JPH02275332A - 圧力センサ - Google Patents
圧力センサInfo
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- JPH02275332A JPH02275332A JP9630589A JP9630589A JPH02275332A JP H02275332 A JPH02275332 A JP H02275332A JP 9630589 A JP9630589 A JP 9630589A JP 9630589 A JP9630589 A JP 9630589A JP H02275332 A JPH02275332 A JP H02275332A
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- diaphragm
- pressure
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- sensitive resistor
- pressure sensor
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- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 8
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims abstract description 8
- 239000010949 copper Substances 0.000 claims abstract description 8
- 229910000679 solder Inorganic materials 0.000 claims abstract description 6
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- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 6
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Landscapes
- Measuring Fluid Pressure (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】
（産業上の利用分野）
本発明は圧力センサに関し、特にダイアフラム上に、感
圧抵抗を配置してなる圧力センサにおける温度補償に関
するものである。
圧抵抗を配置してなる圧力センサにおける温度補償に関
するものである。
（従来の技術）
従来、ダイアフラムとしてセラミック薄板を用い、この
ダイアフラム上に厚膜印刷、焼成技術により形成した厚
膜抵抗でなる感圧抵抗を配置した圧力センサが実用化さ
れている。
ダイアフラム上に厚膜印刷、焼成技術により形成した厚
膜抵抗でなる感圧抵抗を配置した圧力センサが実用化さ
れている。
例えば第８図Ａ、Ｂに示すようにセラミック薄板でなる
ダイアフラム３８の下面に厚膜印刷、焼成技術により感
圧抵抗２８、導体パターン３０等を形成したものを、セ
ラミックでなるリング状の台座２６の上面上に、ガラス
等でなる接着層３３を介して接着した圧力センサが実用
化されている。
ダイアフラム３８の下面に厚膜印刷、焼成技術により感
圧抵抗２８、導体パターン３０等を形成したものを、セ
ラミックでなるリング状の台座２６の上面上に、ガラス
等でなる接着層３３を介して接着した圧力センサが実用
化されている。
一方、金属薄板でなるダイアフラム上にガラスゲリーズ
絶縁層などの無機質絶縁層を介して厚膜抵抗でなる感圧
抵抗を配置した圧力センサも提案されている。
絶縁層などの無機質絶縁層を介して厚膜抵抗でなる感圧
抵抗を配置した圧力センサも提案されている。
（発明が解決しようとする課題）
前記従来の圧力センサでは、感圧抵抗２８の温度特性は
あまりよくないので、高精度センサにするには温度補償
回路を用いる等の温度補償を行なう必要があった。これ
は個々のセンサの温度特性を測定した後、温度補償回路
を入れるため大変時間がかかった。
あまりよくないので、高精度センサにするには温度補償
回路を用いる等の温度補償を行なう必要があった。これ
