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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2025062339
(43)【公開日】2025-04-14
(54)【発明の名称】信号出力装置、及び、その生産方法
(51)【国際特許分類】
H03M 1/12 20060101AFI20250407BHJP
H03M 1/66 20060101ALN20250407BHJP
【ＦＩ】
H03M1/12 C
H03M1/66 C
【審査請求】未請求
【請求項の数】6
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023171337
(22)【出願日】2023-10-02
(71)【出願人】
【識別番号】000006666
【氏名又は名称】アズビル株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100098394
【弁理士】
【氏名又は名称】山川 茂樹
(72)【発明者】
【氏名】佐藤 公洋
(72)【発明者】
【氏名】市原 純
(72)【発明者】
【氏名】吉川 康秀
(72)【発明者】
【氏名】小原 圭輔
【テーマコード（参考）】
5J022
【Ｆターム（参考）】
5J022AA01
5J022AB01
5J022AC03
5J022BA01
5J022CB05
5J022CF02
(57)【要約】
【課題】信号出力装置に接続される電源の種類による、出力信号の精度低下を低減する。
【解決手段】信号出力装置１０は、複数種類の電源Ｓが接続可能で、複数種類の電源Ｓのうち、接続された電源からの電力により動作するように構成されている。そして、信号出力装置１０の信号変換回路３０は、センサ素子２０からの入力信号Ｖｉｎに基づいて電圧換算値Ｐ１を導出し、導出した電圧換算値Ｐ１を出力信号Ｖｏｕｔに変換し、変換した出力信号Ｖｏｕｔを出力するように構成されている。さらに、信号出力装置１０の電源検出回路５０は、複数種類の電源Ｓのうち、信号出力装置１０に接続された電源Ｓの種類を検出し、信号変換回路３０は、電圧換算値Ｐ１を、電源検出回路５０により特定された電源Ｓの種類に応じて補正してから出力信号に変換する。
【選択図】図１
【解決手段】信号出力装置１０は、複数種類の電源Ｓが接続可能で、複数種類の電源Ｓのうち、接続された電源からの電力により動作するように構成されている。そして、信号出力装置１０の信号変換回路３０は、センサ素子２０からの入力信号Ｖｉｎに基づいて電圧換算値Ｐ１を導出し、導出した電圧換算値Ｐ１を出力信号Ｖｏｕｔに変換し、変換した出力信号Ｖｏｕｔを出力するように構成されている。さらに、信号出力装置１０の電源検出回路５０は、複数種類の電源Ｓのうち、信号出力装置１０に接続された電源Ｓの種類を検出し、信号変換回路３０は、電圧換算値Ｐ１を、電源検出回路５０により特定された電源Ｓの種類に応じて補正してから出力信号に変換する。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
複数種類の電源が接続可能で、前記複数種類の電源のうち、接続された電源からの電力により動作する信号出力装置であって、
入力信号に基づいて数値を導出し、導出した前記数値を前記出力信号に変換し、変換した前記出力信号を出力する信号変換回路と、
前記複数種類の電源のうち、前記信号出力装置に接続された電源の種類を検出する電源検出回路と、を備え、
前記信号変換回路は、前記数値を、前記電源検出回路により特定された前記電源の種類に応じて補正してから前記出力信号に変換する、
信号出力装置。
入力信号に基づいて数値を導出し、導出した前記数値を前記出力信号に変換し、変換した前記出力信号を出力する信号変換回路と、
前記複数種類の電源のうち、前記信号出力装置に接続された電源の種類を検出する電源検出回路と、を備え、
前記信号変換回路は、前記数値を、前記電源検出回路により特定された前記電源の種類に応じて補正してから前記出力信号に変換する、
信号出力装置。
【請求項2】
前記複数種類の電源のうちの前記電源が接続される電源回路をさらに備え、
前記電源回路は、接続される前記電源の種類に応じて異なる電圧が発生する箇所を有し、
前記電源検出回路は、前記箇所の電圧を測定することで前記種類を検出し、
前記信号変換回路は、前記数値を、前記電源検出回路で検出された前記電圧と予め設定されている補正係数とに基づいて補正する、
請求項１に記載の信号出力装置。
前記電源回路は、接続される前記電源の種類に応じて異なる電圧が発生する箇所を有し、
前記電源検出回路は、前記箇所の電圧を測定することで前記種類を検出し、
前記信号変換回路は、前記数値を、前記電源検出回路で検出された前記電圧と予め設定されている補正係数とに基づいて補正する、
請求項１に記載の信号出力装置。
【請求項3】
