JPS5835432A - 圧力変換器 - Google Patents

圧力変換器

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Publication number
JPS5835432A
JPS5835432A JP13425381A JP13425381A JPS5835432A JP S5835432 A JPS5835432 A JP S5835432A JP 13425381 A JP13425381 A JP 13425381A JP 13425381 A JP13425381 A JP 13425381A JP S5835432 A JPS5835432 A JP S5835432A
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JP
Japan
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resistor
voltage
power supply
operational amplifier
transistor
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JP13425381A
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English (en)
Inventor
Teizo Takahama
高浜 禎造
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fuji Electric Co Ltd
Original Assignee
Fuji Electric Co Ltd
Fuji Electric Corporate Research and Development Ltd
Fuji Electric Manufacturing Co Ltd
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Publication date
Application filed by Fuji Electric Co Ltd, Fuji Electric Corporate Research and Development Ltd, Fuji Electric Manufacturing Co Ltd filed Critical Fuji Electric Co Ltd
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01LMEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L9/00Measuring steady of quasi-steady pressure of fluid or fluent solid material by electric or magnetic pressure-sensitive elements; Transmitting or indicating the displacement of mechanical pressure-sensitive elements, used to measure the steady or quasi-steady pressure of a fluid or fluent solid material, by electric or magnetic means
    • G01L9/02Measuring steady of quasi-steady pressure of fluid or fluent solid material by electric or magnetic pressure-sensitive elements; Transmitting or indicating the displacement of mechanical pressure-sensitive elements, used to measure the steady or quasi-steady pressure of a fluid or fluent solid material, by electric or magnetic means by making use of variations in ohmic resistance, e.g. of potentiometers, electric circuits therefor, e.g. bridges, amplifiers or signal conditioning
    • G01L9/04Measuring steady of quasi-steady pressure of fluid or fluent solid material by electric or magnetic pressure-sensitive elements; Transmitting or indicating the displacement of mechanical pressure-sensitive elements, used to measure the steady or quasi-steady pressure of a fluid or fluent solid material, by electric or magnetic means by making use of variations in ohmic resistance, e.g. of potentiometers, electric circuits therefor, e.g. bridges, amplifiers or signal conditioning of resistance-strain gauges

