JP2731638B2 - 静電容量式変位測定装置 - Google Patents
静電容量式変位測定装置Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ディジタルノギス、デ
ィジタルマイクロメータ、ハイトゲージ等の小型計測器
に適した静電容量式変位測定装置、特に内部信号処理回
路の試験を高速且つ高精度に行うことができるようにす
る模擬信号発生回路に関する。
ィジタルマイクロメータ、ハイトゲージ等の小型計測器
に適した静電容量式変位測定装置、特に内部信号処理回
路の試験を高速且つ高精度に行うことができるようにす
る模擬信号発生回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】計測値を液晶表示装置等に表示するディ
ジタルノギス、ディジタルマイクロメータ、ハイトゲー
ジ等の小型な変位測定装置として、静電容量式の変位セ
ンサを利用するものが有望である。この変位センサは、
複数の送信電極を配列した第一の部材と、複数の受信電
極を配列した第二の部材とをスライド可能に対向させ、
前記送信電極と受信電極との間の容量値から前記第一の
部材と前記第二の部材との位置関係を測定できるように
したものである。ディジタルノギスを例にとると、長尺
なメインスケールに複数の受信電極を配列し、これと対
向する短寸のスライダに受信電極とはピッチの異なる複
数の送信電極を配列し、複数の送信電極のそれぞれに位
相のずれた送信信号を印加してスライダとメインスケー
ルとの位置関係を測定する。この変位測定装置にも二種
類ある。一つは、基準点からの変位をインクリメントす
ることで現在の変位量を計測する相対方式である。他の
一つは、現在の変位量を直接計測できる絶対方式であ
る。両方式には一長一短あるが、例えば、電源に太陽電
池を用いた場合は絶対方式の方が有利になる。つまり、
相対方式では暗部での測定を期待できないが、絶対方式
ではスライダを移動させている間は電源を必要としない
ため、暗部で対象物を測定しその状態を保持して明部に
ノギスを移動すれば、太陽電池から供給される電力で絶
対変位量が計測できる。
ジタルノギス、ディジタルマイクロメータ、ハイトゲー
ジ等の小型な変位測定装置として、静電容量式の変位セ
ンサを利用するものが有望である。この変位センサは、
複数の送信電極を配列した第一の部材と、複数の受信電
極を配列した第二の部材とをスライド可能に対向させ、
前記送信電極と受信電極との間の容量値から前記第一の
部材と前記第二の部材との位置関係を測定できるように
したものである。ディジタルノギスを例にとると、長尺
なメインスケールに複数の受信電極を配列し、これと対
向する短寸のスライダに受信電極とはピッチの異なる複
数の送信電極を配列し、複数の送信電極のそれぞれに位
相のずれた送信信号を印加してスライダとメインスケー
ルとの位置関係を測定する。この変位測定装置にも二種
類ある。一つは、基準点からの変位をインクリメントす
ることで現在の変位量を計測する相対方式である。他の
一つは、現在の変位量を直接計測できる絶対方式であ
る。両方式には一長一短あるが、例えば、電源に太陽電
池を用いた場合は絶対方式の方が有利になる。つまり、
相対方式では暗部での測定を期待できないが、絶対方式
ではスライダを移動させている間は電源を必要としない
ため、暗部で対象物を測定しその状態を保持して明部に
ノギスを移動すれば、太陽電池から供給される電力で絶
対変位量が計測できる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】上述した変位測定装置
では、静電容量式変位センサを使用する。この変位セン
