WO2001001095A1 - Transducteur sensible a la pression - Google Patents

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WO2001001095A1
WO2001001095A1 PCT/JP2000/004234 JP0004234W WO0101095A1 WO 2001001095 A1 WO2001001095 A1 WO 2001001095A1 JP 0004234 W JP0004234 W JP 0004234W WO 0101095 A1 WO0101095 A1 WO 0101095A1
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Kiyotaka Sasanouchi
Susumu Nishimoto
Norimitsu Kurihara
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Matsushita Electric Industrial Co., Ltd.
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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
    • G01L1/2268—Arrangements for correcting or for compensating unwanted effects
    • G01L1/2281—Arrangements for correcting or for compensating unwanted effects for temperature variations
    • G—PHYSICS
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    • G01L1/2268—Arrangements for correcting or for compensating unwanted effects
    • G01L1/2275—Arrangements for correcting or for compensating unwanted effects for non linearity

Definitions

  • the present invention relates to a voltage conversion device having a circuit for reducing output offset and offset drift of a pressure-sensitive resistor.
  • FIG. 14 is an explanatory view showing a conventional pressure-sensitive resistor.
  • 51 is an upper film as an insulating substrate
  • 52 is a lower film also as an insulating substrate
  • 53 is an Ag electrode pattern formed on the lower film 52
  • 54 is an upper film.
  • An Ag electrode pattern is formed on the film 51 so as to face the Ag electrode pattern 53
  • 55 is a pressure-sensitive conductor formed by being applied on the Ag electrode pattern 54.
  • Lower film 52 and upper film 51 are arranged such that pressure-sensitive conductor 55 is in contact with Ag electrode pattern 53.
  • the pressure-sensitive conductor 55 is formed by mixing conductive particles into an insulating rubber material.
  • the pressure-sensitive conductor is generally formed by a printing method in order to reduce the cost, and the resistance value and the resistance value change depending on the thickness of the pressure-sensitive conductor. Since the characteristics fluctuate, set them to the desired resistance values and It is difficult to keep the variation of gender change constant. Therefore, it was difficult to obtain a desired output even if the resistance value of the pressure-sensitive resistor was directly converted into a voltage. Disclosure of the invention
  • the present invention has been made to solve this problem, and has as its object to provide a pressure-sensitive conversion device including a circuit for reducing the output offset and offset drift of a pressure-sensitive resistor.
  • a / D converter for inputting a signal from a resistor, a memory in which a correction value based on an error signal between an electrical characteristic of the pressure-sensitive resistor and a reference electrical characteristic is stored in advance, and a correction stored in this memory Based on the value, the signal from the A / D converter is corrected for electrical characteristics by a change in the resistance value of the pressure-sensitive resistor, and the DZA converter that converts the signal into a signal with predetermined electrical characteristics and outputs the signal is output.
  • AZD converter input terminal It is obtained by the one provided an adjustment value input terminal for input signal.
  • FIG. 1 is a block diagram of a pressure-sensitive conversion device according to Embodiment 1 of the present invention
  • FIG. 2 is a flowchart of a control procedure in a correction value setting operation of the device
  • FIG. 3 is an explanatory diagram of a correction operation of the device.
  • Fig. 4 is a flowchart of the control procedure during normal operation of the device
  • FIG. 5 is a block diagram of a pressure-sensitive conversion device according to Embodiment 2 of the present invention
  • FIG. 6 is a flowchart of a control procedure of a correction value setting operation value of the device
  • FIG. 7 is a control during normal operation of the device.
  • FIG. 8 is a block diagram of a pressure-sensitive converter according to Embodiment 3 of the present invention
  • FIG. 9 is a flowchart of a control procedure of a correction value setting operation value of the pressure-sensitive converter
  • FIG. 11 is a block diagram of a pressure-sensitive converter according to Embodiment 4 of the present invention
  • FIG. 11 is a block diagram of a pressure-sensitive converter according to Embodiment 5 of the present invention
  • FIG. 13 is a flowchart for detecting an abnormality of the apparatus
  • FIG. 14 is an explanatory view of a conventional pressure-sensitive resistor.
  • FIG. 1 shows a pressure-sensitive converter according to Embodiment 1 of the present invention.
  • reference numeral 1 denotes a pressure-sensitive resistor, which is disposed in two opposing insulating substrates shown in FIG. 2 is a control means, 3 and 4 are AZD converters included in the control means 2, and an A / D converter 4 is connected to the other of the pressure sensitive resistor 1 which is not grounded.
  • 5 is a memory included in the control means 2
  • 6 is a D / A converter included in the control means 2
  • 7 is an adjustment value input terminal connected to the AZ D converter 3
  • 8 is a power supply
  • 9 is a power supply.
  • This is a resistor connected between the non-grounded side of the pressure-sensitive resistor 1 and the power supply 8.
  • the control means 2 roughly performs two operations. One is a correction value setting operation, and the other is a normal operation. The control means 2 performs the correction value setting operation when the correction value is not set, and performs the normal operation when the correction value is set.
  • the correction value setting operation When performing the correction value setting operation, The control procedure of the stage 2 will be described with reference to the flowcharts of FIGS. 1 and 2, and FIG.
  • To set the correction value an error signal between the output from the DZA converter 6 of the control means 2 and the output reference value of the control means 2 is input to the adjustment value input terminal 7.
  • a voltage pulled up to the power supply 8 by the resistor 9 is applied to the pressure-sensitive resistor 1.
  • the control means 2 inputs the A / D converter 3 to the A / D converter 3 from the adjustment value input terminal 7 in step S1 and performs AZD conversion.
  • another AZD converter 4 inputs a voltage when a certain pressure is applied to the pressure-sensitive resistor 1 bull-uped to the power supply 8 by the resistor 9 to the power supply 8 to perform AZD conversion.
  • the difference between the AZD-converted values indicates the offset error of the pressure-sensitive converter.
