JPH03237594A - ガスメータ用容量式センサ回路 - Google Patents
ガスメータ用容量式センサ回路Info
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- JPH03237594A JPH03237594A JP2032421A JP3242190A JPH03237594A JP H03237594 A JPH03237594 A JP H03237594A JP 2032421 A JP2032421 A JP 2032421A JP 3242190 A JP3242190 A JP 3242190A JP H03237594 A JPH03237594 A JP H03237594A
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- 230000001133 acceleration Effects 0.000 abstract description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 8
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 5
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- ATUOYWHBWRKTHZ-UHFFFAOYSA-N Propane Chemical compound CCC ATUOYWHBWRKTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000002159 abnormal effect Effects 0.000 description 2
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 2
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- Safety Valves (AREA)
- Emergency Alarm Devices (AREA)
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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)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、ガスメータ等においてその監袂回路として用
いられる容量式センサ回路に関するものである。
いられる容量式センサ回路に関するものである。
近年、都市ガスやプロパンガスの事故を防ぐため、安全
機構を設けたガスメータが普及している。
機構を設けたガスメータが普及している。
具体的には、地震やゴムホースはずれによる圧力低下を
検知し、ガスを遮断するようになっている。
検知し、ガスを遮断するようになっている。
ところが、これら振動や圧力を検出するセンナはいずれ
も機械式であるため、精度や信頼性の点で好筐しくなか
った。
も機械式であるため、精度や信頼性の点で好筐しくなか
った。
そこで、振動検出用に加速度センサ、ガス圧検出用に圧
力センナを用い、アナログ的に電気信号を得ることが考
えられる。
力センナを用い、アナログ的に電気信号を得ることが考
えられる。
しかし、一般にガスメータは電池で駆動されるため、そ
の電子回路は低消費電力動作が要望される。例えば、加
速度センサ９圧カセンサに容量式タイプを用いた場合、
良く用いられる容量／周期変換回路では連続的な発振の
ため、消費電流が数１００μＡ以上となシ、電池寿命の
点で実用にならないという問題があった。
の電子回路は低消費電力動作が要望される。例えば、加
速度センサ９圧カセンサに容量式タイプを用いた場合、
良く用いられる容量／周期変換回路では連続的な発振の
