JPH0431326B2 - - Google Patents

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JPH0431326B2
JPH0431326B2 JP28529085A JP28529085A JPH0431326B2 JP H0431326 B2 JPH0431326 B2 JP H0431326B2 JP 28529085 A JP28529085 A JP 28529085A JP 28529085 A JP28529085 A JP 28529085A JP H0431326 B2 JPH0431326 B2 JP H0431326B2
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temperature
displacement
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capacitance
capacitances
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  • Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
  • Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 <産業上の利用分野> 本発明は、変位を静電容量を介して電気信号に
変換する容量式変位変換装置に係り、特に温度お
よび静圧の影響を補正した容量式変位変換装置に
関する。
[Detailed Description of the Invention] <Industrial Application Field> The present invention relates to a capacitive displacement converter that converts displacement into an electrical signal via capacitance, and particularly relates to a capacitive displacement converter that converts displacement into an electrical signal via capacitance, and in particular, This invention relates to a displacement conversion device.

<従来の技術> 第6図は従来の容量式変位変換装置の1例を示
すブロツク図である。
<Prior Art> FIG. 6 is a block diagram showing an example of a conventional capacitive displacement converter.

測定すべき変位に対応して移動する共通電極
ED3に対向して固定電極ED1,ED2が設けられこ
れ等の間には封液が満され静電容量C1、C2がそ
れぞれ形成されている。この静電容量C1、C2
は1次巻線n1と2次巻線n2、n3を有するトランス
T1を介して発振器OSCの発振出力が与えられて
いる。共通電極ED3はアースに接続され、アース
と共通電位点COMとの間には固定容量C0が挿入
され直流的には絶縁を保ちながら交流的には短絡
状態としている。
Common electrode that moves in response to the displacement to be measured
Fixed electrodes ED 1 and ED 2 are provided opposite to ED 3 , and a sealing liquid is filled between them to form capacitances C 1 and C 2, respectively. These capacitances C 1 and C 2 are transformers having a primary winding n 1 and secondary windings n 2 and n 3 .
The oscillation output of the oscillator OSC is given through T1 . The common electrode ED 3 is connected to the ground, and a fixed capacitor C 0 is inserted between the ground and the common potential point COM to maintain insulation in terms of direct current but short circuit in terms of alternating current.

CON1,CON2は各々電流/電圧変換器である。
CON1は演算増幅器OP1とその帰還回路に接続さ
れた抵抗R0とからなり、その入力にダイオード
D2,D3を介して与えられる静電容量C1、C2の差
に応じた平均電流I0を出力電圧E0(=−I0R0)に
変換する。CON2は演算増幅器OP2とその帰還回
路に接続された抵抗R1とからなり、その入力に
ダイオードD4を介して与えられる静電容量C2
応じた平均電流I2とI2R1なる電圧E1に変換する。
INTは積分器で、演算増幅器OP3とその帰還回路
に接続された静電容量CIとからなり、その入力に
はダイオードD1を介して静電容量CIに対応した
平均電流I1が与えられると共にCON2の出力E1
抵抗R2を介して与えられ、かつ負の基準電圧−
Erが抵抗R3を介して与えられている。また、積
分器INTの出力は発振器OSCに与えられ、その
大きさに応じて発振器OSCの例えば電源電圧を
制御するようになつている。
CON 1 and CON 2 are current/voltage converters, respectively.
CON 1 consists of an operational amplifier OP 1 and a resistor R 0 connected to its feedback circuit, with a diode connected to its input.
The average current I 0 corresponding to the difference between capacitances C 1 and C 2 given via D 2 and D 3 is converted into an output voltage E 0 (=−I 0 R 0 ). CON 2 consists of an operational amplifier OP 2 and a resistor R 1 connected to its feedback circuit, with an average current I 2 and I 2 R 1 depending on the capacitance C 2 applied to its input via a diode D 4 Convert to voltage E 1 .
INT is an integrator, consisting of an operational amplifier OP 3 and a capacitance C I connected to its feedback circuit, and an average current I 1 corresponding to the capacitance C I is applied to its input via a diode D 1 . The output E 1 of CON 2 is applied through the resistor R 2 and the negative reference voltage −
E r is provided through resistor R 3 . Further, the output of the integrator INT is given to the oscillator OSC, and the power supply voltage of the oscillator OSC, for example, is controlled depending on the magnitude thereof.

