JPS61193078A - 圧力等の測定装置 - 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】 「産業上の利用分野」 本発明は、主として内燃機関の運転状態を監視する際に
、圧力等を抵抗値忙換算して測定する測定装置忙関する
。

「従来の技術」 従来、この種の測定装置としては、ひずみゲージフ゛′
リッジを用い、このひずみゲージブリッジに定電流回路
により指定電流を流して、この時発生するブリッジ出力
電圧を増幅回路で増幅し、該ブリッジ出力電圧と圧力と
の比例関係を利用して、圧力を測定するものが知られて
いる。

「本発明が解決しようとする問題点」 ところで、上記従来の測定装置において、温度変化によ
る測定値の変動（温度ドリフト）を抑え、その測定精度
を一ヒげるため和は、検出回路であるひずみゲージブリ
ッジの精度のみならず、上記定電流回路及び増幅回路の
特性、精度を向上させる必要があり、製作費が嵩むとい
う問題がある。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、その目的
とするところは、基準抵抗の精度を上げるだけで、温度
ドリフトを抑えることができ、測定精度の向上を図るこ
とができる圧力等の測定装置を提供するととにある。

ｒ問題点を解決するための手段」 上記目的を達成するために、本発明は、一定電流を出力
する定電流発生回路と、被測定物の圧力、温度等を抵抗
値に換算する変換器と、該変換器に上記定電流発生回路
の一定電流を流した時の出力電圧及びあらかじめ抵抗値
のわかっている基準抵抗に上記一定電流を流した時の出
力電圧を増幅器を介して入力して、これらの電圧値に基
づいて、上記被測定物の換算された抵抗値を算出する演
算回路と、上記定電流発生回路と増幅器との間に上記変
換器あるいは基準抵抗を順次接続する切換スイッチ回路
とを備えたものである。

「作　用」 本発明の測定装置にあっては、切換スイッチ回路によっ
て、定電流発生回路と増幅器との間に、変換器あるいは
基準抵抗を順次接続して、該接続時に、変換器に生ずる
出力電圧と基準抵抗に生ずる電圧とに基づいて、演算回
路によって、上記被測定物の換算された抵抗値を算出し
て、被測定物の圧力あるいは温度等を測定する。

「実施例」 以下、第１図と第２図に基づいて本発明の一実施例を説
明する。

本発明に係る測定装置は、第１図に示すように、一定電
流（指定電流）ｉｏを出力する定電流発生回路１と、デ
ィーゼル機関等の内燃機関（被測定物）の各部の圧力を
抵抗値に換算するための複数個のひずみゲージブリッジ
（変換器）ＢＡ−ＢＨからなる検出部２と、各ひずみゲ
ージブリッジｍ。

〜ＢＨあるいはあらかじめ値のわかっている基準抵抗ｒ
、短絡回路８のいずれか一つに上記定電流発生回路１の
一定電流１ｏを流すために接続を切換える第１、第２切
換スイツチ回路３，４と、各ひずみゲージブリッジＲＡ
ＮＢＨあるいは基準抵抗ｒに一定電流１゜を流した時の
出力電圧を増幅する増幅器５と、上記第１、第２切換ス
イツチ回路３，４を順次切換えて、上記各ひずみゲージ
ブリッジＢＡ−ＢＨあるいは基準抵抗ｒの出力電圧及び
増幅器５のオフセット電圧を取り込み、これらの電圧値
に基づいて上記各ひずみゲージブリッジＢＡ−ＢＨの換
算された抵抗値を算出する演算回路６とを備えたもので
ある。

上記定電流発生回路１は、第２図に示すごとく、オペア
ンプＯＰＩとコンデンサＣ１と抵抗Ｒ１と用ダイオード
Ｄと抵抗Ｒ２，Ｒ３とバッファ回路ＢＵＦとからなる断
線検出部１ｂとから構成されている。この断線検出部１
ｂは、上記フォトカップラＰＣの入力端子ａから出力端
子すへ電流が流れる場合（配線、各ひずみ抵抗ブリッジ
ＢＡ〜ＢＨあるいは基準抵抗ｒ、短絡回＠Ｂが正常な場
合）、バッファ回路Ｂ　Ｕ　Ｆの出力端子ＳＣ側が低レ
ベル（Ｏｖ）に落ち、また、上記入力端子ａから出力端
子すに電流が流れない場合〔断線の場合、上記出力端子
５Ｃ（１１Ｉｌが高レベル（電源電圧Ｖａａ。

