JPH0350966B2 - - Google Patents

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JPH0350966B2
JPH0350966B2 JP58049174A JP4917483A JPH0350966B2 JP H0350966 B2 JPH0350966 B2 JP H0350966B2 JP 58049174 A JP58049174 A JP 58049174A JP 4917483 A JP4917483 A JP 4917483A JP H0350966 B2 JPH0350966 B2 JP H0350966B2
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Japan
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capacitor
flop
flip
capacitors
output
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Eiichi Nabeta
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Fuji Electric Co Ltd
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01DMEASURING 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
    • G01D5/00Mechanical 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
    • G01D5/12Mechanical 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
    • G01D5/14Mechanical 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
    • G01D5/24Mechanical 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
    • G01D5/241Mechanical 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
    • G01D5/2417Mechanical 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

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の属する技術分野〕 本発明は機械的変位を静電容量の変化に変えて
測定する二線式変位測定装置に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of the Invention] The present invention relates to a two-wire displacement measuring device that measures mechanical displacement by converting it into a change in capacitance.

〔従来技術とその問題点〕[Prior art and its problems]

一般に容量を検出する場合においては、電極間
の誘電率の影響等によつて検出結果に誤差が生じ
るという欠点を有している。そこで、このような
影響を受けないようにした容量検出方式が既に提
案されている。
Generally, when detecting capacitance, there is a drawback that errors occur in the detection results due to the influence of the dielectric constant between the electrodes. Therefore, a capacitance detection method that is free from such influences has already been proposed.

第1図はこのような検出方式の原理を説明する
ための原理図である。この第1図においては、2
つの固定電極Ef間に可動電極Evが配置され、この
可動電極Evが機械的変位に応じて左右方向に移
動する。この場合、各電極間の容量CA,CBは一
方が増大すれば他方が減少する。つまり差動的に
変化する。ここで、各電極の面積をA、電極間の
誘電率をε、可動電極Evと固定電極Efとの間隔を
dとし、たとえば点線で示される如く可動電極
EvがΔdだけ変化したときの容量CA,CBは次式で
求められる。
FIG. 1 is a principle diagram for explaining the principle of such a detection method. In this Figure 1, 2
A movable electrode Ev is arranged between the two fixed electrodes Ef , and the movable electrode Ev moves in the left-right direction in response to mechanical displacement. In this case, if one of the capacitances C A and C B between the electrodes increases, the other decreases. In other words, it changes differentially. Here, the area of each electrode is A, the dielectric constant between the electrodes is ε, and the distance between the movable electrode E v and the fixed electrode E f is d. For example, as shown by the dotted line, the movable electrode
When E v changes by Δd, the capacitances C A and C B can be calculated using the following equations.

CA=εA/(d−Δd) CB=εA/(d+Δd) (1) ここで、これらの容量の和および差を考える。 C A = εA/(d-Δd) C B = εA/(d+Δd) (1) Now, consider the sum and difference of these capacitances.

従つて、その比をとる。 Therefore, take the ratio.

CA−CB/CA+CB=Δd/d (3) よつて、変位量Δdを容量CA,CBの和(CA
CB)と差(CA−CB)との比によつて求めること
ができる。しかして、第(3)式からも明らかなよう
に、変位量Δdは静電容量のみの関数となるから、
電極間の誘電率等の影響を受けず、このため容量
によつて機械的変位量を正確に検出することが可
能となる。
C A −C B /C A +C B = Δd/d (3) Therefore, the displacement Δd is the sum of the capacitances C A and C B (C A +
C B ) and the difference (C A −C B ). Therefore, as is clear from equation (3), the amount of displacement Δd is a function only of capacitance, so
It is not affected by the dielectric constant between the electrodes, and therefore it is possible to accurately detect the amount of mechanical displacement using capacitance.

ところで、このようなコンデンサ容量を検出す
るのに、従来では、測定コンデンサに高周波交流
を印加し、そのときコンデンサに流れる電流が周
波数、電源電圧および容量に比例することを利用
して静電容量を求め、その検出電流を差動増幅器
等により増幅、演算して二線式電流信号に変換す
る等の方法がとられていた。
By the way, conventional methods for detecting capacitor capacitance include applying high-frequency alternating current to the capacitor being measured, and using the fact that the current flowing through the capacitor at that time is proportional to the frequency, power supply voltage, and capacitance to measure the capacitance. A method has been used in which the detected current is amplified and calculated using a differential amplifier or the like and converted into a two-wire current signal.

しかるに、このような方法は、コンデンサに高
周波交流を印加するために、発振回路および変圧
器巻線を必要としたり、また、コンデンサに流れ
る電流を整流・平滑するために、整流回路および
平滑回路を必要とするという難点を有していた。
すなわち、コンデンサに流れる電流は上述の如
く、周波数および電源電圧に比例するので、電源
周波数が変動すると測定誤差が生じる。
However, such a method requires an oscillation circuit and a transformer winding in order to apply high-frequency alternating current to the capacitor, and also requires a rectifier circuit and a smoothing circuit to rectify and smooth the current flowing to the capacitor. The problem was that it was necessary.
That is, since the current flowing through the capacitor is proportional to the frequency and the power supply voltage as described above, a measurement error occurs when the power supply frequency fluctuates.

さらに、コンデンサCA,CBには一般的に浮遊
量がそれぞれ並列接続された形で付随しており、
これらの浮遊容量の影響も無視出来ない。
Furthermore, capacitors C A and C B generally have floating amounts connected in parallel, respectively.
The influence of these stray capacitances cannot be ignored either.

〔発明の目的〕[Purpose of the invention]

本発明は、このような点に鑑みてなされ、上述
した欠点、特に浮遊容量の影響を除去することの
できる変位測定装置を提供することを目的とす
る。
The present invention has been made in view of these points, and an object of the present invention is to provide a displacement measuring device that can eliminate the above-mentioned drawbacks, particularly the influence of stray capacitance.

