JPH0216448B2 - - Google Patents
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- JPH0216448B2 JPH0216448B2 JP56118417A JP11841781A JPH0216448B2 JP H0216448 B2 JPH0216448 B2 JP H0216448B2 JP 56118417 A JP56118417 A JP 56118417A JP 11841781 A JP11841781 A JP 11841781A JP H0216448 B2 JPH0216448 B2 JP H0216448B2
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Links
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- 238000007599 discharging Methods 0.000 claims description 20
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 claims description 18
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 14
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 25
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 20
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 12
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 description 3
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 3
- 230000005856 abnormality Effects 0.000 description 2
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- 230000000295 complement effect Effects 0.000 description 2
- 101001125858 Homo sapiens Peptidase inhibitor 15 Proteins 0.000 description 1
- 102100029323 Peptidase inhibitor 15 Human genes 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
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- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
Landscapes
- Arrangements For Transmission Of Measured Signals (AREA)
- Indication And Recording Devices For Special Purposes And Tariff Metering Devices (AREA)
- Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
この発明は測定装置、さらに詳しくはゼロ点お
よびスパンの調整が可能なデイジタル式測定装置
に関するものである。
よびスパンの調整が可能なデイジタル式測定装置
に関するものである。
従来、測定機器の大部分のものがアナログ式で
あつて、ゼロ点およびスパンの調整のためのボリ
ユームを備えており、調整時には測定機器を見な
がらボリユームを操作するという方法がとられて
いる。しかしながら、このような方法は例えば、
入力が零のときのゼロ点の調整は比較的容易に行
なうことができるが、ゼロ点を調整した後スパン
調整を行なうと一般にゼロ点が変動する(相互干
渉が生じる)ため、調整が困難であるという欠点
があつた。
あつて、ゼロ点およびスパンの調整のためのボリ
ユームを備えており、調整時には測定機器を見な
がらボリユームを操作するという方法がとられて
いる。しかしながら、このような方法は例えば、
入力が零のときのゼロ点の調整は比較的容易に行
なうことができるが、ゼロ点を調整した後スパン
調整を行なうと一般にゼロ点が変動する(相互干
渉が生じる)ため、調整が困難であるという欠点
があつた。
この発明はこの点に鑑みなされたもので、ゼロ
点およびスパンの調整を容易に行なうことがで
き、かつ測定精度の高い測定装置を提供すること
を目的とするものである。
点およびスパンの調整を容易に行なうことがで
き、かつ測定精度の高い測定装置を提供すること
を目的とするものである。
上記の目的は、この発明によれば、機械的な変
位に応じて少なくともその容量値の一方が変化す
る2つの測定コンデンサと、前記各コンデンサを
充電し一定時間で放電する充放電回路をもち、該
充放電に要する時間からその容量に応じた周波数
のパルス信号に変換する容量−周波数変換手段
と、該変換手段からのパルス数を計数し、該計数
値が所定の値に達したとき計数出力を出す第1の
計数手段と、前記各コンデンサの充電または放電
開始とともにクロツク信号源からのクロツクパル
スの計数を開始し、前記第1の計数手段からの計
数出力によつて該クロツクパルスの計数を停止す
る第2の計数手段と、前記第1の計数手段からの
計数出力を受けて該第2の計数手段の計数結果を
読取り、該結果にもとづいて所定の演算を行なう
デイジタル演算手段と、ゼロ点およびスパンの測
定演算指令を発する操作手段と、該操作にもとづ
く測定演算結果を記憶する記憶手段とを設け、該
記憶内容にもとづいて測定値のゼロ点およびスパ
ン補正を行なうことにより達成される。
位に応じて少なくともその容量値の一方が変化す
る2つの測定コンデンサと、前記各コンデンサを
充電し一定時間で放電する充放電回路をもち、該