積分器INTは、静電容量C1に応じた平均電流I1
と電圧/電流変換器CON2の出力E1に応じたE1
R2になる電流I3および基準電圧Erに応じたEr
R3なる基準電流Irとを加算積分する。そして抵抗
R1とR2の値を等しく選べば、電流I3は静電容量
C2に応じた平均電流I2を反転した電流となり、図
示の如くI1と同極性でかかつ基準電流Irとは逆極
性になる。すなわち積分器INTは静電容量C1
C2の容量の和に応じた平均電流(I1+I2)と基準
電流Irとの差を積分し、(I1+I2)がIrと等しくな
るように発振器OSCを制御して、静電容量C1
C2の差に対応した平均電流I0を共通電極ED3の変
位に対応させている。平均電流I0は演算増幅器
OP1を用いた電流/電圧変換器CON1で出力電圧
E0に変換して検出される。なお、各演算増幅器
OP1〜OP3の入力端に挿入されている静電容量
Cf0、Cf1、Cf2は高調波電圧を除去するためのもの
である。
The integrator INT calculates the average current I 1 depending on the capacitance C 1
and E 1 / according to the output E 1 of the voltage/current converter CON 2
E r / _
The reference current Ir of R3 is added and integrated. and resistance
If the values of R 1 and R 2 are chosen equal, the current I 3 is the capacitance
The current is an inversion of the average current I 2 corresponding to C 2 , and has the same polarity as I 1 and the opposite polarity to the reference current I r as shown in the figure. That is, the integrator INT has a capacitance C 1 ,
Integrate the difference between the average current (I 1 + I 2 ) corresponding to the sum of the capacitances of C 2 and the reference current I r , and control the oscillator OSC so that (I 1 + I 2 ) becomes equal to I r . capacitance C 1 ,
The average current I 0 corresponding to the difference in C 2 is made to correspond to the displacement of the common electrode ED 3 . Average current I 0 is operational amplifier
Output voltage with current/voltage converter CON 1 using OP 1
It is detected by converting it to E 0 . In addition, each operational amplifier
Capacitance inserted at the input end of OP 1 to OP 3
C f0 , C f1 , and C f2 are for removing harmonic voltages.

<発明が解決しようとする問題点> しかしながら、この様な従来の容量式変位変換
装置は、封液に加わる静圧あるいは温度などによ
りセンサ部が変形し出力誤差を生ずる点について
は考慮されておらず、その演算もアナログ的に実
行しているので高精度化できないという問題があ
る。
<Problems to be Solved by the Invention> However, such conventional capacitive displacement converters do not take into account the fact that the sensor section is deformed due to static pressure or temperature applied to the sealing liquid, causing an output error. First, since the calculations are performed in an analog manner, there is a problem in that high precision cannot be achieved.

<問題点を解決するための手段> この発明は、以上の問題点を解決するため、接
地された共通電極に対して第1電極と第2電極が
対向して設けられこれ等の間に封液が満されて検
出すべき変位に応じて差動的に変化する第1およ
び第2静電容量を形成するセンサ部と、トランス
を介して前記第1および第2電極に交流電圧が印
加され共通電位点と共通電極とを固定容量で接続
し流れる電流を整流して第1および第2静電容量
に対応した第1および第2信号に変換する容量変
換手段と、センサ部に埋め込まれセンサ部の温度
を対応する温度信号に変換する温度変換手段と、
第1および第2静電容量の和分の差を演算して変
位に対応した変位信号を得る変位演算手段と第1
および第2静電容量の和分の積を演算して封液の
誘電率を得る誘電率演算手段とこの誘電率と温度
信号を用いて静圧信号を得る静圧演算手段と変位
信号に対して温度信号と静圧信号を用いて補正演
算を行ない補正変位信号を得る補正手段とをマイ
クロプロセツサで形成するデジタル演算手段とを
具備する構成としたものである。
<Means for Solving the Problems> In order to solve the above problems, the present invention provides a method in which a first electrode and a second electrode are provided facing a grounded common electrode, and a seal is placed between them. An AC voltage is applied to the first and second electrodes via a transformer and a sensor section that is filled with liquid and forms first and second capacitances that differentially change according to the displacement to be detected. A capacitance conversion means that connects a common potential point and a common electrode with a fixed capacitance and rectifies a flowing current and converts it into first and second signals corresponding to the first and second capacitances, and a sensor embedded in the sensor section. temperature converting means for converting the temperature of the part into a corresponding temperature signal;
a displacement calculation means for calculating the difference between the sums of the first and second capacitances to obtain a displacement signal corresponding to the displacement;
and a dielectric constant calculation means for calculating the dielectric constant of the sealing liquid by calculating the product of the sum of the second capacitances, a static pressure calculation means for obtaining a static pressure signal using this dielectric constant and a temperature signal, and a displacement signal. The present invention is configured to include a correction means for performing a correction calculation using a temperature signal and a static pressure signal to obtain a corrected displacement signal, and a digital calculation means formed by a microprocessor.