  • the value corrected in step S2 based on the AZD conversion value is output from the DZA converter 6.
  • this value is output from the control means 2 and adjusted.
  • the control means 2 performs AZD conversion of the signal of the adjustment value input terminal 7 again, and determines whether or not this value is within a predetermined value as a correction error in step S3.
  • step S5 the value is set as a correction value in the memory 5 in step S5, and the correction value setting operation ends in step S6. If not, the correction value is adjusted in step S4, and this operation is continued until the value falls within the default value.
  • Curve A shows the pressure-voltage characteristic of the output reference value
  • Curve B shows the characteristic within the correction error default value
  • Curve C shows the output of pressure-sensitive resistor 1 and the output characteristic of DZA converter 6 before correction. Then, the voltage difference between the curves A and C is the error signal, and the voltage difference between the curves B and C is the correction value.
  • the curve C is corrected in steps S3 and S4, and if it becomes a value between the curves A and B, it is written in the memory in step S5 and the correction value setting operation is completed.
  • step S11 The correction value is read from the memory 5, and the value is output from the DZA converter 6 in step S13. The above operation is repeated during normal operation.
  • the output can be converted and output so as to effectively cancel the offset, and the offset due to the variation in the resistance value of the pressure-sensitive resistor can be reduced.
  • the memory 5 may be a rewritable memory.
  • the correction value setting operation is performed again by providing the adjustment value input terminal 7 in the control means 2 even when the correction value is set. It is possible to do.
  • the output of pressure-sensitive resistor 1 is input to adjustment value input terminal 7 and another AZD converter 4, but the switching switch switches between the signal from pressure-sensitive resistor 1 and the signal from adjustment value input terminal 7. The same effect can be obtained with the same A / D converter.
  • FIG. 5 shows a pressure-sensitive converter according to Embodiment 2 of the present invention.
  • reference numeral 10 denotes a pressure-sensitive resistor which is disposed in two opposing insulating substrates which are shown in detail in FIG.
  • Numerals 11 indicate control means, 12 and 13 are AZD converters included in the control means 11, and AZD converters 13 are grounded to the pressure-sensitive resistor 10.
  • 14 is a memory included in the control means 11
  • 15 is a DZA comparator included in the control means 11
  • 16 is an AZD comparator
  • 17 is an adjustment value input terminal connected to the AZD converter
  • 18 is a power supply
  • 19 is the non-grounded side of the pressure-sensitive resistor 10. This is a resistor connected between power supplies 18.
  • the control means 11 roughly performs two operations. One is a correction value setting operation, and the other is a normal operation.
  • the control unit 11 performs a correction value setting operation when the correction value is not set, and performs a normal operation when the correction value is set.
  • the pressure-sensitive converter is installed in a device that can control the temperature of a thermostat (hereinafter referred to as a thermostat).
  • the adjustment value input terminal 17 has the DZA converter 1
  • An error signal between the output from 5 and the output reference value of control means 11 is input.
  • the temperature of the thermostat is controlled so as to trace all the operating temperatures of the pressure-sensitive converter.
  • the control procedure of the control means 11 will be described with reference to the flowchart of FIG.
  • the control means 11 sets the input of the A / D converter 12 to the temperature sensor 16 and converts the temperature information into AZD in step S21.
  • the temperature is set so as to rise from the minimum operating temperature T1, and the temperature rise from the current temperature to the next correction temperature is continuously detected in step S22.
  • the temperature rise is detected, it is determined in step S23 whether the temperature is the maximum operating temperature T2. If the maximum operating temperature has been exceeded, the correction value setting operation ends in step S24. If the maximum operating temperature T2 is not exceeded, set the input of the AZD converter 12 to the adjustment value input terminal 17 in step S25 and perform AZD conversion.
  • the voltage when no pressure is applied to the pressure-sensitive resistor 10 pulled up to the power supply by the resistor 19 to another A / D converter 13 is input, and AZD conversion is performed. The difference between the AZD converted values is pressure-sensitive conversion 5 shows the offset error of the device.
  • the value corrected in step S26 based on the AZD conversion value is output from the DZA converter 15. This value is output from the control means 11 and adjusted in steps S27 and S28.
  • the control means 11 performs AZD conversion of the signal of the adjustment value input terminal 17 again, and determines whether or not this value is within a predetermined value as a correction error in step S27. If this value is within the predetermined value, in step S29, this value is set in the memory 14 as the temperature correction value at this time, the temperature is raised, and the detection of the next temperature is started. If not, the correction value is adjusted in step S28, and this operation is continued until the value falls within the default value.
  • the control means 11 sets the input of the A / D converter 12 to the temperature sensor 16, and inputs the output of the pressure-sensitive resistor 10 to another AZD comparator 13, and the step S 3 1 Then, AZD conversion of the temperature and AZD conversion of the output of the pressure-sensitive resistor 10 are performed.
  • step S32 the correction value for the temperature at that time is read from the memory 14, and in step S33, the value is output from the DZA converter 15. The above operation is repeated during normal operation.
  • the offset at each temperature can be reduced, even if the pressure sensitive resistor has a complicated characteristic as a function of the temperature, it can be converted and output so as to effectively cancel the offset temperature drift.
  • the relationship between the temperature and the change in the resistance value of the pressure-sensitive resistor 10 is determined by the temperature hysteresis inherent to the pressure-sensitive resistor 10 and the temperature sensor 16 Temperature hysteresis occurs due to the difference between the attachment position and the temperature change of the pressure sensitive resistor 10. As a result, when the temperature rises and when the temperature falls, a correction error occurs due to this hysteresis. When the correction value is determined by changing the minimum operating temperature T1 to the maximum operating temperature T2, the correction error becomes large when the temperature decreases during normal operation.
  • the temperature change is cycled between the minimum operating temperature T1 and the maximum operating temperature T2, and the temperature correction value is set to the average value of the values at the time of temperature rise and temperature decrease, and normal operation is performed.