は個々のセンサの温度特性を測定した後、温度補償回路
を入れるため大変時間がかかった。
更に安価な金属ダイアフラムを使用する場合、感圧抵抗
と温度係数（膨張率）が異なるので、感圧抵抗とダイア
フラム間の絶縁層を感圧抵抗と温度係数を等しくするだ
けでは高精度化に対して問題があり実用化には至ってい
ない。
と温度係数（膨張率）が異なるので、感圧抵抗とダイア
フラム間の絶縁層を感圧抵抗と温度係数を等しくするだ
けでは高精度化に対して問題があり実用化には至ってい
ない。
（課題を解決するための手段）
本発明の圧力センサでは、前記の課題を解決することを
目的とするもので。
目的とするもので。
（１）ダイアフラムの上面に、感圧抵抗がフルブリッジ
回路状に形成され、前記ダイアフラムの下面に接着層を
介して銅電極が固定され、前記ｆＩｉＪ電極の下面には
半田層を介して下部に放熱板の固着された電子冷却素子
が固定され、かつ前記ダイアプラムの下面には、外部よ
り圧力を導入する円筒とノズルを設けたものである。
回路状に形成され、前記ダイアフラムの下面に接着層を
介して銅電極が固定され、前記ｆＩｉＪ電極の下面には
半田層を介して下部に放熱板の固着された電子冷却素子
が固定され、かつ前記ダイアプラムの下面には、外部よ
り圧力を導入する円筒とノズルを設けたものである。
（２）前記電子冷却素子をベルチェ素子でなるようにし
たものである。
たものである。
（作用）
本発明の圧力センサでは、厚膜印刷、焼成技術により感
圧抵抗、リード線等が形成されたダイアフラムが電子冷
却素子の一部を形成し、電子冷却素子の温度検出に感圧
抵抗を利用するようにしたもので、感圧抵抗の温度特性
より温度を検出し、電子冷却素子を制御し、ダイアフラ
ムの温度を一定にすることができるので、圧力センサの
高精度化が可能となる。
圧抵抗、リード線等が形成されたダイアフラムが電子冷
却素子の一部を形成し、電子冷却素子の温度検出に感圧
抵抗を利用するようにしたもので、感圧抵抗の温度特性
より温度を検出し、電子冷却素子を制御し、ダイアフラ
ムの温度を一定にすることができるので、圧力センサの
高精度化が可能となる。
（実施例）
以下添付図面を参照して本発明に係る一実施例を説明す
る。
る。
第１図は、本発明にかかる電子冷却の原理図であり、上
下を基板（アルミナセラミック）４，４で構成し、その
間にベルチェ素子（電子冷却素子）１を配し、銅電極３
を半田層２，２で結合したものである。これに電流を矢
印Ｂ （ｔｉｔ流の流れ）方向に流すと、熱は矢印Ａ（
熱の流れ）の方向に流れる。電流の向きを反対にすると
、熱の流れの方向も反対になり、電流の方向で加熱、冷
却を行なうことができる。
下を基板（アルミナセラミック）４，４で構成し、その
間にベルチェ素子（電子冷却素子）１を配し、銅電極３
を半田層２，２で結合したものである。これに電流を矢
印Ｂ （ｔｉｔ流の流れ）方向に流すと、熱は矢印Ａ（
熱の流れ）の方向に流れる。電流の向きを反対にすると
、熱の流れの方向も反対になり、電流の方向で加熱、冷
却を行なうことができる。
第２図は本発明の詳細な説明する図であって、圧力セン
サの断面図である。即ち８はダイアフラムであり、両面
に絶縁層１１があり、感圧部分のみ薄くダイアフラムと
なっておりベルチェ素子１より熱交換する部分は厚くな
って強度を確保している。
サの断面図である。即ち８はダイアフラムであり、両面
に絶縁層１１があり、感圧部分のみ薄くダイアフラムと
なっておりベルチェ素子１より熱交換する部分は厚くな
って強度を確保している。
ダイアフラム８上に感圧抵抗１８、導体パターン９、電
極１９が厚膜印刷、焼成技術により形成されている。
極１９が厚膜印刷、焼成技術により形成されている。
ダイアフラム８の下部に接着層１３を介し、銅電極３を
固定し、銅電極３は、半田層２を介しベルチェ素子１を
固定している。ベルチェ素子１は、２段になっており、
上下の間に基板（アルミナセラミック）４を介して固定
している。下部には放熱板１５を設け、ベルチェ素子１
の熱効率（放熱効果）を高めている。
固定し、銅電極３は、半田層２を介しベルチェ素子１を
固定している。ベルチェ素子１は、２段になっており、
上下の間に基板（アルミナセラミック）４を介して固定
している。下部には放熱板１５を設け、ベルチェ素子１
の熱効率（放熱効果）を高めている。
更に、ダイアフラム８の下部には、外部より圧力を導入