充放電に要する時間からその容量に応じた周波数
のパルス信号に変換する容量−周波数変換手段
と、該変換手段からのパルス数を計数し、該計数
値が所定の値に達したとき計数出力を出す第1の
計数手段と、前記各コンデンサの充電または放電
開始とともにクロツク信号源からのクロツクパル
スの計数を開始し、前記第1の計数手段からの計
数出力によつて該クロツクパルスの計数を停止す
る第2の計数手段と、前記第1の計数手段からの
計数出力を受けて該第2の計数手段の計数結果を
読取り、該結果にもとづいて所定の演算を行なう
デイジタル演算手段と、ゼロ点およびスパンの測
定演算指令を発する操作手段と、該操作にもとづ
く測定演算結果を記憶する記憶手段とを設け、該
記憶内容にもとづいて測定値のゼロ点およびスパ
ン補正を行なうことにより達成される。
以下、この発明の実施例を図面を参照して説明
する。
する。
第1図はこの発明の実施例を概略的に示すブロ
ツク図、第2図はこの発明の実施例を詳細に示す
回路構成図、第3図は変位量を容量値に変換して
検出する検出原理を説明する原理図、第4図は第
2図の測定装置の動作を説明するタイムチヤー
ト、第5図は容量検出部の他の実施例を示す回路
図である。
ツク図、第2図はこの発明の実施例を詳細に示す
回路構成図、第3図は変位量を容量値に変換して
検出する検出原理を説明する原理図、第4図は第
2図の測定装置の動作を説明するタイムチヤー
ト、第5図は容量検出部の他の実施例を示す回路
図である。
第1図において1は検出部、2は検出部選択回
路、3は周波数変換回路、4はカウンタ、5はタ
イマー、6は基準クロツク発生回路、7はマイク
ロプロセツサ(以下、μ−COM演算回路ともい
う)、8は光伝送回路、9はバツテリを用いた電
源回路、10は測定入力が0のときまたは100%
のときに、それぞれ押下される押釦を備えたキー
ボードである。
路、3は周波数変換回路、4はカウンタ、5はタ
イマー、6は基準クロツク発生回路、7はマイク
ロプロセツサ(以下、μ−COM演算回路ともい
う)、8は光伝送回路、9はバツテリを用いた電
源回路、10は測定入力が0のときまたは100%
のときに、それぞれ押下される押釦を備えたキー
ボードである。
これらの各部は第2図に示されるように、検出
部1はコンデンサC1,C2によつて構成され、検
出部選択回路2はコンデンサC1,C2および測温
用のコンデンサCS、サーミスタRSの選択を行な
うC−MOS(相補形MOS)タイプのアナログス
イツチSW2,SW21,SW22より構成され、
周波数変換回路3はコンデンサC1,C2の充放電
の切替えおよびフリツプフロツプQ1のクリアま
たはリセツトを行なうアナログスイツチSW1,
SW11,SW12と、コンデンサC1またはC2の
充電電圧が所定の電圧レベルを超えたときセツト
され、所定の時定数(抵抗Rf、コンデンサCf)に
よつて決まる一定時間後にリセツトされるフリツ
プフロツプQ1(D型)とから構成されている。
部1はコンデンサC1,C2によつて構成され、検
出部選択回路2はコンデンサC1,C2および測温
用のコンデンサCS、サーミスタRSの選択を行な
うC−MOS(相補形MOS)タイプのアナログス
イツチSW2,SW21,SW22より構成され、
周波数変換回路3はコンデンサC1,C2の充放電
の切替えおよびフリツプフロツプQ1のクリアま
たはリセツトを行なうアナログスイツチSW1,
SW11,SW12と、コンデンサC1またはC2の
充電電圧が所定の電圧レベルを超えたときセツト
され、所定の時定数(抵抗Rf、コンデンサCf)に
よつて決まる一定時間後にリセツトされるフリツ
プフロツプQ1(D型)とから構成されている。
なお、従来の一般的なD型フリツプフロツプを
使用する場合は、その前後にスレツシユホールド
レベルを判別するための特別な回路(例えば、シ
ユミツト回路)が必要となるが、C−MOS形の
フリツプフロツプ回路を使用する場合はこのよう
な回路を必要とせず、その切り替わり電圧をその
ままスレツシユホールド電圧として使用すること
ができる。同様に、タイマー5は2段のカウンタ
CT2,CT3から構成され、μ−COM演算回路
7からのリセツト信号PO3の解除によつて基準
クロツク発生回路6から与えられるクロツク信号
の計数を開始し、カウンタCT1,4からのカウ
ントアツプ信号によつて計数を停止する。μ−
COM演算回路7は基準クロツク発生回路6から
のクロツク信号によつて駆動され種々の演算、制
御動作を行なう。例えば、検出部選択回路2のア
ナログスイツチSW2にモード選択信号PO1,
PO2を送出してコンデンサC1測定モード、コン
デンサC2測定モード、または温度測定モード
(抵抗Rs、コンデンサCsによる測定)の選択を行
ない、非測定時にはカウンタ4およびタイマー5
に対してリセツト信号PO3を与えてこれらのリ
セツトを行なうとともに、測定時には該リセツト
信号PO3を解除して計数動作を行わせ、カウン
タ4からのカウントアツプ信号を割込信号IRQと
して受け、タイマー5からの計数出力を端子PI
0〜PI15を介して読取り、所定の演算処理を
行なう。μ−COM演算回路7には、管理室側の
上位計算機との間で光による情報の授受を行なう
ための光伝送回路8および該回路8における発光
ダイオードLEDの異常(点灯しきり)検出回路
11、さらには省電力化を図るべく基準クロツク
発生回路6またはμ−COM演算回路7を間欠的
に駆動させるためのスタンバイモード回路12等
が接続されているが、この発明は特に、測定誤差
を回避すべくゼロ点またはスパンの調整を行なう
ための指示を与える押ボタンPB1(ゼロ点調整
用)およびPB2(スパン調整用)を備えたキー
ボード10を設けた点に特徴を有するものであ
る。なお、9は第1図または第2図に示される所
要の各部へ電源を供給するためのバツテリ電源回
路である。
使用する場合は、その前後にスレツシユホールド
レベルを判別するための特別な回路(例えば、シ
ユミツト回路)が必要となるが、C−MOS形の
フリツプフロツプ回路を使用する場合はこのよう
な回路を必要とせず、その切り替わり電圧をその
ままスレツシユホールド電圧として使用すること
ができる。同様に、タイマー5は2段のカウンタ
CT2,CT3から構成され、μ−COM演算回路
