JPH11258090A - Electrostatic capacity type sensor device - Google Patents

Electrostatic capacity type sensor device

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JPH11258090A
JPH11258090A JP10076443A JP7644398A JPH11258090A JP H11258090 A JPH11258090 A JP H11258090A JP 10076443 A JP10076443 A JP 10076443A JP 7644398 A JP7644398 A JP 7644398A JP H11258090 A JPH11258090 A JP H11258090A
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oscillation
capacitance
type sensor
pressure sensor
bias
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Hidenobu Umeda
秀信 梅田
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Omron Corp
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Omron Corp
Omron Tateisi Electronics Co
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an electrostatic capacity type sensor device capable of restraining the influence of electrostatic attractive force applied to an electrode of the electrostatic capacity type sensor, simply correcting the sensitivity and offset peculiar to the electrostatic capacity type sensor causing no mechanical shift in setting. SOLUTION: A pressure sensor 3 is connected to a CR oscillating circuit 12 to determine the oscillation frequency. In an electrostatic capacity detecting circuit 2, the drive of each part is controlled by a timing generator 17 and frequency signals CK2 are counted for a unit hour to take a difference from a reference count value to output a pulse string Pout for the count difference. In applying bias to the pressure sensor for starting the CR oscillation circuit 12, bias is applied immediately before the start of oscillation, and when the oscillation is stopped, immediately it is returned to zero bias. A constant K of unit hour and the preset value Pps of the reference count value are variably stored in a non-voltage memory 18 to be used for the operation of each part. The sensitivity can be adjusted according to the constant K, and the offset is adjusted according to the preset value Pps and corrected.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体による可動
電極に固定電極を対向させた静電容量型センサにより圧
力等の物理量の検出を行う静電容量型センサ装置に関す
るもので、より具体的には、静電容量型センサの静電容
量の変化に応じたパルス列を出力するようにした静電容
量型センサ装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a capacitance type sensor device for detecting a physical quantity such as pressure by a capacitance type sensor in which a fixed electrode is opposed to a movable electrode made of a semiconductor. TECHNICAL FIELD The present invention relates to a capacitance-type sensor device that outputs a pulse train according to a change in capacitance of a capacitance-type sensor.

【0002】[0002]

【従来の技術】半導体による静電容量型センサは、小型
で高分解能が得られることから実用化が盛んであり、例
えば特開平9−5192号(G01L 9/12)など
の公報に見られるように、既によく知られている。つま
り、本発明に係る図2を用いて従来の技術を説明する
が、同図は静電容量型の圧力センサの一例を分解して示
す斜視図であり、半導体によるダイアフラム6aに固定
電極8を対向させてあって、ダイアフラム6aの裏側で
圧力を受け、受圧した圧力の変化を静電容量の変化とし
て出力するようになっている。
2. Description of the Related Art Capacitive sensors made of semiconductors have been widely put to practical use because of their small size and high resolution. For example, as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-5192 (G01L 9/12). It is already well known. In other words, a conventional technique will be described with reference to FIG. 2 according to the present invention. FIG. 2 is an exploded perspective view showing an example of a capacitance type pressure sensor, in which a fixed electrode 8 is provided on a diaphragm 6a made of a semiconductor. They are opposed to each other, receive pressure on the back side of the diaphragm 6a, and output a change in the received pressure as a change in capacitance.

【0003】この静電容量は一般的には、アナログ計測
した後、A/Dコンバータでディジタル信号に変換して
おり、制御系としては、そのディジタル信号をマイクロ
コンピュータ等に入力して計数処理するとともに、各種
の判定を行って必要に応じて所定の装置に対して制御命
令を出力するようにしている。
In general, the capacitance is converted into a digital signal by an A / D converter after analog measurement, and the digital signal is input to a microcomputer or the like as a control system to perform a counting process. At the same time, various determinations are made and a control command is output to a predetermined device as needed.

【0004】しかし、A/Dコンバータによる変換で
は、変換時のビット誤差を少なくするためにビット数の
多い高価なA/Dコンバータを必要とするので、装置の
コスト低減のネックとなる。
However, in the conversion by the A / D converter, an expensive A / D converter having a large number of bits is required in order to reduce a bit error at the time of conversion, and this is a bottleneck in reducing the cost of the device.

【0005】このため、例えば特開平6−307979
号公報に開示された静電容量検出回路を利用する考えが
あり、これによればA/Dコンバータを設けることなく
静電容量型センサの静電容量に応じたディジタルデータ
を出力することができる。つまり、本出願人が呼ぶ静電
容量型センサ装置として機能するものであって、この静
電容量検出回路では、CR発振回路を構成するコンデン
サとして静電容量型センサを用いており、圧力が加わる
と静電容量が変化し発振周波数も変化する。
For this reason, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-307979
There is a concept of using a capacitance detection circuit disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open Publication No. H10-209, and it is possible to output digital data according to the capacitance of a capacitance type sensor without providing an A / D converter. . That is, it functions as a capacitance type sensor device called by the present applicant. In this capacitance detection circuit, a capacitance type sensor is used as a capacitor constituting a CR oscillation circuit, and pressure is applied. Then, the capacitance changes and the oscillation frequency also changes.

【0006】これにより単位時間あたりに出力されるパ
ルス数も変化するので、一定時間内に発生するパルス数
から圧力を検出することができる。そして、係る出力は
パルス列からなるディジタルデータとなり、そのままコ
ンピュータに与えるようにすれば、コンピュータ側でそ
のパルス列のパルス数を計数することにより圧力値を算
出することができる。
Accordingly, the number of pulses output per unit time also changes, so that the pressure can be detected from the number of pulses generated within a certain time. Then, the output becomes digital data composed of a pulse train, and if it is directly supplied to the computer, the computer can calculate the pressure value by counting the number of pulses of the pulse train.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、係る従
来の静電容量型センサ装置(静電容量検出回路)にあっ
ては、以下に示す問題を生じる。
However, such a conventional capacitance-type sensor device (capacitance detection circuit) has the following problems.

【0008】すなわち、静電容量型の圧力センサ3は、
CR発振回路にコンデンサとして組み込まれており、そ
のダイアフラム(可動電極)6aと固定電極8の間には
所定の電圧が印加されることから電極間に電位差が発生
する。すると、その電位差に基づく静電引力が発生する
ので、係る静電引力によってダイアフラム6aが引っ張
られてしまい、これにより電極間に発生する静電容量が
変化して誤差が生じる。
That is, the capacitance type pressure sensor 3
Since a predetermined voltage is applied between the diaphragm (movable electrode) 6a and the fixed electrode 8 of the CR oscillation circuit, a potential difference is generated between the electrodes. Then, an electrostatic attraction based on the potential difference is generated, so that the diaphragm 6a is pulled by the electrostatic attraction, thereby changing the capacitance generated between the electrodes and causing an error.