サは測定しようとする変位量を容量値に変換する機能を
有するので、外部から交流信号を入力し、その出力信号
との位相比較を行えば、容量値従って変位量を電気的に
計測できる。量産される小型な変位測定装置では、位相
検出等の処理を行う信号処理回路はＩＣ化される。この
信号処理ＩＣは変位センサの微小出力が直接入力される
ため、極めて高感度に設定されている。このため、雑音
が混入し易い。そこで、この信号処理ＩＣの試験を行う
には雑音の混入しない環境を設定する必要がある。
では、静電容量式変位センサを使用する。この変位セン
サは測定しようとする変位量を容量値に変換する機能を
有するので、外部から交流信号を入力し、その出力信号
との位相比較を行えば、容量値従って変位量を電気的に
計測できる。量産される小型な変位測定装置では、位相
検出等の処理を行う信号処理回路はＩＣ化される。この
信号処理ＩＣは変位センサの微小出力が直接入力される
ため、極めて高感度に設定されている。このため、雑音
が混入し易い。そこで、この信号処理ＩＣの試験を行う
には雑音の混入しない環境を設定する必要がある。
【０００４】本発明は、信号処理ＩＣ内部に変位センサ
と等価な信号を発生できる回路を内蔵することにより、
雑音に影響されずに高速且つ高精度に信号処理機能の試
験を行えるようにすることを目的としている。
と等価な信号を発生できる回路を内蔵することにより、
雑音に影響されずに高速且つ高精度に信号処理機能の試
験を行えるようにすることを目的としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
本発明は、固定要素に対する可動要素の変位に応じた信
号を出力する静電容量式の変位センサと、この変位セン
サの出力に基づいて前記変位の量を示すデータを生成す
る信号処理回路と、前記変位センサを使用せずに前記セ
ンサ出力と同等の模擬信号を発生する模擬信号発生回路
を備えたことを特徴とする。
本発明は、固定要素に対する可動要素の変位に応じた信
号を出力する静電容量式の変位センサと、この変位セン
サの出力に基づいて前記変位の量を示すデータを生成す
る信号処理回路と、前記変位センサを使用せずに前記セ
ンサ出力と同等の模擬信号を発生する模擬信号発生回路
を備えたことを特徴とする。
【０００６】
【作用】模擬信号発生回路は信号処理ＩＣ内部に組み込
まれているので、変位センサ側からの雑音を遮断して信
号処理機能を試験することができる。このため、高精度
に試験できることはもとより、変位センサの容量値を実
際に変化させる機械的な変位を要しないので高速に試験
できる利点がある。
まれているので、変位センサ側からの雑音を遮断して信
号処理機能を試験することができる。このため、高精度
に試験できることはもとより、変位センサの容量値を実
際に変化させる機械的な変位を要しないので高速に試験
できる利点がある。
【０００７】
【実施例】図１は本発明の要部構成図である。同図にお
いて、３０は模擬信号発生回路、４０は試験対象とする
信号処理用のアナログ回路であり、これらの回路３０，
４０は同じＩＣ内に集積化されている。模擬信号発生回
路３０はコンデンサＣ１１〜Ｃ１７、アナログスイッチ
ＳＷ１〜ＳＷ４、それに入力端子φＡ〜φＣ、測定条件
切換端子Ｓ０，Ｓ１、出力端子ＯＵＴを備える。入力端
子φＡ〜φＣのそれぞれは入力段の結合コンデンサＣ１
１〜Ｃ１３に接続され、これらの入力端子から入力した
各信号は内部のＰ点においてベクトル合成される。これ
らの入力端子には例えば４５°ずつ位相のずれた３通り
の交流信号を入力する。コンデンサＣ１４，Ｃ１５はＰ
点とアース間に並列に接続され、アナログスイッチＳＷ
１，ＳＷ２のオン／オフで有効、無効が制御される。コ