例えば＋ＳＶ）になるように構成されていると共に、上
記出力端子ＳＣには、上記演算回路６を有する制御部（
図示せず）が接続されており、これにより、該制御部は
、上記出力端子ＳＣの電圧レベルを検出して、各部の断
線の検出を行なうようになっている。

上記各ひずみゲージブリッジＢＡ−ＢＨは、圧力を電気
的に変換するものであり、これらのひずみゲージブリッ
ジＢＡＮＢＨに一定電流１ｏを流した場合に、各ひずみ
ゲージブリッジＢＡ−Ｉ３Ｈが検出している各部の圧力
と各ブリッジに発生するブリッジ出力電圧との間には比
例関係が成立する。すなわち、圧力ＹＰ、ブリッジ出力
゛籠圧を１とすると、 ｐ＝に一ν　　ｋ：比例定数 で表わされる。従って、ひずみゲージブリッジ夙〜ＢＨ
の換算された抵抗なＲとすると、ν＝１゜・Ｒと書ける
から、 Ｐ＝ｋ・１゜・Ｒ佇Ｋ・■（ Ｋ＝ｋ・１゜（一定） となり、換算抵抗Ｒを算出すれば、圧力は比例関係から
求まることになる。

また、上記第１、第２切換スイツチ回路３，４は、それ
ぞれ３個ずつのマルチプレクサ回路（ＭＰ１、ＭＰ２．
ＭＰ３　）、　　（ＭＰ４．　　ＭＰｓ、ＭＰ６）から
構成されている。そして、各マルチプレクサ回路ＭＰＩ
〜ＭＰ６０制御端子Ａ、Ｈには、それぞれ、演算回路６
の選択信号ＸＯＯ，Ｘｌｌが入力され、かつ第１、第４
マルチプレクサ回路ＭＰ１、ＭＰ４の禁止（インヒビッ
ト）端子ＩＮＨには、選択信号Ｘ５５５が、また、第２
、第５マルチプレクサ回路ＭＰ２．Ｍｐｓの禁止端子Ｉ
ＮＨには、選択信号Ｘ５６６が、さらに、第５、第６マ
ルチプレクサ回路ＭＰ３．ＭＰ６の禁止端子ＩＮＨには
、選択信号Ｘ５７７が、それぞれ入力されるようになっ
ており、上記各選択信号ＸＯＯ。

Ｘ１１’＆各々高レベル及び低レベルに切換える組合わ
せにより、各マルチプレクサ回路ＭＰＩ〜ＭＰ６の端子
（ＣＯＭＸ、　ＣＯＭＹ　）が、各々、端子（ＯＸ、Ｏ
Ｙ）、（ＬＸ、ＩＹ）、（２Ｘ。

２Ｙ）、（３Ｘ、３Ｙ）のうち１組に接続し、かつ、上
記各選択信号ＸＳ　５５．　ＸＳ　６６．　Ｘ５７７の
うち１つを選択することにより、各マルチプレクサ回路
（ＭＰＩ、ＭＰ４　）、（ＭＰ２．ＭＰ５）、（ＭＰ３
．ＭＰ６　）のうち１対のものが有効となり、他の２対
が無効となるように構成されて℃・ろ。

さらに、第１．第２．第３マルチプレクサ回路ＭＰＩ、
ＭＰ２．ＭＰ３の端子ＣＯＭＸ、　　ＣＯＭＹは、それ
ぞれ、上記オペアンプＯＰＩの出力端子とフォトカップ
ラＰＣの入力端子ａに接続されておす、カつ各マルチプ
レクサ回路ＭＰＩ、Ｍ、Ｐ２の端子ｏＸ、　　ＯＹ、　
　ＩＸ、　　ＩＹ、　　２Ｘ、　　２Ｙ、３Ｘ。

３Ｙは、それぞれ、各ひずみゲージブリッジＢＡ〜ＢＨ
の入力側に接続されている。そして、各ひずみゲージブ
リッジＢＡＮＢＨの出力側には、それぞれ、抵抗Ｒ４と
コンデンサＣ２とからなる積分回路（ローパスフィルタ
）７を介して、上記各マルチプレクサ回路ＭＰ４．ＭＰ
５の端子ＯＸ。

