JPH0599960A - センサ検出回路 - Google Patents

センサ検出回路

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JPH0599960A
JPH0599960A JP3271881A JP27188191A JPH0599960A JP H0599960 A JPH0599960 A JP H0599960A JP 3271881 A JP3271881 A JP 3271881A JP 27188191 A JP27188191 A JP 27188191A JP H0599960 A JPH0599960 A JP H0599960A
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JP
Japan
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circuit
signal
capacitor
alternating current
sensor detection
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JP3271881A
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Tetsuo Sato
哲夫 佐藤
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries

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  • Measurement Of Resistance Or Impedance (AREA)
  • Measuring Phase Differences (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 大きなキャパシタを有するコンデンサを備え
る系内でコンデンサに並列接続される抵抗器の抵抗変化
を、ノイズを効果的に排除して、正確に検出することが
できるセンサ検出回路を提供すること。 【構成】 一定の低周波数の交流信号を印加して、コン
デンサに並列接続される抵抗器の抵抗変化を検出するた
めの交流電源(5)、抵抗変化発生時に前記交流信号に
現れる変化を電気信号として入力し、波形成形する第1
の波形成形回路(8)、前記交流電源から印加される交
流信号が入力されて波形成形する第2の波形成形回路
(9)、これらの波形成形回路からの出力信号が入力さ
れるオア回路(12)およびアンド回路(13)、これ
らのオア回路およびアンド回路からの出力信号が入力さ
れて、前記抵抗変化発生時に生じる位相変化を拡大する
除算器(18)または減算器を備えている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、等価的に大きなキャパ
シタンスと高抵抗が並列接続される系において、このキ
ャパシタンスもしくは抵抗が変化したときの状態を正確
かつ安定に検出するセンサ検出回路に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、電気等価的に、大きなキャパシタ
ンスを有するコンデンサを備える系において、その系内
でコンデンサに並列接続される抵抗器の抵抗が変化した
ときの状態変化を検出するには、直流電圧を印加して、
抵抗変化の際に生じる電流増加を検出する方法が常識的
に用いられてきた。しかしながら上記した系に交流電圧
を印加し、その電圧変化を検出しようとする場合、2端
子網としての合成アドミタンスがキャパシタンスにより
ほぼ決定され、抵抗が変化しても2端子網としての変化
が極めて検出しにくい状態となる。
【0003】しかし、このような系、すなわち大きなキ
ャパシタンスを有するコンデンサに並列接続される抵抗
器を備える系において、交流電圧を印加して抵抗器の抵
抗変化を検出しなければならない場合がある。この場合
に、抵抗器のわずかな抵抗変化も正確に検出することが
できるセンサ検出回路の出現が望まれている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】したがって本発明は、
上記の問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、大
きなキャパシタを有するコンデンサを備える系におい
て、その系内でコンデンサに並列接続される抵抗器の抵
抗変化を、ノイズを効果的に排除して、正確に検出する
ことができるセンサ検出回路を提供することである。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記目的は、本発明に係
わるセンサ検出回路によって達成される。すなわち要約
すれば、本発明は、電気定数としてキャパシタンスと抵
抗とを有する系において、この系のキャパシタンスもし
くは抵抗が定常状態のときの交流電流と前記系のキャパ
シタンスもしくは抵抗が変化したときに発生する交流電
流との位相差を検出することにより系の変化を検出する
センサ検出回路である。本発明のセンサ検出回路の好ま
しい一実施例では、交流電流の位相差を拡大するための
論理回路および除算器または減算器を有している。さら
