JPH03134532A - 圧力検出装置及び圧力センサ - Google Patents
圧力検出装置及び圧力センサInfo
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- JPH03134532A JPH03134532A JP27237489A JP27237489A JPH03134532A JP H03134532 A JPH03134532 A JP H03134532A JP 27237489 A JP27237489 A JP 27237489A JP 27237489 A JP27237489 A JP 27237489A JP H03134532 A JPH03134532 A JP H03134532A
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Landscapes
- Measuring Fluid Pressure (AREA)
- Measuring Instrument Details And Bridges, And Automatic Balancing Devices (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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔概 要〕
面倒な調整作業を伴わず省力的に使用若しくは製作でき
るようにした圧力検出装置と圧力センサに関し、 電圧利得調整や零点調整並びに温度補償調整を殆ど必要
とせずに確実に動作する圧力検出装置と圧力センサを提
供することを目的とし、そのために、圧力センサと該圧
力センサの近傍の温度を測定する温度測定手段と前記圧
力センサの出力に基づくアナログ量及び前記温度測定手
段で得たアナログ量をデジタル値に変換するA/Dコン
バータと前記デジタル値を読み取るコンピュータと該コ
ンピュータで読み書き可能な不揮発性メモリを有し、使
用温度領域を適数に区分し各区分の境界温度毎に予め前
記圧力センサに離散的標準状態の圧力を印加した際、前
記A/Dコンバータから得られる参照用データを前記不
揮発性メモリに格納し、測定時には前記温度測定手段及
び前記圧力センサより得たデータを前記境界温度に対応
の前記参照用データを参照してほぼ正しいデータを算出
するデータ処理手段を具備する圧力検出装置を構成する
。また、圧力センサ素子と該圧力センサ素子の出力を増
幅する増幅素子とデータ記憶素子を単一のパッケージ内
に設けて圧力センサを構成する。更に、前記パッケージ
内に温度センサを内蔵した圧力センサを構成する。
るようにした圧力検出装置と圧力センサに関し、 電圧利得調整や零点調整並びに温度補償調整を殆ど必要
とせずに確実に動作する圧力検出装置と圧力センサを提
供することを目的とし、そのために、圧力センサと該圧
力センサの近傍の温度を測定する温度測定手段と前記圧
力センサの出力に基づくアナログ量及び前記温度測定手
段で得たアナログ量をデジタル値に変換するA/Dコン
バータと前記デジタル値を読み取るコンピュータと該コ
ンピュータで読み書き可能な不揮発性メモリを有し、使
用温度領域を適数に区分し各区分の境界温度毎に予め前
記圧力センサに離散的標準状態の圧力を印加した際、前
記A/Dコンバータから得られる参照用データを前記不
揮発性メモリに格納し、測定時には前記温度測定手段及
び前記圧力センサより得たデータを前記境界温度に対応
の前記参照用データを参照してほぼ正しいデータを算出
するデータ処理手段を具備する圧力検出装置を構成する
。また、圧力センサ素子と該圧力センサ素子の出力を増
幅する増幅素子とデータ記憶素子を単一のパッケージ内
に設けて圧力センサを構成する。更に、前記パッケージ
内に温度センサを内蔵した圧力センサを構成する。
本発明は面倒な調整作業を伴わず省力的に使用若しくは
製作できるようにした圧力検出装置と圧力センサに関す
る。
製作できるようにした圧力検出装置と圧力センサに関す
る。
自動車のエンジンの吸気圧の計量や大気圧の測定には圧
力センサが用いられ、圧力センサとしては半導体ストレ
ンゲージで構成したブリッジ回路が一般的になっている
。第10図はそうした圧力センサを備えた従来の圧力検
出装置の一例を示すブロック構成図である。同図におい
て、圧力センサ1の出力はオペレーショナルアンプOP
Iによる増幅器で増幅され、該増幅器の出力はオペレー
ショナルアンプOP2によるオフセット調整回路でオフ
セットが調整されるよう構成されている。
力センサが用いられ、圧力センサとしては半導体ストレ
ンゲージで構成したブリッジ回路が一般的になっている
。第10図はそうした圧力センサを備えた従来の圧力検
出装置の一例を示すブロック構成図である。同図におい
て、圧力センサ1の出力はオペレーショナルアンプOP
Iによる増幅器で増幅され、該増幅器の出力はオペレー
ショナルアンプOP2によるオフセット調整回路でオフ
セットが調整されるよう構成されている。
前記オフセット調整回路の出力はA/Dコンバータ2の
アナログ入力端子へ入力され、該A/Dコンバータ2で
アナログ量を例えば8ビツトのデジタル値に変換し、変
換されたデジタル値はCPUを有する例えば基板コンピ
ュータやパソコン等のコンピュータ3で読み取られるよ
うになっている。
アナログ入力端子へ入力され、該A/Dコンバータ2で
アナログ量を例えば8ビツトのデジタル値に変換し、変
換されたデジタル値はCPUを有する例えば基板コンピ
ュータやパソコン等のコンピュータ3で読み取られるよ
うになっている。
こうしてコンピュータに読み取られたデジタルデータは
圧力データとして図外の表示盤に表示されたり、コンビ
エータの出力ポート等に繋がる圧力に関わる機器等が制
