DE3229013A1

DE3229013A1 - Detection circuit for converting a mechanical adjustment into a rectified signal

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Publication number: DE3229013A1
Application number: DE19823229013
Authority: DE
Inventors: Mitsuru Dipl.-Ing. Tama Tokyo Tamai
Original assignee: Fuji Electric Co Ltd
Current assignee: Fuji Electric Co Ltd
Priority date: 1981-07-31
Filing date: 1982-07-30
Publication date: 1983-02-24
Also published as: JPS5821503A

Abstract

An electrostatically-capacitively acting detection circuit is used for converting a mechanical adjustment into a rectified signal. For this purpose, a series circuit consisting of a capacitor (12) changing its capacitance as a function of the adjustment, a voltage of an oscillator (11), and a resistor (13) and a reference voltage source (15) is provided. The alternating voltage occurring across the resistor (13) is converted into a direct voltage by means of a rectifier circuit (14) and then compared with the reference voltage (15) by means of a comparator circuit (16). The output variable of the comparator circuit (16) is supplied to the oscillator (11) to keep the direct voltage at the same amplitude as the reference voltage (15). Furthermore, the oscillator (11) has another output for an output variable which, after rectification, forms the signal corresponding to the adjustment. <IMAGE>

Description

Erfassungsschaltung zur Umformung einer mechanischenDetection circuit for converting a mechanical

Verstellung in ein gleichgerichtetes Signal Die Erfindung betrifft eine elektrostatisch-kapazitiv wirkende Erfassungsschaltung zur Umformung einer mechanischen Verstellung in ein gleichgerichtetes Signal mit einer Reihenschaltung aus einem seine Kapazität in Abhängigkeit von der Verstellung ändernden Kondensator, der Spannung eines Oszillators und einem Widerstand sowie mit einer Bezugsspannungsquel le. Eine Erfassungsschal tung dieser Art ist beispielsweise durch die DE-OS 29 32 051 bekanntgeworden.Adjustment in a rectified signal The invention relates to an electrostatic-capacitive detection circuit for converting a mechanical adjustment into a rectified signal with a series connection from a capacitor that changes its capacitance as a function of the adjustment, the voltage of an oscillator and a resistor and a reference voltage source le. A detection scarf device of this type is, for example, by DE-OS 29 32 051 became known.

Im allgemeinen besteht bei elektrostatisch-kapazitiv wirkenden Erfassungsschaltungen für mechanische Verstellungen die Forderung, daß eine hochgradig lineare Beziehung zwischen der mechanischen Verstellung und einer Ausgangsgröße der Schaltung besteht. Dies ist jedoch nicht ohne weiteres zu erreichen, wenn man, wie dies für Erfassungsschaltungen gebräuchlich ist, zur Umformung einer mechanischen Verstellungß in eine änderung einer elektrostatischen Kapazität C einen Kondensator gemäß der Fig. 1 benutzt. Dieser weist eine feststehende Elektrode 2 auf, der eine durch die mechanische Verstellunge bewegliche Elektrode 1 gegenübersteht. Die feststehende Elektrode 2 ist mit einem Leitungsdraht 4 versehen, der durch einen Isolierkörper 3 herausgeführt ist. Für diese Anordnung gilt folgende Gleichung (1) Hierin bedeuten t: Dielektrizitätskonstante d: Anfangswert des Abstandes der Elektroden A: Elektrodenfläche CO: Anfangswert der elektrostatischen Kapazität Hieraus ist zu entnehmen, daß die elektrostatische Kapazität C des Verstellungskondensators der mechanischen Verstellung A nicht direkt proportional ist.In general, with electrostatic-capacitive detection circuits for mechanical adjustments, there is a requirement that there is a highly linear relationship between the mechanical adjustment and an output variable of the circuit. However, this cannot be easily achieved if, as is customary for detection circuits, a capacitor according to FIG. 1 is used to convert a mechanical adjustment into a change in an electrostatic capacitance C. This has a stationary electrode 2, which is opposed to an electrode 1 that is movable due to the mechanical adjustment. The fixed electrode 2 is provided with a lead wire 4 which is led out through an insulating body 3. The following equation (1) applies to this arrangement Here t: dielectric constant d: initial value of the distance between the electrodes A: electrode area CO: initial value of the electrostatic capacitance. It can be seen from this that the electrostatic capacitance C of the adjustment capacitor is not directly proportional to the mechanical adjustment A.