前記信号変換回路は、前記数値を、前記電源検出回路により特定された前記電源の種類に対応した前記補正係数を用いて他の数値に変換することで補正してから前記出力信号に変換する、
請求項１に記載の信号出力装置。
請求項１に記載の信号出力装置。
【請求項4】
前記複数種類の電源は、単電源及び両電源を含む、
請求項１に記載の信号出力装置。
請求項１に記載の信号出力装置。
【請求項5】
前記入力信号は、センサ素子により検出された物理量を示す、
請求項１に記載の信号出力装置。
請求項１に記載の信号出力装置。
【請求項6】
請求項１～５のいずれか１項に記載の信号出力装置の生産方法であって、
前記信号出力装置を組み立てる第１ステップと、
組み立て後の前記信号出力装置が備える前記信号変換回路に、前記数値の補正の際に使用する補正係数を設定する第２ステップと、を備える、
信号出力装置の生産方法。
前記信号出力装置を組み立てる第１ステップと、
組み立て後の前記信号出力装置が備える前記信号変換回路に、前記数値の補正の際に使用する補正係数を設定する第２ステップと、を備える、
信号出力装置の生産方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、０～１０Ｖの電圧信号などの出力信号を出力する信号出力装置、及び、その生産方法に関する。
【背景技術】
【0002】
真空計などの信号出力装置では、出力信号の電圧値（出力電圧）が外部環境に応じて変化することがあるため、出力信号を生成する際、当該外部環境に応じた補正が行われることがある（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開２００９－２５８０８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
ところで、信号出力装置として、複数種類の電源が接続可能に構成された装置がある。このような信号出力装置では、実際に使用する電源に応じて、出力信号の電圧値等が変化してしまい、出力信号の精度が低下することがある。このようなことは、上記特許文献１では考慮されていない。
【0005】
本発明は、信号出力装置に接続される電源の種類による、出力信号の精度低下を低減することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
上記課題を解決するため、本発明に係る信号出力装置は、複数種類の電源が接続可能で、前記複数種類の電源のうち、接続された電源からの電力により動作する信号出力装置であって、入力信号に基づいて数値を導出し、導出した前記数値を前記出力信号に変換し、変換した前記出力信号を出力する信号変換回路と、前記複数種類の電源のうち、前記信号出力装置に接続された電源の種類を検出する電源検出回路と、を備え、前記信号変換回路は、前記数値を、前記電源検出回路により特定された前記電源の種類に応じて補正してから前記出力信号に変換する。
【0007】
一例として、信号出力装置は、前記複数種類の電源のうちの前記電源が接続される電源回路をさらに備え、前記電源回路は、接続される前記電源の種類に応じて異なる電圧が発生する箇所を有し、前記電源検出回路は、前記箇所の電圧を測定することで前記種類を検出し、前記信号変換回路は、前記数値を、前記電源検出回路で検出された前記電圧と予め設定されている補正係数とに基づいて補正する、ように構成されてもよい。
【0008】
一例として、前記信号変換回路は、前記数値を、前記電源検出回路により特定された前記電源の種類に対応した前記補正係数を用いて他の数値に変換することで補正してから前記出力信号に変換してもよい。
【0009】
一例として、前記複数種類の電源は、単電源及び両電源を含んでもよい。
【0010】
一例として、前記入力信号は、センサ素子により検出された物理量を示してもよい。
【0011】
本発明に係る信号出力装置の生産方法は、前記信号出力装置を組み立てる第１ステップと、組み立て後の前記信号出力装置が備える前記信号変換回路に、前記数値の補正の際に使用する補正係数を設定する第２ステップと、を備える。
【発明の効果】
【0012】
本発明によれば、信号出力装置に接続される電源の種類による、出力信号の精度低下を低減できる。
【図面の簡単な説明】
【0013】
【発明を実施するための形態】
【0014】
以下、本発明の実施形態を、図面を参照して説明する。
【0015】
（第１実施形態）
図１に示す本実施形態に係る信号出力装置１０は、静電容量式の隔膜真空計として構成されている。信号出力装置１０は、センサ素子２０と、信号変換回路３０と、電源回路４０と、電源検出回路５０と、温度測定回路６０と、を備える。
図１に示す本実施形態に係る信号出力装置１０は、静電容量式の隔膜真空計として構成されている。信号出力装置１０は、センサ素子２０と、信号変換回路３０と、電源回路４０と、電源検出回路５０と、温度測定回路６０と、を備える。
【0016】
