JPS62288543A - 差圧発信器 - Google Patents

差圧発信器

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JPS62288543A
JPS62288543A JP61131741A JP13174186A JPS62288543A JP S62288543 A JPS62288543 A JP S62288543A JP 61131741 A JP61131741 A JP 61131741A JP 13174186 A JP13174186 A JP 13174186A JP S62288543 A JPS62288543 A JP S62288543A
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differential pressure
sensor
detection sensor
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Takaharu Miyazawa
宮沢 敬治
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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】 3、発明の詳細な説明 〔産業上の利用分野〕 本発明は、各種のプロセス制御系等において、第1およ
び第2の入力圧力の差圧を求め、その信号を伝送路に送
出する差圧発信器に関する。
〔従来の技術〕
従来この種の発信器として、差圧を電気量に変換する圧
力検出センサーの出力信号および差圧に影響を与える静
圧や温度等の検出センサーの出力信号から差圧を算出し
、例えば4〜20mAの電流信号として発信するものが
ある。
〔発明が解決しようとする問題点〕
このような差圧発信器において、静圧や温度の影響を考
慮した上での差圧の算定は、当然にある誤差をもって行
なわれるが、その精度は常に一定ではなく、例えば差圧
や温度によって変動する。
ところが、従来の差圧発信器においては、算定した差圧
値そのものは発信されるが、その精度は示されないため
、その値をどの程度信用してよいのか、例えば1 k&
/iと出力されているものが、使用環境によって、1.
1に9/−のこともあシ得るのか、あるいは1.5 k
y/−のこともあシ得るのかわからないという不都合が
あった。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明は、差圧検出センサー、あるいは静圧、温度等の
センサーをもつときには差圧検出センサーおよびそれら
の各検出センサーの出力信号から差圧値を算定するとと
もにその算定精度を求める信号処理手段を設けたもので
ある。
〔作用〕
信号処理手段は、各検出センサーの出力信号を取り込ん
で所定の関係式から差圧値を算定するとともにそのとき
の算定精度を出力する。これらの差圧値および算定精度
は、通信手段によシデジタルもしくはアナログ信号とし
て送出される。
〔実施例〕
第1図は本発明の一実施例を示すブロック図である。同
図において、複合機能センサー1は、第2図に示すよう
に、従来一般に使用されている半導体圧力センサーと同
様に、シリコンチップ111に薄肉ダイアフラム部11
1人を構成し、表面に拡散領域からなるピエゾ抵抗素子
を形成し、差圧の変化を電気信号として取出せるように
したものであるが、主として差圧に感応する、つまシ差
圧に対する感度の高い差圧測定用センサーIA、主とし
て静圧に感応する静圧測定用センサー1Bおよび主とし
て温度に感応する温度測定用センサー1Cの3Wiの測
定エレメントを同一チップ上に配置しである。つまシ、
このセンサーは、測定したい状態量である差圧のみなら
ず、その差圧に対しては外乱と考えられる状態量の静圧
および温度をも測定するもので、 とすると、 と表現できるから、各センサーにおいてf、g、hの関
数がわかれば、(1)式の連立方程式を解くことによ!
7、(2)式の解が求められる。
f 、g、hの関数の同定およびF、G、Hの式を求め
る作業は、予め1個1個のセンサーについて行なわれる
。この作業をセンサーのキャラクタリゼーションと呼ぶ
再び第1図において、導圧管(図示せず)によってこの
発信器に導かれた圧力ppは、受圧ダイアフラム(図示
せず)を介して封入液(図示せず)に伝達され、オーバ
ーロード保護機構2を通って、最終的にセンサー1に伝
えられる。このセンサー1に加えられた差圧・静圧・温
度は、各センサーIA、IB 、ICによって3つのア
ナログ電気信号に変換される。この3種類のアナログ電
気信号は、マイクロプロセッサによシ、その制御下にあ
るマルチプレクサ3を介して選択的に、かつルΦ変換器
4によりデジタル信号に変換された上でデジタル演算部
に取シ込まれる。このデジタル演算部は、マイクロプロ
セッサを形成するプロセッサユニット5および各種メモ
リー6〜9によシ構成され、プロセッサユニット5が、
ROM6に予め格納されているプログラムの実行として
、はじめに上記各センサー1人;1B、1Cから得られ
る3つのデータ、!:、FROM7に格納されているセ
ンサーの特性データ(キャラクタリゼーション・データ
)とを用い、適宜RAM 8にアクセスしながら差圧を
計算する。計算された差圧は、次K NVM (ノンボ
ラタイルメモリー:不揮発性メモリー)9に格納されて
いるコンフィギユレーション・データに従って単位変換
