JPS6298229A

JPS6298229A - 圧力検知装置

Info

Publication number: JPS6298229A
Application number: JP61217379A
Authority: JP
Inventors: ジウセッペ　デロルト
Original assignee: MARELLI AUTRONICA; MARERI AUTORONIKA SpA
Current assignee: MARELLI AUTRONICA; MARERI AUTORONIKA SpA
Priority date: 1985-09-17
Filing date: 1986-09-17
Publication date: 1987-05-07
Also published as: EP0216288B1; IT8567788A0; US4748853A; IT1183962B; EP0216288A1; PT83395A; ATE48476T1; PT83395B; ES2005829A6; DE3667330D1

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】（産業上の利用分野）本発明は、電気的センサに関し、更に詳細には例えば潤
滑油のような流体の圧力表示を監視し、又は提供するた
めの自動車等の乗り物において使用される圧力センサに
関する。

（従来の技術）従来、多くの自動車等の乗り物において最も広く利用さ
れている圧力表示は、添付した図面の第１図に示すタイ
プのものである。同図において、機構制御を有する電位
差型の圧力センサ１は、乗り物のバッテリＢによって供
給され、図示しないイクニションスイッチによりバッテ
リＢに接続可能な交差型コイルの電流力計型計器２に接
続される。該圧力センサ１は、一般に、図示しない金属
タイアフラムを具備する。このダイアフラムは、検知さ
れる圧力の影晋によって変形することにより、電圧差計
３のスライダ３ａの機構を介して移動を抵抗要素３ｂへ
伝達する。電流力計型計器２のコイルに流わる電流Ｉお
よび後者のポインタの位置は、電位差計３のスライダ３
ａにより仮定される位置に応じて変る。機構制御を有す
る電位差計型の圧力センサは、上述したごとく乗り物自
体か受けかつ分解する傾向がある力の結果として高い応
力をこうむる。

近年、圧力センサは、エネルギ変換素子として厚膜抵抗
を利用する市場に導入され、この厚膜抵抗は測定される
圧力下において変形可能な絶縁基板に貼りつけられ、一
般にセラミック材から構成されているものがある。この
ようなセンサは、例えば米国特許第４，３１１，９８０
号明細書に開示されている。

可動部分がない点から、厚膜圧力センサは機構制御され
る電位差計と比べて非常に強度かあり、しかも実際に破
壊されない。

厚膜圧力センサにおいては、−・般に１又は複数個の厚
膜抵抗体がブリッジ回路に挿入される。基板トの厚膜抵
抗体の好適な配置及び構成により、圧力のリニアな１次
関数となるブリッジ回路から電圧信号をとることができ
る。

上述の厚膜型圧力センサは、それらの電気的特性の故に
、上記に略説した電流力計型計器に直接接続することが
できない。しかしながら表示器として電流力計型計器を
使用できる可能性は、非常に魅力的である。これは、表
示器のタイプが、自動車等の乗り物にほとんど使用され
ており、更にこのような表示器がほとんど大多数の製造
業者により同一となる電気特性を持つように構成され、
かつ生産ラインがすでに設立され、信頼性のある製品を
有することかできるからである。

本発明の目的は、機構的制御を有する圧力センサや、機
構的制御を有する前記圧力センサ以外の電気センサや、
更に厚膜型の圧力センサに関連して一般に使用される電
流力計型計器の使用を可能にする技術的解決を提供する
ことである。

本発明は上記点に鑑みて成され、機構的制御を４１する
電位差計のエネルギー変換器は第２図に示すような応答
曲線を有し、同図中横座標に示される圧力Ｐの変化のセ
ンサの出力で縦座標の抵抗がわかる。このように、電流
力計型計器２は厚１漠電気センサに関連して使用され、
第２図に示される応答曲線を有することが必要である。

」−記観点に基づき、本発明の目的を達成するために本
発明は厚膜トランスデユーサの如き圧力トランスデュー
サを少なくとも１つ有し、該圧力センサは圧力に従って
変化する電気信号を出力する監視回路に接続された圧力
検知装置において、検出された圧力の増加に対して所定
の応答曲線に従って減少する抵抗値を電子信号に応答し
て出力するインタフェース回路を、前記監視回路に接続
したものである。