  • the correction error at the time can be reduced.
  • the AZD converter 12 uses the temperature sensor 16 and the adjustment value input terminal 17 by switching, the same effect can be obtained by using different A / D converters.
  • the output of the pressure-sensitive resistor 10 is input to the temperature sensor 16 and the adjustment value input terminal 17 and another AZD converter, but is input to the same AZD converter using a switching switch. Has the same effect.
  • FIG. 8 shows a pressure-sensitive converter according to Embodiment 3 of the present invention.
  • reference numeral 20 denotes a group of two or more pressure-sensitive resistors which are arranged in two opposing insulating substrates and whose details are shown in FIG. 14 and one of which is grounded.
  • 21 is a control means
  • 22 and 23 are AZD converters included in the control means 21
  • AZD converter 23 is the sensation Connected to the other non-grounded piezoresistor group 20.
  • the adjustment value input terminal 27 is connected to the output from the D / A converter 25 of the control means 21 and the control means 2.
  • An error signal with the output reference value of 1 is input.
  • the control means 21 inputs the AZD converter 22 from the adjustment value input terminal 27 to perform A / D conversion.
  • the voltage when a certain constant pressure is applied to each piezoresistive resistor of the piezoresistive resistor group 20 which is pulled up to the power supply 28 by the resistor group 29 by the resistor group 29 is input to another AZD converter 23. A / D conversion. The difference between these AZD-converted values indicates the offset error of the pressure-sensitive converter.
  • step S42 The value corrected in step S42 based on the AZD conversion value is output from the D / A converter 25, and the output terminal group 26 is set in advance in a one-to-one relationship with the pressure-sensitive resistor.
  • a signal is output from the terminal to determine which pressure-sensitive resistor is output.
  • steps S43 and S44 this value is output from each pressure-sensitive resistor of the pressure-sensitive resistor group 20 and adjusted.
  • the control means 21 performs A / D conversion of the signal of the adjustment value input terminal 27 again, and determines whether or not this value is within a predetermined value as a correction error in step S43.
  • step S45 this value is set as a correction value in the memory 24, and in step S46, the memory 2 is set for all the pressure-sensitive resistors of the pressure-sensitive resistor group 20. Judge whether it is set to 4 If not, change the input of the AZD converter 23 to another pressure-sensitive resistor of the pressure-sensitive resistor group 20 in step S48, and perform the operation from step S42 on for all the pressure-sensitive resistors. Repeat. When all the pressure-sensitive resistors have been completed, the correction value setting operation is completed in step S47. If not, the correction value is adjusted in step S44, and this operation is continued until the value falls within the default value.
  • the control means 21 inputs the output of the pressure sensitive resistor group 20 to the AZD converter 23, and performs AZD conversion of the output of the pressure sensitive resistor group 20 in step S51.
  • step S52 the correction value is read from the memory 24, and in step S53, the value is output from the DZA converter 25, and the output terminal group previously set in a one-to-one relationship with the pressure-sensitive resistor is set.
  • a signal is output from terminal 26 to determine which pressure-sensitive resistor is output.
  • the above operation is repeated during normal operation. Therefore, even when there are multiple pressure sensitive resistors, it is possible to reduce the offset due to the variation of the pressure sensitive resistors.Convert and output so that the offset is effectively canceled even if the resistance value varies. Can be.
  • the output of the pressure-sensitive resistor group 20 is input to the adjustment value input terminal 27 and another AZD converter in the evening, but the same applies when inputting to the same AZD converter using a switch or the like. The effect is obtained.
  • the output terminal group 26 outputs from the terminal set one-to-one with the pressure-sensitive resistor. However, if a signal is output from the output terminal to determine which pressure-sensitive resistor is output by serial communication, the same effect can be obtained with fewer terminals than the number of pressure-sensitive resistors.
  • FIG. 11 shows a pressure-sensitive converter according to Embodiment 4 of the present invention.
  • reference numeral 30 denotes a pressure-sensitive resistor, which is disposed in two opposing insulating substrates and whose one is grounded, and is an electrical abbreviation, which is a symbol of volume, which is shown in FIG. 14 in detail.
  • 31 is a control means
  • 32 and 33 are AZD converters included in the control means 31
  • an A / D converter 33 is connected to the ground of the pressure-sensitive resistor 30.
  • Connected to the other end. 3 4 is a memory included in the control means 31, 35 is a DZA comparator included in the control means 31, 36 is a reference output voltage source, and 37 is a D / A converter 35.
  • An error amplifier that inputs the output and the output of the reference output voltage source 36 and outputs it to the AZD converter 32, 38 is a power supply, 39 is a non-grounded side of the pressure sensitive resistor 30 and a power supply 3 8 Is a resistor connected between the two.
  • the control means 31 performs a correction value setting operation and a normal operation, and performs the same operation as that shown in the first embodiment.
  • the value of the adjustment value input terminal 7 in the first embodiment that has been subjected to AZD conversion is subjected to AZD conversion of the output of the error amplifier 37.
  • the output from the error amplifier 37 is the same as that input from the adjustment value input terminal in the first embodiment.
  • the output from the reference output voltage source 36 always outputs the center value of the offset of the pressure-sensitive converter, and this value is sufficiently stable over temperature and aging compared to that of the pressure-sensitive converter. Must be.
  • the same effects as those described in the first embodiment can be obtained, and in addition, the following effects can be obtained. Since it has an error amplifier 37, there is no need to input an external adjustment value when performing the correction value setting operation. However, in order to improve the correction accuracy, the temperature and aging of the reference output voltage source 36 and the error amplifier 37 must be sufficiently compared with the resolution of the AZD comparator 33 of the control means 31. It must be small.
  • FIG. 12 shows a pressure-sensitive converter according to Embodiment 5 of the present invention.
  • FIG. 12 shows a pressure-sensitive conversion device according to Embodiment 5 of the present invention.