<実施例> 以下、本発明の実施例について図面に基づき説
明する。第1図は本発明の一実施例を示すブロツ
ク図である。
<Example> Hereinafter, an example of the present invention will be described based on the drawings. FIG. 1 is a block diagram showing one embodiment of the present invention.

SNSはセンサ部、CCVは容量変換部、DADは
デジタル演算部、OPCは出力部である。
SNS is the sensor section, CCV is the capacitance conversion section, DAD is the digital calculation section, and OPC is the output section.

センサ部SNSは接地された共通電極ED3に対向
した固定電流極ED1、ED2Bで静電容量CH、CL
形成されておりこれ等の間には封液が満されてい
る。また、センサ部SNSのボデイあるいは封液
の温度を測定する温度センサTHがセンサ部SNS
に挿入されている。温度センサTHは、例えばト
ランジスタのベース・エミツタ間の電圧Vbeが温
度依存性を有することを利用して測定する。
In the sensor section SNS, capacitances C H and C L are formed by fixed current electrodes ED 1 and ED 2 B facing the grounded common electrode ED 3 , and a sealing liquid is filled between them. . In addition, the temperature sensor T H that measures the temperature of the body or sealing liquid of the sensor unit SNS is
is inserted into. The temperature sensor T H measures the temperature by utilizing, for example, the fact that the voltage V be between the base and emitter of a transistor has temperature dependence.

容量変換部CCVは静電容量CH、CLをアナログ
の電圧に変換する容量変換回路CAVとこの電圧
と温度センサTHからの電圧とをそれぞれデジタ
ル信号に変換するアナログ/デジタル変換回路
ADC1,ADC2とを有している。
The capacitance conversion unit CCV is a capacitance conversion circuit CAV that converts the capacitances C H and C L into analog voltages, and an analog/digital conversion circuit that converts these voltages and the voltage from the temperature sensor T H into digital signals, respectively.
It has ADC 1 and ADC 2 .

デジタル演算部DADはランダムアクセスメモ
リRAM、リードオンリーメモリROMを有し、
これ等のアドレス指定はプロセツサCPUからバ
スBUS1ラツチ・デコーダLADを介してなされ
る。BUS2はデータバスである。アナログ/デジ
タル変換回路ADC1,ADC2からの出力データは
ランダムアクセスメモリRAMに格納される。リ
ードオンリーメモリROMには所定の演算プログ
ラムが格納されており、プロセツサCPUの制御
のもとにリードオンリーメモリROMに格納され
た演算手順にしたがつて演算された結果はランダ
ムアクセスメモリRAMに格納される。なお、コ
ントロールバスの図示は省略してある。
The digital calculation unit DAD has random access memory RAM and read-only memory ROM.
These addressing are done from the processor CPU via the bus BUS 1 latch decoder LAD. BUS 2 is a data bus. Output data from the analog/digital conversion circuits ADC 1 and ADC 2 is stored in random access memory RAM. A predetermined calculation program is stored in the read-only memory ROM, and the results calculated according to the calculation procedures stored in the read-only memory ROM under the control of the processor CPU are stored in the random access memory RAM. Ru. Note that the illustration of the control bus is omitted.

最終の演算結果は、カウンタCTRによりデユ
テイ信号に変換され、デイテイ信号は出力回路
OPCで例えば4〜20mAの電流に変換されて負
荷に供給される。
The final calculation result is converted to a duty signal by the counter CTR, and the duty signal is sent to the output circuit.
The OPC converts the current into a current of 4 to 20 mA, for example, and supplies it to the load.