In der Fig. 2 ist eine bereits bekannte Schaltungsanordnung gezeigt, mit deren Hilfe dennoch unter Verwendung eines Verstellungskondensators der angegebenen Art ein Ausgangssignal gewonnen werden kann, das der mechanischen Verstellung A direkt proportional ist. Hierzu sind in der bekannten Schaltungsanordnung Oszillatoren 5 und 6 mit Ausgangsgrößen der Frequenzen fl und f2 in Verbindung mit einem Verstellungskondensator Cx und einem Vergleichskondensator C als frequenzbestimmende Elemente c vorgesehen. Die Ausgangsgrößen der Oszillatoren werden einem Meßkreis 7 zugeführt, und die gemischten Ausgangsgrößen mit einer Frequenzdifferenz zwischen den Frequenzen und f2 werden dann über ein Tiefpaßfilter 8 einem Frequenzdiskriminator 9 zugeführt, wodurch man eine der Verstellung entsprechende Ausgangsspannung V erhält.In Fig. 2 an already known circuit arrangement is shown, with the help of which nevertheless using a variable capacitor of the specified Kind of an output signal can be obtained that the mechanical adjustment A is directly proportional. For this purpose, the known circuit arrangement includes oscillators 5 and 6 with output variables of the frequencies fl and f2 in connection with an adjustment capacitor Cx and a comparison capacitor C are provided as frequency-determining elements c. The output variables of the oscillators are fed to a measuring circuit 7, and the mixed ones Output quantities with a frequency difference between the frequencies and f2 are then fed through a low-pass filter 8 to a frequency discriminator 9, whereby one receives an output voltage V corresponding to the adjustment.

Für eine Frequenzdifferenz f von Schwingungsfrequenzen fl und f2 Gilt die Beziehung und sofern #/d #1 ist, erhält man foo f, fl0 Daher beträgt die der Verstellung entsprechende Ausgangsspannung V an dem Frequenzdiskriminator 9 V c: constant und wie man aus der Gleichung .(5) entnehmen kann, ist die der Verstellung entsprechende Ausgangsspannung V der mechanischen Verstellung #/d proportional.For a frequency difference f of oscillation frequencies fl and f2 Does the relationship apply and if # / d is # 1, one gets foo f, fl0 The output voltage corresponding to the adjustment is therefore V at the frequency discriminator 9 V c: constant and, as can be seen from equation (5), the output voltage V corresponding to the adjustment is proportional to the mechanical adjustment # / d.

Bei der bekannten Schaltungsanordnung wird jedoch die Abweichung von der direkten Proportionalität gemäß der folgenden Tabelle außerordentlich groß, wenn die mechanische Verstellung # groß gegenüber dem Anfangswert d des Abstandes der Elektroden wird. b/d (X) Abweichung (X) Empfindlichkeit #f0 (%) 1 -0,06 0,5 10 -0,60 5 20 -1,4 10 50 -4.3 30 Geht man davon aus, daß »/d normalerweise zwischen 20 und 50 X beträgt, so erhält man eine Abweichugn von 1,4 bis 4,3 %. Infolgedessen muß das Verhältnis »/d auf einen Wert unterhalb weniger Prozent gedrückt werden, um eine zufriedenstellende direkte Proportionalität zu erreichen, und da die Erfassungsempfindlichkeit af/fO etwa halb so groß wird wi.e #/d, ist eine große Erfassungsempfind- lichkeit nicht erzielbar.In the known circuit arrangement, however, the deviation from the direct proportionality according to the following table becomes extremely large when the mechanical adjustment # becomes large compared to the initial value d of the distance between the electrodes. b / d (X) deviation (X) sensitivity # f0 (%) 1 -0.06 0.5 10 -0.60 5 20 -1.4 10 50 -4.3 30 If one assumes that »/ d is normally between 20 and 50%, a deviation of 1.4 to 4.3% is obtained. As a result, the ratio »/ d must be suppressed to a value below a few percent in order to achieve a satisfactory direct proportionality, and since the detection sensitivity af / f0 becomes about half as large as e # / d, a high detection sensitivity is not achievable.

