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JPS59122923A - 圧力伝送器 - Google Patents

圧力伝送器

Info

Publication number
JPS59122923A
JPS59122923A JP23350382A JP23350382A JPS59122923A JP S59122923 A JPS59122923 A JP S59122923A JP 23350382 A JP23350382 A JP 23350382A JP 23350382 A JP23350382 A JP 23350382A JP S59122923 A JPS59122923 A JP S59122923A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
temperature
circuit
voltage
output
zero
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.)
Pending
Application number
JP23350382A
Other languages
English (en)
Inventor
Hisayoshi Masuda
増田 久喜
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
Priority to JP23350382A priority Critical patent/JPS59122923A/ja
Publication of JPS59122923A publication Critical patent/JPS59122923A/ja
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01LMEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L9/00Measuring 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
    • G01L9/02Measuring 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
    • G01L9/06Measuring 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
    • G01L9/065Measuring 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 with temperature compensating means
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01LMEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L1/00Measuring force or stress, in general
    • G01L1/20Measuring 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
    • G01L1/22Measuring 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
    • G01L1/2268Arrangements for correcting or for compensating unwanted effects
    • G01L1/2281Arrangements for correcting or for compensating unwanted effects for temperature variations

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Measuring Fluid Pressure (AREA)
  • Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)

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】 〔発明の技術分野〕 本発明は、圧力センサの温度補償手段を改良した圧力伝
送器に関する。
〔発明の技術的背景とその問題点〕
従来の圧力伝送器は、第1図に示すように半導体歪グー
ソ1,1を二辺に持つ圧力センサ2を用いてブリッジ回
路3を構成し、圧力センサ2で検出した圧力に比例しだ
プリツノ回路3の出力電圧を差動増幅器4で増幅した後
、重み付き加算回路5にて差動増幅器4の出力に零調整
回路6の零調整出力を重み付けをして加え、さらに出力
回路7で電圧信号を電流信号に変換して出力する、いわ
ゆる本来の圧力−電気信号変換系の他に、圧カセンザ2
の感度の温度特性を補償するために圧力センサ2の感度
補償系10が設けられている。
この圧力センサ2の感度補償系lOは、減算回路11に
おいて分圧抵抗R3、R4によりて得た基準電圧から温
度センサ12の温度検出によって得られる温匿センサー
の出力電圧(a点電圧)を減算し、こめ減算結果の電圧
をブリッジ電圧供給回路13に供給する。そして、同回
路13により、温度に比例してブリッジ回路3の駆動電
圧を増減することにより、温度に反比例して減少する圧
力センサ2の感度を一定となるように制御するものであ
る。図中、R1。
R2はブリッジ回路3の二辺を構成する固定抵抗、8は
基準電圧回路、9は定電流源である。
