JPS6343697B2 - - Google Patents
Info
- Publication number
- JPS6343697B2 JPS6343697B2 JP14030979A JP14030979A JPS6343697B2 JP S6343697 B2 JPS6343697 B2 JP S6343697B2 JP 14030979 A JP14030979 A JP 14030979A JP 14030979 A JP14030979 A JP 14030979A JP S6343697 B2 JPS6343697 B2 JP S6343697B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- resistor
- temperature
- change
- gauge
- output
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
Links
- 230000008859 change Effects 0.000 claims description 59
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 claims description 25
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 17
- 230000004044 response Effects 0.000 claims description 10
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 6
- 238000000034 method Methods 0.000 description 4
- 230000009471 action Effects 0.000 description 2
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 2
- 230000006903 response to temperature Effects 0.000 description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
- 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
- G01L1/2268—Arrangements for correcting or for compensating unwanted effects
- G01L1/2281—Arrangements for correcting or for compensating unwanted effects for temperature variations
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Measuring Fluid Pressure (AREA)
- Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
［発明の目的］
（産業上の利用分野）
本発明は圧力に感応するゲージ抵抗に対する温
度補償機能を備えた圧力検出装置に関する。
度補償機能を備えた圧力検出装置に関する。
（従来の技術）
半導体の拡散抵抗層をゲージ抵抗とし、このゲ
ージ抵抗を用いてブリツジ回路を構成してなる圧
力検出装置では、上記ゲージ抵抗の感圧特性の温
度変動に対する補償が重要な課題となる。
ージ抵抗を用いてブリツジ回路を構成してなる圧
力検出装置では、上記ゲージ抵抗の感圧特性の温
度変動に対する補償が重要な課題となる。
そこで従来では、例えば第１図に示すように圧
力に感応して互いに異なる向きの抵抗値変化を示
す２組の一対のゲージ抵抗Ｒ１，Ｒ３、およびゲ
ージ抵抗Ｒ２，Ｒ４を用いて構成されるフルブリ
ツジ回路では、上記ゲージ抵抗Ｒ１，Ｒ２に対し
てそれぞれ直列に補償抵抗rs1，rs2を介挿し、ま
た並列に補償抵抗rp1，rp2を接続している。そし
てこれらの補償抵抗rs1，rs2，rp1，rp2の各抵抗値
を適当に設定することにより、所望範囲内におけ
る前記ゲージ抵抗Ｒ１，Ｒ２の見掛け上の温度係
数を、それと対を成すゲージ抵抗Ｒ３，Ｒ４の温
度係数と等しくし、そのブリツジ出力点間の温度
変化に対する零点補償を行うものとなつている。
力に感応して互いに異なる向きの抵抗値変化を示
す２組の一対のゲージ抵抗Ｒ１，Ｒ３、およびゲ
ージ抵抗Ｒ２，Ｒ４を用いて構成されるフルブリ
ツジ回路では、上記ゲージ抵抗Ｒ１，Ｒ２に対し
てそれぞれ直列に補償抵抗rs1，rs2を介挿し、ま
た並列に補償抵抗rp1，rp2を接続している。そし
てこれらの補償抵抗rs1，rs2，rp1，rp2の各抵抗値
を適当に設定することにより、所望範囲内におけ
る前記ゲージ抵抗Ｒ１，Ｒ２の見掛け上の温度係
数を、それと対を成すゲージ抵抗Ｒ３，Ｒ４の温
度係数と等しくし、そのブリツジ出力点間の温度
変化に対する零点補償を行うものとなつている。
然し乍ら、このような零点温度補償はブリツジ
出力電圧の温度変化に対するドリフト補償を行う
だけであり、前記ゲージ抵抗Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３．
Ｒ４の温度変化に対する圧力感度の変化を補償す
ることはできない。そこで従来では、専ら第２図
