JPS597234A - 圧力センサ - Google Patents

圧力センサ

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JPS597234A
JPS597234A JP57116423A JP11642382A JPS597234A JP S597234 A JPS597234 A JP S597234A JP 57116423 A JP57116423 A JP 57116423A JP 11642382 A JP11642382 A JP 11642382A JP S597234 A JPS597234 A JP S597234A
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JP
Japan
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diaphragm
pattern
gauge
casing
pressure sensor
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JP57116423A
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Takeshi Nakane
中根　武司
Katsumi Nakagawa
勝己 中川
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Aisin Corp
Original Assignee
Aisin Seiki Co Ltd
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Publication date
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    • G01—MEASURING; TESTING
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    • G01L1/00—Measuring force or stress, in general
    • G01L1/20—Measuring force or stress, in general by measuring variations in ohmic resistance of solid materials or of electrically-conductive fluids; by making use of electrokinetic cells, i.e. liquid-containing cells wherein an electrical potential is produced or varied upon the application of stress
    • G01L1/22—Measuring force or stress, in general by measuring variations in ohmic resistance of solid materials or of electrically-conductive fluids; by making use of electrokinetic cells, i.e. liquid-containing cells wherein an electrical potential is produced or varied upon the application of stress using resistance strain gauges
    • G01L1/2287—Measuring force or stress, in general by measuring variations in ohmic resistance of solid materials or of electrically-conductive fluids; by making use of electrokinetic cells, i.e. liquid-containing cells wherein an electrical potential is produced or varied upon the application of stress using resistance strain gauges constructional details of the strain gauges
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    • G01L9/02—Measuring 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