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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、複数IIの拡散量歪計を分散配置したシリコ
ン感圧ダイアフラムを備えた高感[0圧力変換器に興し
、41に、出力電E4I性tI11償して広い範囲に夏
って電源電圧Kjtllした出力電圧骨性が得られるよ
5Kしたものである。
こOIIの圧力変換IlK対して翼々要求される畳性〇
一つK、その出力電圧と電源電圧と011に充分な比例
関係を有するようKするということがある。シリコン感
圧ダイアフラムを備えた高感g。
圧力変換器、III#に、複数個O拡散1liIi針を
分散配置したシリコン感圧ダイアフラムを備えた圧力変
換器におい1、小型高感度のダイアクラムO周辺部およ
び中央部に歪計を配置した場会には、出力電圧と電源電
圧とO比例関係が不充分となることが多く、主とし【、
ダイア72ムの周辺部と中央部とにおける熱抵抗の相違
に起因して発生する。
こ0110圧力変換器に多く用いられる従来の回路構成
は、菖1図に示すように、電源界1に対し工フルブリッ
ジFBを構成した歪計8G1〜−〇405ち、歪計8G
lおよび8(JをダイアフラムO周辺部に配置するとと
−に、歪計8G2 MよびaG4をダイア7ツムO中央
IIK配置し、各歪計O#に抗値をほぼ等しく設定した
ものであり、各歪計にお妙る発熱量ははは等しい値とな
る。一方、高感[O圧力lle換器におけるダイアフラ
ムの厚さと直径との比は、その使用圧力範囲によって異
なるが、1気圧前後の圧力を測定するものKあっては!
740〜1/1@0III!となり、ダイアクラムの廉
価に比して厚さが格段に薄く、中央部に配置した歪計と
周辺IIK配置した歪計とkお妙る熱抵抗に無視し得な
い**0差が生ずる。かかる熱抵抗O差と各歪計の発熱
量とKよって、ダイアフラム0中央部に配置した歪計と
周辺IIK配置した歪計と1cIIa11度の温度差が
生じ、その温度差と歪計の抵抗01131係数との積に
相当した値O抵拭値O差が生ずる。
しかし【、◆歪計OIi熱量はそのIl抗値に反比例し
、それに印加されている電圧の塵量に比例するのである
から、ダイアフラムO中央部に配置した歪計と周辺11
に配置した歪計と01LIIe差は印−電源電圧O自乗
には埋比例するととになり、その温度差に基づく出力電
圧O被測定圧力との比例関係からのずれが無視し得ない
薯IEKなると、圧力変1/l&器O出力電圧と電源電
圧と0間の比例関係もくずれて来る。しかも、かかる比
例関SO<ずれは、印加電源電圧が高いはと、また、歪
計の抵抗値が小さい118着となる。圧力変換Sにおけ
る出力電圧O印加電源電圧との比例関係からのずれoI
IK@例をgzmに示す、第2画は印加電圧を10−増
加した場合における比例関係からのずれを示し、こO実
測データによっても、出力電圧O#脂電源竜圧とO比例
関係からOずれが印加電源電圧O自乗と比例関係に島る
ことが判る。
本発明の目的は、上述した従来の間層を第決し、出力電
圧と印加電源電圧との聞に*Hな比例関係を広い範!l
IK亘って保持して好適な電源電圧依存性な有する圧力
変換器を提供することにある。
すなわち、本発明圧力変換器は、歪計ブリッジ回路の出
力電圧が供給される演算増幅器の入力端子〇一方に、抵
抗直列回路に各端子を接続したトランジスタを−IIK
介挿した抵抗分圧器により分圧した電源電圧を重畳して
供給したことを特徴とするものである。
以下に図WtJ′4I:参照して本発明な詳細に説明す
る。
上述した種類の圧力変換器における出力電圧O電源電圧
依存性を改善するために、本発明者は、さきに印加電圧
により抵抗値が変化する回路素子、例えばダイオード等
を用いて出力電圧特性を補償するという考えを採用した
まず、かかる考えによる圧力変換器Oa絡構成O儒を薦
3図に示す。図示O回路構成において、8G1−−11
G4はシリ′:1yダイア7ツムに作り込んだ拡散狐歪
計であり、そのうち、歪計BG鵞糞よび804−はダイ
アフラムの周辺IIK配置し、歪計1101およびII
(JはダイアフラムO中央IIK配置しである。さらに
、歪計8G1と8G4とのIIR点を電源電圧マe@に
1aHするとと4に、歪計8Glと803との接続点を
共通接地端子ωのに接続してあり、また、歪計11GI
と象モとown続点を歪計フルブリッジFil 〇一方
O出力瑚子として演算増幅!!!OP10+入力11子
KJIII絖−f”6トトもに、歪計acs ト8G4
とO接続点を歪計フルブリッジFBの他方O出力端子と
して演算増幅器012の+入力端子に接続しである。
しかして、演算増幅器OPIの出力端子と一人力端子と
は抵抗凰雪な介して接続してあり、また、演算増幅@0
P20出力端子と一入力端子とは抵抗引を介して接続し
てあり、双方の演算増幅器OPI 、 OFFe2入力
端子は抵抗引を介して互い?CI!絖しである。かかる
構成の演算増幅器OPI 、 OPmは、歪計フルブリ
ッジymt)出力電圧を利得R1+R1R3なもって増