に具体的に述べると、本発明のセンサ検出回路では、一
定の低周波数の交流信号を印加して、コンデンサに並列
接続される抵抗器の抵抗変化を検出するための交流電
源、抵抗変化発生時に前記交流信号に現れる変化を電気
信号として入力し、波形成形する第1の波形成形回路、
前記交流電源から印加される交流信号が入力されて波形
成形する第2の波形成形回路、これらの波形成形回路か
らの出力信号が入力されるオア回路およびアンド回路、
これらのオア回路およびアンド回路からの出力信号が入
力されて、前記抵抗変化発生時に生じる位相変化を拡大
する除算器または減算器を備えている。
【0006】
【作用】本発明によれば、コンデンサを備える系におい
て、その系内でコンデンサに並列接続される抵抗器に抵
抗変化が生じた場合、この抵抗変化の発生によって生じ
る電流の位相変化を検出し、この位相変化に対する出力
信号が増加する回路と減少する回路(オア回路とアンド
回路)とを同時に持っているため、この両者の出力の除
算もしくは減算の結果を利用して、わずかな位相の変化
を充分な拡大範囲をもって検出するので、わずかな抵抗
変化も正確に検出することができる。
【0007】
【実施例】以下、本発明を、その実施例にもとづいて添
付図面を参照しつつ説明する。図1は、本発明によるセ
ンサ検出回路の一実施例のブロック図である。
【0008】図1を参照すると、本発明によるセンサ検
出回路1が示されており、このセンサ検出回路1は、コ
ンデンサおよびこのコンデンサに並列に接続され得る抵
抗器を有する系2を備えている。この系2には、電流に
比例した電圧出力を取り出すための抵抗器4を介して、
交流信号を印加する交流電源5が接続されており、この
交流電源5は、例えば1Hzから30Hzの範囲の周波
数の交流信号を印加するようにされている。また、参照
番号6で示されるのは、増幅器であり、この増幅器6の
反転入力端子は交流電源5側に接続され、その非反転入
力端子は電極3側に接続されている。
【0009】この増幅器6の出力側は、交流電源5の周
波数のみを通過させ、ノイズを除去するためのローパス
フィルタ7を介して第1の波形成形回路8に接続されて
いる。この第1の波形成形回路8の出力側は、正極性の
信号のみを取り出すための第1のダイオード10を介し
てオア回路12の一側入力端に接続されると共にアンド
回路13の一側入力端に接続されている。オア回路12
の出力側は第1の積分器14、第1のサンプルホールド
回路16を順次、介して除算器18の一側入力端に接続
されている。
【0010】一方、第2の波形成形回路9が交流電源5
側に接続されており、この第2の波形成形回路9の出力
側は、正極性の信号のみを取り出すための第2のダイオ
ード11を介してアンド回路13の他側入力端に接続さ
れると共にオア回路12の他側入力端に接続されてい
る。アンド回路13の出力側は第2の積分器15、第2
のサンプルホールド回路17を順次、介して除算器18
の他側入力端に接続されている。
【0011】このように構成される上記実施例の作用を
図2および図3を参照して以下に述べる。いま、上記の
ような構成になるセンサ検出回路が作動状態にあると
き、すなわち電源が投入されて交流電源5から、例えば
周波数10Hzのサイン波信号が印加されているとき、
系2がコンデンサだけの場合、そのときの系2に印加さ
れる電流信号Aは図2(1)に示すような波形となる。
このとき、交流電源5の電圧信号Bは図2(2)に示す
ような波形となり、上記した電流波形Aとは位相が90
度ずれている。
【0012】ここで、電流信号Aは第1の波形成形回路
8に入力されて波形成形され、図2(3)に示すような
矩形波信号A1を第1のダイオード10を介して出力
し、電圧信号Bも第2の波形成形回路9に入力されて波
形成形され、図2(4)に示すような矩形波信号B1を
第2のダイオード11を介して出力する。矩形波信号A
1および矩形波信号B1は、それぞれオア回路12およ
びアンド回路13に入力され、オア回路12は図2
(5)に示すような矩形波信号A2を出力し、アンド回
路13は図2(6)に示すような矩形波信号B2を出力
する。矩形波信号A2は積分器14に入力されて積分さ
れ、図2(7)に示すような三角波信号A3を出力し、
矩形波信号B2は積分器15に入力されて積分され、図
2(8)に示すような三角波信号B3を出力する。
【0013】この三角波信号A3はサンプルホールド回
路16に入力され、三角波信号A3の頂点A3Lのレベ
ルをホールドして、図2(9)に示すような信号A4を
除算器18に出力し、三角波信号B3はサンプルホール
ド回路17に入力され、三角波信号B3の頂点B3Lの
レベルをホールドして、図2(10)に示すような信号
B4を、同じく除算器18に出力し、これらの信号A4
および信号B4は、除算器18にて除算される。
【0014】次に、系2が非常に小さな抵抗を択一的に
選択してコンデンサと抵抗器が並列接続となった場合を
考える。このとき、上記した信号出力は、それぞれ以下
に述べるようなものとなる。すなわち、系2に印加され
る電流信号aは図3(1)に示すような波形となる。こ
のとき、交流電源5の電圧信号bは図3(2)に示すよ
うな波形となり、上記した電波波形aとは位相が同一に
なる。
【0015】ここで、電流信号aは第1の波形成形回路
8に入力されて波形成形され、図3(3)に示すような