ため、消費電流が数１００μＡ以上となシ、電池寿命の
点で実用にならないという問題があった。
本発明は以上の点に鑑みてなされたもので、その目的は
、加速度センサや圧力センサ等の容量式センサを用いて
信号を取シ出す際にその低消費電力化を実現可能にした
容量式センサ回路を提供することにある。
、加速度センサや圧力センサ等の容量式センサを用いて
信号を取シ出す際にその低消費電力化を実現可能にした
容量式センサ回路を提供することにある。
〔課題を解決するための手段］
上記の目的を達成するため、本発明の容量式センサ回路
は、間欠的にセンサ容量に電圧を加えるとともに、その
センサ容量に蓄えられた電荷を固定コンデンサに移動さ
せ、この固定コンデンサの電圧をコンパレータ筐たはＡ
／Ｄ変換器でデジタルデータに変換することによう、そ
のデジタルブタを記憶するようにしたものである。
は、間欠的にセンサ容量に電圧を加えるとともに、その
センサ容量に蓄えられた電荷を固定コンデンサに移動さ
せ、この固定コンデンサの電圧をコンパレータ筐たはＡ
／Ｄ変換器でデジタルデータに変換することによう、そ
のデジタルブタを記憶するようにしたものである。
また、本発明の第２の発明に係る容量式センサ回路は、
センナ容量と固定コンデンサを直列接続した容量回路に
間欠的に電圧を加え、そのセンサ容量と固定コンデンサ
との中点電圧をコンパレタまたはＡ／Ｃ変換器でデジタ
ルデータに変換して、そのデジタルデータを記憶するよ
うにしたものである。
センナ容量と固定コンデンサを直列接続した容量回路に
間欠的に電圧を加え、そのセンサ容量と固定コンデンサ
との中点電圧をコンパレタまたはＡ／Ｃ変換器でデジタ
ルデータに変換して、そのデジタルデータを記憶するよ
うにしたものである。
本発明にかいては、センナ容量を間欠的に駆動させ、そ
の信号をデジタル的に処理して記憶させることによシ、
その回路の低消費電力動作が可能となる。
の信号をデジタル的に処理して記憶させることによシ、
その回路の低消費電力動作が可能となる。
以下、木兄８Ａを固在に示す実施例に基いて詳細に説明
する。
する。
第１図は本発明による容量式センサ回路の一実施例を示
す増幅部の基本回路図である。第１図において、１はガ
スメータにおける振動やガス圧等の測定対象に応じて容
量値Ｃ１の変わる容量式センサつ１ｂセンサ容量、２は
基準容量としての第２の固定コンデンサ、４はオペアン
プであり、Ｓｌ−５ｓ）ｄスイッチである。すなわち、
センサ容量１は一端がスイッチＳ１を介してコンデンサ
２に直列接続されるとともに、オペアンプ４の非反転入
力に接続され、さらにスイッチＳ！を介して基準電圧ｖ
１に接続されている。！た、センサ容量１の他端はスイ
ッチＳ３を介してオペアンプ４の反転入力に接続され、
さらにスイッチＳ４を介して接地されている。前記コン
デンサ２の両端はスイッチＳｓが接続されていて、これ
らスイッチＳ〜Ｓ、は、下記第１表の動作モード（７エ
ーズ）φ１．φ２でオン、オフするものとなっている。
す増幅部の基本回路図である。第１図において、１はガ
スメータにおける振動やガス圧等の測定対象に応じて容
量値Ｃ１の変わる容量式センサつ１ｂセンサ容量、２は
基準容量としての第２の固定コンデンサ、４はオペアン
プであり、Ｓｌ−５ｓ）ｄスイッチである。すなわち、
センサ容量１は一端がスイッチＳ１を介してコンデンサ
２に直列接続されるとともに、オペアンプ４の非反転入
力に接続され、さらにスイッチＳ！を介して基準電圧ｖ
１に接続されている。！た、センサ容量１の他端はスイ
ッチＳ３を介してオペアンプ４の反転入力に接続され、
さらにスイッチＳ４を介して接地されている。前記コン
デンサ２の両端はスイッチＳｓが接続されていて、これ
らスイッチＳ〜Ｓ、は、下記第１表の動作モード（７エ
ーズ）φ１．φ２でオン、オフするものとなっている。
第１表
ここで、通常第１図の回路はすべてオフになっている。
そして、測定に際しては２段階（φ！、φ２）で行われ