センサ素子２０は、被測定対象の圧力値（物理量）を、当該圧力値を示すアナログ電気信号に変換することで、当該圧力値を検出する。変換後のアナログ電気信号は、センサ素子２０から信号変換回路３０に入力信号Ｖｉｎとして入力される。
【0017】
信号変換回路３０は、入力信号Ｖｉｎを、後述の電圧換算値を介して出力信号Ｖｏｕｔに変換して出力する。信号変換回路３０は、信号処理回路３１と、ＡＤコンバータ３２と、演算回路３３と、ＤＡコンバータ３４と、出力回路３５と、を備える。
【0018】
信号処理回路３１は、信号増幅回路、フィルタ回路などを含み、センサ素子２０からのアナログ電気信号に対して増幅、ノイズ除去などの処理を実行する。
【0019】
ＡＤコンバータ３２は、信号処理回路３１から出力された、アナログ電気信号をデジタルデータに変換して出力する。当該デジタルデータは、被測定対象の圧力値を示す。
【0020】
演算回路３３は、マイクロコンピュータなどから構成され、ＡＤコンバータ３２からのデジタルデータの値を、０～１０Ｖの電圧値に換算する。当該換算後の電圧値を、電圧換算値ともいう。演算回路３３は、電圧換算値に基づいてＤＡカウント値を算出する。ＤＡカウント値は、電圧換算値ないし被測定対象の圧力値を、ＤＡコンバータ３４によるデジタルアナログ変換が可能な形式に変換した数値である。演算回路３３は、算出したＤＡカウント値をＤＡコンバータ３４に出力する。
【0021】
ＤＡコンバータ３４は、ＤＡカウント値に基づいて、アナログの電圧値を示す電圧信号に生成する。これにより、電圧換算値が、電圧信号にデジタルアナログ変換される。変換後の電圧信号は、出力回路３５に出力される。
【0022】
出力回路３５は、ＤＡコンバータ３４からの電圧信号を増幅し、当該電圧信号が示す被測定対象の圧力値を０～１０Ｖの電圧値により示す出力信号Ｖｏｕｔを生成して出力する。出力回路３５の回路構成の詳細については後述する。
【0023】
電源回路４０には、単電源Ｓ１と両電源Ｓ２とのいずれかが接続される。単電源Ｓ１及び両電源Ｓ２を総称して電源Ｓともいう。電源回路４０は、どちらの電源Ｓが接続されても、同じ電圧又は電流の電力を、信号出力装置１０の各要素２０～３０、５０～６０に供給するように構成されている。なお、電力の供給先により、電力の電圧値又は電流値は異なってもよい。
【0024】
電源回路４０は、図２及び図３に示す回路を含む。電源回路４０は、第１端子Ｔ１と、コモン電位ＯＵＴＣＯＭに接続された第２端子Ｔ２と、グランドＧＮＤに接続された第３端子Ｔ３と、を備える。端子Ｔ１～Ｔ３は、単電源Ｓ１（図２）の３つの端子、又は、両電源Ｓ２（図３）の３つの端子にそれぞれ接続可能に構成されている。単電源Ｓ１が電源回路４０に接続された場合、コモン電位ＯＵＴＣＯＭとグランドＧＮＤとの電位差ＶＯＧは、０Ｖとなる。両電源Ｓ２が電源回路４０に接続された場合、ＶＯＧは、１５Ｖとなる。このように、電源回路４０は、接続される電源Ｓの種類に応じて異なる電圧ＶＯＧが発生する箇所を有する。
【0025】
電源検出回路５０は、ＶＯＧを測定することで、電源回路４０に接続された電源Ｓの種類を検出する。ここでは、電源検出回路５０は、ＶＯＧとして０Ｖを測定することで、電源Ｓの種類として単電源Ｓ１を検出し、ＶＯＧとして１５Ｖを測定することで、電源Ｓの種類として両電源Ｓ２を検出する。検出結果であるＶＯＧは、演算回路３３に出力される。
【0026】
温度測定回路６０は、上記回路３０～５０が実装された基板の基板温度などのセンサ素子２０の周囲温度を測定し、測定した周囲温度を演算回路３３に出力する。
【0027】
信号変換回路３０の演算回路３３は、上述のように、電圧換算値に基づいてＤＡカウント値を算出する。演算回路３３は、このＤＡカウント値の元となる電圧換算値を、電源検出回路５０で検出された電源Ｓの種類と電圧換算値を温度測定回路６０により測定された周囲温度とにより補正する機能も有する。周囲温度に基づく温度補正は、従前の技術が採用される。本実施形態の特徴は、電源Ｓの種類に応じて、電圧換算値を補正する点にある。以下、この点を説明する。ここで、電源Ｓの種類により電圧換算値を補正するのは、出力信号Ｖｏｕｔの電圧値が、電源Ｓの種類に応じてズレるからであり、このズレは、出力信号Ｖｏｕｔを出力する出力回路３５の回路構成に起因する。以下、出力回路３５の回路構成を説明してから、電圧換算値の補正を説明する。
【0028】
出力回路３５は、図４に示すように、負帰還の差動増幅回路として構成されており、入力端子Ｔ１１及びＴ１２と、出力端子Ｔ２１と、オペアンプＯＰと、抵抗Ｒ３～Ｒ６と、を備える。オペアンプＯＰの反転入力端子（－）には、ノードＮ１を介して抵抗Ｒ３及びＲ４の各一端が接続されている。抵抗Ｒ３の他端は、オペアンプＯＰの出力端子にノードＮ３を介して接続されている。ノードＮ３には、出力端子Ｔ２１が接続されている。抵抗Ｒ４の他端は、入力端子Ｔ１２に接続されている。オペアンプＯＰの非反転入力端子（＋）には、ノードＮ２を介して抵抗Ｒ５及びＲ６の各一端が接続されている。抵抗Ｒ５の他端は、入力端子Ｔ１１に接続されている。抵抗Ｒ６の他端は、基準電位ＯＵＴＣＯＭに接続されている。