7からのリセツト信号PO3の解除によつて基準
クロツク発生回路6から与えられるクロツク信号
の計数を開始し、カウンタCT1,4からのカウ
ントアツプ信号によつて計数を停止する。μ−
COM演算回路7は基準クロツク発生回路6から
のクロツク信号によつて駆動され種々の演算、制
御動作を行なう。例えば、検出部選択回路2のア
ナログスイツチSW2にモード選択信号PO1,
PO2を送出してコンデンサC1測定モード、コン
デンサC2測定モード、または温度測定モード
(抵抗Rs、コンデンサCsによる測定)の選択を行
ない、非測定時にはカウンタ4およびタイマー5
に対してリセツト信号PO3を与えてこれらのリ
セツトを行なうとともに、測定時には該リセツト
信号PO3を解除して計数動作を行わせ、カウン
タ4からのカウントアツプ信号を割込信号IRQと
して受け、タイマー5からの計数出力を端子PI
0〜PI15を介して読取り、所定の演算処理を
行なう。μ−COM演算回路7には、管理室側の
上位計算機との間で光による情報の授受を行なう
ための光伝送回路8および該回路8における発光
ダイオードLEDの異常(点灯しきり)検出回路
11、さらには省電力化を図るべく基準クロツク
発生回路6またはμ−COM演算回路7を間欠的
に駆動させるためのスタンバイモード回路12等
が接続されているが、この発明は特に、測定誤差
を回避すべくゼロ点またはスパンの調整を行なう
ための指示を与える押ボタンPB1(ゼロ点調整
用)およびPB2(スパン調整用)を備えたキー
ボード10を設けた点に特徴を有するものであ
る。なお、9は第1図または第2図に示される所
要の各部へ電源を供給するためのバツテリ電源回
路である。
この実施例に示される測定装置は圧力等の機械
的な変位置を容量値に変換して検出し、該検出結
果をさらにデイジタル量に変換して測定するもの
であるから、ここでその検出原理について第3図
を参照して説明する。
的な変位置を容量値に変換して検出し、該検出結
果をさらにデイジタル量に変換して測定するもの
であるから、ここでその検出原理について第3図
を参照して説明する。
同図Aには2つの固定電極ELF間に可動電極
ELVが配置され、該可動電極ELVは圧力等の機械
的な変位に応じて図の左右(矢印R参照)方向に
移動する。この場合、各電極間の容量CA1,CA2
は一方が増大すれば他方は減少する、つまり差動
的に変化する。ここで、各電極の面積をS、電極
間の誘電率をε、可動電極ELVと固定電極ELFと
の間隔をdとし、例えば同図Aの点線で示される
如く可動電極ELVがΔdだけ変位したときの容量
CA1,CA2は CA1=εA/d−Δd CA2=εA/d−Δd として求められる。ここで、これら容量の和およ
び差を考えると、 CA1+CA2=εA・2d/d2−Δd2 CA1−CA2=εA・2Δd/d2−Δd2 となり、したがつてその比をとると、 CA1−CA2/CA1+CA2=Δd/d が得られ、変位量Δdを容量値CA1−CA2/CA1+
CA2によつて求めることができる。
ELVが配置され、該可動電極ELVは圧力等の機械
的な変位に応じて図の左右(矢印R参照)方向に
移動する。この場合、各電極間の容量CA1,CA2
は一方が増大すれば他方は減少する、つまり差動
的に変化する。ここで、各電極の面積をS、電極
間の誘電率をε、可動電極ELVと固定電極ELFと
の間隔をdとし、例えば同図Aの点線で示される
如く可動電極ELVがΔdだけ変位したときの容量
CA1,CA2は CA1=εA/d−Δd CA2=εA/d−Δd として求められる。ここで、これら容量の和およ
び差を考えると、 CA1+CA2=εA・2d/d2−Δd2 CA1−CA2=εA・2Δd/d2−Δd2 となり、したがつてその比をとると、 CA1−CA2/CA1+CA2=Δd/d が得られ、変位量Δdを容量値CA1−CA2/CA1+
CA2によつて求めることができる。
同様にして、第3図Bでは2つの固定電極ELF
に対して可動電極ELVが図の如く配置され、外部
圧力等の変位によつて図の点線位置にΔdだけ変
位した場合は次のようになる。この場合、容量
CA1は固定、CA2は可変であつて、それぞれの値
は上記と同様にして CA1=εA/d、CA2=εA/d+Δd と表わすことができる。そこで、これらの差を考
えると、 CA1−CA2=εA・Δd/d(d+Δd) であり、したがつてCA1−CA2とCA2との比をと
ると、 CA1−CA2/CA2=Δd/d となり、変位量Δdを静電容量値の変化として検
出することができる。これらの式からも明らかな
ように、変位量は静電容量のみの関数となるか
ら、電極間の誘電率や浮遊容量の影響を受けず、
このため容量によつて機械的な変位量を正確に検
出することが可能となる。
に対して可動電極ELVが図の如く配置され、外部
圧力等の変位によつて図の点線位置にΔdだけ変
位した場合は次のようになる。この場合、容量
CA1は固定、CA2は可変であつて、それぞれの値
は上記と同様にして CA1=εA/d、CA2=εA/d+Δd と表わすことができる。そこで、これらの差を考
えると、 CA1−CA2=εA・Δd/d(d+Δd) であり、したがつてCA1−CA2とCA2との比をと
ると、 CA1−CA2/CA2=Δd/d となり、変位量Δdを静電容量値の変化として検
出することができる。これらの式からも明らかな
ように、変位量は静電容量のみの関数となるか
ら、電極間の誘電率や浮遊容量の影響を受けず、
このため容量によつて機械的な変位量を正確に検
出することが可能となる。
次に、このような検出原理にもとづく測定動作
について、主に第2図および第4図を参照して説
明する。
について、主に第2図および第4図を参照して説
明する。
初期状態においては、μ−COM演算回路7か
らはモード選択信号PO1,PO2は与えられず、
リセツト信号PO3によつてカウンタCT1,4お
よびタイマー5はリセツト状態にある。ここで、
第4図イの如きコンデンサC1の測定モード信号
が与えられ、第4図ロの如くリセツト信号PO3
が解除されると、コンデンサC1、スイツチSW2
1,SW11、抵抗R、電源VDDなる径路が形成
されるので、コンデンサC1が第4図ハで示され
るように充電される。t1時間後にこの充電電圧が
フリツプフロツプQ1のスレツシユホールド電圧