第2図は第1図における容量変換回路CAVの
構成を具体的に示すブロツク図である。第6図と
同一の機能を有する部分には同一の符号を付し適
宜に説明を省略する。トランスT2は2次巻線n2
n3、n4を有しており、それぞれその一端は固定電
極ED1,ED2および基準容量CRに接続されてい
る。基準容量CRは温度に対して安定なものが使
用される。2次巻線n2、n3、n4の他端はダイオー
ドD1,D3,D5のアノードに、そのカソードは共
通電位点COMにそれぞれ接続されている。また、
2次巻線n3の他端にはダイオードD3とは逆極性
にダイオードD4が接続されている。電流/電圧
変換器CON4は演算増幅器OP4とその帰還抵抗R4
からなりダイオードD4を介して与えられる静電
容量CLに応じた平均電流I4を出力電圧ECL(=kCL
kは定数)に変換する。また、2次巻線n2の他端
にはダイオードD1とは逆極性にダイオードD2
接続されている。電流/電圧変換器CON5は演算
増幅器OP5とその帰還抵抗R5からなりダイオード
D2を介して与えられる静電容量CHに応じた平均
電流I5を出力電圧ECH(=kCL)に変換する。更に、
2次巻線n4の他端にはダイオードD5とは逆極性
にダイオードD6が接続されている。電流/電圧
変換器CON6は演算増幅器OP6とその帰還抵抗R6
からなりダイオードD6を介して与えられる静電
容量CRに応じた平均電流I6を出力電圧ECR(=kCR
に変換する。なお、各演算増幅器OP4,OP5
OP6の入力端間に挿入された静電容量Cf4、Cf5
Cf6は高周波雑音除去用に用いられる。これ等の
うち、出力電圧ECRを発生させる回路は必ずしも
必要ではないが説明の便宜上、併せて説明してあ
る。
FIG. 2 is a block diagram specifically showing the configuration of the capacitance conversion circuit CAV in FIG. 1. Components having the same functions as those in FIG. 6 are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted as appropriate. The transformer T 2 has a secondary winding n 2 ,
n 3 and n 4 , one end of which is connected to the fixed electrodes ED 1 and ED 2 and the reference capacitor CR . The reference capacitance CR used is one that is stable with respect to temperature. The other ends of the secondary windings n 2 , n 3 , n 4 are connected to the anodes of the diodes D 1 , D 3 , D 5 , and their cathodes are connected to the common potential point COM, respectively. Also,
A diode D4 is connected to the other end of the secondary winding n3 with a polarity opposite to that of the diode D3 . The current/voltage converter CON 4 is connected to the operational amplifier OP 4 and its feedback resistor R 4
The output voltage E CL ( =k CL ,
k is a constant). Furthermore, a diode D 2 is connected to the other end of the secondary winding n 2 with a polarity opposite to that of the diode D 1 . The current/voltage converter CON 5 consists of an operational amplifier OP 5 and its feedback resistor R 5 , which is a diode
The average current I 5 corresponding to the capacitance C H given via D 2 is converted into an output voltage E CH (=kC L ). Furthermore,
A diode D6 is connected to the other end of the secondary winding n4 with a polarity opposite to that of the diode D5 . The current/voltage converter CON 6 is connected to the operational amplifier OP 6 and its feedback resistor R 6
The average current I depending on the capacitance C R given through the diode D 6 and the output voltage E CR (=kC R )
Convert to In addition, each operational amplifier OP 4 , OP 5 ,
Capacitances C f4 , C f5 inserted between the input ends of OP 6 ,
C f6 is used for high frequency noise removal. Among these, the circuit that generates the output voltage E CR is not necessarily necessary, but is also described for convenience of explanation.

この様にして、静電容量CH、CLに対応した出
力電圧ECL、ECHが得られる。得られた出力電圧
ECL、ECHはアナログ/デジタル変換器ADC1
よりデジタル値に変換され、また温度センサTH
からの電圧はアナログ/デジタル変換器ADC2
デジタル値に変換される。
In this way, output voltages E CL and E CH corresponding to the capacitances C H and CL are obtained. Obtained output voltage
E CL , ECH are converted to digital values by analog/digital converter ADC 1 , and temperature sensor T H
The voltage from is converted into a digital value by an analog/digital converter ADC 2 .

次に、以上の如くして静電容量CH、CLおよび
温度センサTHから得られたデジタル信号を用い
て第1図に示すプロセツサCPUにより演算を実
行する手順について第3図に示すフロー図を用い
て説明する。
Next, the flowchart shown in Fig. 3 describes the procedure for executing calculations by the processor CPU shown in Fig. 1 using the digital signals obtained from the capacitances C H and CL and the temperature sensor T H as described above. This will be explained using figures.