ＯＹ、ＩＸ、ＩＹ、２Ｘ、２Ｙ、３Ｘ、３Ｙが接続され
ており、また、上記各マルチプレクサ回路ＭＰ３．ＭＰ
６の端子ＯＸ、　　ＯＹ、　　ＩＸ、　　ＩＹ。

が、各々上記基準抵抗ｒ及び短絡回路８０両端に接続さ
れている。さらにまた、各マルチプレクサ回路ＭＰ４〜
ＭＰ６の端子ＣＯＭＸ、ＣＯＭＹは、それぞれ、３つの
オペアンプＯＰ２．ＯＰ３゜ＯＦ２と６つの抵抗Ｒ５〜
ＲＩＯとコンデン犯とからなる増幅器５０２つの入力端
子に接続されている。なお、Ｖａｎは電源電圧（例えば
＋９Ｖ）であり、Ｖａａは、デジタル回路（論理）用電
源電圧（５ｖ）である。

次に、上記のように構成された測定装置を用いて、内燃
機関の各部の圧力を測定する場合について説明する。

制御部（図示せず）に組込まれた演算回路６が各選択信
号Ｘ５５５．Ｘ５６６、Ｘ５７７、ＸＯＯ。

Ｘｌｌを順次切換えると、これにより、３対のマルチプ
レクサ回路（ＭＰＩ、ＭＰ４　）、（ＭＰ２゜ＭＰ５）
、（ＭＰ３．ＭＰ６）のうち１対の回路だけが選択され
て有効となると共に、該１対の回路の端子（ＣＯＭＸ、
ＣＯＭＹ）が、それぞれ端子（ｏｘ、ｏｙ）、（Ｉ　Ｘ
ｖ　Ｉ　Ｙ　）、（２Ｘ、２Ｙ）、Ｔ３Ｘ、３Ｙ）のう
ち１組の端子だけに接続する。

そして、例えば、第１、第４マルチプレクサ回路ＭＰＩ
、ＭＰ４の端子ＣＯＭＸ、ＣＯＭＹがそれぞれｏｘ、ｏ
ｙに接続した場合には、定電流発生回路１から一定電流
１゜が第１マルチプレクサ回路ＭＰＩを介してひずみゲ
ージブリッジＢＡに流れるから、該ひずみゲージブリッ
ジＢＡに発生する出力電圧が積分回路７を介して第４マ
ルチプレクサ回路ＭＰ４の各端子ｏｘ、ｏｙ間にかかる
。

これにより、上記出力電圧ｗ６は第４マルチプレクサ回
路ＭＰ４の各端子ＣＯＭＸ、ＣＯＭＹを介して増幅器５
に入力され、該増幅器５で増幅された電圧ｖ０が上記演
算回路６に入力され記憶される。また、上記演算回路６
の指令に基づ（・て、第３、第６マルチプレクサ回路Ｍ
Ｐ３．ＭＰ６の各端子（ＣＯＭＸ、ＣＯＭＹ）と各端子
（ＯＸ、ＯＹ）とが各々接続されると、定電流発生回路
１から一定電流１゜が第３マルチプレクサ回路ＭＰ３を
介して基部抵抗ｒｌｃＩｊｔＥれるから、該基準抵抗ｒ
の端子間に発生する出力電圧Ｖ、が第６マルチプレクサ
回路ＭＰ６を介して増幅器５で増幅され、該増幅された
電圧Ｖ、が上記演算回路６に入力され記憶される。さら
に、同様にして、上記演算回路６の指令に基づいて、第
３、第６マルチブレクサ回路ＭＰ３．ＭＰ６の各端子（
ＣＯＭＸ、ＣＯＭＹ）と各端子（ＩＸ、ｔＹ）とが各々
接続されると、第６マルチブレクサ回路ＭＰ６の各端子
ＣＯＭＸ。

ＣＯＭＹ間が短絡され、この時、増幅器５の出力側に現
われる電圧（オフセット電圧）■、が上記演算回路６に
取込まれ、記憶される。そして、これらの電圧Ｖ、　、
　Ｖ工、■、に基づいて、演算回路６が、上記ひずみゲ
ージブリッジＢＡにおいて検出した圧力の換算抵抗値Ｒ
Ａを算出する。すなわち、上記増幅器５の増幅率（ゲイ
ン）をＧとすると、 Ｖｏ　＝Ｇ　’　Ｔｏ　＋Ｖ！ Ｖ、＝Ｇ−ｖ、＋Ｖ。

