JPS5832646B2 - 圧力伝送器 - Google Patents
圧力伝送器Info
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- JPS5832646B2 JPS5832646B2 JP53110329A JP11032978A JPS5832646B2 JP S5832646 B2 JPS5832646 B2 JP S5832646B2 JP 53110329 A JP53110329 A JP 53110329A JP 11032978 A JP11032978 A JP 11032978A JP S5832646 B2 JPS5832646 B2 JP S5832646B2
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- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 5
- 230000003321 amplification Effects 0.000 description 3
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 description 3
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 2
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 238000012790 confirmation Methods 0.000 description 1
- 230000001131 transforming effect Effects 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
- G01L9/00—Measuring steady of quasi-steady pressure of fluid or fluent solid material by electric or magnetic pressure-sensitive elements; Transmitting or indicating the displacement of mechanical pressure-sensitive elements, used to measure the steady or quasi-steady pressure of a fluid or fluent solid material, by electric or magnetic means
- G01L9/02—Measuring steady of quasi-steady pressure of fluid or fluent solid material by electric or magnetic pressure-sensitive elements; Transmitting or indicating the displacement of mechanical pressure-sensitive elements, used to measure the steady or quasi-steady pressure of a fluid or fluent solid material, by electric or magnetic means by making use of variations in ohmic resistance, e.g. of potentiometers, electric circuits therefor, e.g. bridges, amplifiers or signal conditioning
- G01L9/06—Measuring steady of quasi-steady pressure of fluid or fluent solid material by electric or magnetic pressure-sensitive elements; Transmitting or indicating the displacement of mechanical pressure-sensitive elements, used to measure the steady or quasi-steady pressure of a fluid or fluent solid material, by electric or magnetic means by making use of variations in ohmic resistance, e.g. of potentiometers, electric circuits therefor, e.g. bridges, amplifiers or signal conditioning of piezo-resistive devices