【0009】CR発振回路を、例えば図8に示すよう
に、ロジックゲートにより構成した場合、回路として
は、NOT21と2入力NAND22とNOT24とを
順に接続するとともに、NOT24の出力を固定抵抗3
0を介してNOT21の入力に接続させてループ回路と
し、圧力センサ3をNOT21とNAND22の両者に
対して並列に接続させている。そして、NAND22の
一方の入力をコントロール端子T0 としており、コント
ロール端子T0 をハイレベルとしたときはNAND22
がインバータ動作し、アクティブとなる。
When the CR oscillation circuit is constituted by, for example, a logic gate as shown in FIG. 8, the circuit includes a NOT 21 and a two-input NAND 22 and a NOT 24 which are connected in sequence and the output of the NOT 24 is connected to a fixed resistor 3.
The pressure sensor 3 is connected in parallel to both the NOT 21 and the NAND 22 by connecting to the input of the NOT 21 via 0 and a loop circuit. Then, and as a control terminal T 0 the one input of NAND22, when the control terminal T 0 and the high level NAND22
Operates as an inverter and becomes active.

【0010】従って、このCR発振回路の発振動作は、
コントロール端子T0 の状態に対応するものとなり、そ
の各部には図9に示すような電圧が印加されることにな
る。つまり、このCR発振回路は、コントロール端子T
0 をハイレベルにすると発振を開始し、コントロール端
子T0 をローレベルに戻すと発振を停止する。そして、
圧力センサ3の両電極は発振動作の前後において、一方
がハイレベルで他方がローレベルになり、両電極間には
電源電圧に等しい電位差が印加された状態になる。この
ため、非測定期間である発振停止中に圧力センサ3の両
電極間に静電引力が作用し続けることになる。そして、
圧力センサ3は微小圧力を検出する要求からダイアフラ
ム6aの厚みを極薄にするとともに、固定電極8との間
隔を極めて狭くしているので、静電引力の影響を受けて
徐々にダイアフラム6aが撓んで固定電極8側に引き寄
せられ、電極間距離が短くなり静電容量が増加する。つ
まり、測定圧力が印加されていない状態でも所定の大き
さの出力がでて、圧力がかかっている状態となるので、
検知出力への誤差影響が大きくなる。
Therefore, the oscillation operation of this CR oscillation circuit is
This corresponds to the state of the control terminal T 0 , and a voltage as shown in FIG. 9 is applied to each part. In other words, this CR oscillation circuit has the control terminal T
Oscillation starts when 0 is set to high level, and stops when control terminal T 0 is returned to low level. And
Before and after the oscillation operation, one of the electrodes of the pressure sensor 3 is at a high level and the other is at a low level, and a potential difference equal to the power supply voltage is applied between the two electrodes. For this reason, the electrostatic attraction continues to be applied between the two electrodes of the pressure sensor 3 while the oscillation is stopped during the non-measurement period. And
Since the pressure sensor 3 is required to detect a minute pressure, the thickness of the diaphragm 6a is made extremely thin, and the interval between the diaphragm 6a and the fixed electrode 8 is extremely narrow. As a result, the distance between the electrodes is reduced, and the capacitance is increased. In other words, even when the measurement pressure is not applied, an output of a predetermined magnitude is output and the pressure is applied.
The error influence on the detection output increases.

【0011】また、静電容量型の圧力センサ3は、感度
特性及び動作点が製作された個々各々について僅かでは
あるがバラツキがある。これは圧力センサ3が上述した
ようにダイアフラムの厚みを極薄にするとともに、固定
電極との間隔を極めて狭くしていることと関連し、そう
した各部を精密加工することに限界があり、それら各部
のバラツキが感度特性及び動作点に影響している。
The capacitance type pressure sensor 3 has a slight variation in the sensitivity characteristic and the operating point of each manufactured sensor. This is related to the fact that the pressure sensor 3 makes the thickness of the diaphragm extremely thin as described above and extremely narrows the interval between the pressure electrode 3 and the fixed electrode. Have an influence on the sensitivity characteristic and the operating point.

【0012】このため、静電容量検出回路としては、C
R発振回路を構成している抵抗30を変更することで、
圧力センサ3の感度及び動作点(オフセット)を調整す
るようにしている。つまり、本発明に係る図1を用いて
従来の技術を説明するが、従来は、第1CR発振回路1
1に接続している固定抵抗40と、第3CR発振回路1
3に接続している固定抵抗50とを可変抵抗としてお
り、抵抗40を可変して第1CR発振回路11の発振周
波数(CK1)を変更し、これによりオフセットを調整
している。そして、抵抗50を可変して第3CR発振回
路13の発振周波数(CK3)を変更し、これにより感
度を調整している。
For this reason, as the capacitance detecting circuit, C
By changing the resistor 30 that constitutes the R oscillation circuit,
The sensitivity and the operating point (offset) of the pressure sensor 3 are adjusted. That is, the conventional technique will be described with reference to FIG. 1 according to the present invention.
1 and the third CR oscillation circuit 1
The fixed resistor 50 connected to 3 is a variable resistor, and the oscillation frequency (CK1) of the first CR oscillation circuit 11 is changed by changing the resistor 40, thereby adjusting the offset. Then, the oscillation frequency (CK3) of the third CR oscillation circuit 13 is changed by changing the resistance 50, thereby adjusting the sensitivity.

【0013】しかしその場合、可変抵抗を機械的に変位
させる調節なので微調整が難しく、真値に合わせること
に限界があり誤差は避け得ない。さらに、測定時や運搬
時に装置が振動を受けると、可変抵抗の設定値がズレる
ことがあり誤差が生ずる。また、この機械的振動による
設定値のズレを防ぐため、調整済みの可変抵抗をシリコ
ン等によりポッティングするが、ポッティング硬化時に
は応力歪みが生ずるので、このことによって逆に設定値
がズレてしまい、誤差を生ずることがある。
However, in this case, fine adjustment is difficult because the adjustment is performed by mechanically displacing the variable resistor, and there is a limit in matching to the true value, and an error cannot be avoided. Further, if the device is vibrated during measurement or transportation, the set value of the variable resistor may be shifted, causing an error. Also, in order to prevent the deviation of the set value due to this mechanical vibration, the adjusted variable resistor is potted with silicon or the like, but stress distortion occurs during potting hardening. May occur.

【0014】そこで、抵抗体として、機械的な誤差は避
け得ない可変抵抗を用いずに回路基板についてレーザト
リミングを行うという考えもある。しかしその場合、セ
ラミック基板と厚膜抵抗が必要となり価格が高くコスト
高を招く。また、レーザトリミング装置自体が高価であ
り、トリミング加工の工程も費用がかさむ。そして、レ
ーザトリミングでは、トリミング加工が容易となるよう
に部品を配置しなければならなく、部品の配置に制約が
あり小型化に適さない。
Therefore, there is an idea that laser trimming is performed on a circuit board without using a variable resistor which cannot avoid a mechanical error as a resistor. However, in that case, a ceramic substrate and a thick-film resistor are required, which results in high cost and high cost. Further, the laser trimming device itself is expensive, and the trimming process is also expensive. In laser trimming, components must be arranged so that trimming processing is easy, and the arrangement of components is restricted, which is not suitable for miniaturization.