〔発明の要点〕[Key points of the invention]

本発明は、機械的変位に応じて容量値が差動的
に変化する2つの測定コンデンサと、この2つの
測定コンデンサを充放電する回路と、前記2つの
測定コンデンサの充電々圧が所定値に達したこと
を交互に検出する検出手段と、この検出手段によ
り駆動されて双安定動作をする双安定手段と、こ
の双安定手段の一方の出力状態の期間中充電され
他方の出力状態の期間中放電される第1のコンデ
ンサと、前記双安定手段の他方の出力状態の期間
中充電され一方の出力状態の期間中放電される第
2のコンデンサと、前記第1および第2のコンデ
ンサの充電々圧が供給され第1および第2のコン
デンサの充電々圧の差に比例した電圧を出力する
差動増幅器と、この差動増幅器により制御され前
記機械的変位を表わす出力電流を供給する電流制
御手段と、前記検出手段により駆動され前記第1
および第2のコンデンサのそれぞれの放電開始を
所定時間遅延させる遅延手段とを備え、その遅延
手段の遅延時間を適切に設定することにより、前
記測定コンデンサに対する浮遊容量の影響を補償
するようにしたものである。
The present invention provides two measuring capacitors whose capacitance values differentially change according to mechanical displacement, a circuit for charging and discharging these two measuring capacitors, and a charging pressure of the two measuring capacitors that is maintained at a predetermined value. A bistable means is driven by the detection means to perform bistable operation, and the bistable means is charged during one output state of the bistable means and is charged during the other output state. a first capacitor that is discharged; a second capacitor that is charged during the other output state of the bistable means and discharged during the one output state; and charging of the first and second capacitors. a differential amplifier that is supplied with voltage and outputs a voltage that is proportional to the difference between the charged voltages of the first and second capacitors; and current control means that is controlled by the differential amplifier and supplies an output current that represents the mechanical displacement. and the first
and delay means for delaying the start of discharge of each of the second capacitors by a predetermined time, and by appropriately setting the delay time of the delay means, the influence of stray capacitance on the measurement capacitor is compensated. It is.

本発明による変位測定装置の優れた実施態様に
よれば、検出手段は、C−MOSタイプのフリツ
プフロツプと、前記2つの測定コンデンサの充
電々圧を交互に前記フリツプフロツプに導くスイ
ツチ手段とから成る。
According to an advantageous embodiment of the displacement measuring device according to the invention, the detection means consist of a flip-flop of the C-MOS type and switch means which alternately direct the charged voltages of the two measuring capacitors to the flip-flop.

本発明による変位測定装置の他の優れた実施態
様によれば、双安定手段は、その一方の出力状態
の期間中第1のコンデンサを充電可能にし、かつ
その他方の出力状態の期間中第2のコンデンサを
充電可能にするスイツチ手段を備えている。
According to another advantageous embodiment of the displacement measuring device according to the invention, the bistable means allow the first capacitor to be charged during one of its output states and the second capacitor during the other output state. It is equipped with a switch means that enables the capacitor to be charged.

本発明による変位測定装置のさらに他の優れた
実施態様によれば、遅延手段は、C−MOSタイ
プのDフリツプフロツプと、第1および第2のコ
ンデンサの放電回路に組込まれて前記フリツプフ
ロツプによつてオンオフ制御されるスイツチ手段
とから成る。
According to yet another advantageous embodiment of the displacement measuring device according to the present invention, the delay means is incorporated in a C-MOS type D flip-flop and a discharge circuit of the first and second capacitors, and and switch means for on/off control.

〔発明の実施例〕[Embodiments of the invention]

次に、本発明の一実施例を図面に基づいて詳細
に説明する。
Next, one embodiment of the present invention will be described in detail based on the drawings.

第2図は本発明の一実施例を示す回路図であ
る。この第2図において、Eは負荷Lに接続され
た外部電源であり、この外部電源Eから伝送線を
介して給電される。外部電源EにはダイオードD
を介して電界効果トランジスタ(FET)T5、抵
抗R14,R15およびツエナーダイオードZDが直列
接続されており、電界効果トランジスタT5によ
つてツエナーダイオードZDに一定電流が流れる
ようにされている。抵抗R14,R15の接続点には
トランジスタT3が接続されており、このトラン
ジスタT3を介して以下で述べる各部品に駆動電
流が供給される。
FIG. 2 is a circuit diagram showing one embodiment of the present invention. In this FIG. 2, E is an external power supply connected to the load L, and power is supplied from this external power supply E via a transmission line. Diode D is connected to external power supply E.
A field effect transistor (FET) T 5 , resistors R 14 , R 15 and a Zener diode ZD are connected in series through the field effect transistor T 5 so that a constant current flows through the Zener diode ZD. . A transistor T 3 is connected to the connection point between the resistors R 14 and R 15 , and a drive current is supplied to each component described below through this transistor T 3 .

CA,CBは機械的変位量に応じて差動的に変化
する一対の測定コンデンサで、それぞれ一端が抵
抗R1,R2を介して伝送線l1に接続され、他端が共
通的に伝送線l2に接続されている。コンデンサ
CA,CBにはそれぞれ浮遊容量CSA,CSBが並列接続
された形で存在している。各コンデンサCA,CB
の一端にはC−MOSスイツチCM1が接続されて
おり、このスイツチCM1の出力側にはD−フリ
ツプフロツプQ1が接続されている。このD−フ
リツプフロツプQ1は、C−MOSタイプのフリツ
プフロツプより成り、コンデンサCA,CBの充
電々圧が所定の電圧レベル(スレツシユホールド
レベル)を越えたときにセツトされ、所定の時定
数(抵抗RfおよびコンデンサCfによつて決まる時
定数)によつて決まる一定時間後にリセツトされ
るように構成されている。なお、従来の一般的な
D−フリツプフロツプを使用する場合には、その
前段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(たとえばシユミツト回路)が必要
になるが、C−MOSタイプのフリツプフロツプ
を使用する場合には、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。しかし
て、フリツプフロツプQ1のQ出力V2はフリツプ
フロツプQ2のクロツクパルス入力CPに導かれる
と共に、抵抗R3,R4を介してトランジスタT1
T2を駆動するために使用される。なお、トラン
ジスタT1,T2はコンデンサCA,CBを放電させる
ためのトランジスタである。フリツプフロツプ
Q2は同様にD−フリツプフロツプより成るが、
フリツプフロツプQ1の出力信号V2によつて双安
定動作を行なう。フリツプフロツプQ2の出力信
号V3はC−MOSスイツチCM2に導かれている。
C A and C B are a pair of measurement capacitors that vary differentially depending on the amount of mechanical displacement, one end of which is connected to the transmission line l 1 through resistors R 1 and R 2 , and the other end connected to a common The transmission line is connected to L2 . capacitor
C A and C B have stray capacitances C SA and C SB connected in parallel, respectively. Each capacitor C A , C B
A C-MOS switch CM1 is connected to one end of the switch CM1, and a D-flip-flop Q1 is connected to the output side of the switch CM1 . This D-flip-flop Q1 consists of a C-MOS type flip-flop, and is set when the charging voltage of capacitors C A and C B exceeds a predetermined voltage level (threshold level), and is set at a predetermined time constant. (time constant determined by resistor R f and capacitor C f ). Note that when using a conventional general D-flip-flop, a special circuit (for example, a Schmitt circuit) is required to determine the threshold level at the front stage, but when using a C-MOS type flip-flop, When used, such a circuit is not required and the switching voltage can be used as it is as a threshold voltage. Thus, the Q output V 2 of the flip-flop Q 1 is led to the clock pulse input CP of the flip-flop Q 2 , and is also connected to the transistors T 1 and CP via resistors R 3 and R 4 .
Used to drive T2 . Note that the transistors T 1 and T 2 are transistors for discharging the capacitors C A and C B. flip flop
Q 2 similarly consists of a D-flip-flop, but
Bistable operation is performed by the output signal V2 of flip-flop Q1 . The output signal V3 of flip-flop Q2 is led to C-MOS switch CM2 .

