JPH0430528B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPH0430528B2 JPH0430528B2 JP59019685A JP1968584A JPH0430528B2 JP H0430528 B2 JPH0430528 B2 JP H0430528B2 JP 59019685 A JP59019685 A JP 59019685A JP 1968584 A JP1968584 A JP 1968584A JP H0430528 B2 JPH0430528 B2 JP H0430528B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- capacitance
- capacitor
- circuit
- charge converter
- variable capacitor
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
Links
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 claims description 38
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 claims description 3
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 7
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- 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
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〈発明の属する技術分野〉
本発明は、圧力，差圧等の被測定量に応じて可
動電極が変位し、こ電極間の容量が変化する可変
コンデンサを用いた容量式変換装置に関するもの
で、さらに詳しくは微小変位による容量変化を直
流の電圧または電流信号に変換する容量式変換装
置に関するものである。
動電極が変位し、こ電極間の容量が変化する可変
コンデンサを用いた容量式変換装置に関するもの
で、さらに詳しくは微小変位による容量変化を直
流の電圧または電流信号に変換する容量式変換装
置に関するものである。
〈従来技術〉
一般に容量変化を直流の電圧（または電流）信
号に変換する場合には、第１図に示すように発振
器１１の発振出力e1（周波数、振幅1PP）を、可
動電極１２aが変位し電極１２a，１２b間の容量
C1が変化する可変コンデンサ１２に与え、その
容量C1に応じて流れる交流電流をダイオード１
３a，１３bからなる整流回路１３で整流して直流
電流Ｉを得、この直流電流Ｉを電流／電圧変換回
路１４で電圧信号Epに変換している。なお電流／
電圧変換回路１４は演算増幅器１４aと、その帰
還回路に容量値がCfのコンデンサ１４bと抵抗値
がRpの抵抗１４cの並列回路を有している。
号に変換する場合には、第１図に示すように発振
器１１の発振出力e1（周波数、振幅1PP）を、可
動電極１２aが変位し電極１２a，１２b間の容量
C1が変化する可変コンデンサ１２に与え、その
容量C1に応じて流れる交流電流をダイオード１
３a，１３bからなる整流回路１３で整流して直流
電流Ｉを得、この直流電流Ｉを電流／電圧変換回
路１４で電圧信号Epに変換している。なお電流／
電圧変換回路１４は演算増幅器１４aと、その帰
還回路に容量値がCfのコンデンサ１４bと抵抗値
がRpの抵抗１４cの並列回路を有している。
ところで可変コンデンサ１２の容量C1が例え
ば10PF程度の微小容量の場合には、整流回路１
３のダイオードの2PF程度の並列容量CDや順方向
電圧ED（＝0.6V）の影響を受ける。すなわち、整
流回路１３で整流して得た直流電流Ｉは、 Ｉ＝｛C1（E1PP−2ED）−4EDCD｝ ……(1) で与えられ、しかも発振器１１の発振出力e1の振
幅EPPは通常3VPP程度のものが用いられている。
このため可変コンデンサ１２の容量C1が微小で
あると、並列容量CDと順方向電圧EDの影響を受
けてＳ／Ｎが悪くなり、またダイオードの順方向
電圧EDの温度係数（2mV／℃）により温度変動
の影響も受ける。このように従来の容量式変換装
置では、微小容量を精度よく直流信号に変換する
ことは困難であつた。
ば10PF程度の微小容量の場合には、整流回路１
３のダイオードの2PF程度の並列容量CDや順方向
電圧ED（＝0.6V）の影響を受ける。すなわち、整
流回路１３で整流して得た直流電流Ｉは、 Ｉ＝｛C1（E1PP−2ED）−4EDCD｝ ……(1) で与えられ、しかも発振器１１の発振出力e1の振
幅EPPは通常3VPP程度のものが用いられている。
このため可変コンデンサ１２の容量C1が微小で
あると、並列容量CDと順方向電圧EDの影響を受
けてＳ／Ｎが悪くなり、またダイオードの順方向
電圧EDの温度係数（2mV／℃）により温度変動
の影響も受ける。このように従来の容量式変換装