幅するとともにインビー1 ダンスの変換を施し、それらの演算増@lkO出方儒回
路が歪計フルブリッジFIKII響しないようにしてい
る。また、演算増11110PIの出力層子を抵11R
4を介して他の演算増幅器OP3の一入力端子に接続す
るとともに、演算増幅器OPI O出力端子を抵抗R5
v介してその演算増幅器ops O+入力端子に接続し
そ島る。演算増幅器OPI 、 OF2とOF2と0間
にそれぞれ介挿した抵抗R4とR5と4通例、その抵抗
値を互いに等しくする。さらに、電源電圧We・と共通
接地電位GRDとの間に抵抗1@ 、 R7および抵抗
翼1(Iと願方陶接続のダイオードDとの並列接続を直
列KII続した抵抗分圧器を介挿し、抵抗R6とR丁と
O接続点を抵抗R8を介して演算増幅器ops o+入
力端子に接続しである。
その演算増幅器OP3 O出力端子と一入力端子とは抵
&R9を介してis絖してあり、その抵抗と9および抵
抗R8は通例そO抵抗値を互いに等しくする。
かかる回路構成たよれば、演算増幅器OPIとOP2L
9 との出力端子Wao電圧が演算増幅器により利得iをも
って増幅され、その増幅出力電圧に抵抗分圧lsの抵抗
R@と凰7との接続点に現われる電源電圧の分圧値を加
算した電圧値が、演算増幅器OP3の出力電圧、従って
、この圧力変換器の出力電圧’Ventとして取出され
る。
上述した回路構成において、電源電!EVa・が上昇す
ると、各歪計8Gl −j!G4 ecおける発熱量が
前述したように印加電源電圧の自乗に比例するのである
から、歪計部の温度上昇も電源電圧V・・O自乗に比例
することになる。しかして、シ9:Iン〆イア7ラムの
中央部に配置した歪計11GIおよび11O3ト周辺1
$に#絖シタ歪計JIG1m!(FIG4ト0熱抵抗に
は前述したように差があり、中央IIK配置した歪計8
01 、8030alkKO方が大きいOであるから、
中央11に配置した歪計8Gl 、 8GNの温度上昇
の方が周辺部に配置した歪計8G2 、804 t)温
度上昇より高(なり、しかも、電源電圧V@*0自乗に
比例する。従って、演算増幅器0FIO+入力端子に供
給される歪計フルシリツジFlO出力電圧が電源電圧V
eaの上昇に俸ってその電源電圧Teaに対する比例関
係から一偶にずれt生じ、また、演算増5hopsの+
入力端子に供給される歪計フルブリッジFBの出力電圧
が電源電圧v00上昇に伴ってその電源電圧VccK*
する比例関係から+側にずれを生じ、かかる電源電圧V
ceに対する比例関係から〇−伺および+側Oずれが、
演算増幅器OPIおよびoP雪によりそれぞれ増幅され
、さらに、演算増幅器OP3 Kより増幅されて、圧力
変換器の出力電圧V*utが電源電圧Veeに対する比
例関係から+側にずれを生ずることになる。
第3図示の構成による圧力変換・においては、上述した
出力電圧の電源電圧に対する比例関係からのずれを補償
するために、演算増幅器0P31Z)+入力端子に、電
源電圧が上昇した場合に電源電圧に対する比例関係から
低下する方向にずれを生ずる特性を有する電圧信号を供
給するようにする。
すなわち、第3図示の回路構成においては、抵抗分圧器
を構成する各紙KRs 、 17 、111Gおよびダ
イオードDを図示のように接続し、抵抗R6とR7とO
接続点を抵抗翼8を介して演算増@@ops。
+入力端子に供給する。 ここで、上述した抵抗1藝と
IL7と0IIIk続点の電圧t−V+(Vce ) 
トT 6 ト、抵に只5とR8との抵抗値の和(R5+
R8)が各抵抗翼6.Rγおよび11・O抵抗値に比し
て十分く大きい場合には、抵抗R會を介して抵抗1@ 
、 RT O接続点に流れ込む電流が上述した接続点電
圧マ+(Wee)K及ぼす影響を無視することができる
Oで、結局、安定に電源電圧に比例した圧力変換出力電
圧が得られることになる。
本発明による圧力変換器は、上述した従来提案の圧力変
換器における半導体素子としてのダイオードDをトラン
ジスタに置換することにより、比例関係にある圧力変換
出力電圧が得られる電源電圧の範囲を孤大してその性能
の格段の向上t−図ったToOである。かかる本発明圧
力変換器の構成例t−114図に示す。図示の@路構成
においては、第5WIA示の従米構gKおける演算増幅
器OFI O一方Q入力端に接続した抵抗分圧器中O抵
抗RH>K11列に接続しであるダイオードDをトラン
ジスタ!に置換し、そのトランジスタtO:sレクタ・
ベース間に抵抗翼aを接続するとともに、ベース・エミ
ッタ聞に抵抗Rhを接続しである。
ナオ、コのトランジスタ10回路構成は、NP)fトラ
ンジスタを用いた場合には菖S図((転)に、また、P
NP )ランジスタを用いた場合には開園(荀にそれぞ
れ示すようにすること勿論である。また、演算増幅器o
ps O入力端に接続する抵抗分圧器なms図に示した
Oとは異なる構成にした場合においても、そO抵抗分圧
器中におけるダイオードDを露S図(−もしくは(荀に
示した構成のトランジスタTに置換する一〇とする。
しかして、115図(a) # (b)に示した回路構
成にお妙る端子Pi−P2間O電圧Vは、トランジスタ