C−MOSスイツチCM1およびC−MOSスイツ
チCM2は、この実施例では、第3図に示すよう
に、実際には一つのC−MOSスイツチCMから
成り、フリツプフロツプQ2の出力信号V3によつ
て切替制御される。すなわち、この実施例では、
フリツプフロツプQ2の出力信号V3が“H”信号
となつているときには、接点A1,A2,B3が導通
させられ、一方その出力信号V3が“L”信号で
あるときには、接点B1,B2,A3が導通するよう
に切替えられる。接点A1,A3は抵抗R6を介して
伝送線l1(電位VC)に接続され、接点A2はコンデ
ンサCAに接続されている。接点B1,B3は後述す
るC−MOSスイツチCM3および抵抗Rを介して
伝送線l2(アース電位)に接続され、接点B2はコ
ンデンサCBに接続されている。そして、接点A1
はバツフア増幅器DA1およびコンデンサC1に接
続され、接点A3はバツフア増幅器DA2およびコ
ンデンサC2に接続され、接点A2,B2つまりC−
MOSスイツチCM1はフリツプフロツプQ1のクロ
ツクパルス入力CPに接続されている。
C-MOS switch CM 1 and C-MOS switch CM 2 actually consist of one C-MOS switch CM in this embodiment, as shown in FIG . Therefore, switching is controlled. That is, in this example,
When the output signal V 3 of the flip-flop Q 2 is an “H” signal, the contacts A 1 , A 2 , and B 3 are made conductive, while when the output signal V 3 is an “L” signal, the contacts B 1 , B 2 , and A 3 are switched to conduction. Contacts A 1 and A 3 are connected to transmission line l 1 (potential V C ) via resistor R 6 , and contact A 2 is connected to capacitor C A. Contacts B 1 and B 3 are connected to a transmission line l 2 (ground potential) via a C-MOS switch CM 3 and a resistor R, which will be described later, and contact B 2 is connected to a capacitor C B. And contact A 1
is connected to buffer amplifier DA 1 and capacitor C 1 , contact A 3 is connected to buffer amplifier DA 2 and capacitor C 2 , and contacts A 2 , B 2 or C-
MOS switch CM1 is connected to the clock pulse input CP of flip-flop Q1 .

バツフア増幅器DA1,DA2の出力は自分自身の
反転入力端子に接続されると共に、抵抗R7,R8
を介して差動増幅器DA3に接続され、その出力が
スパン調整用抵抗VR1を介して差動増幅器DA4
非反転入力端子に接続されている。この差動増幅
器DA4の非反転入力端子にはゼロ点調整用抵抗
VR2および抵抗R12が接続されている。そして、
差動増幅器DA4の出力は抵抗R13を介して出力ト
ランジスタT4に接続されて、トランジスタT4
流れる電流を制御する。なお、R9はフイードバ
ツク抵抗である。なおまた、差動増幅器DA3の非
反転入力端子および差動増幅器DA4の反転入力端
子には、それぞれ、抵抗R9,R10の分圧電圧VC1
が供給されている。
The outputs of buffer amplifiers DA 1 and DA 2 are connected to their own inverting input terminals, and are connected to resistors R 7 and R 8
and its output is connected to the non-inverting input terminal of the differential amplifier DA 4 via a span adjustment resistor VR 1 . A zero point adjustment resistor is connected to the non-inverting input terminal of this differential amplifier DA 4 .
VR 2 and resistor R 12 are connected. and,
The output of the differential amplifier DA 4 is connected to the output transistor T 4 via a resistor R 13 to control the current flowing through the transistor T 4 . Note that R9 is the feedback resistance. Furthermore, the divided voltage V C1 of the resistors R 9 and R 10 is applied to the non-inverting input terminal of the differential amplifier DA 3 and the inverting input terminal of the differential amplifier DA 4 , respectively.
is supplied.

さらに、フリツプフロツプQ1の出力電圧V2
C−MOSタイプのD−フリツプフロツプQ3にも
与えられている。このフリツプフロツプQ3のQ
出力は可変抵抗VR3およびコンデンサC3に与え
られ、一方その出力の出力電圧V7はC−MOS
タイプのスイツチCM3に与えられる。このD−
フリツプフロツプQ3は、フリツプフロツプQ1
出力電圧V2によつてセツトされ、所定の時定数
(抵抗VR3およびコンデンサC3によつて決まる時
定数)によつて決まる一定時間TS後にリセツト
されるように構成されている。スイツチCM3
このフリツプフロツプQ3の出力電圧V7が“H”
状態のときに導通し、“L”状態のときには遮断
される。
Further, the output voltage V2 of the flip-flop Q1 is also applied to a C-MOS type D-flip-flop Q3 . This flip-flop Q 3 's Q
The output is given to variable resistor VR 3 and capacitor C 3 , while the output voltage V 7 of its output is C-MOS
Type of switch given to CM 3 . This D-
Flip-flop Q 3 is set by the output voltage V 2 of flip-flop Q 1 and reset after a certain time T S determined by a predetermined time constant (time constant determined by resistor VR 3 and capacitor C 3 ). It is configured as follows. Switch CM 3 indicates that the output voltage V 7 of flip-flop Q 3 is “H”.
It is conductive when it is in the "L" state, and is cut off when it is in the "L" state.

