JPH0134326B2 - - Google Patents
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- JPH0134326B2 JPH0134326B2 JP56046738A JP4673881A JPH0134326B2 JP H0134326 B2 JPH0134326 B2 JP H0134326B2 JP 56046738 A JP56046738 A JP 56046738A JP 4673881 A JP4673881 A JP 4673881A JP H0134326 B2 JPH0134326 B2 JP H0134326B2
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- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 7
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 description 28
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 20
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 14
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 11
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 4
- 230000002457 bidirectional effect Effects 0.000 description 1
- 230000000295 complement effect Effects 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 1
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-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01D5/00—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
- G01D5/12—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means
- G01D5/14—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage
- G01D5/24—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage by varying capacitance
- G01D5/241—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage by varying capacitance by relative movement of capacitor electrodes
- G01D5/2417—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage by varying capacitance by relative movement of capacitor electrodes by varying separation
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
- G01L9/00—Measuring steady of quasi-steady pressure of fluid or fluent solid material by electric or magnetic pressure-sensitive elements; Transmitting or indicating the displacement of mechanical pressure-sensitive elements, used to measure the steady or quasi-steady pressure of a fluid or fluent solid material, by electric or magnetic means
- G01L9/12—Measuring steady of quasi-steady pressure of fluid or fluent solid material by electric or magnetic pressure-sensitive elements; Transmitting or indicating the displacement of mechanical pressure-sensitive elements, used to measure the steady or quasi-steady pressure of a fluid or fluent solid material, by electric or magnetic means by making use of variations in capacitance, i.e. electric circuits therefor
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- Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)
- Measurement Of Resistance Or Impedance (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Electric Means (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
この発明は物理量の変化を電気信号に変換する
物理量変換装置に関する。
物理量変換装置に関する。
この種の変換装置は物理量の変化を容量あるい
は抵抗等のインピーダンスの変化に変換し、この
インピーダンスの変化を更に電気信号に変換する
ものである。例えば、第１図は物理的変位を容量
の変化に変換した後電気信号に変換する変換装置
の概略構成を示す図である。この図において、セ
ンサ１の固定電極SP1、SP2間に配置された可動
電極MPが物理的変位にしたがつて移動すると、
可動電極MPと固定電極SP1、SP2との間の容量
C1、C2が各々変化し、この結果、発振部２の発
振周波数が変化する。この場合、切換スイツチ
S1，S2は各々交互にオン状態となる。したがつ
て、発振部２は切換スイツチS1がオン状態の場合
は容量C1によつて決定される周波数f1で発振し、
また、切換スイツチS2がオン状態の場合は容量
C2によつて決定される周波数f2で発振し、発振出
力を演算部３へ供給する。演算部３は（f1−
f2）／（f1＋f2）なる演算を行ない、演算結果を
出力する。ここで、可動電極MPに印加される電
極的変位は（C1−C2）／（C1＋C2）なる値に比
例する。したがつて、演算部３における上記演算
の結果は物理的変位に比例する値となる。
は抵抗等のインピーダンスの変化に変換し、この
インピーダンスの変化を更に電気信号に変換する
ものである。例えば、第１図は物理的変位を容量
の変化に変換した後電気信号に変換する変換装置
の概略構成を示す図である。この図において、セ
ンサ１の固定電極SP1、SP2間に配置された可動
電極MPが物理的変位にしたがつて移動すると、
可動電極MPと固定電極SP1、SP2との間の容量
C1、C2が各々変化し、この結果、発振部２の発
振周波数が変化する。この場合、切換スイツチ
S1，S2は各々交互にオン状態となる。したがつ
て、発振部２は切換スイツチS1がオン状態の場合
は容量C1によつて決定される周波数f1で発振し、
また、切換スイツチS2がオン状態の場合は容量
C2によつて決定される周波数f2で発振し、発振出
力を演算部３へ供給する。演算部３は（f1−
f2）／（f1＋f2）なる演算を行ない、演算結果を
出力する。ここで、可動電極MPに印加される電
極的変位は（C1−C2）／（C1＋C2）なる値に比
例する。したがつて、演算部３における上記演算
の結果は物理的変位に比例する値となる。
ところで、このように構成される物理量変換装
置の問題点は、固定電極MPと可動電極SP1、
SP2との間に、第２図に示すように配線等に起因
する分布容量Cs1、Cs2（不変成分）が存在するた
め、演算装置３の出力が必ずしも電極量の変化に
比例するものとはならないことである。すなわ
ち、第２図の場合演算装置３における（f1−
f2）／（f1＋f2）なる演算は、 C1＋Cs1−C2−Cs2／C1＋Cs1＋C2＋Cs2 なる演算を意味し、したがつて、例えばCs1＝Cs2
とすると、分母にのみ分布容量が残り、物理量の
変化に比例する演算結果を出力し得なくなる。
置の問題点は、固定電極MPと可動電極SP1、
SP2との間に、第２図に示すように配線等に起因
する分布容量Cs1、Cs2（不変成分）が存在するた
め、演算装置３の出力が必ずしも電極量の変化に
比例するものとはならないことである。すなわ
ち、第２図の場合演算装置３における（f1−
