ES2310439A1 - Low consumption circuit for a capacitive transducer (Machine-translation by Google Translate, not legally binding) - Google Patents
Low consumption circuit for a capacitive transducer (Machine-translation by Google Translate, not legally binding) Download PDFInfo
- Publication number
- ES2310439A1 ES2310439A1 ES200600518A ES200600518A ES2310439A1 ES 2310439 A1 ES2310439 A1 ES 2310439A1 ES 200600518 A ES200600518 A ES 200600518A ES 200600518 A ES200600518 A ES 200600518A ES 2310439 A1 ES2310439 A1 ES 2310439A1
- Authority
- ES
- Spain
- Prior art keywords
- capacitors
- low consumption
- measured
- chains
- physical quantity
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R27/00—Arrangements for measuring resistance, reactance, impedance, or electric characteristics derived therefrom
- G01R27/02—Measuring real or complex resistance, reactance, impedance, or other two-pole characteristics derived therefrom, e.g. time constant
- G01R27/26—Measuring inductance or capacitance; Measuring quality factor, e.g. by using the resonance method; Measuring loss factor; Measuring dielectric constants ; Measuring impedance or related variables
- G01R27/2605—Measuring capacitance
Abstract
Description
Circuito de bajo consumo para un transductor capacitivo.Low consumption circuit for a transducer capacitive
La presente invención está relacionada con los transductores capacitivos que se utilizan para medir magnitudes de cualquier tipo, proponiendo un circuito electrónico para dichos transductores, con el cual se consigue reducir significativamente el consumo de potencia, mejorando con ello las posibilidades de aplicación útil de los mismos.The present invention is related to capacitive transducers that are used to measure quantities of any type, proposing an electronic circuit for said transducers, with which it is possible to reduce significantly power consumption, thereby improving the chances of Useful application thereof.
Los transductores capacitivos de medida se basan en la variación de la capacidad de uno o varios condensadores sensibles a la magnitud a medir, de modo que midiendo dicha variación se puede conocer el valor de la magnitud que se mide, utilizando para ello un circuito electrónico que transforma la variación de la capacidad en una variación de tensión o de corriente eléctrica.Capacitive measurement transducers are based in the variation of the capacity of one or several capacitors sensitive to the magnitude to be measured, so that measuring said variation you can know the value of the magnitude that is measured, using an electronic circuit that transforms the variation of the capacity in a variation of voltage or of electric current.
Se conocen diversas soluciones para medir magnitudes en ese sentido, de modo que, por ejemplo:Various solutions to measure are known magnitudes in that sense, so that, for example:
La Patente US 4065715 describe un tipo de
transductor basado en un circuito capaz de generar una señal tipo
pulso, cuya duración es proporcional al valor de la magnitud a
medir, comprendiendo el circuito un condensador en paralelo con una
resistencia eléctrica, de los cuales uno es variable con la
magnitud a medir, de forma que la duración del pulso de carga o
descarga del condensador depende de la constante de tiempo del
circuito resistencia-condensador. Esta solución
resulta de un consumo elevado en el funcionamiento, debido a la
utilización de una resistencia
eléctrica.US Patent 4065715 describes a type of transducer based on a circuit capable of generating a pulse type signal, the duration of which is proportional to the value of the magnitude to be measured, the circuit comprising a capacitor in parallel with an electrical resistor, of which one is variable with the magnitude to be measured, so that the duration of the capacitor's charge or discharge pulse depends on the time constant of the resistance-capacitor circuit. This solution results from a high consumption in operation, due to the use of a resistor
electric
La Patente US 4342230 describe un sensor de presión que transforma la presión en un pulso cuya duración es función de dicha presión. En este caso se trata de medir una presión por un medio mecánico y no mediante un circuito electrónico y por lo tanto no se trata de un sensor capacitivo.US Patent 4342230 describes a sensor of pressure that transforms the pressure into a pulse whose duration is function of said pressure. In this case it is about measuring a pressure by a mechanical means and not by an electronic circuit and therefore it is not a capacitive sensor.