VTHを超えると、該フリツプフロツプQ1がセツ
トされ、その出力端子Qより出力が得られる。こ
の出力は抵抗RfおよびコンデンサCfに与えられる
とともに、アナログスイツチSW1にも与えられ
る。その結果、スイツチSW12が開放されて抵
抗RfとコンデンサCfによる充電回路が形成され
る。なお、このときスイツチSW11が点線の位
置へ切替えられ、コンデンサC1の放電が行われ
る。コンデンサCfの充電電圧が第4図ホで示され
るように、所定時間tc後に所定の値になると、フ
リツプフロツプQ1はクリアされ、その結果、フ
リツプフロツプQ1からは第4図ニの如き一定幅
tcの出力パルスが得られる。なお、フリツプフロ
ツプQ1のリセツトによつてアナログスイツチ
SW1もオフとなるので、スイツチSW12は第
2図の如き状態に復帰し、コンデンサCfの放電回
路を形成する。上記の時間t1はコンデンサC1およ
び抵抗Rの大きさに比例するから、フリツプフロ
ツプQ1の出力からはコンデンサC1の容量に比
例した周波数のパルス信号が得られることにな
る。このパルス信号はカウンタ4によつて計数さ
れ、所定数に達すると第4図ヘに示される如きパ
ルス(カウントUP出力)を発してタイマー5を
第4図トの如く計数停止させる。タイマー5は先
のリセツト信号PO3の解除とともにパルス発生
回路6からのクロツクパルスを計数しており、該
計数結果がカウンタ4からのカウントUP信号を
受けたμ−COM演算回路7により端子PI0〜PI
15を介して読取られる。
らはモード選択信号PO1,PO2は与えられず、
リセツト信号PO3によつてカウンタCT1,4お
よびタイマー5はリセツト状態にある。ここで、
第4図イの如きコンデンサC1の測定モード信号
が与えられ、第4図ロの如くリセツト信号PO3
が解除されると、コンデンサC1、スイツチSW2
1,SW11、抵抗R、電源VDDなる径路が形成
されるので、コンデンサC1が第4図ハで示され
るように充電される。t1時間後にこの充電電圧が
フリツプフロツプQ1のスレツシユホールド電圧
VTHを超えると、該フリツプフロツプQ1がセツ
トされ、その出力端子Qより出力が得られる。こ
の出力は抵抗RfおよびコンデンサCfに与えられる
とともに、アナログスイツチSW1にも与えられ
る。その結果、スイツチSW12が開放されて抵
抗RfとコンデンサCfによる充電回路が形成され
る。なお、このときスイツチSW11が点線の位
置へ切替えられ、コンデンサC1の放電が行われ
る。コンデンサCfの充電電圧が第4図ホで示され
るように、所定時間tc後に所定の値になると、フ
リツプフロツプQ1はクリアされ、その結果、フ
リツプフロツプQ1からは第4図ニの如き一定幅
tcの出力パルスが得られる。なお、フリツプフロ
ツプQ1のリセツトによつてアナログスイツチ
SW1もオフとなるので、スイツチSW12は第
2図の如き状態に復帰し、コンデンサCfの放電回
路を形成する。上記の時間t1はコンデンサC1およ
び抵抗Rの大きさに比例するから、フリツプフロ
ツプQ1の出力からはコンデンサC1の容量に比
例した周波数のパルス信号が得られることにな
る。このパルス信号はカウンタ4によつて計数さ
れ、所定数に達すると第4図ヘに示される如きパ
ルス(カウントUP出力)を発してタイマー5を
第4図トの如く計数停止させる。タイマー5は先
のリセツト信号PO3の解除とともにパルス発生
回路6からのクロツクパルスを計数しており、該
計数結果がカウンタ4からのカウントUP信号を
受けたμ−COM演算回路7により端子PI0〜PI
15を介して読取られる。
ここで、上記フリツプフロツプQ1のスレツシ
ユホールド電圧をVTHとすれば、 VTH=VDD(1−e-t1/RC1) として表わされ、したがつてコンデンサC1の充
電時間t1(第4図ニを参照)は、 t1=−RC1loge(1−VTH/VDD) の如く表わされる。
ユホールド電圧をVTHとすれば、 VTH=VDD(1−e-t1/RC1) として表わされ、したがつてコンデンサC1の充
電時間t1(第4図ニを参照)は、 t1=−RC1loge(1−VTH/VDD) の如く表わされる。
また、上記の時間tcも同様にして
tc=−RfCfloge(1−VTH/VDD)
として表わされる。なお、Rf,Cfの値は既知であ
り、したがつてtcは一定の値である。
り、したがつてtcは一定の値である。
したがつて、コンデンサC1の充、放電動作を
n回カウントする迄の基準クロツク発生回路6か
らのクロツクパルスを数えることにより、すなわ
ちタイマー5からの出力によつてコンデンサC1
による充放電時間T1を求めることができる。こ
の充放電時間T1は第4図ニからも明らかなよう
に、充電t1はn回であるのに対して放電tcは(n
−1)回であるから T1=nt1+(n−1)tc …() として求めることができる。なお、このようにn
回カウントするのは、時間測定カウンタCT2,
CT3の分解能を上げるためであり、その数nは
基準クロツク発生回路6の出力周波数、抵抗Rの
抵抗値またはコンデンサC1の容量値等に応じて
適宜選択される。
n回カウントする迄の基準クロツク発生回路6か
らのクロツクパルスを数えることにより、すなわ
ちタイマー5からの出力によつてコンデンサC1
による充放電時間T1を求めることができる。こ
の充放電時間T1は第4図ニからも明らかなよう
に、充電t1はn回であるのに対して放電tcは(n
−1)回であるから T1=nt1+(n−1)tc …() として求めることができる。なお、このようにn
回カウントするのは、時間測定カウンタCT2,
CT3の分解能を上げるためであり、その数nは
基準クロツク発生回路6の出力周波数、抵抗Rの
抵抗値またはコンデンサC1の容量値等に応じて
適宜選択される。
このようにして、コンデンサC1の充放電時間
T1を求めた後、μ−COM演算回路7は信号PO
1またはPO2によつてスイツチSW21を切換
えてコンデンサC2の検出モードとし、コンデン
サC2の充放電時間T2を測定する。この場合の動
作態様は上記と全く同様であり、そのタイムチヤ
ートは第4図の右半分に示されている。なお、充
放電時間T2は()式と同様にして T2=nt2+(n−1)tc …() となる。
T1を求めた後、μ−COM演算回路7は信号PO