Ferner ist bei der bekannten Schaltungsanordnung ein starker Einfluß einer Streukapazität unvermeidlich. Die hängt damit zusammen, daß mit einer Verstellungskapazität Co naturgemäß eine Streukapazität Cs verbunden ist deren Einfluß nicht vernachlässigt werden kann. Die zuvor angegebene Gleichung (3) nimmt daher unter Berücksichtigung der Streukapazität Cf die Form an Da nun das Verhältnis Cis/' der Streukapazität Cs zu der elektrostatischen Kapazität Co im allgemeinen zwischen 0,1 und 0,5 beträgt, verschlechtert die Streukapazität Cs nicht nur die Erfassungsempfindlichkeit f/fO, sondern auch noch weiter die direkte Proportionalität. Eine Kompensierung des Einflusses der Streukapazität ist bei der bekannten Schaltungsanordnung jedoch schwierig.Furthermore, a strong influence of a stray capacitance is unavoidable in the known circuit arrangement. This is related to the fact that a stray capacitance Cs is naturally associated with an adjustment capacitance Co, the influence of which cannot be neglected. Equation (3) given above therefore takes the form in consideration of the stray capacitance Cf Now, since the ratio Cis / 'of the stray capacitance Cs to the electrostatic capacitance Co is generally between 0.1 and 0.5, the stray capacitance Cs not only deteriorates the detection sensitivity f / f0 but also further deteriorates the direct proportionality. However, it is difficult to compensate for the influence of the stray capacitance in the known circuit arrangement.

Ein weiteres Problem bildet bei der bekannten Schaltungsanordnung eine Instabilität der Schw.ingungsfrequenz. Geht man nämlich davon aus, daß die Stabilität eines LC-Oszillators im allgemeinen 10-2 (1 %) oder ähnlich beträgt, so ist dies verhältnismäßig viel im Verhältnis zu der Erfassungsempfindlichkeit zwischen 5 und 30 %, wodurch eine Nullpunktdrift der Verstellungsausgangsspannung und der Empfindlichkeit hervorgerufen wird.Another problem is posed by the known circuit arrangement an instability of the oscillation frequency. If one assumes that the The stability of an LC oscillator is generally 10-2 (1%) or similar, so this is relatively much in relation to the detection sensitivity between 5 and 30%, resulting in a zero point drift of the adjustment output voltage and sensitivity.

Hiervon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Erfassungsschaltung der eingangs genannten Art so auszubilden, daß in einem ohne Rückführung arbeitenden System eine hohe Erfassungsempfindlichkeit unter Aufrechterhaltung einer befriedigenden direkten Proportionalität erzielt wird.Proceeding from this, the invention is based on the object of a detection circuit of the type mentioned in such a way that in a working without return System has a high detection sensitivity while maintaining a satisfactory direct proportionality is achieved.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die an dem Widerstand auftretende Wechsel spannung mittels einer Gleichrichterschaltung in eine Gleichspannung umgewandelt und diese mittels einer Komparatorschaltuna mit der Bezugsspannung verglichen sowie die Ausgangsgröße der Komparatorschaltung dem Oszillator zugeführt wird, um die Gleichspannung auf derselben Höhe wie die Bezugsspannung zu halten und daß der Oszillator einen weiteren Ausgang besitzt und die hieran auftretende Ausgangsgröße nach Gleichrichtung das der Verstellung entsprechende Signal bildet. Nach einer Weiterbildung der Erfindung kann der Oszillator hierzu eine zweite Ausgangswicklung besitzen und die hieran auftretende Wechselspannung kann nach Umformung in eine Gleichspannung und Umwandlung in einen Gleichstrom mittels eines Spannungs/Stromumsetzers als gleichgerichtetes Signal und zur Gewinnung eines Kon stantstromes für den Betrieb der Gleichrichterschaltung des Komparators und des Spannungs/Stromumsetzers dienen, Die Erfindung wird im folgenden anhand der Figuren 3 bis 8 näher erläutert.This object is achieved according to the invention in that the the resistance occurring alternating voltage by means of a rectifier circuit converted into a direct voltage and this with a comparator circuit compared to the reference voltage and the output of the comparator circuit dem Oscillator is fed to the DC voltage at the same level as the reference voltage to hold and that the oscillator has another output and the one that occurs at it Output variable after rectification forms the signal corresponding to the adjustment. According to a further development of the invention, the oscillator can have a second output winding for this purpose own and the resulting alternating voltage can after conversion into a Direct voltage and conversion into direct current by means of a voltage / current converter as a rectified signal and to obtain a constant current for operation serve the rectifier circuit of the comparator and the voltage / current converter, The invention is explained in more detail below with reference to FIGS. 3 to 8.