  • reference numeral 40 denotes a pressure-sensitive conversion device arranged in two opposed insulating substrates, the details of which are shown in FIG. One of them is indicated by a volume symbol which is a pressure-sensitive resistor grounded and an electrical abbreviation, and 41 is control means, 42 and 43 are AZD converters included in the control means 41, The AZD converter 43 is connected to the other end of the pressure-sensitive resistor 40 that is not grounded.
  • Reference numeral 44 denotes a memory included in the control means 41
  • 45 denotes a DZA converter included in the control means 41
  • 46 denotes a reference output voltage source
  • 47 denotes the above: Error amplifier that inputs the output of the reference output voltage source 46 and the output of the reference output voltage source 46, and outputs it to the AZD converter 42
  • 48 is a power supply
  • 49 is the non-ground side of the pressure-sensitive resistor 40.
  • a resistor 50 is connected between the power supply 48 and the power supply 48, and 50 is an abnormal value detection terminal connected to the control means 41.
  • the control means 41 performs the correction value setting operation and the normal operation, and performs the same operation as that shown in the fourth embodiment.
  • an abnormality is determined as shown in FIG. As shown in FIG. 13, when performing DZA conversion in step S61 and outputting the DZA converter 45, this value is read by the AZD converter 42, In step S62, AZD conversion is performed.In step S63, it is determined whether or not the DZA value matches the AZD value. In step S64, the abnormal value detection terminal 50 is set to active.
  • the temperature abnormality can be detected by activating the abnormality detection terminal.
  • the offset and the offset drift of the pressure-sensitive resistor having a large inherent offset and offset drift are reduced by providing the function of correcting the output of the pressure-sensitive resistor by the control means.
  • a pressure-sensitive converter is obtained.

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Description

明 細 書 感圧変換装置 技術分野
本発明は、 感圧抵抗体の出力オフセット及びオフセットドリフ卜を低減す る回路を備えた感王変換装置に関するものである。 背景技術
従来、 感圧抵抗体は、 各種圧力センサ、 キーボードスィッチとして広く用 いられている。 第 1 4図は従来の感圧抵抗体を示す説明図である。 第 1 4図 において、 5 1は絶縁基板としての上部フィルム、 5 2は同じく絶縁基板と しての下部フィルム、 5 3は下部フィルム 5 2に形成された A g電極パター ン、 5 4は上部フィルム 5 1に A g電極パターン 5 3に対向して形成された A g電極パターン、 5 5は A g電極パターン 5 4上に塗布されて形成された 感圧導電体である。 A g電極パターン 5 3に感圧導電体 5 5が接するように 下部フィルム 5 2と上部フィルム 5 1が配置されている。 この感圧導電体 5 5は絶縁性のゴム材料に導電粒子を混入して形成されている。 したがって、 感圧導電体 5 5は押圧力がかかって圧縮されると感圧導電体 5 5の導電粒子 の間隔が狭くなつて抵抗値が低下していく。 つまり、 圧力が高くなるに従い 抵抗値が低くなるという特性を有している。 従来の感圧変換装置はこの抵抗 値の変化をそのまま電圧に変換している。