1またはPO2によつてスイツチSW21を切換
えてコンデンサC2の検出モードとし、コンデン
サC2の充放電時間T2を測定する。この場合の動
作態様は上記と全く同様であり、そのタイムチヤ
ートは第4図の右半分に示されている。なお、充
放電時間T2は()式と同様にして T2=nt2+(n−1)tc …() となる。
μ−COM演算回路7では、上記()、()式よ
り次の如き演算を行なう。
り次の如き演算を行なう。
T1+T2−2(n−1)tc
=−nR(C1+C2)loge(1−VTH/VDD)
T1−T2=−nR(C1−C2)loge(1−VTH/VDD)
T1−T2/T1+T2−2(n−1)tc=C1−C2/C1+C2…
() この式は先の原理図における説明からも明ら
かなように、変位に比例するから、μ−COM演
算回路7では上記の如き演算を行なうことによつ
てその変位を測定することができる。
() この式は先の原理図における説明からも明ら
かなように、変位に比例するから、μ−COM演
算回路7では上記の如き演算を行なうことによつ
てその変位を測定することができる。
なお、上記ではコンデンサC1,C2の容量を差
動的に変化させることにより物理的な変位量、例
えば差圧ΔPを測定するようにしたが、第5図に
示されるように、コンデンサの一方C2を固定と
し、他方C1を可変とするものについても同様に
適用しうることは、先の原理図の説明からも明ら
かである。ただし、この場合は上記の差圧ΔPの
かわりに圧力Pを求めることとなり、その演算式
は上記と同様にして次のように表わされる。
動的に変化させることにより物理的な変位量、例
えば差圧ΔPを測定するようにしたが、第5図に
示されるように、コンデンサの一方C2を固定と
し、他方C1を可変とするものについても同様に
適用しうることは、先の原理図の説明からも明ら
かである。ただし、この場合は上記の差圧ΔPの
かわりに圧力Pを求めることとなり、その演算式
は上記と同様にして次のように表わされる。
P=C1−C2/C2=T1−T2/T2−(n−1)tc…()
上記の実施例においては、機械的な変位量を静
電容量値に変換して検出するようにしたが、これ
を抵抗、周波数または電圧に変換して検出するこ
とも可能である。
電容量値に変換して検出するようにしたが、これ
を抵抗、周波数または電圧に変換して検出するこ
とも可能である。
また、第2図の抵抗Rs、コンデンサCsは外部
温度の測定用として設けられ、この場合はスイツ
チSW21にてコンデンサCsを選択し、スイツチ
SW22を閉成して上記と同様にそのときの充電
時間を測定し、これを予め基準温度で計測した値
と比較することにより、外部温度を知ることがで
きる。
温度の測定用として設けられ、この場合はスイツ
チSW21にてコンデンサCsを選択し、スイツチ
SW22を閉成して上記と同様にそのときの充電
時間を測定し、これを予め基準温度で計測した値
と比較することにより、外部温度を知ることがで
きる。
第6〜8図は検出部の他の実施例を示す回路図
で、第6図は抵抗値に変換する場合、第7図は周
波数に変換する場合、そして第8図に電圧値に変
換して検出する場合をそれぞれ示すものである。
で、第6図は抵抗値に変換する場合、第7図は周
波数に変換する場合、そして第8図に電圧値に変
換して検出する場合をそれぞれ示すものである。
これらの図において、コンデンサCの容量値お
よび抵抗Rcの抵抗値はともに一定であり、また
スイツチSW11,SW21およびフリツプフロ
ツプQ1は第2図実施例に示されるものと同様の
ものである。
よび抵抗Rcの抵抗値はともに一定であり、また
スイツチSW11,SW21およびフリツプフロ
ツプQ1は第2図実施例に示されるものと同様の
ものである。
第6図a〜cにおける検出原理はいずれも容量
による検出原理と全く同様であつて、充放電時間
が抵抗とコンデンサとの積に比例することを利用
して、ここでは抵抗値を検出するようにしたもの
である。すなわち、同図aに示されるものはスイ
ツチSW21をRx側に倒してその充放電時間T1を
測定(なお、測定されるのは厳密には充電時間だ
けである)し、次にRc側に倒して同様に充放電
時間T2を求め、 Rx/RC=T1−(n−1)tc/T2−(n−1)tc なる演算によつてRxの抵抗値を求める。
による検出原理と全く同様であつて、充放電時間
が抵抗とコンデンサとの積に比例することを利用
して、ここでは抵抗値を検出するようにしたもの
である。すなわち、同図aに示されるものはスイ
ツチSW21をRx側に倒してその充放電時間T1を
測定(なお、測定されるのは厳密には充電時間だ
けである)し、次にRc側に倒して同様に充放電
時間T2を求め、 Rx/RC=T1−(n−1)tc/T2−(n−1)tc なる演算によつてRxの抵抗値を求める。
同じく同図Cに示されるものは、先の実施例に
おけるコンデンサC1,C2を抵抗R1,R2におきか
えたものに相当するおら、その演算式も T1−T2/T1+T2−2(n−1)tc=R1−R2/R1+R2 の如く全く同様に表わされることになる また、同図bに示されるものはライン抵抗Rlが
変動する場合である。したがつて、スイツチSW
21を順次切替えることによつてRx+2Rl、2Rl
およびRcによるそれぞれの充放電時間T1,T2お
よびT3を求め、 T1−T2/T3−(n−1)tc=Rx/Rc なる演算式より抵抗値Rxを測定する。
おけるコンデンサC1,C2を抵抗R1,R2におきか
えたものに相当するおら、その演算式も T1−T2/T1+T2−2(n−1)tc=R1−R2/R1+R2 の如く全く同様に表わされることになる また、同図bに示されるものはライン抵抗Rlが
変動する場合である。したがつて、スイツチSW
21を順次切替えることによつてRx+2Rl、2Rl
およびRcによるそれぞれの充放電時間T1,T2お
よびT3を求め、 T1−T2/T3−(n−1)tc=Rx/Rc なる演算式より抵抗値Rxを測定する。
第7図においては、検出部にてすでに周波数に
変換されているから、第2図実施例の如き周波数
変換回路は不要となり、検出部からの出力は適宜
増幅されて直接カウンタへ導入される。この場
合、カウンタが所定数Nを計数する迄にどれだけ
の時間Tがかかるかを演算することによつてその