Die Fig. 3 z.eigt ein prinzipielles Blockschaltbild einer Erfassungsschaltung gemäß der Erfindung.3 shows a basic block diagram of a detection circuit according to the invention.

Ein ausführlicheres Schaltbild einer Erfassungsschaltung zeigt die Fig. 4.A more detailed circuit diagram of a detection circuit is shown in FIG Fig. 4.

Die Kennlinie eines Oszillators ist in einem Diagramm in der Fig. 5 dargestellt.The characteristic of an oscillator is shown in a diagram in Fig. 5 shown.

Die Fig. 6 zeigt ein Beispiel des Aufbaus eines Oszillabors.Fig. 6 shows an example of the structure of an oscillation laboratory.

Die Fig. 7 zeigt schematisch den Aufbau einer weiteren Ausführungsform eines Verstellungskondensators.7 schematically shows the structure of a further embodiment a variable capacitor.

Eine andere Ausführungsform einer Erfassungsschaltung gemäß der Erfindung ist in der Fig. 8 gezeigt.Another embodiment of a detection circuit according to the invention is shown in FIG.

In den Schaltbildern gemäß den Fig. 3 und 4 ist ein Oszillator 11 vorgesehen, der einen mechanischen Vibrator 11a, wie z. B. einen Kristallvibrator, einen Stimmgabelvibrator oder einen keramischen Vibrator aufweist. Ferner ist eine Schwingungswicklung 11b und eine Ausgangswicklung 11c und ein aktives Element vorgesehen, das die vorgenannten Elemente betätigt. Diese Anordnung weist eine stabile Schwingungsfrequenz auf. Mit der Schwingungswicklung 11b sind ein Verstellungskondensator 12 (Cx) und ein Stromerfassungswiderstand 13 (Rd) verbunden, und eine an den beiden Enden des Widerstandes 13 auftretende Wechselspannung Vd wird durch eine Gleichrichterschaltung 14 in eine Gleichspannung Vd umgeformt. Diese Gleichspannung Vd wird an einer Komparatorschaltung 16 mit einer Bezugsspannung 15 (Ec) verglichen, wobei die sich als ergebnis des Vergleiches ergebende Ausgangsspannung Vs auf den Oszillator 11 als Versorgungsspannung wirkt. Ferner wird eine an der Ausgangswicklung 11c.des Oszillators erzeugte Wechselspannung vl durch Gleichrichtung in eine Gleichspannung VL umgewandelt und mittels eines Spannungs/Stromumsetzers 17 in einen proportionalen Gleichstrom I umgeformt, der der Gleichrichterschaltung 14 sowie der Komparatorschaltung 16 und dem SpannungslStromumsetzer 17 mittels einer Konstantstromschaltung 18 zugeführt wird. Diese Schaltungselemente 14, 16 und 17 werden somit mit einem konstanten Strom betrieben, Mit 19a, 19b, 19c und 19d sind Anschlußpunkte bezeichnet.In the circuit diagrams according to FIGS. 3 and 4, there is an oscillator 11 provided that a mechanical vibrator 11a, such as. B. a crystal vibrator, comprises a tuning fork vibrator or a ceramic vibrator. Furthermore is a Oscillation winding 11b and an output winding 11c and an active element are provided, that actuates the aforementioned elements. This arrangement has a stable oscillation frequency on. With the oscillation winding 11b are an adjustment capacitor 12 (Cx) and a current detection resistor 13 (Rd) connected, and one at both ends of the Resistance 13 occurring AC voltage Vd is through a rectifier circuit 14 converted into a DC voltage Vd. This DC voltage Vd is applied to a comparator circuit 16 is compared with a reference voltage 15 (Ec), which results from the Comparison resulting output voltage Vs on the oscillator 11 as a supply voltage works. Furthermore, an alternating voltage generated at the output winding 11c. of the oscillator is vl converted into a DC voltage VL by rectification and by means of a Voltage / current converter 17 converted into a proportional direct current I, the the rectifier circuit 14 as well as the comparator circuit 16 and the voltage / current converter 17 is supplied by means of a constant current circuit 18. These circuit elements 14, 16 and 17 are thus operated with a constant current, with 19a, 19b, 19c and 19d are designated connection points.

