JP2676959B2 - 圧力伝送器 - Google Patents
圧力伝送器Info
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- JP2676959B2 JP2676959B2 JP2893190A JP2893190A JP2676959B2 JP 2676959 B2 JP2676959 B2 JP 2676959B2 JP 2893190 A JP2893190 A JP 2893190A JP 2893190 A JP2893190 A JP 2893190A JP 2676959 B2 JP2676959 B2 JP 2676959B2
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- Japan
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- pressure
- electrode
- capacitance
- output
- input
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Description
【発明の詳細な説明】 ＜産業上の利用分野＞ 本発明は、差動容量形のセンサを用いて圧力（差圧も
含む）を電気信号に変換する圧力伝送器に係り、特に入
出力特性を補正して精度を向上させるように改良した圧
力伝送器に関する。
含む）を電気信号に変換する圧力伝送器に係り、特に入
出力特性を補正して精度を向上させるように改良した圧
力伝送器に関する。
＜従来の技術＞ 一般に、静電容量形のセンサを用いて圧力を電気信号
に変換する場合にはその入出力特性が非直線性を持って
おり、しかも各センサごとに異なった特性を持つ。
に変換する場合にはその入出力特性が非直線性を持って
おり、しかも各センサごとに異なった特性を持つ。
従って、あらかじめ校正圧力を印加することにより、
例えばマイクロコンピュータユニットのメモリの中にこ
の入出力特性をそれぞれのセンサ固有のデータとして格
納しこの固有のデータを用いてマイクロプロセッサユニ
ットにより出力演算がなされる。このため、精度の良い
圧力／電気信号変換を実現するためには、この入出力特
性は各センサごとに正確にメモリの中に設定する必要が
ある。
例えばマイクロコンピュータユニットのメモリの中にこ
の入出力特性をそれぞれのセンサ固有のデータとして格
納しこの固有のデータを用いてマイクロプロセッサユニ
ットにより出力演算がなされる。このため、精度の良い
圧力／電気信号変換を実現するためには、この入出力特
性は各センサごとに正確にメモリの中に設定する必要が
ある。
従来は、一般に実際の各センサの入出力特性を近似す
るのに例えば第６図に示すような折れ線近似で設定する
ことが行われている。
るのに例えば第６図に示すような折れ線近似で設定する
ことが行われている。
第６図（イ）において横軸は入力である校正圧力、縦
軸は出力である電気信号であり、破線は実際の特性、点
線は折れ線近似を示している。この様に折れ線近似をし
たときには第６図（ロ）に示すように出力誤差としてε
なる誤差を発生することとなる。
軸は出力である電気信号であり、破線は実際の特性、点
線は折れ線近似を示している。この様に折れ線近似をし
たときには第６図（ロ）に示すように出力誤差としてε
なる誤差を発生することとなる。
また、他の入出力特性の設定として実際の各センサの
入出力特性に対して第７図（イ）に示すような多項式で
近似することも行われる。
入出力特性に対して第７図（イ）に示すような多項式で
近似することも行われる。
第７図（イ）において横軸は入力である校正圧力、縦
軸は出力である電気信号であり、破線は実際の特性、点
線は多項式近似を示している。この様に多項式近似をし
たときにも第７図（ロ）に示すように出力誤差としてε
なる誤差を発生することとなる。
軸は出力である電気信号であり、破線は実際の特性、点
線は多項式近似を示している。この様に多項式近似をし
たときにも第７図（ロ）に示すように出力誤差としてε
なる誤差を発生することとなる。
＜発明が解決しようとする課題＞ しかしながら、このように入出力特性をマイクロコン
ピュータユニットのメモリの中に設定する場合には近似
式を用いているので、少なからず誤差を含んでいる。そ
の上に、精度を向上させようとすると折れ線近似の場合
には直線区間を短くして折れ曲がり点を細かくとる必要
があるので、校正点数を増やさなければならない不便が
あり、また多項式近似の場合は多項式の次数を上げる必
要があるので、未知数が増加して校正点数を増加させな
ければならず作業効率が低下するという問題がある。