る。すなわち、各々のスイッチＳ、−８ｓが第１表のよ
うに動作するものとすると、第１段階のφ１では固定コ
ンデンサ２ ｔ′ｉ＋７セツトされ、センサ容量１は基
準電圧ｖｌで充電される。オた、第２段階のφ２ではセ
ンサ容量１の電荷がすべて固定コンデンサ２に移され、
オペアンプ４の出力ｖ０は次のようになる。
る。すなわち、各々のスイッチＳ、−８ｓが第１表のよ
うに動作するものとすると、第１段階のφ１では固定コ
ンデンサ２ ｔ′ｉ＋７セツトされ、センサ容量１は基
準電圧ｖｌで充電される。オた、第２段階のφ２ではセ
ンサ容量１の電荷がすべて固定コンデンサ２に移され、
オペアンプ４の出力ｖ０は次のようになる。
ただし、Ｃ８は固定コンデンサ２の容量値である。
このため、オペアンプ４の出力ｖ０を、第３図に示すよ
うにウィンド・コンパレータ５を構成する２個のコンパ
レータ５ｘ、５ｇによシレベル判別したのち、その判別
結果を７リツプフロツプ＆！＋６１からなるラッチ回路
６でラッチして次回の測定管で記憶しておく。それ以降
、同様の動作を繰す返し行う。
うにウィンド・コンパレータ５を構成する２個のコンパ
レータ５ｘ、５ｇによシレベル判別したのち、その判別
結果を７リツプフロツプ＆！＋６１からなるラッチ回路
６でラッチして次回の測定管で記憶しておく。それ以降
、同様の動作を繰す返し行う。
したがって、ラッチ回路６をＣＭＯ８で構成し、そのラ
ッチ回路以外の電源を遮断すれば、消費電流はほぼ零と
なる。筐た、コンパレータ５ｔ 、 ５宜ｏａｔ増せば
、オペアンプ４の出力Ｖ・を複数しベルで判別できるが
、更に細かい判別が必要な場合は、第４図のようにＡ／
Ｄ変換器７を用いてＡ／Ｄ変換を行い、そのデジタルデ
ータをラッチ回路８に蓄えることもできる。なシ、図中
Ｖ、、Ｖ。
ッチ回路以外の電源を遮断すれば、消費電流はほぼ零と
なる。筐た、コンパレータ５ｔ 、 ５宜ｏａｔ増せば
、オペアンプ４の出力Ｖ・を複数しベルで判別できるが
、更に細かい判別が必要な場合は、第４図のようにＡ／
Ｄ変換器７を用いてＡ／Ｄ変換を行い、そのデジタルデ
ータをラッチ回路８に蓄えることもできる。なシ、図中
Ｖ、、Ｖ。
は各コンパレータ５！、５ｚに設定された上、下限の基
準電圧、ＣＫはラッチ回路６、Ａ／Ｄ変換器７を駆動す
るクロックを示す。
準電圧、ＣＫはラッチ回路６、Ａ／Ｄ変換器７を駆動す
るクロックを示す。
一方、地震など殆んど起ら々い現象の場合は、通常、第
３図に示すウィンド・コンパレータ５でオペアンプ４の
出力を定期的に監視し、あるレベル値以上（異常値）の
信号が出たときだけ、第４図のようにＡ／Ｄ変換器Ｔで
Ａ／Ｄ変換したうえ、アナログ値を読み取るよう構成し
てもよい。このようにすれば、比較的消費電流の多いＡ
／Ｄ変換器の動作時間を少なくできる。
３図に示すウィンド・コンパレータ５でオペアンプ４の
出力を定期的に監視し、あるレベル値以上（異常値）の
信号が出たときだけ、第４図のようにＡ／Ｄ変換器Ｔで
Ａ／Ｄ変換したうえ、アナログ値を読み取るよう構成し
てもよい。このようにすれば、比較的消費電流の多いＡ
／Ｄ変換器の動作時間を少なくできる。
また、ガス圧に関しても、通常はコンパレータ５で上下
の異常値を監視して＄Ｐき、テレメータリングが必要な
ときだけＡ／Ｄ変換して、アナログ値を得るようにして
もよい。
の異常値を監視して＄Ｐき、テレメータリングが必要な
ときだけＡ／Ｄ変換して、アナログ値を得るようにして
もよい。
このように、上記実施例によると、センサ容量１に各ス
イッチＳ、−ｓ、によシ関欠的に基準電圧ｖ富を加え、
その蓄積された電荷を固定コンデンサ２に移して、該コ
ンデンサ２の電圧をオペアンプ４で増幅したのち、コン
パレータ５−！＆はＡ／Ｄ変換器７でデジタルデータに
変換して、そのデータをラッチ回路６，８によって保持
することによシ、平均消費電流１０μＡ以下のローパフ
−で、しかも従来の機械式センサに比べて、高信頼性。
イッチＳ、−ｓ、によシ関欠的に基準電圧ｖ富を加え、
その蓄積された電荷を固定コンデンサ２に移して、該コ