    • G01L9/04—Measuring 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】 本発明は圧カセン復に関し、牛Ｊ１に、歪ゲージ式圧力
センツに関する。
一般に歪ゲージ式圧力センづけ絶縁物にて絶縁ｔ、７．
−歪ゲーシケダイヤフラムに同治し、圧力によりダイヤ
フラムに生じた歪を企ゲージにて検知し７て圧力を測定
する。
ところが、歪ゲージをダイヤフラムに固オｒ才ろ際ＫＧ
オ接着剤を用いてぃ１こため、接着状徒のバラツキによ
る＋ンヤ！ｌｔ′ｉ忰σ）バラツキ、さらにけ接免１剤
の経時４：化によみセンタＰ「性の劣化という欠点かあ
、つた〇 入光１４ｉ４６ゴ接着伏卵によるセンダ特′Ｎ′のバラ
ツキ、および紗時欽化によるセンづ腸性の劣化を防市す
る串を目的とてる。
十記目的ケ達Ｉ：’ｉ、−４−るために、ケーシング内
に配したタイヤフラムＫ　ｍ接スパン々１１ング法にて
合金薄膜全形成し、口の合金薄膜を１）ケージと下る串
を構成の要旨とする。
手記構成とする事により、ダイヤフラムに面接歪ゲーパ
、を形成するので接着剤を要１−７でいないことから接
合向の状即を均一にできるためセンヴ特性のバラ゛ツキ
を最小に押える事かでき、また接着剤を用いていないた
め経時変化も極めて小さく初期の目的を達成、できる。
加えて、本発明によれは十ゲージを直接ダイヤフラムに
形成できるため、ダイヤフラムに生じた歪を正確にかつ
高信頼性を持って歪ゲージに伝達できる。さらに・従来
の接着工稈に比較し垣産性に優れている。
なお、本発明によれは、アモルファス合金ヲ歪ゲージと
して用いる事により、抵抗温ｔ９係数をＧ］とんど岑に
できるため湿度ド１１フトが極めて小さい。また、従来
のφゲージ線（例えは、アドバンスｆｉｌ）Ｖｃ比較し
引張り強度か高く大きな応力を加えることができ結果と
１．７てＩ感度を高くすることができる。また、スパッ
タリング法によりｊし成したアモルファス合金薄膜はロ
ール急冷法に比較しｊ￥さを薄くてきるため、電気抵抗
か高く、同一の抵抗値とするにはパターンを太くできる
ため歩■ト、りか向上する。
次に本発明による実施例について説明する。第１図にお
いて、圧力セン１１０はケーシング１１およびケーシン
グ１２とにより固定され７．：絶縁材より成るダイヤフ
ラム１３を有し、このダイヤフラム１３にはスパッタリ
ング法によりアモルファス合金薄膜１４が形成されてい
る。ここで・本実１台例ではダイヤフラム１３はセラミ
ンク、アモルファス合金はＮｊｓＳｊ＋ｓＢ＋ｕの組成
、より成、る。
また、ケーシング］２には回路基板１５が取付けられ、
回路基板１５はリード線１６によりアモルファス合金薄
＠１４．と接続され、リード線１７により外部に接続さ
れている。さらに、ケーシング１１には入カポ−）１８
が配されている。
次に第２図にダイヤフラム１８に形成したアモルファス
合金薄膜１４によるゲージパターンの一例を示す。ここ
で、ゲージパターンは次の２つの方法のうちどちらかに
より形成される。
（υ７オトエンチングによる方法 この方法で０才まずダイヤフラム１３を形成する絶縁板
にアモルファス合金薄膜をスパッタリンクテ形成し、そ
の上に７オトレジストを塗布し、ゲージパターンに合わ
せて形成したマスクにより）］トレジストを露光、現像
シ、ヘーキング、エツチング、フォトレジストの除去９
表向の清浄化等を経てゲージパターンを形成する。
（２）第２の方法は、まず絶縁板子にフォトレジストを
塗布し、マスクによりフォトレジストを露光、現像して
フォトレジストによりパターンを形成しておき、その後
スバンタ＋１ングにてアモルファス合金ｍ睦を形成、し
、溶剤にてフォトレジストを除去丁れＧ１ゲージパター
ンか形成、できる。
上記方法により、ゲージパターン（アモルファス合金薄
膜１４）は次の如く構成さｔｚている。端子パターン９
０の一端より内側ゲージパターン１４１Ｂがうす巻き状
に形成され、中間端子パターン２■の一端に接続されて
他端より外側に外側ゲージパターン１４ｂが形成されて
おり、外側ゲージパターン１４ｂは端子パターン２２の
一端に接続されている。ここで、内側ゲージパターン］
、４８と外側ゲージパターン１４ｂとの各抵抗値はそれ
ぞれ等し、くなる様に形成されている。また、外側ゲー
ジパターン］、　４　ｂけケーシング１１とケーシング
］２とによるタイヤ７ラム１３の保持部に形成されてい
る（第１図参照）。
第８図に前記ゲージパターンを用いた圧力セン勺の電気
回路の一例を示す。８（目ゴ定電源回路で電源４０に接
続さｔ″Ｌでいる。ツェナーダイオード３１はヤージｍ
圧吸収用であり、３ｚは定電圧用ＩＣ素子である。５０
は前述したゲージパターン１４・を示し、端子２０．端
子２２が定′亀源回路８０に接続され、中間端子２１が
演算増幅器６０の非反転入力端子に接続される。演算増
幅器６００反転入力端子にＧ：を電源電圧を抵抗にて分
圧した所定電圧か入力さｔしている。
欣に作用について説明する。入力ボート］８より圧力が
入力さ１．ると、ダイヤフラム１．８に歪か生じこの歪
によりゲージパターン１４の抵抗外が変化して、演算増
幅器６０の非反転入力端子の入力が変化して、その変化