ピュータユニットのメモリの中に設定する場合には近似
式を用いているので、少なからず誤差を含んでいる。そ
の上に、精度を向上させようとすると折れ線近似の場合
には直線区間を短くして折れ曲がり点を細かくとる必要
があるので、校正点数を増やさなければならない不便が
あり、また多項式近似の場合は多項式の次数を上げる必
要があるので、未知数が増加して校正点数を増加させな
ければならず作業効率が低下するという問題がある。
＜課題を解決するための手段＞ 本発明は、以上の課題を解決するために、移動電極に
対して第１電極と第２電極とが対向して設けられこれ等
の間に封液が満たされて検出すべき圧力に応じて差動的
に変化する第１及び第２静電容量を形成する差動容量セ
ンサと、第１及び第２静電容量に対応する容量信号をデ
ジタル信号に変換して演算処理するマイクロコンピュー
タユニットと、このマイクロコンピュータユニットでの
演算結果をアナログ信号に変換して出力する圧力伝送器
において、マイクロコンピュータユニットにより圧力の
測定範囲内の任意の３点における既知の校正圧力PCに対
して得られる３個の容量信号VCをデジタル変換してメモ
リに格納し格納されたこれ等のデータ対（PC、VC）を用
いて差動容量式の原理から導かれた式 VC＝［aPC/（ｂ−PC 2）］＋ｃ の係数ａ、ｂ、ｃを決定する係数演算手段と、マイクロ
コンピュータユニットによりこの様にして決定された係
数ａ、ｂ、ｃを用いて未知の測定圧力PMに対応して得ら
れた容量信号VMから式 PM＝［ａ±｛（a2＋４（VM−ｃ）2b｝1/2］／ −２（VM−ｃ） （但しVM＝ｃのときPM＝０） により入出力特性の補正演算がされた測定圧力PMを出力
する補正演算手段とを具備するようにしたものである。
対して第１電極と第２電極とが対向して設けられこれ等
の間に封液が満たされて検出すべき圧力に応じて差動的
に変化する第１及び第２静電容量を形成する差動容量セ
ンサと、第１及び第２静電容量に対応する容量信号をデ
ジタル信号に変換して演算処理するマイクロコンピュー
タユニットと、このマイクロコンピュータユニットでの
演算結果をアナログ信号に変換して出力する圧力伝送器
において、マイクロコンピュータユニットにより圧力の
測定範囲内の任意の３点における既知の校正圧力PCに対
して得られる３個の容量信号VCをデジタル変換してメモ
リに格納し格納されたこれ等のデータ対（PC、VC）を用
いて差動容量式の原理から導かれた式 VC＝［aPC/（ｂ−PC 2）］＋ｃ の係数ａ、ｂ、ｃを決定する係数演算手段と、マイクロ
コンピュータユニットによりこの様にして決定された係
数ａ、ｂ、ｃを用いて未知の測定圧力PMに対応して得ら
れた容量信号VMから式 PM＝［ａ±｛（a2＋４（VM−ｃ）2b｝1/2］／ −２（VM−ｃ） （但しVM＝ｃのときPM＝０） により入出力特性の補正演算がされた測定圧力PMを出力
する補正演算手段とを具備するようにしたものである。
＜作 用＞ マイクロコンピュータユニットの係数設定手段により
圧力の測定範囲内の任意の３点における既知の校正圧力
PCに対して得られる例えば３個の容量信号VCをデジタル
変換してメモリに格納し格納されたこれ等のデータ対
（PC、VC）を用いて式 VC＝［aPC/（ｂ−PC 2）］＋ｃ の係数ａ、ｂ、ｃを決定する。
圧力の測定範囲内の任意の３点における既知の校正圧力
PCに対して得られる例えば３個の容量信号VCをデジタル
変換してメモリに格納し格納されたこれ等のデータ対
（PC、VC）を用いて式 VC＝［aPC/（ｂ−PC 2）］＋ｃ の係数ａ、ｂ、ｃを決定する。
この後、マイクロコンピュータユニットの補正演算手
段により決定された係数ａ、ｂ、ｃを用いて未知の測定
圧力PMに対応して得られた容量信号VMから式 PM＝［ａ±｛（a2＋４（VMc）２−ｂ｝1/2］／ −２（VM−ｃ） （但しVM＝ｃのときPM＝０） により入出力特性の補正演算がされた測定圧力PMを出力
する。
段により決定された係数ａ、ｂ、ｃを用いて未知の測定
圧力PMに対応して得られた容量信号VMから式 PM＝［ａ±｛（a2＋４（VMc）２−ｂ｝1/2］／ −２（VM−ｃ） （但しVM＝ｃのときPM＝０） により入出力特性の補正演算がされた測定圧力PMを出力
する。
以上により、少ない校正点数で測定圧力に対して精度
の良い出力信号を得ることができる。
の良い出力信号を得ることができる。
＜実施例＞ 以下、本発明の実施例について図を用いて説明する。
第１図は本発明の１実施例の構成を示すブロック図であ
る。
第１図は本発明の１実施例の構成を示すブロック図であ
る。
29は差動容量センサであり、移動電極７に対して固定
電極８、９が対向配置され、それぞれ静電容量C1、C2が
形成されている。
