JPH0120648Y2 - - Google Patents

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JPH0120648Y2
JPH0120648Y2 JP1982024315U JP2431582U JPH0120648Y2 JP H0120648 Y2 JPH0120648 Y2 JP H0120648Y2 JP 1982024315 U JP1982024315 U JP 1982024315U JP 2431582 U JP2431582 U JP 2431582U JP H0120648 Y2 JPH0120648 Y2 JP H0120648Y2
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current
input terminal
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operational amplifier
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  • Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は、圧力、差圧等の被測定量に対応して
容量が差動的に変化する一対の可変コンデンサを
用いて被測定量を電気信号に変換する容量式変換
装置の改良に関する。
一般に容量式変換装置は、被測定量に応じて差
動的に変化する容量の和に対応した電気信号が一
定になるように発振器を制御し、容量の差に対応
した電気信号を出力することにより発振器出力の
振幅や周波数の影響を受けずに被測定量を電気信
号に変換している。従来の容量式変換装置の一例
を第1図に示す。第1図において、被測定量に応
じて容量が差動的に変化する一対の可変コンデン
サC1,C2には1次巻線n1と2次巻線n2,n3を有す
るトランスTを介して発振器OSCの発振出力が
与えられているので、それぞれ容量に応じた交流
電流i1,i2が流れる。交流電流i1,i2は整流用ダイ
オードD1,D1′,D2,D2′,D3,D3′,D4,D4′お
よび平滑用コンデンサCf0,Cf1,Cf2によつて整流
平滑される。したがつて、抵抗r0には交流電流
i1,i2の差すなわち容量C1,C2の差に対応した平
均値電流I0が流れ、また抵抗r1,r2にはそれぞれ
交流電流i1,i2に対応た平均値電流I1,I2が図示の
極性で流れる。さらに抵抗r1,r2は抵抗r3,r4
ともに直流電源Erに直列に接続され、基準の直
流電流Irが前記平均値電流I1,I2とは逆方向に供
給されている。よつて抵抗r1,r2の直列回路の両
端には、平均値電流I1,I2の和電流と基準の直流
電流Irの差に対応した電圧が生じ、この差電圧が
差動増幅器Aに加えられる。差動増幅器Aは前記
差電圧が零になるように発振器OSCの例えば電
源電圧を制御し、発振出力の振幅や周波数等の影
響を除去して抵抗r0の両端に被測定量に対応した
出力電圧E0を得ている。
このような構成の従来の容量式変換装置では、
抵抗r0の値を変えることによつて出力電圧E0の大
きさを調整できるが、平均値電流を検出するルー
プ内に抵抗r0が挿入され検出時に直流の電圧降下
を生ずるため、カツトオフして欲しい整流用ダイ
オードにも出力電圧E0が順方向に印加され、出
力電圧は整流用ダイオードの順方向電圧降下以上
には誤差が大きくとれない。したがつて従来は、
必要な大きさの出力電圧を得るために、図示の如
く整流用ダイオードをそれぞれ2個直列に接続し
ている。しかしながら整流用ダイオードの順方向
電圧降下が温度により変化するので、ダイオード
の個数を増すと順方向特性の差が生じ易くなり、
出力に影響を与える。すなわち第1図の従来装置
では周囲温度の影響を受けやすい欠点があつた。
本考案は、一対の可変コンデンサを流れる交流
電流をダイオードで整流して得た平均値電流をそ
れぞれ非反転入力端子が基準点に接続されている
演算増幅器を用いた第1、第2の電流・電圧変換
回路および積分器で検出するようにして、平均値
電流検出ループ内に電流検出抵抗を含まない構成
として、電流検出抵抗による悪影響を有効に除去
するようにしているので、必要な大きさの出力電
圧を得るようにしても、周囲温度の影響を受け難
い容量式変換器を実現することができる。
第2図は本考案装置の一実施例を示す接続図
で、第1図の従来例と同一部分には同一符号を付
してある。第2図において、CON1,CON2
各々電流・電圧変換器である。CON1は演算増幅
器OP1とその帰還回路に接続された抵抗R0とから
なり、その入力に与えられるC1,C2の容量の差
に応じた平均値電流I0を出力電圧E0(=−I0R0
に変換する。CON2は演算増幅器OP2とその帰還
回路に接続された抵抗R1とからなり、その入力
に与えられるC2の容量に応じた平均値電流I2
I2R1なる電圧E1に変換する。INTは積分器で、
演算増幅器OP3とその帰還回路に接続されたコン