周波数(N/T)を求めることができる。
変換されているから、第2図実施例の如き周波数
変換回路は不要となり、検出部からの出力は適宜
増幅されて直接カウンタへ導入される。この場
合、カウンタが所定数Nを計数する迄にどれだけ
の時間Tがかかるかを演算することによつてその
周波数(N/T)を求めることができる。
第8図は電圧E1に変換して検出する場合であ
つて、コンデンサCに一定の電流Iを流して充電
を行ない、該充電による電圧を演算増幅器OP2
の一方に与え、もう一方には演算増幅器OP1に
よつて増幅された入力電圧E1を導入し、該入力
電圧E1を充電電圧が超えたときフリツプフロツ
プQ1をセツトするようにしたものである。コン
デンサCによる充電は一定の態様で行われるのに
対し入力電圧レベルE1が変動するので、電圧値
に応じた時間信号を得ることができる。ここで、
スイツチSW21が図示の状態にあるときの時間
測定出力をT2、図示とは反対側の状態に切替え
たときのそれをT1とすると、 T2−T1=CX/I・E1 なる演算によつて電圧値E1を求めることができ
る。ここに、E1は測定電圧、IはコンデンサC
に与えられる電流、CXはコンデンサCの容量値
である。
つて、コンデンサCに一定の電流Iを流して充電
を行ない、該充電による電圧を演算増幅器OP2
の一方に与え、もう一方には演算増幅器OP1に
よつて増幅された入力電圧E1を導入し、該入力
電圧E1を充電電圧が超えたときフリツプフロツ
プQ1をセツトするようにしたものである。コン
デンサCによる充電は一定の態様で行われるのに
対し入力電圧レベルE1が変動するので、電圧値
に応じた時間信号を得ることができる。ここで、
スイツチSW21が図示の状態にあるときの時間
測定出力をT2、図示とは反対側の状態に切替え
たときのそれをT1とすると、 T2−T1=CX/I・E1 なる演算によつて電圧値E1を求めることができ
る。ここに、E1は測定電圧、IはコンデンサC
に与えられる電流、CXはコンデンサCの容量値
である。
次に、この発明によるゼロ、スパン調整方法に
ついて説明する。
ついて説明する。
第2図においてPB1およびPB2は前述した如
く、それぞれゼロ点調整用およびスパン調整用押
ボタンである。ここで、測定入力が零であること
を確認して操作者がゼロ調整用押ボタンPB1を
押すと、該操作によつてμ−COM演算回路7に
指令が与えられ、該指令にもとづいてμ−COM
演算回路では上記の如き測定動作が開始され、そ
の測定結果がμ−COM演算回路7内の記憶回路
(図示なし)に記憶される。次いで、入力が100%
であることを確認して上記と同様の操作を行な
い、同じく記憶回路にそのときの演算結果を記憶
させる。例えば、ゼロ調整した点の値をΔd0/d
(=α)として記憶し、スパン調整した点の値を
Δd100/d(=β)として記憶すると、任意の値
Δd/d(=x)に対する調整値は次式により求め
ることができる。
く、それぞれゼロ点調整用およびスパン調整用押
ボタンである。ここで、測定入力が零であること
を確認して操作者がゼロ調整用押ボタンPB1を
押すと、該操作によつてμ−COM演算回路7に
指令が与えられ、該指令にもとづいてμ−COM
演算回路では上記の如き測定動作が開始され、そ
の測定結果がμ−COM演算回路7内の記憶回路
(図示なし)に記憶される。次いで、入力が100%
であることを確認して上記と同様の操作を行な
い、同じく記憶回路にそのときの演算結果を記憶
させる。例えば、ゼロ調整した点の値をΔd0/d
(=α)として記憶し、スパン調整した点の値を
Δd100/d(=β)として記憶すると、任意の値
Δd/d(=x)に対する調整値は次式により求め
ることができる。
1/β−α(x−α)×100
以後は、これらの値い用いてその都度の演算結
果を補正する。なお、ここで用いられる記憶回路
はバツテリバツクアツプタイプのC−MOS(相補
形MOS)形のRAM(ランダムアクセスメモリ)
を使用するのが好適である。
果を補正する。なお、ここで用いられる記憶回路
はバツテリバツクアツプタイプのC−MOS(相補
形MOS)形のRAM(ランダムアクセスメモリ)
を使用するのが好適である。
以上のように、この発明によれば、測定装置に
デイジタル演算回路と記憶回路とを設け、押ボタ
ンの操作によつて測定入力が0および100%の時
点における演算結果をそれぞれ記憶させるだけで
あるから相互干渉がなく、そのためスパン調整時
にもゼロ点が移動する恐れもなく、したがつて操
作が容易であり、しかも正確である。
デイジタル演算回路と記憶回路とを設け、押ボタ
ンの操作によつて測定入力が0および100%の時
点における演算結果をそれぞれ記憶させるだけで
あるから相互干渉がなく、そのためスパン調整時
にもゼロ点が移動する恐れもなく、したがつて操
作が容易であり、しかも正確である。
第1図はこの発明の実施例の概略を示すブロツ
ク図、第2図はこの発明の実施例を詳細に示す回
路構成図、第3図は変位量を容量値に変換して検
出する原理を説明するための原理図、第4図は第
2図の動作を説明するためのタイムチヤート、第
5図は容量検出部の他の実施例を示す回路図、第
6〜8図は検出部の別の実施例を示す回路図であ
る。 符号説明 1……検出部、2……検出部選択回
路、3……周波数変換回路、4……カウンタ、5
……タイマー、6……基準クロツク発生回路、7
……μ−COM演算回路、8……光伝送回路、9
……バツテリ電源回路、10……キーボード、1
1……LED異常検出回路、12……スタンバイ
モード回路、PB1……ゼロ点調整用押ボタン、
PB2……スパン調整用押ボタン、C1,C2,CS…
…コンデンサ、Q1……フリツプフロツプ、SW
1,SW2……アナログスイツチ、CT1〜CT3
……カウンタ。
ク図、第2図はこの発明の実施例を詳細に示す回
路構成図、第3図は変位量を容量値に変換して検
出する原理を説明するための原理図、第4図は第
2図の動作を説明するためのタイムチヤート、第
5図は容量検出部の他の実施例を示す回路図、第
6〜8図は検出部の別の実施例を示す回路図であ
る。 符号説明 1……検出部、2……検出部選択回
路、3……周波数変換回路、4……カウンタ、5
……タイマー、6……基準クロツク発生回路、7