矩形波信号a1を第1のダイオード10を介して出力
し、電圧信号bも第2の波形成形回路9に入力されて波
形成形され、図3(4)に示すような矩形波信号b1を
第2のダイオード11を介して出力する。矩形波信号a
1および矩形波信号b1は、それぞれオア回路12およ
びアンド回路13に入力され、オア回路12は図3
(5)に示すような矩形波信号a2を出力し、アンド回
路13は図3(6)に示すような矩形波信号b2を出力
する。矩形波信号a2は積分器14に入力されて積分さ
れ、図3(7)に示すようす三角波信号a3を出力し、
矩形波信号b2は積分器15に入力されて積分され、図
3(8)に示すような三角波信号b3を出力する。
【0016】この三角波信号a3はサンプルホールド回
路16に入力され、三角波信号a3の頂点a3Lのレベ
ルをホールドして、図3(9)に示すような信号a4を
除算器18に出力し、三角波信号b3はサンプルホール
ド回路17に入力され、三角波信号b3の頂点b3Lの
レベルをホールドして、図3(10)に示すような信号
b4を、同じく除算器18に出力する。これらの信号a
4および信号b4は、除算器18にて除算される。
【0017】このように、本発明のセンサ検出回路によ
れば、センサ検出回路は系2がコンデンサのみのときの
波形と、非常に小さい抵抗とコンデンサの並列接続のと
きの波形、すなわち図2と図3の間を動作する。本発明
によるセンサ検出回路は、系2の抵抗変化の発生によっ
て、系に流れる電流の位相が変化したときに、出力変化
の傾向が全く逆の2つの回路、すなわち出力信号が増加
する回路と減少する回路(オア回路とアンド回路)を同
時に持っているため、この両者の出力の除算もしくは減
算の結果を利用して、系2に生ずる抵抗変化によって発
生する電流と電圧のわずかな位相の変化を充分な拡大範
囲をもって検出し、その検出信号を除算器もしくは減算
器を介して出力させることができるものである。その結
果、わずかな位相の変化も充分な拡大範囲をもって検出
することができるので、コンデンサに並列接続される抵
抗器を有する系における抵抗変化を正確に検出すること
ができる。なお、上記実施例では、系の抵抗の変化につ
いて述べたが、本発明は、系における抵抗が一定で容量
が変化する場合についても変化の検出原理は同様に適用
することができる。
【0018】
【発明の効果】以上説明してきたように、本発明のセン
サ検出回路によれば、コンデンサを備える系において、
その系内でコンデンサに並列接続される抵抗器に抵抗変
化が生じた場合、この抵抗変化の発生によって生じる電
流の位相変化を検出し、この位相変化の出力信号を増加
する回路と減少する回路(オア回路とアンド回路)とを
同時に持っているため、この両者の出力の除算もしくは
減算の結果を利用して、わずかな位相の変化を充分な拡
大範囲をもって検出するので、わずかな抵抗変化も正確
に検出することができるという優れた効果を奏するもの
である。
【0019】
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のよるセンサ検出回路の一実施例のブロ
ック図である。
【図2】本発明によるセンサ検出回路の、コンデンサだ
けを有する系のタイミングチャートである。
【図3】本発明のよるセンサ検出回路の、コンデンサに
抵抗器が並列接続された系のタイミングチャートであ
る。
【符号の説明】
1:センサ検出回路、 5:交流電源 8、9:波形成形回路、 12:オア回路 13:アンド回路、 14、15:積
分器 18:除算器。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】電気定数としてキャパシタンスと抵抗とを
    有する系において、前記系のキャパシタンスもしくは抵
    抗が定常状態のときの交流電流の位相と前記系のキャパ
    シタンスもしくは抵抗が変化したときに発生する交流電
    流の位相との差を検出することにより系の変化を検出す
    るセンサ検出回路。
  2. 【請求項2】請求項1に記載のセンサ検出回路におい
    て、交流電流の位相差を拡大するための論理回路および
    除算器または減算器を有するセンサ検出回路。
JP3271881A 1991-09-25 1991-09-25 センサ検出回路 Pending JPH0599960A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013044751A (ja) * 2011-08-22 2013-03-04 Keithley Instruments Inc インピーダンス測定方法

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013044751A (ja) * 2011-08-22 2013-03-04 Keithley Instruments Inc インピーダンス測定方法
US10677828B2 (en) 2011-08-22 2020-06-09 Keithley Instruments, Llc Low frequency impedance measurement with source measure units

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