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Description
【発明の詳細な説明】
本発明は感圧素子を用いた圧力伝送器に係り、特に圧力
および温度の変化に対し常に一定の直線性を得るように
した圧力伝送器に関する。
および温度の変化に対し常に一定の直線性を得るように
した圧力伝送器に関する。
第1図は従来一般に使用されている感圧素子を用いた圧
力伝送器の回路構成図である。
力伝送器の回路構成図である。
同図において1,2は圧力に応じて抵抗値R1、R2が
変化する半導体感圧素子であって、これは温度、圧力変
化に対し一定の抵抗値を示す基準抵抗3,4とでブリッ
ジ回路5を構成している。
変化する半導体感圧素子であって、これは温度、圧力変
化に対し一定の抵抗値を示す基準抵抗3,4とでブリッ
ジ回路5を構成している。
6はブリッジ回路5の給電端子a、bに一定電圧を供給
する定電圧発生回路である。
する定電圧発生回路である。
7はブリッジ回路5から出力された電圧Voを入力とす
る差動増幅器であってここで増幅された電圧は後続の電
流変換回路8により電流に変換され電流増幅素子9によ
って増幅される。
る差動増幅器であってここで増幅された電圧は後続の電
流変換回路8により電流に変換され電流増幅素子9によ
って増幅される。
この電流増幅素子9のコレクタには電源10より伝送路
11全通して正極性側電圧が印加される。
11全通して正極性側電圧が印加される。
また、電源10の正極性側電圧は定電流回路12で定電
流化されて定電圧発生回路6、差動増幅器γおよび電圧
−電流変換回路8の一方給電端子に供給され、さらに定
電流回路12より定電圧ダイオード13を介して同じく
回路6.T。
流化されて定電圧発生回路6、差動増幅器γおよび電圧
−電流変換回路8の一方給電端子に供給され、さらに定
電流回路12より定電圧ダイオード13を介して同じく
回路6.T。
8の他方給電端子に供給される。
電流増幅素子9によって増幅された電流信号は任意のス
パンに調整するスパン調整抵抗14および出力確認用抵
抗15を介して電源10の負極性側に接続されている伝
送路11へ伝送される。
パンに調整するスパン調整抵抗14および出力確認用抵
抗15を介して電源10の負極性側に接続されている伝
送路11へ伝送される。
しかし、以上のような回路構成の圧力伝送器では感圧素
子1,2自身が圧力−抵抗変化を示すので、それがその
ままブリッジ回路5の出力端子C2d間には第2図の実
線曲線に示すように圧力Pの変化に対して非直線性の電
圧■oが現われこのため受信側では誤差の伴なった圧力
を測定してしまうことになる。
子1,2自身が圧力−抵抗変化を示すので、それがその
ままブリッジ回路5の出力端子C2d間には第2図の実
線曲線に示すように圧力Pの変化に対して非直線性の電
圧■oが現われこのため受信側では誤差の伴なった圧力
を測定してしまうことになる。
そこで、従来かかる不都合を除去する手段として、感圧
素子1,2に予め圧力を加えてみて直線性の良い範囲で
使用すことか、あるいは差動増幅器7の出力信号の一部
をブリッジ回路5の給電端子a側に正帰還して補正する
等している。
素子1,2に予め圧力を加えてみて直線性の良い範囲で
使用すことか、あるいは差動増幅器7の出力信号の一部
をブリッジ回路5の給電端子a側に正帰還して補正する
等している。
しかし、前者の手段にあっては、直線性の良い範囲が限
定されるために使用圧力範囲が狭くなり、また後者のよ
うに圧力範囲を固定した場合には直線性を補正すること
が可能であるが、零点の遷移等で圧力範囲が移動するも
のでは圧力範囲に対する出力電圧変化幅か変動するため
にスパン誤差を生ずる欠点がある。
定されるために使用圧力範囲が狭くなり、また後者のよ
うに圧力範囲を固定した場合には直線性を補正すること
が可能であるが、零点の遷移等で圧力範囲が移動するも
のでは圧力範囲に対する出力電圧変化幅か変動するため
にスパン誤差を生ずる欠点がある。
本発明は以上のような欠点を除去するためになされたも
のであって、広範囲の圧力変化に対し良好な直線性を得
るとともに、周囲温度変化に対し常に一定の直線性を得
るようにして圧力変化を高精度に測定する圧力伝送器を
提供するものである。
のであって、広範囲の圧力変化に対し良好な直線性を得
るとともに、周囲温度変化に対し常に一定の直線性を得
るようにして圧力変化を高精度に測定する圧力伝送器を
提供するものである。
以下、本発明の一実施例について第3図を参照して説明
する。
する。
同図において20は変化する圧力を電気信号に変換して
出力するブリッジ回路であってこれは抵抗値R1,R2
を有する半導体感圧素子21,22と温度、圧力に対し
一定の抵抗値R8I、R82を示す基準抵抗23,24
とで構成されている。
出力するブリッジ回路であってこれは抵抗値R1,R2
を有する半導体感圧素子21,22と温度、圧力に対し