する円筒１６とノズル１７が設けられている。又、ベル
チェ素子１には、リード線１２ａ〜１２ｂにより電圧を
供給する。
する円筒１６とノズル１７が設けられている。又、ベル
チェ素子１には、リード線１２ａ〜１２ｂにより電圧を
供給する。
第３図は第２図の上面図であり、ダイアフラム８の上面
に感圧抵抗１８ａ〜１８ｄ、導体パターン９．電極端子
１９ａ〜１９ｄが絶縁層１１を介して設けである。
に感圧抵抗１８ａ〜１８ｄ、導体パターン９．電極端子
１９ａ〜１９ｄが絶縁層１１を介して設けである。
尚、絶縁層１１は、感圧抵抗１８ ａ 〜１８ ｄ、導
体パターン９及び電極端子１９ａ〜１９ｄの焼成時の温
度（６００〜９００℃）に耐えるだけの耐熱性が要求さ
れる。感圧抵抗１８ａ〜１８ｄは、例えば酸化ルテニュ
ーム系の材料を、絶縁層１１上にスクリーン印刷して６
００〜９００℃の温度で焼成することにより形成される
。感圧抵抗１８ａ及び１８ｂは、ダイアフラム８上の受
圧部の周縁部寄りの左右位置に配置されており、感圧抵
抗１８ｃ及び１８ｄは、ダイアフラム８の中心部よりの
上下位置に配置されている。電極端子１９ａ〜１９ｄは
、例えば銀、銀バラジュウム系等の材料を絶縁層１１上
に、スクリーン印刷して６００〜９００℃の温度で焼成
することにより、ダイアフラム８の受圧部の外側に１位
置されるように形成される。導体パターン９は例えば銀
、銀パラジュウム系統の材料を絶縁層１１上にスクリー
ン印刷して６００〜９００℃の温度で焼成することによ
り、感圧抵抗１８ａ〜１８ｄ及び電極端子１９８〜１９
ｄをフルブリッジ接続するように形成されている。尚導
体パターン９は、ダイアフラム８の受圧部には必要最小
限しか露呈しないように、主としてダイアフラム８の周
縁部に沿って形成されている。
体パターン９及び電極端子１９ａ〜１９ｄの焼成時の温
度（６００〜９００℃）に耐えるだけの耐熱性が要求さ
れる。感圧抵抗１８ａ〜１８ｄは、例えば酸化ルテニュ
ーム系の材料を、絶縁層１１上にスクリーン印刷して６
００〜９００℃の温度で焼成することにより形成される
。感圧抵抗１８ａ及び１８ｂは、ダイアフラム８上の受
圧部の周縁部寄りの左右位置に配置されており、感圧抵
抗１８ｃ及び１８ｄは、ダイアフラム８の中心部よりの
上下位置に配置されている。電極端子１９ａ〜１９ｄは
、例えば銀、銀バラジュウム系等の材料を絶縁層１１上
に、スクリーン印刷して６００〜９００℃の温度で焼成
することにより、ダイアフラム８の受圧部の外側に１位
置されるように形成される。導体パターン９は例えば銀
、銀パラジュウム系統の材料を絶縁層１１上にスクリー
ン印刷して６００〜９００℃の温度で焼成することによ
り、感圧抵抗１８ａ〜１８ｄ及び電極端子１９８〜１９
ｄをフルブリッジ接続するように形成されている。尚導
体パターン９は、ダイアフラム８の受圧部には必要最小
限しか露呈しないように、主としてダイアフラム８の周
縁部に沿って形成されている。
第４図は、感圧抵抗１８ａ〜１８ｄ、導体パターン９、
電極端子１９ａ〜１９ｄにより構成されるフルブリッジ
回路と、ペルチェ素子１とリード線１２ａ〜１２ｂの回
路図を示している。このフルブリッジ回路では、電極端
子１９ｂ、１９ｄ間に所定の直流電圧を印加すると、ダ
イアフラム８の受感部に圧力が印加されない平衡状態で
は、電極端子１９ａ、１９ｃ間の出力電圧がほぼ零と成
るように設定されている。
電極端子１９ａ〜１９ｄにより構成されるフルブリッジ
回路と、ペルチェ素子１とリード線１２ａ〜１２ｂの回
路図を示している。このフルブリッジ回路では、電極端
子１９ｂ、１９ｄ間に所定の直流電圧を印加すると、ダ
イアフラム８の受感部に圧力が印加されない平衡状態で
は、電極端子１９ａ、１９ｃ間の出力電圧がほぼ零と成
るように設定されている。
第５図はペルチェ素子１の温度制御回路である。
定電流駆動アンプ２０で感圧抵抗１８ａ〜１８ｄのフル
ブリッジ回路を定電流駆動する電流検出抵抗Ｒ１により
電流を検出する。基準電圧２１を。
ブリッジ回路を定電流駆動する電流検出抵抗Ｒ１により
電流を検出する。基準電圧２１を。
可変抵抗器２４にて調整し、温度目標値電圧ＶＣを発生
させる。温度フィードバック電圧ＶＢと。
させる。温度フィードバック電圧ＶＢと。
温度目標値電圧ＶＣを、誤差増幅アンプ２２へ入力し、
電流ブーストトランジスタ２３ａ、２３ｂを介して、ペ
ルチェ素子１をペルチェ素子印加電圧Ｖｐで駆動する。
