JPH09159444A - Barometric altimeter - Google Patents

Barometric altimeter

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Publication number
JPH09159444A
JPH09159444A JP31906195A JP31906195A JPH09159444A JP H09159444 A JPH09159444 A JP H09159444A JP 31906195 A JP31906195 A JP 31906195A JP 31906195 A JP31906195 A JP 31906195A JP H09159444 A JPH09159444 A JP H09159444A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
voltage
altitude
resistor
atmospheric pressure
logarithmic conversion
Prior art date
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Pending
Application number
JP31906195A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Haruto Tanaka
晴人 田中
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Marelli Corp
Original Assignee
Kansei Corp
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Publication date
Application filed by Kansei Corp filed Critical Kansei Corp
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Publication of JPH09159444A publication Critical patent/JPH09159444A/en
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To measure the altitude through simple circuitry by generating a voltage proportional to the difference of altitude from a measured voltage proportional to the atmospheric pressure at a measuring altitude and a reference voltage corresponding to a reference altitude according to logarithmic conversion characteristics between the atmospheric pressure and altitude. SOLUTION: A barometric sensor 1 generates a voltage Vp proportional to the atmospheric pressure from a power supply voltage Vs and supplies the voltage Vp through a resistor R1 to the + terminal of an operational amplifier 2 grounded through a resistor R2. The amplifier 2 has the-terminal connected through a resistor R3 and a buffer amplifier 3 with a variable resistor Rv and through a resistor R4 with the output terminal of the amplifier 2. When the resistor Rv is adjusted while setting the resistor R1 = the resistor R2 and the resistor R3 = the resistor R4, offset voltage of the sensor 1 is removed and the amplifier 2 outputs a measured voltage Vp'. A logarithmic conversion circuit 5 receives the measured voltage Vp' at the-terminal of an operational amplifier 6 and a reference voltage corresponding to the atmospheric pressure at a reference altitude at the-terminal of an operational amplifier 7 and then produces an output voltage Vout proportional to the difference of altitude based on the logarithmic conversion characteristics.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、気圧の変化から高
度差を求める気圧高度計の改良に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an improvement of a barometric altimeter that obtains an altitude difference from changes in atmospheric pressure.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来から、気圧高度計としては、特開昭
47−45881号公報に開示のものが知られている。
この気圧高度計は、大気圧が高度の増加に伴って減少す
るという原理に基づいており、この気圧高度計は、基準
高度における気圧に比例した電圧を発生する基準電圧発
生回路と、測定高度における気圧に比例した電圧を発生
する測定電圧発生回路と、時間に対して指数関数的に変
化する電圧を発生する指数関数電圧発生回路と、温度補
正を行うための温度補正回路とを備え、測定電圧が指数
関数電圧と一致する時間と基準電圧が指数関数電圧に一
致する時間とを測定し、これらの時間の差に基づいて、
測定高度をディジタル的に計測する構成である。
2. Description of the Related Art Conventionally, as a barometric altimeter, the one disclosed in JP-A-47-45881 is known.
This barometric altimeter is based on the principle that atmospheric pressure decreases with increasing altitude.This barometric altimeter has a reference voltage generation circuit that generates a voltage proportional to the barometric pressure at the reference altitude, and the barometric altimeter at the measured altitude. A measurement voltage generation circuit that generates a proportional voltage, an exponential function voltage generation circuit that generates a voltage that changes exponentially with time, and a temperature correction circuit that performs temperature correction are provided. Measure the time when the function voltage matches the time when the reference voltage matches the exponential voltage, and based on the difference between these times,
This is a configuration for measuring the measured altitude digitally.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
気圧高度計は、航空機用のものとして考えられ、ディジ
タル演算回路、温度補正回路等の回路構成が複雑で高価
であり、車両用には不向きである。
However, the conventional barometric altimeter is considered to be for an aircraft, and has a complicated and expensive circuit configuration such as a digital arithmetic circuit and a temperature correction circuit, and is not suitable for a vehicle. .