しかしながら、 上記のような従来の感圧抵抗体ではコスト低減のため感圧 導電体を印刷法で形成するのが一般的であり、 感圧導電体の膜厚によって抵 抗値と抵抗値の変化特性が変動するため、 それらを所望する抵抗値にし、 特 性変化のバラツキを一定にするのは困難である。 故に、 その感圧抵抗体の抵 抗値をそのまま電圧に変換しても所望の出力を得ることは困難であった。 発明の開示
本発明はこの課題を解決するためのものであり、 感圧抵抗体の出力オフセ ットとオフセットドリフトを低減する回路を備えた感圧変換装置を提供する ことを目的とするものである。
この課題を解決するために本発明は対向配置された 2枚の絶縁基板間に感 圧導電体が介在され、 前記絶縁基板の対向面内で外部から加えられる荷重に 対応して前記感圧導電体の抵抗値が変化する感圧抵抗体と、 前記感圧抵抗体 の電気特性を検出し、 所定の電気特性の信号に変換して出力する制御手段と を備え、 前記制御手段は前記感圧抵抗体からの信号を入力する A/ Dコンパ 一夕と、 前記感圧抵抗体の電気特性と基準電気特性との誤差信号に基づく補 正値を予め記憶したメモリと、 このメモリに記憶した補正値に基づき前記 A/ Dコンバータからの信号に対して前記感圧抵抗体の抵抗値変化による電 気特性の補正を行い、 所定の電気特性の信号に変換して出力する D Z Aコン バー夕とを含み、 かつ前記 AZ Dコンバータの入力端子に前記誤差信号を入 力するための調整値入力端子を設けたものとしたものである。
この構成により、 感圧抵抗体の出力オフセット及びオフセットドリフトを 低減する感圧変換装置が得られる。 図面の簡単な説明
第 1図は本発明の実施例 1による感圧変換装置のプロック図、 第 2図は同 装置の補正値設定動作時の制御手順のフローチャート、 第 3図は同装置の補 正動作の説明図、 第 4図は同装置の通常動作時の制御手順のフローチャート、 第 5図は本発明の実施例 2による感圧変換装置のブロック図、 第 6図は同装 置の補正値設定動作値の制御手順のフローチャート、 第 7図は同装置の通常 動作時の制御手順のフローチャート、 第 8図は本発明の実施例 3による感圧 変換装置のプロック図、 第 9図は同装置の補正値設定動作値の制御手順のフ ローチャート、 第 1 0図は同装置の通常動作時の制御手順のフローチャート、 第 1 1図は本発明の実施例 4による感圧変換装置のブロック図、 第 1 2図は 本発明の実施例 5による感圧変換装置のブロック図、 第 1 3図は同装置の異 常検出のフローチャート、 第 1 4図は従来の感圧抵抗体の説明図である。 発明を実施するための最良の形態
実施例 1
第 1図は本発明の実施例 1の感圧変換装置である。 第 1図において、 1は 詳細を第 1 4図に図示する対向配置された 2枚の絶縁基板内に配置され一方 を接地した感圧抵抗体であり電気的略号であるボリユームの記号で示し、 2 は制御手段、 3， 4は前記制御手段 2に含まれた A Z Dコンバータであり、 A/ Dコンパ一夕 4は前記感圧抵抗体 1の接地していないもう一方と接続し ている。 5は前記制御手段 2に含まれたメモリ、 6は前記制御手段 2に含ま れた D / Aコンバータ、 7は前記 AZ Dコンバータ 3に接続された調整値入 力端子、 8は電源、 9は前記感圧抵抗体 1の接地していない側と電源 8の間 に接続された抵抗である。
このように構成された感圧変換装置について説明する。 制御手段 2は大別 して 2つの動作を行う。 一つは補正値設定動作、 もう一つは通常動作である。 制御手段 2は補正値が設定されていないときは補正値設定動作を行い、 設定 されている場合は通常動作を行う。
まず補正値設定動作を説明する。 補正値設定動作をするにあたり、 制御手 段 2の制御手順を第 1図及び第 2図のフローチャート、 及び第 3図を用いて 説明する。 補正値を設定するために、 調整値入力端子 7には制御手段 2の D ZAコンバータ 6からの出力と制御手段 2の出力基準値との誤差信号が入 力される。 一方、 感圧抵抗体 1には抵抗 9で電源 8にプルアップされた電圧 が加えられている。 制御手段 2はステップ S 1において A/Dコンバータ 3 に調整値入力端子 7から入力し、 AZD変換を行う。 また、 別の A ZDコン バー夕 4に抵抗 9で電源 8にブルアップされた感圧抵抗体 1にある一定の圧 力を加えているときの電圧を入力し、 A ZD変換する。 この AZD変換され た値の差は感圧変換装置のオフセット誤差を示している。 この A Z D変換値 に基づいてステップ S 2において補正された値を D Z Aコンバータ 6より出 力する。 ステップ S 3 , S 4においてこの値が制御手段 2より出力され調整 される。 制御手段 2は再度、 調整値入力端子 7の信号の AZ D変換を行いス テツプ S 3においてこの値が補正誤差として既定値以内であるか判断する。 この値が既定値以内であればステップ S 5において、 この値を補正値として メモリ 5に設定し、 ステップ S 6にて補正値設定動作を終了する。 既定値に 入らない場合にはステップ S 4において補正値の調整を行い、 既定値内に入 るまでこの動作を続ける。 第 3図において、 出力基準値の圧力一電圧特性を 曲線 A、 補正誤差既定値内を示す特性を曲線 B、 感圧抵抗体 1の出力と補正 前の D Z Aコンバータ 6からの出力特性を曲線 Cとすると、 曲線 Aと曲線 C の電圧差が誤差信号、 曲線 Bと曲線 Cの電圧差が補正値となる。 曲線 Cはス テツプ S 3， S 4で補正され曲線 Aと曲線 Bの間の値になればステップ S 5 においてメモリに書き込まれ補正値設定動作を終了する。
次に、 第 4図のフローチャートを用いて通常動作時について説明する。 AZDコンバータ 4に感圧抵抗体 1の出力を入力し、 ステップ S 1 1におい て感圧抵抗体 1の出力の AZD変換を行う。 次にステップ S 1 2において、 補正値をメモリ 5より読み出し、 ステップ S 1 3においてその値を D Z Aコ ンバ一夕 6より出力する。 通常動作時では以上の動作を繰り返す。
したがって、 感圧抵抗体 1の抵抗値にバラツキがあっても有効にオフセッ トを打ち消すように変換し出力することができるため、 感圧抵抗体の抵抗値 のバラツキによるオフセットを低減することができる。