御されるようになっている。
圧力データとして図外の表示盤に表示されたり、コンビ
エータの出力ポート等に繋がる圧力に関わる機器等が制
御されるようになっている。
ところで、前記圧力センサlは製造技術上、全(均一の
ものを得ることは困難であり、一般に特性にばらつきを
もっている。そのため、前述の圧力検出装置を正常に動
作させるには、前もって、規定圧力が前記圧力センサ1
に加わっているとき前記A/Dコンバータが最大値を変
換するよう前記オペレーショナルアンプOPIによる増
幅器の利得調整を可変抵抗V R+で調整する必要があ
る。
ものを得ることは困難であり、一般に特性にばらつきを
もっている。そのため、前述の圧力検出装置を正常に動
作させるには、前もって、規定圧力が前記圧力センサ1
に加わっているとき前記A/Dコンバータが最大値を変
換するよう前記オペレーショナルアンプOPIによる増
幅器の利得調整を可変抵抗V R+で調整する必要があ
る。
また、圧力が前記圧力センサlに掛かっていないときに
は前記A/Dコンバータが零を出力するよう前記オペレ
ーショナルアンプOP2によるオフセット調整回路の可
変抵抗VRzを調整していわゆる零点調整をする必要が
ある。
は前記A/Dコンバータが零を出力するよう前記オペレ
ーショナルアンプOP2によるオフセット調整回路の可
変抵抗VRzを調整していわゆる零点調整をする必要が
ある。
しかしながら、前記可変抵抗VRI 、VR2の調整は
相互に相関があるため一方を調整すると他方が崩れ、双
方の調整が両立するまでには何度も何度も両立点に絞り
込んで行かなくてはならず、作業効率が悪く、時間がか
かると云った問題がある。また、前記可変抵抗VR+
、VRzに代替する手法として前記増幅器等と共にシリ
コン基板上やセラミック基板上に形成された膜抵抗をレ
ーザトリマにより切削して調整するトリミング法が知ら
れているが、この手法によってもまた前述した問題と同
様の問題があり、その上、トリミングのために高価な装
置を必要とすると云う問題がある。
相互に相関があるため一方を調整すると他方が崩れ、双
方の調整が両立するまでには何度も何度も両立点に絞り
込んで行かなくてはならず、作業効率が悪く、時間がか
かると云った問題がある。また、前記可変抵抗VR+
、VRzに代替する手法として前記増幅器等と共にシリ
コン基板上やセラミック基板上に形成された膜抵抗をレ
ーザトリマにより切削して調整するトリミング法が知ら
れているが、この手法によってもまた前述した問題と同
様の問題があり、その上、トリミングのために高価な装
置を必要とすると云う問題がある。
更に、半導体ストレンゲージ型式の圧力センサは温度特
性が良好でないため、温度に対する変動を緩和させ安定
した動作が得られるよう種々の温度補償方法が提案され
ている。そうした温度補償方法の一つとして前記圧力セ
ンサのゲージ部の不純物濃度を3.3X1020(原子
/ o+1 〕程度に設定すると温度変化に対する出力
の変動を抑制できることが知られている。しかしながら
、製造技術上均一に且つ正確に目標の不純物濃度を有す
る圧力センサを得ることはかなり困難であり、また、仮
に目標とするものが達成できても補償できる温度範囲が
狭いことも知られている。こうしたことから、実用上問
題とならない程度に温度特性を向上させるためには、ど
うしても回路技術的な温度補償方法を採らざるを得なか
った。だが、そのような回路技術的な温度補償方法は温
度の変化に対し補償用抵抗を加減して目標の温度特性に
合わせ込んで行く必要があり、同様な調整作業を再三再
四繰り返さなければならず、その上、時間に対する温度
の変化は非常に緩慢であり満足できる温度特性を得るま
でに多大な時間と労力を要すると云った問題がある。
性が良好でないため、温度に対する変動を緩和させ安定
した動作が得られるよう種々の温度補償方法が提案され
ている。そうした温度補償方法の一つとして前記圧力セ
ンサのゲージ部の不純物濃度を3.3X1020(原子
/ o+1 〕程度に設定すると温度変化に対する出力
の変動を抑制できることが知られている。しかしながら
、製造技術上均一に且つ正確に目標の不純物濃度を有す
る圧力センサを得ることはかなり困難であり、また、仮
に目標とするものが達成できても補償できる温度範囲が
狭いことも知られている。こうしたことから、実用上問
題とならない程度に温度特性を向上させるためには、ど
うしても回路技術的な温度補償方法を採らざるを得なか
った。だが、そのような回路技術的な温度補償方法は温
度の変化に対し補償用抵抗を加減して目標の温度特性に
合わせ込んで行く必要があり、同様な調整作業を再三再
四繰り返さなければならず、その上、時間に対する温度
の変化は非常に緩慢であり満足できる温度特性を得るま
でに多大な時間と労力を要すると云った問題がある。
そこで、本発明はそうした問題点に鑑み、電圧利得調整
や零点調整並びに温度補償調整を殆ど必要とせずに確実
に動作する圧力検出装置と圧力センサを提供することを
目的とする。
や零点調整並びに温度補償調整を殆ど必要とせずに確実
に動作する圧力検出装置と圧力センサを提供することを
目的とする。
本発明は前記目的を達成するために、圧力センサと該圧
力センサの近傍の温度を測定する温度測定手段と前記圧
力センサの出力に基づくアナログ量及び前記温度測定手
段で得たアナログ量をデジタル値に変換するA/Dコン
バータと前記デジタル値を読み取るコンピュータと該コ
ンピュータで読み書き可能な不揮発性メモリを有し、使
用温度領域を適数に区分し各区分の境界温度毎に予め前
記圧力センサに離散的標準状態の圧力を印加した際、前
記A/Dコンバータから得られる参照用データを前記不
揮発性メモリに格納し、測定時には前記温度測定手段及
び前記圧力センサより得たデータを前記境界温度に対応
の前記参照用データを参照してほぼ正しいデータを算出