ところで、圧力センサ2は、上述した感度の温度特性の
他に、零点温度特性いわゆるドリフト特性があり、これ
によっても誤差が発生してしまう。そこで、従来、圧力
センサ2の半導体歪ゲージ1に温度補償用抵抗R8又は
RPを直列又は並列に接続して零点温度特性の補償を行
なっている。
しかし、このような零点°温度特性の補償手段は、各圧
力センサ2の零点温度特性に応じて温度補償用抵抗R8
,RPの抵抗値を変更する必要があり、しかも抵抗値を
変更したときにはブリッジ回路3の不平衡を引き起すの
で再度抵抗R8,RPの抵抗値を変更する必要があシ、
非常に調整が煩雑となる欠点がある。そうかといって圧
カセンザ2の構造上から可変抵抗器等を用いることiX
 IAmしく、結局、抵抗R8,Rpを用いてそれ相当
の時間をかけて調整をせざるをえなかった。
〔発明の目的〕
本発明は比較的簡単な調整により零点温度特性を補償で
きる圧力伝送器を提供することにある。
〔発明の概要〕
本発明は、従来の圧力伝送器を構成する減算回路の出力
端に、その出力の正負に応じて分圧比が切換わる分圧比
の可変可能な分圧回路と、この分圧回路の出力と前記減
算回路の出力とを用いて減算処理を行なう減算回路とを
設け、この減算回路の出力を本来の圧力−電気信号変換
系に加えることにより、圧力センサの零点温度特性を補
償する圧力伝送器でおる。
〔発明の実施例〕
以下、本発明の−゛実施例について第2図を参照して説
明する。なお、同図にお、いて第1図と同一部分には同
一符号を伺して説明する。この圧力伝送器は、大きく分
けて本来の圧力−電気信号変換系Aと、圧力センサ2の
感度補償系Bと、圧力センサ2の零点温度特性補償系C
とからなる。圧力−電気信号変換系Aは、圧力センサ2
を用いて構成されたブリッジ回路3、差動増幅器4、基
準電圧回路8、零調整面路6および電圧信号を所望の電
流信号に袈換して出力する出力回路7よりなる。ブリッ
ジ回路3は、例えば二辺に半導体歪ゲージ1,1より成
る圧力センサ2を有し、他の二辺に固定抵抗R1。
R2を有する構成であって、この圧力センサ2は半導体
基板上に形成され、かつ圧力センサ2の半導体歪ゲージ
1,1は受圧ダイヤフラム(図示せず)で受けた圧力に
よって歪んで抵抗が変化するようになっている。差動増
幅器4はプリツノ回路3から出力される圧力に比例する
電圧信号に増幅した後、重み付き加算回路5に供給する
。この重み付き加算゛回路5は入出力特性のリニアなオ
ペアンプを持っておp1差差動幅器4の出力に零調整回
路6の出力および後述−する第2の減算回路の出力がそ
れぞれ抵抗R12+R13によって重み伺けの後加えら
れるようになっている。従って、零調整回路6は差動増
幅器4の最大出力をパ1”とすれば、例えば1/100
の調整が可能となっており、一方、第2の減算回路は例
えば1/10の調整が可能となっている。
次に、圧力センサ2の感度補償系Bは、温度を検出して
その温度に反比例する電圧をa点に出力する温度センサ
12と、リニアな特性を持ったオペアンプllaを有し
、分圧抵抗R3+R4で得た基準電圧からa点の電圧を
減算する第1の減算回路11と、この第1の減算回路1
1の減算出力に応じて例えば基準温度より温度が高くな
ったときにブリツノ回路3の駆動電圧を高くし、基準温
度より温度が低くなったときにブリッジ回路3の駆動電
圧を下げて、温度に反比例して減少す乞圧カセンサ2の
感度を一定に制御するブリッジ電圧供給回路13とから
なっている。なお、第1の減算回路11の出力は基準温
度において零となるように定められている。
次に、圧力センサ2の零点温度特性補償系Cは、分圧回
路21と第2の減算回路22とからなる。分圧回路21
は、第10減嘗回路11の出力端と共通ラインLとの間
に、互に逆極性としたダイオードDI  + D 2に
可変抵抗vR1+■R2を接続した並列回路と固定抵抗
R5との直列回路が接続され、基準温度より温度が高く
なったときに第1の減算回路11がら出方される正電圧
によってダイオードDI側が動作して分電圧を出力し、
逆に基準温度より低くなったときに第1の減算回路1ノ
から出力される負電圧によってダイオードD2側が動作
して分電圧を出力する機能を持っている。第2の減算回
路22は分圧回路21の出方から第1の減算回路11の
出力を抵抗R,Rで分圧した出方を減算する機能をもっ
ている。
次に、以上のように構成されだ圧力伝送器の動作につい
て特に零点温度特性の補償を中心に説明する。先ず、第
1の減算回路11は、分圧抵抗R3,R4その他減算回
路入力抵抗等の選択により、基準温度例えば25℃のと
きにその出力が零となる様に設定する。この状態におい
て温度センサ12の検出温夏が基準温度よシも高くなる
と、温度センサ12によりa点の電圧が下がり、これに
伴なって第1の減算回路1ノの出力が正極性側に高くな
る。この結果、ダイオードD、がオンとなって可変抵抗
VR1と抵抗R5との分圧比に基づく分電圧が第2の減
算回路22に供給される。逆に、温度センサ12の検出
温度が基準温度より下がると、第1の減算回路11の出
力が負極性側に大きくなり、ダイオードD2がオンとな
って可変抵抗vR2と抵抗R5との分圧比に基づく分電
圧が第2の減算回路22に供給される。なお、互いにダ
イオードDI、D2を逆極性としかつ2つの可変抵抗V
 R1r V R2を設けたのは、圧力センサ2の零温
度特性が基準温度よシ温度が高いときと低いときとでは
異なるためである。而して、以上のようにして得た第1
の減針回路1ノの出力と分圧回路21の出力とが第2の
減算回路22に入力されるが、同減算回路22は次のよ
うな信号処理を行なう。今、分圧回路21の出力電圧/
入力電圧をα、第1の減算回路11の出方をeXとする