電極８、９が対向配置され、それぞれ静電容量C1、C2が
形成されている。
30はマイクロプロセッサユニットである。31は静電容
量C1、C2を対応する時間信号に変換する静電容量／時間
変換器であり、32は時間信号をデジタル値に変換するタ
イマカウンタである。これ等でアナログ／デジタル変換
器33を構成している。35はRAM（ランダムアクセスメモ
リ）、36はROM（リードオンリーメモリー）又はEEPROM
（エレクトリカリエラーザブルプログラムROM）或いは
これ等の合成であるが代表としてROMとして取り扱い、
これ等のアドレス指定はCPU（プロセッサ）37からバス3
8、ラッチデコーダ39を介してなされる。40はデータバ
スである。タイマカウンタ32からの出力データはRAM35
へ格納される。
量C1、C2を対応する時間信号に変換する静電容量／時間
変換器であり、32は時間信号をデジタル値に変換するタ
イマカウンタである。これ等でアナログ／デジタル変換
器33を構成している。35はRAM（ランダムアクセスメモ
リ）、36はROM（リードオンリーメモリー）又はEEPROM
（エレクトリカリエラーザブルプログラムROM）或いは
これ等の合成であるが代表としてROMとして取り扱い、
これ等のアドレス指定はCPU（プロセッサ）37からバス3
8、ラッチデコーダ39を介してなされる。40はデータバ
スである。タイマカウンタ32からの出力データはRAM35
へ格納される。
ROM36には所定の演算プログラムおよび初期データが
格納されており、CPU36の制御の基にROM36に格納された
演算手順にしたがって演算された結果はRAM35に格納さ
れる。なお、コントロールバスの図示は省略してある。
最終の演算結果は、タイマ／カウンタ41によりデュテイ
信号に変換され、デューテイ信号はデューテイ／アナロ
グ変換器42でアナログ信号に変換されて出力端43に出力
する。タイマ／カウンタ41とデューテイアナログ変換器
42とでデジタルアナログ変換器44を構成する。
格納されており、CPU36の制御の基にROM36に格納された
演算手順にしたがって演算された結果はRAM35に格納さ
れる。なお、コントロールバスの図示は省略してある。
最終の演算結果は、タイマ／カウンタ41によりデュテイ
信号に変換され、デューテイ信号はデューテイ／アナロ
グ変換器42でアナログ信号に変換されて出力端43に出力
する。タイマ／カウンタ41とデューテイアナログ変換器
42とでデジタルアナログ変換器44を構成する。
第２図は第１図における静電容量／時間変換器の構成
を示すブロック図である。
を示すブロック図である。
移動電極７と共通電位点COMの間には受遊容量CSが形
成されており、移動電極７はインバータG1の入力端に接
続されている。インバータG1の出力端はインバータG2を
介してカウンタCTの入力端CLに接続されている。ナンド
ゲートG3の入力の一端はカウンタCTの出力端Qnと接続さ
れ、ナンドケートG4の入力の一端はカウンタCTのｎビッ
トの出力端QnとインバータG5を介して接続されている。
ナンドゲートG3、G4の入力の他端はインバータG1の出力
端と各々接続され、これ等の出力端はそれぞれ固定電極
９、８と接続されている。また、ナンドゲートG3、G4の
出力端の間にはナンドゲートG6の各入力端が接続され、
その出力端は双方向定電流回路CCを介してインバータG1
の入力端に接続されている。なお、各素子は例えばCMOS
で形成されている。
成されており、移動電極７はインバータG1の入力端に接
続されている。インバータG1の出力端はインバータG2を
介してカウンタCTの入力端CLに接続されている。ナンド
ゲートG3の入力の一端はカウンタCTの出力端Qnと接続さ
れ、ナンドケートG4の入力の一端はカウンタCTのｎビッ
トの出力端QnとインバータG5を介して接続されている。
ナンドゲートG3、G4の入力の他端はインバータG1の出力
端と各々接続され、これ等の出力端はそれぞれ固定電極
９、８と接続されている。また、ナンドゲートG3、G4の
出力端の間にはナンドゲートG6の各入力端が接続され、
その出力端は双方向定電流回路CCを介してインバータG1
の入力端に接続されている。なお、各素子は例えばCMOS
で形成されている。
カウンタCTの出力端Qnが負（ローレベル）に保持され
ている時間T1はナンドゲートG4、静電容量C1、インバー
タG1で構成される正帰還ループが形成されている。この
ため、ナンドゲートG4の出力端の電位が正の電源電圧＋
Ｅ（ハイレベル）のときは静電容量C1が充電されインバ
ータG1の入力電圧が上昇しスレッショルドVTHに達する
とインバータG1の出力端の電位は垂直に立下り負の電源
電圧−Ｅ（ローレベル）となる。従って、ナンドゲート