ンデンサ２の電圧をオペアンプ４で増幅したのち、コン
パレータ５−！＆はＡ／Ｄ変換器７でデジタルデータに
変換して、そのデータをラッチ回路６，８によって保持
することによシ、平均消費電流１０μＡ以下のローパフ
−で、しかも従来の機械式センサに比べて、高信頼性。
高精度の容量式センサ回路が得られる。
第２図は本発明の他の実施例を示す第１図相当の増幅部
の回路図である。第１図との異なる点は、センサ容量１
に対して第３の固定コンデンサ３を設け、とのセンサ容
量１に間欠的に基準電圧ｖ１を加えて、それに蓄えられ
た電荷を第２のコンデンサ２及びに３のコンデンサ３に
移すことにより１その電圧をオペアンプ４で増幅するよ
うにしたことである。すなわち、センサ容量１の変化が
非常に微小な場合、第１図の回路ではオペアンプ４の出
力に大きな変化がとれない。そのため、第２図の回路で
は、センサ容量１とほぼ等しい容量値Ｃｍをもつ第３の
コンデンサ３を用いて、センナ容量１の変化に対し大き
な変化の出力を得るように構成されている。な訃、図中
Ｓ・〜８１ｍはスイッチであシ、これらスイッチＳ＠〜
８１ｍは第２表に示す動作モードφｌ、φ１でオン、オ
フするものとなっている。
の回路図である。第１図との異なる点は、センサ容量１
に対して第３の固定コンデンサ３を設け、とのセンサ容
量１に間欠的に基準電圧ｖ１を加えて、それに蓄えられ
た電荷を第２のコンデンサ２及びに３のコンデンサ３に
移すことにより１その電圧をオペアンプ４で増幅するよ
うにしたことである。すなわち、センサ容量１の変化が
非常に微小な場合、第１図の回路ではオペアンプ４の出
力に大きな変化がとれない。そのため、第２図の回路で
は、センサ容量１とほぼ等しい容量値Ｃｍをもつ第３の
コンデンサ３を用いて、センナ容量１の変化に対し大き
な変化の出力を得るように構成されている。な訃、図中
Ｓ・〜８１ｍはスイッチであシ、これらスイッチＳ＠〜
８１ｍは第２表に示す動作モードφｌ、φ１でオン、オ
フするものとなっている。
第２表
第２図の回路構成によると、第１段階のφ１でセンサ容
量１に基準電圧ｖｌを充電し、第２及び第３のコンデン
サ２．３はリセットする。そして第２段階のφ宜では、
センサ容量１に蓄えられた電荷を第２及び第３のコンデ
ン？２．３に移動させる。その結果、オペアンプ４の出
力■。は次のようになる。
量１に基準電圧ｖｌを充電し、第２及び第３のコンデン
サ２．３はリセットする。そして第２段階のφ宜では、
センサ容量１に蓄えられた電荷を第２及び第３のコンデ
ン？２．３に移動させる。その結果、オペアンプ４の出
力■。は次のようになる。
このため、上記（２）式から明らかなように、第２のコ
ンデンサ２の容量値Ｃ，を前記各Ｃｍ、Ｃｍに比べ小さ
くとれば、とのＣ−の変化に対し大きな出力ｖｏの変化
を得ることができる。
ンデンサ２の容量値Ｃ，を前記各Ｃｍ、Ｃｍに比べ小さ
くとれば、とのＣ−の変化に対し大きな出力ｖｏの変化
を得ることができる。
また、センサ容量１の変化が大きい場合には、第５図の
ように、基準電圧Ｖ、に対しセンサ容量１と固定コンデ
ンサ３を直列接続した容量回路を設け、この容量回路に
各スイッチＳｔＳ〜８１１にょシ間欠的に電圧を加える
ように構威しその中点電圧−）筐シ出力ｖｏを各コンパ
レータ５１．５！で判別することによシ、オペアンプが
不要になう１回路が簡略化される。この場合、その出力
ｖｏは次のようになる。
ように、基準電圧Ｖ、に対しセンサ容量１と固定コンデ
ンサ３を直列接続した容量回路を設け、この容量回路に
各スイッチＳｔＳ〜８１１にょシ間欠的に電圧を加える
ように構威しその中点電圧−）筐シ出力ｖｏを各コンパ
レータ５１．５！で判別することによシ、オペアンプが
不要になう１回路が簡略化される。この場合、その出力
ｖｏは次のようになる。
Ｃ１１
Ｖ０＝ ・Ｖ、 ・・・・
・０）Ｃ，＋Ｃ。
・０）Ｃ，＋Ｃ。
なし、図中同−筐たは相当部分は同一符号を示し、スイ