……μ−COM演算回路、8……光伝送回路、9
……バツテリ電源回路、10……キーボード、1
1……LED異常検出回路、12……スタンバイ
モード回路、PB1……ゼロ点調整用押ボタン、
PB2……スパン調整用押ボタン、C1,C2,CS…
…コンデンサ、Q1……フリツプフロツプ、SW
1,SW2……アナログスイツチ、CT1〜CT3
……カウンタ。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1 機械的な変位に応じて容量値が差動的に変化
する2つのコンデンサと、 前記各コンデンサをそれぞれ時分割的に充電し
かつ一定時間で放電する充放電回路をもち、該充
放電に要する時間からその容量に応じた周波数の
パルス信号に変換する容量−周波数変換手段と、 該変換手段からのパルス数を計数し、該計数値
が所定の値に達したとき計数出力を出す第1の計
数手段と、 前記各コンデンサの充電または放電開始ととも
にクロツク信号源からのクロツクパルスの計数を
開始し、前記第1の計数手段からの計数出力によ
つて該クロツクパルスの計数を停止する第2の計
数手段と、 前記第1の計数手段からの計数出力を受けて該
第2の計数手段の計数結果を読取り、該結果にも
とづいて下記(1)式の演算を行なうデイジタル演算
手段と、 該デイジタル演算手段に対してゼロ点およびス
パンの演算指令を発する操作手段と、 該操作にもとづく演算結果を記憶する記憶手段
と、 を備え、該記憶内容にもとづき下記(2)式の演算を
して以後の測定値のゼロ点およびスパン補正を行
ない得るようにしてなることを特徴とするデイジ
タル式測定装置。 記 (T1−T2)/(T1+T2−K) …(1) T1;一方のコンデンサを測定したときの計
数結果 T2;他方のコンデンサを測定したときの計
数結果 K;定数 100(x−α)/(β−α) …(2) α;ゼロ調整した点の記憶値 β;スパン調整した点の記憶値 x;測定値 2 一方の容量値が固定で、他方の容量値が機械
的な変位に応じて変化する2つのコンデンサと、 前記各コンデンサをそれぞれ時分割的に充電し
かつ一定時間で放電する充放電回路をもち、該充
放電に要する時間からその容量に応じた周波数の
パルス信号に変換する容量−周波数変換手段と、 該変換手段からのパルス数を計数し、該計数値
が所定の値に達したとき計数出力を出す第1の計
数手段と、 前記各コンデンサの充電または放電開始ととも
にクロツク信号源からのクロツクパルスの計数を
開始し、前記第1の計数手段からの計数出力によ
つて該クロツクパルスの計数を停止する第2の計
数手段と、 前記第1の計数手段からの計数出力を受けて該
第2の計数手段の計数結果を読取り、該結果にも
とづいて下記(1)式の演算を行なうデイジタル演算
手段と、 該デイジタル演算手段に対してゼロ点およびス
パンの演算指令を発する操作手段と、 該操作にもとづく演算結果を記憶する記憶手段
と、 を備え、該記憶内容にもとづき下記(2)式の演算を
して以後の測定値のゼロ点およびスパン補正を行
ない得るようにしてなることを特徴とするデイジ
タル式測定装置。 記 (T1−T2)/(T2−K) …(1) T1;一方のコンデンサを測定したときの計
数結果 T2;他方のコンデンサを測定したときの計
数結果 K;定数 100(x−α)/(β−α) …(2) α;ゼロ調整した点の記憶値 β;スパン調整した点の記憶値 x;測定値 3 機械的な変位に応じて抵抗値が差動的に変化
する2つの抵抗器と、 前記各抵抗器を介して所定のコンデンサをそれ
ぞれ時分割的に充電しかつ一定時間で放電する充
放電回路をもち、該充放電に要する時間からその
抵抗に応じた周波数のパルス信号に変換する抵抗
−周波数変換手段と、 該変換手段からのパルス数を計数し、該計数値
が所定の値に達したとき計数出力を出す第1の計
数手段と、 前記各コンデンサの充電または放電開始ととも
にクロツク信号源からのクロツクパルスの計数を
開始し、前記第1の計数手段からの計数出力によ
つて該クロツクパルスの計数を停止する第2の計
数手段と、 前記第1の計数手段からの計数出力を受けて該
第2の計数手段の計数結果を読取り、該結果にも
とづいて下記(1)式の演算を行なうデイジタル演算
手段と、 該デイジタル演算手段に対してゼロ点およびス
パンの演算指令を発する操作手段と、 該操作にもとづく演算結果を記憶する記憶手段
と、 を備え、該記憶内容にもとづき下記(2)式の演算を
して以後の測定値のゼロ点およびスパン補正を行
ない得るようにしてなることを特徴とするデイジ
タル式測定装置。 記 (T1−T2)/(T1+T2−K) …(1) T1;一方の抵抗器を測定したときの計数結
果 T2;他方の抵抗器を測定したときの計数結
果 K;定数 100(x−α)/(β−α) …(2) α;ゼロ調整した点の記憶値 β;スパン調整した点の記憶値 x;測定値 4 一方の抵抗値が固定で、他方の抵抗値が機械
的な変位に応じて変化する2つの抵抗器と、 前記各抵抗器を介してコンデンサをそれぞれ時
分割的に充電しかつ一定時間で放電する充放電回
路をもち、該充放電に要する時間からその抵抗に
応じた周波数のパルス信号に変換する抵抗−周波
数変換手段と、 該変換手段からのパルス数を計数し、該計数値
が所定の値に達したとき計数出力を出す第1の計
数手段と、 前記各コンデンサの充電または放電開始ととも
にクロツク信号源からのクロツクパルスの計数を
開始し、前記第1の計数手段からの計数出力によ
つて該クロツクパルスの計数を停止する第2の計
数手段と、 前記第1の計数手段からの計数出力を受けて該
第2の計数手段の計数結果を読取り、該結果にも
とづいて下記(1)式の演算を行なうデイジタル演算
手段と、 該デイジタル演算手段に対してゼロ点およびス
パンの演算指令を発する操作手段と、 該操作にもとづく演算結果を記憶する記憶手段
と、 を備え、該記憶内容にもとづき下記(2)式の演算を
して以後の測定値のゼロ点およびスパン補正を行
ない得るようにしてなることを特徴とするデイジ
タル式測定装置。 記 (T1−K)/(T2−K) …(1) T1;一方の抵抗器を測定したときの計数結
果 T2;他方の抵抗器を測定したときの計数結
果 K;定数 100(x−α)/(β−α) …(2) α;ゼロ調整した点の記憶値 β;スパン調整した点の記憶値 x;測定値