Eine Gleichspannungsversorgung Es und ein Lastwiderstand L sind'zur Bildung einer Zweidrahterfassungsschaltung in Reihe geschaltet. Im folgenden wird die Wirkungsweise der vorstehend beschriebenen Schaltungsanordnung zur Erfassung mechanischer Verstellungen erläutert. tunächst gilt für die Verstellungskapazität Cx CX = CO 1 d (a) Da ein aufgrund einer Wechselspannung vp einer Frequenz f fließender Wechselstrom oder auf die Kapazität Cx wirkt, eines Verhältnisses Rd/2TfC £1 fähig ist, fließt ein Strom id = 2#fvp . Cx (b) und daher beträgt eine an dem Widerstand 13 (Rd) erscheinende Wechselspannung vd d id . Rd =.2#fvp . Cx Rd (c) Ferner wird die Gleichspannung Vd an der Gleichrichterschaltung 14 Vd = k1 . Vd (d) worin k1 eine proportionale Konstante ist.A DC voltage supply Es and a load resistor L are to be used Form a two-wire detection circuit connected in series. The following will the mode of action the circuit arrangement described above explained for the detection of mechanical adjustments. next applies to the adjustment capacity Cx CX = CO 1 d (a) Since a flowing due to an alternating voltage vp of a frequency f Alternating current or acting on the capacitance Cx, capable of a ratio Rd / 2TfC £ 1 is, a current flows id = 2 # fvp. Cx (b) and therefore is one on the resistor 13 (Rd) appearing alternating voltage vd d id. Rd = .2 # fvp. Cx Rd (c) Further becomes the DC voltage Vd across the rectifier circuit 14 Vd = k1. Vd (d) where k1 is a proportional constant.

Andererseits bildet der Oszillator 11 eine Hartley-Schaltung oder Colpitts-Schaltung, deren Versorgungsspannung V5 und deren Schwingungsausgangsspannung vp einander proportional zugeordnet sind, wie dies die Fig. 5 zeigt, so lange die Versorgungsspannung hoher als die Schwingungsanfangsspannung Vo ist. Deshalb ist Vs k2 * Vp (e) worin k2 eine proportionale Konstante ist. Weiterhin wird die VergReichsaúsgangsspannung Vs der Komparatorschaltung 16 dem Oszillator 11 zugeführt,um über die Schwingungswicklung llb, den Widerstand 13 (Rd) und die Gleichrichterschaltung 14 als Eingangsspannung Vd des Komparators 16 zu dienen. Hierzu wird diese Spannung einer Rückführungssteuerung unterworfen, damit sich eine Beziehung zu der Bezugsspannung E c Ec Vd (f) ergibt. Daher erhält man Vd = 2 . v p Cx . Rd . K1 = Ec Diese Gleichung wird für die Wechselspannung v p aufgelöst und ergibt Setzt man Gleichung (a) in Gleichung (g) ein, so folgt daraus In der Gleichung (h) sind die Größen, f, Rd, kl, CO, E c endlich Konstanten, so daß man zu der Beziehung gelangt, vp = k3(1 - #/d) (i) Hieraus geht hervor, daß eine änderung der Wechselspannung vp proportional zu #/d ist. Ferner ist zu festzustellen, daß die Gleichung (h) unabhängig davon gilt, daß die Ausgangsspannung Vs der Wechselspannung vp nicht proportional ist. Wenn die der Wechselspannung vp äquivalente oder proportionale Ausgangswechselspannung vl von der Ausgangswicklung llc abgenommen und der Gleichrichterschaltung 21 zugeführt wird, beträgt die gleich- gerichtete Ausgangsspannung VL V1 = Vlo (1 - a/d) (j) v L = VLo (1 - a/d) Hierin sind vlO und VLo konstante Anfangswerte. Wenn die Gleichspannung VL in Gleichung (j) mittels des Spannungs/ Stromumsetzers 17 in einen Gleichstrom I umgewandelt wird, erhält man VL = k4I + Iconst (k) I ~#/d Sonst ist ein mittels einer Konstantstromschaltung 18 den Schaltungselementen 14, 16, 17 und 21 zugeführter Strom der mit der Verstellung a nichts zu tun hat. Sofern der Ausgangsstrom I zwischen 4 und 20 mA liegt; entspricht ein Ausgangsstrom von 4 mA dem Konstantstrom Iconst, wenn der Verstellungseingang Null ist.On the other hand, the oscillator 11 forms a Hartley circuit or Colpitts circuit, the supply voltage V5 and the oscillation output voltage vp of which are proportionally associated with each other, as shown in FIG. 5, as long as the supply voltage is higher than the oscillation starting voltage Vo. Therefore, Vs k2 * Vp (e) where k2 is a proportional constant. Furthermore, the comparison output voltage Vs of the comparator circuit 16 is fed to the oscillator 11 in order to serve as the input voltage Vd of the comparator 16 via the oscillation winding 11b, the resistor 13 (Rd) and the rectifier circuit 14. For this purpose, this voltage is subjected to feedback control so that there is a relationship with the reference voltage E c Ec Vd (f). Therefore we get Vd = 2. vp Cx. Rd. K1 = Ec This equation is solved for the alternating voltage vp and gives Inserting equation (a) into equation (g) it follows In equation (h) the quantities, f, Rd, kl, CO, E c are finite constants, so that one arrives at the relation that vp = k3 (1 - # / d) (i) From this it follows that a change in alternating voltage vp is proportional to # / d. It should also be noted that equation (h) holds regardless of whether the output voltage Vs is not proportional to the alternating voltage vp. If the alternating output voltage vl equivalent or proportional to the alternating voltage vp is taken from the output winding llc and fed to the rectifier circuit 21, the rectified output voltage VL V1 = Vlo (1 - a / d) (j) v L = VLo (1 - a / d) Here, vlO and VLo are constant initial values. If the direct voltage VL in equation (j) is converted into a direct current I by means of the voltage / current converter 17, one obtains VL = k4I + Iconst (k) I ~ # / d Otherwise a constant current circuit 18 is used to convert the circuit elements 14, 16, 17 and 21 supplied current which has nothing to do with the adjustment a. If the output current I is between 4 and 20 mA; an output current of 4 mA corresponds to the constant current Iconst if the adjustment input is zero.