La Patente US 6288587 describe un elemento que transforma un pulso de tiempo en una señal digital, lo cual no es un circuito que transforme una magnitud física en un pulso de tiempo cuya duración sea función de dicha magnitud física.US Patent 6288587 describes an element that transforms a pulse of time into a digital signal, which is not a circuit that transforms a physical magnitude into a pulse of time whose duration is a function of said physical magnitude.
La Patente EP 1363404 describe la obtención de una señal de salida de un sensor, utilizando una codificación basada en el ancho de pulso, lo cual se trata de un modo particular de codificar, basado en el ratio de la duración de los estados lógicos bajo y alto.EP 1363404 describes the obtaining of an output signal from a sensor, using an encoding based on pulse width, which is treated in a particular way of coding, based on the ratio of the duration of the states Logical low and high.
Ahora bien, en la mayoría de las aplicaciones de los transductores capacitivos se trabaja con señales digitales, para lo cual se utiliza un Convertidor Analógico Digital (ADC), mediante el cual se digitalizan las señales que corresponden a las variaciones de tensión o de corriente que se obtienen con el transductor, suponiendo dicho ADC un consumo adicional.Now, in most applications Capacitive transducers work with digital signals, for which a Digital Analog Converter (ADC) is used, through which the signals corresponding to the voltage or current variations that are obtained with the transducer, said ADC assuming additional consumption.
Por otro lado, en las aplicaciones en las que los transductores se alimentan por medio de una batería, es necesario minimizar el consumo para alargar la duración de la alimentación, lo cual es aún de mayor necesidad en las aplicaciones en las que los transductores se alimentan por medios tales como radiofrecuencia, luz, calor, vibraciones, etc.On the other hand, in the applications in which The transducers are powered by a battery, it is it is necessary to minimize consumption to extend the duration of the power, which is even more needed in applications in which the transducers are fed by means such as radiofrequency, light, heat, vibrations, etc.
Por ello lo ideal es disponer de transductores de muy bajo consumo, en los que se elimine la necesidad de transformar en señal eléctrica la magnitud que se mide y posteriormente hacer una conversión analógica-digital de la señal obtenida.Therefore, the ideal is to have transducers of very low consumption, in which the need to eliminate transform the measured magnitude into an electrical signal and subsequently do a conversion analog-digital signal obtained.
De acuerdo con la presente invención se propone un circuito que permite lograr el objetivo mencionado, mediante una realización sencilla que aporta características funcionales muy ventajosas.In accordance with the present invention it is proposed a circuit that allows to achieve the mentioned objective, by a simple embodiment that provides very functional features advantageous
Este circuito objeto de la invención consta de una cadena de puertas lógicas con condensadores de capacidad fija intercalados y otra cadena de puertas lógicas en la que se intercalan condensadores cuya capacidad varía con la magnitud física a medir.This circuit object of the invention consists of a chain of logic gates with fixed capacity capacitors interspersed and another chain of logical gates in which it capacitors interspersed whose capacity varies with the magnitude Physics to measure.
Se obtiene de este modo un conjunto, en el que aplicando a la entrada de ambas cadenas una excitación, proporciona a la salida de las cadenas sendas señales con diferentes retrasos, una de las cuales sirve como referencia, en tanto que la otra es función de la magnitud física medida, de forma que la diferencia de los retrasos permite determinar el valor de la magnitud física a medir.A set is thus obtained, in which applying excitation to the input of both chains, provides at the exit of the chains, two signals with different delays, one of which serves as a reference, while the other is function of the measured physical magnitude, so that the difference of delays allow to determine the value of the physical magnitude to to size.
Las salidas de las cadenas del circuito se pueden combinar mediante una puerta lógica, lo cual permite obtener un pulso cuya duración es función de la magnitud física que se mide y por lo tanto por la duración de dicho pulso se puede determinar el valor de la magnitud física sometida a medición.The outputs of the circuit chains are they can combine through a logic gate, which allows to obtain a pulse whose duration is a function of the physical magnitude that is measured and therefore for the duration of said pulse can be determined the value of the physical quantity under measurement.