G4の出力端はハイレベルとなり、ナンドゲートG3の出力
端はカウンタCTの出力端Qnがローレベルに保持されてい
るかぎりハイレベルになっているので、ナンドゲートG6
の出力端はローレベルになり双方向定電流回路CCより一
定の電流値ｉで静電容量C1の電荷を放電し始める。従っ
て、インバータG1の入力端の電位は一定の割合で減少し
スレッショルドVTHに達するとインバータG1の出力端の
電位がハイレベルに反転する。インバータG1の入力電圧
の立ち下りから双方向定電流回路CCの放電によるスレッ
ショルドVTHに達するまでの時間t1は静電容量C1に比例
する。
ている時間T1はナンドゲートG4、静電容量C1、インバー
タG1で構成される正帰還ループが形成されている。この
ため、ナンドゲートG4の出力端の電位が正の電源電圧＋
Ｅ（ハイレベル）のときは静電容量C1が充電されインバ
ータG1の入力電圧が上昇しスレッショルドVTHに達する
とインバータG1の出力端の電位は垂直に立下り負の電源
電圧−Ｅ（ローレベル）となる。従って、ナンドゲート
G4の出力端はハイレベルとなり、ナンドゲートG3の出力
端はカウンタCTの出力端Qnがローレベルに保持されてい
るかぎりハイレベルになっているので、ナンドゲートG6
の出力端はローレベルになり双方向定電流回路CCより一
定の電流値ｉで静電容量C1の電荷を放電し始める。従っ
て、インバータG1の入力端の電位は一定の割合で減少し
スレッショルドVTHに達するとインバータG1の出力端の
電位がハイレベルに反転する。インバータG1の入力電圧
の立ち下りから双方向定電流回路CCの放電によるスレッ
ショルドVTHに達するまでの時間t1は静電容量C1に比例
する。
次に、インバータG1の出力端の電位がハイレベルにな
るとナンドゲートG4の出力端の電位はローレベルとなり
静電容量C1は逆方向に充電される。この場合には、ナン
ドゲートG6の出力端の電位はハイレベルとなり、双方向
定電流回路CCより静電容量C1が一定の電流値ｉで充電さ
れ、インバータG1の入力端の電位が一定の割合で増加し
スレッショルドVTHに達するとインバータG1の出力端の
電位がローレベルに反転する。このインバータG1が反転
するまでの時間t1′も静電容量C1に比例している。以上
の動作をカウンタCTの出力端Qnの電位がローレベルにな
るまで繰り返す。従って、カウンタCTの出力端Qnの電位
がローレベルに保持されている期間T1は静電容量C1に比
例した値となる。
るとナンドゲートG4の出力端の電位はローレベルとなり
静電容量C1は逆方向に充電される。この場合には、ナン
ドゲートG6の出力端の電位はハイレベルとなり、双方向
定電流回路CCより静電容量C1が一定の電流値ｉで充電さ
れ、インバータG1の入力端の電位が一定の割合で増加し
スレッショルドVTHに達するとインバータG1の出力端の
電位がローレベルに反転する。このインバータG1が反転
するまでの時間t1′も静電容量C1に比例している。以上
の動作をカウンタCTの出力端Qnの電位がローレベルにな
るまで繰り返す。従って、カウンタCTの出力端Qnの電位
がローレベルに保持されている期間T1は静電容量C1に比
例した値となる。
カウンタCTがｎビットを計数するとその出力端Qnの電
位がハイレベルに反転し、ナンドゲートG3、静電容量
C2、インバータG1で構成される正帰還ループが選択さ
れ、カウンタCTの出力端がローレベルに保持されている
場合と同様にして発振する。従って、カウンタCTの出力
端Qnがハイレベルに保持されている期間T2は静電容量C2
に比例する。
位がハイレベルに反転し、ナンドゲートG3、静電容量
C2、インバータG1で構成される正帰還ループが選択さ
れ、カウンタCTの出力端がローレベルに保持されている
場合と同様にして発振する。従って、カウンタCTの出力
端Qnがハイレベルに保持されている期間T2は静電容量C2
に比例する。
以上の如くして、静電容量／時間変換器31は静電容量
C1、C2を時間T1、T2に周期的に変換する。変換された時
間T1、T2はタイマカウンタ32でデジタル値に変換され
る。
C1、C2を時間T1、T2に周期的に変換する。変換された時
間T1、T2はタイマカウンタ32でデジタル値に変換され
る。
次に、第１図におけるこれ等の変換されたデジタル値
の処理について第３図に示すフローチャート図を用いて
説明する。
の処理について第３図に示すフローチャート図を用いて
説明する。
まず、静電容量C1、C2と圧力Ｐなどとの関係について
説明する。
説明する。
移動電極７と固定電極８、９との間に封入されている
封液の比封電率をε、Ａを各電極の電極面積、ｄを圧力
Ｐがゼロのときの各電極間の距離、Δχを圧力Ｐによる