TOベース電流が抵抗R1に流れる電流に比して十分に
小さい場合には、ベース−エミッタ間の電位差’k V
lKとすると、 Ra + Rh v = −□ VB K 翼す しかして、トランジスタTOベース・工建ツタ間電圧マ
■とトランジスタTに流れる電流との関係は、ダイオー
ドDの電流・電圧特性に極めてよく似ているので、電子
PI −P2間の電圧と電流とRa十凰す の関係は、ダイオードD″IkRb  個直列に接続し
た場合に近い電流・電圧特性を呈する。従って、第5図
(荀、(荀に示した關路構成を用いれば、曽遮ム十1I
11 した従来構成におけるダイオードDを−1,−備のダイ
オードを直列接続しだもOK置換したに4ましい効果を
もたらすことができる。
また、纂5図((転)、(荀に示した回路構成において
、トランジスタTO各端子閾に接続した抵抗りもしくは
RbあるいはそflE)X7Fに例えばナー建スタOよ
5な温度依存5oII著な抵抗体を用いれば、トランジ
スタTOt流・電圧特性OI1m!依存性を適切に変化
させることができるOで、圧力変換出力電圧と電源電圧
との比例関係611faIF11t−補償して、各構成
要素oram!変化には無関係に、ムい範囲に亘って電
源電圧と圧力変換出力電圧との比例関係を保持すること
ができる。
以上の説明から明らかなよ5に、本実−によれば、菖3
図につき前述した従来構成による圧力変換器の効果を格
段に増大させ、極めて広い範■に亘り電源電圧と圧力変
換出力電圧との比例関係を安定に保持することができる
【図面の簡単な説明】
第1sは従来の圧力変換器O回路構成を示す肯路図、第
!図は同じ(その出力電圧と電源電圧と13@係を示す
特性**図、第3図は本発明の前提とする圧力変換器の
従来構成を示す回路図、菖4Iaは本発明圧力変換器の
構成例を示す回路図、第5図−)、(2)は同じくその
構成例におけるトランジスタ回路の構成例をそれぞれ示
す回路図である。 IB・−歪計フルブリッジ、SGI −8G4−歪計、
m−・電源、       OPI −OF2−m X
増幅器、p −ダイオード、   T ・・−トランジ
スタ、R1〜]L12 、 ma fハ・−抵抗。 特許出願人  株式金社富士電機総合研究所同出願人 
富士電機製造株式余社 第1図 第2図 印7PCF@圧  (V) 第3図 S( −

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 歪計ブリッジ回路の出力電力が供給される演算増幅器O
    入力端子〇一方に、Il眞直列■IIKG端子を接続し
    たトランジスタを−IIK介挿した抵抗分圧器により分
    圧した電源電圧を重畳し工供給したことを4I黴とする
    圧力変換器。
JP13425381A 1981-08-28 1981-08-28 圧力変換器 Pending JPS5835432A (ja)

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JP13425381A JPS5835432A (ja) 1981-08-28 1981-08-28 圧力変換器

Applications Claiming Priority (1)

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JP13425381A JPS5835432A (ja) 1981-08-28 1981-08-28 圧力変換器

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JPS5835432A true JPS5835432A (ja) 1983-03-02

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ID=15123971

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JP13425381A Pending JPS5835432A (ja) 1981-08-28 1981-08-28 圧力変換器

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JP (1) JPS5835432A (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008265756A (ja) * 2003-01-03 2008-11-06 Nissan Technical Center North America Inc コンビネーションライトを具えた車両構造

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008265756A (ja) * 2003-01-03 2008-11-06 Nissan Technical Center North America Inc コンビネーションライトを具えた車両構造

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