ンデンサＣ１６，Ｃ１７はＰ点の信号成分を容量分割し
て出力端子ＯＵＴに伝達する。Ｐ点および出力端子ＯＵ
Ｔに接続されたアナログスイッチＳＷ３，ＳＷ４は本回
路を試験モードでないときに無効にするプルアップ用で
あり、外部からのモード切換信号Ｔ０，Ｔ１でそのオン
／オフが制御される。
いて、３０は模擬信号発生回路、４０は試験対象とする
信号処理用のアナログ回路であり、これらの回路３０，
４０は同じＩＣ内に集積化されている。模擬信号発生回
路３０はコンデンサＣ１１〜Ｃ１７、アナログスイッチ
ＳＷ１〜ＳＷ４、それに入力端子φＡ〜φＣ、測定条件
切換端子Ｓ０，Ｓ１、出力端子ＯＵＴを備える。入力端
子φＡ〜φＣのそれぞれは入力段の結合コンデンサＣ１
１〜Ｃ１３に接続され、これらの入力端子から入力した
各信号は内部のＰ点においてベクトル合成される。これ
らの入力端子には例えば４５°ずつ位相のずれた３通り
の交流信号を入力する。コンデンサＣ１４，Ｃ１５はＰ
点とアース間に並列に接続され、アナログスイッチＳＷ
１，ＳＷ２のオン／オフで有効、無効が制御される。コ
ンデンサＣ１６，Ｃ１７はＰ点の信号成分を容量分割し
て出力端子ＯＵＴに伝達する。Ｐ点および出力端子ＯＵ
Ｔに接続されたアナログスイッチＳＷ３，ＳＷ４は本回
路を試験モードでないときに無効にするプルアップ用で
あり、外部からのモード切換信号Ｔ０，Ｔ１でそのオン
／オフが制御される。
【０００８】入力端子φＡ，φＢ，φＣ からそれぞれ
０°，４５°，９０°の位相差を有する同一周波数の交
流信号を入力する一方、スイッチＳＷ１，ＳＷ２を選択
的にオン／オフしてアナログ回路４０の機能試験を行
う。これには例えば回路のオフセット特性試験、振幅変
化対位相変化特性試験等がある。スイッチＳＷ１，ＳＷ
２が共にオフであると、Ｐ点は完全に浮いているのでＰ
点に現れた合成信号は減衰することなくコンデンサＣ１
６に入力する。これに対し、スイッチＳＷ１がオンする
と、コンデンサＣ１４がＰ点とアース間に接続されるた
め、Ｐ点に現れた合成信号は所定の減衰率で減衰され
る。更に、スイッチＳＷ１，ＳＷ２が共にオンすると、
コンデンサＣ１４，Ｃ１５がＰ点とアース間に並列に接
続されるため、減衰率は一層増大する。スイッチＳＷ２
だけをオンさせたときも異なる減衰率が得られる。この
減衰率の違いを後述する粗スケール、中スケール、密ス
ケールの測定に利用することができる。
０°，４５°，９０°の位相差を有する同一周波数の交
流信号を入力する一方、スイッチＳＷ１，ＳＷ２を選択
的にオン／オフしてアナログ回路４０の機能試験を行
う。これには例えば回路のオフセット特性試験、振幅変
化対位相変化特性試験等がある。スイッチＳＷ１，ＳＷ
２が共にオフであると、Ｐ点は完全に浮いているのでＰ
点に現れた合成信号は減衰することなくコンデンサＣ１
６に入力する。これに対し、スイッチＳＷ１がオンする
と、コンデンサＣ１４がＰ点とアース間に接続されるた
め、Ｐ点に現れた合成信号は所定の減衰率で減衰され
る。更に、スイッチＳＷ１，ＳＷ２が共にオンすると、
コンデンサＣ１４，Ｃ１５がＰ点とアース間に並列に接
続されるため、減衰率は一層増大する。スイッチＳＷ２
だけをオンさせたときも異なる減衰率が得られる。この
減衰率の違いを後述する粗スケール、中スケール、密ス
ケールの測定に利用することができる。
【０００９】このような試験モードではスイッチＳＷ
３，ＳＷ４を共にオフにしてＰ点および出力端子ＯＵＴ
の電位変化を自由にしておく。これに対し、通常の測定
モードではスイッチＳＷ３，ＳＷ４を共にオンにして、
Ｐ点および出力端子ＯＵＴを電源レベルに固定する。こ
のようにすると、この模擬信号発生回路３０が実際の測
定、つまり後述する変位センサの出力に影響を与えずに