に示すようにブリツジ駆動電圧VBを温度に応じ
て可変して前記各ゲージ抵抗Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，
Ｒ４の圧力感度特性の温度変化に拘らず一定化
し、その圧力感度の補償を行うようにしている。
具体的にはサーミスタ等の感温抵抗素子RTを介
して基準電圧VEを温度変化に応じたブリツジ駆
動電圧VBとしたり、また或いは増幅器Ampの利
得を感温抵抗素子RT抵抗値変化に応じて可変し
て温度変化に応じたブリツジ駆動電圧VBを得る
ようにしている。
出力電圧の温度変化に対するドリフト補償を行う
だけであり、前記ゲージ抵抗Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３．
Ｒ４の温度変化に対する圧力感度の変化を補償す
ることはできない。そこで従来では、専ら第２図
に示すようにブリツジ駆動電圧VBを温度に応じ
て可変して前記各ゲージ抵抗Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，
Ｒ４の圧力感度特性の温度変化に拘らず一定化
し、その圧力感度の補償を行うようにしている。
具体的にはサーミスタ等の感温抵抗素子RTを介
して基準電圧VEを温度変化に応じたブリツジ駆
動電圧VBとしたり、また或いは増幅器Ampの利
得を感温抵抗素子RT抵抗値変化に応じて可変し
て温度変化に応じたブリツジ駆動電圧VBを得る
ようにしている。
ところがこのようにしてブリツジ駆動電圧VB
を可変して圧力感度の補償を行うと、前述した零
点電位の補償条件が乱され、結局、ブリツジ出力
に対する零点温度補償ができなくなる。仮にその
最適化補償条件があるとしても、補償抵抗rs1，
rs2，rp1，rp2の各抵抗値の調整とブリツジ駆動電
圧VBの可変特性の調整を試行錯誤的に繰返す必
要があり、実際上、その調整は甚だ困難である。
を可変して圧力感度の補償を行うと、前述した零
点電位の補償条件が乱され、結局、ブリツジ出力
に対する零点温度補償ができなくなる。仮にその
最適化補償条件があるとしても、補償抵抗rs1，
rs2，rp1，rp2の各抵抗値の調整とブリツジ駆動電
圧VBの可変特性の調整を試行錯誤的に繰返す必
要があり、実際上、その調整は甚だ困難である。
（発明が解決しようとする問題点）
このように従来のゲージ抵抗をブリツジ接続し
て構成される圧力検出装置にあつては、上記ゲー
ジ抵抗の温度に対する圧力感度の変化、および零
点電位の変化をそれぞれ同時に補償することは非
常に困難であり、高精度な圧力検出を行う上で問
題があつた。
て構成される圧力検出装置にあつては、上記ゲー
ジ抵抗の温度に対する圧力感度の変化、および零
点電位の変化をそれぞれ同時に補償することは非
常に困難であり、高精度な圧力検出を行う上で問
題があつた。
本発明はこのような事情を考慮してなされたも
ので、その目的とするところは、ゲージ抵抗に対
する圧力感度の温度補償と零点電位の温度補償と
を同時に行い、温度変化に依存することなく高精
度な圧力検出を可能とする圧力検出装置を提供す
ることにある。
ので、その目的とするところは、ゲージ抵抗に対
する圧力感度の温度補償と零点電位の温度補償と
を同時に行い、温度変化に依存することなく高精
度な圧力検出を可能とする圧力検出装置を提供す
ることにある。
［発明の構成］
（問題点を解決するための手段）
本発明は、圧力に感応して互いに異なる向きに
抵抗値変化を示す一対のゲージ抵抗を直列接続し
てなる２組のゲージ抵抗の組を上記各ゲージ抵抗
の抵抗値の変化が向きが相対向する辺間で同じに
なるように並列接続してなるフルブリツジ回路を
構成し、このフルブリツジ回路に対する駆動電圧
を可変して前記ゲージ抵抗の温度に対する検出感
度の変化を補償してその検出感度を一定化制御す
るようにした圧力検出装置において、 前記フルブリツジ回路を構成する対をなすゲー
ジ抵抗間にそれぞれ直列に固定抵抗を介挿し、こ
れらの各固定抵抗の中点タツプ出力を前記ブリツ
ジ回路の出力として取出すようにし、このブリツ
ジ出力の差を差動増幅器を検出すると共に、前記
フルブリツジ回路に並列接続された抵抗器中点タ
ツプ出力と前記差動増幅器の出力との差分を検出
圧力として求めるようにしたものである。
抵抗値変化を示す一対のゲージ抵抗を直列接続し
てなる２組のゲージ抵抗の組を上記各ゲージ抵抗
の抵抗値の変化が向きが相対向する辺間で同じに
なるように並列接続してなるフルブリツジ回路を
構成し、このフルブリツジ回路に対する駆動電圧
を可変して前記ゲージ抵抗の温度に対する検出感
度の変化を補償してその検出感度を一定化制御す
るようにした圧力検出装置において、 前記フルブリツジ回路を構成する対をなすゲー
ジ抵抗間にそれぞれ直列に固定抵抗を介挿し、こ
れらの各固定抵抗の中点タツプ出力を前記ブリツ
ジ回路の出力として取出すようにし、このブリツ
ジ出力の差を差動増幅器を検出すると共に、前記
フルブリツジ回路に並列接続された抵抗器中点タ
ツプ出力と前記差動増幅器の出力との差分を検出
圧力として求めるようにしたものである。
そして前記ゲージ抵抗間にそれぞれ介挿された
各固定抵抗の中間タツプを、そのタツプ出力の温
度に対する変化特性が前記駆動電圧の温度に対す
る変化特性と一定の比率関係になるようにそれぞ
れ調整し、前記抵抗器の中点タツプをそのタツプ
出力の温度に対する変化電圧が前記差動増幅器か
ら出力される前記各固定抵抗の中点タツプ間の電
位差の温度に対する変化電圧と等しくなるように
調整することによつて、前記ゲージ抵抗に対する