【0015】本発明は、上記した背景に鑑みてなされた
もので、その目的とするところは、上記した問題を解決
し、静電容量型センサの電極に作用する静電引力の影響
を抑制することができ、静電容量型のセンサ素子に固有
した感度及びオフセットの補正を簡便に行えて機械的な
設定ズレを生じない静電容量型センサ装置を提供するこ
とにある。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above background, and has as its object to solve the above-mentioned problems and suppress the influence of electrostatic attraction acting on the electrodes of a capacitance type sensor. It is an object of the present invention to provide a capacitance-type sensor device which can easily correct the sensitivity and offset inherent to the capacitance-type sensor element and does not cause a mechanical setting deviation.

【0016】[0016]

【課題を解決するための手段】上記した目的を達成する
ために、本発明に係る静電容量型センサ装置では、被検
知量の変化により静電容量が変化する静電容量型センサ
と、前記静電容量型センサの静電容量に応じた周波数で
発振する発振手段と、前記発振手段の出力を単位時間計
数して基準計数値との差をとり、計数差分のパルス列を
出力する計数手段とを備えた静電容量型センサ装置にお
いて、前記発振手段を起動するため前記静電容量型セン
サにバイアスを与えるに際し、発振開始の直前にバイア
スを与え、かつ発振停止時に直ちにゼロバイアスに戻す
ようにした(請求項1)。
In order to achieve the above-mentioned object, in a capacitance type sensor device according to the present invention, a capacitance type sensor whose capacitance changes according to a change in a detected amount; An oscillating unit that oscillates at a frequency corresponding to the capacitance of the capacitance type sensor, a counting unit that counts the output of the oscillating unit for a unit time, takes a difference from a reference count value, and outputs a pulse train of a counting difference. In applying a bias to the capacitive sensor to activate the oscillating means, a bias is applied immediately before the start of oscillation, and the bias is immediately returned to zero bias when the oscillation stops. (Claim 1).

【0017】係る構成にすると、静電容量型センサの両
電極については、発振手段が発振開始する直前に電位差
が設定されるものの、発振停止時には直ちに同一電位に
戻されるので静電引力は作用しない。そして、静電容量
型センサは電源電圧による静電引力に対してはレスポン
スが悪いので、発振開始の直前に両電極間にバイアスし
て、かつ発振停止時に直ちにゼロバイアスに戻すように
することでも、静電容量型センサの可動電極が静電引力
によって変位する以前に計測に係る発振を開始でき、停
止することができる。
With this configuration, a potential difference is set for both electrodes of the capacitance-type sensor immediately before the oscillation means starts oscillating, but the potential is immediately returned to the same potential when oscillation stops, so that no electrostatic attraction acts. . Since the capacitance type sensor has a poor response to the electrostatic attraction due to the power supply voltage, it is also possible to bias the two electrodes immediately before the start of the oscillation and to return to the zero bias immediately after the oscillation stops. Also, oscillation related to measurement can be started and stopped before the movable electrode of the capacitance type sensor is displaced by the electrostatic attraction.

【0018】また、前記計数手段が計数動作する際の単
位時間の基値と基準計数値の初期値とを変更可能に記憶
する記憶手段を備えた(請求項2)。すると、記憶手段
には、計数手段が計数動作する際の単位時間の基値と基
準計数値の初期値等の情報が記憶されるので、その記憶
内容を書き替えるだけで静電容量型センサの感度及びオ
フセットを調整でき、補正することができる。つまり、
計数動作の単位時間の基値を変更することにより感度
を、基準計数値の初期値を変更することによりオフセッ
トを各々調整し、補正することができる。
Further, there is provided storage means for changingably storing a base value per unit time and an initial value of a reference count value when the counting means performs a counting operation (claim 2). Then, the storage means stores information such as a base value per unit time when the counting means performs a counting operation and an initial value of the reference count value, and the like. Sensitivity and offset can be adjusted and corrected. That is,
The sensitivity can be adjusted by changing the base value of the unit time of the counting operation, and the offset can be adjusted and corrected by changing the initial value of the reference count value.

【0019】[0019]

【発明の実施の形態】図1は、本発明に係る静電容量型
センサ装置の一実施の形態を示す構成図である。同図に
示すように、静電容量型センサ装置1は、半導体による
静電容量型の圧力センサ3と、その圧力センサ3の静電
容量の変化量つまり検出圧力をディジタルパルス列とし
て出力する静電容量検出回路2とを備えて構成されてい
る。
FIG. 1 is a configuration diagram showing an embodiment of a capacitance type sensor device according to the present invention. As shown in FIG. 1, a capacitance type sensor device 1 includes a capacitance type pressure sensor 3 made of a semiconductor and a capacitance change amount of the pressure sensor 3, that is, a capacitance which outputs a detected pressure as a digital pulse train. And a capacitance detection circuit 2.

【0020】圧力センサ3はガス圧を検出するようにな
っており、図2に示すように、シリコン基板6の表面に
ダイアフラム6aが形成され、そのダイアラム6aが可
動電極となり圧力により変動する。ダイアフラム6aの
表面は、シリコン基板6の表面から僅かに一段下がった
凹部に形成され、さらに図示省略するがダイアフラム6
aの部分は非常に肉薄になっており、圧力を受けると容
易に撓む。すなわち、ダイアフラム6aが形成されたシ
リコン基板6の底面側も大きく除去された凹部となって
いて、このダイアフラム6aの下面が受圧面となる。一
方、シリコン基板6の上面にはガラス基板7が積層さ
れ、ダイアフラム6aに対向するガラス基板7の表面に
固定電極8が形成されている。そして、両電極がシリコ
ン基板6の表面に形成したワイヤボンディングパッド
9,9に各々導通され、それらのワイヤボンディングパ
ッド9,9が静電容量検出回路2の入力端子に直接に、
または増幅器を介して間接的に接続されている。
The pressure sensor 3 detects a gas pressure. As shown in FIG. 2, a diaphragm 6a is formed on the surface of the silicon substrate 6, and the diaphragm 6a becomes a movable electrode and varies with pressure. The surface of the diaphragm 6a is formed in a recess slightly lower than the surface of the silicon substrate 6 by one step.
The portion a is very thin, and easily bends under pressure. That is, the bottom surface side of the silicon substrate 6 on which the diaphragm 6a is formed is also a largely removed concave portion, and the lower surface of the diaphragm 6a becomes a pressure receiving surface. On the other hand, a glass substrate 7 is stacked on the upper surface of the silicon substrate 6, and a fixed electrode 8 is formed on the surface of the glass substrate 7 facing the diaphragm 6a. The two electrodes are electrically connected to wire bonding pads 9 formed on the surface of the silicon substrate 6, and the wire bonding pads 9 are directly connected to the input terminals of the capacitance detection circuit 2.
Alternatively, they are connected indirectly via an amplifier.

【0021】このダイアフラム6aは、無負荷時には水
平状態を保つ。そして、ダイアフラム6aの受圧面に圧
力がかかるとダイアフラム6aがガラス基板7側に膨ら
むので、このダイアフラム6aとガラス基板7との距離
が変化する。それに伴い、両電極間の静電容量も変化す
る。すなわち、この圧力センサ3も一種の可変コンデン
サを構成している。
The diaphragm 6a maintains a horizontal state when there is no load. When pressure is applied to the pressure receiving surface of the diaphragm 6a, the diaphragm 6a expands toward the glass substrate 7, so that the distance between the diaphragm 6a and the glass substrate 7 changes. Accordingly, the capacitance between both electrodes also changes. That is, the pressure sensor 3 also constitutes a kind of variable capacitor.