され、デジタル量となる。このデジタル量は、D/A変
換器10を通して4〜20mAのアナログ信号に変換さ
れ、2線式伝送路に送出される。11は定電圧回路であ
る。
またこの発信器は、上述したようにマイクロプロセッサ
を内蔵しているため、第3図に示すような伝送系におい
て、ジャンクション・ボックス21を介して伝送路22
に接続された携帯形の通信装置23この間で、デジタル
信号入出力回路12を介して、4〜20mAの信号の断
続によシ、デジタル通信を行々うことができる。13は
そのためのパルス発生用のスイッチングトランジスタで
ある。
なお、第3図において24が本実施例の発信器である。
25は電源、26は受信装置である。また、第4図に第
3図の等何回路を示す。2Tは電流信号を電圧信号に変
換して取シ出すための抵抗器である。
ここで、上述したように差圧は、各センサーからのデー
タと、キャラクタリゼーションーデータとによって決ま
る。先にも述べたように、キャラクタリゼーションは、
センサー1の3つの出力と3つの入力この関係を明らか
にする(固定)ことおよび(2)式の関係式を求める(
出力関数の決定)ことよシなる。プロセス用差圧発信器
においては、プロセス圧は直接センサーに作用するので
はなく、バリアダイアフラムおよび封入液を介してセン
サーに働き、静圧や温度はこれらのダイアフラムや封入
液等の構成ニレメン)Kも影響を与えるから、センサー
の同定は、センサーが実際にフィールドで設置される形
、つまシ完全なメータボディの形で行表われる。また同
定は、所定の範囲内における差圧・静圧・温度の異なる
組合せの条件で、メータボディのP、8.Tの各センサ
ー出力を測定することによって行なわれる。次に、この
同定によって得られたデータを大形計算機で処理し、出
方関数を決定する。
この場合、差圧値として得られるデータの精度は、従来
一般に用いられている差圧発信器のようにセンサー自体
の物理的特性あるいは電気回路等によって決定されるの
ではなく、キャラクタリゼーションによって決定される
。つまυ、同定のための装置の精度と、出力関数の近似
精度とによって、その精度が決定される。
本実施例では、この精度を、第5図6)K示すように、
差圧測定用センサー1人から読取った差圧pvがPV6
 = 1250m H20からPVm&x= 1000
0m100O0使用範囲において、誤差分EPVp =
 0.001Pvとなるように、つtυ同図(b)に示
すように上記範囲内において読取シ値に対しEPVP(
イ)= 0.1 %の精度が確保されるように設定して
いる。なお、P V (P V (1の範囲においては
、誤差分EPVp = 1.25w1HzO一定として
いるため、この範囲においては読取υ値に対する比は、
pvがpvoよシ小さくなるに従って増大する。つまシ
この範囲では001%の精度は保証されておらず、この
意味で使用範囲外である。
第5図に示したものは、差圧の変化この関係で規定した
精度で、その場合、静圧と温度は一定とした場合に保証
される精度である。例えば温度は、25℃一定とした場
合の精度であるが、温度が変われば、第6図に示すよう
に、さらにそれによる誤差が生ずる。そこで、温度の影
響を考慮した誤差分は、第5図(&)から得られる誤差
分に、第6図によって得られる誤差分を加えて得られる
。例えば、PV=3000wH20、温度測定用センサ
ー1Bから読取った温度Tsmp=60℃であったとす
れば、差圧に依存する誤差分EPVPが第5図(a)よ
り3mH2O、温度に依存する誤差分EPVTが第6図
よシよって、両者を併せた精度は、 3000±4.9mH2O (±1.63%) となる。静圧についても同様で、静圧が変化すれば、そ
れに依存する誤差分EPVsがさらに加わる。
本実施例では、この誤差は、差圧pvと静圧spの範囲
に応じて次のように規定している。
I)  O≦sp≦210 kg/−のときl−1) 
PV≧PVt(PVt = 25QOt*H20)のと
きEPVs= PV X O,002X SP/70つ
まシ、例えば静圧が70 kf/−のとき、差圧値は0
.2%の誤差をもつ。この誤差分は静圧値に比例し、静
圧が35klF/−であれば、0.1係の誤差となる。
I −2) PV < PV 1OときEPV8=PV
IXO1002XSP/70つtシ、差圧が小さい範囲
では差圧によっては変化しないものとしている。例えば
静圧が70kf/cdのとき5mH2O、静圧が35に
!g/−のとき2.5 saw H20の誤差を生ずる
n)  210≦sp≦420に9/−のときこの場合
は、上記の誤差に、さらに次のものが加わる。
EPV、’ = PV X O,002X (SP−2
10)/70りまシ、spが210kg/d以上では、
誤差の傾きが変化する。
結局、例えばpvが250(hwH20の範囲では、差
圧の読取シ値に対する静圧による誤差EPV8(4)は
第7図に示すようになる。
これら差圧、温度および静圧に依存する各誤差分を加え
たものが、総合誤差EPVと々る。つまシ、実際の使用
状態において差圧として出力される値は、真の差圧に対
して上記の誤差EPVに相当する精度で算定された値で
ある。
そこで、本実施例の発信器においては、前述したように
デジタル演算部において差圧Pvを算定し、アナログ信
号としてコントロールルームの受信装置26に受は送出
するが、一方、通信装置23からの要求があった場合に
は、上述したようにしてそのときの差圧値の総合精度を
求め、デジタル信号によシ送出する。