【0004】本発明は、上記の事情に鑑みて為されたも
ので、その目的は、複雑なディジタル演算回路、温度補
正回路を必要とすることなく簡単なかつ安価な回路構成
で高度を測定でき、自動車用として好適の気圧高度計を
提供することを目的とする。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to measure altitude with a simple and inexpensive circuit configuration without requiring a complicated digital arithmetic circuit and temperature correction circuit. It is an object to provide a barometric altimeter suitable for automobiles.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】請求項1に記載の気圧高
度計は、測定高度における気圧に比例した測定電圧を発
生する測定電圧発生回路と、基準高度における気圧を意
味する基準電圧と前記測定電圧とが入力されて、気圧と
高度との関係を示す対数関数曲線に一対一に対応する対
数変換特性を有し、前記対数変換特性に基づいて前記測
定電圧から高度差に比例した出力電圧を生成する対数変
換回路とを備えている。
A barometric altimeter according to claim 1, wherein a measuring voltage generating circuit for generating a measuring voltage proportional to the atmospheric pressure at the measuring altitude, a reference voltage meaning the atmospheric pressure at the reference altitude, and the measuring voltage. And has a logarithmic conversion characteristic corresponding to the logarithmic function curve showing the relationship between the atmospheric pressure and the altitude in a one-to-one relationship, and based on the logarithmic conversion characteristic, an output voltage proportional to the altitude difference is generated from the measured voltage. And a logarithmic conversion circuit.

【0006】[0006]

【作用】請求項1に記載の気圧高度計によれば、測定電
圧発生回路は測定高度における気圧に比例した測定電圧
を発生する。対数変換回路はその測定電圧を、気圧と高
度との関係を示す対数関数曲線に一対一に対応する対数
変換特性に基づいて、高度差に比例した出力電圧を生成
する。
According to the barometric altimeter of the first aspect, the measuring voltage generating circuit generates a measuring voltage proportional to the atmospheric pressure at the measuring altitude. The logarithmic conversion circuit generates an output voltage proportional to the altitude difference based on the logarithmic conversion characteristic of the measured voltage, which corresponds to the logarithmic function curve showing the relationship between the atmospheric pressure and the altitude.

【0007】[0007]

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態を図
面に基づいて説明する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0008】図1において、1は気圧センサである。こ
の気圧センサ1には、例えば、モトローラ株式会社のM
PX−4100Aを用いる。この気圧センサ1は気圧に
比例した変換電圧を発生し、気圧をP(ヘクトパスカ
ル)、気圧センサ1の気圧Pに基づく変換電圧をVp、
気圧Pに基づく電源電圧をVsとするとき、気圧Pと変
換電圧Vpと電源電圧Vsとの間に、以下に記載する関係
式が成り立つ変換電圧Vpを出力する。
In FIG. 1, reference numeral 1 is an atmospheric pressure sensor. The atmospheric pressure sensor 1 includes, for example, M of Motorola Co., Ltd.
PX-4100A is used. The atmospheric pressure sensor 1 generates a converted voltage proportional to the atmospheric pressure, the atmospheric pressure is P (hectopascal), the converted voltage based on the atmospheric pressure P of the atmospheric pressure sensor 1 is Vp,
When the power source voltage based on the atmospheric pressure P is Vs, the converted voltage Vp that satisfies the following relational expression is output between the atmospheric pressure P, the converted voltage Vp, and the power source voltage Vs.

【0009】 Vp=Vs(P×0.001059−0.1518) …(1) ここで、(1)式を変形すると、 Vp=Vs×P×0.001059−Vs×0.1518 …(2) 上記(2)式において、第2項は気圧センサ1のオフセ
ット電圧を示している。
Vp = Vs (P × 0.001059−0.1518) (1) Here, when the equation (1) is modified, Vp = Vs × P × 0.001059−Vs × 0.1518 (2) ) In the above formula (2), the second term represents the offset voltage of the atmospheric pressure sensor 1.