Weiterhin gilt an dem Strom/Spannungsumsetzer 17 in der ausführlichen Schaltungsanordnung gemäß der Fig. 4 folgende Beziehung zwischen der Bezugsspannung 15 (Ec), einer Spannung e an beiden Enden eines Nullpunktjustierwiderstandes R z in dem Umformer 17 und einer Spannung Vc an beiden Enden eines Bereichsjustierwiderstandes Rs. Furthermore, the following relationship applies to the current / voltage converter 17 in the detailed circuit arrangement according to FIG. 4 between the reference voltage 15 (Ec), a voltage e at both ends of a zero point adjustment resistor R z in the converter 17 and a voltage Vc at both ends of a range adjustment resistor Rs.

Andererseits beträgt anhand der Gleichung (i) die Vergleichsausgangsspannung Ys, Vs = VsO (1 - A/d) (m) Führt man dann eine Nullpunktjustierung durch eine Steuerung in Richtung V5 = e durch, so erhält man infolgedessen wird und da ferner gilt Vc = R5. 1> ist Dies zeigt, daß der Ausgangsstrom I der mechanischen Verstellung a proportional ist.On the other hand, based on equation (i), the comparison output voltage is Ys, Vs = VsO (1 - A / d) (m) as a result will and since Vc = R5. 1> is This shows that the output current I is proportional to the mechanical adjustment a.

Im folgenden wird beschrieben, wie der Einfluß der Streukapazität Cs kompensiert wird. Unter Berücksichtigung der Streukapazität lautet die Beziehung für die Verstellungskapazität Cx Schließt man einen Kompensationskondensator Cc gemäß der Fig. 6 mit gegenphasig angeschlossenen Wicklungen mit einer Anzahl von Windungen an, so erscheint eine Spannung vd an beiden Enden des Stromerfassungswiderstandes Rd von Wählt man Cs = Cc> dann wird die Gleichung (i) ähnlich der Gleichung (d) und somit ist ein Einfluß der Streuka-Kapazität Cs grundlegend beseitigt.The following describes how the influence of the stray capacitance Cs is compensated for. Taking into account the stray capacitance, the relationship for the displacement capacitance is Cx If a compensation capacitor Cc is connected according to FIG. 6 with windings connected in phase opposition and having a number of turns, a voltage vd appears at both ends of the current detection resistor Rd of If one selects Cs = Cc> then the equation (i) becomes similar to the equation (d) and thus an influence of the stray capacitance Cs is basically eliminated.