【0022】静電容量検出回路2は、その各部の駆動制
御がタイミングジェネレータ17により行われるように
なっており、圧力センサ3の動作点の位置ズレつまりオ
フセットなどの調整を行うための等価コンデンサ4と、
圧力センサ3と、基準クロックを発生するための基準コ
ンデンサ5とが、第1CR発振回路11,第2CR発振
回路12,第3CR発振回路13に各々接続されてい
る。各CR発振回路11〜13には、固定抵抗40,3
0,50が各々接続されており、発振周波数が各コンデ
ンサ4,3,5との組み合わせで所定の値に決定される
ようになっている。
The capacitance detecting circuit 2 is configured such that the drive of each section is controlled by a timing generator 17, and an equivalent capacitor 4 for adjusting the displacement or offset of the operating point of the pressure sensor 3. When,
The pressure sensor 3 and a reference capacitor 5 for generating a reference clock are connected to the first CR oscillation circuit 11, the second CR oscillation circuit 12, and the third CR oscillation circuit 13, respectively. Each CR oscillation circuit 11-13 has a fixed resistor 40, 3
0, 50 are connected to each other, and the oscillation frequency is determined to be a predetermined value in combination with each of the capacitors 4, 3, and 5.

【0023】そして、各CR発振回路11〜13から周
波数信号CK1〜CK3が出力される。この周波数信号
CK1〜CK3は方形波のクロック信号であって、周波
数信号CK1,CK2はそれぞれセレクタ14に送ら
れ、周波数信号CK3はアップダウンカウンタ15,出
力回路16及びタイミングジェネレータ17に送られて
いる。さらに、第1,第2CR発信回路11,12には
イネーブル信号がタイミングジェネレータ17から各々
送られている。
The frequency signals CK1 to CK3 are output from the CR oscillation circuits 11 to 13. The frequency signals CK1 to CK3 are square wave clock signals. The frequency signals CK1 and CK2 are sent to the selector 14, respectively, and the frequency signal CK3 is sent to the up / down counter 15, the output circuit 16 and the timing generator 17. . Further, an enable signal is sent from the timing generator 17 to the first and second CR transmission circuits 11 and 12, respectively.

【0024】第2CR発振回路12は、図3に示すよう
に、ロジックゲートにより構成されている。つまり、N
OT21と2入力NAND(第1NAND)22と2入
力NAND(第2NAND)23とが順に接続され、第
2NAND23の出力が固定抵抗30を介してNOT2
1の入力に接続されてループ回路となり、圧力センサ3
がNOT21とNAND22の両者に対して並列に接続
されている。
The second CR oscillation circuit 12, as shown in FIG. 3, is constituted by a logic gate. That is, N
An OT 21, a two-input NAND (first NAND) 22 and a two-input NAND (second NAND) 23 are connected in order, and an output of the second NAND 23 is connected to a NOT 2 via a fixed resistor 30.
1 is connected to an input to form a loop circuit, and the pressure sensor 3
Are connected in parallel to both the NOT 21 and the NAND 22.

【0025】そして、第1NAND22の一方の入力は
第1コントロール端子T1 となっており、その第1コン
トロール端子T1 がハイレベルのときは第1NAND2
2がインバータ動作し、アクティブとなる。第2NAN
D23の一方の入力は第2コントロール端子T2 となっ
ており、その第2コントロール端子T2 がローレベルの
ときは第2NAND23が無能となり、出力がハイレベ
ルに固定される。
One input of the first NAND 22 is a first control terminal T 1, and when the first control terminal T 1 is at a high level, the first NAND 2
2 operates as an inverter and becomes active. 2nd NAN
One input of the D23 has a second control terminal T 2, the second control when the terminal T 2 is at the low level becomes incompetent first 2NAND23, output is fixed to the high level.

【0026】従って、第2CR発振回路12の発振動作
は、2つのコントロール端子T1 ,T2 の状態に対応す
るものとなり、その各部には図4に示すような電圧が印
加されることになる。つまり、第2CR発振回路12
は、第2コントロール端子T2がハイレベルで、かつ第
1コントロール端子T1 もハイレベルとなったときに発
振を開始し、2つのコントロール端子がともにローレベ
ルでは発振を停止する。そして、第2コントロール端子
2 がハイレベルであっても第1コントロール端子T1
がローレベルであれば、発振起動しない。圧力センサ3
の両電極は、発振停止時にはハイレベルに固定され、電
源電圧が印加された状態になる。
Therefore, the oscillation operation of the second CR oscillation circuit 12 corresponds to the state of the two control terminals T 1 and T 2 , and a voltage as shown in FIG. 4 is applied to each part. . That is, the second CR oscillation circuit 12
The second control terminal T 2 starts oscillating when a high level, and becomes the first control terminal T 1 is also a high level, the two control terminals at both low level to stop the oscillation. Then, even if the second control terminal T 2 is at a high level, the first control terminal T 1
If is low level, oscillation does not start. Pressure sensor 3
Both electrodes are fixed at a high level when oscillation stops, and the power supply voltage is applied.

【0027】そして、発振始動前は、第2コントロール
端子T2 がハイレベルのとき固定抵抗30と接続した側
の電極がローレベルとなり、対向する電極との間に電位
差が設定されてしまう。このため、好ましくは図5に示
すように、第2コントロール端子T2 を発振始動前もロ
ーレベルとしたいが、その場合は発振の安定性が悪くな
ることを実験により確認した。そこで、第2コントロー
ル端子T2 については発振を開始させる直前にハイレベ
ルにし、発振停止時に直ちにローレベルに戻すように制
御している。
Before the start of the oscillation, when the second control terminal T 2 is at a high level, the electrode connected to the fixed resistor 30 is at a low level, and a potential difference is set between the electrode and the opposite electrode. Therefore, preferably, as shown in FIG. 5, a second control terminal T 2 is desired to be also low before the oscillation start, that case was confirmed by experiment that the stability of the oscillation is deteriorated. Therefore, the second control terminal T 2 are the high level immediately before the start of the oscillation is controlled so as to return immediately to the low level when the oscillation stop.

【0028】このように、圧力センサ3の両電極につい
ては、第2CR発振回路12が発振開始する直前に電位
差が設定されるものの、発振停止時には直ちに同一電位
に戻されるので停止後は静電引力は作用しない。そし
て、圧力センサ3は電源電圧による静電引力に対しては
レスポンスが悪いので、発振開始の直前に両電極間にバ
イアスして静電引力が発生したとしても、圧力センサ3
のダイアフラムがその静電引力によって変位する以前に
計測に係る発振がを開始される。従って、圧力センサ3
の電極に作用する静電引力の影響を充分に抑制すること
ができる。
As described above, the potential difference between the two electrodes of the pressure sensor 3 is set immediately before the second CR oscillation circuit 12 starts oscillating, but the potential is immediately returned to the same potential when the oscillation is stopped. Does not work. Since the pressure sensor 3 has a poor response to the electrostatic attraction due to the power supply voltage, even if the electrostatic attraction is generated by biasing between both electrodes immediately before the start of oscillation, the pressure sensor 3
Oscillation related to measurement is started before the diaphragm is displaced by the electrostatic attraction. Therefore, the pressure sensor 3
The effect of the electrostatic attraction acting on the electrodes can be sufficiently suppressed.