【0029】
入力端子Ｔ１１には、ＤＡコンバータ３４からの電圧信号が入力される。入力端子Ｔ１２には、電源回路４０から固定電圧が入力される。入力端子Ｔ１１に入力される電圧信号は、グランドＧＮＤを基準としたＶａとする。入力端子Ｔ１２に入力される固定電圧も、グランドＧＮＤを基準としたＶｂとする。これら電圧は、コモン電位ＯＵＴＣＯＭを基準とした場合、コモン電位ＯＵＴＣＯＭとグランドＧＮＤとの電位差はＶＯＧなので（図２及び図３参照）、Ｖａ－ＶＯＧ、Ｖｂ－ＶＯＧにそれぞれなる。
【0030】
抵抗Ｒ３～Ｒ６の各抵抗値を、ｒ３～ｒ６とすると、ノードＮ２の電位Ｖｃは、下記の式（Ａ）で算出される。
【数1】
【0031】
出力回路３５で増幅され、出力端子Ｔ２１から出力される、出力信号Ｖｏｕｔは、下記の式（Ｂ）で算出される。出力信号Ｖｏｕｔは、電圧信号であり、出力信号Ｖｏｕｔの電圧値を、適宜、Ｖｏｕｔ又は出力電圧Ｖｏｕｔともいう。
【数2】
【0032】
上記式（Ｂ）の「Ｖｃ」に、上記式（Ａ）を代入して変形すると、出力電圧Ｖｏｕｔは、下記式（Ｃ）により表される。
【数3】
【0033】
上記式（Ｃ）の形から明らかなように、式（Ｃ）の第１項の値は、電源Ｓの種類に応じて変化する値を含まないので、電源Ｓの種類によらず一定である。他方、第２項の値は、電源Ｓの種類によってその値が変化する電圧ＶＯＧを含むので、電源Ｓの種類に応じて変化する。ここで、出力回路３５では、ｒ４＝ｒ５、かつ、ｒ３＝ｒ６となる抵抗Ｒ３～Ｒ６が選択されるので、上記第２項は理想的には０となり、電源Ｓの種類は問題とならない。しかしながら、実際には、同じ種類の抵抗でも、抵抗値にバラツキ（相対誤差）があるので、上記第２項は、０とならない。ここで、単電源Ｓ１の使用時はＶＯＧが０となるので、抵抗値のバラツキに関係なく第２項は０となる。しかし、両電源Ｓ２の使用時はＶＯＧが１５Ｖとなるので、第２項は０とならない。つまり、両電源Ｓ２が使用されたときは、単電源Ｓ１が使用されたときに比べてＶｏｕｔがズレる。この実施の形態では、この第２項の値をキャンセルするような補正を行い、出力電圧Ｖｏｕｔのズレを抑制する。以下、この補正について説明する。
【0034】
単電源Ｓ１が接続されたときのＶｏｕｔ、ＶＯＧを、それぞれ、Ｖｏｕｔ（単）、ＶＯＧ（単）とし、両電源Ｓ２が接続されたときのＶｏｕｔ、ＶＯＧを、それぞれ、Ｖｏｕｔ（両）、ＶＯＧ（両）とする。また、上記式（Ｃ）の第２項の括弧内の部分を下記式（Ｄ）のようにＶＣＯＭＫとする。
【数4】
【0035】
ここで、Ｖｏｕｔ（両）とＶｏｕｔ（単）の差を取ると下記式（Ｅ）が得られる。Ｖｏｕｔ（両）とＶｏｕｔ（単）の差は、両電源Ｓ２と単電源Ｓ１との間での出力電圧Ｖｏｕｔのズレ量を示す。下記式（Ｅ）を整理すると下記式（Ｆ）のようになる。
Ｖｏｕｔ（両）－Ｖｏｕｔ（単）＝ＶＣＯＭＫ＊（ＶＯＧ（両）－ＶＯＧ（単））
・・・（Ｅ）
ＶＣＯＭＫ＝（Ｖｏｕｔ（両）－Ｖｏｕｔ（単））／（ＶＯＧ（両）－ＶＯＧ（単））
・・・（Ｆ）
Ｖｏｕｔ（両）－Ｖｏｕｔ（単）＝ＶＣＯＭＫ＊（ＶＯＧ（両）－ＶＯＧ（単））
・・・（Ｅ）
ＶＣＯＭＫ＝（Ｖｏｕｔ（両）－Ｖｏｕｔ（単））／（ＶＯＧ（両）－ＶＯＧ（単））
・・・（Ｆ）
【0036】
ここで、両電源Ｓ２を使用すると、単電源Ｓ１の使用時に比べて、出力回路３５からの出力電圧Ｖｏｕｔの値が、１０Ｖをフルスケール（１００％）としたときの０．５％分ズレるとする。演算回路３３に入力される、ＡＤコンバータ３２からのデジタルデータの値は、被測定対象の圧力が同じであれば、単電源Ｓ１と両電源Ｓ２とで同じとなり、Ｖｏｕｔも同じとなる必要がある。しかし、上記のようにＶｏｕｔはズレるので、その分を演算回路３３で補正する。
【0037】
演算回路３３は、上記のようにデジタルデータを電圧換算値に換算するとともに、ＶＣＯＭＫにＶＯＧを乗算して補正値を導出し、当該補正値を電圧換算値から差し引く補正を行う。ＶＣＯＭＫは、補正係数として演算回路３３に設定される（詳細は後述）。ＶＯＧは、電源検出回路５０により測定される。上記のように、両電源Ｓ２の使用時のＶｏｕｔのズレ量を０．５％ＦＳとしたので、ここでは０．０５Ｖが補正値として算出される。このため、補正後の電圧換算値は、５Ｖ－０．０５Ｖ＝４．９５Ｖとなる。演算回路３３は、この電圧換算値からＤＡカウント値を算出することで、上記ズレ量が補正された出力電圧Ｖｏｕｔ＝５Ｖが得られる。
【0038】
補正係数ＶＣＯＭＫの設定は、図５に示す信号出力装置１０の生産中に行われる。図５に示すように、信号出力装置１０の生産では、信号出力装置１０を組み立て（ステップＳ１１）、その後、組み立てた信号出力装置１０の初期設定を行う（ステップＳ１２）。初期設定には、信号出力装置１０固有のパラメータの導出及び導出したパラメータの信号出力装置１０への設定を行うキャラクタリゼーションが含まれる。導出及び設定されるパラメータに、補正係数ＶＣＯＭＫが含まれる。また、このパラメータには、上記温度補正のための補正係数ａｉｊも含まれる。補正係数ａｉｊは、多項式の係数であり、従前のものが使用されるので（例えば、後述の式（Ｈ）を用いた逆演算により算出される）、詳細な説明は省略する。初期設定により、信号出力装置１０が動作可能となって装置として完成する。