するデータ処理手段を具備する圧力検出装置を構成する
。また、圧力センサ素子と該圧力センサ素子の出力を増
幅する増幅素子とデータ記憶素子を単一のパッケージ内
に設けて圧力センサを構成する。更に、前記パッケージ
内に温度センサを内蔵した圧力センサを構成する。
力センサの近傍の温度を測定する温度測定手段と前記圧
力センサの出力に基づくアナログ量及び前記温度測定手
段で得たアナログ量をデジタル値に変換するA/Dコン
バータと前記デジタル値を読み取るコンピュータと該コ
ンピュータで読み書き可能な不揮発性メモリを有し、使
用温度領域を適数に区分し各区分の境界温度毎に予め前
記圧力センサに離散的標準状態の圧力を印加した際、前
記A/Dコンバータから得られる参照用データを前記不
揮発性メモリに格納し、測定時には前記温度測定手段及
び前記圧力センサより得たデータを前記境界温度に対応
の前記参照用データを参照してほぼ正しいデータを算出
するデータ処理手段を具備する圧力検出装置を構成する
。また、圧力センサ素子と該圧力センサ素子の出力を増
幅する増幅素子とデータ記憶素子を単一のパッケージ内
に設けて圧力センサを構成する。更に、前記パッケージ
内に温度センサを内蔵した圧力センサを構成する。
組立、配線等が完了した圧力検出装置は前記データ処理
手段により工場出荷前に一度だけ参照用データが前記不
揮発性メモリに格納される。ユーザ側においては測定時
に前記温度測定手段及び前記圧力センサより得たデータ
を前記境界温度に対応の前記参照用データを参照してほ
ぼ正しいデータを決定する。その結果、決定されたデー
タは圧力センサの置かれる雰囲気温度の如何にかかわら
ず正しい圧力データとして利用できるようになる。
手段により工場出荷前に一度だけ参照用データが前記不
揮発性メモリに格納される。ユーザ側においては測定時
に前記温度測定手段及び前記圧力センサより得たデータ
を前記境界温度に対応の前記参照用データを参照してほ
ぼ正しいデータを決定する。その結果、決定されたデー
タは圧力センサの置かれる雰囲気温度の如何にかかわら
ず正しい圧力データとして利用できるようになる。
また、圧力センサはデータ記憶素子を備えているからユ
ーザ側で一度校正すれば該データ記憶素子は参照用デー
タを記憶する。以降測定時に正しい圧力データを出力す
る圧力センサが得られる。
ーザ側で一度校正すれば該データ記憶素子は参照用デー
タを記憶する。以降測定時に正しい圧力データを出力す
る圧力センサが得られる。
更に、データ記憶素子に参照用データを書き込んだ状態
で提供されるようにしたものでは、該データ記憶素子は
参照用データを記憶しており、ユーザ側での校正作業は
必要としなくなるため、単に機器へ装着するだけで直ち
に正しい圧力データを出力する圧力センサが得られる。
で提供されるようにしたものでは、該データ記憶素子は
参照用データを記憶しており、ユーザ側での校正作業は
必要としなくなるため、単に機器へ装着するだけで直ち
に正しい圧力データを出力する圧力センサが得られる。
また、温度センサを内蔵したものでは圧力センサ自体が
温度に対応のアナログ量を出力するので、温度センサを
別設する必要がなくなり、故障したセンサとの交換がよ
り簡単になる。
温度に対応のアナログ量を出力するので、温度センサを
別設する必要がなくなり、故障したセンサとの交換がよ
り簡単になる。
以下、本発明の実施例について、図面を参照しながら詳
述する。
述する。
第1図は本発明の圧力検出装置の一例を示すブロック構
成図である。
成図である。
以下、同図において、従来技術の欄で説明した部材と同
じ部材には同じ番号を付して説明する。
じ部材には同じ番号を付して説明する。
圧力検出装置にはブリッジ構成の圧力センサ1があり、
該圧力センサ1の出力は一定利得の増幅器4へ抵抗R1
、R2を介して入力している。なお、抵抗R3は帰還用
の固定抵抗である。
該圧力センサ1の出力は一定利得の増幅器4へ抵抗R1
、R2を介して入力している。なお、抵抗R3は帰還用
の固定抵抗である。
前記増幅器4の出力はA/Dコンバータ2の−方のアナ
ログ入力端子へ入力され、該A/Dコンバータ2でアナ
ログ量を例えば8ビツトのデジタル値に変換し、変換さ
れたデジタル値はCPUを有する例えば基板コンピュー
タやパソコン等のコンピュータ3で読み取られるように
なっている。
ログ入力端子へ入力され、該A/Dコンバータ2でアナ
ログ量を例えば8ビツトのデジタル値に変換し、変換さ
れたデジタル値はCPUを有する例えば基板コンピュー
タやパソコン等のコンピュータ3で読み取られるように
なっている。
また、前記圧力センサ1の近傍にはサーミスタの如き温
度センサ8を配設してある。該温度センサ8の一端は接
地してあり、他端は抵抗R6を介して図示を省略したプ
ラス電源線に接続してある。
度センサ8を配設してある。該温度センサ8の一端は接
地してあり、他端は抵抗R6を介して図示を省略したプ
ラス電源線に接続してある。
前記温度センサ8と前記抵抗Rhの接部は抵抗R1を介
して一定利得の増幅器(オペレーショナルアンプ)9の
非反転入力端子に接続してあり、前記増幅器9の反転入
力端子は抵抗Riを介して接地してある。なお、抵抗R
9は帰還用の固定抵抗である。
して一定利得の増幅器(オペレーショナルアンプ)9の
非反転入力端子に接続してあり、前記増幅器9の反転入
力端子は抵抗Riを介して接地してある。なお、抵抗R
9は帰還用の固定抵抗である。
前記A/Dコンバータ2には別のアナログ入力端子が設
けられており、該アナログ入力端子には前記増幅器9の
出力を入力している。図には示してないが、前記A/D
コンバータ2は前記二系統のアナログ入力を選択するだ
めのマルチプレクサを内蔵しており、前記コンピュータ
に繋がる制御線の状態で前記コンビエータが必要な系統