なお、 メモリ 5は書き換え可能メモリでもよく、 補正値設定モードの起動 に関して、 制御手段 2に調整値入力端子 7を設けることで、 補正値が設定さ れている状態においても、 再度補正値設定動作させることが可能である。 また、 感圧抵抗体 1の出力は調整値入力端子 7と別の A Z Dコンバータ 4 に入力しているが、 切り換えスィッチにより感圧抵抗体 1からの信号と調整 値入力端子 7からの信号の切り換えを行うことにより同じ A/ Dコンバータ にて同様の効果が得られる。
また、 感圧抵抗体 1の数を 2個以上にしても、 A Z Dコンバータ 4の数を 増やすか入力の切り換えスィツチを追加し、 出力の D ZAコンバータを追加 すれば 2個以上の感圧抵抗体があってもよい。
また、 補正値設定時に感圧抵抗体 1に数種類の圧力を加えて補正を行うと、 その圧力にあった補正値を得ることもできる。
実施例 2
第 5図は本発明の実施例 2の感圧変換装置である。 第 5図において、 1 0 は詳細を第 1 4図に図示する対向配置された 2枚の絶縁基板内に配置され一 方を接地した感圧抵抗体であり電気的略号であるボリュ一ムの記号で示し、 1 1は制御手段、 1 2， 1 3は前記制御手段 1 1に含まれた AZDコンバ一 夕であり、 AZ Dコンパ一夕 1 3は前記感圧抵抗体 1 0の接地していないも う一方と接続している。 1 4は前記制御手段 1 1に含まれたメモリ、 1 5は 前記制御手段 1 1に含まれた D Z Aコンパ一夕、 1 6は前記 AZ Dコンパ一 夕 1 2に接続された温度センサ、 1 7は前記 A Z Dコンバータ 1 2に接続さ れた調整値入力端子、 1 8は電源、 1 9は前記感圧抵抗体 1 0の接地してい ない側と電源 1 8の間に接続された抵抗である。
このように構成された感圧変換装置について説明する。 制御手段 1 1は大 別して 2つの動作を行う。 一つは補正値設定動作、 もう一つは通常動作であ る。 制御手段 1 1は補正値が設定されていないときは補正値設定動作を行い、 設定されている場合は通常動作を行う。
まず補正値設定動作を説明する。 補正値を設定するために感圧変換装置は 恒温槽などの温度を制御できる装置 （以下、 恒温槽とする） に設置され、 調 整値入力端子 1 7には制御手段 1 1の D Z Aコンバータ 1 5からの出力と制 御手段 1 1の出力基準値との誤差信号が入力される。 補正値設定動作をする にあたり、 恒温槽は感圧変換装置の動作温度すベてをトレースするように温 度制御される。 ここで、 温度は最低動作温度 T 1から最高動作温度 T 2へ制 御されるものとして制御手段 1 1の制御手順を第 6図のフローチャートを用 いて説明する。 制御手段 1 1は A / Dコンバータ 1 2の入力を温度センサ 1 6に設定し、 ステップ S 2 1において温度情報を A Z D変換する。 また、 温度は最低動作温度 T 1から上昇するように設定し、 ステップ S 2 2におい て現在の温度から次の補正温度に上昇するまでの温度上昇を検出し続ける。 温度上昇が検出されると、 ステップ S 2 3においてその温度が最高動作温度 T 2であるか判定する。 最高動作温度を越えている場合は、 ステップ S 2 4 において補正値設定動作が終了する。 最高動作温度 T 2を越えない場合は、 ステップ S 2 5において A ZDコンバータ 1 2の入力を調整値入力端子 1 7 に設定し、 AZ D変換を行う。 また、 別の A/ Dコンバータ 1 3に抵抗 1 9 で電源にプルアップされた感圧抵抗体 1 0に加わる圧力を加えていないとき の電圧を入力し、 AZ D変換する。 この AZ D変換された値の差は感圧変換 装置のオフセット誤差を示している。 この AZ D変換値に基づいてステップ S 2 6において補正された値を D ZAコンバータ 1 5より出力する。 ステツ プ S 2 7， S 2 8においてこの値が制御手段 1 1より出力され調整される。 制御手段 1 1は再度、 調整値入力端子 1 7の信号の AZD変換を行いステツ プ S 2 7においてこの値が補正誤差として既定値以内であるか判断する。 こ の値が既定値以内であればステップ S 2 9において、 この値をこのときの温 度の補正値としてメモリ 1 4に設定し、 温度を上昇させて次の温度の検出を 始める。 既定値に入らない場合にはステップ S 2 8において補正値の調整を 行い、 既定値内に入るまでこの動作を続ける。
次に、 第 7図のフローチャートを用いて通常動作時について説明する。 制 御手段 1 1は A / Dコンバータ 1 2の入力を温度センサ 1 6に設定し、 また、 別の A Z Dコンパ一夕 1 3に感圧抵抗体 1 0の出力を入力し、 ステップ S 3 1において温度の AZ D変換と感圧抵抗体 1 0の出力の AZ D変換を行 う。 次にステップ S 3 2において、 そのときの温度に対する補正値をメモリ 1 4より読み出し、 ステップ S 3 3においてその値を D Z Aコンバータ 1 5 より出力する。 通常動作時では以上の動作を繰り返す。
したがって、 各温度におけるオフセッ トを低減することができるため、 温 度の関数として複雑な特性を持つ感圧抵抗体であっても、 有効にオフセット 温度ドリフトを打ち消すよう変換し出力することができる。
なお、 補正値設定モードの起動に関して、 制御手段 1 1に調整指示入力端 子を設けることで、 補正値が設定されている状態においても、 再度補正値設 定動作させることが可能である。
また、 高精度の補正値が要求される場合、 補正値設定動作時に示すような 手法を取ることが望ましい。 一般に、 温度と感圧抵抗体 1 0の抵抗値の変化 の関係は感圧抵抗体 1 0固有の温度ヒステリシス、 及び温度センサ 1 6の取 付位置と感圧抵抗体 1 0の温度変化のずれにより温度的なヒステリシスが生 じる。 これにより、 温度上昇時と温度下降時では、 このヒステリシスにより 補正誤差が生じる。 前記した最低動作温度 T 1から最高動作温度 T 2に変化 させて補正値を決定した場合、 通常動作時に温度下降時にその補正誤差が大 きくなる。 そこで、 補正値設定時に温度変化を最低動作温度 T 1と最高動作 温度 T 2の間で一巡させ、 温度の補正値を温度上昇時と温度下降時の値の平 均値とすることで通常動作時における補正誤差を小さくすることができる。 また、 A Z Dコンバータ 1 2は温度センサ 1 6、 調整値入力端子 1 7を切 り換えて使用しているが、 それぞれ別の A / Dコンパ一夕を使用しても同様 の効果が得られる。