デンサCIとからなり、その入力にはC1の容量に応
じた平均値電流I1が与えられるとともに、CON2
の出力E1が抵抗R2を介して与えられ、かつ負の
基準電圧−Erが抵抗R3を介して与えられている。
また積分器INTの出力は発振器OSCに与えられ、
その大きさに応じてOSCの例えば電源電圧を制
御するようになつている。
このように構成した本考案において、積分器
INTはその入力端が基準電位に保持されている
ので、C1の容量に応じた平均値電流I1と、CON2
の出力E1に応じたE1/E2になる電流I3および基準
電圧Erに応じたEr/R3なる基準電流Irとを加算
積分する。そして抵抗R1とR2の値を等しく選べ
ば、電流I3はC2の容量に応じた平均値電流I2を反
転した電流となり、図示の如くI1と同極性でかつ
基準電流Irとは逆極性になる。すなわち積分器
INTはC1,C2の容量の和に応じた平均値電流(I1
+I2)と基準電流Irとの差を積分し、(I1+I2)が
Irと等しくなるように発振器OSCを制御して、
C1,C2の容量の差に対応した平均値電流I0を被測
定量に対応させている。平均値電流I0は演算増幅
器OP1を用いた電流・電圧変換器CON1で出力電
圧E0に変換して検出される。このように平均値
電流I0を演算増幅器を用いた電流・電圧変換器
CON1で検出しているので、検出時の直流電圧降
下が無視できる程小さくなりカツトオフ側の整流
用ダイオードには順方向に電圧が印加されず、出
力電圧E0は整流用ダイオードの順方向電圧降下
で制限されないため、抵抗R0の値を変えること
によつて所望の大きさにできる。また、平均値電
流I1およびI2も演算増幅器を用いた積分器INTお
よび電流・電圧変換器CON2で検出して検出時の
直流電圧降下を無視できる程に小さい。したがつ
て、整流用ダイオードはそれぞれ最小の1個でよ
く、温度変化による順方向特性の差が小さく、周
囲温度による影響を小さくできる。さらに演算増
幅器OP1,OP2,OP3は電流演算を行つているの
で、電圧演算を行う場合に比して温度の影響を受
け難い外付部品の定数を選ぶことができる。ま
た、積分器INTでC1,C2の容量の和に応じた平
均値電流(I1+I2)と基準電流Irとの差を積分し
て発振器OSCを制御しているので、C1,C2の容
量に対応した平均値電流I1,I2のリツプルが大き
い場合でもその影響を受けない。
また、平均値電流I0を演算増幅器OP1を用いた
電流・電圧変換器CON1で検出しているので、
CON1によつて零点調整とスパン調整ができる。
すなわち第3図に示すように、OP1の反転入力端
子(−)に正の零点調整電圧Eaを可変抵抗R4
介して加えるとともに、負の零点調整電圧−Ea
を可変抵抗R5を介して加え、さらに出力電圧E0
を分圧抵抗RVで分圧した後可変抵抗R0を介して
帰還すれば、出力電圧E0は E0=−R0/α{I0+(1/R4−1/R5)Ea} となり、可変抵抗R4およびR5を調整することに
よつて、被測定量が0%のときの出力電圧E0
零にする零点調整ができ、可変抵抗R0を調整す
ることによつて、被測定量が100%のときのE0
例えば4Vにするスパン調整ができる。なお分圧
抵抗RVはスパンの微調整用である。
なお、一対の可変コンデンサC1,C2に並列に
存在するストレイ容量の影響を除去してリニアリ
テイを向上させる場合には、第3図に示すように
補償用の固定コンデンサC3を設け、このコンデ
ンサC3にもトランスTを介して発振器OSCの発
振出力を与え、C3の容量に応じた交流電流i3を流
し、この交流電流i3を整流用ダイオードD5,D6
よび平滑用コンデンサCf1で整流平滑した後抵抗
R6で分流して得た補償電流I4を基準電流Irと同極
性に積分器INTに加え、抵抗R6の刷子の位置を
適宜調整して分流比βを変えるようにすればよ
い。また第4図に示すようにダイオードD1,D3
を共通にOP3の反転入力端子(−)に接続し、
OP2の出力E1をR2を介してOP1の反転入力端子
(−)に接続しても同様にできる。
以上説明したように本考案においては、一対の
可変コンデンサを流れる交流電流をダイオードで
整流して得た平均値電流をそれぞれ非反転入力端
子が基準点に接続されている演算増幅器を用いた
第1、第2の電流・電圧変換回路および積分器で
検出するようにして、平均値電流検出ループ内に
電流検出抵抗を含まない構成として、電流検出抵
抗による悪影響を有効に除去するようにしている
ので、必要な大きさの出力電圧を得るようにして
も、周囲温度の影響を受け難い容量式変換装置が
得られる。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来装置の一例を示す接続図、第2図
は本考案装置の一実施例を示す接続図、第3図お
よび第4図は本考案装置の他の実施例を示す接続
図である。 C1,C2……可変コンデンサ、D1〜D6……ダイ
オード、Cf1〜Cf2……平滑用コンデンサ、OSC…
…発振器、T……トランス、OP1〜OP3……演算
増幅器、CON1,CON2……電流・電圧変換回路、
INT……積分器。