次に、第2図に示した実施例の動作について、
第4図に示した波形図を参照しながら説明する。
Next, regarding the operation of the embodiment shown in FIG.
This will be explained with reference to the waveform diagram shown in FIG.

本発明による実施例においては、コンデンサ
CAの測定モードと、コンデンサCBの測定モード
とに分れている。従つて、先ず、コンデンサCA
の測定モードについて説明し、次に、コンデンサ
CBの測定モードについて説明する。
In an embodiment according to the invention, the capacitor
It is divided into a measurement mode for C A and a measurement mode for capacitor C B. Therefore, first, capacitor C A
We will explain the measurement mode for capacitors and then
The measurement mode of C B will be explained.

コンデンサCA測定モード 今、フリツプフロツプQ1の出力信号V2によつ
てトランジスタT1,T2が導通し、コンデンサ
CA,CBを放電させるとする。フリツプフロツプ
Q1の出力信号V2はフリツプフロツプQ2に与えら
れて、このフリツプフロツプQ2のQ出力を“H”
状態に転移させる。その結果、出力信号V3
“H”信号となり、C−MOSスイツチCM1,CM2
の各接点A1,A2,B3がそれぞれ導通させられ
る。それにより、コンデンサC1が抵抗R6を介し
て電位VCによつて充電される(コンデンサC1
電位V4の充電特性は第4図のV4を参照)。一方、
フリツプフロツプQ1の出力信号V2は抵抗Rfを介
してコンデンサCfにも与えられ、このコンデンサ
Cfを充電する。コンデンサCfの充電々圧が所定値
に達すると、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V2
の如き一定幅TCの出力パルスが得られる。その
後、フリツプフロツプQ1の出力信号V2の消滅に
より、トランジスタT1,T2が遮断される。その
結果、コンデンサCA,CBは抵抗R1,R2を介して
電位VCにより充電され始める。このとき、C−
MOSスイツチCM1の接点A2が導通しているの
で、コンデンサCAの充電々圧がフリツプフロツ
プQ1に導かれる。コンデンサCAの充電々圧すな
わちC−MOSスイツチCM1の出力信号V1がTA
間後にフリツプフロツプQ1のスレツシユホール
ド電圧VTを越えると、フリツプフロツプQ1はセ
ツトされ、その出力端子Qより出力信号V2が得
られる。この出力信号V2はフリツプフロツプQ2
に与えられて、フリツプフロツプQ2を反転制御
し、その出力信号V3を“L”信号状態にもたら
す。その結果、C−MOSスイツチCM1,CM2
接点B1,B2,A3が導通するように切替制御され
る。このようにして、CA測定モードは終了する。
Capacitor C A measurement mode Now, the output signal V 2 of flip-flop Q 1 makes transistors T 1 and T 2 conductive, and the capacitor
Suppose that C A and C B are discharged. flip flop
The output signal V 2 of Q 1 is given to the flip-flop Q 2 , and the Q output of this flip-flop Q 2 is set to “H”.
transfer to a state. As a result, the output signal V3 becomes an "H" signal, and the C-MOS switches CM1 , CM2
The contacts A 1 , A 2 , and B 3 are made conductive. Thereby, the capacitor C 1 is charged by the potential V C via the resistor R 6 (see V 4 in FIG. 4 for the charging characteristics of the potential V 4 of the capacitor C 1 ). on the other hand,
The output signal V 2 of the flip-flop Q 1 is also applied to the capacitor C f via the resistor R f , which
Charge C f . When the charging voltage of capacitor C f reaches a predetermined value, flip-flop Q 1 is cleared,
As a result, from the flip-flop Q 1 , as shown in Fig. 4, V 2
An output pulse with a constant width T C is obtained. Thereafter, due to the disappearance of the output signal V2 of the flip-flop Q1 , the transistors T1 and T2 are cut off. As a result, capacitors C A and C B begin to be charged by potential V C via resistors R 1 and R 2 . At this time, C-
Since the contact A2 of the MOS switch CM1 is conductive, the charging voltage of the capacitor CA is guided to the flip-flop Q1 . When the charging voltage of the capacitor C A , that is, the output signal V 1 of the C-MOS switch CM 1 exceeds the threshold voltage V T of the flip-flop Q 1 after a time T A , the flip-flop Q 1 is set and the output signal V 1 of the C-MOS switch CM 1 is set. An output signal V 2 is obtained. This output signal V 2 is a flip-flop Q 2
is applied to invert the flip-flop Q2 , bringing its output signal V3 to the "L" signal state. As a result, the contacts B 1 , B 2 , and A 3 of the C-MOS switches CM 1 and CM 2 are controlled to conduct. In this way, the C A measurement mode ends.

ここで、コンデンサCAの充電々圧がフリツプ
フロツプQ1のスレツシユホールド電圧VTと等し
くなつたときの電圧をVAとすると、次式で表わ
される。
Here, if the voltage when the charging voltage of the capacitor C A becomes equal to the threshold voltage V T of the flip-flop Q 1 is V A , it is expressed by the following equation.

従つて、コンデンサCAの充電時間TA(第4図
V1参照)は次式で表わされる。
Therefore, the charging time T A of the capacitor C A (Fig. 4
(see V 1 ) is expressed by the following equation.

TA=−R1(CA+CSA)log(1−VT/VC) (5) また、上記の時間TCも同様にして、次式で表
わされる。
T A =-R 1 (C A +C SA )log (1-V T /V C ) (5) In addition, the above time T C is similarly expressed by the following equation.

TC=−RfCflog(1−VT/VC) (6) なお、Rf,Cfの値は既知であるから、このTC
は一定値となる。
T C = -R f C f log (1 - V T /V C ) (6) Since the values of R f and C f are known, this T C
is a constant value.

従つて、フリツプフロツプQ2の出力信号V3
ON期間(H信号状態期間)は(TA+TC)とな
る(第4図参照)。
Therefore, the output signal V 3 of flip-flop Q 2 is
The ON period (H signal state period) is ( TA + T C ) (see Figure 4).