【0039】
補正係数ＶＣＯＭＫの設定処理を、図６を参照して説明する。当該処理では、まず、信号出力装置１０に単電源Ｓ１を接続し、信号出力装置１０を起動する（ステップＳ１０１）。その後、演算回路３３に任意のＤＡカウント値を入力する（ステップＳ１０２）。その後、出力回路３５から出力される出力電圧Ｖｏｕｔ（単）を測定するとともに、電源回路４０の電圧ＶＯＧ（単）を測定する（ステップＳ１０３）。
【0040】
ステップＳ１０３のあとは、信号出力装置１０の電源Ｓを両電源Ｓ２に変更する（ステップＳ１０４）。その後、演算回路３３に、ステップＳ１０２で入力したＤＡカウント値と同じ値のＤＡカウント値を入力する（ステップＳ１０５）。その後、出力電圧Ｖｏｕｔ（両）及び電圧ＶＯＧ（両）を測定する（ステップＳ１０６）。
【0041】
その後、ステップＳ１０３及びＳ１０６で測定した、Ｖｏｕｔ（単）、Ｖｏｕｔ（両）、ＶＯＧ（単）、及び、ＶＯＧ（両）を上記式（Ｆ）に代入して、補正係数ＶＣＯＭＫを算出する（ステップＳ１０７）。その後、導出したＶＣＯＭＫを演算回路３３のメモリに格納する（ステップＳ１０８）。これにより、演算回路３３にＶＣＯＭＫが設定されたことになる。
【0042】
初期設定が終わった信号出力装置１０の演算回路３３は、信号出力装置１０の通常運転において、図７に示す処理を実行する。図７の処理は、信号出力装置１０が起動したことを契機として開始される。演算回路３３は、起動時に、電源検出回路５０により電源回路４０のＶＯＧを測定し、保持しておくものとする。
【0043】
図７の処理において、演算回路３３は、ＡＤコンバータ３２からのデジタルデータの値、つまり、被測定対象の圧力値を示す値を０～１０Ｖの電圧換算値Ｐ１に換算する（ステップＳ２０１）。演算回路３３は、換算により得られた電圧換算値Ｐ１を下記式（Ｇ）に適用して補正し、補正後換算値Ｐ２（ステップＳ２０２）を得る。ＶＣＯＭＫは、上記で設定された補正係数であり、ＶＯＧは、上記で測定、保持されている。なお、単電源Ｓ１の場合、ＶＯＧ＝０なので、結果的に補正は行われない。
Ｐ２＝Ｐ１－ＶＣＯＭＫ＊ＶＯＧ・・・（Ｇ）
Ｐ２＝Ｐ１－ＶＣＯＭＫ＊ＶＯＧ・・・（Ｇ）
【0044】
演算回路３３は、ステップＳ２０２で得られた補正後換算値Ｐ２に基づいて、ＤＡカウント値を算出し（ステップＳ２０３）、算出したＤＡカウント値をＤＡコンバータ３４に出力する（ステップＳ２０４）。ＤＡカウント値をＤＡとすると、演算回路３３は、当該ＤＡを、温度補正のための補正係数ａｉｊ及び温度測定回路６０で測定された周囲温度ＢＴを用いた下記式（Ｈ）によりＤＡカウント値を算出する。補正係数ａｉｊは補正後換算値Ｐ２をさらに温度補正の役割を有する。下記式（Ｈ）のｎ及びｍは、任意の定数である。
【数5】
【0045】
上記ＤＡカウント値は、ＤＡコンバータ３４によりアナログの電圧値に変換され、出力回路３５により、０～１０Ｖの電圧値に増幅されて、出力電圧Ｖｏｕｔとして信号出力装置１０外部に出力される。
【0046】
ステップＳ２０１～Ｓ２０４は、ＡＤコンバータ３２からデジタルデータが供給されるたびに実行される。
【0047】
以上のように、本実施形態では、信号出力装置１０が、複数種類の電源Ｓが接続可能で、複数種類の電源Ｓのうち、接続された電源からの電力により動作するように構成されている。そして、信号変換回路３０は、センサ素子２０からの入力信号Ｖｉｎに基づいて電圧換算値Ｐ１を導出し、導出した電圧換算値Ｐ１を出力信号Ｖｏｕｔに変換し、変換した出力信号Ｖｏｕｔを出力するように構成されている。さらに、電源検出回路５０は、複数種類の電源Ｓのうち、信号出力装置１０に接続された電源Ｓの種類を検出し、信号変換回路３０は、電圧換算値Ｐ１を、電源検出回路５０により特定された電源Ｓの種類に応じて補正してから出力信号に変換する。ここでは、信号変換回路３０は、電源Ｓが単電源Ｓ１の場合には、電圧換算値Ｐ１を補正せずに、演算回路３３によるＤＡカウント値への変換及びＤＡコンバータ３４による電圧信号への変換を介して、出力信号Ｖｏｕｔに変換する。信号変換回路３０は、電源Ｓが両電源Ｓ２の場合には、電圧換算値Ｐ１を補正し、この補正により得られる補正後換算値Ｐ２を、演算回路３３によるＤＡカウント値への変換及びＤＡコンバータ３４による電圧信号への変換を介して、出力信号Ｖｏｕｔに変換する。
【0048】
電源Ｓの種類に応じて補正を行わない場合、上記ＶＯＧの影響により、出力電圧Ｖｏｕｔと入力信号Ｖｉｎ（被測定対象の圧力）との関係を示す、両電源Ｓ２の使用時のグラフは、単電源Ｓ１の使用時のグラフに対してズレる（図８）。本実施形態では、両電源Ｓ２の使用時に、出力電圧Ｖｏｕｔへの変換前の数値である電圧換算値Ｐ１を、出力電圧Ｖｏｕｔのズレ量分だけ補正できるので、両電源Ｓ２使用時のグラフを単電源Ｓ１使用時のグラフ側にシフトさせ（図８）、理想的には両者を一致させることができる。従って、本実施形態によれば、信号出力装置１０に接続される電源Ｓの種類による、出力信号Ｖｏｕｔの精度低下が低減される。