第8図は、この動作を示すフローチャートである。プロ
セッサユニット5は、常時は一定の周期で各センサーみ
出力を取シ込み(ステップ1o1)、そのときの差圧p
vを算定して(ステップ102 )D/A変換器10に
出力する(ステップ1o3)。
これに対し、通信装置23から発信要求があった場合(
ウェイクアップパルスを受信した場合)Kは(ステップ
104)、プロセッサユニット5はそのときの静圧sp
および温度T@mpを算出しくステップ105)、前述
したようKそのときの差圧pv、静圧spおよび温度T
@mpに応じて各誤差分EPVp 、 EPVsおよび
EPVTを求める(ステップ106〜108)。ついで
、これらから総合精度EPVもしくはEPV(%;を算
出しくステップ109 ) 、差圧値pvとともにデジ
タル通信にょシ発信する(ステップ110)。
これによシ、通信装置23側では、差圧pv。
値を、その精度とともに実時間で知ることができる。
本実施例では、通常は差圧をアナログ信号として出力し
、特に要求があった場合にのみ、デジタル通信によシそ
の精度を発信するものとしたが、本発明はこれに限定さ
れるものではなく、例えばすべてをデジタル通信とする
ことも可能である。
第9図は、そのような場合のプロセッサユニットにおけ
る処理プログラムの一例を示すフローチャートである。
なお、第5図ないし第6図に示した誤差の規定は一例で
あシ、これに限定されるものでないことはいうまでもな
い。例えば第6図において、ある温度から誤差の傾きが
変わるものであってもよい。
以上、差圧に対し、静圧および温度の影響を考慮した場
合について説明したが、もちろん、他の差圧に影響する
その他の物理量についても考慮してもよいことはいうま
でもない。また、静圧および温度測定用センサーをもた
ない場合においても、差圧測定用センサーの出力から差
圧値を算出するに際しての精度を、当該差圧値とともに
発信するようKしてもよい。
〔発明の効果〕
以上説明したように1本発明によれば、各検出センサー
の出力信号から差圧値を算定するとともにその算定精度
を求める信号処理手段を設けたことKよシ、当該差圧値
とともに、その差圧値および周囲環境によって決まるそ
の精度を知ることができるようKなる。特に1基準器と
して使用した場合には、校正時の精度が明らかとなるこ
とで、被校正側が十分に満足できる値であるか否かを正
確に判断することが可能となる。
また、従来よシ測定値の正確性を確保するため、1つの
量を同時に2つの計器で測定し、両側定値の差が誤差の
範囲を考慮して設定したある幅を越えた場合には、いず
れかの計器に異常が発生したものとして警報を発する偏
差モニターが用いられ、従来はその判断の幅を一定(固
定)としていたが、本発明により誤差がわかれば、その
判断の幅を誤差の値とするととくよって、よシ適切な判
断が行なえる。
【図面の簡単な説明】 第1図表いし第7図は本発明の一実施例を示す図で、第
1図は差圧発信器のブロック図、第2図はセンサーの平
面図、第3図は伝送系のブロック図、第4図はその等価
回路図、第5図は差圧算定時の誤差の差圧依存性を示す
図、第6図および第7図はそれぞれ温度依存性および静
圧依存性を示す図、第8図は動作を示すフローチャート
、第9図は本発明の他の実施例の動作を示すフローチャ
ートである。 1人・・・・差圧測定用センサー、1B−Φ・・静圧測
定用センサー、1C・・・・温度測定用センサー、5・
・・・プロセッサユニット、13−e・・スイッチング
トランジスタ、22・・・・伝送路、24拳・・・差圧
発信器。 図面の浄書(内容に変更′なし) 第1@ 第2図 第3図 第4図 1i句も( 第5図 第6図 第7図 EPV5(%)(0′。) 70  210280   SP(kg/cm2)第8
図           第9図 手続補正書(さ入) 1、事件の表示 昭和1/年特  許願第1.l/7ダ/号3、補正をす
る者

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)第1および第2の入力圧力の差圧に対応する電気
    量を出力する差圧検出センサーと、この差圧検出センサ
    ーの出力信号から差圧値を算定するとともにその算定精
    度を求める信号処理手段と、この信号処理手段の出力信
    号をデジタルにもしくはアナログ信号として伝送路に送
    出する通信手段とを備えたことを特徴とする差圧発信器
  2. (2)第1および第2の入力圧力の差圧に対応する電気
    量を出力する差圧検出センサーと、上記差圧に影響を及
    ぼす他の物理量に対応する電気量を出力する少なくとも
    1種の検出センサーと、これらの各検出センサーの出力
    信号から差圧値を算定するとともにその算定精度を求め
    る信号処理手段とこの信号処理手段の出力信号をデジタ
    ルもしくはアナログ信号として伝送路に送出する通信手
    段とを備えたことを特徴とする差圧発信器。
JP61131741A 1986-06-09 1986-06-09 差圧発信器 Granted JPS62288543A (ja)

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JP2017142264A (ja) * 2017-04-21 2017-08-17 ラピスセミコンダクタ株式会社 半導体装置および電子端末

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