又、本発明の特徴によれば、首記インタフェース回路は
、出力と、出力に接続され、所定の最小抵抗値及び最大
抵抗値をそれぞわ呈する第１の状態及び第２の状態を切
り換えて出力に出力するスイッチング回路と、監視回路
に接続され、監視回路が出力した電圧信号に従ってデユ
ーティサイクルが最大値と最小値の間で変化する矩形波
制御信号をスイッチング回路に供給するコンバータ回路
とを有するものである。

このように本発明によるセンサは、電気的観点から機構
的電位差計センサと異ならず、しかも一般的な電流力計
型計器のタイプの表示器に直接接続される。

（実施例）第３図において、ブリッジ回路１０は４つの厚膜抵抗１
１〜目で形成される。これらの抵抗は測定される圧力の
作用で変形可能な基板に設けられる。

ブリッジ回路１０は直流電圧電源■８とアースの間に接
続される。ブリッジ回路１０の対角線の接続点ａとｂは
処理及び増幅の回路１５に接続される。この回路１５は
抵抗Ｒを介して非安定発振回路（非安定マルチバイブレ
ータ）　＋６に接続される。この非安定発振回路１６の
出力はスイッチング回路１７の入力に接続される。

ブリッジ回路１０の点ａと点すの電圧は■で示される。

この種の厚膜センサにおける電圧■は第４図の上側のグ
ラフに示されるように、検出される圧力Ｐに対して直線
的に変化する。電圧Ｖはアースに対する、接続点ａとｂ
の電圧Ｖ１と■２の差に等しい。電圧■１とｖ２は２つ
の帰還増幅器１８と１９の非反転入力に与えられる。増
幅器１８の出力は増幅器１９の反転入力に接続される。

当業者にとって明らかなように、増幅器１８と１９に接
続される抵抗２０乃至２８を適切に選択することによっ
て、第４図の下側のグラフに示されるように、ブリッジ
回路１０によって検出される圧力に従って変化する、増
幅器１９の出力における電圧信号Ｖ３を得ることは可能
である。即ち、電圧信号Ｖ３は検出される圧力Ｐに従っ
て直線的に減少する。

非安定発振回路１６は、積分回路２９と、ビステリシス
を持ち非反転する閾値のコンパレータ３０とか、閉ルー
プで結合されて構成される。バッテリとアースの間に分
割器を形成する２つの抵抗３Ｉと３２はコンパレータ３
０の閾値電圧を定める。コンパレータ３０は出力と非反
転入力の間に掃通抵抗３４を持つ増幅器３３で構成され
る。積分回路（インチクレータ）２９は、出力と反転入
力の間にコンデンサ３６を持つ増幅器３５、及び抵抗３
７から構成される。

この抵抗３７はコンパレータ３０の出力と積分回路２９
の反転入力との間に接続される。また、この積分回路２
９の反転入力は、抵抗Ｒを介して、処理及び増幅の回路
１５の増幅器１９の出力に接続される。

動作において、積分回路２９は、第５図の上側のグラフ
に示されるように横座標の時間ｔの関数として変換する
三角波信号Ｖ４を出力する。コンパレータ３０はこの信
号を閾値と比較して、第５図の下側のグラフに示すよう
に変化する方形波を出力する。この信号は抵抗４１を介
してｎｐｎ形のトランジスタ４０のベースに与えられる
。抵抗４２はトランジスタ４０のベースとエミッタの間
に接続される。抵抗５０はトランジスタ４０のコレクタ
とアースの間に接続される。