済む。アナログ回路４０は信号処理回路の一部であり、
図示せぬディジタル回路への位相信号（これが変位情報
となる）を出力する部分である。このアナログ回路４０
からトランジスタＱを通してモニタ用の信号を取り出す
ことができるようになっている。
３，ＳＷ４を共にオフにしてＰ点および出力端子ＯＵＴ
の電位変化を自由にしておく。これに対し、通常の測定
モードではスイッチＳＷ３，ＳＷ４を共にオンにして、
Ｐ点および出力端子ＯＵＴを電源レベルに固定する。こ
のようにすると、この模擬信号発生回路３０が実際の測
定、つまり後述する変位センサの出力に影響を与えずに
済む。アナログ回路４０は信号処理回路の一部であり、
図示せぬディジタル回路への位相信号（これが変位情報
となる）を出力する部分である。このアナログ回路４０
からトランジスタＱを通してモニタ用の信号を取り出す
ことができるようになっている。
【００１０】図２は本発明の一実施例を示す絶対測定用
変位測定装置のブロック図である。同図において、１は
静電容量式アブソリュートタイプの変位センサ（以下Ａ
ＢＳセンサと呼ぶ）である。このＡＢＳセンサ１は、例
えば図３に示すように構成されている。可動要素である
スライダ２１は、固定要素であるメインスケール２２に
対し僅かの間隙を介して対向配置され、測定軸Ｘ方向に
移動可能なものとなっている。スライダ２１には、送信
電極２３が所定ピッチＰt0で配設されている。送信電極
２３は、メインスケール２２にピッチＰr で配設された
第１受信電極２４ａ及び第２受信電極２４ｂと容量結合
されている。受信電極２４ａ，２４ｂは、その配列方向
に沿って隣接するピッチＰt1，Ｐt2の第１伝達電極２５
ａ及び第２伝達電極２５ｂに１対１で夫々接続されてい
る。伝達電極２５ａ，２５ｂは、夫々スケール２１側に
設けられた第１検出電極２６ａ，２６ｂ及び第２検出電
極２７ａ，２７ｂと容量結合されている。
変位測定装置のブロック図である。同図において、１は
静電容量式アブソリュートタイプの変位センサ（以下Ａ
ＢＳセンサと呼ぶ）である。このＡＢＳセンサ１は、例
えば図３に示すように構成されている。可動要素である
スライダ２１は、固定要素であるメインスケール２２に
対し僅かの間隙を介して対向配置され、測定軸Ｘ方向に
移動可能なものとなっている。スライダ２１には、送信
電極２３が所定ピッチＰt0で配設されている。送信電極
２３は、メインスケール２２にピッチＰr で配設された
第１受信電極２４ａ及び第２受信電極２４ｂと容量結合
されている。受信電極２４ａ，２４ｂは、その配列方向
に沿って隣接するピッチＰt1，Ｐt2の第１伝達電極２５
ａ及び第２伝達電極２５ｂに１対１で夫々接続されてい
る。伝達電極２５ａ，２５ｂは、夫々スケール２１側に
設けられた第１検出電極２６ａ，２６ｂ及び第２検出電
極２７ａ，２７ｂと容量結合されている。
【００１１】送信電極２３は、７つおきに共通接続され
て一群が８電極の複数の電極群を構成している。これら
の電極群には、それぞれ位相が４５°ずつずれた８相の
周期信号ａ，ｂ，…，ｈが駆動信号Ｓｄとして供給され
るようになっている。これらの駆動信号Ｓｄは、より具
体的には、図４に示すように、高周波パルスでチョップ
された信号となっており、図２の送信波形発生回路２か
ら生成出力されるようになっている。送信電極２３に駆
動信号Ｓｄが供給されることにより生ずる電場パターン
のピッチＷt は、送信電極２３のピッチＰt0の８倍であ
り、このピッチＷt は、受信電極２４ａ，２４ｂのピッ
チＰrのＮ（例えば３）倍に設定されている。したがっ
て、８つの連続する送信電極２３に対しては常に３乃至
４つの受信電極２４ａ，２４ｂが容量結合されることに
