JPS63503085A

JPS63503085A - 力学的変形の測定回路装置

Info

Publication number: JPS63503085A
Application number: JP62501951A
Authority: JP
Inventors: ヘヒト，ハンス; クーント，ヴインフリート
Original assignee: ローベルトボツシユゲゼルシヤフトミツトベシユレンクテルハフツング
Priority date: 1986-04-16
Filing date: 1987-03-19
Publication date: 1988-11-10
Also published as: WO1987006339A1; EP0264388B1; EP0264388A1; DE3612810A1; DE3761341D1; KR880701362A; US5134885A

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】力学的変形の測定回路装置従来技術本発明は、請求の範囲第１項の上位概念に記載の力学的変形の測定回路装置に関する。

ドイツ連邦共和国実用新案第８１１９０２５号明細書により、圧力の印加により抵抗値が変化する少なくとも１つの素子を用いて媒体の圧力を検出するセンサが公知である。このような素子として市販の抵抗素子有利には炭素被膜抵抗、薄膜抵抗または厚膜抵抗が使用される。これらの素子は有利；ではブリッジ回路に構成されその際、に温度の影響を補償し、圧力に依存する信号を高めるために、温度係数および圧力係数の異なる抵抗素子を使用する。更に抵抗素子を、圧力の作用により弾性的に変形する基台の上に装着して信号の高まりを、圧力が作用して抵抗素子が坤長または圧縮されることにより発生することが提案されている。

測定信号の評価回路の設計の際に、温度補償を適切に行な５手段が屡々問題となる。通常はまず初め（Ｃ回路の出力信号の温度特性を計算するか図示する。温度特性は通常は、温度に依存する関数として数学的に表わされこの関数をべき級数に展開することができる。

多（の技術的使用例においては温度特性の１次の項を補償すれば十分である、何故ならば次数の高い項は許容偏差に対して十分に小さいからである。精度の高い使用例においては温度特性における２乗成分やそれより次数の高い盛会も補償する。この場合に実際の補償は通常は、温度に依存する別個の信号をとの回路装置内で形成しこの信号を出力信号に適切な方法で加算したり減算したりする。

本発明の課題は、温度補償が行なわれ精度が高い測定を可能にする、例えば圧力の作用による力学的変形の測定回路を提供することにある。

上記問題は、請求の範囲第１項記載の特徴部分（て記載の構成を有する回路装置により解決される。

発明の効果従来公知の回路装置に対して、請求の範囲第１項記載の特徴部分に記載の構成を有する本発明の回路装置給して同時に測定感度の温度特性も補償することにある。本発明の回路装置の別の１つの利点は、温度特性の２乗成分を、抵抗素子のみから成る、回路装置の一部（Ｃより補償することにある。このような抵抗は簡単に厚膜技術により、種々の温度係数を有する抵抗ペーストにより、場合に応じて引続いてレーザ光線で調整することにより形成することができる。

図面の説明本発明の１つの実施例がこの図にブロック回路図として示されている。

実施例の説明この図に示されている回路装置は給電々圧端子Ｕ＋とＵ−との間で作動される。

端子Ｕ−はこの回路装置のアースであり端子Ｕ＋には、安定化された給電々圧５ｖが加わっている。給電々圧端子間に接続されているコンデンサＣ１は、例えば点火装置からの漂遊電圧ピークに対する保護に用いられる。

給電々圧端子間に抵抗ブリッジ回路Ｒ１、Ｒ２，Ｒ３、Ｒ４が接続されその対角点上の端子は増幅器ｖ１の入力側に接続されている。抵抗Ｒ１，Ｒ２の接続点は増幅器ｖ１の反転入力側に接続され、抵抗Ｒ３，Ｒ４の接続点は非反転入力側に接続されている。増幅器ｖ１の出力側は抵抗Ｒ７を介して反転入力側に帰還接続されている。給電々圧端子の間には更に２つの抵抗Ｒ５、Ｒ６の直列接続が接続されその接続点も同様に増幅器■１の反転入力側に接続されている。