置では、微小容量を精度よく直流信号に変換する
ことは困難であつた。
＜発明の目的＞
本発明の目的は、微小容量を精度よく直流の電
圧または電流信号に変換できる容量式変換装置を
実現するにある。
圧または電流信号に変換できる容量式変換装置を
実現するにある。
＜発明の構成＞
本発明は、可変コンデンサの容量変化をチヤー
ジコンバータで交流電圧の振幅の変化として検出
し、このチヤージコンバータの出力を可変コンデ
ンサの容量より大きい一定容量の固定コンデンサ
に印加して、この固定コンデンサを流れる交流電
流をダイオードを用いた整流回路で整流するとと
もに、チヤージコンバータの帰還回路に補償用ダ
イオードを接続することを特徴としたものであ
る。
ジコンバータで交流電圧の振幅の変化として検出
し、このチヤージコンバータの出力を可変コンデ
ンサの容量より大きい一定容量の固定コンデンサ
に印加して、この固定コンデンサを流れる交流電
流をダイオードを用いた整流回路で整流するとと
もに、チヤージコンバータの帰還回路に補償用ダ
イオードを接続することを特徴としたものであ
る。
＜実施例＞
第２図は本発明装置の一実施例を示す接続図で
ある。第２図において第１図の従来例と異るとこ
ろは、演算増幅器１５aとその帰還回路に容量値
がC2のコンデンサ１５bと抵抗値がR1の抵抗１５c
との並列回路を有するチヤージコンバータ１５の
入力回路に可変コンデンサ１２を接続して、可変
コンデンサ１２の容量変化を交流電圧e2の振幅の
変化として検出した後、この交流電圧e2を一定容
量C3の固定コンデンサ１６に印加し、固定コン
デンサ１６を流れる交流電流を整流回路１３で整
流するとともに、チヤージコンバータ１５の演算
増幅器１５aの出力端とコンデンサ１５bと抵抗１
５bの並列回路の一端１５fとの間に互いに逆極性
に接続された補償用ダイオード１５d，１５eの並
列回路を挿入し、かつ並列回路の一端１５fを容
量値がC4の調整用コンデンサ１５gを介してコモ
ンに接続した点である。
ある。第２図において第１図の従来例と異るとこ
ろは、演算増幅器１５aとその帰還回路に容量値
がC2のコンデンサ１５bと抵抗値がR1の抵抗１５c
との並列回路を有するチヤージコンバータ１５の
入力回路に可変コンデンサ１２を接続して、可変
コンデンサ１２の容量変化を交流電圧e2の振幅の
変化として検出した後、この交流電圧e2を一定容
量C3の固定コンデンサ１６に印加し、固定コン
デンサ１６を流れる交流電流を整流回路１３で整
流するとともに、チヤージコンバータ１５の演算
増幅器１５aの出力端とコンデンサ１５bと抵抗１
５bの並列回路の一端１５fとの間に互いに逆極性
に接続された補償用ダイオード１５d，１５eの並
列回路を挿入し、かつ並列回路の一端１５fを容
量値がC4の調整用コンデンサ１５gを介してコモ
ンに接続した点である。
このように構成した本発明装置においては、チ
ヤージコンバータ１５の帰還回路の時定数C2R1
を発振器１１の発振周期１／より充分に大きく
選べば、チヤージコンバータ１５の出力e2の振幅
E2PPは、補償用ダイオード１５d，１５eによる電
圧降下の振幅が2EDであるので、 E2PP＝C1／C2・E1PP＋2ED ……(2) となり、可変コンデンサ１２の容量C1に応じた
値になる。このチヤージコンバータ１５の出力e2
が固定コンデンサ１６に印加され、固定コンデン
サ１６を流れる交流電流を整流回路１３で整流し
て得た直流電流Ｉは、次式の如くなる。
ヤージコンバータ１５の帰還回路の時定数C2R1
を発振器１１の発振周期１／より充分に大きく
選べば、チヤージコンバータ１５の出力e2の振幅
E2PPは、補償用ダイオード１５d，１５eによる電
圧降下の振幅が2EDであるので、 E2PP＝C1／C2・E1PP＋2ED ……(2) となり、可変コンデンサ１２の容量C1に応じた
値になる。このチヤージコンバータ１５の出力e2
が固定コンデンサ１６に印加され、固定コンデン
サ１６を流れる交流電流を整流回路１３で整流し
て得た直流電流Ｉは、次式の如くなる。
Ｉ＝｛C3（E2PP−2ED）−4CDED｝ ……(3)
(3)式に(2)式を代入すると、
Ｉ＝（C3C1／C2・E1PP−4CDED） ……(4)
となるので、固定コンデンサ１６の容量C3を
C3C1／C2・E1PP≫4CDED ……(5)
満足するように選べば、直流電流Ｉは、
Ｉ＝C3C1／C2・E1PP ……(6)
となり、整流回路１３のダイオードの並列容量
CDや順方向電圧EDの影響を有効に除去すること
ができる。例えば、CD＝2PF，ED＝0.6V，＝
100kHz，E1PP＝3VPP，C2＝11pFであれば固定コ
ンデンサ１６の容量C3を100pF程度に選ぶことに
より、可変コンデンサ１２の11pF程度の微小容
量C1を精度よく直流の電流または電圧信号に変
換できる。なおチヤージコンバータ１５に設けた
調整用コンデンサ１５gは、整流回路１３のダイ
オード１３a，１３bの負荷と補償用ダイオード１
５d，１５eの負荷とを整合させるためのもので、
その容量C4は次式を満足するように選ばれてい
る。
CDや順方向電圧EDの影響を有効に除去すること
ができる。例えば、CD＝2PF，ED＝0.6V，＝