圧力感度の温度補償と零点電位の温度補償とを同
時に行い得るようにしたことを特徴とするもので
ある。
各固定抵抗の中間タツプを、そのタツプ出力の温
度に対する変化特性が前記駆動電圧の温度に対す
る変化特性と一定の比率関係になるようにそれぞ
れ調整し、前記抵抗器の中点タツプをそのタツプ
出力の温度に対する変化電圧が前記差動増幅器か
ら出力される前記各固定抵抗の中点タツプ間の電
位差の温度に対する変化電圧と等しくなるように
調整することによつて、前記ゲージ抵抗に対する
圧力感度の温度補償と零点電位の温度補償とを同
時に行い得るようにしたことを特徴とするもので
ある。
（作用）
本発明によれば、フルブリツジ回路を構成する
２組のゲージ抵抗間にそれぞれ介挿された固定抵
抗の中点タツプから各々取出される零点電位の温
度に対する変化特性を、それぞれブリツジ駆動電
圧の温度に対する変化特性と一定の比率関係にな
るように定めているので、各ゲージ抵抗対の圧力
感度を温度変化に対して一定に保つた上で、上記
各ゲージ抵抗対の零点電位の温度変化に対する変
化特性を前記ブリツジ駆動電圧を前述した比率で
それぞれ分圧した分圧点での温度に対する変化特
性と等しくすることができる。
２組のゲージ抵抗間にそれぞれ介挿された固定抵
抗の中点タツプから各々取出される零点電位の温
度に対する変化特性を、それぞれブリツジ駆動電
圧の温度に対する変化特性と一定の比率関係にな
るように定めているので、各ゲージ抵抗対の圧力
感度を温度変化に対して一定に保つた上で、上記
各ゲージ抵抗対の零点電位の温度変化に対する変
化特性を前記ブリツジ駆動電圧を前述した比率で
それぞれ分圧した分圧点での温度に対する変化特
性と等しくすることができる。
従つて各ゲージ抵抗対における固定抵抗のタツ
プ出力と、そのタツプ出力を得る比率でのブリツ
ジ駆動電圧に対する分圧点での電位差についてそ
れぞれ着目すれば、その電位差は温度変化に伴う
ブリツジ駆動電圧の変化に拘らず、各々常に一定
となることになる。然し乍ら、各ゲージ抵抗対に
おいてその固定抵抗の中点タツプから取出される
零点電位の温度に対する変化が、ブリツジ駆動電
圧の温度に対する変化と一定の関係となる比率
は、両ゲージ抵抗対において必ずしも等しくなる
とは限らない。むしろその比率は、一般的には両
ゲーシ抵抗対に対して異なつていると云える。し
かし前述したように、前記各タツプ出力の零点電
位の温度に対する変化は、それぞれブリツジ駆動
電圧の変化と一定の比率関係にあるから、上記各
タツプ出力間の電位差も前記温度に対するブリツ
ジ駆動電圧の変化と一定の比率関係にあると云え
る。
プ出力と、そのタツプ出力を得る比率でのブリツ
ジ駆動電圧に対する分圧点での電位差についてそ
れぞれ着目すれば、その電位差は温度変化に伴う
ブリツジ駆動電圧の変化に拘らず、各々常に一定
となることになる。然し乍ら、各ゲージ抵抗対に
おいてその固定抵抗の中点タツプから取出される
零点電位の温度に対する変化が、ブリツジ駆動電
圧の温度に対する変化と一定の関係となる比率
は、両ゲージ抵抗対において必ずしも等しくなる
とは限らない。むしろその比率は、一般的には両
ゲーシ抵抗対に対して異なつていると云える。し
かし前述したように、前記各タツプ出力の零点電
位の温度に対する変化は、それぞれブリツジ駆動
電圧の変化と一定の比率関係にあるから、上記各
タツプ出力間の電位差も前記温度に対するブリツ
ジ駆動電圧の変化と一定の比率関係にあると云え
る。
そこで本発明では、更に前記各タツプ出力間の
電位差との差分を差動増幅器を介して検出し、こ
の差動増幅器にて検出される前記各タツプ出力間
の電位差の温度に対する変化（ブリツジ駆動電圧
の温度に対する変化と所定の比率関係で変化する
電位差）と同じ変化を示す電位を前記ブリツジ駆
動電圧を抵抗器にて分圧して生成している。そし
てこの分圧された電位と差動増幅器にて検出され
る前記各タツプ出力間の電位差との差分を検出す
ることにより、その差分（電位差）を温度変化に
拘らず一定化し、これによつてブリツジ検出出力
の温度に対する零点補償を行うものとなつてい
る。
電位差との差分を差動増幅器を介して検出し、こ
の差動増幅器にて検出される前記各タツプ出力間
の電位差の温度に対する変化（ブリツジ駆動電圧
の温度に対する変化と所定の比率関係で変化する
電位差）と同じ変化を示す電位を前記ブリツジ駆
動電圧を抵抗器にて分圧して生成している。そし
てこの分圧された電位と差動増幅器にて検出され
る前記各タツプ出力間の電位差との差分を検出す
ることにより、その差分（電位差）を温度変化に
拘らず一定化し、これによつてブリツジ検出出力
の温度に対する零点補償を行うものとなつてい
る。
この結果、温度変化に対するブリツジ駆動電圧
の可変制御によるゲージ抵抗の圧力感度補償と同
時に、その零点温度補償を効果的に行うことが可
能となる。
の可変制御によるゲージ抵抗の圧力感度補償と同
時に、その零点温度補償を効果的に行うことが可
能となる。
（実施例）
以下、図面を参照して本発明の一実施例につき
説明する。
説明する。
第３図は一実施例装置の概略構成図であり、Ｒ
１，Ｒ２は圧力に感応して互いに逆向きの抵抗値
変化を示す一対のゲージ抵抗、またＲ３，Ｒ４も
圧力に感応して互いに逆向きの抵抗値変化を示す
一対のゲージ抵抗である。ここではゲージ抵抗Ｒ
１，Ｒ４が圧力に感応して正の抵抗値変化を示
し、ゲージ抵抗Ｒ１，Ｒ４が圧力に感応して負の
抵抗値変化を示すものとなつている。しかして上
記対をなすゲージ抵抗Ｒ１，Ｒ２と、ゲージ抵抗
