JPH0658358U - Capacitive sensor processing circuit - Google Patents

Capacitive sensor processing circuit

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JPH0658358U
JPH0658358U JP436993U JP436993U JPH0658358U JP H0658358 U JPH0658358 U JP H0658358U JP 436993 U JP436993 U JP 436993U JP 436993 U JP436993 U JP 436993U JP H0658358 U JPH0658358 U JP H0658358U
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JP
Japan
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circuit
voltage
internal resistance
capacitance
capacitance sensor
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JP436993U
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Japanese (ja)
Inventor
秀樹 上岡
進 坂上
学 岩崎
Original Assignee
日本電子機器株式会社
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  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Electric Means (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 静電容量センサの検出信号に含まれる内部抵
抗を除去し、被測定流体の静電容量の高精度検出を行な
う。 【構成】 静電容量センサ1の出力側に増幅回路4を接
続し、静電容量センサ1には発振回路3から交流電圧V
0 を入力する。そして、位相検出回路11によって、発
振回路3からの交流電圧V0 と増幅回路4からの出力電
圧V1 とから位相差を検出する。そして、コントロール
ユニット12でこの位相差により出力電圧V1 に含まれ
る内部抵抗RC 分を除去した直流電圧VOUT ′を出力す
る。
(57) [Summary] [Purpose] The internal resistance included in the detection signal of the capacitance sensor is removed, and the capacitance of the fluid to be measured is detected with high precision. [Arrangement] An amplifier circuit 4 is connected to the output side of the electrostatic capacity sensor 1, and the electrostatic capacity sensor 1 is connected to the alternating voltage V from the oscillation circuit 3.
Enter 0. Then, the phase detection circuit 11 detects the phase difference from the AC voltage V0 from the oscillation circuit 3 and the output voltage V1 from the amplification circuit 4. Then, the control unit 12 outputs the DC voltage VOUT 'from which the internal resistance RC included in the output voltage V1 is removed by the phase difference.

Description

【考案の詳細な説明】[Detailed description of the device]

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】[Industrial applications]

本考案は、例えばアルコール混合ガソリン、印刷機用湿し水等の液体中に含ま れるアルコール濃度等を測定するアルコール濃度測定装置に好適に用いられる静 電容量センサの処理回路に関する。 The present invention relates to a processing circuit of an electrostatic capacity sensor, which is preferably used in an alcohol concentration measuring device for measuring the concentration of alcohol contained in a liquid such as alcohol-blended gasoline or dampening water for a printing machine.

【0002】[0002]

【従来の技術】[Prior art]

ここで、図2に従来技術の静電容量センサの処理回路を示し説明する。 Here, a processing circuit of a conventional capacitance sensor is shown in FIG. 2 and will be described.

【0003】 図中、1は静電容量センサを示し、該静電容量センサ1は平行平板型または同 軸円筒型の電極板2A,2Bとから構成され、該電極板2A,2B間には例えば イソプロピルアルコール(以下、「IPA」という)を含む印刷機用の湿し水等 の被測定流体が流通するような構造になっている。In the figure, reference numeral 1 denotes a capacitance sensor, which is composed of parallel plate type or concentric cylindrical type electrode plates 2A and 2B, and between the electrode plates 2A and 2B. For example, it has a structure in which a fluid to be measured such as a fountain solution for a printing machine containing isopropyl alcohol (hereinafter referred to as “IPA”) flows.

【0004】 3は発振回路を示し、該発振回路3は前記静電容量センサ1に交流電圧V0 ( 周波数f)を印加するようになっている。そして、この交流電圧V0 が前記電極 板2A,2B間に印加されることで、湿し水中の比誘電率による静電容量Cによ る波高値が変化し、後述する増幅回路4に出力される。Reference numeral 3 denotes an oscillating circuit, and the oscillating circuit 3 is adapted to apply an AC voltage V 0 (frequency f) to the capacitance sensor 1. When this AC voltage V0 is applied between the electrode plates 2A and 2B, the peak value due to the capacitance C due to the relative permittivity in the dampening water changes and is output to the amplifier circuit 4 described later. It

【0005】 4は増幅回路を示し、該増幅回路4は演算増幅器としてのオペアンプ5と、該 オペアンプ5の反転端子と出力端子との間に接続された抵抗値Rを有する帰還抵 抗6とから構成され、オペアンプ5の非反転端子はアースに短絡されている。そ して、該増幅回路4からは帰還抵抗6の抵抗値Rに対応した増幅率で増幅された 出力信号としての出力電圧V1 が後述の全波整流回路7に出力される。Reference numeral 4 denotes an amplifier circuit, which comprises an operational amplifier 5 as an operational amplifier and a feedback resistor 6 having a resistance value R connected between an inverting terminal and an output terminal of the operational amplifier 5. Configured, the non-inverting terminal of operational amplifier 5 is shorted to ground. Then, the output voltage V1 as an output signal amplified by the amplification factor corresponding to the resistance value R of the feedback resistor 6 is output from the amplifier circuit 4 to the full-wave rectifier circuit 7 described later.