f2）／（f1＋f2）なる演算は、 C1＋Cs1−C2−Cs2／C1＋Cs1＋C2＋Cs2 なる演算を意味し、したがつて、例えばCs1＝Cs2
とすると、分母にのみ分布容量が残り、物理量の
変化に比例する演算結果を出力し得なくなる。
同様に、第３図に示す抵抗式センサにおいて
も、本来のセンサとしての抵抗R1、R2のほかに、
不変成分Rs1、Rs2が存在し、この結果、出力値
が物理量の変化に正確に比例するものとはならな
くなる。
も、本来のセンサとしての抵抗R1、R2のほかに、
不変成分Rs1、Rs2が存在し、この結果、出力値
が物理量の変化に正確に比例するものとはならな
くなる。
この発明は上述した事情に鑑み、物理量の変化
を検出するセンサに存在する不変成分の影響を受
けない物理量変換装置を提供するもので、物理量
の変化に応じてインピーダンスが変化するセンサ
と、このセンサのインピーダンスに対応する傾き
で変化するセンサ電圧を発生する電圧発生手段
と、前記センサ電圧がスレシヨルド電圧を横切る
毎にその出力が反転する反転手段と、前記反転手
段の出力が反転する毎に前記センサ電圧の変化方
向を反転させる手段と、前記スレシヨルド電圧を
前記反転手段の出力が反転する毎に変化させる制
御手段とを具備してなるものである。
を検出するセンサに存在する不変成分の影響を受
けない物理量変換装置を提供するもので、物理量
の変化に応じてインピーダンスが変化するセンサ
と、このセンサのインピーダンスに対応する傾き
で変化するセンサ電圧を発生する電圧発生手段
と、前記センサ電圧がスレシヨルド電圧を横切る
毎にその出力が反転する反転手段と、前記反転手
段の出力が反転する毎に前記センサ電圧の変化方
向を反転させる手段と、前記スレシヨルド電圧を
前記反転手段の出力が反転する毎に変化させる制
御手段とを具備してなるものである。
以下、図面を参照しこの発明を詳細に説明す
る。
る。
まず、この発明の原理について説明する。第４
図は、演算増幅器５を用いた公知の発振回路を示
す図であり、この発振回路において、コンデンサ
６の容量Ｃが変化すれば当然に発振周期Ｔも変化
する。ここで、容量Ｃの変化に対する発振周期Ｔ
の変化特性を第５図に示す直線L1とすれば、容
量ＣがC1の時発振周期ＴがT1となるはずである。
しかし、容量Ｃに並列に分布容量Cs1が存在する
と、発振周期ＴがT1＋△Ｔとなり、容量Ｃと発
振周期Ｔとが対応しなくなる。同様に、容量Ｃが
C2の場合も、発振周期ＴはT2＋△Ｔとなり、容
量Ｃと発振周期Ｔとが対応しない。ここで、第４
図に示す発振回路の周期特性を第５図において直
線L2にて示すように一定量平行にシフトさせた
とする。この場合、図に示すように容量ＣがC1
の時発振周期ＴがT1に、また、容量ＣがC2の時
発振周期ＴがT2になり、分布容量Cs1の影響を完
全に除去することができる。
図は、演算増幅器５を用いた公知の発振回路を示
す図であり、この発振回路において、コンデンサ
６の容量Ｃが変化すれば当然に発振周期Ｔも変化
する。ここで、容量Ｃの変化に対する発振周期Ｔ
の変化特性を第５図に示す直線L1とすれば、容
量ＣがC1の時発振周期ＴがT1となるはずである。
しかし、容量Ｃに並列に分布容量Cs1が存在する
と、発振周期ＴがT1＋△Ｔとなり、容量Ｃと発
振周期Ｔとが対応しなくなる。同様に、容量Ｃが
C2の場合も、発振周期ＴはT2＋△Ｔとなり、容
量Ｃと発振周期Ｔとが対応しない。ここで、第４
図に示す発振回路の周期特性を第５図において直
線L2にて示すように一定量平行にシフトさせた
とする。この場合、図に示すように容量ＣがC1
の時発振周期ＴがT1に、また、容量ＣがC2の時
発振周期ＴがT2になり、分布容量Cs1の影響を完
全に除去することができる。
この発明は以上の点から、発振回路の周期特性
を任意にシフトし得るようにし、これにより、不
変成分（例えば、分布容量）の影響を除去するよ
うにしたものである。
を任意にシフトし得るようにし、これにより、不
変成分（例えば、分布容量）の影響を除去するよ
うにしたものである。
次に、発振回路の周期特性をシフトさせるため
の基本的考え方について述べる。まず、第４図に
おけるコンデンサ６の両端電圧は第６図に示すも
のとなる。なおこの図において、ｔは半サイクル
時間幅、ｅは波形の振幅である。また、第４図に
おけるインピーダンス素子７を流れる両方向定電
流をｉとする。この場合、時間ｔの間にコンデン
サ６（容量Ｃ）に起る電荷の変化をｑとすれば、 ｑ＝Ce ………(1) ｑ＝it ………(2) なる関係が成立つ。これら(1)、(2)式から発振周期
Ｔは Ｔ＝2t＝2Ce／ｉ ………(3) として求められる。
の基本的考え方について述べる。まず、第４図に
おけるコンデンサ６の両端電圧は第６図に示すも