Ｒ３，Ｒ４はそれぞれ固定抵抗ｒを介して直列接
続されてゲージ抵抗対を構成し、これらを並列接
続してフルブリツジ回路を構成している。そして
増幅器Ampからブリツジ駆動電圧VBが印加され
て感圧動作し、前記各固定抵抗ｒのタツプ出力と
して感応圧力に応じた電圧をそれぞれ出力するも
のとなつている。
１，Ｒ２は圧力に感応して互いに逆向きの抵抗値
変化を示す一対のゲージ抵抗、またＲ３，Ｒ４も
圧力に感応して互いに逆向きの抵抗値変化を示す
一対のゲージ抵抗である。ここではゲージ抵抗Ｒ
１，Ｒ４が圧力に感応して正の抵抗値変化を示
し、ゲージ抵抗Ｒ１，Ｒ４が圧力に感応して負の
抵抗値変化を示すものとなつている。しかして上
記対をなすゲージ抵抗Ｒ１，Ｒ２と、ゲージ抵抗
Ｒ３，Ｒ４はそれぞれ固定抵抗ｒを介して直列接
続されてゲージ抵抗対を構成し、これらを並列接
続してフルブリツジ回路を構成している。そして
増幅器Ampからブリツジ駆動電圧VBが印加され
て感圧動作し、前記各固定抵抗ｒのタツプ出力と
して感応圧力に応じた電圧をそれぞれ出力するも
のとなつている。
尚、増幅器Ampは、基準電圧VEからの電圧を
入力し、サーミスタ等の感温抵抗素子RTにより
利得設定されて温度変化に応じた上記ブリツジ駆
動電圧VBを生成している。
入力し、サーミスタ等の感温抵抗素子RTにより
利得設定されて温度変化に応じた上記ブリツジ駆
動電圧VBを生成している。
しかして差動増幅器OPは、前記フルブリツジ
回路の前記各固定抵抗ｒのタツプ出力として求め
られる電圧の電位差を検出しており、またフルブ
リツジ回路に並列接続された抵抗器Ｒは前記ブリ
ツジ駆動電圧VBを所定の比率で分圧した電圧を
そのタツプ出力として発生している。
回路の前記各固定抵抗ｒのタツプ出力として求め
られる電圧の電位差を検出しており、またフルブ
リツジ回路に並列接続された抵抗器Ｒは前記ブリ
ツジ駆動電圧VBを所定の比率で分圧した電圧を
そのタツプ出力として発生している。
図示しない出力回路は、上記差動増幅器OPの
出力と抵抗器Ｒのタツプ出力との電位差を前記フ
ルブリツジ回路により検出される感応圧力に相当
した電圧として検出するものとなつている。
出力と抵抗器Ｒのタツプ出力との電位差を前記フ
ルブリツジ回路により検出される感応圧力に相当
した電圧として検出するものとなつている。
ここで前記フルブリツジ回路の各ゲージ抵抗対
にそれぞれ介挿された固定抵抗ｒは、温度変化に
伴つてブリツジ駆動電圧VBが可変制御され、こ
れによつて各ゲージ抵抗Ｒ１，〜Ｒ４の感圧温度
特性が一定化される条件下において、圧力の無印
加時における出力電圧、つまり零点電位の温度に
対する変化が前記ブリツジ駆動電圧VBの変化に
対してそれぞれ一定の比率関係になるように設定
されている。つまりゲージ抵抗対Ｒ１，Ｒ２の間
に介挿された固定抵抗ｒのタツプは、そのタツプ
出力の零点電位Vr1の温度に対する変化が、温度
に対するブリツジ駆動電圧VBに対して Vr1＝αVB （０＜α＜１） となるように設定される。同様にしてもう１つの
ゲージ抵抗対Ｒ３，Ｒ４の間に介挿された固定抵
抗ｒのタツプも、そのタツプ出力の零点電位Vr2
の温度に対する変化が、温度に対するブリツジ駆
動電圧VBに対して Vr2＝βVB （０＜β＜１） となるように設定される。尚、実際的には Vr1≒αVB、Vr2≒βVB となるように固定抵抗ｒのタツプ調整がそれぞれ
行われる。
にそれぞれ介挿された固定抵抗ｒは、温度変化に
伴つてブリツジ駆動電圧VBが可変制御され、こ
れによつて各ゲージ抵抗Ｒ１，〜Ｒ４の感圧温度
特性が一定化される条件下において、圧力の無印
加時における出力電圧、つまり零点電位の温度に
対する変化が前記ブリツジ駆動電圧VBの変化に
対してそれぞれ一定の比率関係になるように設定
されている。つまりゲージ抵抗対Ｒ１，Ｒ２の間
に介挿された固定抵抗ｒのタツプは、そのタツプ
出力の零点電位Vr1の温度に対する変化が、温度
に対するブリツジ駆動電圧VBに対して Vr1＝αVB （０＜α＜１） となるように設定される。同様にしてもう１つの
ゲージ抵抗対Ｒ３，Ｒ４の間に介挿された固定抵
抗ｒのタツプも、そのタツプ出力の零点電位Vr2
の温度に対する変化が、温度に対するブリツジ駆
動電圧VBに対して Vr2＝βVB （０＜β＜１） となるように設定される。尚、実際的には Vr1≒αVB、Vr2≒βVB となるように固定抵抗ｒのタツプ調整がそれぞれ
行われる。
このようにしてタツプ調整された条件下で、圧
力に感応して抵抗値変化を示したゲージ抵抗対か
らの各タツプ出力は、例えば圧力Ｐに感応してゲ
ージ抵抗対Ｒ１，Ｒ２に生じた電圧変位をΔVp1、
またゲージ抵抗対Ｒ３，Ｒ４に生じた電圧変位を
ΔVP2としたとき、前記零点電位Vr1，Vr2をそれ
ぞれ基準として、 V1＝Vr1＋ΔVp1 V2＝Vr2＋ΔVp2 として生じる。
力に感応して抵抗値変化を示したゲージ抵抗対か
らの各タツプ出力は、例えば圧力Ｐに感応してゲ
ージ抵抗対Ｒ１，Ｒ２に生じた電圧変位をΔVp1、
またゲージ抵抗対Ｒ３，Ｒ４に生じた電圧変位を
ΔVP2としたとき、前記零点電位Vr1，Vr2をそれ
ぞれ基準として、 V1＝Vr1＋ΔVp1 V2＝Vr2＋ΔVp2 として生じる。
差動増幅器OPはこのような各固定抵抗ｒのタ
ツプ出力V1，V2の電位差を、例えば V1−V2＝Vr1＋ΔVp1−（Vr2＋ΔVp2） ＝αVB＋ΔVp1−（βVB＋ΔVp2） ＝（α−β）VB＋（ΔVp1−ΔVp2） として検出している。