ッチＳ１３〜ＳｔＳは第３表に示すモードφ１．φ２で
オン、オフ動作する。
ッチＳ１３〜ＳｔＳは第３表に示すモードφ１．φ２で
オン、オフ動作する。
第３表
り５＋、５＊に加える構成としてもよい。この場合、各
スイッチＳＩ！〜ＳｔＳは第４表に示すモードφｌ。
スイッチＳＩ！〜ＳｔＳは第４表に示すモードφｌ。
φ宜でオン、オフするものとなっている。
８４表
また、Ｉ＠５図ではコンパレータ５１．５ｇの各基準電
圧ｖ、 ｅ ｖ、は電源よ多発生する構成としたが、第
６図に示すように、充電用基準電圧■１に対してコンデ
ンサ１１〜１３を直列接続するとともに、これらコンデ
ンサ１１〜１３をリセットするスイッチＳｔＳ〜８１．
を設け、その接続点ａ、ｌ）の電圧をそれぞれ基準電圧
Ｖ、、Ｖ、として各コンバレーなシ、第５図においてコ
ンパレータの代シにＡ／Ｄ変換器を用いることも可能で
ある−〔発明の効果〕 以上説明したように本発明によれば、センサ容量に間欠
的に電圧を加え、その信号をコンパレータ′ｆたはＡ／
Ｄ変換器でデジタル的に変換して記憶させるようにした
ので、従来の容量／周期変換回路を用いたアナログ方式
のものに比べて、消費電流を大幅に低減できるとともに
、電池の長寿命化が図れる効果がある。
圧ｖ、 ｅ ｖ、は電源よ多発生する構成としたが、第
６図に示すように、充電用基準電圧■１に対してコンデ
ンサ１１〜１３を直列接続するとともに、これらコンデ
ンサ１１〜１３をリセットするスイッチＳｔＳ〜８１．
を設け、その接続点ａ、ｌ）の電圧をそれぞれ基準電圧
Ｖ、、Ｖ、として各コンバレーなシ、第５図においてコ
ンパレータの代シにＡ／Ｄ変換器を用いることも可能で
ある−〔発明の効果〕 以上説明したように本発明によれば、センサ容量に間欠
的に電圧を加え、その信号をコンパレータ′ｆたはＡ／
Ｄ変換器でデジタル的に変換して記憶させるようにした
ので、従来の容量／周期変換回路を用いたアナログ方式
のものに比べて、消費電流を大幅に低減できるとともに
、電池の長寿命化が図れる効果がある。
筐た、本発明の第２の発明によれば、センサ容量と固定
コンデンサを直列接続した容量回路に間欠的に電圧を加
え、その中点電圧を直接デジタルデータに変換すること
により、増幅器が不要になるので、回路の簡略化が図れ
る効果がある。
コンデンサを直列接続した容量回路に間欠的に電圧を加
え、その中点電圧を直接デジタルデータに変換すること
により、増幅器が不要になるので、回路の簡略化が図れ
る効果がある。
第１図は本発明の一実施例を示す増幅部の基本回路図、
第２図は本発明の他の実施例を示す第１図相当の回路図
、第３図及び第４図はそれぞれ上記実施例の出力をデジ
タルデータに変換するための構成図、第５図は本発明の
別の実施例を示す回路構成図、第６図は第５図の変形例
を示す回路構成図である。 １・・・・センサ容量、２，３・・・・固定コンデンサ
、４・・・・オペアンプ、５＠・・・ウィンド・コンパ
レータ、６１ｇ・・・・ラッチ回路、７・・・・Ａ／Ｄ
変換器、１１〜１３・・・・基準電圧発生用コンデンサ
、Ｓｌ〜ＳｔＳ・・・・スイッチ、ｖ８ ・・・・充電
用基準電圧。 ぽ 〉 ６０３− 手続補正書（自制 １．事件の表示 平成２ 年 特 ２、発明の名称 容量式センナ回路 ３、補正をする者 事件との関係 名称（氏名） （６６６） 願第 ２４２１
第２図は本発明の他の実施例を示す第１図相当の回路図
、第３図及び第４図はそれぞれ上記実施例の出力をデジ
タルデータに変換するための構成図、第５図は本発明の
別の実施例を示す回路構成図、第６図は第５図の変形例
を示す回路構成図である。 １・・・・センサ容量、２，３・・・・固定コンデンサ
、４・・・・オペアンプ、５＠・・・ウィンド・コンパ
レータ、６１ｇ・・・・ラッチ回路、７・・・・Ａ／Ｄ
変換器、１１〜１３・・・・基準電圧発生用コンデンサ
、Ｓｌ〜ＳｔＳ・・・・スイッチ、ｖ８ ・・・・充電