コンデンサCB測定モード 前述のコンデンサCA測定モードにおいて、フ
リツプフロツプQ1のセツトにより出力信号V2
発生し、それによりフリツプフロツプQ2を介し
てC−MOSスイツチCMが制御され、その接点
B1,B2,A3が導通制御される旨述べた。その結
果、コンデデンサC2が抵抗R6を介して充電され
る。一方、フリツプフロツプQ1の出力信号V2
よつてトランジスタT1,T2が導通し、コンデン
サCA,CBが放電させられる。また、前述と同様
に、この出力信号V2によつてコンデンサCfが抵
抗Rfを介して充電される。このコンデンサCfの充
電々圧が所定値に達すると、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V2の如き一定幅TCの出力パルス
が得られる。その後、フリツプフロツプQ1の出
力信号V2の消滅により、トランジスタT1,T2
遮断される。その結果、コンデンサCA,CBは抵
抗R1,R2を介して電位VCにより充電され始める。
このとき、C−MOSスイツチCM1の接点B2が導
通しているので、コンデンサCBの充電々圧がフ
リツプフロツプQ1に導かれる。コンデンサCB
充電々圧すなわちC−MOSスイツチCM1の出力
信号V1がTB時間後にフリツプフロツプQ1のスレ
ツシユホールド電圧VTを超えると、フリツプフ
ロツプQ1はセツトされ、その出力端子Qより出
力信号V2が得られる。この出力信号V2はフリツ
プフロツプQ2に与えられて、フリツプフロツプ
Q2を反転制御し、その出力信号V3を“H”信号
状態にもたらす。その結果、C−MOSスイツチ
CM(CM1,CM2)の接点A1,A2,B3が導通する
ように切替制御される。このようにして、CB
定モードは終了する。
Capacitor C B measurement mode In the capacitor C A measurement mode described above, the setting of flip-flop Q 1 generates an output signal V 2 , which controls the C-MOS switch CM via flip-flop Q 2 , and its contact
It has been stated that B 1 , B 2 , and A 3 are controlled to be conductive. As a result, capacitor C 2 is charged via resistor R 6 . On the other hand, the output signal V 2 of the flip-flop Q 1 makes the transistors T 1 and T 2 conductive, and the capacitors C A and C B are discharged. Further, as described above, capacitor C f is charged via resistor R f by this output signal V 2 . When the charging voltage of this capacitor C f reaches a predetermined value, the flip-flop
Q 1 is cleared, resulting in flip-flop
From Q1 , an output pulse with a constant width Tc as shown in FIG. 4, V2, is obtained. Thereafter, due to the disappearance of the output signal V2 of the flip-flop Q1 , the transistors T1 and T2 are cut off. As a result, capacitors C A and C B begin to be charged by potential V C via resistors R 1 and R 2 .
At this time, since the contact B2 of the C-MOS switch CM1 is conductive, the charging voltage of the capacitor C B is guided to the flip-flop Q1 . When the charging voltage of the capacitor C B , that is, the output signal V 1 of the C-MOS switch CM 1 exceeds the threshold voltage V T of the flip-flop Q 1 after a time T B , the flip-flop Q 1 is set and the output signal V 1 of the C-MOS switch CM 1 is set. An output signal V 2 is obtained. This output signal V 2 is applied to flip-flop Q 2 to
Q2 is inverted and its output signal V3 is brought to the "H" signal state. As a result, the C-MOS switch
Switching control is performed so that contacts A 1 , A 2 , and B 3 of CM (CM 1 , CM 2 ) are conductive. In this way, the C B measurement mode ends.

ここで、コンデンサCBの充電々圧がフリツプ
フロツプQ1のスレツシユホールド電圧VTと等し
くなつたときの電圧をVBとすると、次式で表わ
される。
Here, if the voltage at which the charging voltage of the capacitor C B becomes equal to the threshold voltage V T of the flip-flop Q 1 is V B , it is expressed by the following equation.

従つて、コンデンサCBへの充電時間TB(第4図
V1参照)は次式で表わされる。
Therefore, the charging time T B to capacitor C B (Fig. 4
(see V 1 ) is expressed by the following equation.

TB=−R2(CB+CSB)log(1−VT/VC) (8) なお、上記時間TCは第(6)式と同じに表わされ
る。
T B =-R 2 ( CB + C SB ) log (1-V T /V C ) (8) Note that the above time T C is expressed in the same way as in equation (6).

従つて、フリツプフロツプQ2の出力信号V3
OFF期間(“L”信号状態期間)は(TA+TC
となる(第4図参照)。
Therefore, the output signal V 3 of flip-flop Q 2 is
The OFF period (“L” signal state period) is (T A + T C )
(See Figure 4).