のとなる。なおこの図において、ｔは半サイクル
時間幅、ｅは波形の振幅である。また、第４図に
おけるインピーダンス素子７を流れる両方向定電
流をｉとする。この場合、時間ｔの間にコンデン
サ６（容量Ｃ）に起る電荷の変化をｑとすれば、 ｑ＝Ce ………(1) ｑ＝it ………(2) なる関係が成立つ。これら(1)、(2)式から発振周期
Ｔは Ｔ＝2t＝2Ce／ｉ ………(3) として求められる。
この(3)式から明らかなように、第４図に示す回
路の周期特性を第７図に示す直線L3あるいはL4
のように変化させることは、第(3)式におけるｅま
たはｉを変化させることにより容易に行なうこと
ができる。しかしながら、周期特性を平行にシフ
トさせることは、第４図の回路では行ない得な
い。
路の周期特性を第７図に示す直線L3あるいはL4
のように変化させることは、第(3)式におけるｅま
たはｉを変化させることにより容易に行なうこと
ができる。しかしながら、周期特性を平行にシフ
トさせることは、第４図の回路では行ない得な
い。
そこでこの発明は電荷ｑの値を一旦電圧値exへ
変換する作用を加え、これにより、 ｑ＝Ce∝ex ………(4) なる関係を得る。そして、この(4)式に基づいて、 Ｔ∝2ex／ｉ ………(5) なる周期特性を得、さらに電圧exにeyを加えてシ
フトを実現している。
変換する作用を加え、これにより、 ｑ＝Ce∝ex ………(4) なる関係を得る。そして、この(4)式に基づいて、 Ｔ∝2ex／ｉ ………(5) なる周期特性を得、さらに電圧exにeyを加えてシ
フトを実現している。
次に、この発明の一実施例について第８図を参
照し説明する。
照し説明する。
図において、演算増幅器１０の出力はインピー
ダンス素子１１を介して反転入力端子へ帰還され
ると共に、インバータ１２の入力端子へ供給さ
れ、インバータ１２の出力がコンデンサ１３（容
量Ｃ）を介して演算増幅器１０の反転入力端子へ
帰還される。また、インバータ１２の入力端子間
に可変抵抗１４が介挿され、この可変抵抗１４の
摺動子１４ａに得られる信号が演算増幅器１０の
非反転入力端子へ供給される。また、演算増幅器
１０の反転入力端子および接地間にコンデンサ１
６（容量Cc）が介挿されている。
ダンス素子１１を介して反転入力端子へ帰還され
ると共に、インバータ１２の入力端子へ供給さ
れ、インバータ１２の出力がコンデンサ１３（容
量Ｃ）を介して演算増幅器１０の反転入力端子へ
帰還される。また、インバータ１２の入力端子間
に可変抵抗１４が介挿され、この可変抵抗１４の
摺動子１４ａに得られる信号が演算増幅器１０の
非反転入力端子へ供給される。また、演算増幅器
１０の反転入力端子および接地間にコンデンサ１
６（容量Cc）が介挿されている。
以上の構成において、コンデンサ１３は物理量
の変化に応じてインピーダンス（この場合、容
量）が変化するセンサであり、インバータ１２お
よびコンデンサ１６はコンデンサ１３のインピー
ダンス変化に対応する傾きで変化するセンサ電圧
V2を発生する電圧発生手段を構成する。また、
演算増幅器１０は、センサ電圧V2がスレシヨル
ド電圧を横切る毎にその出力が反転する反転手段
であり、インバータ１２は反転手段（演算増幅器
１０）の出力が反転する毎に前記センサ電圧V2
の変化方向を反転させる手段である。また、イン
バータ１２および可変抵抗１４は、スレシヨルド
電圧を前記反転手段１０の出力が反転する毎に変
化させる制御手段を構成し、また、可変抵抗１４
はスレシヨルド電圧の変化量を調整する調整手段
である。
の変化に応じてインピーダンス（この場合、容
量）が変化するセンサであり、インバータ１２お
よびコンデンサ１６はコンデンサ１３のインピー
ダンス変化に対応する傾きで変化するセンサ電圧
V2を発生する電圧発生手段を構成する。また、
演算増幅器１０は、センサ電圧V2がスレシヨル
ド電圧を横切る毎にその出力が反転する反転手段
であり、インバータ１２は反転手段（演算増幅器
１０）の出力が反転する毎に前記センサ電圧V2
の変化方向を反転させる手段である。また、イン
バータ１２および可変抵抗１４は、スレシヨルド
電圧を前記反転手段１０の出力が反転する毎に変
化させる制御手段を構成し、また、可変抵抗１４
はスレシヨルド電圧の変化量を調整する調整手段
である。
次に、上記回路の動作を説明する。可変抵抗１
４の摺動子１４ａが両端子１４ｂ，１４ｃの丁度
中間にあるとすると、摺動子１４ａに得られる電
圧V1は常時（インバータ１２の入出力電圧にか
かわらず）電源電圧Ｅの1/2（Ｅ／２）となり、
この電圧Ｅ／２が演算増幅器１０の非反転入力端
子へ供給される。この状態において、第９図イに
示す演算増幅器１０の出力が電圧Ｅに立上つたと
すると（第９図における時刻t1）、インバータ１