一定の抵抗値R8I、R82を示す基準抵抗23,24
とで構成されている。
この抵抗23,24の直列抵抗回路には同じく抵抗値R
83,R84f:示す基準抵抗25,26が並列に接続
されている。
83,R84f:示す基準抵抗25,26が並列に接続
されている。
27は、定電流回路28で定電流化した電流を抵抗値R
Cを有する感度補償抵抗29に加えて電圧を取り出しこ
れを演算増幅器30および定電圧ダイオード31を介し
て定電圧を電圧制御用トランジスタ32のベースに加え
てエミッタ側から定電圧を取り出す定電圧回路であって
、この回路21から取り出された定電圧をブリッジ回路
20の給電端子a、t)に供給している。
Cを有する感度補償抵抗29に加えて電圧を取り出しこ
れを演算増幅器30および定電圧ダイオード31を介し
て定電圧を電圧制御用トランジスタ32のベースに加え
てエミッタ側から定電圧を取り出す定電圧回路であって
、この回路21から取り出された定電圧をブリッジ回路
20の給電端子a、t)に供給している。
33はブリッジ回路20の出力端子c、dに接続されこ
の出力端子c、d間の出力電圧を電流に変換して増幅出
力する差動増幅器である。
の出力端子c、d間の出力電圧を電流に変換して増幅出
力する差動増幅器である。
34はブリッジ回路20の感圧素子21,22の中点電
圧(出力端子dの電圧)と前記基準抵抗25.26の中
点端子fの電圧との差電圧を入力とし、各々の抵抗値R
i、、Rfk有する入力抵抗35、帰還抵抗36によっ
て出力端子gに増幅された出力電圧を発生する演算増幅
器である。
圧(出力端子dの電圧)と前記基準抵抗25.26の中
点端子fの電圧との差電圧を入力とし、各々の抵抗値R
i、、Rfk有する入力抵抗35、帰還抵抗36によっ
て出力端子gに増幅された出力電圧を発生する演算増幅
器である。
この演算増幅器34は基準抵抗値Ri’、Rf’を示す
抵抗37.38によって基準電圧が決定される。
抵抗37.38によって基準電圧が決定される。
39は演算増幅器34の出力端子gとブリッジ回路20
の給電端子a、b間に設けた抵抗値R5、R6e有する
基準抵抗40.41の中点端子りとの間に介挿してg−
h間に電位差が生じた時に生ずる電流を規制する抵抗値
RLを有する電流制御用可変抵抗である。
の給電端子a、b間に設けた抵抗値R5、R6e有する
基準抵抗40.41の中点端子りとの間に介挿してg−
h間に電位差が生じた時に生ずる電流を規制する抵抗値
RLを有する電流制御用可変抵抗である。
また、この中点端子りは前記演算増幅器30の他方入力
部に接続している。
部に接続している。
次に、以上のように構成した圧力伝送器の作用を説明す
る。
る。
感圧素子21,22に圧力が加わると、同素子21.2
2の抵抗値R1,R2が変化して出力端子dの電圧か変
化する。
2の抵抗値R1,R2が変化して出力端子dの電圧か変
化する。
この結果、端子d−f間の電圧か変化するので、演算増
幅器34の出力電圧も変化し、これによって可変抵抗3
9に流れる電流か変わる。
幅器34の出力電圧も変化し、これによって可変抵抗3
9に流れる電流か変わる。
この電流はトランジスタ32より基準抵抗40を通って
流れるため同抵抗40の両端電圧が変化し、その結果、
ブリッジ回路20の給電端子a、b間に加える給電々圧
が変化する。
流れるため同抵抗40の両端電圧が変化し、その結果、
ブリッジ回路20の給電端子a、b間に加える給電々圧
が変化する。
従って、圧力の変化に応じてブリッジ回路20の給電々
圧が変化することになるが、これは可変抵抗39を調整
することで給電々圧変化の割合を変えれば、感圧素子2
1.22自身の圧力−抵抗変化特性の非直線性に伴なう
ブリフジ回路20の非直線性出力を補正することができ
る。
圧が変化することになるが、これは可変抵抗39を調整
することで給電々圧変化の割合を変えれば、感圧素子2
1.22自身の圧力−抵抗変化特性の非直線性に伴なう
ブリフジ回路20の非直線性出力を補正することができ
る。
即ち、感圧素子2L22自身の非直線性によるブリッジ
回路20の出力電圧の影響を可変抵抗39の調整で除去
できる。
回路20の出力電圧の影響を可変抵抗39の調整で除去
できる。
この点について以下に数式化して説明する。
即ち、感圧素子21.22の抵抗値R1,R2は、Rl
−Ro−f(t) +lJ Roh(t) ・・・・
・・・・・・・・(1)R2−Ro−f (t)−1R
o−h(t) ・・・・・・・・・・・・(2)で表
わされる。
−Ro−f(t) +lJ Roh(t) ・・・・
・・・・・・・・(1)R2−Ro−f (t)−1R
o−h(t) ・・・・・・・・・・・・(2)で表
わされる。
ここで、f(t)、 h(t)は各々Ro。lRoの温
度変化を表わす関数である。
度変化を表わす関数である。
この場合、ブリッジ回路20の給電端子a −b閾電圧
eVab、端子d−f間電圧電圧df、端子h−b間電
圧電圧hbとすると、 となる。