【0049】
Ｖｏｕｔのズレ量は、上述の式（Ｃ）の第２項から分かるように、図４の抵抗Ｒ３～Ｒ６の各抵抗値ｒ３～ｒ６のうち、ｒ４とｒ５の差、及び、ｒ３とｒ６の差を小さくするほど、小さくなる。このため、抵抗値のバラツキの少ない高価格の抵抗を抵抗Ｒ３～Ｒ６として用いることで、前記ズレ量を低減できるが、本実施形態のような補正により、ｒ４とｒ５の差、及び、ｒ３とｒ６の差を小さくする必要がなくなるので、抵抗Ｒ３～Ｒ６として、前記高価格の抵抗を用いる必要がなくなる。これにより、コスト削減が図られる。
【0050】
さらに、この実施の形態では、電源回路４０が、信号出力装置１０に接続される電源Ｓが実際に接続されるように構成され、接続される電源Ｓの種類に応じて異なる電圧ＶＯＧが発生する箇所を有する。そして、電源検出回路５０は、前記の箇所の電圧ＶＯＧを測定することで電源Ｓの種類を検出し、信号変換回路３０は、電圧換算値を、電源検出回路５０で検出された電圧ＶＯＧと予め設定されている補正係数ＶＣＯＭＫとに基づいて補正する。このため、電源Ｓの種類が電圧測定により容易に検出されるので、電源Ｓの種類に応じた補正が容易となっている。
【0051】
上記では、単電源Ｓ１接続時のＶＯＧが０Ｖとなると説明しているが、例えば、電源回路４０のグランドＧＮＤと第３端子Ｔ３（図２及び図３）との間に、電源の逆接続に対する保護のためのダイオードが設けられた場合には、このダイオードの電圧降下により、ＶＯＧは０．２Ｖ程度になる場合がある。このような場合であっても、第１実施形態では、上記式（Ｇ）が使用されるので、ＶＯＧ＝－０．２Ｖが式（Ｇ）に代入されて精度の良い補正がなされる。
【0052】
上記では、図７の処理で使用される上記ＶＯＧは、起動時にのみ測定されるものとして説明したが、当該ＶＯＧは、信号出力装置１０の通常運転時に定期的に測定され、使用されてもよい。例えば、ステップＳ２０２が実行されるたびにＶＯＧが測定されてもよい。これにより、通常運転中に、ＶＯＧが変化しても、精度の良い補正が行われる。
【0053】
（第２実施形態）
上記第１実施形態では、電源Ｓの種類にかかわらず補正係数を１つとしているが、本実施形態では、電源Ｓの種類ごとに補正係数が用意される。より具体的には、本実施形態でも、ＤＡカウント値が、上記式（Ｈ）のＰ２を電圧換算値Ｐ１に変更した式（後述の式（Ｉ）、（Ｊ）参照）で算出されるが、補正係数ａｉｊが電源Ｓの種類ごとに導出及び設定される。以下では、単電源Ｓ１の使用時の補正係数をａｉｊとし、両電源Ｓ２の使用時の補正係数をｂｉｊとする。以下、第１実施形態と異なる部分を中心に説明する。
上記第１実施形態では、電源Ｓの種類にかかわらず補正係数を１つとしているが、本実施形態では、電源Ｓの種類ごとに補正係数が用意される。より具体的には、本実施形態でも、ＤＡカウント値が、上記式（Ｈ）のＰ２を電圧換算値Ｐ１に変更した式（後述の式（Ｉ）、（Ｊ）参照）で算出されるが、補正係数ａｉｊが電源Ｓの種類ごとに導出及び設定される。以下では、単電源Ｓ１の使用時の補正係数をａｉｊとし、両電源Ｓ２の使用時の補正係数をｂｉｊとする。以下、第１実施形態と異なる部分を中心に説明する。
【0054】
本実施形態では、図５のステップＳ１２で、図９に示す補正係数設定処理を実行する。当該処理では、信号出力装置１０が室温を調整可能なチャンバ等に入れられる。当該処理では、信号出力装置１０に単電源Ｓ１を接続し、信号出力装置１０を起動する（ステップＳ３０１）。その後、室温を第１温度として（ステップＳ３０２）、予め定められたＤＡカウント値を信号出力装置１０に入力し（ステップＳ３０３）、出力電圧Ｖｏｕｔ及び周囲温度ＢＴを測定する（ステップＳ３０４）。周囲温度ＢＴは、温度測定回路６０により測定される。第１温度下において、ステップＳ３０３及びＳ３０４は、繰り返される。より具体的には、繰り返し行われるステップＳ３０３で、ＤＡカウント値を予め定められた増加分だけ順次増加させるか、予め定められた複数のＤＡカウント値を順次適用する。ステップＳ３０３及びＳ３０４は、予め設定された測定終了条件を満たすまで（例えば、出力電圧Ｖｏｕｔが、１０Ｖに達するまで、又は、前記複数のＤＡカウント値の適用が全て行われるまで）、繰り返される（ステップＳ３０５）。その後、室温を第２温度、第３温度、・・・と所定回数だけ順次変更し（ステップＳ３０７）、各温度でステップＳ３０３～ステップＳ３０５を行う（ステップＳ３０６）。各温度でのＤＡカウント値は、室温を第１温度としたときと同じ値が使用される。
【0055】
ステップＳ３０７のあとは、信号出力装置１０に両電源Ｓ２を接続して、ステップＳ３０２～Ｓ３０７を実行したかを判定し（ステップＳ３０８）、実行していない場合（ステップＳ３０８；Ｎｏ）、信号出力装置１０に両電源Ｓ２を接続し（ステップＳ３０９）、信号出力装置１０を起動し、その後、ステップＳ３０２～Ｓ３０７を行う。
