JPS6011101A - 歪測定回路 - Google Patents

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、半桿体歪ケ゛−ジを用いた歪ｌｌｌ１ｌ定回
路に関する。

〔発明の技術的背景とその問題点〕

半導体歪グーソを用いた歪測定回路の従来例を第１図に
示す。図において、１は半導体歪ケゝ−ソｌＡで構成し
たブリッジ回路、２は温度補償７ｉ１’圧発生回路であ
り、トランジスタ２人と抵抗器２Ｂ、２ＣＫより構成し
前記ブリッジ回路１と定電圧源との間に接続している。

３は前記ブリッジ回路１の電源電圧としての定電圧を得
る定電圧ダイオード（ツェナダイオード）、４は顔見増
幅器４人を用いた差動増幅回路であり、その入力端を前
記ブリッジ回路ｌの出方端に接続している。

この歪１１１Ｊ定回路においては、ブリッジ回路１に６
情度補償電圧発生回路２を介して電源電圧が印加されて
おり、ブリッジ駆動電圧は、温度補償電圧発生回路２の
働き、つまり温度が上昇（あるいは低下）すると降下″
電圧が減少（あるいは増加）する電圧調整作用により、
温度の変化に応じて増減する。これにより、半導体歪ダ
ージＩＡのダージファクタが温度の上昇に伴って低下す
ることを補償し、歪ゲージの温度による感度変化をなく
している。ブリツノ回路１の出力は差動増幅回路４によ
り増幅され、出力電圧ｅ。となる。

このように温度補償が行われて歪ゲージＩＡの温度によ
る感度変化が防止されるが、半導体歪グーヅＩＡの抵抗
温度特性にバラツキがるると、歪が零であってもブリッ
ジ回路１の出力は第２図の実線あるいは点線のように温
度の変化に伴って変化する。即ち、零点温度誤差を生じ
ることになる。

これを補償するために、第３図に示すようにブリッジの
一辺に抵抗器ＩＢを曲列に、また他の辺に抵抗器ＩＣを
並列にそれぞれ接続したものがある。

このように抵抗器ＩＢ、ＩＣを付設すれば、零点温度誤
差を零とすることができるが、調整時には両抵抗器ＩＢ
、Ｉｃを関連して変える必要があり、種々の抵抗値の抵
抗器を各製品毎に用意しておかなければならないため、
工程管理〔発明の目的〕 本発明の目的は、零点温度特性を１ｂ）単な構成で容易
に調整できる歪測定回路を提供することにある８ 〔発明の概要〕 本発明は、少なくとも２辺に半導体歪グーノを有するプ
リレジ回路に温度補償電圧発生回路を介して電源電圧を
印加し、ブリツノ回路の出力を演算増幅器を用いた差動
増幅回路で増幅する歪測定回路において、前記演算増幅
器の二つの入力端子間に可変抵抗器を接続する一方、基
Ｌ）ξ電圧回路を設け、この基準電圧回路に前記可変抵
抗器の摺動子を抵抗器を介して接続し７、常２Ｍにおけ
るブリッジ回路の駆動電圧と基準電圧の比を一定の値と
し、かつ可変抵抗器によりブリツノ回路の出力端電位が
基準電圧と等しくなるように調整して所要の零点温度特
性を実現可能としたものである。

〔発明の実施例〕

第４図は本発明の一実施例を示すもので、１は半導体歪
ゲージｌＡで構成したブリッジ回路、２は温度補償電圧
発生回路、３及び３′はツェナダイオード、４は演算増
幅器４Ａを用いた差動増幅回路でるり、演算増幅器４Ａ
−の入力端子に前記ブリッジ回路１の出力端１をそれぞ
れ接続するとともに、両入力端子間に可変抵抗器５を接
続している。

前記ツェナダイオード３′はツェナダイオード３と直列
に接続することにより測定回路の電源としての定電圧源
の一部な構成１−るとともに、基準電圧回路な構成して
いる。この基準電圧回路には演算増幅器４Ａの基糸側の
入力端子（非反転入力端子）を抵抗器を介して接続する
とともに、ｍＪ記可変抵抗器５の摺動子を抵抗］：二す
を介して接続している。

なお、基準電圧回路は、第′瀧におけるブリッジ回路１
の駆動電圧と基準電圧ｅｒ　Ｏ比が２：１となるように
基準電圧ｅｒ　を設定する。

次に、作用について述べる。ただし、歪に対する出力′
電圧の発生に関しては、従来例では出力電圧ｅ。が零電
位に対して出力され、本実施例では基準′電圧ｅｒ　に
対して出力される点を除けば、従来例と略同様であり、
ここでは零点温度補償作用について説明する。