２の出力がＯレベルとなり（第９図ロ参照）、コ
ンデンサ１３，１６が共にインピーダンス素子１
１を介して充電され、これにより第９図ハに示す
ように、演算増幅器１０の反転入力端子の電圧
V2が徐々に増加する。そして、この電圧V2が電
圧Ｅ／２に達すると（時刻t2）、演算増幅器１０
の出力が急速にＯレベルとなり、したがつてイン
バータ１２の出力が電圧Ｅとなり、この結果、電
圧V2がコンデンサ１６の容量によつて決まる一
定電圧exだけ急上昇する（第９図ハ参照）。次い
で、コンデンサ１３，１６の電荷がインピーダン
ス素子１１を介して徐々に放電し、電圧V2が再
び電圧Ｅ／２に達すると（時刻t3）、演算増幅器
１０およびインバータ１２の出力が再び反転し、
以下、上記動作が繰返えされる。
４の摺動子１４ａが両端子１４ｂ，１４ｃの丁度
中間にあるとすると、摺動子１４ａに得られる電
圧V1は常時（インバータ１２の入出力電圧にか
かわらず）電源電圧Ｅの1/2（Ｅ／２）となり、
この電圧Ｅ／２が演算増幅器１０の非反転入力端
子へ供給される。この状態において、第９図イに
示す演算増幅器１０の出力が電圧Ｅに立上つたと
すると（第９図における時刻t1）、インバータ１
２の出力がＯレベルとなり（第９図ロ参照）、コ
ンデンサ１３，１６が共にインピーダンス素子１
１を介して充電され、これにより第９図ハに示す
ように、演算増幅器１０の反転入力端子の電圧
V2が徐々に増加する。そして、この電圧V2が電
圧Ｅ／２に達すると（時刻t2）、演算増幅器１０
の出力が急速にＯレベルとなり、したがつてイン
バータ１２の出力が電圧Ｅとなり、この結果、電
圧V2がコンデンサ１６の容量によつて決まる一
定電圧exだけ急上昇する（第９図ハ参照）。次い
で、コンデンサ１３，１６の電荷がインピーダン
ス素子１１を介して徐々に放電し、電圧V2が再
び電圧Ｅ／２に達すると（時刻t3）、演算増幅器
１０およびインバータ１２の出力が再び反転し、
以下、上記動作が繰返えされる。
以上の動作において、コンデンサ１６は電圧ex
を得るための手段であり、この電圧exに関し、 ex＝EC／（Ｃ＋Cc） ………(6) ｉ・ｔ＝ex（Ｃ＋Cc） ………(7) なる関係が成立つ。なお、(7)式におけるｔは第９
図ハに示す半サイクル時間幅である。そして、こ
れら(6)、(7)式から、 ｔ＝EC／ｉ ………(8) なる式が得られる。すなわち、可変抵抗１４の摺
動子１４ａが端子１４ｂ，１４ｃの中間にある場
合、第８図に示す回路の発振周期はコンデンサ１
６の容量Ccに無関係となる。
を得るための手段であり、この電圧exに関し、 ex＝EC／（Ｃ＋Cc） ………(6) ｉ・ｔ＝ex（Ｃ＋Cc） ………(7) なる関係が成立つ。なお、(7)式におけるｔは第９
図ハに示す半サイクル時間幅である。そして、こ
れら(6)、(7)式から、 ｔ＝EC／ｉ ………(8) なる式が得られる。すなわち、可変抵抗１４の摺
動子１４ａが端子１４ｂ，１４ｃの中間にある場
合、第８図に示す回路の発振周期はコンデンサ１
６の容量Ccに無関係となる。
次に、可変抵抗１４の摺動子１４ａをインバー
タ１２側の端子１４ｃの方向へ移動させた場合に
ついて説明する。この場合、第１０図に示すよう
に演算増幅器１０の出力（同図イ）が電圧Ｅにあ
り、インバータ１２の出力（同図ロ）がＯレベル
にある時は、同図ニに示すように電圧V1が電圧
Ｅ／２より小となり、また、逆の場合は電圧V1
が電圧Ｅ／２より大となる。この結果、電圧V2
は同図ハに示すものとなり、発振周期Ｔが第９図
に示す場合より小となる。そしてこの場合、電圧
V1の振幅をeyとすれば、 ｉ・ｔ＝（ex−ey）（Ｃ＋Cc） ＝ex（Ｃ＋Cc）−ey（Ｃ＋Cc） ………(9) なる関係が成立ち、この(9)式に前記(6)式を代入し
て整理すれば、 ｔ＝（EC／ｉ）−ey（Ｃ＋Cc）／ｉ ………(10) なる式が得られる。
タ１２側の端子１４ｃの方向へ移動させた場合に
ついて説明する。この場合、第１０図に示すよう
に演算増幅器１０の出力（同図イ）が電圧Ｅにあ
り、インバータ１２の出力（同図ロ）がＯレベル
にある時は、同図ニに示すように電圧V1が電圧
Ｅ／２より小となり、また、逆の場合は電圧V1
が電圧Ｅ／２より大となる。この結果、電圧V2
は同図ハに示すものとなり、発振周期Ｔが第９図
に示す場合より小となる。そしてこの場合、電圧
V1の振幅をeyとすれば、 ｉ・ｔ＝（ex−ey）（Ｃ＋Cc） ＝ex（Ｃ＋Cc）−ey（Ｃ＋Cc） ………(9) なる関係が成立ち、この(9)式に前記(6)式を代入し
て整理すれば、 ｔ＝（EC／ｉ）−ey（Ｃ＋Cc）／ｉ ………(10) なる式が得られる。
すなわち、この場合の発振周期Ｔ（＝2t）は、
（Ｃ＋Cc）の値を一定とすれば第(10)式の右辺第２