なる。受信電極２４ａ，２４ｂは、三角形状（又はsin
波形状）の電極片を相互に挟み合う形で配設してなるも
のである。各受信電極２４ａ，２４ｂで受信される信号
の位相は、送信電極２３と受信電極２４ａ，２４ｂとの
容量結合面積によって決定されるが、これはスライダ２
１とメインスケール２２との相対位置によって変化す
る。
て一群が８電極の複数の電極群を構成している。これら
の電極群には、それぞれ位相が４５°ずつずれた８相の
周期信号ａ，ｂ，…，ｈが駆動信号Ｓｄとして供給され
るようになっている。これらの駆動信号Ｓｄは、より具
体的には、図４に示すように、高周波パルスでチョップ
された信号となっており、図２の送信波形発生回路２か
ら生成出力されるようになっている。送信電極２３に駆
動信号Ｓｄが供給されることにより生ずる電場パターン
のピッチＷt は、送信電極２３のピッチＰt0の８倍であ
り、このピッチＷt は、受信電極２４ａ，２４ｂのピッ
チＰrのＮ（例えば３）倍に設定されている。したがっ
て、８つの連続する送信電極２３に対しては常に３乃至
４つの受信電極２４ａ，２４ｂが容量結合されることに
なる。受信電極２４ａ，２４ｂは、三角形状（又はsin
波形状）の電極片を相互に挟み合う形で配設してなるも
のである。各受信電極２４ａ，２４ｂで受信される信号
の位相は、送信電極２３と受信電極２４ａ，２４ｂとの
容量結合面積によって決定されるが、これはスライダ２
１とメインスケール２２との相対位置によって変化す
る。
【００１２】受信電極２４ａ，２４ｂと伝達電極２５
ａ，２５ｂとが同一ピッチで形成されていれば、検出電
極２６ａ，２６ｂ，２７ａ，２７ｂは、単にスケール２
１のｘ方向位置がピッチＰr だけ変化する毎に繰り返さ
れる周期信号を検出することになるが、このＡＢＳセン
サ１では、粗い変位量、中間の変位量及び細かい変位量
の３つのレベルの変位量を検出するため、伝達電極２５
ａ，２５ｂが、実際には受信電極２４ａ，２４ｂに対し
て夫々Ｄ1 ，Ｄ2 だけ偏位するようになっている。偏位
量Ｄ1 ，Ｄ2 は、夫々基準位置ｘ0 からの測定方向の距
離ｘの関数で、下記数１のように表すことができる。
ａ，２５ｂとが同一ピッチで形成されていれば、検出電
極２６ａ，２６ｂ，２７ａ，２７ｂは、単にスケール２
１のｘ方向位置がピッチＰr だけ変化する毎に繰り返さ
れる周期信号を検出することになるが、このＡＢＳセン
サ１では、粗い変位量、中間の変位量及び細かい変位量
の３つのレベルの変位量を検出するため、伝達電極２５
ａ，２５ｂが、実際には受信電極２４ａ，２４ｂに対し
て夫々Ｄ1 ，Ｄ2 だけ偏位するようになっている。偏位
量Ｄ1 ，Ｄ2 は、夫々基準位置ｘ0 からの測定方向の距
離ｘの関数で、下記数１のように表すことができる。
【００１３】
【数１】 Ｄ1(ｘ) ＝（Ｐr −Ｐt1）ｘ／Ｐr Ｄ2(ｘ) ＝（Ｐr −Ｐt2）ｘ／Ｐr
【００１４】伝達電極２５ａ，２５ｂをこのように受信
電極２４ａ，２４ｂに対して偏位させ、検出電極２６
ａ，２６ｂ，２７ａ，２７ｂをピッチＷr1（＝３Ｐt
1），Ｗr2（＝３Ｐt2）の波形パターンとすることによ
り、検出電極２６，２７からは、偏位量Ｄ1(ｘ) ，Ｄ2
(ｘ) に応じた大きな周期に検出電極２４ａ，２４ｂ単
位の小さな周期が重畳された検出信号Ｂ1 ，Ｂ2 ，Ｃ1
，Ｃ2 を得ることができる。図５はこの信号Ｂ1 ，Ｂ2
の位相成分を電極間容量として示したものである。信
号Ｂ1 ，Ｂ2 は大きな周期が逆相、小さな周期が同相で
ある。従って両信号の差から大きな周期の信号が、また
両信号の和から小さな周期の信号が得られる。信号Ｃ1
，Ｃ2 についても同様である。ここで、検出信号Ｂ1
，Ｂ2 の大きな周期が小さな周期の数十倍、検出信号