第３図に示す全体の装置の出力はトランジスタ４０のコ
レクタによって表される。

動作において、コンデンサ３６を充電及び放電する時間
に関連する、三角波信号Ｖ４の立上り時間及び立下がり
時間は、信号Ｖ３の振幅の関数として変化する。また方
形波信号Ｖ５のデューティサイクルは、これに対応して
変化する。更に、抵抗Ｒの値に従って変化する、コンデ
ンサ３６の充電及び放電電流は電圧信号Ｖ３によって変
化させられる。電圧信号Ｖ３が分圧器３１．３２から得
られる電圧と等しいとき、電流は抵抗Ｒを通って流れな
い。また、回路１５は非安定発振回路１６から切離され
た状態となる。非安定発振回路Ｉ６はこの状態では（対
称的な波形で）自走的に発振する。電圧信号Ｖ３が前記
電圧と異なるとき、増幅器３５の反転入力に向う電流Ｉ
は対応して変化する。即ち、この電流は（電圧信号ｖ３
の値に従って）抵抗Ｒを流れる電流に加えられるか又は
減しられる。信号ｖ５のデユーティサイクルがこの結果
として変化する。信号Ｖ５のハイレベル期間において、
信号Ｖ５はトランジスタ４０を飽和状態にして、スイッ
チング回路１７の出力０かアース電位となる。また、こ
の回路１７の出力抵抗値は最小値を示す。信号ｖ５がロ
ウレベル期間では、トランジスタ４ｏは無効を表し、こ
の回路１７の出力抵抗値は抵抗５ｏの抵抗値と等しくな
る。この抵抗値は適切に選択され、第２図において値ｐ
＝Ｑに対応する応答曲線Ｒによって示される値とほぼ等
しいものである。

このように、圧力Ｐの変化、即ち信号■３の変化は信号
■５のデユーティサイクルの対応する変化を生じさせ、
このためにスイッチング回路１７の平均出力抵抗値の変
化を生しさせることは明らかである。信号Ｖ５の周期（
期間）に関して、この周期は、スイッチング回路１７の
出力に接続される表示装置の積分定数より非常に小さい
ことか必要である。実際、周知の表示装置に関して、信
号Ｖ５は数百Ｈｚ程度の周波数を持てば充分である。

上述の増幅回路１５及び非安定マルチバイブレータ１６
は直線的に動作し、圧力に従って平均出力抵抗値か変化
する。また、第２図に示される応答曲線に近似し、スイ
ッチング回路１７の出力に得られる。この近似は回路１
５．１６の増幅器の帰還網に周知の非線形素子を導入す
ることによって、追加的に改良されてもよい。