【0010】その変換電圧Vpは抵抗R1を介してオペレ
ーションアンプリファイア2のプラス端子+に入力され
ている。オペレーションアンプリファイア2のプラス端
子+は抵抗R2を介してアースされている。オペレーシ
ョンアンプリファイア2のマイナス端子−は抵抗R3、
バッファアンプリファイア3を介して可変抵抗Rvに接
続されている。オペレーションアンプリファイア2のマ
イナス端子−とそのオペレーションアンプリファイア2
の出力端子との間には抵抗R4が接続されている。抵抗
R1と抵抗R2の比(R1/R2)を1、抵抗R3と抵抗R4
の比(R1/R2)を1として、可変抵抗Rvを調整する
と、気圧センサ1のオフセット電圧が除去され、オペレ
ーションアンプリファイア2は、下記の(3)式で示さ
れる測定電圧Vp´を出力し、気圧センサ1とアンプリ
ファイア2とは測定高度Hにおける気圧Pに比例した測
定電圧を発生する測定電圧発生回路4として機能する。
The converted voltage Vp is input to the plus terminal + of the operation amplifier 2 via the resistor R1. The positive terminal + of the operation amplifier 2 is grounded via the resistor R2. The minus terminal of the operation amplifier 2 is a resistor R3,
It is connected to the variable resistor Rv via the buffer amplifier 3. Negative terminal of operation amplifier 2 and its operation amplifier 2
A resistor R4 is connected between the output terminal and the output terminal. The ratio of resistance R1 and resistance R2 (R1 / R2) is 1, resistance R3 and resistance R4
When the variable resistance Rv is adjusted with the ratio (R1 / R2) of 1 set to 1, the offset voltage of the atmospheric pressure sensor 1 is removed, and the operation amplifier 2 outputs the measurement voltage Vp ′ represented by the following equation (3). The atmospheric pressure sensor 1 and the amplifier 2 function as a measurement voltage generation circuit 4 that generates a measurement voltage proportional to the atmospheric pressure P at the measurement altitude H.

【0011】 Vp´=Vs×P×0.001059 …(3) その測定電圧Vp´は対数変換回路5に入力される。対
数変換回路5は一対のペアトランジスタTr1、Tr2、
オペレーションアンプリファイア6、7を有する。オペ
レーションアンプリファイア6のマイナス端子−には抵
抗Riを介して測定電圧Vp´が入力される。オペレーシ
ョンアンプリファイア6のプラス端子+は抵抗Ri´を
介してアースされている。オペレーションアンプリファ
イア7のマイナス端子−には基準高度H0における気圧
P0を意味する基準電圧Vrが抵抗Rrを介して入力され
る。オペレーションアンプリファイア7のプラス端子+
は抵抗Rfを介してアースされている。トランジスタTr
1、Tr2はNPN形からなり、トランジスタTr1のコレ
クタはオペレーションアンプリファイア6のマイナス端
子−に接続され、トランジスタTr1のベースはアースさ
れ、トランジスタTr1のエミッタはトランジスタTr2の
エミッタに接続されている。トランジスタTr2のベース
は抵抗R5を介してアースされている。オペレーション
アンプリファイア6の出力端子は抵抗R6を介して抵抗
R5とトランジスタTr2のベースとに接続され、オペレ
ーションアンプリファイア7の出力端子はトランジスタ
Tr1、Tr2のエミッタに接続されている。オペレーショ
ンアンプリファイア6の出力端子とアースとの間から出
力電圧Voutが取り出される。トランジスタTr1、Tr2
は温度特性が揃えられたペアトランジスタを構成してい
る。
Vp ′ = Vs × P × 0.001059 (3) The measured voltage Vp ′ is input to the logarithmic conversion circuit 5. The logarithmic conversion circuit 5 includes a pair of pair transistors Tr1 and Tr2,
It has operation amplifiers 6 and 7. The measurement voltage Vp 'is input to the minus terminal-of the operational amplifier 6 via the resistor Ri. The positive terminal + of the operation amplifier 6 is grounded via the resistor Ri '. The reference voltage Vr, which means the atmospheric pressure P0 at the reference altitude H0, is input to the negative terminal of the operation amplifier 7 via the resistor Rr. Operation amplifier 7 positive terminal +
Is grounded via a resistor Rf. Transistor Tr
1, Tr2 are of NPN type, the collector of the transistor Tr1 is connected to the minus terminal-of the operational amplifier 6, the base of the transistor Tr1 is grounded, and the emitter of the transistor Tr1 is connected to the emitter of the transistor Tr2. The base of the transistor Tr2 is grounded via the resistor R5. The output terminal of the operational amplifier 6 is connected to the resistor R5 and the base of the transistor Tr2 via the resistor R6, and the output terminal of the operational amplifier 7 is connected to the emitters of the transistors Tr1 and Tr2. The output voltage Vout is taken out between the output terminal of the operation amplifier 6 and the ground. Transistors Tr1 and Tr2
Form a pair of transistors with uniform temperature characteristics.