先ず、静電容量CH、CLと共通電極ED3の補正前
の変位xなどとの関係について説明する。変位x
がゼロのときの共通電極ED3と固定電極ED1
ED2との間隔をd、固定電極ED1,ED2の電極面
積をA、封液の誘電率をεとすれば、静電容量
CH、CLは、 CH=Aε/d+x (1) CL=Aε/d−x (2) となる。(1)、(2)式から変位xを求めると x=dCL−CH/CL+CH (3) となる。ここで、CL、CHは電流/電圧変換器
CON4,CON5により既述のごとくECL=kCL、ECH
=kCHに変換されるので、(3)式は x=dECL−ECH/ECL+ECH (4) として現わされる。
First, the relationship between the capacitances C H and CL and the displacement x of the common electrode ED 3 before correction will be explained. displacement x
Common electrode ED 3 and fixed electrode ED 1 when is zero,
If the distance from ED 2 is d, the electrode area of fixed electrodes ED 1 and ED 2 is A, and the dielectric constant of the sealing liquid is ε, then the capacitance is
C H and CL are as follows: C H =Aε/d+x (1) C L =Aε/d−x (2). Determining the displacement x from equations (1) and (2) yields x=dC L −C H /C L +C H (3). Here, C L , C H are current/voltage converters
By CON 4 and CON 5 , E CL =kC L , E CH
= kCH , so equation (3) can be expressed as x=dE CL −E CH /E CL +E CH (4).

次に、封液の誘電率εと静圧Psとの関係につい
て説明する。(1)(2)式を用いると封液の誘電率εは
次式の様になる。
Next, the relationship between the dielectric constant ε of the sealing liquid and the static pressure P s will be explained. Using equations (1) and (2), the dielectric constant ε of the sealing liquid becomes as follows.

ε=2d/A・CLCH/CH+CL=2d/A・ECL・ECH/ECL+E
CH(5) 温度Tが上昇すると封液の誘電率εは減少し、
静圧Psが増加すると誘電率εが減少する関係にあ
るので、aTを温度係数、aPを圧力係数、T0、P0
をそれぞれ基準温度、基準圧力、基準温度で基準
圧力の状態における誘電率をε0とすれば、誘電率
εは次式で現わし得る。
ε=2d/A・C L C H /C H +C L =2d/A・E CL・E CH /E CL +E
CH (5) As the temperature T increases, the dielectric constant ε of the sealing liquid decreases,
Since the dielectric constant ε decreases as the static pressure P s increases, a T is the temperature coefficient, a P is the pressure coefficient, T 0 , P 0
If the dielectric constant at the reference temperature, reference pressure, and reference temperature is ε 0 , the dielectric constant ε can be expressed by the following equation.

ε=ε0{1−aT(T−T0)}{1+aP(Ps−P0)} 従つて、静圧Psは Ps=1/ap〔1−(ε/ε0)/1−aT(T−T0)}
+P0(6) となる。ただし、温度センサTHのペース・エミ
ツタ間の電圧をVbe、T=0のときの温度センサ
THの出力電圧をVg0、aを定数とすると Vbe=Vg0−aT となり、Tは T=Vg0−Vbe/a (7) として求められる。
ε=ε 0 {1−a T (T−T 0 )}{1+a P (P s −P 0 )} Therefore, the static pressure P s is P s =1/a p [1−(ε/ε 0 )/1−a T (T−T 0 )}
+P 0 (6). However, the voltage between the pace emitter of temperature sensor T H is V be , and the temperature sensor when T = 0
When the output voltage of T H is V g0 and a is a constant, V be =V g0 −aT, and T is obtained as T=V g0 −V be /a (7).

更に、変位xに対して静圧Psおよび温度の補正
をする場合について説明する。変位xに対する温
度補正係数をbT、静圧補正係数をbp、変位xにお
いても温度あるいは静圧の影響を受けてセンサ部
SNSが変形するのでその補正係数をCT、Cpとす
ると、真の変位Xは次式で表わせる。
Furthermore, a case will be described in which the static pressure P s and temperature are corrected with respect to the displacement x. The temperature correction coefficient for displacement x is b T , the static pressure correction coefficient is b p , and even at displacement x, the sensor section is affected by temperature or static pressure.
Since the SNS deforms, the true displacement X can be expressed by the following equation, assuming that the correction coefficients are C T and C p .