ツプ出力V1，V2の電位差を、例えば V1−V2＝Vr1＋ΔVp1−（Vr2＋ΔVp2） ＝αVB＋ΔVp1−（βVB＋ΔVp2） ＝（α−β）VB＋（ΔVp1−ΔVp2） として検出している。
ここで差動増幅器OPの出力として求められる
ブリツジ検出電圧に着目すれば、その第１項に示
される成分は前述したタツプ調整によつて設定さ
れた零点電位の差分であり、その第２項がゲージ
抵抗対の抵抗値変化によつて得られた電圧変化の
差分、つまり本来の感圧出力電圧であることがわ
かる。従つて第１項の成分をなんらかの形で取り
除けば、圧力に感応して抵抗値変化を示したゲー
ジ抵抗の成分だけを検出することが可能となる。
ブリツジ検出電圧に着目すれば、その第１項に示
される成分は前述したタツプ調整によつて設定さ
れた零点電位の差分であり、その第２項がゲージ
抵抗対の抵抗値変化によつて得られた電圧変化の
差分、つまり本来の感圧出力電圧であることがわ
かる。従つて第１項の成分をなんらかの形で取り
除けば、圧力に感応して抵抗値変化を示したゲー
ジ抵抗の成分だけを検出することが可能となる。
ここで上記第１項の成分について再度着目すれ
ば、その成分は温度変化に対してブリツジ駆動電
圧VBを可変してゲージ抵抗Ｒ１，Ｒ２の感度特
性を一定化したとき、その電位の変化が上記ブリ
ツジ駆動電圧VBの変化に対して一定の比率関係
となる様に調整された零点電位Vr1（＝αVB）と、
温度変化に対してブリツジ駆動電圧VBを可変し
てゲージ抵抗Ｒ３，Ｒ４の感度特性を一定化した
とき、その電位の変化が上記ブリツジ駆動電圧
VBの変化に対して一定の比率関係となるように
調整された零点電位Vr2（＝βVB）との電位差であ
る。従つてこの電位差も（α−β）VBなる関係
で、前記ブリツジ駆動電圧VBと一定の比率関係
で変化すると云える。
ば、その成分は温度変化に対してブリツジ駆動電
圧VBを可変してゲージ抵抗Ｒ１，Ｒ２の感度特
性を一定化したとき、その電位の変化が上記ブリ
ツジ駆動電圧VBの変化に対して一定の比率関係
となる様に調整された零点電位Vr1（＝αVB）と、
温度変化に対してブリツジ駆動電圧VBを可変し
てゲージ抵抗Ｒ３，Ｒ４の感度特性を一定化した
とき、その電位の変化が上記ブリツジ駆動電圧
VBの変化に対して一定の比率関係となるように
調整された零点電位Vr2（＝βVB）との電位差であ
る。従つてこの電位差も（α−β）VBなる関係
で、前記ブリツジ駆動電圧VBと一定の比率関係
で変化すると云える。
前記フルブリツジ回路に並列接続された抵抗器
Ｒは、このような電圧（α−β）VBをブリツジ
駆動電圧VBから分圧生成するべくそのタツプが
調整されている。
Ｒは、このような電圧（α−β）VBをブリツジ
駆動電圧VBから分圧生成するべくそのタツプが
調整されている。
この結果、抵抗器Ｒのタツプ出力と前記差動増
幅器OPの出力との差を検出する出力回路は、 （V1−V2）−（α−β）VB＝（α−β）VB ＋（ΔVp1−ΔVp2）−（α−β）VB ＝ΔVp1−ΔVp2 として、その感圧出力成分のみを検出するものと
なつている。
幅器OPの出力との差を検出する出力回路は、 （V1−V2）−（α−β）VB＝（α−β）VB ＋（ΔVp1−ΔVp2）−（α−β）VB ＝ΔVp1−ΔVp2 として、その感圧出力成分のみを検出するものと
なつている。
かくしてここに温度変化に応じたブリツジ駆動
電圧VBの可変制御によつてフルブリツジ回路を
構成するゲージ抵抗の圧力感度を補償してその感
度を温度変化に拘らず一定化し、またこのブリツ
ジ駆動電圧VBの変化に拘らず、零点電位の変化
に起因する出力電圧の変化を補償してその零点補
償を効果的に実現することが可能となる。
電圧VBの可変制御によつてフルブリツジ回路を
構成するゲージ抵抗の圧力感度を補償してその感
度を温度変化に拘らず一定化し、またこのブリツ
ジ駆動電圧VBの変化に拘らず、零点電位の変化
に起因する出力電圧の変化を補償してその零点補
償を効果的に実現することが可能となる。
つまりブリツジ駆動電圧VBの可変によつてゲ
ージ抵抗の圧力感度が補償された条件下での、フ
ルブリツジ回路を構成する各ゲージ抵抗対からの
タツプ出力の零点電位の変化の特性を、上記ブリ
ツジ駆動電圧VBの変化の特性に対してそれぞれ
所定の比率関係となるようにしてそのタツプ出力
の電位差を検出し、更にこの電位差に含まれる上
記零点電位の差が前記ブリツジ駆動電圧VBの変
化の特性に対して所定の比率関係となつているこ
とから、これに相当した電圧をフルブリツジ回路
に並列接続された抵抗器Ｒにて分圧生成して上記
零点電位差を打消すようにしているので、最終的
には零点電位の成分を除去することが可能とな
る。
ージ抵抗の圧力感度が補償された条件下での、フ
ルブリツジ回路を構成する各ゲージ抵抗対からの
タツプ出力の零点電位の変化の特性を、上記ブリ
ツジ駆動電圧VBの変化の特性に対してそれぞれ
所定の比率関係となるようにしてそのタツプ出力
の電位差を検出し、更にこの電位差に含まれる上
記零点電位の差が前記ブリツジ駆動電圧VBの変
化の特性に対して所定の比率関係となつているこ
とから、これに相当した電圧をフルブリツジ回路
に並列接続された抵抗器Ｒにて分圧生成して上記
零点電位差を打消すようにしているので、最終的
には零点電位の成分を除去することが可能とな
る。
この結果、温度に対する圧力感度の補償を行い
ながら、その零点電位の補償を効果的に行うこと
が可能となる。
ながら、その零点電位の補償を効果的に行うこと
が可能となる。
第４図乃至第７図は上述した如く構成された本