【0056】
信号出力装置１０に両電源Ｓ２を接続して、ステップＳ３０２～Ｓ３０７を実行した場合（ステップＳ３０８；Ｙｅｓ）、信号出力装置１０に単電源Ｓ１を接続した状態で信号出力装置１０に入力したＤＡカウント値と、そのＤＡカウント値を入力したときの測定で得られた出力電圧Ｖｏｕｔ及び周囲温度ＢＴとの各組に基づいて、補正係数ａｉｊを導出する（ステップＳ３１０）。補正係数ａｉｊの導出に使用される変数は、従来の補正係数ａｉｊの導出に使用される変数と同じであり、補正係数ａｉｊの導出方法は従来の方法により行われる。その後、信号出力装置１０に両電源Ｓ２を接続した状態で信号出力装置１０に入力したＤＡカウント値と、そのＤＡカウント値を入力したときの測定で得られた出力電圧Ｖｏｕｔ及び周囲温度ＢＴとの各組に基づいて、補正係数ｂｉｊを導出する（ステップＳ３１１）。補正係数ｂｉｊの導出方法も、補正係数ａｉｊと同様に従来の方法により行われる。
【0057】
その後、補正係数ａｉｊ、ｂｉｊを演算回路３３のメモリに格納する（ステップＳ３１２）。これにより、演算回路３３に補正係数ａｉｊ、ｂｉｊが設定されたことになる。補正係数ａｉｊ、ｂｉｊは、単電源Ｓ１及び両電源Ｓ２がそれぞれ使用されたときに導出されたものであり、電源Ｓの種類が反映されている。特に、補正係数ｂｉｊは、上記式（Ｃ）の第２項が反映された補正係数ｂｉｊとなる。
【0058】
図９の処理を含む初期設定が終わった信号出力装置１０の演算回路３３は、信号出力装置１０の通常運転において、図１０に示す処理を実行する。図１０の処理は、信号出力装置１０が起動したことを契機として開始される。
【0059】
図１０の処理において、演算回路３３は、ＡＤコンバータ３２からのデジタルデータの値、つまり、被測定対象の圧力値を示す値を０～１０Ｖの電圧換算値Ｐ１に換算する（ステップＳ４０１）。その後、演算回路３３は、電源検出回路５０により電源回路４０のＶＯＧを測定し、現在信号出力装置１０に接続されている電源Ｓの種類を検出する（ステップＳ４０２）。
【0060】
演算回路３３は、ステップＳ２０２で測定した電源回路４０のＶＯＧに基づいて、今回の電源Ｓの種類が単電源Ｓ１であるかを判別する（ステップＳ４０３）。例えば、演算回路３３は、ＶＯＧが第１範囲内（例えば、単電源Ｓ１接続時のＶＯＧ＝０Ｖ又は－０．２Ｖに対応して設定された－１．０Ｖ～０Ｖの範囲内）であれば、今回の種類が単電源Ｓ１であると判別する。例えば、演算回路３３は、ＶＯＧが第２範囲内（例えば、両電源Ｓ２接続時のＶＯＧ＝１５Ｖに対応して設定された１４Ｖ～１６Ｖの範囲内）であれば、今回の種類が両電源Ｓ２であると判別する。
【0061】
今回の電源Ｓの種類が単電源Ｓ１である場合（ステップＳ４０３；Ｙｅｓ）、演算回路３３は、上記で換算した電圧換算値Ｐ１、初期設定で設定した単電源Ｓ１用の補正係数ａｉｊ、及び、下記式（Ｉ）に基づいてＤＡカウント値を算出する（ステップＳ４０４）。下記式（Ｉ）中の、ＤＡは、ＤＡカウント値であり、ＢＴは、温度測定回路６０により測定する周囲温度であり、ｎ及びｍは、任意の定数である。演算回路３３は、ステップＳ４０４にて、温度測定回路６０により周囲温度ＢＴを測定して使用する。
【数6】
【0062】
今回の電源Ｓの種類が両電源Ｓ２である場合（ステップＳ４０３；Ｎｏ）、演算回路３３は、上記で換算した電圧換算値Ｐ１、初期設定で設定した両電源Ｓ２用の補正係数ｂｉｊ、及び、下記式（Ｊ）に基づいてＤＡカウント値を算出する（ステップＳ４０５）。下記式（Ｊ）中の、ＤＡ、ＢＴ、ｎ及びｍの説明は、上記式（Ｉ）での説明に準じる。
【数7】
【0063】
演算回路３３は、ステップＳ４０４又はＳ４０５のあと、算出したＤＡカウント値をＤＡコンバータ３４に出力する（ステップＳ４０６）。出力されたＤＡカウント値は、ＤＡコンバータ３４によりアナログの電圧値に変換され、出力回路３５により、０～１０Ｖの電圧値に増幅されて、出力電圧Ｖｏｕｔとして信号出力装置１０外部に出力される。
【0064】
ステップＳ４０１～Ｓ４０６は、ＡＤコンバータ３２からデジタルデータが供給されるたびに実行される。
【0065】
以上のように、本実施形態では、信号変換回路３０が、電圧換算値Ｐ１を、電源検出回路５０により特定された電源Ｓの種類に応じて補正してから出力信号に変換する。ここでは、信号変換回路３０は、電源Ｓが単電源Ｓ１の場合には、電圧換算値Ｐ１を、補正係数ａｉｊを用いてＤＡカウント値に補正及び変換してから、ＤＡコンバータ３４による電圧信号への変換を介して、出力信号Ｖｏｕｔに変換する。信号変換回路３０は、電源Ｓが両電源Ｓ２の場合には、電圧換算値Ｐ１を、補正係数ｂｉｊを用いてＤＡカウント値に補正及び変換してから、ＤＡコンバータ３４による電圧信号への変換を介して、出力信号Ｖｏｕｔに変換する。このような構成により、特に補正係数ｂｉｊにより、電圧換算値Ｐ１に基づくＤＡカウント値の算出時に、出力電圧Ｖｏｕｔのズレ量分だけ、電圧換算値Ｐ１が補正される。これにより、出力電圧Ｖｏｕｔを、単電源Ｓ１と両電源Ｓ２とで近付け、理想的には一致させることができる。従って、本実施形態によれば、信号出力装置１０に接続される電源Ｓの種類による、出力信号Ｖｏｕｔの精度低下が低減される。また、本実施形態によれば、第１実施形態と同様に、高価格の抵抗を用いる必要がなくなり、信号出力装置１０のコスト削減が図られる。