また、 感圧抵抗体 1 0の出力は温度センサ 1 6、 調整値入力端子 1 7と別 の A Z Dコンバータに入力しているが、 切り換えスィツチなどを用いて同じ AZ Dコンパ一夕に入力しても同様の効果が得られる。
また、 感圧抵抗体 1 0の数を 2個以上にしても、 A Z Dコンバータ 1 3の 数を増やすか入力の切り換えスィッチを追加し、 出力の D Z Aコンバータを 追加すれば 2個以上の感圧抵抗体があってもよい。
また、 補正値設定時に感圧抵抗体 1 0に数種類の圧力を加えて補正を行う と、 その圧力にあった補正値を得ることもできる。
実施例 3
第 8図は本発明の実施例 3の感圧変換装置である。 第 8図において、 2 0 は 2個以上の感圧抵抗体からなり詳細を第 1 4図に図示する対向配置された 2枚の絶縁基板内に配置され一方を接地した感圧抵抗体群であり、 電気的略 号であるボリュームの記号で示し、 2 1は制御手段、 2 2， 2 3は前記制御 手段 2 1に含まれた AZ Dコンバータであり、 A Z Dコンパ一夕 2 3は前記 感圧抵抗体群 2 0の接地していないもう一方と接続している。 2 4は前記制 御手段 2 1に含まれたメモリ、 2 5は前記制御手段 2 1に含まれた D Z Aコ ンバ一夕、 2 6は前記制御手段 2 1に含まれた出力端子群、 2 7は前記 A/D コンバータ 2 2に接続された調整値入力端子、 2 8は電源、 2 9は前記感圧 抵抗体群 2 0の接地していない側と電源 2 8の間に接続された抵抗群である。 以下、 上記のように構成された感圧変換装置について動作を説明する。 感 圧変換装置は実施例 1と同様に大別して、 補正値設定動作と通常動作を行う。 まず補正値設定動作を説明する。 補正値設定動作をするにあたり、 制御手 段 2 1の制御手順を第 9図のフローチャートを用いて説明する。 補正値を設 定するために、 感圧抵抗体群 2 0の各感圧抵抗体について、 調整値入力端子 2 7には制御手段 2 1の D / Aコンバータ 2 5からの出力と制御手段 2 1の 出力基準値との誤差信号が入力される。 制御手段 2 1はステップ S 4 1にお いて A Z Dコンバータ 2 2に調整値入力端子 2 7から入力し、 A/ D変換を 行う。 また、 別の AZ Dコンバータ 2 3に抵抗群 2 9で電源 2 8にプルアツ プされた感圧抵抗体群 2 0の各感圧抵抗体にある一定圧力を加えている時の 電圧を入力し、 A / D変換する。 これらのそれぞれ A Z D変換された値の差 は感圧変換装置のオフセッ 卜誤差を示している。 この AZ D変換値に基づい てステツプ S 4 2.において補正された値を D / Aコンバータ 2 5より出力す るとともに、 出力端子群 2 6であらかじめ感圧抵抗体と 1対 1で設定された 端子よりどの感圧抵抗体の出力かを判別する信号を出力する。 ステップ S 4 3 , S 4 4においてこの値が感圧抵抗体群 2 0の各感圧抵抗体より出力 され調整される。 制御手段 2 1は再度、 調整値入力端子 2 7の信号の A / D 変換を行いステップ S 4 3においてこの値が補正誤差として既定値以内であ るか判断する。 この値が既定値以内であればステップ S 4 5において、 この 値を補正値としてメモリ 2 4に設定し、 ステップ S 4 6において感圧抵抗体 群 2 0の全ての感圧抵抗体についてメモリ 2 4に設定したか判断し、 全部が 終了していない場合ステップ S 4 8において A Z Dコンバータ 2 3の入力を 感圧抵抗体群 2 0の別の感圧抵抗体に変更しステップ S 4 2以下の動作を全 ての感圧抵抗体について繰り返し行う。 全ての感圧抵抗体について終了した ら、 ステップ S 4 7にて補正値設定動作を終了する。 既定値に入らない場合 にはステップ S 4 4において補正値の調整を行い、 既定値内に入るまでこの 動作を続ける。
次に、 第 1 0図のフローチヤ一トを用いて通常動作時について説明する。 制御手段 2 1は A Z Dコンバータ 2 3に感圧抵抗体群 2 0の出力を入力し、 ステップ S 5 1において感圧抵抗体群 2 0の出力の A Z D変換を行う。 次に ステップ S 5 2において、補正値をメモリ 2 4より読み出し、ステップ S 5 3 においてその値を D Z Aコンバータ 2 5より出力するとともに、 あらかじめ 感圧抵抗体と 1対 1で設定された出力端子群 2 6の端子よりどの感圧抵抗体 の出力かを判別する信号を出力する。通常動作時では以上の動作を繰り返す。 したがって、 複数の感圧抵抗体がある場合においても、 感圧抵抗体のバラ ツキによるオフセットを低減することができるため、 抵抗値にバラツキがあ つても有効にオフセットを打ち消すよう変換し出力することができる。
なお、 補正値設定モードの起動に関して、 制御手段 2 1に調整指示入力端 子を設けることで、 補正値が設定されている状態においても、 再度補正値設 定動作させることが可能である。
また、 感圧抵抗体群 2 0の出力は調整値入力端子 2 7と別の A Z Dコンパ —夕に入力しているが、 切り換えスィツチなどを用いて同じ A Z Dコンパ一 夕に入力しても同様の効果が得られる。
また、 補正値設定時に感圧抵抗体群 2 0に数種類の圧力を加えて補正を行 うと、 その圧力にあった補正値を得ることもできる。
また、 出力端子群 2 6は感圧抵抗体と 1対 1で設定された端子より出力し ているが、 出力端子よりシリアル通信によりどの感圧抵抗体の出力かを判別 する信号を出力すれば、 感圧抵抗体の数より少ない端子で同様の効果が得ら れる。
実施例 4