抵抗Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４は圧力センサを構成する。このような構成の圧力センサはドイツ連邦共和国実用新案第８１１９０２５号明細書により公知である。

抵抗は厚膜上に配置され、厚膜に圧力が加わった場合に抵抗Ｒ１，Ｒ４は圧縮され、抵抗Ｒ２，Ｒ３は長手方向に伸張されるように配置される。抵抗Ｒ１，Ｒ２、Ｒ３，Ｒ４を形成する厚膜抵抗ペーストの圧電抵抗効果によりその抵抗変化はその幾何学的長さの変化より約８倍太きい。

抵抗ブリッジ回路は一定の電圧で作動されるので、厚膜に圧力が加わった場合にはブリッジ平衡にずれが発生しその結果ブリッジ回路の対角点端子から電圧が取出され増幅器ＶＩＫより増幅される。この装置の増幅率は抵抗Ｒ７により設定され分圧器Ｒ５，Ｒ６により所望のオ乙セット値が設定される。

この回路装置は圧力測定効果の他に、圧力測定にとって不所望な温度効果も示す、。温度効果は圧力測定感度の温度特性とオフセットの温度特性とから成る。オフセットの温度特性は、近似的に１次数分と２次曲線成分とから成る曲線変化を有する。

増幅器ｖ１の出力側は抵抗Ｒ２３，Ｒ２４の直列接続を介して第２の増幅％Ｖ２の反転入力側に接続される。このために必要な電流は抵抗Ｒ８を介して供給され、抵抗Ｒ８は給電々圧端子Ｕ＋と０、第１の増幅器Ｖｌの出力側との間に接続されている。第２の増幅器ｖ２の増幅率は抵抗Ｒ２８を介して決められ抵抗Ｒ２８は増幅器ｖ２の出力側と反転入力側との間に接続されている。増幅器ｖ２の出力側はこの回路装置全体の出力端子Ｕ　と接続されている。この回路装置の出力電ｕｔ流は抵抗Ｒ３０を介して得られ抵抗Ｒ３０は給電々圧端子Ｕ＋と、第２の増幅器 ■２の出力側との間に接続される。

端子Ｕ＋と端子Ｕ−との間に更に２つの抵抗Ｒ１１２，Ｒｘ２の直列接続が接続され、その接続点は増幅器■２の非反転入力側と接続されている。抵抗Ｒ１１゜Ｒｊ２の分圧基を介して増幅器ｖ２のオフセットを粗調整することができる。微調整は３つの抵抗Ｒ１３゜Ｒ１４，Ｒ２５により行なうことができる。このために抵抗Ｒ］３．Ｒ１４は直列ＩＣ端子Ｕ＋とＵ−との間に接続され、それらの接続点は抵抗Ｒ２５を介して増幅器ｖ２の反転入力側と接続されている。

増幅器■２の出力信号を平滑にし周波数特性を補償するために帰還抵抗Ｒ２８に、抵抗Ｒ２９とコンデンサＣ２との直列接続が並列接続されている。非反転入力側は抵抗Ｒ９とコンデンサＣ３とを介して、反転入力側は抵抗ＲＩＯとコンデンサＣ４とを介してこの回路のアースと端子Ｕ−につながっている。

図示されている回路装置の残りの部分はオフセットの温度特性を補償するのに用いられる。このために端子Ｕ十と端子Ｕ−との間に２つの抵抗Ｒ１’５．Ｒ１６の直列接続が接続されそれらの接続点は抵抗Ｒ２，６を介して増幅器■２の反転入力側と接続されている。端子Ｕ＋とＵ−との間に更に・抵抗ブリッジ回路Ｒ１７゜とが形成する対角点の間に２つの抵抗Ｒ２１とＲ２２との直列接続が設けられている。抵抗Ｒ２１とＲ２２との接続点は抵抗Ｒ２７を介して同様次増幅器■ ２の反転入力側と接続されている。

増幅器Ｖｌの出力信号は近似的に次の式で表わすことができる。

ＵＶ１　＝　ＬＪ□＋ａ□　＠　ｐ＋ａ１　暮ｐＴ＋ａ２−Ｔ＋ａ３　７２号の直流成分、ｐは圧力センサに加わる圧力、■はこの回路装置の温度、ａ□　、　ａ２　、　ａ３は係数）。