装置における温度補償作用を更に詳しく説明する
為のものである。
装置における温度補償作用を更に詳しく説明する
為のものである。
第４図は第３図に示すフルブリツジ回路を２つ
のハーフブリツジ回路に分解して等価的に示した
ものである。この等価回路に示されるように、ゲ
ージ抵抗Ｒ１，Ｒ２の間に介挿された固定抵抗ｒ
１のタツプから取出される出力は、抵抗器Ｒを等
価的に２つの並列抵抗として分解した固定抵抗
2Rの或る電位点に対する出力電位差ΔVr1として
捕えることができる。同様にしてゲージ抵抗Ｒ
３，Ｒ４の間に介挿された固定抵抗ｒ２のタツプ
から取出される出力は、前記固定抵抗2Rと同じ
電位点に対する出力電位差ΔVr1として捕えるこ
とができる。
のハーフブリツジ回路に分解して等価的に示した
ものである。この等価回路に示されるように、ゲ
ージ抵抗Ｒ１，Ｒ２の間に介挿された固定抵抗ｒ
１のタツプから取出される出力は、抵抗器Ｒを等
価的に２つの並列抵抗として分解した固定抵抗
2Rの或る電位点に対する出力電位差ΔVr1として
捕えることができる。同様にしてゲージ抵抗Ｒ
３，Ｒ４の間に介挿された固定抵抗ｒ２のタツプ
から取出される出力は、前記固定抵抗2Rと同じ
電位点に対する出力電位差ΔVr1として捕えるこ
とができる。
さて、このフルブリツジ回路（ゲージ抵抗）の
温度変化に対する相対感度が、例えば第５図の実
線で示されるような特性として与えられるとき、
その感度変化を補償して一定化するべく、そのブ
リツジ駆動電圧VBは第５図の破線で示す如き変
化特性として与えられる。このような駆動電圧
VBの可変制御によつて、その圧力感度が温度変
化に拘らず一定化制御される。尚、このブリツジ
駆動電圧VBの制御による圧力感度の補償は従来
より種々提唱されている手法を用いて実現され
る。
温度変化に対する相対感度が、例えば第５図の実
線で示されるような特性として与えられるとき、
その感度変化を補償して一定化するべく、そのブ
リツジ駆動電圧VBは第５図の破線で示す如き変
化特性として与えられる。このような駆動電圧
VBの可変制御によつて、その圧力感度が温度変
化に拘らず一定化制御される。尚、このブリツジ
駆動電圧VBの制御による圧力感度の補償は従来
より種々提唱されている手法を用いて実現され
る。
しかしてこのようにしてブリツジ駆動電圧VB
が可変されるときの前記固定抵抗ｒ１，ｒ２の各
点における零点電位（圧力の無印加状態における
電位）の変化について求めてみると、第６図に示
すようになる。この第６図は、固定抵抗ｒ１のタ
ツプをゲージ抵抗Ｒ１側（x1＝r1）にしたとき
と、ゲージ抵抗Ｒ２側（x1＝０）にしたときの零
点電位を変化を実線で示し、また固定抵抗ｒ２の
タツプをゲージ抵抗Ｒ３側（x2＝r2）にしたとき
と、ゲージ抵抗Ｒ４側（x2＝０）にしたときの零
点電位を変化を破線で示したものである。
が可変されるときの前記固定抵抗ｒ１，ｒ２の各
点における零点電位（圧力の無印加状態における
電位）の変化について求めてみると、第６図に示
すようになる。この第６図は、固定抵抗ｒ１のタ
ツプをゲージ抵抗Ｒ１側（x1＝r1）にしたとき
と、ゲージ抵抗Ｒ２側（x1＝０）にしたときの零
点電位を変化を実線で示し、また固定抵抗ｒ２の
タツプをゲージ抵抗Ｒ３側（x2＝r2）にしたとき
と、ゲージ抵抗Ｒ４側（x2＝０）にしたときの零
点電位を変化を破線で示したものである。
この零点電位の変化特性に示されるように、ゲ
ージ抵抗対Ｒ１，Ｒ２の間に固定抵抗ｒ１が介挿
されていることによつて、固定抵抗ｒ１の両端に
おける零点電位の変化の特性は凹凸逆転したもの
となる。従つて上記固定抵抗ｒ１の或る中間点か
らそのタツプ出力を取出せば、原理的にはそのタ
ツプ出力での零点電位の変化特性を前述したブリ
ツジ駆動電圧VBの変化特性に対して所定の比率
関係にあるものとすることが可能である。
ージ抵抗対Ｒ１，Ｒ２の間に固定抵抗ｒ１が介挿
されていることによつて、固定抵抗ｒ１の両端に
おける零点電位の変化の特性は凹凸逆転したもの
となる。従つて上記固定抵抗ｒ１の或る中間点か
らそのタツプ出力を取出せば、原理的にはそのタ
ツプ出力での零点電位の変化特性を前述したブリ
ツジ駆動電圧VBの変化特性に対して所定の比率
関係にあるものとすることが可能である。
但し、固定抵抗ｒ１の抵抗値によつて上述した
固定抵抗ｒ１の両端における零点電位の変化の特
性が変化するので、上述した比率関係を満すタツ
プ出力を設定する場合には固定抵抗ｒ１の抵抗値
自体も調整することが必要である。換言すれば、
固定抵抗ｒ１の抵抗値とそのタツプの調整によつ
て、そのタツプ出力の零点電位の変化特性を任意
に設定し得るので、これらの調整によりブリツジ
駆動電圧VBの変化特性に対して所定の比率で零
点電位が変化するタツプを設定することができ
る。
固定抵抗ｒ１の両端における零点電位の変化の特
性が変化するので、上述した比率関係を満すタツ
プ出力を設定する場合には固定抵抗ｒ１の抵抗値
自体も調整することが必要である。換言すれば、
固定抵抗ｒ１の抵抗値とそのタツプの調整によつ
て、そのタツプ出力の零点電位の変化特性を任意
に設定し得るので、これらの調整によりブリツジ
駆動電圧VBの変化特性に対して所定の比率で零
点電位が変化するタツプを設定することができ
る。
具体的な調整法としてはブリツジ駆動電圧VB
の変化特性を、例えば高温側での平均電位勾配と
低温側での平均電位勾配との比として求め、零点
電位の高温側での平均電位勾配と低温側での平均
電位勾配との比が上記ブリツジ駆動電圧VBの変