なる関係が成立し、かつｖ０＝１゜・ＲＡ及び１１”１
６　　’　ｒであるから、 Ｖｏ＝Ｇ−１゜−ＲＡ＋Ｖ。

Ｖ１＝Ｇ・１゜・ｒ＋ｖ。

故に、求める換算抵抗値ＲＡは、 Ｖ、−Ｖ。

このようにして求められた換算抵抗値ＲＡと測定対象で
ある圧力との間には、上述したように比例関係があるの
で、簡単に圧力が測定される。この場合、換算抵抗値Ｒ
Ａは上式からも明らかなように、各電圧Ｖ０．Ｖ、、Ｖ
、及び基準抵抗ｒのみに依存しているから、各電圧Ｖ、
、Ｖ、、Ｖ。

の測定時に、上記一定電流１゜と増幅率Ｇの値が変動し
ないようにすれば、基準抵抗ｒの精度を上げるだけで測
定精度を上げることができる。

また、上記測定時に、配線あるいは、検出部２、基準抵
抗ｒ、短絡回路８に断線が生じていた場合には、各マル
チプレクサ回路ＭＰＩ、ＭＰ２゜ＭＰ３を介して、定電
流発生回路１側と接続しても、各端子ＣＯＭＹからフォ
トカップラＰＣの端子ａ、　　ｂ側に電流が流れないた
めに、バッファ回路Ｂ　Ｕ　Ｆの出力端子ＳＣの電圧が
電源電圧Ｖａａによって高レベル値に上昇するから、断
線異常が速やかに検出される。

なお、上記実施例においては、切換スイッチ回路として
マルチプレクサ回路ＭＰＩ〜ＭＰ６を用いて説明したが
、これに限られるものではなく、例えば機械式接点等で
もよいことは言うまでもない。

「発明の効果」 以上説明したよ５に、本発明は、一定電流を出力する定
電流発生回路と、被測定物の圧力、温度等を抵抗値に換
算する変換器と、該変換器に上記定電流発生回路の一定
電流を流した時の出力電圧及びあらかじめ抵抗値のわか
っている基準抵抗に上記一定電流を流した時の出力電圧
を増幅器を介して入力して、これらの電圧値圧基づいて
、上記被測定物の換算された抵抗値を算出する演算回路
と、上記定電流発生回路と増幅器との間に上記変換器あ
るいは基準抵抗を順次接続する切換スイッチ回路とを備
えたものであるから、切換スイッチ　・回路によって、
定電流発生回路と増幅器との間に、変換器あるいは基準
抵抗を順次接続して、該接続時に、変換器に生ずる出力
電圧と基準抵抗に生ずる電圧とに基づいて、演算回路に
よって、上記被測定物の換算された抵抗値を算出して、
被測定物の圧力あるいは温度等を測定することにより、
定電流回路と増幅器とを各測定時に共用する構成にでき
、これにより、基準抵抗として、温度変化に対する抵抗
値の変動（温度ドリフト）が小さく精度が高いものを採
用することで、測定精度を大幅゛に向上させることがで
きる。従って、従来、定電流回路あるいは増幅器の精度
を上げるために高価な半導体部品を使用していたのに比
べて安価に製作でき、かつ、基準抵抗にかかる電圧と、
被測定物の換算抵抗値にかかる電圧との比を用いて、測
定するものであるから、従来の如き定電流回路が出力す
る電流を指定された値にする等の面倒な調整が不要とな
り、また温度ドリフトを小さく抑制できる等優れた効果
を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図と第２図は本発明の一実施例を示すもので、第１
図は概略構成図、第２図は回路図である。 １・・・・・・定電流発生回路、３・・・・・・第１切
換スイッチ回路、４・・・・・・第２切換スイッチ回路
、５・・川・増幅器、６・・・・・・演算回路、ＢＡ−
ＢＨ・・・・・・ひずみゲージブリッジ（変換器）、ｒ
・・川・基準抵抗。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 一定電流を出力する定電流発生回路と、被測定物の圧力
   、温度等を抵抗値に換算する変換器と、該変換器に上記
   定電流発生回路の一定電流を流した時の出力電圧及びあ
   らかじめ抵抗値のわかっている基準抵抗に上記定電流発
   生回路の一定電流を流した時の出力電圧を増幅器を介し
   て入力して、これらの電圧値に基づいて、上記被測定物
   の換算された抵抗値を算出する演算回路と、上記定電流
   発生回路と増幅器との間に上記変換器あるいは基準抵抗
   を順次接続する切換スイッチ回路とを具備したことを特
   徴とする圧力等の測定装置。