Ｃ1 ，Ｃ2 の大きな周期が検出信号Ｂ1 ，Ｂ2 の大きな
周期の数十倍になるように電極パターンを設定すること
により、下記数２の演算で各レベルの変位を得ることが
できる。
電極２４ａ，２４ｂに対して偏位させ、検出電極２６
ａ，２６ｂ，２７ａ，２７ｂをピッチＷr1（＝３Ｐt
1），Ｗr2（＝３Ｐt2）の波形パターンとすることによ
り、検出電極２６，２７からは、偏位量Ｄ1(ｘ) ，Ｄ2
(ｘ) に応じた大きな周期に検出電極２４ａ，２４ｂ単
位の小さな周期が重畳された検出信号Ｂ1 ，Ｂ2 ，Ｃ1
，Ｃ2 を得ることができる。図５はこの信号Ｂ1 ，Ｂ2
の位相成分を電極間容量として示したものである。信
号Ｂ1 ，Ｂ2 は大きな周期が逆相、小さな周期が同相で
ある。従って両信号の差から大きな周期の信号が、また
両信号の和から小さな周期の信号が得られる。信号Ｃ1
，Ｃ2 についても同様である。ここで、検出信号Ｂ1
，Ｂ2 の大きな周期が小さな周期の数十倍、検出信号
Ｃ1 ，Ｃ2 の大きな周期が検出信号Ｂ1 ，Ｂ2 の大きな
周期の数十倍になるように電極パターンを設定すること
により、下記数２の演算で各レベルの変位を得ることが
できる。
【００１５】
【数２】 Ｃ1 −Ｃ2 （粗スケール） Ｂ1 −Ｂ2 （中スケール） （Ｂ1 ＋Ｂ2 ）−（Ｃ1 ＋Ｃ2 ） （密スケール）
【００１６】これらの演算は、図２の粗スケール復調回
路３、中スケール復調回路４及び密スケール復調回路５
で行なわれるようになっている。復調は、具体的には、
図４に示した送信波形のチョップ周波数でのサンプリン
グ、ミキシング、低域ろ波、２値化等の処理を経て、エ
ッジに位相情報を担った矩形波の位相信号ＣＭＰを生成
することにより行なわれる。
路３、中スケール復調回路４及び密スケール復調回路５
で行なわれるようになっている。復調は、具体的には、
図４に示した送信波形のチョップ周波数でのサンプリン
グ、ミキシング、低域ろ波、２値化等の処理を経て、エ
ッジに位相情報を担った矩形波の位相信号ＣＭＰを生成
することにより行なわれる。
【００１７】各スケール復調回路３，４，５から出力さ
れる位相信号ＣＭＰＣＯＡ．、ＣＭＰＭＥＤ．、ＣＭＰ
ＦＩＮＥは、夫々粗位相検出回路６、中位相検出回路
７、密位相検出回路８に入力されている。これらの位相
検出回路６〜８は、図６に示すように、位相信号ＣＭＰ
の立ち上がりタイミング（立ち下がりでもよい）でカウ
ンタ９のカウント値をラッチするようになっている。カ
ウンタ９は、０°の駆動信号Ｓｄに同期した基準位相信
号ＣＰＯの１周期で０からＮまでをカウントするので、
各位相検出回路６〜８には夫々位相信号ＣＭＰと基準位
相信号ＣＰＯとの位相差に相当するカウント値がラッチ
されることになる。これらの位相検出回路６〜８で夫々
ラッチされた計数値は、合成回路１０で重み付けられて
合成される。
れる位相信号ＣＭＰＣＯＡ．、ＣＭＰＭＥＤ．、ＣＭＰ
ＦＩＮＥは、夫々粗位相検出回路６、中位相検出回路
７、密位相検出回路８に入力されている。これらの位相
検出回路６〜８は、図６に示すように、位相信号ＣＭＰ
の立ち上がりタイミング（立ち下がりでもよい）でカウ
ンタ９のカウント値をラッチするようになっている。カ
ウンタ９は、０°の駆動信号Ｓｄに同期した基準位相信
号ＣＰＯの１周期で０からＮまでをカウントするので、
各位相検出回路６〜８には夫々位相信号ＣＭＰと基準位
相信号ＣＰＯとの位相差に相当するカウント値がラッチ
されることになる。これらの位相検出回路６〜８で夫々
ラッチされた計数値は、合成回路１０で重み付けられて
合成される。
【００１８】合成回路１０には、オフセット記憶部１１
に記憶されたオフセット値が供給され、ここで装置の原