化特性を示す勾配の比と等しくなるような点をタ
ツプ調整点として求めるようにすれば良い。この
ような調整を固定抵抗ｒ１，ｒ２のそれぞれにつ
いて行うことにより、各ハーフブリツジ回路のタ
ツプ出力における零点電位を、前述したように ΔVr1≒αVB、ΔVr2≒βVB として設定することが可能となる。
の変化特性を、例えば高温側での平均電位勾配と
低温側での平均電位勾配との比として求め、零点
電位の高温側での平均電位勾配と低温側での平均
電位勾配との比が上記ブリツジ駆動電圧VBの変
化特性を示す勾配の比と等しくなるような点をタ
ツプ調整点として求めるようにすれば良い。この
ような調整を固定抵抗ｒ１，ｒ２のそれぞれにつ
いて行うことにより、各ハーフブリツジ回路のタ
ツプ出力における零点電位を、前述したように ΔVr1≒αVB、ΔVr2≒βVB として設定することが可能となる。
このようにして各固定抵抗ｒ１，ｒ２のタツプ
を調整すれば、差動増幅器OPはその零点電位の
差分を ΔVr1−ΔVr2≒（α−β）VB として検出することになり、この電位差もまた前
記ブリツジ駆動電圧VBと所定の比率関係を持つ
ことになる。
を調整すれば、差動増幅器OPはその零点電位の
差分を ΔVr1−ΔVr2≒（α−β）VB として検出することになり、この電位差もまた前
記ブリツジ駆動電圧VBと所定の比率関係を持つ
ことになる。
しかして前記抵抗器Ｒのタツプは、（α−β）
VBなる電圧VYを発生する如く設定されるもので
あるから、この電圧VYによつて前記差動増幅器
OPに生じる零点電位の差分が効果的に相殺され
ることになる。
VBなる電圧VYを発生する如く設定されるもので
あるから、この電圧VYによつて前記差動増幅器
OPに生じる零点電位の差分が効果的に相殺され
ることになる。
従つて前記フルブリツジ回路からの出力は、第
７図に示すように前述した零点電位差が含まれる
差動増幅器OPの出力VOPと、抵抗器Ｒによつて
求められる電圧VYの差分δVとして検出されるこ
とになり、ここに圧力感度の補償と零点電位の補
償がなされた圧力検出電圧δVを高精度に検出す
ることが可能となる。
７図に示すように前述した零点電位差が含まれる
差動増幅器OPの出力VOPと、抵抗器Ｒによつて
求められる電圧VYの差分δVとして検出されるこ
とになり、ここに圧力感度の補償と零点電位の補
償がなされた圧力検出電圧δVを高精度に検出す
ることが可能となる。
尚、本発明は上述した実施例に限定されるもの
ではない。例えば抵抗値の配分比等はゲージ抵抗
の特性や適用温度範囲に関連して定めれば良いも
のであり、駆動電圧の制御法も特に限定されな
い。要するに本発明はその要旨を逸脱しない範囲
で種々変形して実施することができる。
ではない。例えば抵抗値の配分比等はゲージ抵抗
の特性や適用温度範囲に関連して定めれば良いも
のであり、駆動電圧の制御法も特に限定されな
い。要するに本発明はその要旨を逸脱しない範囲
で種々変形して実施することができる。
［発明の効果］
以上説明したように本発明によれば感度補償の
為の温度に関連するブリツジ駆動電圧の制御特性
を定めてしまえば、単純な測定プロセスによつて
容易に、しかも高精度に零点電位に対する補償を
行い得る。しかも両補償作用を同時に行うことが
可能であるから、常に安定した圧力検出を高精度
に実現し得る等の実用上多大なる効果が奏せられ
る。
為の温度に関連するブリツジ駆動電圧の制御特性
を定めてしまえば、単純な測定プロセスによつて
容易に、しかも高精度に零点電位に対する補償を
行い得る。しかも両補償作用を同時に行うことが
可能であるから、常に安定した圧力検出を高精度
に実現し得る等の実用上多大なる効果が奏せられ
る。
第１図および第２図はそれぞれ従来装置の例を
示す図、第３図は本発明の一実施例に係る圧力検
出装置の概略構成図、第４図は実施例装置の等価
回路図、第５図乃至第７図はそれぞれ補償作用を
説明する為の図である。 Ｒ１，〜Ｒ４……ゲージ抵抗、ｒ１，ｒ２……
固定抵抗、Ｒ……抵抗器、RT……感温抵抗素
子、Amp……増幅器、VE……基準電源、OP……
差動増幅器。
示す図、第３図は本発明の一実施例に係る圧力検
出装置の概略構成図、第４図は実施例装置の等価
回路図、第５図乃至第７図はそれぞれ補償作用を
説明する為の図である。 Ｒ１，〜Ｒ４……ゲージ抵抗、ｒ１，ｒ２……
固定抵抗、Ｒ……抵抗器、RT……感温抵抗素
子、Amp……増幅器、VE……基準電源、OP……
差動増幅器。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 圧力に感応して互いに異なる向きに抵抗値変
化を示す一対のゲージ抵抗を固定抵抗を介して直
列接続してなる２組のゲージ抵抗の組を上記各ゲ
ージ抵抗の抵抗値の変化が向きが相対向する辺間
で同じになるように並列接続してなるフルブリツ
ジ回路と、このフルブリツジ回路に対する駆動電
圧を可変して前記ゲージ抵抗の温度に対する検出
感度の変化を補償してその検出感度を一定化制御
する電源回路と、上記フルブリツジ回路における
前記各固定抵抗の中点タツプ間の電位差を検出す
る差動増幅器と、前記フルブリツジ回路に並列接
続された抵抗器と、この抵抗器の中点タツプ出力
と前記差動増幅器の出力との差分を検出する出力
回路とを具備し、 前記ゲージ抵抗間にそれぞれ介挿された各固定
抵抗の中間タツプを、そのタツプ出力の温度に対
する変化特性が前記駆動電圧の温度に対する変化
特性と一定の比率関係になるようにそれぞれ調整
し、前記抵抗器の中点タツプをそのタツプ出力の