次に、コンデンサC1,C2に着目する。コンデ
ンサC1はフリツプフロツプQ2の出力信号V3
“H”状態期間中に充電され、一方コンデンサC2
はその出力信号V3の“L”状態期間中に充電さ
れる旨はCA,CB測定モードの説明において述べ
た。そして、コンデンサC1の放電はその出力電
圧V3の“L”状態期間中に行なわれ、コンデン
サC2の放電は出力電圧V3の“H”状態期間中に
行なわれる。これらコンデンサC1,C2の放電は
スイツチCM3および抵抗R6を介して行なわれる。
スイツチCM3はフリツプフロツプQ3によつて制
御される。このフリツプフロツプQ3はフリツプ
フロツプQ1の出力信号V2によつてセツトされ、
可変抵抗VR3およびコンデンサC3によつて決ま
る時定数に応じた一定時間TS後にリセツトされ
る。従つて、フリツプフロツプQ3の出力の出
力電圧V7は第4図に示すようになる。つまり、
CA,CBの各測定モードの開始時において一定時
間TSの間“L”信号となる。スイツチCM3は出
力電圧V7の“H”状態期間遮断する。従つて、
スイツチCM3も同様にCA,CBの各測定モードの
開始時、つまりフリツプフロツプQ2の出力電圧
V3の“H”状態、“L”状態の切替わり時におい
て、その一定時間TSの間遮断されることになる。
それゆえ、フリツプフロツプQ2の出力電圧V3
“H”状態になつて、スイツチCM2の接点B3が導
通してもコンデンサC2の放電回路が一定時間TS
経過するまで形成されず、また同様に、その出力
電圧V3が“L”状態になつて、スイツチCM2
接点B1が導通してもコンデンサC1の放電回路が
一定時間TS経過するまで形成されない。すなわ
ち、コンデンサC1,C2の放電はその放電開始時
点が所定時間TSの間遅延させられることになる。
このことがコンデンサC1,C2の充電々圧V4,V5
の波形図として示されている。この遅延時間TS
は次式で示される。
Next, let's focus on capacitors C 1 and C 2 . Capacitor C 1 is charged during the “H” state of flip-flop Q 2 output signal V 3 , while capacitor C 2
It was mentioned in the explanation of the C A and C B measurement modes that the C A and C B measurement modes are charged during the "L" state period of the output signal V3 . The capacitor C1 is discharged during the "L" state of its output voltage V3 , and the capacitor C2 is discharged during the "H" state of the output voltage V3 . Discharging of these capacitors C 1 and C 2 takes place via switch CM 3 and resistor R 6 .
Switch CM 3 is controlled by flip-flop Q 3 . This flip-flop Q3 is set by the output signal V2 of flip-flop Q1 ,
It is reset after a certain time T S according to the time constant determined by variable resistor VR 3 and capacitor C 3 . Therefore, the output voltage V7 at the output of flip-flop Q3 is as shown in FIG. In other words,
At the start of each measurement mode of C A and C B , the signal becomes "L" for a certain period of time T S . Switch CM3 is cut off during the "H" state of output voltage V7 . Therefore,
Switch CM 3 similarly controls the output voltage of flip-flop Q 2 at the start of each measurement mode of C A and C B.
When V3 is switched between the "H" state and the "L" state, it is cut off for a certain period of time T.sub.S.
Therefore, even if the output voltage V 3 of the flip-flop Q 2 becomes "H" and the contact B 3 of the switch CM 2 becomes conductive, the discharge circuit of the capacitor C 2 remains active for a certain period of time T S
Similarly, even if the output voltage V 3 becomes "L" and the contact B 1 of the switch CM 2 becomes conductive, the discharge circuit of the capacitor C 1 will not be formed until a certain period of time T S has passed. not formed until That is, the discharge start point of the capacitors C 1 and C 2 is delayed for the predetermined time T S .
This means that the charging voltages V 4 and V 5 of capacitors C 1 and C 2
It is shown as a waveform diagram. This delay time T S
is expressed by the following equation.

なお、第4図のV4,V5波形において、点線は
スイツチCM3が存在しない場合の放電特性を示
す。
Note that in the V 4 and V 5 waveforms in FIG. 4, the dotted line indicates the discharge characteristics when the switch CM 3 is not present.

しかして、ここで、コンデンサC1,C2の充電
電圧V4,V5を平滑した平均値について考慮する。
充電電圧V4の充放電時の平均値(すなわち、放
電が行われない期間TSは除く)を4、充電電圧
V5の充放電時の平均値を5とすると、45
は次式で表される。
Therefore, here, the average value obtained by smoothing the charging voltages V 4 and V 5 of the capacitors C 1 and C 2 will be considered.
The average value of charging voltage V 4 during charging and discharging (i.e., excluding the period T S in which no discharging occurs) is 4 , and the charging voltage is
If the average value during charging and discharging of V 5 is 5 , then 4 , 5
is expressed by the following formula.

4=TA+TC/(TA+TC)+{(TB+TC)−TS}VC(10
) 5=TB+TC/{(TA+TC)−TS}+(TB+TC)VC(11
) なお、CA測定モードの期間(TA+TC)とCB
定モードの期間(TB+TC)とから成る一測定サ
イクルにおいて、各測定モードの期間には放電が
行われない期間TSが含まれており、この期間TS
は各測定モード期間から除く必要があるので、第
(10)式、第(11)式では、それぞれ、{(TB+TC)−
TS}、{(TA+TC)−TS}を実際の放電時間として
取扱つている。
4 = T A + T C / (T A + T C ) + {(T B + T C ) − T S } V C (10
) 5 = T B + T C / {(T A + T C ) − T S } + (T B + T C ) V C (11
) Note that in one measurement cycle consisting of the period of C A measurement mode (T A + T C ) and the period of C B measurement mode (T B + T C ), there is a period T during which no discharge occurs during each measurement mode. S is included, and this period T S
must be excluded from each measurement mode period, so
In equations (10) and (11), respectively, {(T B +T C )−
T S }, {( TA + T C ) - T S } are treated as the actual discharge time.

しかして、第(10)式および第(11)式に第5式、第(6)
式、第(8)式および第(9)式で表わされたTA,TC
TB,TSを代入する。
Therefore, in equations (10) and (11), equation 5 and equation (6)
T A , T C expressed by equations (8) and (9),
Substitute T B and T S.

4=R1(CA+CSA)+RfCf/R1(CA+CSA
+R2(CB+CSB)+2RfCf−VR3・C2VC(12) 5=R2(CB+CSB)+RfCf/R1(CA+CSA
+R2(CB+CSB)+2RfCf−VR3・C2VC(13) コンデンサC1,C2の充電々圧V4,V5はそれぞ
れバツフア増幅器DA1,DA2に与えられ、その後
抵抗R7,R8を介して差動増幅器DA3の反転入力
端子に与えられる。それにより、充電々圧V4
V5の差つまり(45)に比例した電圧が取出
される。ここで、差動増幅器DA3の出力電圧V6
は次式で表わされる。
4 = R 1 (C A + C SA ) + R f C f /R 1 (C A + C SA )
+R 2 (C B +C SB ) +2R f C f −VR 3・C 2 V C (12) 5 = R 2 (C B +C SB ) +R f C f /R 1 (C A +C SA )
+R 2 (C B + C SB ) + 2R f C f −VR 3・C 2 V C (13) The charging voltages V 4 and V 5 of capacitors C 1 and C 2 are given to buffer amplifiers DA 1 and DA 2, respectively. , and then applied to the inverting input terminal of differential amplifier DA 3 via resistors R 7 and R 8 . As a result, the charge voltage V 4 ,
A voltage proportional to the difference in V 5 ( 45 ) is extracted. Here, the output voltage of the differential amplifier DA 3 V 6
is expressed by the following equation.

V6=K(45)+VC1 (14) 但し、 VC1=R9/R9+R10VC (15) ここで、第(14)式に第(12)式および第(13)式
を代入すると、第(14)式は次のようになる。
V 6 = K ( 45 ) + V C1 (14) However, V C1 = R 9 /R 9 + R 10 V C (15) Here, equation (14) is replaced by equation (12) and equation (13). Substituting the formula, formula (14) becomes as follows.