【0029】セレクタ14は、第1,第2CR発振回路
11,12から送られた周波数信号CK1,CK2のう
ち1つの信号をセレクト信号に応じて選択し出力するよ
うになっていて、セレクト信号はタイミングジェネレー
タ17から送られている。
The selector 14 selects and outputs one of the frequency signals CK1 and CK2 sent from the first and second CR oscillation circuits 11 and 12 according to the select signal. It is sent from the timing generator 17.

【0030】セレクタ14の出力は、アップダウンカウ
ンタ15に接続されている。このアップダウンカウンタ
15は、アップダウン信号に応じてアップカウンタ/ダ
ウンカウンタとして機能し、入力した信号1パルスごと
にカウントアップ/カウントダウンするようになってい
る。アップダウン信号もタイミングジェネレータ17か
ら送られ、例えばアップダウン信号がローレベルのとき
はカウントアップし、ハイレベルのときはカウントダウ
ンする。アップダウンカウンタ15にはプリセット値P
psがメモリ18から読み込まれてセットされるようにな
っている。
The output of the selector 14 is connected to an up / down counter 15. The up / down counter 15 functions as an up / down counter in response to an up / down signal, and counts up / down for each pulse of the input signal. The up / down signal is also sent from the timing generator 17, and counts up when the up / down signal is at a low level and counts down when the up / down signal is at a high level. The up / down counter 15 has a preset value P
ps is read from the memory 18 and set.

【0031】出力回路16は、開閉スイッチとなってい
て、第3CR発振回路13から送られる周波数信号CK
3に同期して、アップダウンカウンタ15のカウント出
力をPout として出力するようになっている。
The output circuit 16 is an open / close switch, and outputs a frequency signal CK sent from the third CR oscillation circuit 13.
3, the count output of the up / down counter 15 is output as Pout.

【0032】タイミングジェネレータ17は、タイミン
グ信号発生アルゴリズムを実施するための回路部分を異
なる複数について各々備え、それらを並列接続して選択
的に動作させるようになっている。つまり、タイミング
ジェネレータ17には、第3CR発振回路13から周波
数信号CK3が入力されており、その周波数信号CK3
が内部で分周され、これにより各部を駆動制御するため
のタイミング信号が生成されるようになっているが、メ
モリ18から読み込まれる設定値Kに基づいて所望のタ
イミングで各部にタイミング信号を出力する構成となっ
ている。各タイミング信号としては、第1,第2CR発
振回路11,12へイネーブル信号、セレクタ回路14
へセレクト信号、並びにアップダウンカウンタ15の機
能を決定するアップダウン信号が、タイミングジェネレ
ータ17から出力されるようになっている。
The timing generator 17 is provided with a plurality of different circuit portions for executing a timing signal generation algorithm, and is selectively operated by connecting them in parallel. That is, the frequency signal CK3 is input to the timing generator 17 from the third CR oscillation circuit 13, and the frequency signal CK3
Is internally divided to generate a timing signal for driving and controlling each unit. The timing signal is output to each unit at a desired timing based on the set value K read from the memory 18. Configuration. As each timing signal, an enable signal to the first and second CR oscillation circuits 11 and 12 and a selector circuit 14
The up / down signal for determining the function of the up / down counter 15 is output from the timing generator 17.

【0033】メモリ18は、記憶内容を外部から書き替
えることができる不揮発性メモリであって、プリセット
値Ppsと、カウント時間を決定するカウント定数Kとが
記憶されている。このプリセット値Ppsがアップダウン
カウンタ15に読み出しセットされ、カウント定数Kが
タイミングジェネレータ17に読み出しセットされるよ
うになっている。タイミングジェネレータ17では、読
み込まれたカウント定数Kに基づいて、カウント時間が
所定の値になるように分周を行うようになっており、こ
の場合、周波数信号CK3を分周することにより後述す
る感度を決定することから、感度は2n 倍刻みで変更調
整されることになる。
The memory 18 is a non-volatile memory whose contents can be rewritten from the outside, and stores a preset value Pps and a count constant K for determining a count time. The preset value Pps is read out and set in the up / down counter 15, and the count constant K is read out and set in the timing generator 17. The timing generator 17 performs frequency division so that the count time becomes a predetermined value based on the read count constant K. In this case, the frequency signal CK3 is frequency-divided to obtain a sensitivity described later. Is determined, the sensitivity is changed and adjusted in steps of 2 n times.

【0034】従って、静電容量検出回路2では、各CR
発振回路11〜13がコンデンサ3〜5の静電容量に応
じて発振動作し、等価コンデンサ4に接続された第1C
R発振回路11の周波数信号CK1と基準コンデンサ5
に接続さたれ第3CR発振回路13の周波数信号CK3
は、少なくとも1回の測定中は固定となる。また、圧力
センサ3の静電容量C2は、ガス圧が高くなるほど大き
くなり発振周波数は低くなる。
Therefore, in the capacitance detection circuit 2, each CR
The oscillating circuits 11 to 13 oscillate according to the capacitances of the capacitors 3 to 5, and the first C connected to the equivalent capacitor 4
Frequency signal CK1 of R oscillation circuit 11 and reference capacitor 5
The frequency signal CK3 of the third CR oscillation circuit 13 connected to
Is fixed during at least one measurement. The capacitance C2 of the pressure sensor 3 increases as the gas pressure increases, and the oscillation frequency decreases.

【0035】この静電容量型センサ装置1を用いてガス
圧を監視する場合、平常状態では所定のガス圧が圧力セ
ンサ3に加わっており、ガス漏れ等による異常状態にな
るとガス圧が低下し、静電容量C2も低くなる。そこ
で、平常状態における所定のガス圧が加わっているとき
の静電容量C2と、等価コンデンサ4の静電容量C1が
等しくなるように設定している。これにより、平常状態
では周波数信号CK1,CK2は等しくなる。なお、等
価コンデンサ4及び基準コンデンサ5は、好ましくは温
度特性が圧力センサ3と同一または類似するものとし、
しかもそれら各圧力センサ3,等価コンデンサ4,基準
コンデンサ5を近接配置する。
When monitoring the gas pressure using the capacitance type sensor device 1, a predetermined gas pressure is applied to the pressure sensor 3 in a normal state, and the gas pressure decreases when an abnormal state due to gas leakage or the like occurs. , The capacitance C2 also decreases. Therefore, the capacitance C2 when a predetermined gas pressure is applied in a normal state is set to be equal to the capacitance C1 of the equivalent capacitor 4. Thus, in the normal state, the frequency signals CK1 and CK2 become equal. The equivalent capacitor 4 and the reference capacitor 5 preferably have the same or similar temperature characteristics as the pressure sensor 3.
Moreover, the respective pressure sensors 3, the equivalent capacitors 4, and the reference capacitors 5 are arranged close to each other.