項が常に一定値となることから、第９図に示す場
合の発振周期を常に（容量Ｃの値にかかわらず）
一定値だけずらしたものとなる。そして、これに
より周期特性のシフトを達成することができる。
（Ｃ＋Cc）の値を一定とすれば第(10)式の右辺第２
項が常に一定値となることから、第９図に示す場
合の発振周期を常に（容量Ｃの値にかかわらず）
一定値だけずらしたものとなる。そして、これに
より周期特性のシフトを達成することができる。
一方、可変抵抗１４の摺動子１４ａを端子１４
ｂの方向へ移動させた場合は、演算増幅器１０の
出力、インバータ１２の出力、電圧V2、電圧V1
が各々第１１図イ〜ニに示すものとなり、発振周
期Ｔが第９図に示す場合より大となる。この場
合、前述した第(9)式、第(10)式は各々、 ｉ・ｔ＝（ex＋ey）（Ｃ＋Cc） ………(11) ｔ＝（EC／ｉ）＋ey（Ｃ＋Cc）／ｉ………(12) となり、前述した場合と同様に周期特性のシフト
を達成することができる。以上の説明から明らか
なように、第８図の構成によれば、可変抵抗１４
を調整することにより、コンデンサ１３の容量Ｃ
と発振周期Ｔ（＝2t）との関係を示す特性線（第
５図における直線L1，L2参照）を自在にシフト
することができる。したがつて、コンデンサ１３
の両端間の容量が分布容量の存在のため実際には
Ｃ＋Csであつた場合に、可変抵抗１４を適宜調
整することによつて分布容量Csの影響を無くす
ことが可能となる（前述した第５図の説明参照）。
ｂの方向へ移動させた場合は、演算増幅器１０の
出力、インバータ１２の出力、電圧V2、電圧V1
が各々第１１図イ〜ニに示すものとなり、発振周
期Ｔが第９図に示す場合より大となる。この場
合、前述した第(9)式、第(10)式は各々、 ｉ・ｔ＝（ex＋ey）（Ｃ＋Cc） ………(11) ｔ＝（EC／ｉ）＋ey（Ｃ＋Cc）／ｉ………(12) となり、前述した場合と同様に周期特性のシフト
を達成することができる。以上の説明から明らか
なように、第８図の構成によれば、可変抵抗１４
を調整することにより、コンデンサ１３の容量Ｃ
と発振周期Ｔ（＝2t）との関係を示す特性線（第
５図における直線L1，L2参照）を自在にシフト
することができる。したがつて、コンデンサ１３
の両端間の容量が分布容量の存在のため実際には
Ｃ＋Csであつた場合に、可変抵抗１４を適宜調
整することによつて分布容量Csの影響を無くす
ことが可能となる（前述した第５図の説明参照）。
第１２図は第８図に示す回路の利用例を示す回
路図である。この図に示す回路においては、物理
量の変化に従つて移動する可動電極MPと固定電
極SP1との間の容量C1、同可動電極MPと固定電
極SP2との間の容量C2が各々、切換スイツチS1，
S1により切換えられ、交互に、第８図に示すコン
デンサ１３，１５として挿入される。この場合、
切換スイツチS1，S2は各々、インバータ１２の出
力端がクロツク端子に接続されているフリツプフ
ロツプ２０のＱ出力、出力により切換制御さ
れ、また、フリツプフロツプ２０のＱ出力端に接
続されている積分回路２１の出力として物理量の
変化に対応する信号が得られる。この図において
は、可動電極MPが移動した場合も、容量（C1＋
C2）は、容量C1およびC2が相補的に増減するこ
とから略一定であり、したがつて、前述した第(10)
式、第(12)式の右辺第２項が一定値となり、周期特
性のシフトが達成できる。
路図である。この図に示す回路においては、物理
量の変化に従つて移動する可動電極MPと固定電
極SP1との間の容量C1、同可動電極MPと固定電
極SP2との間の容量C2が各々、切換スイツチS1，
S1により切換えられ、交互に、第８図に示すコン
デンサ１３，１５として挿入される。この場合、
切換スイツチS1，S2は各々、インバータ１２の出
力端がクロツク端子に接続されているフリツプフ
ロツプ２０のＱ出力、出力により切換制御さ
れ、また、フリツプフロツプ２０のＱ出力端に接
続されている積分回路２１の出力として物理量の
変化に対応する信号が得られる。この図において
は、可動電極MPが移動した場合も、容量（C1＋
C2）は、容量C1およびC2が相補的に増減するこ
とから略一定であり、したがつて、前述した第(10)
式、第(12)式の右辺第２項が一定値となり、周期特
性のシフトが達成できる。
第１３図はセンサ１として任意のインピーダン
ス素子を用いた場合を示す回路図であり、この図
に示す回路が第１２図に示す回路と異なる点はセ
ンサ１が差動的に動作するインピーダンス素子２
３（インピーダンス値Z1）、２４（インピーダン
ス値Z2）から構成されていること、および、イン
ピーダンス素子２３，２４の共通接続点と演算増
幅器１０の反転入力端子との間にバツフアアンプ