零点温度補償についてみれば、第４図の差動増幅回路４
の部分は第６図に示す回路として取扱える。歪が零の場
合を考えるので、ｅ　ａ””　ｅ　ｂ＝：ｅ２１　ｅｌ
ｏｅｒ、　ｅ３−ｅｌ　＝ｅｏの対応が成立つ〇また、
Ｒ／α、Ｒ／βは”Ｔ変抵抗器５と抵抗器６の作用を示
すものであり、α＝０のときが摺動子を演算増幅器４Ａ
の反転入力端子側に、β−〇のときが非反転入力端子側
に回したときに対応し、α−βが摺動子が中央のときに
対応する。

第６図における各電圧は次の式で表わされる。

ｋ（β−“）・（・２−・１）・・・（１）ｅＯ＝６３
　ｅｌ　−− １＋に一部 一方、ブリッジ回路１の駆動電圧　は、常温で基準電圧
ｅｒ　の２倍としており、また、温度により変化するか
ら Ｚｅｒ＋ｒａＴ＝２ｅ１＋ｒ−Ｔ として表わされる。ただし、γは比例定数、Ｔは常温と
の温度差である。

ｅ２　はブリッジ、駆動電圧の％であるから、ｅ２　＝
８１＋ｒ−Ｔ／２　である。したがって、（１）式に代
入すると、 となる。この（２）式から、歪が零である場合に周囲温
度が変化したとき、出力ｅ。はα、βの値に対応して第
５図に示ずように変化することになる。

これは、プリツノ回路１の零点温度誤差に対してα、β
の値を適当に選定する。つまり可変抵抗器５の摺動子の
位置を変えることにより零点温度誤差を除去できること
を意味する。しかも、常温においては、出力ｅ。は、Ｔ
＝Ｑであるから、α、βの値に向らず零となり、したが
って調整も高温または低ａＡとなったときに可変抵抗器
５を調節して出力電圧ｅ。を零に合わせるだけでよいた
め、調整は簡単である。

＄７図は本発明の他の実施例を示すもので、基準電圧回
路を抵抗器７１’、、７Ｂによる分圧器により構成し、
定電圧回路はツェナダイオード３により構成している。

このような構成としても、可変抵抗器５の摺動子を接続
する点、つまり抵抗器６の接続点の電位ｅｅ　が演算増
幅器４Ａの二つの入力端子の電位ｅ。、ｅ、と同電位に
なることは前記実施例と同様であり、零点温度補償も同
様に行われる。

ただし、第７図の場合には、ブリッジ回路の出力端子か
ら電流ｌが流出するため、ブリッジ回路に負荷がかかる
ことになる。

〔発明の効果〕

差動増幅回路４における演算増幅器４人の二つの入力端
子間に可変抵抗器５を接続する一方、常温におけるブリ
ッジ回路の駆動電圧との比が一定の値となる基準電圧を
発生する基準電圧回路を設け、この基準電圧回路に前記
可変抵抗器の摺動子を抵抗器を介して接続しただけ、つ
まり第４図の各部の電位ｅａ　＝　”ｄが常温で否が零
のとき全て基準電圧ｅ、と等しくなるセキ成としただけ
であるから、回路構成は非常に簡単である。

しかも、歪が零の状態で可変抵抗器の摺動子の位置を出
力電圧が零となるように調整すればよいので、零点温度
、誤差をなくすための調整は容易である。また、可変抵
抗器により零点温度誤差の補償量を連続的に変化させる
ことができるので、製品に対して多くの抵抗値の抵抗器
を用意しておく必要がなくなり、工程管理の１７１〕易
化に寄与できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は歪測定回路の従来例を示す回路図、第２図は同
歪測定回路の零点温度特性図、第３図は零点温度誤差の
補償手段の一例を示す回路図、第４図は本発明に係る歪
測定回路の一実施例を示す回路図、第５図及び？８６図
は同実施例の零点温度補償作用を説明するための特性図
及び回路図、第７図は本発明の他の実施例を示す回路図
である。 １・・・ブリッジ回路、１人・・・半導体歪ダージ、２
・・・温度補償電圧発生回路、３及び５・・・ツェナダ
イオード、１４・・・差動増幅回路、４Ａ、−演算増幅
器、５・・・可変抵抗器、６，７Ａ及び２Ｂ・・・抵抗
器。 出願人代理人　弁理士　鈴　江　武　彦？　１′図 第２図　第３図 第４図 イ 第５図 ｅ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 少なくとも２辺に半導体壬ダージを有するブリッジ回路
   と、このプリツノ回路と電源との間に接続された温度補
   償電圧発生回路と、前記ブリッジ回路の出力を増幅する
   、演算増幅器を用いた差動増幅回路とを備えた歪測定回
   路において、前記演算増幅器の二つの入力端子間に可変
   抵抗器を接続するとともに、常温におけるブリッジ回路
   の駆動電圧と所定の比を有する基準電圧を生じる基準電
   圧回路を設け、この基準電圧回路に前記可変抵抗器の摺
   動子を抵抗器を介して接続したことを特徴とする歪測定
   回路。