と、第2の減算回路22の出力eyは、 ey=2(α−05)・eX となる。但し、αは、oくαくlとなるが、販〉0、e
X〈0に対して変化することになる。また、0.5は抵
抗R,Rで二分していることを示す。
従って、上式からe X=0のときはey−oである。
そして、以上のようにして第2の減算回路22の出力を
重み付けの抵抗R12を介して加算回路5に加えれば、
温度に対する圧力センサ2の零温度特性を補償すること
ができる。つまり、との零温度特性の補償系Cは、零点
出力の温度誤差のうち基準温度(25℃)よりも高い温
度(例えば80℃)及び低い温度(例えば−30℃)の
ときに、その温度誤差が零となるように可変抵抗VR,
,VR2の値を調整すれば、圧力センサ2の零点の温度
特性を補償できる。しかも、この補償のための調整は、
基準温度、高温、低温の零点特性間に干渉力く調整でき
るので、基準温度で零調整を行なった後、高温及び低温
での試験での試験を行ない、可変抵抗VR,。
VB2にて出力を基準温度のときの出力に等しくなるよ
うに合せることで零点温度補償を完了させることができ
る。
なお、上記実施例では、ダイオードD1 。
D2に直列に可変抵抗VR,,VR2を接続したが、例
えば第3図のように分圧点すより共通ラインL側に逆極
性のダイオードD 1+ D 2と固定抵抗R511R
52との並列回路を接続してもよい。また、第4図のよ
うに第1の減算回路11の出力と分圧点すとの間に逆極
性のダイオードD I  + 02と固定抵抗R511
R52との並列回路を、分圧点すど共通ラインLとの間
に直列接続されたタイオードD3と抵抗R53に抵抗R
54を並列に接続した構成でもよい。まだ、第1の減算
回路11の出力側に正、負判別回路を設け、かつダイオ
ードDl 、、D2の代りにトランジスタその他のアナ
ログスイッチを設け、正、負判別回路の出力でスイッチ
をオン・オフ制御してもよい。また、圧力センサ2の感
度補償系Bがない場合、分圧抵抗R3、R4で得られた
基準電圧とa点電圧とをコンノやレータで比較し、その
比較結果に基づいてダイオードD、、D2の代りに設け
るアナログスイッチをオン・オフ制御してもよいもので
ある。まだ、ブリッジ回路3の二辺に圧力センサ2を設
けたが、−辺だけでもよい。
〔発明の効果〕
以上詳記したように本発明によれは、基準温度のときに
零を出力しかつ基準温度よりも温度が高いか低いときに
零以外の電圧を出力する第1の回路と、この回路の出力
により分圧比を可変抵抗によシ可変して出力する分圧回
路と、分圧比O〜1に対して増幅度が−1〜+1に変化
する減算回路とを備け、この減算回路の出力を圧力−電
気信号変換系に加えるように構成した・ので、基準温度
、高温、低温に対し、独立に分圧回路の可変抵抗を用い
て連続的に零点温度特性出力を調整でき、従来のように
半導体歪ケ゛−ノに設けた可変抵抗を不連続かつ相互に
関係をもたせつつ変更し調整するのに比べ、零点温度特
性の補償調整を極めて容易に行なえる圧力伝送器を提供
できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来の圧力伝送器の構成図、第2図は本発明に
係る圧力伝送器の一実施例を示す構成図、第3図および
第4図は分圧回路の他の例を示す構成図である。 A・・・圧力−電圧信号変換系、B・・・圧力センサの
感度補償系、C・・圧力センサの零点温度特性補償系、
1・・・半導体歪ケ゛−ジ、2・・・圧力センサ、3・
・・ブリッジ回路、4・・・差動増幅器、5・・・重み
付き加算回路、6・・・°零調整回路、7・・・出力回
路、11・・・第1の減算回路、12・・・圧力センサ
、21・・・分圧回路、22・・・第2の減算回路。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 半導体歪ケ゛−ノを持った圧力センサを用いて構成され
    たブリッジ回路と、温度を検出し電気信号に変換し出力
    する温度センサと、この温度センサによって検出した温
    度が基準温度のときに零信号を出力する様に設定された
    第1の減算回路と、この回路の出力の正、負に応じて分
    圧比が切換えられて前記回路の出力電圧を分圧する分圧
    比の可変可能な分圧回路と、この分圧回路の出力と前記
    回路の出力との減算処理を行なう第2の減算回路とを備
    え、前記ブリツノ回路の出力に前記第2の減算回路の出
    力を加えることにより前記圧力センサの零点温度補償を
    行なうことを特徴とする圧力伝送器。
JP23350382A 1982-12-28 1982-12-28 圧力伝送器 Pending JPS59122923A (ja)

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JP23350382A JPS59122923A (ja) 1982-12-28 1982-12-28 圧力伝送器

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JP23350382A JPS59122923A (ja) 1982-12-28 1982-12-28 圧力伝送器

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ID=16956042

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JP23350382A Pending JPS59122923A (ja) 1982-12-28 1982-12-28 圧力伝送器

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