X={1+bT(T−T0)}{1+bp(Ps−P0
)}x+CT(T−T0)+Cp(Ps−P0)(8) デジタル演算部DADは以上の点を考慮して演
算される。演算に先立つて、リードオンリーメモ
リROMには(4)、(5)、(6)、(7)および(8)式の演算手
順などが格納される。第3図のステツプにおい
て、ランダムアクセスメモリRAMには係数ap
aT、bp、bT、Cp、CT、aなどが設定され、更に
d、A、ε0、Vg0、T0、P0などの物性値も設定さ
れる。
X={1+b T (T-T 0 )}{1+b p (P s −P 0
)}x+C T (T-T 0 )+C p (P s -P 0 ) (8) The digital calculation unit DAD performs calculations in consideration of the above points. Prior to the calculation, the read-only memory ROM stores calculation procedures for equations (4), (5), (6), (7), and (8). In the steps of FIG. 3, the random access memory RAM has coefficients a p ,
a T , b p , b T , C p , C T , a, etc. are set, and physical property values such as d, A, ε 0 , V g0 , T 0 , P 0 are also set.

以上の状態において、プロセツサCPUの制御
のもとにセンサ部SNSより容量変換部CCVを介
して静電容量CL、CHに対応した電圧ECL、ECHがス
テツプにより読込まれランダムアクセスメモリ
RAMに格納される。格納されたデータを用いて
リードオンリーメモリROMに格納されている演
算プログラムにより(4)式に示す補正前の変位xの
演算を実行しランダムアクセスメモリRAMに格
納する(ステツプ)。
In the above state, under the control of the processor CPU, the voltages E CL and E CH corresponding to the capacitances C L and C H are read from the sensor section SNS through the capacitance conversion section CCV by steps and stored in the random access memory.
Stored in RAM. Using the stored data, the calculation program stored in the read-only memory ROM executes the calculation of the displacement x before correction shown in equation (4) and stores it in the random access memory RAM (step).

以上の演算の後ステツプに移行してステツプ
で読込んだECL、ECHを用いて(5)式で示す誘電率
εの演算を実行し、ランダムアクセスメモリ
RAMに格納する。
After the above calculations, the process moves to the step and uses E CL and E CH read in the step to calculate the dielectric constant ε shown in equation (5), and then stores the random access memory.
Store in RAM.

次にステツプに移行し、温度センサTHより
ベース・エミツタ間の電圧Vbeを読込み、(7)式で
示す演算を実行し、温度Tを算出する(ステツプ
)。ステツプでは、ステツプで得た誘電率
εとステツプで得た温度Tを用いて(6)式で示す
静圧Psを演算し、これ等を用いて(8)式に示す真の
変位Xを算出する。これ等の演算結果はランダム
アクセスメモリRAMに格納され、ステツプに
戻る。以下、同様にして繰返す。
Next, the process moves to step, where the base-emitter voltage V be is read from the temperature sensor T H , and the calculation shown in equation (7) is executed to calculate the temperature T (step). In the step, the static pressure P s shown in equation (6) is calculated using the dielectric constant ε obtained in the step and the temperature T obtained in the step, and the true displacement X shown in equation (8) is calculated using these. calculate. The results of these calculations are stored in the random access memory RAM and the process returns to step. Repeat the same process below.

第4図は本発明における容量変換回路の他の実
施例を示すブロツク図である。第2図に示す実施
例ではセンサ部SNSと容量変換部CCVとの間の
距離が長くなると、固定電極ED1,ED2とアース
間にケーブルの容量が、また、トランスT2の2
次巻線n2、n3間の浮遊容量が並列に挿入される。
この結果、静電容量CL、CHに並列に固定容量が
入り誤差を生じやすいが、第4図に示す容量変換
部CCVではこの影響が軽減される。
FIG. 4 is a block diagram showing another embodiment of the capacitance conversion circuit according to the present invention. In the embodiment shown in FIG. 2, when the distance between the sensor section SNS and the capacitance conversion section CCV increases, the capacitance of the cable between the fixed electrodes ED 1 and ED 2 and the ground increases, and the capacitance of the cable between the fixed electrodes ED 1 and ED 2 and the
Stray capacitance between the next windings n 2 and n 3 is inserted in parallel.
As a result, a fixed capacitor is inserted in parallel with the capacitances C L and C H , which tends to cause errors, but this effect is alleviated in the capacitance converter CCV shown in FIG. 4.