を選択するようにしてある。
けられており、該アナログ入力端子には前記増幅器9の
出力を入力している。図には示してないが、前記A/D
コンバータ2は前記二系統のアナログ入力を選択するだ
めのマルチプレクサを内蔵しており、前記コンピュータ
に繋がる制御線の状態で前記コンビエータが必要な系統
を選択するようにしてある。
一方、前記コンピュータ3は入力ポートを備えており、
ポートPoにはスイッチ5と抵抗R4の一端を接続して
あり、該抵抗R4の他端は図示を省略しているがプラス
電源線に接続してある。また、前記スイッチ5の他端は
接地してある。そして、このスイッチ5を操作すること
によって後記の校正モードと測定モードを切り換えるこ
とができるようにしてある。
ポートPoにはスイッチ5と抵抗R4の一端を接続して
あり、該抵抗R4の他端は図示を省略しているがプラス
電源線に接続してある。また、前記スイッチ5の他端は
接地してある。そして、このスイッチ5を操作すること
によって後記の校正モードと測定モードを切り換えるこ
とができるようにしてある。
ポートP1にも前記ポー)Poと同様にスイッチ6と抵
抗R5による操作回路を構成してあり、後記の校正モー
ド時に前記スイッチ6を操作して階段的に参照用データ
を選択する際、データ取り込みを前記コンピュータ3に
指示する。
抗R5による操作回路を構成してあり、後記の校正モー
ド時に前記スイッチ6を操作して階段的に参照用データ
を選択する際、データ取り込みを前記コンピュータ3に
指示する。
前記コンピュータ3は通常のコンピュータと同様にRO
M及びRAMを有しているが、これらの他に不揮発性R
AM7を有している。なお、前記コンピュータ3のCP
U自体に不揮発性RAMを内蔵している場合には、この
不揮発性RAMが前記不揮発性RAM7となり、外付け
、内蔵の別を問わずそれを用いることができる。また、
該不揮発性RAM7としてはEEPROMやOTPRO
Mを好適に使用できる。
M及びRAMを有しているが、これらの他に不揮発性R
AM7を有している。なお、前記コンピュータ3のCP
U自体に不揮発性RAMを内蔵している場合には、この
不揮発性RAMが前記不揮発性RAM7となり、外付け
、内蔵の別を問わずそれを用いることができる。また、
該不揮発性RAM7としてはEEPROMやOTPRO
Mを好適に使用できる。
前記圧力センサ(圧力センサ素子)1、前記増幅器4、
前記温度センサ8、前記増幅器9及び前記不揮発性RA
M (データ記憶素子)7は第2図に点線で囲んで示す
単一のパッケージ内に設は一つの圧力センサとして形成
することができる。なお、前記温度センサ8と前記増幅
器9を外付けにする場合はこれらを前記パッケージ内に
含めない型式の圧力センサとして構成してもよく、前記
温度センサ8、前記増幅器9及び前記不揮発性RAM7
を外付けにする場合はこれらを前記パッケージ内に含め
ない型式の圧力センサとして形成することができる。
前記温度センサ8、前記増幅器9及び前記不揮発性RA
M (データ記憶素子)7は第2図に点線で囲んで示す
単一のパッケージ内に設は一つの圧力センサとして形成
することができる。なお、前記温度センサ8と前記増幅
器9を外付けにする場合はこれらを前記パッケージ内に
含めない型式の圧力センサとして構成してもよく、前記
温度センサ8、前記増幅器9及び前記不揮発性RAM7
を外付けにする場合はこれらを前記パッケージ内に含め
ない型式の圧力センサとして形成することができる。
単一のパッケージ内に形成する前記圧力センサ素子を含
む圧力センサとしては、全体を所謂ハイブリッドICの
構造とする。土して、アルミナ等の基板上に前記圧力セ
ンサ素子(1)、差動動作の前記増幅器(4,9)、固
定抵抗(R1,R2、R3、R6、R7、R8、R1)
、前記温度センサ8及び前記EEPROM (7)を組
み付けである。
む圧力センサとしては、全体を所謂ハイブリッドICの
構造とする。土して、アルミナ等の基板上に前記圧力セ
ンサ素子(1)、差動動作の前記増幅器(4,9)、固
定抵抗(R1,R2、R3、R6、R7、R8、R1)
、前記温度センサ8及び前記EEPROM (7)を組
み付けである。
而して、組立、配線等が完了した本発明に係る圧力検出
装置は工場出荷前に以下の手順で校正される。また、前
述のように構成した圧力センサが第2図に示すようにA
/Dコンバータを介してコンピュータに接続され、以下
の手順で校正される。
装置は工場出荷前に以下の手順で校正される。また、前
述のように構成した圧力センサが第2図に示すようにA
/Dコンバータを介してコンピュータに接続され、以下
の手順で校正される。
先ず、圧力検出装置を校正モードとするため、前記スイ
ッチ5を操作する(図示の場合には閉成する)。すると
、前記入力ポートの状態が’ H”から“L 11に変
わる。その結果、前記コンピュータ内のCPUは前記R
OMに書き込まれている校正用のプログラムの実行に入
る。その後、使用温度領域を適数に区分して定め、各区
分の境界温度毎に前記圧力センサに離数的標準状態の圧
力を印加して行きその都度、圧力に対する前記A/Dコ
ンバータ2の出力データ(デジタル変換値)を前記CP
Uに読み出させる。それにより、該CPUは前記プログ
ラムに従って一つの温度状態における各々の圧力に対す
るデータの対応表を前記不揮発性RAM7に作成する。
ッチ5を操作する(図示の場合には閉成する)。すると
、前記入力ポートの状態が’ H”から“L 11に変
わる。その結果、前記コンピュータ内のCPUは前記R
OMに書き込まれている校正用のプログラムの実行に入
る。その後、使用温度領域を適数に区分して定め、各区
分の境界温度毎に前記圧力センサに離数的標準状態の圧
力を印加して行きその都度、圧力に対する前記A/Dコ
ンバータ2の出力データ(デジタル変換値)を前記CP