電流ブーストトランジスタ２３ａ、２３ｂを介して、ペ
ルチェ素子１をペルチェ素子印加電圧Ｖｐで駆動する。
圧力検出信号は、計装アンプ２５へ入力される。
第６図は感圧抵抗１８ａ〜１８ｄの抵抗値の温度特性グ
ラフの一例である。第５図において電極端子１９ｂ〜１
９ｄ間の抵抗値は、第６図の特性を示す。
ラフの一例である。第５図において電極端子１９ｂ〜１
９ｄ間の抵抗値は、第６図の特性を示す。
電流検出抵抗Ｒ１は温度特性が平坦であり、駆動電流も
一定であるから温度フィードバック電圧ＶＢは駆動電流
をＩＢ、ブリッジ抵抗（１９ｂ〜１９ｄ間の抵抗値）を
ＲＢとすると。
一定であるから温度フィードバック電圧ＶＢは駆動電流
をＩＢ、ブリッジ抵抗（１９ｂ〜１９ｄ間の抵抗値）を
ＲＢとすると。
ＶＢ＝ＩＢＸ （ＲＢ＋Ｒ１）
上式において、ＩＢとＲ１は、一定であるから。
ｖＢＯｅ：ＲＢの関係が成立ち、第６図において、抵抗
値ＲＢは、温度計と相関関係があるのでＶＢを温度フィ
ードバック信号として使用出来ることがわかる。
値ＲＢは、温度計と相関関係があるのでＶＢを温度フィ
ードバック信号として使用出来ることがわかる。
第７図は、受圧気体温度ＴＯと、ペルチェ素子印加電圧
ｖＰの関係を示したグラフで、温度に対応して、ペルチ
ェ素子印加電圧ｖＰが温度フィードバック電圧ＶＢにて
制御され、感圧抵抗１８ａ〜１８ｄの温度が一定になる
ように変化する。
ｖＰの関係を示したグラフで、温度に対応して、ペルチ
ェ素子印加電圧ｖＰが温度フィードバック電圧ＶＢにて
制御され、感圧抵抗１８ａ〜１８ｄの温度が一定になる
ように変化する。
（発明の効果）
以上説明したように本発明によれば、圧力センサーの温
度特性を測定する必要がなく安価な金属ダイアフラムを
使用しても高精度圧力センサが可能となり、受圧気体を
ペルチェ素子部分を通過させて、導入することでダイア
フラムに接した受圧気体の温度も一定にすることができ
１通常の温度補償では簡単にえられない高安定な圧力セ
ンサが可能となる。又温度検出にサーミスター等の温度
検出素子を別に設ける必要がなく温度検出に感圧抵抗を
利用するので、温度補償の対象と検出素子が同一である
ので、検出誤差を少なく出来る。
度特性を測定する必要がなく安価な金属ダイアフラムを
使用しても高精度圧力センサが可能となり、受圧気体を
ペルチェ素子部分を通過させて、導入することでダイア
フラムに接した受圧気体の温度も一定にすることができ
１通常の温度補償では簡単にえられない高安定な圧力セ
ンサが可能となる。又温度検出にサーミスター等の温度
検出素子を別に設ける必要がなく温度検出に感圧抵抗を
利用するので、温度補償の対象と検出素子が同一である
ので、検出誤差を少なく出来る。
更に感圧抵抗体が一定温度にすることでゼロ点ドリフト
だけでなく感度ドリフトもなく、設定温度も任意に設定
できるので感圧抵抗の動作状態が最良の温度で圧力検出
が行なえ、高安定、高信頼、長寿命の圧力センサができ
る。
だけでなく感度ドリフトもなく、設定温度も任意に設定
できるので感圧抵抗の動作状態が最良の温度で圧力検出
が行なえ、高安定、高信頼、長寿命の圧力センサができ
る。
第１図は電子冷却素子の原理図、第２図は本発明の一実
施例を示す破断断面図、第３図は本発明の一実施例を示
す上面図、第４図は感圧抵抗体ブリッジとペルチェ素子
回路図、第５図はペルチェ素子制御回路図である。第６
図は感圧抵抗体温度特性グラフ、第７図は受圧気体温度
体ペルチェ素子印加電圧のグラフ、第８図Ａ、Ｂはそれ
ぞれ従来例を示す断面図及び上面図である。 １・・・・・・ペルチェ素子 ２・・・・・・半田層 ３・・・・・・銅電極
４・・・・・・基板 ８・・・・・・ダイア
フラム９・・・・・・導体パターン １１・・・・・・
絶縁層１２ａ、１２ｂ・・・・・・リード線 １３・・・・・・接着層 １５・・・・・・放熱
板１６・・・・・・円筒 １７・・・・・・ノ
ズル１８．１８ａ〜１８ｄ・・・・・・感圧抵抗１９、
１９ ａ〜１９ ｄ−・−＠極端子２０・・・・・・定
電流駆動アンプ ２１・・・・・・基準電圧 ２２・・・・・・誤差
増幅アンプ２３ａ、２３ｂ・・・・・・電流ブーストト
ランジスター２４・・・・・・可変抵抗器 ２５・・
・・・・計装アンプＶＣ・・・・・・温度目標値電圧 Ｖｐ・・・・・・ペルチェ素子印加電圧ＶＢ・・・・・
・温度フィードバック電圧Ｒ１・・・・・・電流検出抵