移動電極７の変位とすれば、静電容量C1、C2は C1＝εA/（ｄ−Δχ） ……（01） C2＝εA/（ｄ＋Δχ） ……（02） となる。ここで、αを固定定数とすれば、 Δχ＝αＰ の関係があるから、ｇ＝εA/α、ｈ＝d/αとおけば、
（01）、（02）式はそれぞれ C1＝g/（ｈ−Ｐ） ……（03） C2＝g/（ｈ＋Ｐ） ……（04） となる。
封液の比封電率をε、Ａを各電極の電極面積、ｄを圧力
Ｐがゼロのときの各電極間の距離、Δχを圧力Ｐによる
移動電極７の変位とすれば、静電容量C1、C2は C1＝εA/（ｄ−Δχ） ……（01） C2＝εA/（ｄ＋Δχ） ……（02） となる。ここで、αを固定定数とすれば、 Δχ＝αＰ の関係があるから、ｇ＝εA/α、ｈ＝d/αとおけば、
（01）、（02）式はそれぞれ C1＝g/（ｈ−Ｐ） ……（03） C2＝g/（ｈ＋Ｐ） ……（04） となる。
したがって、これ等の式から （C1−C2）／（C1＋C2）＝P/h ……（05） が得られる。つまり、（C1−C2）／（C1＋C2）の演算を
マイクロコンピュータユニット30で演算すれば圧力Ｐに
比例した容量出力V01を得ることができる。
マイクロコンピュータユニット30で演算すれば圧力Ｐに
比例した容量出力V01を得ることができる。
しかしながら、実際には第２図に破線で示すように、
移動電極７と固定電極８、９との間には測定入力である
圧力Ｐが変化しても全く年化しない浮遊容量CSが存在す
る。この場合は簡単のため浮遊容量CSは移動電極７と固
定電極８、９との間で同一としてある。
移動電極７と固定電極８、９との間には測定入力である
圧力Ｐが変化しても全く年化しない浮遊容量CSが存在す
る。この場合は簡単のため浮遊容量CSは移動電極７と固
定電極８、９との間で同一としてある。
この様な場合に検出される容量出力V02は、Ｋを定数
とすれば V02＝Ｋ［（C1＋CS）−（C2＋CS）］／［（C1＋CS） ＋（C2＋CS）］ ＝Ｋ（C1−C2）／（C1＋C2＋2CS） ……（06） となる。この式に（03）、（04）式を代入して整理する
と、 V02＝（KgP/C）／［（ghmCS）＋h2−P2）］ ……（07） となる。ここで、各係数を ａ＝Kg/CS ｂ＝（gh/CS）＋h2 とおくと、（07）式は V02＝aP/（ｂ−P2） ……（08） となる。しかし、この（08）式は静電容量C1とC2が理想
的に作られた場合であり、現実には寸法が一致してない
などのため圧力Ｐがゼロであっても容量出力V03≠０と
なり、オフセット量を示す係数ｃを考慮すると、（08）
式は V03＝aP/（ｂ−P2）＋ｃ ……（09） となる。
とすれば V02＝Ｋ［（C1＋CS）−（C2＋CS）］／［（C1＋CS） ＋（C2＋CS）］ ＝Ｋ（C1−C2）／（C1＋C2＋2CS） ……（06） となる。この式に（03）、（04）式を代入して整理する
と、 V02＝（KgP/C）／［（ghmCS）＋h2−P2）］ ……（07） となる。ここで、各係数を ａ＝Kg/CS ｂ＝（gh/CS）＋h2 とおくと、（07）式は V02＝aP/（ｂ−P2） ……（08） となる。しかし、この（08）式は静電容量C1とC2が理想
的に作られた場合であり、現実には寸法が一致してない
などのため圧力Ｐがゼロであっても容量出力V03≠０と
なり、オフセット量を示す係数ｃを考慮すると、（08）
式は V03＝aP/（ｂ−P2）＋ｃ ……（09） となる。
この（09）式の未知数は係数ａ、ｂ、ｃの３個である
ので、３点のＰとV03を用いて校正をすれば決定するこ
とができる。
ので、３点のＰとV03を用いて校正をすれば決定するこ
とができる。
そこで、次に係数ａ、ｂ、ｃを求める校正手続につい
て説明する。圧力Ｐを校正圧力PCとして印加したときの
容量出力V03をVCとすれば、測定圧力範囲内の３点［VC
（０）、PC（０）］、［VC（１）、PC（１）］、［V
C（２）、PC（２）］の校正点の値を（09）式に代入し
て、 VC（０）＝aPc（０）／（ｂ−PC（０）２）＋ｃ ……（10） VC（１）＝aPc（１）／（ｂ−PC（１）２）＋ｃ ……（11） VC（２）＝aPc（２）／（ｂ−PC（２）２）＋ｃ ……（12） を得る。一般的には、入力がPC＝０を使用するからここ
ではPC（０）＝０とすると（10）式から ｃ＝VC（０） ……（13） となり、これを（11）式に代入して、 ａ＝［（VC（１） −VC（０））（ｂ−PC（１）２）（１）］/PC ……（14） を得る。この（14）式を（12）式に代入すると ｂ＝PC（１）・PC（２）［（VC（２） −VC（０））PC（２）−（VC（１） −VC（０））PC（１）］／［（VC（２） −VC（０））PC（１）−（VC（１） −VC（０））PC（２）］ ……（15） となる。この（15）式で得られた係数ｂを（14）式に代