２５およびコンデンサ１６（値Cc）が直列に介
挿されていることである。この回路において、イ
ンピーダンス素子２３，２４は物理量の変化に応
じてインピーダンスが変化するセンサであり、イ
ンバータ１２およびコンデンサ１６はインピーダ
ンス素子２３，２４のインピーダンス変化に対応
する傾きを変化するセンサ電圧を発生する電圧発
生手段を構成する。また、演算増幅器１０は、セ
ンサ電圧がスレシヨルド電圧を横切る毎にその出
力が反転する反転手段であり、インバータ１２は
反転手段（演算増幅器１０）の出力が反転する毎
に前記センサ電圧の変化方向を反転させる手段で
ある。また、インバータ１２および可変抵抗１４
は、スレシヨルド電圧を前記反転手段１０の出力
が反転する毎に変化させる制御手段を構成し、ま
た、可変抵抗１４はスレシヨルド電圧の変化量を
調整する調整手段である。この回路の場合、前記
(6)式が、 ex＝EZ1／（Z1＋Z2） ………（13） となり、また前記(9)式および(11)式が、 ｉ・ｔ＝（ex±ey）Cc ………（14） となる。したがつて、 ｔ＝Cc／ｉ（EZ1／Z1＋Z2±ey） ………（15） なる関係が成立ち、シフト特性を実現することが
出来る。
ス素子を用いた場合を示す回路図であり、この図
に示す回路が第１２図に示す回路と異なる点はセ
ンサ１が差動的に動作するインピーダンス素子２
３（インピーダンス値Z1）、２４（インピーダン
ス値Z2）から構成されていること、および、イン
ピーダンス素子２３，２４の共通接続点と演算増
幅器１０の反転入力端子との間にバツフアアンプ
２５およびコンデンサ１６（値Cc）が直列に介
挿されていることである。この回路において、イ
ンピーダンス素子２３，２４は物理量の変化に応
じてインピーダンスが変化するセンサであり、イ
ンバータ１２およびコンデンサ１６はインピーダ
ンス素子２３，２４のインピーダンス変化に対応
する傾きを変化するセンサ電圧を発生する電圧発
生手段を構成する。また、演算増幅器１０は、セ
ンサ電圧がスレシヨルド電圧を横切る毎にその出
力が反転する反転手段であり、インバータ１２は
反転手段（演算増幅器１０）の出力が反転する毎
に前記センサ電圧の変化方向を反転させる手段で
ある。また、インバータ１２および可変抵抗１４
は、スレシヨルド電圧を前記反転手段１０の出力
が反転する毎に変化させる制御手段を構成し、ま
た、可変抵抗１４はスレシヨルド電圧の変化量を
調整する調整手段である。この回路の場合、前記
(6)式が、 ex＝EZ1／（Z1＋Z2） ………（13） となり、また前記(9)式および(11)式が、 ｉ・ｔ＝（ex±ey）Cc ………（14） となる。したがつて、 ｔ＝Cc／ｉ（EZ1／Z1＋Z2±ey） ………（15） なる関係が成立ち、シフト特性を実現することが
出来る。
以上説明したように、この発明によれば発振部
の周期特性をシフトさせるようにしたので、物理
量の変化を検出するセンサに存在する不変成分
（例えば、分布容量）を、簡単な構成で確実に除
去することができる効果が得られる。また、この
発明によれば、浮遊容量を補償するための構成
が、センサと充電回路とによつて形成される時定
数系に変動を与えることがない利点がある。
の周期特性をシフトさせるようにしたので、物理
量の変化を検出するセンサに存在する不変成分
（例えば、分布容量）を、簡単な構成で確実に除
去することができる効果が得られる。また、この
発明によれば、浮遊容量を補償するための構成
が、センサと充電回路とによつて形成される時定
数系に変動を与えることがない利点がある。
第１図は従来の物理量変換装置の一構成例を示
すブロツク図、第２図および第３図は各々物理量
の変化を検出するセンサの構成例を示す図、第４
図〜第７図はいずれもこの発明の原理を説明する
ための図であり、第４図は公知の発振回路の構成
を示す図、第５図は特性シフトにより不変成分除
去が行なえる原理を説明するための図、第６図は
第４図におけるコンデンサ６の両端電圧を示す
図、第７図は第４図に示す発振回路の周期特性を
示す図、第８図はこの発明の一実施例の構成を示
す回路図、第９図〜第１１図は各々同実施例の動
作を説明するための波形図、第１２図は同実施例
の利用例を示す回路図、第１３図はこの発明の他
の実施例の構成を示す回路図である。 １……センサ、１０……演算増幅器、１２……
インバータ、１３……コンデンサ、１４……可変
抵抗、１６……コンデンサ。
すブロツク図、第２図および第３図は各々物理量
の変化を検出するセンサの構成例を示す図、第４
図〜第７図はいずれもこの発明の原理を説明する
ための図であり、第４図は公知の発振回路の構成
を示す図、第５図は特性シフトにより不変成分除
去が行なえる原理を説明するための図、第６図は