Uに読み出させる。それにより、該CPUは前記プログ
ラムに従って一つの温度状態における各々の圧力に対す
るデータの対応表を前記不揮発性RAM7に作成する。
そして、一つの温度状態における各々の圧力に対するデ
ータの対応表の作成が済んだら次の温度状態における同
様の対応表を作成して行き、適数に定めた全区分の境界
温度につき対応表の作成を終了すると全体の参照用デー
タの対応表ができ上がる。即ち、第3図を参照して、そ
の作用を説明する。
ータの対応表の作成が済んだら次の温度状態における同
様の対応表を作成して行き、適数に定めた全区分の境界
温度につき対応表の作成を終了すると全体の参照用デー
タの対応表ができ上がる。即ち、第3図を参照して、そ
の作用を説明する。
前記圧力センサ1の使用温度範囲を区分しその境界温度
をT0〜T7とする。そして、先ず、恒温槽等で境界温
度T0を設定し、Pa、P+ 、Pz〜PHの如く一定
の圧力差を採ってこれを順次、標準圧力発生器を用いて
前記圧力センサ1に印加して行く。そして、これら圧力
の一つ一つに対応する前記A/Dコンバータ2の出力デ
ータ[loo、DOI、D02〜DONを前記CPUに
読み出させる。
をT0〜T7とする。そして、先ず、恒温槽等で境界温
度T0を設定し、Pa、P+ 、Pz〜PHの如く一定
の圧力差を採ってこれを順次、標準圧力発生器を用いて
前記圧力センサ1に印加して行く。そして、これら圧力
の一つ一つに対応する前記A/Dコンバータ2の出力デ
ータ[loo、DOI、D02〜DONを前記CPUに
読み出させる。
その際、各圧力に対する各データを読み出させるに当た
り、圧力が前記圧力センサ1に印加されて状態が安定し
た時点に前記スイッチ6を操作(閉成)する。その結果
、前記ボートPoの状態が“H”°からL”に変わる。
り、圧力が前記圧力センサ1に印加されて状態が安定し
た時点に前記スイッチ6を操作(閉成)する。その結果
、前記ボートPoの状態が“H”°からL”に変わる。
この状態変化に前記CPUが応動して、先ず、前記A/
Dコンバータ2から温度データを読み取り、それを前記
不揮発性RAM7に書き込む。次に、プログラムにより
前記A/Dコンバータ2のマルチプレクサの状態を圧力
センサ1に基づく信号の入力されている側に切り換えて
前記A/Dコンバータ2の出力データを取り込み、それ
を前記不揮発性RAM7に前記圧力に対応させつつ書き
込んで行く。なお、温度データは圧力データを読む都度
読み出すが、前回のデータに比べ事実上無視できる程度
の誤差であるときは最初に得た温度データを優先させ前
記不揮発性RAM7には書き込みを行わない。前記境界
温度Toについての前記圧力センサ1への印加圧力に対
する前記A/Dコンバータ2の出力データとの対応表の
書き込みが済んだら、図外の前記スイッチ6と同様なス
イッチを操作し、境界温度を変更することを前記CPU
に知らせる。次いで、境界温度TIについて同様の対応
表を書き込む。以降順に同様の対応表を境界温度TMに
至るまで同様の対応表を書き込む。かくして、前記不揮
発性RAM7の所定領域には境界温度T。乃至境界温度
THの一つ一つにつき圧力PG−PNに対する前記A/
Dコンバータ2の出力データが書き込まれて行く。こう
して得られたデータは後記の測定モードで正しい圧力を
得るために参照される参照用データとして用いられる。
Dコンバータ2から温度データを読み取り、それを前記
不揮発性RAM7に書き込む。次に、プログラムにより
前記A/Dコンバータ2のマルチプレクサの状態を圧力
センサ1に基づく信号の入力されている側に切り換えて
前記A/Dコンバータ2の出力データを取り込み、それ
を前記不揮発性RAM7に前記圧力に対応させつつ書き
込んで行く。なお、温度データは圧力データを読む都度
読み出すが、前回のデータに比べ事実上無視できる程度
の誤差であるときは最初に得た温度データを優先させ前
記不揮発性RAM7には書き込みを行わない。前記境界
温度Toについての前記圧力センサ1への印加圧力に対
する前記A/Dコンバータ2の出力データとの対応表の
書き込みが済んだら、図外の前記スイッチ6と同様なス
イッチを操作し、境界温度を変更することを前記CPU
に知らせる。次いで、境界温度TIについて同様の対応
表を書き込む。以降順に同様の対応表を境界温度TMに
至るまで同様の対応表を書き込む。かくして、前記不揮
発性RAM7の所定領域には境界温度T。乃至境界温度
THの一つ一つにつき圧力PG−PNに対する前記A/
Dコンバータ2の出力データが書き込まれて行く。こう
して得られたデータは後記の測定モードで正しい圧力を
得るために参照される参照用データとして用いられる。
以上のように、前記不揮発性RAM7に参照用データが
書き込まれて工場から出荷され、ユーザの手元に引き渡
される。なお、前記スイッチ5及び前記スイッチ6はそ
のいずれも開成状態(測定モード)で工場から出荷され
る。また、第2図には前記スイッチ5及び前記スイッチ
6は示されていないが同様の機能を為すよう図外の制御
線とコンピュータ3が接続されている。更に、第2図に
示した圧力センサにおいては、工場出荷時には前記不揮
発性RAM7に前記参照用データを書き込まずに出荷し
ユーザ側にて参照用データの書き込みをするようにする
こともある。
書き込まれて工場から出荷され、ユーザの手元に引き渡
される。なお、前記スイッチ5及び前記スイッチ6はそ
のいずれも開成状態(測定モード)で工場から出荷され
る。また、第2図には前記スイッチ5及び前記スイッチ
6は示されていないが同様の機能を為すよう図外の制御
線とコンピュータ3が接続されている。更に、第2図に
示した圧力センサにおいては、工場出荷時には前記不揮
発性RAM7に前記参照用データを書き込まずに出荷し
ユーザ側にて参照用データの書き込みをするようにする
こともある。