第4図における構成は第2図における構成に対
してダイオードD1〜D4を固定電極ED1,ED2側に
近接し、センサ部SNS内に配置したものである。
この様な構成にすると、トランスT2の2次巻線
n2、n3には半波整流された平均電流I5′、I4′が流れ
るので、2次巻線n2、n3とアース間の浮遊容量の
影響を軽減できる。また、静電容量CL、CHに充
電された電荷はダイオードD3とD1を介して放電
されるので、固定電極ED2,ED1とダイオード
D3,E4,D1,D1間には交流電流が流れるが、こ
の間の距離はセンサ部SNS内であり小さく、そ
の浮遊容量の影響は無視できる。
The configuration shown in FIG. 4 differs from the configuration shown in FIG. 2 in that diodes D 1 to D 4 are arranged close to the fixed electrodes ED 1 and ED 2 and inside the sensor section SNS.
With this configuration, the secondary winding of transformer T2
Since half-wave rectified average currents I 5 ' and I 4 ' flow through n 2 and n 3 , the influence of stray capacitance between the secondary windings n 2 and n 3 and the ground can be reduced. In addition, since the charges charged in the capacitances C L and C H are discharged through the diodes D 3 and D 1 , the fixed electrodes ED 2 and ED 1 and the diodes
Although an alternating current flows between D 3 , E 4 , D 1 , and D 1 , the distance therebetween is small because it is within the sensor section SNS, and the influence of the stray capacitance can be ignored.

なお、電流/電圧変換器CON6の回路部分は第
2図に対応して設けてあり、必ずしも必要ではな
い。
Note that the circuit portion of the current/voltage converter CON 6 is provided corresponding to FIG. 2, and is not necessarily required.

第5図は本発明における容量変換回路の更に他
の実施例を示すブロツク図である。第4図に示す
実施例に対して静電容量CL、CHを流れる電流の
和の電流を積分器INTを介して電圧に変換し発
振器OSCの電源電圧を制御するようにしたもの
である。従つて、例えば静電容量CLに大幅な変
化があつても電圧ECLの範囲が規正されるためア
ナログ/デジタル変換器ADC1が精度の良い範囲
で使用できる。
FIG. 5 is a block diagram showing still another embodiment of the capacitance conversion circuit according to the present invention. In the embodiment shown in Fig. 4, the sum of the currents flowing through the capacitances C L and C H is converted into a voltage via an integrator INT to control the power supply voltage of the oscillator OSC. . Therefore, even if, for example, there is a large change in the capacitance C L , the range of the voltage E C L is regulated, so that the analog/digital converter ADC 1 can be used within a highly accurate range.

なお、静電容量CLを知る場合にECL=kCLなる
例えば第2図に示す電流/電圧変換器CON4の出
力を使用しても良いが、第2図における基準容量
CRの出力ECRを用いてCL=CRECL/ECRなる演算を
デジタル演算部DAD実行して求めても良い。こ
の演算によると、kの中に含まれる発振器OSC
の周波数変化などの影響が除き得る。CHに対し
てはCH=CRECH/ECRなる関係より求め得る。
Note that to know the capacitance C L , E CL = kC L , for example, the output of the current/voltage converter CON 4 shown in Figure 2 may be used, but the reference capacitance in Figure 2
It may also be determined by using the output E CR of C R to perform the calculation C L =C R E CL /E CR in the digital arithmetic unit DAD. According to this calculation, the oscillator OSC included in k
effects such as frequency changes can be removed. For CH , it can be obtained from the relationship: CH = C R E CH /E CR .

また、ECH=(1−ECL)であるのでECLを求め、
演算によりECHを求めても良い。更に、温度セン
サTHはトラランジスタを複数個直列接続して発
生する温度信号を大きくできる。アナログ/デジ
タル変換回路をADC1とADC2との2つ設けたが、
これは切換えて使用でき1つのアナログ/デジタ
ル変換回路とすることができる。
Also, since E CH = (1-E CL ), find E CL ,
E CH may also be determined by calculation. Furthermore, the temperature sensor T H can generate a large temperature signal by connecting a plurality of transistors in series. Two analog/digital conversion circuits, ADC 1 and ADC 2 , are provided, but
This can be switched and used to form one analog/digital conversion circuit.