第４図におけるコンデンサ６の両端電圧を示す
図、第７図は第４図に示す発振回路の周期特性を
示す図、第８図はこの発明の一実施例の構成を示
す回路図、第９図〜第１１図は各々同実施例の動
作を説明するための波形図、第１２図は同実施例
の利用例を示す回路図、第１３図はこの発明の他
の実施例の構成を示す回路図である。 １……センサ、１０……演算増幅器、１２……
インバータ、１３……コンデンサ、１４……可変
抵抗、１６……コンデンサ。
Claims (1)
- １ 物理量の変化に応じてインピーダンスが変化
するセンサと、このセンサのインピーダンスに対
応する傾きで変化するセンサ電圧を発生する電圧
発生手段と、前記センサ電圧がスレシヨルド電圧
を横切る毎にその出力が反転する反転手段と、前
記反転手段の出力が反転する毎に前記センサ電圧
の変化方向を反転させる手段と、前記スレシヨル
ド電圧を前記反転手段の出力が反転する毎に変化
させる制御手段と、前記スレシヨルド電圧の変化
量を調整する調整手段とを具備してなる物理量変
換装置。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4673881A JPS57161506A (en) | 1981-03-30 | 1981-03-30 | Converter for physical quantity |
| US06/275,510 US4387601A (en) | 1980-07-01 | 1981-06-19 | Capacitance type displacement conversion device |
| DE19813125664 DE3125664A1 (de) | 1980-07-01 | 1981-06-30 | Verstellwandlervorrichtung |
| FR8112976A FR2486232B1 (fr) | 1980-07-01 | 1981-07-01 | Dispositif de conversion de deplacement de type capacitif |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4673881A JPS57161506A (en) | 1981-03-30 | 1981-03-30 | Converter for physical quantity |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS57161506A JPS57161506A (en) | 1982-10-05 |
| JPH0134326B2 true JPH0134326B2 (ja) | 1989-07-19 |
Family
ID=12755666
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4673881A Granted JPS57161506A (en) | 1980-07-01 | 1981-03-30 | Converter for physical quantity |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS57161506A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0672901B2 (ja) * | 1985-11-22 | 1994-09-14 | 日東工器株式会社 | 静電容量−電圧変換回路 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS52133263A (en) * | 1976-04-30 | 1977-11-08 | Shimadzu Corp | Static capacity/dc voltage converter |
-
1981
- 1981-03-30 JP JP4673881A patent/JPS57161506A/ja active Granted
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS52133263A (en) * | 1976-04-30 | 1977-11-08 | Shimadzu Corp | Static capacity/dc voltage converter |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS57161506A (en) | 1982-10-05 |
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