所望されるのは、直流成分を除いて圧力ｐの、みに依存し温度Ｔにはできるだけ依存しない出力信号である。

これを得るには温度特性を補償しその際に増幅器■ｌの出力信号に、逆極性の温度に依存する適切な信号を加算する。このために、増幅器ｖ２を設けこれを加算増幅器として構成する。

温度に依存する信号はこの回路装置において、厚膜技術で、正または負の温度係数を有する抵抗ペーストを用いて適切な抵抗を実現することにより発生するこ、Ｒ２２は負の温度係数を有する。増幅器ｖ１の出力信号の１次の温度の項は抵抗Ｒ１５，Ｒ１６，Ｒ２６を用いて補償される。２次の温度の項は抵抗Ｒ１，７な度との双方に依存する成分は抵抗Ｒ２３，Ｒ２４により補償される。

それぞれの抵抗およびそれらの温度係数を適切に決め加算抵抗Ｒ２４，Ｒ２６，Ｒ２７に適切′ＩＣ調整することにより、高い精度であり温度（で依存しない圧力測定を圧力センサＲ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４を用いて行なうことができる。

国際調査報告ＡＮＮＥＸ　Ｔｏ　’ｒＫＥ　ＩＮＴＥＲ）！ＡＴｒＯＮＡＬ　５ＥＡＲＣＦ、ＲＸ？ＯＲＴ　０ＮＴｈｅ　Ｅｕｒｏｐｅａｎ　Ｐａｔｅｎｔ　０ｆｆｉｃｅ　ｉｓ　ｉｎ　ｎｏ　ｗａｙ　１ｉａｂｌｅ　ｆｏｒ　ｔｈｅｓｅｐａｒｔｉｃｕｌａｒｓ　ｗｈｉｃｈ　ａｒｅ　ｍｅｒｅｌｙ　ｇｘｖｅｎ　ｆｏｒ　ｔｈｅ　ｐｕｒｐｏｓｅ　ｏｆｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ。

Claims

【特許請求の範囲】

１．力学的例えぱ圧力の作用による力学的変形の作用によりアナログ電圧信号を送出するセンサ（Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４）を備えている力学的変形の測定回路装置において、加算増幅器（Ｖ２）を設け前記加算増幅器（Ｖ２）に前記センサ信号を、温度に依存する抵抗（Ｒ２３）を介して供給し、前記加算増幅器（Ｖ２）に更に、温度に依存する信号を温度補償のために供給し、前記加算増幅器（Ｖ２）の出力信号を用いて、測定された力学的変形に依存する、回路装置の出力信号（Ｕｏｕｔ）を形成することを特徴とする力学的変形の測定回路装置。
２．温度に依存する信号が、前記温度に線形に依存する信号と、前記温度に２乗で依存する信号とから成る請求の範囲第１項記載の力学的変形の測定回路装置。
３．センサ信号を、調節することのできる抵抗（Ｒ２４）を介して加算増幅器（Ｖ２）に供給するようにした請求の範囲第１項または第２項記載の力学的変形の測定回路装置。
４．温度に依存する信号を、調節することのできる抵抗（Ｒ２６，Ｒ２７）を介して加算増幅器（Ｖ２）に供給するようにした請求の範囲第１項ないし第３項のいずれか１項に記載の力学的変形の測定回路装置。
５．センサ信号を抵抗ブリツジ回路（Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４）により厚膜技術で形成した請求の範囲第１項ないし第４項のいずれか１項に記載の力学的変形の測定回路装置。
６．センサ信号を増幅器（Ｖ１）により増幅し、前記増幅器（Ｖ１）の増幅度を帰還抵抗（Ｒ７）により設定し前記増幅器（Ｖ１）のオフセットを、前記増幅器（Ｖ１）の１つの入力側に接続されている分圧器（Ｒ５，Ｒ６）により設定するようにした請求の範囲第５項記載の力学的変形の測定回路装置。