eVab、端子d−f間電圧電圧df、端子h−b間電
圧電圧hbとすると、 となる。
この(4)式に(3)式を代入して変形すると、となる
。
。
これによりVdfの圧力に対する非直線性は可変抵抗R
Lを任意の値に設定することによりf(t) 近似的に直線化できる。
Lを任意の値に設定することによりf(t) 近似的に直線化できる。
この場合、vhbに函)なる温度勾配をもたせることに
より、温度変化によるVdfの変化を補正することかで
きる。
より、温度変化によるVdfの変化を補正することかで
きる。
しかしながら、分母の第2項も同様に温度勾配をもって
いるので、ある温度でRLによってVdfの圧力に対す
る非直線性を補償しても温度が変化すると、補償値を変
える必要かあることになる。
いるので、ある温度でRLによってVdfの圧力に対す
る非直線性を補償しても温度が変化すると、補償値を変
える必要かあることになる。
そこで、なる温度特性’kRi、Rfに持たせることに
より、温度が変化してもVdfの圧力に対する非直線性
を一定に保つことができる。
より、温度が変化してもVdfの圧力に対する非直線性
を一定に保つことができる。
一般にはh(t) h(t)−
は温度上昇に伴なって−〈1になるため、f(t)
f(t)f(t)>□&Cf、にゎ
(よよい。
は温度上昇に伴なって−〈1になるため、f(t)
f(t)f(t)>□&Cf、にゎ
(よよい。
。。3.よ、演算増幅器h(t)
子のゲインGに正の温度特性をもたせればよい。
従って、帰還抵抗Rfに正の温度係数を有する素子を用
いるか、あるいは入力抵抗Riに負の温度係数を有する
素子を用いることにより、温度変化に関して一定の直線
性を有する圧力伝送器を得ることができる。
いるか、あるいは入力抵抗Riに負の温度係数を有する
素子を用いることにより、温度変化に関して一定の直線
性を有する圧力伝送器を得ることができる。
以上詳記したように本発明によれば、感圧素子の抵抗を
用いたブリッジ回路の給電端子間に接続された基準抵抗
回路の中点端子側出力とブリッジ回路の出力端子側出力
との差を入力とする演算増幅素子と、ブリッジ回路に電
圧を供給する定電圧回路の出力端間の分圧抵抗共通部と
の間に圧力変化に対応して変化する電気信号を規制する
補正抵抗を介挿し、この抵抗の調整により圧力変化に対
するブリッジ回路への給電々圧変化の割合を変えるよう
にしたので、感圧素子の圧力−抵抗変化が非直線性であ
ってもブリッジ回路の出力電圧を直線化することができ
る。
用いたブリッジ回路の給電端子間に接続された基準抵抗
回路の中点端子側出力とブリッジ回路の出力端子側出力
との差を入力とする演算増幅素子と、ブリッジ回路に電
圧を供給する定電圧回路の出力端間の分圧抵抗共通部と
の間に圧力変化に対応して変化する電気信号を規制する
補正抵抗を介挿し、この抵抗の調整により圧力変化に対
するブリッジ回路への給電々圧変化の割合を変えるよう
にしたので、感圧素子の圧力−抵抗変化が非直線性であ
ってもブリッジ回路の出力電圧を直線化することができ
る。
また、前記補正抵抗の入力側に設けた演算増幅素子の入
力抵抗もしくは帰還抵抗に正もしくは負の抵抗温度特性
を有する抵抗素子を設けたので、感圧素子の圧力−抵抗
変化の温度依存性を補償でき温度変化に関し一定の直線
性を持った出力電圧を伝送することができる。
力抵抗もしくは帰還抵抗に正もしくは負の抵抗温度特性
を有する抵抗素子を設けたので、感圧素子の圧力−抵抗
変化の温度依存性を補償でき温度変化に関し一定の直線
性を持った出力電圧を伝送することができる。
第1図は従来の圧力伝送器の回路構成図、第2図は第1
図に示す圧力伝送器の圧力−出力電圧の関係特性図、第
3図は本発明に係る圧力伝送器の一実施例を説明する回
路構成図である。 20・・・・・・ブリッジ回路、21,22・・・・・
・感圧素子、23〜26・・・・・・基準抵抗、27・
・・・・・定電圧回路、28・・・・・・定電流回路、
29・・・・・・感度補償抵抗、30・・・・・・演算
増幅器、31・・・・・・定電圧ダイオード、32・・
・・・・電圧制御用トランジスタ、33・・・・・・差
動増幅器、34・・・・・・演算増幅器、35・・・・
・・入力抵抗、36・・・・・・帰還抵抗、37,3B
・・・・・・基準抵抗、39・・・・・・可変抵抗、4
0,41・・・・・・基準抵抗。
図に示す圧力伝送器の圧力−出力電圧の関係特性図、第
3図は本発明に係る圧力伝送器の一実施例を説明する回
路構成図である。 20・・・・・・ブリッジ回路、21,22・・・・・
・感圧素子、23〜26・・・・・・基準抵抗、27・
・・・・・定電圧回路、28・・・・・・定電流回路、
29・・・・・・感度補償抵抗、30・・・・・・演算
増幅器、31・・・・・・定電圧ダイオード、32・・
・・・・電圧制御用トランジスタ、33・・・・・・差
動増幅器、34・・・・・・演算増幅器、35・・・・
・・入力抵抗、36・・・・・・帰還抵抗、37,3B
・・・・・・基準抵抗、39・・・・・・可変抵抗、4