ユーザは使用に当たって未知の圧力PXを前記圧力セン
サlに印加する。前記CPUは前記A/Dコンバータか
らその時の圧力センサ1の温度TVに係る温度データD
T Yと圧力センサlに基づく圧力データを読み込み
、それらをレジスタ或いはRAMに保存する。そして、
前記未知の圧力pxを算出するために、前記不揮発性R
AM7に作成されている前記参照データを参照し、前記
T0〜T1.!に対応する温度データDT、〜DT?l
の内から比較により前記デジタルデータDTvに至近の
大小二個のデータを選出する。いま、これらのデータの
うち小さい方をDT、、大きい方をDT、、。
サlに印加する。前記CPUは前記A/Dコンバータか
らその時の圧力センサ1の温度TVに係る温度データD
T Yと圧力センサlに基づく圧力データを読み込み
、それらをレジスタ或いはRAMに保存する。そして、
前記未知の圧力pxを算出するために、前記不揮発性R
AM7に作成されている前記参照データを参照し、前記
T0〜T1.!に対応する温度データDT、〜DT?l
の内から比較により前記デジタルデータDTvに至近の
大小二個のデータを選出する。いま、これらのデータの
うち小さい方をDT、、大きい方をDT、、。
とする。これらにそれぞれ対応する温度はT、及びT
m * 1 である。前記温度Tvは次式で表せる。
m * 1 である。前記温度Tvは次式で表せる。
・ ・ ・ 〔1]
前記Tyが求まったら、データ列DI/Q〜D’/Nを
作成する。このデータ列の作成に当たり以下の計算を行
う。
作成する。このデータ列の作成に当たり以下の計算を行
う。
る圧力はそれぞれPn及びP、lである。そして、未知
の圧力Pxは次式で表せる。
の圧力Pxは次式で表せる。
・ ・ ・ 〔2〕
同様に、
・ ・ ・ 〔3〕
以降、計算式の記載を省略するが、同様の計算を行って
行き、最後に、 ・ ・ ・ 〔4〕 を求める。
行き、最後に、 ・ ・ ・ 〔4〕 を求める。
以上のデータ列D yO”” D yNを算出したら、
以下の手順により未知の圧力Pxを求める。即ち、前記
データ列D yO−D yNの内、前記圧力Pxに対応
する前記A/Dコンバータの出力データDXに至近の2
個のデータを選出し、その内小さい方をDyい大きい方
をD ynや、とする。それぞれに対応す・ ・ ・
〔5〕 これらの関係を分かり易くするためグラフ化して第4図
に示している。
以下の手順により未知の圧力Pxを求める。即ち、前記
データ列D yO−D yNの内、前記圧力Pxに対応
する前記A/Dコンバータの出力データDXに至近の2
個のデータを選出し、その内小さい方をDyい大きい方
をD ynや、とする。それぞれに対応す・ ・ ・
〔5〕 これらの関係を分かり易くするためグラフ化して第4図
に示している。
前記コンピュータ3のROM内には常法により前記各式
の計算を為すプログラムが書き込まれており、前記CP
Uはこのプログラムを実行する。
の計算を為すプログラムが書き込まれており、前記CP
Uはこのプログラムを実行する。
その結果、前記未知の圧力pxが決定し、これを外部の
表示装置や制御装置に送出したり、前記コンピユータ3
自体が各種装置を制御するためのデータとして用いるこ
とができるようになる。
表示装置や制御装置に送出したり、前記コンピユータ3
自体が各種装置を制御するためのデータとして用いるこ
とができるようになる。
前述の校正モードにおける例では、前記不揮発性RAM
7の所定領域に境界温度’ro乃至境界温度THの一つ
一つにつき圧力PG−PNに対する前記A/Dコンバー
タ2の出力データDOG””−DMNを書き込み、図に
示すと、第5図に示す如き参照データになっている。
7の所定領域に境界温度’ro乃至境界温度THの一つ
一つにつき圧力PG−PNに対する前記A/Dコンバー
タ2の出力データDOG””−DMNを書き込み、図に
示すと、第5図に示す如き参照データになっている。
各温度における圧力と前記A/Dコンバータ2の出力デ
ータDOO””DMHの関係を一次回帰して以下の式を
得る。但し、P及びDは前記出力データを一般的に示し
ている。
ータDOO””DMHの関係を一次回帰して以下の式を
得る。但し、P及びDは前記出力データを一般的に示し
ている。
To:P=ao+βoD
T+:P=α1+β+D
TM:P=αH+3M D
ここで、αo1α、・−α。及びβ。、β1 ・・・β
イは回帰係数である。
イは回帰係数である。
これらの式から、次の一般式を得る。
P=α(T)+β(T)
回帰係数α、βとTの関係を一次回帰して以下の式を得
る。
る。
α(T)=a+bT
β(T)=c+dT
これらを前記一般式に代入し、圧力PはP=a+bT+
D (c+dT) 前弐からa、b、c、dの値を求め、これらを前記不揮
発性RAM7に書き込んでおき、測定時に求まった温度
TとデータDに対する圧力Pを算出するようにもできる
。この場合には保存しておくべき参照データをa、b、
c、dの四つだけで済みメモリー領域の節約になる。ま
た、温度データDTを使って回帰係数を求めることもで
き、次式のように表せる。
D (c+dT) 前弐からa、b、c、dの値を求め、これらを前記不揮
発性RAM7に書き込んでおき、測定時に求まった温度
TとデータDに対する圧力Pを算出するようにもできる
。この場合には保存しておくべき参照データをa、b、
c、dの四つだけで済みメモリー領域の節約になる。ま
た、温度データDTを使って回帰係数を求めることもで
き、次式のように表せる。
P=a”+b”DT+D (c’+d’DT)を得る。
この場合、測定モードでPxを求める際、実温度Tを求
める計算が不要となる。
める計算が不要となる。
更に、前記温度データDTを使って、回帰を一次ではな
く二次で行えば、以下の式を得ることができる。
く二次で行えば、以下の式を得ることができる。