第 1 1図は本発明の実施例 4の感圧変換装置を示す。 第 1 1図において、 3 0は詳細を第 1 4図に図示する対向配置された 2枚の絶縁基板内に配置さ れ一方を接地した感圧抵抗体であり電気的略号であるボリユームの記号で示 し、 3 1は制御手段、 3 2 ， 3 3は前記制御手段 3 1に含まれた A Z Dコン バ一夕であり、 A/Dコンバータ 3 3は前記感圧抵抗体 3 0の接地していな いもう一方と接続している。 3 4は前記制御手段 3 1に含まれたメモリ、 3 5 は前記制御手段 3 1に含まれた D Z Aコンパ一夕、 3 6は基準出力電圧源、 3 7は前記 D / Aコンバータ 3 5の出力と前記基準出力電圧源 3 6の出力を 入力し、 A Z Dコンバータ 3 2に出力する誤差アンプ、 3 8は電源、 3 9は 前記感圧抵抗体 3 0の接地していない側と電源 3 8の間に接続された抵抗で ある。
以下、 上記のように構成された感圧変換装置について動作を説明するが、 基本的には実施例 1において示したものと同じであるので、 異なる部分のみ 詳細に説明する。 制御手段 3 1は補正値設定動作と通常動作を行い、 実施例 1に示したものと同様の動作を行う。 ただし、 補正値設定動作時、 実施例 1 における調整値入力端子 7の値を AZD変換していた部分を誤差アンプ 3 7 の出力を AZ D変換することになる。 誤差アンプ 3 7からの出力は実施例 1 における調整値入力端子から入力されるものと同一である。 基準出力電圧源 3 6からの出力は、 常時、 感圧変換装置のオフセットの中心値が出力されて おり、 この値は感圧変換装置のものに比べて、 温度的、 経年的に十分安定し ていなければならない。 以上の構成により、 実施例 1で述べたものと同様の効果が得られるのに加 え、 以下の効果を有する。 誤差アンプ 3 7を有しているため、 補正値設定動 作時に外部より調整値入力する必要がない。 ただし、 補正精度を上げるため には、 基準出力電圧源 3 6、 及び誤差アンプ 3 7の温度的、 経年的変化を制 御手段 3 1の AZ Dコンパ一夕 3 3の分解能と比較して十分小さいものとす る必要がある。
実施例 5
第 1 2図は本発明の実施例 5の感圧変換装置を示す。 第 1 2図は本発明の 実施例 5の感圧変換装置であり、 第 1 2図において、 4 0は詳細を第 1 4図 に図示する対向配置された 2枚の絶縁基板内に配置され一方を接地した感圧 抵抗体であり電気的略号であるボリュームの記号で示し、 4 1は制御手段、 4 2， 4 3は前記制御手段 4 1に含まれた AZ Dコンパ一夕であり、 AZ D コンバータ 4 3は前記感圧抵抗体 4 0の接地していないもう一方と接続して いる。 4 4は前記制御手段 4 1に含まれたメモリ、 4 5は前記制御手段 4 1 に含まれた D Z Aコンバータ、 4 6は基準出力電圧源、 4 7は前記：0 八コ ンバ一夕 4 5の出力と前記基準出力電圧源 4 6の出力を入力し、 AZ Dコン バー夕 4 2に出力する誤差アンプ、 4 8は電源、 4 9は前記感圧抵抗体 4 0 の接地していない側と電源 4 8の間に接続された抵抗、 5 0は制御手段 4 1 に接続された異常値検出端子である。
以下に、 この動作を説明するが基本的には実施例 3において示したものと 同一であり、 異なる部分のみ詳細に説明する。 制御手段 4 1は補正値設定動 作と通常動作を行い、 実施例 4に示したものと同様の動作を行う。 ただし、 以下に示す動作を行う場合は、 第 1 3図に示すように異常の判定を行う。 第 1 3図に示すように、 ステップ S 6 1において D ZA変換し、 D Z Aコ ンバ一夕 4 5の出力を行う際、 この値を AZ Dコンバータ 4 2で読み取り、 ステップ S 6 2において A Z D変換し、 ステップ S 6 3において D Z A値が AZ D値と一致しているかを判断し、 誤差として許容できる範囲を考慮して 同一の値と見なせない場合には異常と見なし、 ステップ S 6 4において異常 値検出端子 5 0をァクティブとする。
なお、 本発明の実施例 2のように温度センサを搭載している場合は、 温度 が動作温度範囲を外れた場合に異常検出端子をァクティブにすると温度的な 異常を検知することもできる。 産業上の利用可能性
以上のように本発明は、 制御手段により感圧抵抗体の出力の補正機能を備 えることにより、 固有のオフセット及びオフセットドリフ卜が大きい感圧抵 抗体のオフセッ ト及びオフセットドリフ卜が低減された感圧変換装置が得ら れる。

Claims

請 求 の 範 囲 . 対向配置された 2枚の絶縁基板間に感圧導電体が介在され、 前記絶縁基 板の対向面内で外部から加えられる荷重に対応して前記感圧導電体の抵 抗値が変化する感圧抵抗体と、 前記感圧抵抗体の電気特性を検出し、 所 定の電気特性の信号に変換して出力する制御手段とを備え、 前記制御手 段は前記感圧抵抗体からの信号を入力する A Z Dコンバータと、 前記感 圧抵抗体の電気特性と基準電気特性との誤差信号に基づく補正値を予め 記憶したメモリと、 このメモリに記憶した補正値に基づき前記 AZ Dコ ンバ一夕からの信号に対して前記感圧抵抗体の抵抗値変化による電気特 性の補正を行い、 所定の電気特性の信号に変換して出力する D ZAコン バー夕とを含み、 かつ前記 A / Dコンバ一夕の入力端子に前記誤差信号 を入力するための調整値入力端子を設けたことを特徴とする感圧変換装
2 . 制御手段には、 感圧抵抗体の周囲温度に適合した補正を実行するための 温度センサを付加したことを特徴とする請求の範囲第 1項に記載の感圧
3 . 感圧抵抗体は複数個配置され、 制御手段は前記複数個の感圧抵抗体に対 応した出力端子を設けたことを特徴とする請求の範囲第 1項に記載の感 圧変換装置。
4 . 調整値入力端子に変えて、 制御手段の D /Aコンパ一夕からの出力のォ フセットの基準値を出力する基準出力電圧源の出力と前記 D Z Aコンパ —夕の出力とを入力し、 その出力が前記制御手段の AZDコンバータの 入力端子に接続された誤差アンプを設けた請求の範囲第 1項に記載の感 圧変換装置。 制御手段は、 当該制御手段の内部での信号処理の異常を検出し出力する 異常検出出力端子を付加した請求の範囲第 1項に記載の感圧変換装置。
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