分が出力として得らｎるこのとき、ゲージパターン】４
の中で圧力による歪を受ける部分は内側ゲージパターン
１１，１であり、外側ゲージパターン１４．ｂけケーシ
ンク〕■および１２により固定されているため歪が生じ
ないので、圧力が内側ゲージパターン１４８の抵抗変化
に応じた値で出力される。ここで、外側ゲージパターン
１４ｂは箔姓度補償ゲージとして作用する。すなわち、
雰囲気湿度の変化により、内側ゲージパターン１４・ａ
と外側ゲージパターン１４１）ハ同じ抵抗変化を示すた
め外側ゲージパターン］−４５により打ち消されるため
である。
次に本発明による第２実施例について説明する。第２実
施例においては、ダイヤフラム１３に形成されたゲージ
パターンおまひ電気回路が異なるのでこれらについて説
明し、ケーシング等の説明は省略する。
第４・図に第２実施例のゲージパターン７０を示す。ゲ
ージパターン７０は前述した方法にて形成され、円周方
向に沿って新巻されたパターン部？　（Ｊａおよび７０
ｃと径方向に沿って新巻されたパターン部７０　ｂおよ
び７０（＋とが形成されている。
また、各パターン部７　（ｌ　ｎ　、　７０　ｂ　、　
７０　ｃ　、７０ａ間はそれぞれ端子パターン？１，７
２，７３゜７４・で通結されている。ここで、各パター
ン部の抵抗値はすべて等しく形成される。なお、ゲージ
パターン７（＋は第１実施例によるゲージパターン１４
の内側ゲージパターン１４ａに相当する部分に構成４さ
れている。
次に第２実施例による電気回路を第５図により説明する
。３（）は第１実１壱例の電気回路と同様の定電圧回路
である。このとき、ゲージパターン８１１は図示の如く
接続されている。端子パターン７］および７３間に定電
圧回路３ｏの出方か接続さｌ。
、端子パターン７２および７４がそれぞれ演算増幅器６
（）の各入力端子に接続きれている。
上記構成において、圧力がダイヤフラム１．３に加わる
と、ゲージパターン７０は歪を生じるが、この歪は径方
向よりも円周方向により大きく働くためパターン部７Ｑ
ａおよび７（）ｃがこの歪を受けて抵抗値が大きく変化
する。
このため、演算増幅器６０の各入力１１Ｆ、　ｆ＋に差
が生じ、演算増幅器６０の出力端より圧力にＩ心じた出
力が得られる。
なお、ゲージパターン７０Ｇ才、各パターン部はすべて
同等に湿度により抵抗値が変化するため湿Ｉ８変化の影
曽を受けない。
また、木実１卯例においては、ゲージパターン７（）を
上述のｖｌｌ＜接続したか、これは各パターン部の接続
方法を換えても出力を得る事ができる。
なお、上記の如く本実施例においては？、１．第１，１
仏例ともに絶縁体より成るダイヤフラム１８上に１に一
接アモルファス合金をスパッタ１１ング法にて形成した
か、金属より成るダイヤフラム１８上二に絶縁体を当接
又は固着し、その上にアモルファス合金を形成しても良
い。さらにスパンタリンクで形成される合金薄膜Ｃコ必
ずしもアモルファス状態でなくてもよく例えば比抵抗か
大きく湿度係数の小ざいＮｉＣｒ合金等でも本用途に使
用用能であるまた、本実施例においては油圧センヤとし
て使用した場合、０〜３０　ｋｑ　／　ａｙｆ’ｏＪ油
圧を測定できる
【図面の簡単な説明】
第１図Ｇゴ木発明による圧力センづの実施例を示す断面
図、第２図は本発明による圧カセンヤのゲージパターン
の第１実晴例を示す平面図、第３図はゲージパターンの
第１実１布例を用いた電気回路図、第４図はゲージパタ
ーンの第２実施例を示す平面図、第５図ｃ：ｌゲージパ
ターンの第２実施例を用いた′電気回路図である。 １　（１・・・圧力セン”１．１１．１２・・・ケーシ
ング、■３・・・ダイヤプラム、］、４・・・アモルフ
ァス合金薄膜（歪ゲージパターン）　　＋　１４ａ・・
・内側ゲージパターン、１４・ｂ・・・外側ゲージパタ
ーン、１５・・・回路基板、７（）・・・歪ゲージパタ
ーン 特許出願人 アイシン精機株式会社 代表者中井令夫

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）　　ケーシンクと、Ｕケーシング内に配さ１１．
    −ダイヤフラム）１　、Ｈ’Ａダイヤフラム＋しく一ス
    バンタ１１ング法にてｊし成した合金薄膜１より成、る
    切５ろ一−シバターンを備λる圧力センづ。 （２１前Ｒ２φゲージパターンかアモルファス合金てあ
    ろ前Ｈ［Ｊ滑゛Ｃ許酊：求σ）範、間第（］）］稍−ｉ
    、Ｊ載ｑ１１−カセン復。 に（＋　　前記ダイヤフラム６−ｊｌわ′ハ屑板から１
    ウリ該絶縁板上に前記舎ケージパターンを形成１２ｋＡ
    ｉｌ記’ｌテｒ　ｉｉ’ｌ−請求の範１囲第（］）項記
    載ヤσノ圧カセンヴ。 （４・Ｊ　前記タイヤフラムζＪ、金ぺ板に絶縁板を当
    接又ｆ＝を固堝して成１つ、該絶縁板」二に前記企ケー
    ジパターンを形成しｐ前記！ｌ！、ｒバ′Ｆ精求Ｑ）Ｉ
    ｉＣＪ１囲第（］）項記載の圧力セン力。
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