0,41・・・・・・基準抵抗。
Claims (1)
- 1 感圧素子の抵抗を用いてブリッジ回路を構成し圧力
変化に対応する該感圧素子の抵抗変化を電気信号に変換
して取り出し、これを増幅器で増幅して伝送する圧力伝
送器において、前記ブリッジ回路を構成する第1の基準
抵抗回路に並列に第2の基準抵抗回路を接続しこの第2
の基準抵抗回路の中点端子電圧と前記ブリッジ回路の感
圧素子側より得られた電圧との差電圧を増幅する演算増
幅回路と、この回路の入力抵抗もしくは帰還抵抗に負も
しくは正の温度−抵抗特性を有する抵抗素子を用いて前
記感圧素子の温度依存性を補償する温度補償抵抗回路と
、前記ブリッジ回路に所定の電圧を供給する定電圧回路
の出力端間に接続された分圧基準抵抗回路と、前記演算
増幅回路の出力側と前記分圧基準抵抗回路の分圧点との
間に接続され、前記ブリッジ回路の圧力変化に対する給
電電圧変化の割合を調整する電圧補正抵抗回路とを備え
てなることを特徴とする圧力伝送器。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP53110329A JPS5832646B2 (ja) | 1978-09-08 | 1978-09-08 | 圧力伝送器 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP53110329A JPS5832646B2 (ja) | 1978-09-08 | 1978-09-08 | 圧力伝送器 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS5537906A JPS5537906A (en) | 1980-03-17 |
JPS5832646B2 true JPS5832646B2 (ja) | 1983-07-14 |
Family
ID=14532969
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP53110329A Expired JPS5832646B2 (ja) | 1978-09-08 | 1978-09-08 | 圧力伝送器 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS5832646B2 (ja) |
Families Citing this family (5)
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 |
JPS5935481A (ja) * | 1982-08-23 | 1984-02-27 | Mitsubishi Electric Corp | 圧力検出装置 |
JPS5961736A (ja) * | 1982-10-01 | 1984-04-09 | Hitachi Ltd | 集積化圧力センサ |
JPH01105108A (ja) * | 1987-10-17 | 1989-04-21 | Ohkura Electric Co Ltd | 直線化回路を含む変換増幅器 |
FR2659447B1 (fr) * | 1990-03-09 | 1994-10-28 | Jaeger | Dispositif de mesure de force comprenant un transducteur piezoresistif compense en temperature. |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS4925984A (ja) * | 1972-04-12 | 1974-03-07 | ||
JPS52139456A (en) * | 1976-05-18 | 1977-11-21 | Toshiba Corp | Pressure and pressure-difference transmitting apparatus |
-
1978
- 1978-09-08 JP JP53110329A patent/JPS5832646B2/ja not_active Expired
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS4925984A (ja) * | 1972-04-12 | 1974-03-07 | ||
JPS52139456A (en) * | 1976-05-18 | 1977-11-21 | Toshiba Corp | Pressure and pressure-difference transmitting apparatus |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPS5537906A (en) | 1980-03-17 |
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