In der Fig. 8 ist ein Schaltbild einer anderen Ausführungsform der Erfindung gezeigt. Hierbei sind für übereinstimmende Teile die gleichen Bezugszeichen wie in der Fig. 4 vorgesehen, In der Fig. 8 ist zusätzlich ein Widerstand R5 an dem Spannungs/Stromumsetzer 17 vorgesehen, wie man ihn üblicherweise bei Zweidrahterfassungsschaltungen benutzt.8 is a circuit diagram of another embodiment of the Invention shown. The same reference numerals are used here for corresponding parts as provided in FIG. 4. In FIG. 8, a resistor R5 is also connected the voltage / current converter 17 is provided, as is usually the case with two-wire detection circuits used.

Der vorstehenden Beschreibung ist zu entnehmen, daß die Erfassungsschaltung für Verstellungen gemäß der Erfindung so aufgebaut ist, daß der durch einen Verstellungskondensator fließende Wechselstrom auf einem konstanten Wert gehalten wird unter Beachtung der Beziehung, daß eine Versorgungsspannung des Oszillators und eine Oszillatorausgangsspannung einander proportional sind. Dadurch wird erreicht, daß die Versorgungsspannung des Oszillators der Verstellung proportional ist, und man erhält eine Erfassungskennlinie mit sehr guter Linearität. Ferner wird ein Oszillator mit einem mechanischen Vibrator benutzt, der eine stabile Schwingungsfrequenz besitzt, wodurch man eine stabile Ausgangsgröße in Abhängigkeit von der Verstellung erhält und der Einfluß äußerer Bedingungen z. B. der Temperatur auf ein Minimum gebracht ist.From the above description it can be seen that the detection circuit for adjustments according to the invention is so constructed that the through a adjustment capacitor flowing alternating current is kept at a constant value while observing the Relationship that a supply voltage of the oscillator and an oscillator output voltage are proportional to each other. This ensures that the supply voltage of the Oscillator of the adjustment is proportional, and a detection characteristic is obtained with very good linearity. Furthermore, an oscillator with a mechanical vibrator used, which has a stable oscillation frequency, making a stable Output variable as a function of the adjustment is obtained and the influence is external Conditions e.g. B. the temperature is brought to a minimum.

Die Erfassungsschaltung gemäß der Erfindung kann mit ähnlicher Wirkung als Druckerfassungsgerät eingesetzt werden, indem man einen Verstellungskondensator gemäß der Fig. 7 benutzt, dessen feststehende Elektrode einer Membran oder einem anderen unter Druck stehenden Element gegenüberstehend angeordnet ist.The detection circuit according to the invention can produce a similar effect can be used as a pressure sensing device by adding a variable capacitor used according to FIG. 7, the fixed electrode of a membrane or a is arranged opposite another element under pressure.

2 Ansprüche 8 Figuren Leerseite 2 claims 8 figures Blank page

Claims

Claims 1. Electrostatic-capacitive detection circuit for converting a mechanical adjustment into a rectified signal with a series connection of one its capacity as a function of the adjustment changing capacitor (12), the voltage of an oscillator (11) and a resistor (13) and with a reference voltage source (15), d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t that the alternating voltage (Vd) occurring at the resistor (13) by means of a rectifier circuit (14) converted into a DC voltage (Vd) and this compared with the reference voltage (15) by means of a comparator circuit (16) and the output variable (V5) of the comparator circuit (16) is fed to the oscillator (11) to keep the DC voltage at the same level as the reference voltage (15) and that the oscillator (11) has a further output and the one that occurs at this output Output variable after rectification forms the signal corresponding to the adjustment.

2. Detection circuit according to claim 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t that the oscillator (11) has a second output winding (llc) and that the alternating voltage occurring thereon after being converted into a direct voltage (VL) and conversion into a direct current (I) by means of a voltage / current converter (17) as a rectified signal and to obtain a constant current for operation the rectifier circuit (14), the comparator circuit (16) and the voltage / current converter (17) is used.