P = a o +a t D T +a z D T
2+D (be 十b+ DT+bz DT2)+D
2 (c(1+C+ DT+c2 DT2)この式の回
帰係数を別途算出し、ao 、al 、azbe −、
tel 、l)2 、co % CI 、C2の9個の
回帰係数を前記不揮発性RAM7に書き込んでおき、測
定時に求まった温度データDTとの関係でより精度のよ
い未知圧力を決定することができる。
2+D (be 十b+ DT+bz DT2)+D
2 (c(1+C+ DT+c2 DT2)この式の回
帰係数を別途算出し、ao 、al 、azbe −、
tel 、l)2 、co % CI 、C2の9個の
回帰係数を前記不揮発性RAM7に書き込んでおき、測
定時に求まった温度データDTとの関係でより精度のよ
い未知圧力を決定することができる。
第1図に示した前記温度センサ8は第6図に示すように
前記圧力センサ1である半導体ストレンゲージのチップ
内に例えば、拡散抵抗で作り込むことができる。また、
第7図に示すように第2図に示した圧力センサにおける
前記温度センサ8も前記圧力センサ1である半導体スト
レンゲージのチップ内に、同様に例えば、拡散抵抗で作
り込むことができる。
前記圧力センサ1である半導体ストレンゲージのチップ
内に例えば、拡散抵抗で作り込むことができる。また、
第7図に示すように第2図に示した圧力センサにおける
前記温度センサ8も前記圧力センサ1である半導体スト
レンゲージのチップ内に、同様に例えば、拡散抵抗で作
り込むことができる。
第8図は前記圧力センサ1自体を温度センサとして用い
た例を示すブロック構成図である。
た例を示すブロック構成図である。
前記圧力センサ1である半導体ストレンゲージのゲージ
抵抗は約1500ppmの抵抗温度係数を有しており、
ブリッジを定電流源■で定電流駆動し、該定電流源Iの
電流通電端子の電圧変化を増幅器9で増幅すれば、その
出力に基づいて温度に係るデータを得ることができる。
抵抗は約1500ppmの抵抗温度係数を有しており、
ブリッジを定電流源■で定電流駆動し、該定電流源Iの
電流通電端子の電圧変化を増幅器9で増幅すれば、その
出力に基づいて温度に係るデータを得ることができる。
また、第9図に示すように第2図に示した圧力センサを
定電流源Iで定電流駆動し、該定電流源■の電流通電端
子の電圧変化を増幅器9で増幅すれば、その出力に基づ
いて温度に係るデータを得ることができる。
定電流源Iで定電流駆動し、該定電流源■の電流通電端
子の電圧変化を増幅器9で増幅すれば、その出力に基づ
いて温度に係るデータを得ることができる。
前記校正モードにおいて、前記スイッチ5や前記スイッ
チ6はマイクロコンピュータやシーケンサ或いはプログ
ラマブルコントローラに代替することができ、標準圧力
発生器より自動的にタイミングをとって、温度データ、
圧力データを読み取って自動校正が行えるようになる。
チ6はマイクロコンピュータやシーケンサ或いはプログ
ラマブルコントローラに代替することができ、標準圧力
発生器より自動的にタイミングをとって、温度データ、
圧力データを読み取って自動校正が行えるようになる。
しかも、−度に数十台を併せて自動調整することができ
る。従って、調整には殆ど時間を要しない。
る。従って、調整には殆ど時間を要しない。
以上詳細に説明したように、本発明によれば、データ処
理手段により予め正しい圧力を決定するための参照用デ
ータを不揮発性メモリに保有し、測定時に前記参照用デ
ータを参照してほぼ正しいデータを算出するよう構成し
たから面倒な調整作業を伴わず省力的に製作できる圧力
検出装置を提供することができ、経済的にも有利となり
、コストダウンを実現できるようになる。また、データ
処理手段を実行させるのに必要な主要部分を単一のパッ
ケージに収容した圧力センサが得られ、圧力センサに不
具合が生じた際、単に交換するだけで再調整をする必要
がなくなる。
理手段により予め正しい圧力を決定するための参照用デ
ータを不揮発性メモリに保有し、測定時に前記参照用デ
ータを参照してほぼ正しいデータを算出するよう構成し
たから面倒な調整作業を伴わず省力的に製作できる圧力
検出装置を提供することができ、経済的にも有利となり
、コストダウンを実現できるようになる。また、データ
処理手段を実行させるのに必要な主要部分を単一のパッ
ケージに収容した圧力センサが得られ、圧力センサに不
具合が生じた際、単に交換するだけで再調整をする必要
がなくなる。
第1図は本発明の圧力検出装置の一例を示すブロック構
成図、 第2図は本発明に係る圧力センサを含む圧力検出のため
の構成図、 第3図は校正モードを説明するための説明図、第4図は
未知の圧力を求めるためのパラメータを求める様子を示
す説明図、 第5図は境界温度To乃至境界温度Tイの1つ1つにつ
き圧力Po=Psに対する圧力データD。。〜[)P4
mを図示した説明図、 第6図は本発明の圧力検出装置の他の実施例を示すブロ
ック構成図、 第7図は本発明に係る他の実施例としての圧力センサを
含む圧力検出のための構成図、第8図は本発明の圧力検
出装置の他の実施例を示すブロック構成図、 第9図は本発明に係る他の実施例としての圧力センサを
含む圧力検出のための構成図、第1O図は従来の圧力検
出装置のブロック構成図である。 ■・・・・圧力センサ、 2・ ・ ・・A/Dコンバータ、 3・・・・コンピュータ、 5・・・・スイッチ、 6・・・・スイッチ、 7・・・・不揮発性RAM、 8・・・・温度センサ。
成図、 第2図は本発明に係る圧力センサを含む圧力検出のため
の構成図、 第3図は校正モードを説明するための説明図、第4図は
未知の圧力を求めるためのパラメータを求める様子を示
す説明図、 第5図は境界温度To乃至境界温度Tイの1つ1つにつ