Claims (1)

    【実用新案登録請求の範囲】
  1. 被測定量に応じて容量が差動的に変化する一対
    の可変コンデンサC1,C2と、この一対の可変コ
    ンデンサC1,C2にトランスTを介して発振出力
    を印加する発振器OSCと、前記可変コンデンサ
    C1にトランスTの二次巻線n2を介して一端が互に
    逆極性で接続されているダイオードD1,D2と、
    前記可変コンデンサC2にトランスTの二次巻線n3
    を介して一端が互に逆極性で接続されているダイ
    オードD3,D4と、反転入力端子に前記ダイオー
    ドD2の他端が接続され、非反転入力端子が基準
    点に接続されている第1の演算増幅器OP1とこの
    OP1の帰還回路に接続された抵抗R0からなる第1
    の電流・電圧変換回路CON1と、反転入力端子に
    前記ダイオードD4の他端が接続され、非反転入
    力端子が基準点に接続されている第2の演算増幅
    器OP2とこのOP2の帰還回路に接続された抵抗R1
    からなる第2の電流・電圧変換回路CON2と、反
    転入力端子に前記ダイオードD1の他端が接続さ
    れ、非反転入力端子が基準点に接続されている第
    3の演算増幅器OP3とこのOP3の帰還回路に接続
    されたコンデンサCIからなりその出力で前記発振
    器OSCを制御する積分器INTと、前記ダイオー
    ドD3の他端を第1または第3の演算増幅器の反
    転入力端子に接続し、かつ前記第2の演算増幅器
    の出力を抵抗を介して前記第3または第1の演算
    増幅器の反転入力端子に接続して、前記第1の電
    流・電圧変換回路CON1の入力に前記一対の可変
    コンデンサの容量の差に対応した平均値電流を供
    給するとともに、前記積分器INTの入力に前記
    一対の可変コンデンサの容量の和に対応した平均
    値電流を供給する手段と、前記第3の演算増幅器
    の反転入力端子に基準電流を前記一対の可変コン
    デンサの容量の和に対応した平均値電流とは逆極
    性に与える手段とを有し、前記一対の可変コンデ
    ンサの容量の和に対応した平均値電流と基準電流
    との差を積分する積分器INTの出力で前記発振
    器OSCを制御して、前記第1の電流・電圧変換
    回路CON1の出力に前記被測定量に応じた出力電
    圧を得ることを特徴とする容量式変換装置。
JP2431582U 1982-02-23 1982-02-23 容量式変換装置 Granted JPS58127313U (ja)

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JPS58127313U JPS58127313U (ja) 1983-08-29
JPH0120648Y2 true JPH0120648Y2 (ja) 1989-06-21

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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5444541B2 (ja) * 1974-10-09 1979-12-26
JPS5525364U (ja) * 1978-08-07 1980-02-19
JPS5647529U (ja) * 1979-09-20 1981-04-27

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