入すれば係数ａを得る。
て説明する。圧力Ｐを校正圧力PCとして印加したときの
容量出力V03をVCとすれば、測定圧力範囲内の３点［VC
（０）、PC（０）］、［VC（１）、PC（１）］、［V
C（２）、PC（２）］の校正点の値を（09）式に代入し
て、 VC（０）＝aPc（０）／（ｂ−PC（０）２）＋ｃ ……（10） VC（１）＝aPc（１）／（ｂ−PC（１）２）＋ｃ ……（11） VC（２）＝aPc（２）／（ｂ−PC（２）２）＋ｃ ……（12） を得る。一般的には、入力がPC＝０を使用するからここ
ではPC（０）＝０とすると（10）式から ｃ＝VC（０） ……（13） となり、これを（11）式に代入して、 ａ＝［（VC（１） −VC（０））（ｂ−PC（１）２）（１）］/PC ……（14） を得る。この（14）式を（12）式に代入すると ｂ＝PC（１）・PC（２）［（VC（２） −VC（０））PC（２）−（VC（１） −VC（０））PC（１）］／［（VC（２） −VC（０））PC（１）−（VC（１） −VC（０））PC（２）］ ……（15） となる。この（15）式で得られた係数ｂを（14）式に代
入すれば係数ａを得る。
以上の（10）式から（15）式に示す係数演算手順によ
り係数ａ、ｂ、ｃを求めることができる。この係数演算
はマイクロコンピーュータユニット30を用いて演算され
る。
り係数ａ、ｂ、ｃを求めることができる。この係数演算
はマイクロコンピーュータユニット30を用いて演算され
る。
ROM36にはステップで例えば初期データとして係数
ａ、ｂ、ｃの初期値a0、b0、c0などが与えられ、さらに
ステップで（09）式の演算手順、或いは後述する補正
演算手順などが格納されている。
ａ、ｂ、ｃの初期値a0、b0、c0などが与えられ、さらに
ステップで（09）式の演算手順、或いは後述する補正
演算手順などが格納されている。
以上の状態において、差動容量センサ29に第１回目の
校正圧力PC（０）を印加しCPU37の制御の下に差動容量
センサ29より静電容量C1、C2が読み込まれ（ステップ
）デジタル信号に変換されてRAM35に格納（ステップ
）される。次に、ステップで静電容量C1、C2の読み
込み回数が３回になったか否かを判断し、３回に達しな
いときは差動容量センサ29に第２回目の校正圧力P
C（１）を印加してステップに戻り静電容量C1、C2を
読み込み、CPU37は第１回目と同様にしてデータをRAM35
に格納する。第３回目も同様にしてデータを測定する。
校正圧力PC（０）を印加しCPU37の制御の下に差動容量
センサ29より静電容量C1、C2が読み込まれ（ステップ
）デジタル信号に変換されてRAM35に格納（ステップ
）される。次に、ステップで静電容量C1、C2の読み
込み回数が３回になったか否かを判断し、３回に達しな
いときは差動容量センサ29に第２回目の校正圧力P
C（１）を印加してステップに戻り静電容量C1、C2を
読み込み、CPU37は第１回目と同様にしてデータをRAM35
に格納する。第３回目も同様にしてデータを測定する。
以上のようにしてステップでRAM35に格納されたデ
ータを用いてステップでROM36に格納されている演算
プログラムにより（13）〜（15）に示す演算を実行して
差動容量センサ29に固有の係数ａ、ｂ、ｃを確定してRA
M35の所定領域に格納する（ステップ）。
ータを用いてステップでROM36に格納されている演算
プログラムにより（13）〜（15）に示す演算を実行して
差動容量センサ29に固有の係数ａ、ｂ、ｃを確定してRA
M35の所定領域に格納する（ステップ）。
次に、確定された係数ａ、ｂ、ｃを用いて次に説明す
る補正演算式を確定する。
る補正演算式を確定する。
測定圧力が入力されたときに得られる容量信号VMから
逆に印加された測定圧力PMを求めるためには、Ｐ＝PM、
V03＝VMとして（09）式のＰについて解くと、 −（VM−ｃ）PM 2−aPM＋（VM−ｃ）ｂ＝０ となる。これはPMについての２次方程式であるから、PM
について解くと PM＝［ａ±｛（a2＋４（VM−ｃ）2b｝1/2］／ −２（VM−ｃ） ……（16） となる。但し、VM＝ｃのときPM＝０である。±の符号は
VMとPMとの関係により選択するが一般的にはPM≫０のと
きにVM≫０となる場合は−を選択すれば良い。
逆に印加された測定圧力PMを求めるためには、Ｐ＝PM、
V03＝VMとして（09）式のＰについて解くと、 −（VM−ｃ）PM 2−aPM＋（VM−ｃ）ｂ＝０ となる。これはPMについての２次方程式であるから、PM
について解くと PM＝［ａ±｛（a2＋４（VM−ｃ）2b｝1/2］／ −２（VM−ｃ） ……（16） となる。但し、VM＝ｃのときPM＝０である。±の符号は