点とセンサの原点とのずれを演算で調整するようになっ
ている。このオフセット記憶部１１は、例えばＥＥＰＲ
ＯＭ等の不揮発性メモリからなる。合成回路１０の出力
は、演算回路１２において、例えば電極配列ピッチを実
寸法値に変換される。そして、得られた実寸法値は、Ｌ
ＣＤ表示器１３に表示される。そして、これらの各回路
には、太陽電池１４で発生しレギュレータ１５で安定化
させた電源電圧ＶＤＤが供給され、この電源供給によっ
て装置が作動する。
に記憶されたオフセット値が供給され、ここで装置の原
点とセンサの原点とのずれを演算で調整するようになっ
ている。このオフセット記憶部１１は、例えばＥＥＰＲ
ＯＭ等の不揮発性メモリからなる。合成回路１０の出力
は、演算回路１２において、例えば電極配列ピッチを実
寸法値に変換される。そして、得られた実寸法値は、Ｌ
ＣＤ表示器１３に表示される。そして、これらの各回路
には、太陽電池１４で発生しレギュレータ１５で安定化
させた電源電圧ＶＤＤが供給され、この電源供給によっ
て装置が作動する。
【００１９】図１の模擬信号発生回路３０はあたかもＡ
ＢＳセンサ１と同様な作用をする。そこで、図２の実施
例ではこれをダミーセンサと呼んでいる。図１のアナロ
グ回路４０は図２の復調回路３〜５および位相検出回路
６〜８を含んでいる。演算回路１２は同じ信号処理回路
に含まれる他のディジタル回路である。図２の変位測定
装置にはスライダ２１とスケール２２との機械的なオフ
セット、ＡＢＳセンサ１のオフセット、信号処理回路の
オフセットがあり、最終的に補正される総合的なオフセ
ット量がオフセット記憶部１１に記憶されるとしても、
回路のオフセット特性を知ることは製造技術上または設
計上重要である。一方、信号処理回路としてセンサ出力
を処理する場合、センサ出力の振幅変化が位相変化即ち
容量変化とどのように対応しているかを把握しなくては
測定装置としての実用性に欠ける。そこで、ダミーセン
サ３０から種々の信号を信号処理回路に入力して所望の
特性が得られるか否かを判定する。このような測定に際
しダミーセンサ３０を用いると雑音の混入がなく、しか
も迅速に測定条件を変更できるので、高速且つ高精度に
静電容量式変位測定装置の性能試験を行うことができ
る。
ＢＳセンサ１と同様な作用をする。そこで、図２の実施
例ではこれをダミーセンサと呼んでいる。図１のアナロ
グ回路４０は図２の復調回路３〜５および位相検出回路
６〜８を含んでいる。演算回路１２は同じ信号処理回路
に含まれる他のディジタル回路である。図２の変位測定
装置にはスライダ２１とスケール２２との機械的なオフ
セット、ＡＢＳセンサ１のオフセット、信号処理回路の
オフセットがあり、最終的に補正される総合的なオフセ
ット量がオフセット記憶部１１に記憶されるとしても、
回路のオフセット特性を知ることは製造技術上または設
計上重要である。一方、信号処理回路としてセンサ出力
を処理する場合、センサ出力の振幅変化が位相変化即ち
容量変化とどのように対応しているかを把握しなくては
測定装置としての実用性に欠ける。そこで、ダミーセン
サ３０から種々の信号を信号処理回路に入力して所望の
特性が得られるか否かを判定する。このような測定に際
しダミーセンサ３０を用いると雑音の混入がなく、しか
も迅速に測定条件を変更できるので、高速且つ高精度に
静電容量式変位測定装置の性能試験を行うことができ
る。
【００２０】
【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、静電
容量式センサを使用する変位測定装置において、雑音に
影響されずに高速且つ高精度に信号処理機能の試験を行
うことができる。
容量式センサを使用する変位測定装置において、雑音に