温度に対する変化電圧が前記差動増幅器から出力
される前記各固定抵抗の中点タツプ間の電位差の
温度に対する変化電圧と等しくなるように調整し
てなることを特徴とする圧力検出装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14030979A JPS5663227A (en) | 1979-10-30 | 1979-10-30 | Pressure detecting device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14030979A JPS5663227A (en) | 1979-10-30 | 1979-10-30 | Pressure detecting device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5663227A JPS5663227A (en) | 1981-05-29 |
| JPS6343697B2 true JPS6343697B2 (ja) | 1988-09-01 |
Family
ID=15265789
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14030979A Granted JPS5663227A (en) | 1979-10-30 | 1979-10-30 | Pressure detecting device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5663227A (ja) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5931404A (ja) * | 1982-08-16 | 1984-02-20 | Hitachi Ltd | 圧力センサ回路 |
| JPS59184819A (ja) * | 1983-04-06 | 1984-10-20 | Hitachi Ltd | 半導体圧力センサ |
| JPS6097230A (ja) * | 1983-11-01 | 1985-05-31 | Nec Corp | 圧力変換器 |
| JPS61215936A (ja) * | 1985-03-22 | 1986-09-25 | Yokogawa Electric Corp | 半導体圧力変換器 |
| JPS61215935A (ja) * | 1985-03-22 | 1986-09-25 | Yokogawa Electric Corp | 半導体圧力変換器 |
| CN105136357B (zh) * | 2015-09-29 | 2017-11-17 | 中国地质科学院地质力学研究所 | 一种应变片测量电路及空心包体应变计测量系统 |
-
1979
- 1979-10-30 JP JP14030979A patent/JPS5663227A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5663227A (en) | 1981-05-29 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5042307A (en) | Amplifying compensation circuit for semiconductor | |
| US4414853A (en) | Pressure transmitter employing non-linear temperature compensation | |
| JPH02177566A (ja) | 半導体歪み検出装置 | |
| CN108151919B (zh) | 一种压力传感器温漂补偿电路及补偿方法 | |
| JPS6144242B2 (ja) | ||
| JP2928526B2 (ja) | 電源回路及び前記回路を備えるブリッジ型測定器出力補償回路 | |
| JPH02257017A (ja) | 温度補償回路 | |
| US4872339A (en) | Mass flow meter | |
| EP0456811B1 (en) | Multi-variable sensor calibration | |
| JPS6343697B2 (ja) | ||
| JPH10281897A (ja) | 半導体圧力検出装置 | |
| CN116661546A (zh) | 温度补偿电路及其校准方法 | |
| JPS59122923A (ja) | 圧力伝送器 | |
| JPS6255629B2 (ja) | ||
| JP2948958B2 (ja) | トランスジューサ回路 | |
| JPS6336447B2 (ja) | ||
| JP2610736B2 (ja) | 半導体圧力センサの増幅補償回路 | |
| JP2576414B2 (ja) | 交流レベル検出回路 | |
| JPH0312248B2 (ja) | ||
| JP2792522B2 (ja) | 半導体センサ用信号処理回路 | |
| JPH0368830A (ja) | 半導体圧力センサの温度補償回路 | |
| JPH08159884A (ja) | 単電源を使用したロードセル式重量計の温度特性の補正方法 | |
| JP2516647Y2 (ja) | 温度補償回路 | |
| JPH06249692A (ja) | 吸入空気量検出装置 | |
| JPS6356933B2 (ja) |