VMとPMとの関係により選択するが一般的にはPM≫０のと
きにVM≫０となる場合は−を選択すれば良い。
ステップでRAM35に格納された係数データａ、ｂ、
ｃが用いられた補正演算式（16）はEEPROMとして機能す
るROM36の中にステップで固定的に格納される。
ｃが用いられた補正演算式（16）はEEPROMとして機能す
るROM36の中にステップで固定的に格納される。
次に、ステップに移行し、測定圧力PMを印加したと
きにアナログ／デジタル変換器33を介して得られた容量
信号VMからCPU37は補正演算式（15）により印加された
測定圧力PMを演算し、ステップに移行してデジタル／
アナログ変換器44を介して出力する。以後、ステップ
、を繰り返して圧力を測定する。
きにアナログ／デジタル変換器33を介して得られた容量
信号VMからCPU37は補正演算式（15）により印加された
測定圧力PMを演算し、ステップに移行してデジタル／
アナログ変換器44を介して出力する。以後、ステップ
、を繰り返して圧力を測定する。
この様な補正演算がなされて出力された出力値と入力
値との関係は第４図（イ）に示すように破線で示す実際
の特性と点線で示す補正曲線とから分るように極めて良
い近似を示し、第４図（ロ）に示すように出力誤差はき
わめて小さい。
値との関係は第４図（イ）に示すように破線で示す実際
の特性と点線で示す補正曲線とから分るように極めて良
い近似を示し、第４図（ロ）に示すように出力誤差はき
わめて小さい。
以上は圧力伝送器の場合について説明したが、差圧伝
送器の場合にも同様に適用することができる。但し、差
動伝送器の場合は測定圧力が正負の双方にまたがり、移
動電極の動きが正負で異なり全く対称にならない。そこ
で、係数ａ、ｂ、ｃを算出する校正手順において、正入
力側３点で求めた係数ａ、ｂ、ｃのほかに負入力側で求
めた係数ａ′、ｂ′、ｃ′が必要となる。但し、入力ゼ
ロの点は共用できるのでｃ＝ｃ′となり、５点で校正す
ることとなる。つまり、校正点５点で係数ａ、ｂ、ｃ、
ａ′、ｂ′を求め、VC＞ｃのときには係数ａ、ｂ、ｃを
用いてPCを求め、VC＝ｃのときにはPC＝０とし、VC＜ｃ
のときには係数ａ′、ｂ′、ｃを用いてPCを求める、と
いう手順を差圧伝送器でも全範囲に亘って第５図に示す
ように精度を向上させることができる。
送器の場合にも同様に適用することができる。但し、差
動伝送器の場合は測定圧力が正負の双方にまたがり、移
動電極の動きが正負で異なり全く対称にならない。そこ
で、係数ａ、ｂ、ｃを算出する校正手順において、正入
力側３点で求めた係数ａ、ｂ、ｃのほかに負入力側で求
めた係数ａ′、ｂ′、ｃ′が必要となる。但し、入力ゼ
ロの点は共用できるのでｃ＝ｃ′となり、５点で校正す
ることとなる。つまり、校正点５点で係数ａ、ｂ、ｃ、
ａ′、ｂ′を求め、VC＞ｃのときには係数ａ、ｂ、ｃを
用いてPCを求め、VC＝ｃのときにはPC＝０とし、VC＜ｃ
のときには係数ａ′、ｂ′、ｃを用いてPCを求める、と
いう手順を差圧伝送器でも全範囲に亘って第５図に示す
ように精度を向上させることができる。
＜発明の効果＞ 以上、実施例と共に具体的に説明したように所定の演
算式に校正入力を与えて補正曲線の係数を係数演算手段
により求め、補正演算手段によりこの係数を用いて差動
容量センサの特性を補正する補正曲線を特定して演算す
るようにしたので、少ない校正点数で高精度の補正をす
ることができ、このため作業効率が向上し、コストの低
減に寄与する。
算式に校正入力を与えて補正曲線の係数を係数演算手段
により求め、補正演算手段によりこの係数を用いて差動
容量センサの特性を補正する補正曲線を特定して演算す
るようにしたので、少ない校正点数で高精度の補正をす
ることができ、このため作業効率が向上し、コストの低
減に寄与する。
第１図は本発明の１実施例の構成を示すブロック図、第
２図は第１図における静電容量／時間変換器の具体的な
構成を示す回路図、第３図は第１図に示す実施例の動作
を説明するフローチャート図、第４図は第１図に示す実
施例の効果を説明する特性図、第５図は本発明を差圧伝
送器として使用したときの効果を説明する特性図、第６
図は従来の折れ線近似の場合の特性を示す特性図、第７
図は従来の多項式近似の場合の特性を示す特性図であ
る。 ７……移動電極、８、９……固定電極、29……差動容量
センサ、30……マイクロプロセッサユニット、33……ア
ナログ／デジタル変換器、35……ランダムアクセスメモ
リー、36……リードオンリーメモリー、37……プロセッ
サ、44……デジタル／アナログ変換器。
２図は第１図における静電容量／時間変換器の具体的な
構成を示す回路図、第３図は第１図に示す実施例の動作
を説明するフローチャート図、第４図は第１図に示す実