Se trata por lo tanto de un circuito que transforma las variaciones de capacidad de condensadores empleados como elementos sensibles, en una diferencia de retrasos de señal, la cual se puede transformar en un pulso cuya duración es función de la magnitud física a medir.It is therefore a circuit that Transforms capacitor capacity variations used as sensitive elements, in a difference of signal delays, which can be transformed into a pulse whose duration is function of the physical quantity to be measured.
Este circuito permite sustituir la utilización de un Convertidor Analógico Digital por circuitos electrónicos mucho más simples, para digitalizar la señal resultante, ya que el tiempo (diferencia de retrasos en señales o duración de pulsos) puede digitalizarse de manera inmediata, mediante por ejemplo el empleo de contadores.This circuit allows replacing the use of a Digital Analog Converter by electronic circuits much simpler, to digitize the resulting signal, since the time (difference in signal delays or pulse duration) can be digitized immediately, for example by employment of accountants.
Con ello se obtiene un circuito de muy bajo consumo, ya que sus componentes (condensadores y transistores trabajando en conmutación) son elementos de bajo consumo, mientras que en la salida se puede utilizar un convertidor de tiempo a señal digital, que es más simple de implementar y tiene un consumo menor que los Convertidores Analógicos Digitales utilizados en las soluciones convencionales.This results in a very low circuit. consumption, since its components (capacitors and transistors working in switching) are elements of low consumption, while that a time to signal converter can be used at the output digital, which is simpler to implement and has lower consumption that the Digital Analog Converters used in the conventional solutions
Por todo ello, dicho circuito objeto de la invención resulta de unas características ciertamente ventajosas, que le confieren vida propia y carácter preferente de aplicación para los transductores capacitivos a los que se halla destinado.Therefore, said circuit object of the invention results from certainly advantageous features, that give it its own life and preferential character of application for the capacitive transducers found destined.
La figura 1 muestra un esquema del circuito preconizado según la invención, donde el número de puertas lógicas y condensadores puede ser mayor o menor según se desee aumentar o disminuir la diferencia de retrasos entre las dos cadenas.Figure 1 shows a circuit diagram recommended according to the invention, where the number of logic gates and capacitors may be higher or lower as desired or increased decrease the difference in delays between the two chains.
La figura 2 es una gráfica ejemplo de la duración de un pulso de salida en función de la variación de las capacidades variables en el circuito preconizado.Figure 2 is a graphic example of the duration of an output pulse depending on the variation of the variable capacities in the recommended circuit.
El objeto de la invención se refiere a un circuito destinado para un transductor capacitivo de medida, con una realización que permite obtener en la salida una señal por la que se puede determinar el valor de una magnitud física que se somete a medición, con un funcionamiento de muy bajo consumo.The object of the invention relates to a circuit intended for a capacitive measurement transducer, with an embodiment that allows to obtain at the output a signal by the that you can determine the value of a physical quantity that is subjected to measurement, with a very low power operation.
El circuito que se preconiza comprende una cadena (1) de puertas lógicas (2), en la cual se intercalan condensadores (3) de capacidad variable en función de la magnitud física a medir, y otra cadena (4), también con puertas lógicas (2), en la cual se intercalan condensadores (5) de capacidad fija e independiente de la magnitud física a medir.The circuit that is recommended comprises a chain (1) of logic gates (2), in which they are inserted capacitors (3) of varying capacity depending on the magnitude physics to be measured, and another chain (4), also with logic gates (2), in which capacitors (5) of fixed capacity and independent of the physical quantity to be measured.
Se obtiene así un circuito en el que sometiendo a ambas cadenas (1 y 4) a una excitación, se obtienen en las salidas respectivas sendas señales con retrasos distintos, de modo que la diferencia de dichos retrasos es función de la magnitud física sometida a medición, permitiendo determinar el valor de ésta.A circuit is thus obtained in which subjecting to both chains (1 and 4) to an excitation, are obtained in the respective outputs two signals with different delays, so that the difference in said delays is a function of the magnitude Physical subject to measurement, allowing to determine the value of is.