V6=R1(CA+CSA)−R2(CB+CSB)/R1(CA
+CSA)+R2(CB+CSB)+2RfCf−VR3・C2VC+VC1(16
) ここで、抵抗R1,R2は通常等しく設定される。
従つて、 R1=R2=R (17) とする。第(17)式を第(16)式に代入する。
V 6 = R 1 (C A + C SA ) − R 2 (C B + C SB )/R 1 (C A
+C SA ) +R 2 (C B +C SB ) +2R f C f −VR 3・C 2 V C +V C1 (16
) Here, the resistors R 1 and R 2 are usually set equal.
Therefore, R 1 =R 2 =R (17). Substitute equation (17) into equation (16).

V6=CA−CB+R(CSA−CSB)/CA+CB+(CS
A
+CSB+2Rf/RCf−VR3/R・C2)VC+VC1(18) ここで、さらに、浮遊容量CSA,CSBはコンデン
サCA,CBの設計により通常等しくなるようにな
されている。従つて、次のように定める。
V 6 = C A − C B + R (C SA − C SB )/C A + C B + (C S
A
+C SB +2R f /RC f -VR 3 /R・C 2 )V C +V C1 (18) Furthermore, stray capacitances C SA and C SB are usually made equal due to the design of capacitors C A and C B. is being done. Therefore, it is stipulated as follows.

CSA=CSB=CS (19) それゆえ、第(18)式は次のように書き直せ
る。
C SA = C SB = C S (19) Therefore, equation (18) can be rewritten as follows.

V6=CA−CB/CA+CB+2CS+2Rf/RCf−VR3/RC2VC
VC1 (20) よつて、第(20)式において、 2CS+2Rf/RCf−VR3/RC2=0 (21) となるように、可変抵抗VR3の抵抗値、つまり、
遅延時間TSを調整して設定する。よつて、第
(20)式は次のように書き直せる。
V 6 =C A −C B /C A +C B +2C S +2R f /RC f −VR 3 /RC 2 V C +
V C1 (20) Therefore, in equation (20), the resistance value of variable resistor VR 3 , that is, so that 2CS + 2R f /RC f -VR 3 /RC 2 =0 (21)
Adjust and set the delay time T S. Therefore, equation (20) can be rewritten as follows.

V6=CA−CB/CA+CBVC+VC1 (22) しかして、浮遊容量CSの影響を除くことができ
る。この差動増幅器DA3の出力電圧V6はスパン
調整用抵抗VR1を介して差動増幅器DA4の非反転
入力端子に与えられる。この差動増幅器DA4によ
り、差電圧(45)に応じて、出力トランジ
スタT4に流れる電流が制御されて負荷Lに流れ
る出力電流Iが制御される。この出力電流Iはフ
イードバツク抵抗R17に流れ、このフイードバツ
ク抵抗R17の電圧降下は公知の二線式測定技術に
基づいて抵抗R12を介して差動増幅器DA4の非反
転入力端子にフイードバツクされる。それによ
り、差動増幅器DA4の非反転入力端子における電
圧と反転入力端子における電圧とが等しくされ
る。
V 6 =C A −C B /C A +C B V C +V C1 (22) Therefore, the influence of stray capacitance C S can be removed. The output voltage V 6 of the differential amplifier DA 3 is applied to the non-inverting input terminal of the differential amplifier DA 4 via the span adjustment resistor VR 1 . The differential amplifier DA 4 controls the current flowing through the output transistor T 4 in accordance with the differential voltage (4-5 ) , thereby controlling the output current I flowing through the load L. This output current I flows through a feedback resistor R 17 whose voltage drop is fed back to the non-inverting input terminal of the differential amplifier DA 4 via a resistor R 12 according to known two-wire measurement techniques. Ru. Thereby, the voltage at the non-inverting input terminal and the voltage at the inverting input terminal of the differential amplifier DA 4 are made equal.

ここで、トランジスタT4に流れる電流は差動
増幅器DA4の出力電圧V6に応じて制御され、出
力電流IはこのトランジスタT4に流れる電流に
関係しているから、この出力電圧Iは次式で表わ
される。
Here, the current flowing through the transistor T 4 is controlled according to the output voltage V 6 of the differential amplifier DA 4 , and the output current I is related to the current flowing through this transistor T 4 , so this output voltage I is It is expressed by the formula.

I∝V6 (23) すなわち、 I∝CA−CB/CA+CB=Δd/d (24) すなわち、出力電流Iは機械的変位量Δdに比
例する。
I∝V 6 (23) That is, I∝C A −C B /C A +C B =Δd/d (24) That is, the output current I is proportional to the mechanical displacement amount Δd.

なお、第2図に示した実施例においては、コン
デンサCA,CBの充電々圧が所定値に達したこと
を検出する検出手段として、C−MOSタイプの
D−フリツプフロツプを使用する例について述べ
たが、普通のD−フリツプフロツプを用いること
もでき、その場合にはこのフリツプフロツプとス
イツチCM1との間にコンパレータを挿入し、コ
ンパレータの基準電圧を適切に設定すれば、同じ
機能を実現することができる。
In the embodiment shown in FIG. 2, a C-MOS type D-flip-flop is used as a detection means for detecting that the charging voltage of capacitors C A and C B has reached a predetermined value. As mentioned above, it is also possible to use an ordinary D-flip-flop, in which case a comparator is inserted between this flip-flop and switch CM1 , and the reference voltage of the comparator is set appropriately to achieve the same function. be able to.

なおまた、差動増幅器DA3,DA4、出力トラン
ジスタT4、フイードバツク抵抗R17および抵抗回
路網VR2,R12等から成る二線式測定技術は公知
であり、適宜設計変更可能である。
Furthermore, the two-wire measurement technique consisting of differential amplifiers DA 3 , DA 4 , output transistor T 4 , feedback resistor R 17 , resistor network VR 2 , R 12 , etc. is well known, and the design can be modified as appropriate.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上に説明したように、本発明によれば、機械
的変位量に応じて差動的に変化する2つの測定コ
ンデンサを充放電させ、この充電々圧が所定値に
達したことを交互に検出し、この検出に基づいて
双安定手段を動作させ、そして一方の安定出力状
態の期間中第1のコンデンサを充電し、他方の安
定出力状態の期間中第2のコンデンサを充電し、
両コンデンサの充電々圧の差に基づいて出力電流
を制御するようにしたので、従来のように発振回
路や変圧器等を必要とせず、従つて周波数等の誤
差要因が無くなり、それゆえ機械的変位量を精度
良く測定することができる。
As explained above, according to the present invention, two measurement capacitors that differentially change depending on the amount of mechanical displacement are charged and discharged, and when the charging pressure reaches a predetermined value is alternately detected. and operating the bistable means based on this detection and charging the first capacitor during one stable output condition and the second capacitor during the other stable output condition;
Since the output current is controlled based on the difference between the charged voltages of both capacitors, there is no need for an oscillation circuit or transformer as in the conventional case, and error factors such as frequency are eliminated. The amount of displacement can be measured with high accuracy.