施例の効果を説明する特性図、第５図は本発明を差圧伝
送器として使用したときの効果を説明する特性図、第６
図は従来の折れ線近似の場合の特性を示す特性図、第７
図は従来の多項式近似の場合の特性を示す特性図であ
る。 ７……移動電極、８、９……固定電極、29……差動容量
センサ、30……マイクロプロセッサユニット、33……ア
ナログ／デジタル変換器、35……ランダムアクセスメモ
リー、36……リードオンリーメモリー、37……プロセッ
サ、44……デジタル／アナログ変換器。
Claims (1)
- 【請求項１】移動電極に対して第１電極と第２電極とが
対向して設けられこれ等の間に封液が満たされて検出す
べき圧力に応じて差動的に変化する第１及び第２静電容
量を形成する差動容量センサと、前記第１及び第２静電
容量に対応する容量信号をデジタル信号に変換して演算
処理するマイクロコンピュータユニットと、このマイク
ロコンピュータユニットでの演算結果をアナログ信号に
変換して出力する圧力伝送器において、前記マイクロコ
ンピュータユニットにより前記圧力の測定範囲内の任意
の３点における既知の校正圧力PCに対して得られる３個
の容量信号VCをデジタル変換してメモリに格納し格納さ
れたこれ等のデータ対（PC、VC）を用いて式 VC＝［aPC/（ｂ−PC 2）］＋ｃ の係数ａ、ｂ、ｃを決定する係数演算手段と、前記マイ
クロコンピュータユニットによりこの様にして決定され
た係数ａ、ｂ、ｃを用いて未知の測定圧力PMに対応して
得られた容量信号VMから式 PM＝［ａ±｛（a2＋４（VM−ｃ）2b｝1/2］／ −２（VM−ｃ）、 （但しVM＝ｃのときPM＝０） により入出力特性の補正演算がされた測定圧力PMを出力
する補正演算手段とを具備することを特徴とする圧力伝
送器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2893190A JP2676959B2 (ja) | 1990-02-08 | 1990-02-08 | 圧力伝送器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2893190A JP2676959B2 (ja) | 1990-02-08 | 1990-02-08 | 圧力伝送器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03233336A JPH03233336A (ja) | 1991-10-17 |
| JP2676959B2 true JP2676959B2 (ja) | 1997-11-17 |
Family
ID=12262147
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2893190A Expired - Lifetime JP2676959B2 (ja) | 1990-02-08 | 1990-02-08 | 圧力伝送器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2676959B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4994058B2 (ja) * | 2007-02-27 | 2012-08-08 | 株式会社アルバック | 圧力測定装置および圧力測定方法 |
| FR2988838B1 (fr) * | 2012-03-30 | 2014-12-05 | Ass Inst De Myologie | Systeme de mesure d'une force de prehension palmaire |
| JP2015025737A (ja) * | 2013-07-26 | 2015-02-05 | 株式会社デンソー | 圧力センサの特性近似方法、圧力センサの特性取得方法、近似された特性を用いて圧力を算出する方法及び装置、取得された特性を用いて圧力を算出する方法及び装置、近似された特性を記憶する記憶媒体、圧力センサの異常判定方法。 |
| CN114705360B (zh) * | 2022-06-07 | 2022-08-23 | 中国空气动力研究与发展中心高速空气动力研究所 | 一种风洞稳定段压力传感器现场检测装置 |
-
1990
- 1990-02-08 JP JP2893190A patent/JP2676959B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH03233336A (ja) | 1991-10-17 |
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