【0036】そして、静電容量検出回路2では、図6に
示すようなタイミングで信号処理を行っており、ガス圧
(圧力センサ3の静電容量C2)に応じたパルス出力P
outを生成するようにしている。この処理アルゴリズム
は、特開平6−307949号公報や特開平9−519
2号に開示されたものと基本的に同様である。
The capacitance detection circuit 2 performs signal processing at the timing shown in FIG. 6, and generates a pulse output P corresponding to the gas pressure (the capacitance C2 of the pressure sensor 3).
out is generated. This processing algorithm is disclosed in JP-A-6-307949 and JP-A-9-519.
It is basically the same as that disclosed in No. 2.

【0037】つまり、ガス圧の監視中には圧力センサ3
に所定の圧力が加わっているため、それに応じた静電容
量C2が第2CR発振回路12に与えられ、所定の発振
周波数で発振し、周波数信号CK2を出力する。また、
第1,第3CR発振回路11,13も静電容量C1,C
3で決定された所定の発振周波数の周波数信号CK1,
CK3を出力する。そして、CK1,CK2はいずれか
一方が、アップダウンカウンタ15に選択的に入力さ
れ、しかもこのアップダウンカウンタ15は、プリセッ
ト値Ppsを設定できるようになっている。
That is, during monitoring of the gas pressure, the pressure sensor 3
Is applied to the second CR oscillating circuit 12, and oscillates at a predetermined oscillating frequency to output a frequency signal CK2. Also,
The first and third CR oscillation circuits 11, 13 also have capacitances C1, C
3, the frequency signals CK1, CK2 of the predetermined oscillation frequency determined in
CK3 is output. Either CK1 or CK2 is selectively input to the up / down counter 15, and the up / down counter 15 can set a preset value Pps.

【0038】従って、まずアップダウンカウンタ15に
予め所定の値をプリセット値Ppsとして設定し、周波数
信号CK1をアップダウンカウンタ15に一定時間Tup
だけ入力する。この時はアップカウンタとして動作させ
る。すると、Tup経過後のカウント値は、プリセット値
Ppsに対して一定時間Tup中に発生するパルス数だけ加
算された値となる。次に、周波数信号CK2をアップダ
ウンカウンタ15に一定時間Tdownだけ入力する。この
時はダウンカウンタとして動作させる。すると、Tdown
経過時のカウント値は、カウントアップして得られた値
から一定時間Tdown中に発生するパルス数だけ減算され
た値となる。そして、上記各時間TupとTdownは等しく
している。この後、アップダウンカウンタ15のカウン
ト値がゼロになるまでカウントダウンし、カウント値が
1つ減算するごとに1つのパルスを出力する。
Accordingly, first, a predetermined value is set in advance in the up / down counter 15 as the preset value Pps, and the frequency signal CK1 is supplied to the up / down counter 15 for a predetermined time Tup.
Just enter. At this time, it is operated as an up counter. Then, the count value after the elapse of Tup becomes a value obtained by adding the number of pulses generated during the predetermined time Tup to the preset value Pps. Next, the frequency signal CK2 is input to the up / down counter 15 for a predetermined time Tdown. At this time, it operates as a down counter. Then Tdown
The count value at the time of elapse is a value obtained by subtracting the number of pulses generated during the predetermined time Tdown from the value obtained by counting up. The times Tup and Tdown are set equal. Thereafter, the countdown is performed until the count value of the up / down counter 15 becomes zero, and one pulse is output each time the count value is decremented by one.

【0039】ガス圧が平常状態の場合には、静電容量C
1,C2が等しくなり、第1,第2CR発振回路11,
12の発振周波数CK1,CK2は等しいので、出力さ
れるパルス数Pout はプリセット値Ppsに等しくなる。
ガス圧が低下すると、圧力センサ3の静電容量C2が減
少するため、周波数信号CK2の発振周波数が高くな
り、一定時間Tdown中に発生するパルス数Pout も多く
なる。従って、プリセット値Ppsよりも小さな値とな
る。そして、プリセット値Ppsに対応する静電容量(ガ
ス圧)や圧力センサ3の感度特性から、出力されたパル
ス数Pout に基づいてガス圧が検出できる。
When the gas pressure is in a normal state, the capacitance C
1, C2 are equal, and the first and second CR oscillation circuits 11,
Since the twelve oscillation frequencies CK1 and CK2 are equal, the number of output pulses Pout is equal to the preset value Pps.
When the gas pressure decreases, the capacitance C2 of the pressure sensor 3 decreases, so that the oscillation frequency of the frequency signal CK2 increases, and the number of pulses Pout generated during the predetermined time Tdown increases. Therefore, the value is smaller than the preset value Pps. Then, the gas pressure can be detected based on the output pulse number Pout from the capacitance (gas pressure) corresponding to the preset value Pps and the sensitivity characteristics of the pressure sensor 3.

【0040】ここで感度とは、出力1ビットに対応する
ガス圧の変化量(出力パルスが1つ増減することによる
ガス圧の変動分)を言い、圧力センサ3は感度特性及び
動作点が製作された個々各々について僅かではあるがバ
ラツキがあるため、感度及び動作点(オフセット)を調
整できるようにしている。
Here, the sensitivity refers to the amount of change in gas pressure corresponding to one bit of output (the amount of change in gas pressure due to the increase or decrease of one output pulse). Since there is slight variation in each of the individual components, the sensitivity and the operating point (offset) can be adjusted.

【0041】すなわち、出力されるパルス数Pout は、
周波数信号CK1のカウント時間Tup、CK2のカウン
ト時間Tdown、アップダウンカウンタ15のプリセット
値Ppsによって、次式で与えられる。
That is, the number of output pulses Pout is:
The count time Tup of the frequency signal CK1, the count time Tdown of CK2, and the preset value Pps of the up / down counter 15 are given by the following equations.

【0042】 Pout =Pps+Tup×CK1−Tdown×CK2 但し、Tup×CK1,Tdown×CK2は整数 そして、Tup=Tdown=Tc CK1−CK2=Δf とおくと、上記式(1)は Pout =Tc×Δf+Pps となる。Pout = Pps + Tup × CK1−Tdown × CK2 where Tup × CK1 and Tdown × CK2 are integers. If Tup = Tdown = TcCK1-CK2 = Δf, the above equation (1) becomes Pout = Tc × Δf + Pps Becomes

【0043】従って、アップダウンカウンタ15のカウ
ント時間Tcを長くすると、周波数差Δfに対する出力
の変化量(感度)が高くなり、アップダウンカウンタ1
5のプリセット値Ppsを変えることによりオフセットが
変更できる。さらにカウント時間Tcは基準の周波数信
号CK3より生成されるので、Tc=K/CK3とな
り、周波数信号CK3またはカウント定数Kを変更する
ことにより感度を変更することができる。
Therefore, when the count time Tc of the up / down counter 15 is lengthened, the amount of change (sensitivity) of the output with respect to the frequency difference Δf increases, and the up / down counter 1
By changing the preset value Pps of 5, the offset can be changed. Further, since the count time Tc is generated from the reference frequency signal CK3, Tc = K / CK3, and the sensitivity can be changed by changing the frequency signal CK3 or the count constant K.