【0012】この対数変換回路5は測定電圧Vp´に基
づいて、下記の(4)式で示される出力電圧Voutを出
力する。
The logarithmic conversion circuit 5 outputs an output voltage Vout represented by the following equation (4) based on the measured voltage Vp '.

【0013】 Vout=(1+R6/R5)×(kT/q) ×ln((Ri/Rr)×(Vr/Vp´))…(4) ここで、抵抗比Ri/Rrを1とし、測定電圧Vp´と基
準電圧Vrとが等しいとすると、対数変換回路5の出力
電圧Voutは「0」である。
Vout = (1 + R6 / R5) × (kT / q) × ln ((Ri / Rr) × (Vr / Vp ′)) (4) where the resistance ratio Ri / Rr is 1 and the measured voltage is If Vp 'and the reference voltage Vr are equal, the output voltage Vout of the logarithmic conversion circuit 5 is "0".

【0014】なお、符号kはボルツマン定数(1.38
1×10-23)(単位:J/°K)であり、符号qは電
子の電荷量(1.602×10-19)(単位:クーロ
ン)、符号Tは絶対温度(単位:°K)を示す。
The symbol k is the Boltzmann constant (1.38).
1 × 10 −23 ) (unit: J / ° K), the code q is the amount of electron charge (1.602 × 10 -19 ) (unit: Coulomb), and the code T is the absolute temperature (unit: ° K) Indicates.

【0015】一方、測定高度H(メートル)と気圧Pと
の間には、下記の(5)式に示す関係式がある。
On the other hand, between the measured altitude H (meter) and the atmospheric pressure P, there is a relational expression shown in the following expression (5).

【0016】 H=18400×(1+0.00366t)×log10(P0/P) …(5) なお、符号tは温度(単位:°C)を示す。H = 18400 × (1 + 0.00366t) × log 10 (P0 / P) (5) The symbol t indicates temperature (unit: ° C).

【0017】この(5)式を10を底とする対数表示か
ら自然対数の表現形式に変換するとと共に、絶対温度T
を用いた表現形式に変換すると、 H=29.255×T×ln(P0/P) …(6) 従って、(4)式において、抵抗比Ri/Rrを1とし、
係数式(1+R6/R5)×(k/q)が29.255の
10-3倍となるように、抵抗比R5、R6を選択すれば、
出力電圧Voutと測定高度Hとの間に、H=Vout(単
位:メートル/ミリボルト)の関係を与えることがで
き、測定高度Hは基準高度H0からの高度を直接意味す
る。
This equation (5) is converted from a logarithmic expression with a base of 10 into a natural logarithmic expression format, and the absolute temperature T
When converted into an expression form using, H = 29.255 × T × ln (P0 / P) (6) Therefore, in the equation (4), the resistance ratio Ri / Rr is set to 1,
If the resistance ratios R5 and R6 are selected so that the coefficient expression (1 + R6 / R5) × (k / q) is 10 −3 times 29.255,
A relationship of H = Vout (unit: meter / millivolt) can be given between the output voltage Vout and the measured altitude H, and the measured altitude H directly means the altitude from the reference altitude H0.

【0018】すなわち、対数変換回路5は基準高度H0
における気圧P0を意味する基準電圧Vrと測定電圧Vp
´とが入力されて、気圧Pと高度Hとの関係を示す対数
関数曲線(後述する(7)式から明らかなように指数関
数曲線でも表現できる)に一対一に対応する対数変換特
性を有し、この対数変換特性に基づいて測定電圧Vp´
から高度差Hに比例したアナログ電圧としての出力電圧
Voutを生成する。
That is, the logarithmic conversion circuit 5 uses the reference altitude H0.
Reference voltage Vr and measured voltage Vp, which mean the atmospheric pressure P0 at
′ Is input to have a logarithmic conversion characteristic corresponding to the logarithmic function curve (which can be expressed by an exponential function curve as will be apparent from the equation (7) described later) showing the relationship between the atmospheric pressure P and the altitude H on a one-to-one basis. Then, based on this logarithmic conversion characteristic, the measured voltage Vp '
To generate an output voltage Vout as an analog voltage proportional to the altitude difference H.