影響されずに高速且つ高精度に信号処理機能の試験を行
うことができる。
【図１】 本発明の要部構成図である。
【図２】 本発明の一実施例を示すブロック図である。
【図３】 ＡＢＳセンサの構成図である。
【図４】 送信信号の波形図である。
【図５】 受信信号の波形図である。
【図６】 図２の動作波形図である。
１…静電容量式センサ、３０…模擬信号発生回路、φＡ
〜φＣ…入力端子、Ｓ０，Ｓ１…モード切換端子、ＯＵ
Ｔ…出力端子、Ｃ１１〜Ｃ１７…コンデンサ、ＳＷ１〜
ＳＷ４…アナログスイッチ。
〜φＣ…入力端子、Ｓ０，Ｓ１…モード切換端子、ＯＵ
Ｔ…出力端子、Ｃ１１〜Ｃ１７…コンデンサ、ＳＷ１〜
ＳＷ４…アナログスイッチ。
Claims (1)
- 【請求項１】 固定要素に対する可動要素の変位に応じ
た信号を出力する静電容量式の変位センサと、この変位
センサの出力に基づいて前記変位の量を示すデータを生
成する信号処理回路と、前記変位センサを使用せずに前
記センサ出力と同等の模擬信号を発生する模擬信号発生
回路を備えたことを特徴とする静電容量式変位測定装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11685791A JP2731638B2 (ja) | 1991-04-19 | 1991-04-19 | 静電容量式変位測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11685791A JP2731638B2 (ja) | 1991-04-19 | 1991-04-19 | 静電容量式変位測定装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04320914A JPH04320914A (ja) | 1992-11-11 |
| JP2731638B2 true JP2731638B2 (ja) | 1998-03-25 |
Family
ID=14697350
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11685791A Expired - Fee Related JP2731638B2 (ja) | 1991-04-19 | 1991-04-19 | 静電容量式変位測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2731638B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102494651A (zh) * | 2011-12-20 | 2012-06-13 | 南京林业大学 | 一种任意角度测量位移计 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104180748A (zh) * | 2013-05-28 | 2014-12-03 | 上海雷尼威尔技术有限公司 | 一种位移传感器的检测电路 |
-
1991
- 1991-04-19 JP JP11685791A patent/JP2731638B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102494651A (zh) * | 2011-12-20 | 2012-06-13 | 南京林业大学 | 一种任意角度测量位移计 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04320914A (ja) | 1992-11-11 |
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