【0044】ここで本発明では、圧力センサ3の感度及
びオフセットを調整するのに、メモリ18の記憶内容を
書き替えるようにしている。すなわち、例えば、不揮発
性メモリ18に記憶された初期設定が、プリセット値P
ps=250及びカウント定数K=100であったとす
る。そして、測定圧力範囲が0〜500psiで1パル
ス/1psiの出力が得られるように調整するものとす
る。調整は、まず圧力センサ3を静電容量検出回路2に
接続し、圧力を計測する。この計測により圧力センサ3
の感度が、例えば目標値の0.8倍しかなかったとする
と、カウント定数Kは100/0.8で125となり、
カウント定数K=125と不揮発性メモリ18の記憶を
書き替えればよい。この後、再び圧力を計測し、圧力セ
ンサ3のオフセットが、例えば目標値よりも50psi
分だけ大きかったとすると、式(1)で250psiの
ときに250パルス出力されるように調整するもので、
プリセット値Ppsは250+50で300となり、プリ
セット値Pps=300と不揮発性メモリ18の記憶を書
き替えればよく、これにより感度及びオフセットの調整
が完了する。
Here, in the present invention, the contents stored in the memory 18 are rewritten to adjust the sensitivity and offset of the pressure sensor 3. That is, for example, the initial setting stored in the nonvolatile memory 18 is the preset value P
Suppose that ps = 250 and the count constant K = 100. Then, adjustment is performed so that an output of 1 pulse / 1 psi is obtained in a measurement pressure range of 0 to 500 psi. For the adjustment, first, the pressure sensor 3 is connected to the capacitance detection circuit 2, and the pressure is measured. With this measurement, the pressure sensor 3
Is only 0.8 times the target value, the count constant K becomes 125 at 100 / 0.8.
What is necessary is just to rewrite the count constant K = 125 and the storage of the nonvolatile memory 18. Thereafter, the pressure is measured again, and the offset of the pressure sensor 3 is, for example, 50 psi below the target value.
If it is larger by an amount, the equation (1) is adjusted so that 250 pulses are output at 250 psi.
The preset value Pps becomes 300 at 250 + 50, and the preset value Pps = 300 and the storage in the nonvolatile memory 18 may be rewritten, whereby the adjustment of the sensitivity and the offset is completed.

【0045】このように、不揮発性メモリ18の記憶内
容を書き替えるだけで圧力センサ3の感度及びオフセッ
トを調整でき、補正することができる。不揮発性メモリ
18の書き替えは電気的な作業であるため簡単に行うこ
とができ、可変抵抗による従来の調整で生じた機械的な
設定ズレは本質的にない。そして、不揮発性メモリ18
の書き替えには、パーソナルコンピュータ等を用いるこ
とができるので、設備費用を安くできる。レーザトリミ
ングで生じた問題はもちろんなく、小型化に適してい
る。また、経時変化により圧力センサ3の特性が変化し
ても、単に不揮発性メモリ18を書き替えればよいので
容易に補正することができる。
As described above, the sensitivity and offset of the pressure sensor 3 can be adjusted and corrected only by rewriting the contents stored in the nonvolatile memory 18. Rewriting of the non-volatile memory 18 is an electrical operation, so it can be easily performed, and there is essentially no mechanical setting deviation caused by the conventional adjustment using the variable resistor. Then, the nonvolatile memory 18
Since a personal computer or the like can be used for rewriting, the equipment cost can be reduced. Of course, there is no problem caused by laser trimming, and it is suitable for miniaturization. Further, even if the characteristics of the pressure sensor 3 change due to aging, the correction can be easily made because the nonvolatile memory 18 may be simply rewritten.

【0046】さらに、静電容量型センサ装置1として、
圧力センサ3と静電容量検出回路2をパッケージ内に完
全に封止して構成することもできる。この際、不揮発性
メモリ18にアクセスするための書き込み端子を設けて
おく必要はあるが、これにより封止後に書き替え調整を
行えるので、パッケージの封止の際に生じた応力歪みに
よる感度及びオフセットの変動も補正することができ
る。
Further, as the capacitance type sensor device 1,
The pressure sensor 3 and the capacitance detection circuit 2 may be completely sealed in a package. At this time, it is necessary to provide a write terminal for accessing the non-volatile memory 18, but this enables rewriting adjustment after sealing, so that sensitivity and offset due to stress distortion generated at the time of sealing the package are obtained. Can also be corrected.

【0047】*実験結果 図7は、静電引力による出力パルス変動を測定した実験
結果を示すグラフ図である。同図には図3の本発明に係
る発振回路についての測定値を実線で示しており、図8
の従来の発振回路についての測定値を破線で示してい
る。これらの測定値は100msecごとに圧力を測定
した結果である。より具体的には、2つのコントロール
端子T1 ,T2 を制御し、20msecの間圧力センサ
を発振させてその時の出力パルス数に基づいて圧力を算
出し、その後80msecの間は発振を停止するように
している。そして、本発明では図4に示すタイミングチ
ャートに従い、発振開始する直前には圧力センサの両端
子間に電位差を生じさせて安定して発振開始できるよう
にし、発振終了後は圧力センサの両端子間を同電位にし
て静電引力を発生させないようにしている。
* Experimental Results FIG. 7 is a graph showing the experimental results of measuring output pulse fluctuations due to electrostatic attraction. 8 shows the measured values of the oscillation circuit according to the present invention of FIG. 3 by solid lines, and FIG.
The measured value of the conventional oscillation circuit of FIG. These measured values are the results of measuring the pressure every 100 msec. More specifically, the two control terminals T 1 and T 2 are controlled to oscillate the pressure sensor for 20 msec, calculate the pressure based on the number of output pulses at that time, and then stop the oscillation for 80 msec. Like that. According to the present invention, a potential difference is generated between both terminals of the pressure sensor immediately before the start of the oscillation so that the oscillation can be stably started just before the start of the oscillation. Are set to the same potential so that no electrostatic attraction is generated.

【0048】なお、この発振停止後に同電位にした後、
次の発振開始の前には端子間に電位差を生じさせるよう
にバイアスする必要があるが、本形態では、同電位にし
た状態のまま電源をいったんオフにし(これにより両端
子間に電圧がかからないため、やはり、電位差は生じな
い)、次の測定開始直前に再度電源をオンにするととも
に、電位差を生じるようにしている。もちろんこれに限
ることはなく、発振停止後に第2コントロール端子T2
をLに落とした状態を保持し、次の発振を開始する(第
1コントロール端子T1 をハイレベルに切り替える)前
に、第2コントロール端子T2 をハイレベルに切り替え
るようにするなど各種の手法をとれる。
After the oscillation is stopped, the potential is set to the same value.
Before starting the next oscillation, it is necessary to bias the terminals so as to generate a potential difference. However, in this embodiment, the power supply is once turned off while maintaining the same potential (this prevents a voltage from being applied between both terminals). Therefore, a potential difference does not occur again), and the power is turned on again immediately before the start of the next measurement, and a potential difference is generated. Of course not limited to this, the second control after the oscillation stop terminal T 2
The holds state dropped L, and to start the next oscillation (the first control terminal T 1 is switched to the high level) before, various methods such as to switch the second control terminal T 2 to the high level Can be taken.