しかも、測定コンデンサの充電々圧が所定値に
達したことの検出に基づいて駆動され第1および
第2のコンデンサのそれぞれの放電開始を遅延さ
せる遅延手段を設け、この遅延手段の遅延時間を
適切に設定することにより、測定コンデンサに対
する浮遊容量の影響を補償することができるの
で、さらに測定精度を高めることができる。
Moreover, a delay means is provided which is driven based on detection that the charging voltage of the measurement capacitor has reached a predetermined value and delays the start of discharge of each of the first and second capacitors, and the delay time of this delay means is set to an appropriate value. By setting , it is possible to compensate for the influence of stray capacitance on the measurement capacitor, thereby further increasing measurement accuracy.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は機械的変位量を容量変化に変換して検
出する方法を説明するための原理図、第2図は本
発明の一実施例の回路図、第3図はその実施例に
おけるC−MOSスイツチについて説明するため
の部分回路図、第4図は第2図の実施例の動作を
説明するための波形図である。 CA,CB……測定コンデンサ、CM1,CM2
CM3……C−MOSスイツチ、Q1,Q2,Q3……D
−フリツプフロツプ、DA3,DA4……差動増幅
器、T1〜T5……トランジスタ、C1,C2,C3……
コンデンサ、E……電源、L……負荷。
Fig. 1 is a principle diagram for explaining a method of detecting a mechanical displacement amount by converting it into a capacitance change, Fig. 2 is a circuit diagram of an embodiment of the present invention, and Fig. 3 is a circuit diagram of an embodiment of the present invention. FIG. 4 is a partial circuit diagram for explaining the MOS switch, and a waveform diagram for explaining the operation of the embodiment of FIG. 2. C A , C B ...Measurement capacitor, CM 1 , CM 2 ,
CM3 ...C-MOS switch, Q1 , Q2 , Q3 ...D
−Flip-flop, DA 3 , DA 4 ... Differential amplifier, T 1 to T 5 ... Transistor, C 1 , C 2 , C 3 ...
Capacitor, E...power supply, L...load.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 機械的変位に応じて容量値が差動的に変化す
る2つの測定コンデンサと、この2つの測定コン
デンサを充放電する回路と、前記2つの測定コン
デンサの充電々圧が所定値に達したことを交互に
検出する検出手段と、この検出手段により駆動さ
れて双安定動作をする双安定手段と、この双安定
手段の一方の出力状態の期間中充電され他方の出
力状態の期間中放電される第1のコンデンサと、
前期双安定手段の他方の出力状態の期間中充電さ
れ一方の出力状態の期間中放電される第2のコン
デンサと、前記第1および第2のコンデンサの充
電々圧が供給され第1および第2のコンデンサの
充電々圧の差に比例した電圧を出力する差動増幅
器と、この差動増幅器により制御され前記機械的
変位を表わす出力電流を供給する電流制御手段
と、前記検出手段により駆動され前記第1および
第2のコンデンサのそれぞれの放電開始を所定時
間遅延させる遅延手段とを備え、その遅延手段の
遅延時間を適切に設定することにより、前記測定
コンデンサに対する浮遊容量の影響を補償するこ
とを特徴とする変位測定装置。 2 特許請求の範囲第1項記載の変位測定装置に
おいて、前記検出手段は、C−MOSタイプのフ
リツプフロツプと、前記2つの測定コンデンサの
充電々圧を交互に前記フリツプフロツプに導くス
イツチ手段とから成ることを特徴とする変位測定
装置。 3 特許請求の範囲第1項または第2項記載の変
位測定装置において、前記双安定手段は、その一
方の出力状態の期間中第1のコンデンサを充電可
能にし、かつその他方の出力状態の期間中第2の
コンデンサを充電可能にするスイツチ手段を備え
ていることを特徴とする変位測定装置。 4 特許請求の範囲第1項ないし第3項のいずれ
かの項記載の変位測定装置において、前記遅延手
段は、C−MOSタイプのDフリツプフロツプと、
第1および第2のコンデンサの放電回路に組込ま
れて前記フリツプフロツプによつてオンオフ制御
されるスイツチ手段とから成ることを特徴とする
変位測定装置。
[Claims] 1. Two measuring capacitors whose capacitance values differentially change according to mechanical displacement, a circuit for charging and discharging these two measuring capacitors, and a charging voltage of the two measuring capacitors. A detection means that alternately detects that a predetermined value has been reached, a bistable means that is driven by the detection means to perform bistable operation, and a bistable means that is charged during one output state of the bistable means and whose other output state is a first capacitor discharged during a period of;
a second capacitor that is charged during the other output state of the bistable means and discharged during the one output state; a differential amplifier that outputs a voltage proportional to the difference between the charging voltages of the capacitors; a current control means that is controlled by the differential amplifier and supplies an output current representing the mechanical displacement; and a delay means for delaying the start of discharge of each of the first and second capacitors by a predetermined time, and by appropriately setting the delay time of the delay means, the influence of stray capacitance on the measurement capacitor is compensated. Characteristic displacement measurement device. 2. In the displacement measuring device according to claim 1, the detection means comprises a C-MOS type flip-flop and a switch means that alternately guides the charging voltage of the two measuring capacitors to the flip-flop. A displacement measuring device featuring: 3. In the displacement measuring device according to claim 1 or 2, the bistable means allows the first capacitor to be charged during one of the output states and during the other output state. A displacement measuring device characterized by comprising a switch means for enabling charging of a second capacitor. 4. In the displacement measuring device according to any one of claims 1 to 3, the delay means includes a C-MOS type D flip-flop;
1. A displacement measuring device comprising a switch means incorporated in a discharge circuit for the first and second capacitors and controlled on and off by the flip-flop.
JP4917483A 1983-03-24 1983-03-24 Displacement measuring device Granted JPS59174715A (en)

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