<発明の効果> 以上、実施例とともに具体的に説明したように
本発明によれば、封液に加わる静圧あるいは温度
などによりセンサ部が変形しても静圧、温度によ
る補正演算をデジタル的に実行するようにしたの
で高精度の容量式変位変換装置を実現することが
できる。
<Effects of the Invention> As described above in detail with the embodiments, according to the present invention, even if the sensor section is deformed due to static pressure or temperature applied to the sealing liquid, correction calculations based on static pressure and temperature can be performed digitally. Since this is carried out, a highly accurate capacitive displacement converter can be realized.

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

第1図は本発明の一実施例を示すブロツク図、
第2図は第1図における容量変換回路の構成を示
すブロツク図、第3図は第1図における演算手順
を示すフロー図、第4図は第1図における容量変
換回路の他の構成を示すブロツク図、第5図は第
1図における容量変換回路の更に他の構成を示す
ブロツク図、第6図は従来の容量式変位変換装置
の構成を示すブロツク図である。 SNS……センサ部、CCV……容量変換部、
DAD……デジタル演算部、CAV……容量変換回
路、ADC1,ADC2……アナログ/デジタル変換
回路、CTR……カウンタ、OPC……出力回路、
CON1〜CON6……電流/電圧変換器、ED1
ED2……固定電極、ED3…共通電極、INT……積
分器、T1,T2…トランス。
FIG. 1 is a block diagram showing one embodiment of the present invention;
Fig. 2 is a block diagram showing the configuration of the capacitance conversion circuit in Fig. 1, Fig. 3 is a flow diagram showing the calculation procedure in Fig. 1, and Fig. 4 shows another configuration of the capacitance conversion circuit in Fig. 1. FIG. 5 is a block diagram showing still another configuration of the capacitive conversion circuit in FIG. 1, and FIG. 6 is a block diagram showing the configuration of a conventional capacitive displacement converting device. SNS...sensor section, CCV...capacitance conversion section,
DAD...Digital calculation unit, CAV...Capacity conversion circuit, ADC 1 , ADC 2 ...Analog/digital conversion circuit, CTR...Counter, OPC...Output circuit,
CON 1 ~ CON 6 ...Current/voltage converter, ED 1 ,
ED 2 ...Fixed electrode, ED 3 ...Common electrode, INT...Integrator, T1 , T2 ...Transformer.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 接地された共通電極に対して第1電極と第2
電極が対向して設けられこれ等の間に封液が満さ
れて検出すべき変位に応じて差動的に変化する第
1および第2静電容量を形成するセンサ部と、ト
ランスを介して前記第1および第2電極に交流電
圧が印加され共通電位点と前記共通電極とを固定
容量で接続し流れる電流を整流して前記第1およ
び第2静電容量に対応した第1および第2信号に
変換する容量変換手段と、前記センサ部に埋め込
まれ前記センサ部の温度を対応する温度信号に変
換する温度変換手段と、前記第1および第2静電
容量の和分の差を演算して前記変位に対応した変
位信号を得る変位演算手段と前記第1および第2
静電容量の和分の積を演算して前記封液の誘電率
を得る誘電率演算手段とこの誘電率と前記温度信
号を用いて静圧信号を得る静圧演算手段と前記変
位信号に対して前記温度信号と前記静圧信号を用
いて補正演算を行ない補正変位信号を得る補正手
段とをマイクロプロセツサで形成するデジタル演
算手段とを具備する容量式変換装置。
1 The first and second electrodes are connected to a grounded common electrode.
A sensor section in which electrodes are provided facing each other and a sealing liquid is filled between the electrodes to form first and second capacitances that differentially change according to the displacement to be detected, and a sensor section through a transformer. An AC voltage is applied to the first and second electrodes, a common potential point and the common electrode are connected with a fixed capacitance, and the flowing current is rectified to form the first and second capacitances corresponding to the first and second capacitances. a capacitance conversion means for converting the temperature into a signal; a temperature conversion means embedded in the sensor section and converting the temperature of the sensor section into a corresponding temperature signal; a displacement calculation means for obtaining a displacement signal corresponding to the displacement; and
A dielectric constant calculating means for calculating the dielectric constant of the sealing liquid by calculating the product of the sum of capacitances, a static pressure calculating means for calculating the static pressure signal using the dielectric constant and the temperature signal, and a static pressure calculating means for calculating the static pressure signal using the dielectric constant and the temperature signal. 1. A capacitive conversion device comprising: a correction means for performing a correction calculation using the temperature signal and the static pressure signal to obtain a correction displacement signal; and digital calculation means formed by a microprocessor.
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