当然、本発明の原理をそのままにして、実施態様の形成
及び構成の詳細は本発明の範囲から逸脱することなく、
上述の実施例に制限されることなく変形可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は交差コイルを有する電流力計型計器を含む一般
的な圧力表示器の電気回路を示す図、第２図は機構制御
電位差計型圧力センサの応答曲線を示す図、第３図は本
発明に基づく圧力センサの一実施例を示す電気回路図、
第４図は、横座標の圧力Ｐの関数として、第３図の装置
の２つの電圧信号の変化を示す２つの直交グラフ、第５
図は第３図の装置で発生する別の２つの信号の波形を示
すシリーズの２つのグラフである。１０−・・ブリッジ回路、１５・・・処理及び増幅回路（増幅回路）、１６・・・
非安定発振器（非安定マルチバイブレータ）、１７・・
・スイッチング回路。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）厚膜トランスデューサの如き圧力トランスデュー
サ（１１〜１４）を少なくとも１つ有し、該圧力センサ
が圧力（ｐ）に従って変化する電気信号（Ｖ）を出力す
る監視回路（１０）に接続された圧力検知装置において
、前記少なくとも１つの圧力トランスデューサによって検
出された圧力（ｐ）の増加に対して所定の応答曲線に従
って増加又は減少する抵抗値を電気信号（Ｖ）に応答し
て出力するインタフェース回路（１５〜１７）を、前記
監視回路（１０）に接続したことを特徴とする圧力検知
装置。
（２）前記インタフェース回路は、出力（Ｏ）と、出力（Ｏ）に接続され、所定の最小抵抗値及び最大抵抗
値をそれぞれ呈する第１の状態及び第２の状態を切り換
えて出力（Ｏ）に出力するスイッチング回路（１７）と
、監視回路（１０）に接続され、監視回路（１０）が出力
した電圧信号（Ｖ）に従ってデューティサイクルが最大
値と最小値の間で変化する矩形波制御信号（Ｖ＿５）を
スイッチング回路（１７）に供給するコンバータ回路（
１５、１６）とを有することを特徴とする特許請求の範
囲第１項に記載の圧力検知装置。
（３）スイッチング回路（１７）は第１の電流パス及び
第２の電流パス並びにスイッチング素子（４０）を含み
、第１の電流パス及び第２の電流パスは出力（Ｏ）に並列に接続され、第２の電流パスは第１の電流
パスよりも小さい抵抗値をもち、スイッチング素子（４０）は第２の電流パスに接続され
、前記第１の状態のときに第２の電流パス上の電流の流
れを許可し、前記第２の状態のときに第２の電流パス上
の電流の流れを禁止することを特徴とする特許請求の範
囲第２項に記載の圧力検知装置。
（４）コンバータ回路（１５、１６）は単安定マルチバ
イブレータ（１６）を含むことを特徴とする特許請求の
範囲第２項又は第３項に記載の圧力検知装置。
（５）監視回路（１０）がトランスデューサとして作用
する少なくとも１つの厚膜抵抗体（１１〜１４）を有す
るブリッジ回路を具備し、ブリッジ回路の対向する２つ
の接点（ａ、ｂ）間の電圧は前記少くとも１つの厚膜抵
抗体（１１〜１４）上に作用する圧力（ｐ）の変化に従
って直線的に変化し、コンバータ回路（１５、１６）はブリッジ回路の接点（
ａ、ｂ）に接続される処理兼増幅回路（１５）を有し、
該処理兼増幅回路（１５）は接点（ａ、ｂ）におけるア
ースに対する電圧（Ｖ＿１、Ｖ＿２）の合成電圧に従っ
て変化する制御電圧（Ｖ＿３）を出力し、処理兼増幅回路（１５）の出力は単安定マルチバイブレ
ータ（２９、３０）のデューティサイクルを制御する制
御入力に接続され、単安定マルチバイブレータ（２９、
３０）の出力はスイッチング回路（１７）の入力に接続
されていることを特徴とする特許請求の範囲第４項に記
載の圧力検知装置。
（６）厚膜トランスデューサの如きトランスデューサ（
１１〜１４）を少くとも１つ有し、検出された圧力の変
化に従ってほぼ直線的に変化する電気信号（Ｖ）を出力
する圧力検知装置と、直列に接続されたコイルから成る
電流力計型計器（２）との間に設けられるインタフェー
ス回路において、出力（Ｏ）と、出力（Ｏ）に接続され所定の最小抵抗値を呈する第１の
状態と所定の最大抵抗値を呈する第２の状態とを切り換
えて出力（Ｏ）に出力するスイッチング回路（１７）と
、監視回路（１０）に接続され、監視回路（１０）が出力
した電圧信号（Ｖ）に従ってデューティサイクルが最大
値と最小値の間で変化する矩形波制御信号（Ｖ＿５）を
スイッチング回路（１７）に供給するコンバータ回路（
１５、１６）とを設けたことを特徴とするインタフェー
ス回路。
（７）スイッチング回路（１７）は第１の電流パス及び
第２の電気パス並びにスイッチング素子（４０）を含み
、第１の電流パス及び第２の電流パスは出力（Ｏ）に並列に接続され、第２の電流パスは第１の電流
パスよりも小さい抵抗値をもち、スイッチング素子（４０）は第２の電流パスに接続され
、前記第１の状態のときに第２の電流パス上の電流の流
れを許可し、前記第２の状態のときに第２の電流パス上
の電流の流れを禁止することを特徴とする特許請求の範
囲第６項に記載の圧力検知装置。
（８）コンバータ回路は単安定マルチバイブレータ（２
９、３０）を含むことを特徴とする特許請求の範囲第６
項又は第７項に記載のインタフェース回路。
（９）トランスデューサとして作用する少なくとも１つ
の厚膜抵抗体（１１〜１４）を有し、対向する２つの接
点（ａ、ｂ）間の電圧は前記少くとも１つの厚膜抵抗体
（１１〜１４）上に作用する圧力（ｐ）の変化に従って
直線的に変化するブリッジ回路（１０）を具備するイン
タフェース回路において、ブリッジ回路（１０）の接点（ａ、ｂ）に接続され、接
点（ａ、ｂ）におけるアースに対する電圧（Ｖ＿１、Ｖ
＿２）の合成電圧に従って変化する制御電圧（Ｖ＿３）
を出力する処理増幅回路（１５）を設け、処理増幅回路（１５）の出力は単安定マルチバイブレー
タ（２９、３０）のデューティサイクルを制御する制御
入力に接続され、単安定マルチバイブレータ（２９、３
０）の出力はスイッチング回路（１７）の入力に接続さ
れていることを特徴とする特許請求の範囲第７項に記載
のインタフェース回路。