El mismo efecto puede lograrse mediante dos cadenas (1 y 4) integradas con condensadores respectivos (3 y 5) variables, siendo los condensadores (3) y los condensadores (5) de una y otra cadena (1 y 4), sensibles a la magnitud física a medir, con sensibilidades de signos opuestos.The same effect can be achieved by two chains (1 and 4) integrated with respective capacitors (3 and 5) variables, the capacitors (3) and the capacitors (5) being both chains (1 and 4), sensitive to the physical quantity to be measured, with sensitivities of opposite signs.
La determinación del valor de la magnitud física medida se puede establecer por comparación entre las señales de salida de las dos cadenas (1 y 4), mediante la diferencia de los retrasos de dichas señales, pero tales señales de salida se pueden también recoger en una puerta lógica (6), la cual combina las señales para producir un pulso cuya duración es función de la magnitud física medida, permitiendo por lo tanto determinar el valor de dicha magnitud física.The determination of the value of the physical magnitude measurement can be established by comparison between the signals of output of the two chains (1 and 4), by means of the difference of delays of said signals, but such output signals can be also pick up at a logic gate (6), which combines the signals to produce a pulse whose duration is a function of the measured physical magnitude, thus allowing to determine the value of said physical magnitude.
El circuito transforma por lo tanto las variaciones de capacidad de condensadores (3) que son empleados como elementos sensibles, en una diferencia de retrasos entre la cadena (1) con condensadores variables (3) y la cadena (4) con condensadores (5) de capacidad fija que se utilizan como referencia, para crear un pulso cuya duración es función de la magnitud física que se mide, según la gráfica de la figura 2 representada a modo de ejemplo, que representa la duración del pulso en nanosegundos en función de la variación de capacidad de los condensadores (3) en femtofaradios.The circuit therefore transforms the capacitor capacity variations (3) that are employed as sensitive elements, in a difference of delays between chain (1) with variable capacitors (3) and chain (4) with capacitors (5) of fixed capacity that are used as reference, to create a pulse whose duration is a function of the physical magnitude measured, according to the graph in figure 2 represented by way of example, which represents the duration of the pulse in nanoseconds depending on the capacity variation of the capacitors (3) in femtofaradios.
Si se desea digitalizar la señal de salida, el circuito permite utilizar para ello circuitos electrónicos más simples que un convertidor analógico digital, ya que la diferencia de retrasos de señales o duración de pulsos es una función de tiempo que puede digitalizarse de manera inmediata, mediante por ejemplo el empleo de contadores, resultando todo el conjunto funcional de muy bajo consumo, ya que tanto los componentes del propio circuito, como los circuitos de salida acoplables a él, propician esa característica de bajo consumo.If you want to digitize the output signal, the circuit allows to use electronic circuits for this purpose more simple than a digital analog converter, since the difference Signal delay or pulse duration is a function of time that can be digitized immediately, by example the use of counters, resulting in the whole set Very low consumption function, since both the components of the own circuit, like the output circuits attachable to it, propitiate that characteristic of low consumption.