き圧力Po=Psに対する圧力データD。。〜[)P4
mを図示した説明図、 第6図は本発明の圧力検出装置の他の実施例を示すブロ
ック構成図、 第7図は本発明に係る他の実施例としての圧力センサを
含む圧力検出のための構成図、第8図は本発明の圧力検
出装置の他の実施例を示すブロック構成図、 第9図は本発明に係る他の実施例としての圧力センサを
含む圧力検出のための構成図、第1O図は従来の圧力検
出装置のブロック構成図である。 ■・・・・圧力センサ、 2・ ・ ・・A/Dコンバータ、 3・・・・コンピュータ、 5・・・・スイッチ、 6・・・・スイッチ、 7・・・・不揮発性RAM、 8・・・・温度センサ。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1)圧力センサと該圧力センサの近傍の温度を測定する
温度測定手段と前記圧力センサの出力に基づくアナログ
量及び前記温度測定手段で得たアナログ量をデジタル値
に変換するA/Dコンバータと前記デジタル値を読み取
るコンピュータと該コンピュータで読み書き可能な不揮
発性メモリを有し、使用温度領域を適数に区分し各区分
の境界温度毎に予め前記圧力センサに離散的標準状態の
圧力を印加した際、前記A/Dコンバータから得られる
参照用データを前記不揮発性メモリに格納し、測定時に
は前記温度測定手段及び前記圧力センサより得たデータ
を前記境界温度に対応の前記参照用データを参照してほ
ぼ正しいデータを算出するデータ処理手段を具備するこ
とを特徴とする圧力検出装置。 2)圧力センサ素子と該圧力センサ素子の出力を増幅す
る増幅素子とデータ記憶素子を単一のパッケージ内に設
けたことを特徴とする圧力センサ。 3)データ記憶素子はシリアルインターフェースを備え
るEEPROMである請求項2に記載の圧力センサ。 4)圧力センサ素子と該圧力センサ素子の出力を増幅す
る増幅素子とデータ記憶素子と前記圧力センサ素子の近
傍の温度を検出する温度センサを単一のパッケージ内に
設けたことを特徴とする圧力センサ。 5)温度センサは圧力センサ素子内に形成してある請求
項4に記載の圧力センサ。 6)温度センサは圧力センサ素子自体がその役割を担う
請求項4に記載の圧力センサ。 7)データ記憶素子内に測定温度及び測定圧力を決定す
るための参照データを格納してある請求項2乃至請求項
6に記載の圧力センサ。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP27237489A JPH03134532A (ja) | 1989-10-19 | 1989-10-19 | 圧力検出装置及び圧力センサ |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP27237489A JPH03134532A (ja) | 1989-10-19 | 1989-10-19 | 圧力検出装置及び圧力センサ |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH03134532A true JPH03134532A (ja) | 1991-06-07 |
Family
ID=17512999
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP27237489A Pending JPH03134532A (ja) | 1989-10-19 | 1989-10-19 | 圧力検出装置及び圧力センサ |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH03134532A (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH06168930A (ja) * | 1992-11-30 | 1994-06-14 | Nec Corp | 化学気相成長法と化学気相成長装置および多層配線の製造方法 |
JP2009156658A (ja) * | 2007-12-26 | 2009-07-16 | Renesas Technology Corp | 半導体圧力センサ装置、データ処理装置、血圧計、掃除機及び気圧計 |
WO2015045267A1 (ja) * | 2013-09-30 | 2015-04-02 | 株式会社デンソー | センサ信号検出装置 |
-
1989
- 1989-10-19 JP JP27237489A patent/JPH03134532A/ja active Pending
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH06168930A (ja) * | 1992-11-30 | 1994-06-14 | Nec Corp | 化学気相成長法と化学気相成長装置および多層配線の製造方法 |
JP2009156658A (ja) * | 2007-12-26 | 2009-07-16 | Renesas Technology Corp | 半導体圧力センサ装置、データ処理装置、血圧計、掃除機及び気圧計 |
WO2015045267A1 (ja) * | 2013-09-30 | 2015-04-02 | 株式会社デンソー | センサ信号検出装置 |
JP2015092149A (ja) * | 2013-09-30 | 2015-05-14 | 株式会社デンソー | センサ信号検出装置 |
US9784632B2 (en) | 2013-09-30 | 2017-10-10 | Denso Corporation | Sensor signal detection device |
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