100kHz，E1PP＝3VPP，C2＝11pFであれば固定コ
ンデンサ１６の容量C3を100pF程度に選ぶことに
より、可変コンデンサ１２の11pF程度の微小容
量C1を精度よく直流の電流または電圧信号に変
換できる。なおチヤージコンバータ１５に設けた
調整用コンデンサ１５gは、整流回路１３のダイ
オード１３a，１３bの負荷と補償用ダイオード１
５d，１５eの負荷とを整合させるためのもので、
その容量C4は次式を満足するように選ばれてい
る。
C3＝C2＋C4 ……(7)
なお上述では、可変コンデンサ１２をチヤージ
コンバータ１５の入力回路に接続する場合を例示
したが、第３図に示すように可変コンデンサ１２
をチヤージコンバータ１５の帰還回路に接続し、
コンデンサ１５bを入力回路に接続してもよい。
この場合のチヤージコンバータ１５の出力e2の振
幅E2PPは、 E2PP＝C2／C1E1PP＋2ED ……(8) となる。またチヤージコンバータ１５の帰還回路
の抵抗１５cの代りに、第３図に示すように抵抗
１５h，１５iおよびコンデンサ１５jを用いたＴ形
フイルタを用いてもよい。
コンバータ１５の入力回路に接続する場合を例示
したが、第３図に示すように可変コンデンサ１２
をチヤージコンバータ１５の帰還回路に接続し、
コンデンサ１５bを入力回路に接続してもよい。
この場合のチヤージコンバータ１５の出力e2の振
幅E2PPは、 E2PP＝C2／C1E1PP＋2ED ……(8) となる。またチヤージコンバータ１５の帰還回路
の抵抗１５cの代りに、第３図に示すように抵抗
１５h，１５iおよびコンデンサ１５jを用いたＴ形
フイルタを用いてもよい。
＜発明の効果＞
本発明においては、整流回路のダイオードの並
列容量や順方向電圧の影響を有効に除去でき、微
小容量を精度よく直流信号に変換できる容量式変
換装置が得られる。
列容量や順方向電圧の影響を有効に除去でき、微
小容量を精度よく直流信号に変換できる容量式変
換装置が得られる。
第１図は従来装置の一例を示す接続図、第２図
は本発明装置の一実施例を示す接続図、第３図は
本発明装置の他の実施例を示す接続図である。 １１……発振器、１２……可変コンデンサ、１
３……整流回路、１４……電流／電圧変換回路、
１５……チヤージコンバータ、１６……固定コン
デンサ、１５d，１５e……補償用ダイオード、１
５g……調整用コンデンサ。
は本発明装置の一実施例を示す接続図、第３図は
本発明装置の他の実施例を示す接続図である。 １１……発振器、１２……可変コンデンサ、１
３……整流回路、１４……電流／電圧変換回路、
１５……チヤージコンバータ、１６……固定コン
デンサ、１５d，１５e……補償用ダイオード、１
５g……調整用コンデンサ。
Claims (1)
- １ 被測定量に応じて容量が変化する可変コンデ
ンサと、この可変コンデンサに発振出力を印加す
る発振器と、前記可変コンデンサが入力回路また
は帰還回路に接続され、その容量に応じた振幅の
交流電圧を出力するチヤージコンバータと、この
チヤージコンバータの出力が加えられる一定容量
の固定コンデンサと、この固定コンデンサを流れ
る交流電流を整流するダイオードを用いた整流回
路と、前記チヤージコンバータの帰還回路に挿入
される補償用ダイオードとを有し、前記固定コン
デンサの容量を前記可変コンデンサの容量より大
きく選んだことを特徴とする容量式変換装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59019685A JPS60164210A (ja) | 1984-02-06 | 1984-02-06 | 容量式変換装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59019685A JPS60164210A (ja) | 1984-02-06 | 1984-02-06 | 容量式変換装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60164210A JPS60164210A (ja) | 1985-08-27 |
| JPH0430528B2 true JPH0430528B2 (ja) | 1992-05-22 |
Family
ID=12006087
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59019685A Granted JPS60164210A (ja) | 1984-02-06 | 1984-02-06 | 容量式変換装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60164210A (ja) |
-
1984
- 1984-02-06 JP JP59019685A patent/JPS60164210A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS60164210A (ja) | 1985-08-27 |
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