Claims (5)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
ES200600518A ES2310439B1 (en) | 2006-03-03 | 2006-03-03 | LOW CONSUMPTION CIRCUIT FOR A CAPACITIVE TRANSDUCER. |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
ES200600518A ES2310439B1 (en) | 2006-03-03 | 2006-03-03 | LOW CONSUMPTION CIRCUIT FOR A CAPACITIVE TRANSDUCER. |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
ES2310439A1 true ES2310439A1 (en) | 2009-01-01 |
ES2310439B1 ES2310439B1 (en) | 2009-10-14 |
Family
ID=40130643
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
ES200600518A Active ES2310439B1 (en) | 2006-03-03 | 2006-03-03 | LOW CONSUMPTION CIRCUIT FOR A CAPACITIVE TRANSDUCER. |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
ES (1) | ES2310439B1 (en) |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4470008A (en) * | 1982-07-02 | 1984-09-04 | Ryochi Kato | Capacitance sensor |
JPH08123613A (en) * | 1994-10-27 | 1996-05-17 | Nitta Ind Corp | Electrostatic capacity type sensor |
JPH10141992A (en) * | 1996-11-07 | 1998-05-29 | Japan Aviation Electron Ind Ltd | Signal processing circuit for capacitive transducer |
JPH112504A (en) * | 1997-06-11 | 1999-01-06 | Nitta Ind Corp | Detector circuit of electrical capacitance sensor |
WO2006067733A1 (en) * | 2004-12-23 | 2006-06-29 | Koninklijke Philips Electronics N.V. | On silicon interconnect capacitance extraction |
-
2006
- 2006-03-03 ES ES200600518A patent/ES2310439B1/en active Active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4470008A (en) * | 1982-07-02 | 1984-09-04 | Ryochi Kato | Capacitance sensor |
JPH08123613A (en) * | 1994-10-27 | 1996-05-17 | Nitta Ind Corp | Electrostatic capacity type sensor |
JPH10141992A (en) * | 1996-11-07 | 1998-05-29 | Japan Aviation Electron Ind Ltd | Signal processing circuit for capacitive transducer |
JPH112504A (en) * | 1997-06-11 | 1999-01-06 | Nitta Ind Corp | Detector circuit of electrical capacitance sensor |
WO2006067733A1 (en) * | 2004-12-23 | 2006-06-29 | Koninklijke Philips Electronics N.V. | On silicon interconnect capacitance extraction |
Non-Patent Citations (3)
Title |
---|
[en línea] [recuperado el 04.06.2008] Recuperado de: EPOQUE database & JP 08123613 A (NITTA KK) 17.05.1996, (resumen; figuras) * |
[en línea] [recuperado el 04.06.2008] Recuperado de: EPOQUE database & JP 10141992 A (NIPPON KOKU DENSHI KOGYO KK) 29.05.1998, (resumen; figuras) * |
[en línea] [recuperado el 04.06.2008] Recuperado de: EPOQUE database & JP 11002504 A (NITTA KK) 06.01.1999, (resumen; figuras) * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
ES2310439B1 (en) | 2009-10-14 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP4537483B2 (en) | High resolution and wide dynamic range integrator | |
US7026812B2 (en) | Magnetic sensor | |
TW201517514A (en) | Capacitive proximity detection using delta-sigma conversion | |
ES2310439B1 (en) | LOW CONSUMPTION CIRCUIT FOR A CAPACITIVE TRANSDUCER. | |
RU2003123628A (en) | GRAVIMETER | |
ITTO20101019A1 (en) | POLARIZATION CIRCUIT FOR A MAGNETIC FIELD SENSOR, AND ITS POLARIZATION METHOD | |
US9519015B2 (en) | Rise time and fall time measurement | |
McEwan et al. | Direct digital-frequency synthesis by analog interpolation | |
WO2009050307A1 (en) | Low-consumption circuit for a capacitive transducer | |
US9488530B2 (en) | Time-domain temperature sensing system with a digital output and method thereof | |
JP5508233B2 (en) | Double integral type A / D converter | |
TWI355144B (en) | Analog to digital converter | |
JP5447979B2 (en) | Temperature measuring instrument | |
JP6393669B2 (en) | Sensor device and sensing method | |
JP2014045503A5 (en) | Electronic control unit | |
RU2310271C1 (en) | Current-to-pulse-frequency converter | |
KR101509421B1 (en) | Power-On-Reset Circuit Using Clock Signal and Peak Detector | |
JP2007195351A (en) | Storage battery device | |
RU2215306C1 (en) | Device to detect and measure ionizing radiation | |
RU2461804C1 (en) | Temperature converter | |
KR101925944B1 (en) | Resistance to digital converter | |
RU2552749C1 (en) | Microcontroller metering converter with function of current measurement in resistive sensor circuit | |
SU716005A1 (en) | Digital integrating voltmeter | |
SU565259A1 (en) | Digital frequency meter | |
RU2002100989A (en) | Device for measuring time intervals of electrical signals |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
EC2A | Search report published |
Date of ref document: 20090101 Kind code of ref document: A1 |
|
PC2A | Transfer of patent |