抗
施例を示す破断断面図、第３図は本発明の一実施例を示
す上面図、第４図は感圧抵抗体ブリッジとペルチェ素子
回路図、第５図はペルチェ素子制御回路図である。第６
図は感圧抵抗体温度特性グラフ、第７図は受圧気体温度
体ペルチェ素子印加電圧のグラフ、第８図Ａ、Ｂはそれ
ぞれ従来例を示す断面図及び上面図である。 １・・・・・・ペルチェ素子 ２・・・・・・半田層 ３・・・・・・銅電極
４・・・・・・基板 ８・・・・・・ダイア
フラム９・・・・・・導体パターン １１・・・・・・
絶縁層１２ａ、１２ｂ・・・・・・リード線 １３・・・・・・接着層 １５・・・・・・放熱
板１６・・・・・・円筒 １７・・・・・・ノ
ズル１８．１８ａ〜１８ｄ・・・・・・感圧抵抗１９、
１９ ａ〜１９ ｄ−・−＠極端子２０・・・・・・定
電流駆動アンプ ２１・・・・・・基準電圧 ２２・・・・・・誤差
増幅アンプ２３ａ、２３ｂ・・・・・・電流ブーストト
ランジスター２４・・・・・・可変抵抗器 ２５・・
・・・・計装アンプＶＣ・・・・・・温度目標値電圧 Ｖｐ・・・・・・ペルチェ素子印加電圧ＶＢ・・・・・
・温度フィードバック電圧Ｒ１・・・・・・電流検出抵
抗
Claims (2)
- （１）ダイアフラムの上面に、感圧抵抗がフルブリッジ
回路状に形成され、前記ダイアフラムの下面に接着層を
介して銅電極が固定され、前記銅電極の下面には半田層
を介して下部に放熱板の固着された電子冷却素子が固定
され、かつ前記ダイアフラムの下面には、外部より圧力
を導入する円筒とノズルを設けられて構成されたことを
特徴とする圧力センサ。 - （２）前記電子冷却素子はペルチェ素子でなることを特
徴とする請求項１記載の圧力センサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9630589A JPH02275332A (ja) | 1989-04-18 | 1989-04-18 | 圧力センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9630589A JPH02275332A (ja) | 1989-04-18 | 1989-04-18 | 圧力センサ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02275332A true JPH02275332A (ja) | 1990-11-09 |
Family
ID=14161318
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9630589A Pending JPH02275332A (ja) | 1989-04-18 | 1989-04-18 | 圧力センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02275332A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2014142330A (ja) * | 2012-12-28 | 2014-08-07 | Seiko Instruments Inc | 圧力センサ |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01114732A (ja) * | 1987-10-28 | 1989-05-08 | Ricoh Co Ltd | 温度補正手段を備えた半導体圧力センサ |
-
1989
- 1989-04-18 JP JP9630589A patent/JPH02275332A/ja active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01114732A (ja) * | 1987-10-28 | 1989-05-08 | Ricoh Co Ltd | 温度補正手段を備えた半導体圧力センサ |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2014142330A (ja) * | 2012-12-28 | 2014-08-07 | Seiko Instruments Inc | 圧力センサ |
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