【0066】
さらに、この実施の形態では、信号変換回路３０が、電圧換算値Ｐ１を、電源検出回路５０により特定された電源Ｓの種類に対応した補正係数ａｉｊ、又は、ｂｉｊを用いてＤＡカウント値に変換することで補正してから出力信号Ｖｏｕｔに変換する。従って、ＤＡカウント値への変換に使用する補正係数を、電源Ｓの種類に応じて複数種類用意すれば、出力信号Ｖｏｕｔの精度低下の低減が実現される。
【0067】
（変形例）
本発明は、複数種類の電源が接続可能で、前記複数種類の電源のうち、接続された電源からの電力により動作する信号出力装置一般に適用可能である。信号出力装置は、例えば、入力信号に基づいて数値を導出し、導出した数値を出力信号に変換し、変換した出力信号を出力する信号変換回路と、複数種類の電源のうち、信号出力装置に接続された電源の種類を検出する電源検出回路と、を備えればよい。信号変換回路は、前記の数値を、電源検出回路により特定された電源の種類に応じて補正してから出力信号に変換すればよい。これらの具体的構成は、上記実施形態には限定されない。例えば、上記実施形態のうち、センサ素子２０は、圧力値以外の他の物理量を検出する素子に変更されてもよい。演算回路３３は、ＦＰＧＡ又はＡＳＩＣなどにより構成されてもよい。信号出力装置１０に接続可能な電源は、上記で説明した単電源Ｓ１及び両電源Ｓ２に限定されない。電源が接続されたときのＶＯＧの具体的値も、０Ｖ、１５Ｖには限定されず、他の値であってもよい（この場合、上記第１範囲又は第２範囲なども変更される）。ＶＯＧは、電源の種類に応じて異なる値を取る電圧値であればよい。
本発明は、複数種類の電源が接続可能で、前記複数種類の電源のうち、接続された電源からの電力により動作する信号出力装置一般に適用可能である。信号出力装置は、例えば、入力信号に基づいて数値を導出し、導出した数値を出力信号に変換し、変換した出力信号を出力する信号変換回路と、複数種類の電源のうち、信号出力装置に接続された電源の種類を検出する電源検出回路と、を備えればよい。信号変換回路は、前記の数値を、電源検出回路により特定された電源の種類に応じて補正してから出力信号に変換すればよい。これらの具体的構成は、上記実施形態には限定されない。例えば、上記実施形態のうち、センサ素子２０は、圧力値以外の他の物理量を検出する素子に変更されてもよい。演算回路３３は、ＦＰＧＡ又はＡＳＩＣなどにより構成されてもよい。信号出力装置１０に接続可能な電源は、上記で説明した単電源Ｓ１及び両電源Ｓ２に限定されない。電源が接続されたときのＶＯＧの具体的値も、０Ｖ、１５Ｖには限定されず、他の値であってもよい（この場合、上記第１範囲又は第２範囲なども変更される）。ＶＯＧは、電源の種類に応じて異なる値を取る電圧値であればよい。
【0068】
信号出力装置の生産方法は、例えば、前記の信号出力装置を組み立てる第１ステップと、組み立て後の前記信号出力装置が備える前記信号変換回路に、前記数値の補正の際に使用する補正係数を設定する第２ステップと、を備えればよく、その具体的態様は任意である。
【0069】
（本発明の範囲）
以上、実施の形態及び変形例を参照して本発明を説明したが、本発明は、上記の実施の形態及び変形例に限定されるものではない。例えば本発明には、本発明の技術思想の範囲内で当業者が理解し得る、上記の実施の形態及び変形例に対する様々な変更が含まれる。上記実施の形態及び変形例に挙げた各構成は、矛盾の無い範囲で適宜組み合わせることができる。また、各構成の省略も任意である。
以上、実施の形態及び変形例を参照して本発明を説明したが、本発明は、上記の実施の形態及び変形例に限定されるものではない。例えば本発明には、本発明の技術思想の範囲内で当業者が理解し得る、上記の実施の形態及び変形例に対する様々な変更が含まれる。上記実施の形態及び変形例に挙げた各構成は、矛盾の無い範囲で適宜組み合わせることができる。また、各構成の省略も任意である。
【符号の説明】
【0070】
１０…信号出力装置、２０…センサ素子、３０…信号変換回路、３１…信号処理回路、３２…ＡＤコンバータ、３３…演算回路、３４…ＤＡコンバータ、３５…出力回路、４０…電源回路、５０…電源検出回路、６０…温度測定回路、Ｎ１～Ｎ３…ノード、Ｓ…電源、Ｓ１…単電源、Ｓ２…両電源、Ｔ１～Ｔ３…第１～第３端子、Ｔ１１…入力端子、Ｔ１２…入力端子、Ｔ２１…出力端子、Ｖｉｎ…入力信号、Ｖｏｕｔ…出力信号（出力電圧）。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】