【0019】この出力電圧Voutは、高度メーター等の
高度表示器8に入力され、高度が表示される。
This output voltage Vout is input to an altitude indicator 8 such as an altitude meter and the altitude is displayed.

【0020】本発明によれば、(4)式、(6)式から
明らかなように、絶対温度Tに関係する項が相殺される
ので、自動的に温度補正が行われることになり、簡単な
回路構成で温度補正を行うことができることとなる。
According to the present invention, as is clear from the equations (4) and (6), the terms relating to the absolute temperature T are canceled out, so that the temperature is automatically corrected, which is simple. The temperature can be corrected with a simple circuit configuration.

【0021】なお、(6)式を指数関数で表現すると、 P/P0=e-h/(29.255×T) …(7) 以上、実施例について説明したが、気圧高度計の一部を
構成する測定電圧発生回路、対数変換回路5を熱伝導性
の良好なケースに収納し、このケースを直射日光の当た
らない箇所でかつ車両外部に車体パネルと断熱材を介し
て設置し、対数変換回路5の一部を構成する一対のトラ
ンジスタTr1、Tr2をケースに接触させて配置すること
にすれば、その一対のトランジスタTr1、Tr2を外気温
度に等しい温度で動作せることができ、より一層正確な
温度誤差補正を行うことができる。
When the equation (6) is expressed by an exponential function, P / P0 = e- h / (29.255 * T) (7) The embodiment has been described above, but a part of the barometric altimeter is described. The constituent voltage measuring circuit and logarithmic conversion circuit 5 are housed in a case with good thermal conductivity, and this case is installed in a place not exposed to direct sunlight and outside the vehicle through a vehicle body panel and a heat insulating material to convert logarithm. By arranging the pair of transistors Tr1 and Tr2 forming a part of the circuit 5 in contact with the case, the pair of transistors Tr1 and Tr2 can be operated at a temperature equal to the outside air temperature. It is possible to perform various temperature error corrections.

【0022】[0022]

【発明の効果】請求項1に記載の発明は、以上説明した
ように構成したので、複雑なディジタル演算回路、温度
補正回路を必要とすることなく簡単なかつ安価な回路構
成で高度を測定できるという効果を奏し、自動車用とし
て好適である。
Since the invention described in claim 1 is configured as described above, the altitude can be measured with a simple and inexpensive circuit configuration without requiring a complicated digital operation circuit and temperature correction circuit. It is effective and suitable for automobiles.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 本発明に係わる気圧高度計の回路図である。FIG. 1 is a circuit diagram of a barometric altimeter according to the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…気圧センサ 4…測定電圧発生回路 5…対数変換回路 H…測定高度 P…気圧 Vp´…測定電圧 Vr…基準電圧 Vout…出力電圧 1 ... Atmospheric pressure sensor 4 ... Measuring voltage generating circuit 5 ... Logarithmic conversion circuit H ... Measuring altitude P ... Atmospheric pressure Vp '... Measuring voltage Vr ... Reference voltage Vout ... Output voltage

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 測定高度における気圧に比例した測定電
圧を発生する測定電圧発生回路と、基準高度における気
圧を意味する基準電圧と前記測定電圧とが入力されて、
気圧と高度との関係を示す対数関数曲線に一対一に対応
する対数変換特性を有し、前記対数変換特性に基づいて
前記測定電圧から高度差に比例した出力電圧を生成する
対数変換回路とを備えている気圧高度計。
1. A measurement voltage generating circuit for generating a measurement voltage proportional to atmospheric pressure at a measurement altitude, a reference voltage meaning atmospheric pressure at a reference altitude, and the measurement voltage are inputted.
A logarithmic conversion circuit having a logarithmic conversion characteristic corresponding to the logarithmic function curve showing the relationship between the atmospheric pressure and the altitude in a one-to-one relationship, and based on the logarithmic conversion characteristic, a logarithmic conversion circuit that generates an output voltage proportional to the altitude difference from the measured voltage. A barometric altimeter equipped.
JP31906195A 1995-12-07 1995-12-07 Barometric altimeter Pending JPH09159444A (en)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104165618A (en) * 2014-05-23 2014-11-26 湖北三江航天红峰控制有限公司 Apparatus for measuring height of aircraft, and method thereof

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