用基準電圧。 ぽ 〉 ６０３− 手続補正書（自制 １．事件の表示 平成２ 年 特 ２、発明の名称 容量式センナ回路 ３、補正をする者 事件との関係 名称（氏名） （６６６） 願第 ２４２１
Claims (2)
- （１）センサ容量と、該センサ容量に間欠的に電圧を加
える手段と、前記センサ容量に蓄えられた電荷を固定コ
ンデンサに移してその電圧を増幅する手段と、この増幅
された出力をデジタルデータに変換するコンパレータま
たはＡ／Ｄ変換器と、この変換されたデジタルデータを
記憶するラッチ回路を有する容量式センサ回路。 - （２）センサ容量と固定コンデンサが直列接続された容
量回路と、該容量回路のセンサ容量と固定コンデンサに
間欠的に電圧を加える手段と、前記容量回路の中点電圧
をデジタルデータに変換するコンパレータまたはＡ／Ｄ
変換器と、この変換されたデジタルデータを記憶するラ
ッチ回路を有する容量式センサ回路。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2032421A JP3038408B2 (ja) | 1990-02-15 | 1990-02-15 | ガスメータ用容量式センサ回路 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2032421A JP3038408B2 (ja) | 1990-02-15 | 1990-02-15 | ガスメータ用容量式センサ回路 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03237594A true JPH03237594A (ja) | 1991-10-23 |
| JP3038408B2 JP3038408B2 (ja) | 2000-05-08 |
Family
ID=12358487
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2032421A Expired - Fee Related JP3038408B2 (ja) | 1990-02-15 | 1990-02-15 | ガスメータ用容量式センサ回路 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3038408B2 (ja) |
Cited By (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2003006925A1 (fr) * | 2001-07-12 | 2003-01-23 | Sony Corporation | Capteur de capacitance electrostatique et dispositif de recueil d'empreinte comprenant ce capteur |
| US7288946B2 (en) | 2005-06-03 | 2007-10-30 | Synaptics Incorporated | Methods and systems for detecting a capacitance using sigma-delta measurement techniques |
| US7301350B2 (en) | 2005-06-03 | 2007-11-27 | Synaptics Incorporated | Methods and systems for detecting a capacitance using sigma-delta measurement techniques |
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-
1990
- 1990-02-15 JP JP2032421A patent/JP3038408B2/ja not_active Expired - Fee Related
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