Priority Applications (10)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP56118417A JPS5819998A (ja) | 1981-07-30 | 1981-07-30 | デイジタル式測定装置 |
US06/402,377 US4531193A (en) | 1981-07-30 | 1982-07-27 | Measurement apparatus |
AU86518/82A AU549860B2 (en) | 1981-07-30 | 1982-07-28 | Measurement apparatus |
CA000408285A CA1220835A (en) | 1981-07-30 | 1982-07-28 | Measurement apparatus |
BR8204472A BR8204472A (pt) | 1981-07-30 | 1982-07-29 | Aparelho para medir uma quantidade fisica e fornecer dados de medicao correspondentes |
DE8484114777T DE3279510D1 (en) | 1981-07-30 | 1982-07-30 | Measurement apparatus |
DE8282106917T DE3274495D1 (en) | 1981-07-30 | 1982-07-30 | Measurement apparatus |
EP82106917A EP0071912B1 (en) | 1981-07-30 | 1982-07-30 | Measurement apparatus |
DE19823229010 DE3229010A1 (de) | 1981-07-30 | 1982-07-30 | Digitale messeinrichtung fuer eine physikalische groesse |
EP84114777A EP0159401B1 (en) | 1981-07-30 | 1982-07-30 | Measurement apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP56118417A JPS5819998A (ja) | 1981-07-30 | 1981-07-30 | デイジタル式測定装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS5819998A JPS5819998A (ja) | 1983-02-05 |
JPH0216448B2 true JPH0216448B2 (ja) | 1990-04-17 |
Family
ID=14736125
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP56118417A Granted JPS5819998A (ja) | 1981-07-30 | 1981-07-30 | デイジタル式測定装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS5819998A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2010054291A (ja) * | 2008-08-27 | 2010-03-11 | Yokogawa Denshikiki Co Ltd | アナログ信号出力装置 |
Families Citing this family (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS59138712U (ja) * | 1983-03-07 | 1984-09-17 | 旭光学工業株式会社 | 角度測定装置 |
JPS6056215A (ja) * | 1983-09-07 | 1985-04-01 | Tokyo Boeki Kk | 測定・制御における検出器の検出値補正方法 |
JPH0690756B2 (ja) * | 1985-04-26 | 1994-11-14 | ホーチキ株式会社 | 火災センサ |
JP2588391B2 (ja) * | 1986-10-07 | 1997-03-05 | ユニパルス 株式会社 | デジタル指示計におけるゲインの初期較正方法 |
JP2551444B2 (ja) * | 1988-01-14 | 1996-11-06 | 横河電機株式会社 | 記録計 |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5282354A (en) * | 1975-12-29 | 1977-07-09 | Chino Works Ltd | Scaler |
Family Cites Families (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5534238U (ja) * | 1978-08-25 | 1980-03-05 |
-
1981
- 1981-07-30 JP JP56118417A patent/JPS5819998A/ja active Granted
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5282354A (en) * | 1975-12-29 | 1977-07-09 | Chino Works Ltd | Scaler |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2010054291A (ja) * | 2008-08-27 | 2010-03-11 | Yokogawa Denshikiki Co Ltd | アナログ信号出力装置 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPS5819998A (ja) | 1983-02-05 |
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