【0049】これにより、従来の発振回路では静電引力
が発振停止中にも常時電極間に印加されているためダイ
アフラムが固定電極側に徐々に引き寄せられるので係る
静電引力の影響が大きく、ダイアフラムの変位が戻る以
前に測定が繰り返されるため測定ごとに出力パルス変動
が大きくなっており、時間の経過に伴って飽和する。一
方、本発明に係る発振回路では、発振停止中の大部分の
期間は静電引力が発生しないため、静電引力の影響を抑
制することができるため、出力パルス変動が小さくなっ
ている。
Thus, in the conventional oscillating circuit, since the electrostatic attraction is always applied between the electrodes even when the oscillation is stopped, the diaphragm is gradually attracted to the fixed electrode side. Since the measurement is repeated before the displacement returns, the output pulse fluctuation increases with each measurement and saturates as time elapses. On the other hand, in the oscillation circuit according to the present invention, since the electrostatic attraction does not occur during most of the period during which the oscillation is stopped, the influence of the electrostatic attraction can be suppressed, and the output pulse fluctuation is small.

【0050】[0050]

【発明の効果】以上のように、本発明に係る静電容量型
センサ装置では、静電容量型センサの両電極について
は、発振手段が発振開始する直前に電位差が設定される
ものの、発振停止時には直ちに同一電位に戻されるので
静電引力は作用しなく、センサ素子は電源電圧による静
電引力に対してはレスポンスが悪いので、発振開始の直
前に両電極間にバイアスしても悪影響がでない。従っ
て、静電容量型センサの電極に作用する静電引力の影響
を充分に抑制することができる。
As described above, in the capacitance-type sensor device according to the present invention, the potential difference is set for both electrodes of the capacitance-type sensor immediately before the oscillation means starts to oscillate, but the oscillation stops. Sometimes, the potential is immediately returned to the same potential, so that the electrostatic attraction does not act, and since the sensor element has a poor response to the electrostatic attraction due to the power supply voltage, there is no adverse effect even if a bias is applied between both electrodes immediately before the start of oscillation. . Therefore, the effect of the electrostatic attraction acting on the electrodes of the capacitance type sensor can be sufficiently suppressed.

【0051】また、記憶手段には、計数手段が計数動作
する際の単位時間の基値と基準計数値の初期値とが記憶
されるので、その記憶内容を書き替えるだけで静電容量
型センサの感度及びオフセットを調整でき、補正するこ
とができる。つまり、計数動作の単位時間の基値を変更
することにより感度を、基準計数値の初期値を変更する
ことによりオフセットを各々調整でき、補正することが
できる。そして、この記憶手段の書き替えは電気的な作
業であるため簡便に行うことができ、可変抵抗による従
来の調整で生じた機械的な設定ズレは本質的にないとい
う優れた効果を奏する。
The storage means stores the base value of the unit time and the initial value of the reference count value when the counting means performs the counting operation. Therefore, the capacitance type sensor can be obtained simply by rewriting the stored contents. Can be adjusted and corrected. That is, the sensitivity can be adjusted by changing the base value of the unit time of the counting operation, and the offset can be adjusted and corrected by changing the initial value of the reference count value. Since the rewriting of the storage means is an electrical operation, the rewriting can be easily performed, and there is an excellent effect that there is essentially no mechanical setting deviation caused by the conventional adjustment using the variable resistor.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明に係る静電容量型センサ装置の一実施の
形態を示す構成図である。
FIG. 1 is a configuration diagram showing one embodiment of a capacitance type sensor device according to the present invention.

【図2】静電容量型の圧力センサの一例を分解して示す
斜視図である。
FIG. 2 is an exploded perspective view showing an example of a capacitance type pressure sensor.

【図3】本発明に係るCR発振回路の一実施の形態を示
す構成図である。
FIG. 3 is a configuration diagram showing one embodiment of a CR oscillation circuit according to the present invention.

【図4】図3のCR発振回路の電圧波形を示すタイミン
グ図である。
FIG. 4 is a timing chart showing a voltage waveform of the CR oscillation circuit of FIG. 3;

【図5】図3のCR発振回路の電圧波形を他の制御によ
り示すタイミング図である。
5 is a timing chart showing a voltage waveform of the CR oscillation circuit of FIG. 3 by another control.

【図6】図1の静電容量型センサ装置の電圧波形を示す
タイミング図である。
FIG. 6 is a timing chart showing voltage waveforms of the capacitance type sensor device of FIG. 1;

【図7】静電引力による出力パルス変動を測定した実験
結果を示すグラフ図である。
FIG. 7 is a graph showing experimental results obtained by measuring output pulse fluctuations due to electrostatic attraction.

【図8】従来のCR発振回路の一例を示す構成図であ
る。
FIG. 8 is a configuration diagram illustrating an example of a conventional CR oscillation circuit.

【図9】図8のCR発振回路の電圧波形を示すタイミン
グ図である。
FIG. 9 is a timing chart showing voltage waveforms of the CR oscillation circuit of FIG. 8;

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 静電容量型センサ装置 2 静電容量検出回路(計数手段) 3 圧力センサ(静電容量型センサ) 11 第2CR発振回路(発振手段) 18 不揮発性メモリ(記憶手段) DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Capacitance sensor device 2 Capacitance detection circuit (counting means) 3 Pressure sensor (capacitance sensor) 11 2nd CR oscillation circuit (oscillation means) 18 Nonvolatile memory (storage means)

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 被検知量の変化により静電容量が変化す
る静電容量型センサと、 前記静電容量型センサの静電容量に応じた周波数で発振
する発振手段と、 前記発振手段の出力を単位時間計数して基準計数値との
差をとり、計数差分のパルス列を出力する計数手段とを
備えた静電容量型センサ装置において、 前記発振手段を起動するため前記静電容量型センサにバ
イアスを与えるに際し、発振開始の直前にバイアスを与
え、かつ発振停止時にゼロバイアスに戻すようにしたこ
とを特徴とする静電容量型センサ装置。
1. An electrostatic capacitance sensor whose capacitance changes according to a change in an amount to be detected, an oscillating unit that oscillates at a frequency corresponding to the capacitance of the electrostatic capacitance sensor, and an output of the oscillating unit. And a counting means for counting the unit time and taking a difference from the reference count value, and outputting a pulse train of the counting difference, wherein the capacitive sensor is used to activate the oscillation means. When applying a bias, the bias is applied immediately before the start of oscillation, and the bias is returned to zero when the oscillation stops.
【請求項2】 前記計数手段が計数動作する際の単位時
間の基値と基準計数値の初期値とを変更可能に記憶する
記憶手段をさらに備えたことを特徴とする請求項1に記
載の静電容量型センサ装置。
2. The apparatus according to claim 1, further comprising a storage unit that stores a base value per unit time and an initial value of a reference count value when the counting unit performs a counting operation in a changeable manner. Capacitive sensor device.
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