【0006】 7は全波整流回路を示し、該全波整流回路7は増幅回路4からの出力電圧V1 を全波整流して直流電圧VOUT に変換し、図示しない演算回路に出力するもので ある。Reference numeral 7 denotes a full-wave rectifier circuit. The full-wave rectifier circuit 7 full-wave rectifies the output voltage V1 from the amplifier circuit 4, converts it into a DC voltage VOUT, and outputs it to an arithmetic circuit (not shown). .

【0007】 このように構成される静電容量センサの処理回路においては、湿し水中のIP Aの濃度に対応した静電容量Cを静電容量センサ1で検出し、この検出信号に基 づいて、発振回路3から印加される交流電流を変化させ、この電流変化を増幅回 路4および全波整流回路7を介して直流電圧VOUT として出力するものであるか ら、この直流電圧VOUT により湿し水中のアルコール濃度を検出することができ る。In the processing circuit of the electrostatic capacity sensor thus configured, the electrostatic capacity C corresponding to the concentration of IPA in the dampening water is detected by the electrostatic capacity sensor 1, and based on this detection signal. Then, the alternating current applied from the oscillation circuit 3 is changed, and this current change is output as the direct current voltage VOUT through the amplification circuit 4 and the full-wave rectification circuit 7. It is possible to detect the alcohol concentration in sushi water.

【0008】[0008]

【考案が解決しようとする課題】[Problems to be solved by the device]

ところで、湿し水中にはイオン等による導電率の影響により、静電容量センサ 1の電極板2A,2B間には図2に示すような内部抵抗RC が存在する。 By the way, in the dampening water, there is an internal resistance RC as shown in FIG. 2 between the electrode plates 2A and 2B of the capacitance sensor 1 due to the influence of the conductivity due to ions and the like.

【0009】 このため、上述した従来技術による静電容量センサの処理回路においては、静 電容量センサ1の電極板2A,2B間で、湿し水中の静電容量Cだけでなく、内 部抵抗RC も検出することになる。Therefore, in the above-described processing circuit of the electrostatic capacity sensor according to the related art, not only the electrostatic capacity C in the dampening water but also the internal resistance between the electrode plates 2A and 2B of the electrostatic capacity sensor 1 is reduced. RC will also be detected.

【0010】 従って、内部抵抗RC がほぼ零に近い場合には、増幅回路4からは後述の数1 のような出力電圧V1 の振幅|V1 |を得ることができる。Therefore, when the internal resistance RC is almost zero, the amplitude | V1 | of the output voltage V1 as shown in the following equation 1 can be obtained from the amplifier circuit 4.

【0011】[0011]

【数1】 |V1 |=ωCR|V0 | ただし、 ω=2πf## EQU1 ## | V1 | = ωCR | V0 | where ω = 2πf

【0012】 しかし、内部抵抗RC が存在する場合には、次の数2のようになる。However, when the internal resistance RC exists, the following equation 2 is obtained.

【0013】[0013]

【数2】 [Equation 2]

【0014】 即ち、湿し水中のイオン等の導電率により内部抵抗RC が変化することにより 、静電容量センサ1からの検出信号には静電容量Cだけでなく内部抵抗RC も関 与するから、直流電圧VOUT (VOUT ∝|V1 |)の値は静電容量Cおよび内部 抵抗RC の変化による出力となる。これにより、従来技術による静電容量センサ の処理回路では、正確なアルコール濃度検出を行うことができないという問題が ある。That is, since the internal resistance RC changes due to the conductivity of ions or the like in the dampening water, not only the electrostatic capacitance C but also the internal resistance RC is involved in the detection signal from the electrostatic capacitance sensor 1. The value of the DC voltage VOUT (VOUT ∝│V1│) becomes an output due to changes in the electrostatic capacitance C and the internal resistance RC. As a result, there is a problem in that the processing circuit of the capacitance sensor according to the related art cannot accurately detect the alcohol concentration.

【0015】 本考案は上述した従来技術の問題に鑑みなされたもので、本考案は静電容量セ ンサの検出信号に含まれる内部抵抗の影響をなくすことのできる静電容量センサ の処理回路を提供することを目的としている。The present invention has been made in view of the above-mentioned problems of the prior art, and the present invention provides a processing circuit of an electrostatic capacitance sensor capable of eliminating the influence of the internal resistance included in the detection signal of the electrostatic capacitance sensor. It is intended to be provided.

【0016】[0016]

【課題を解決するための手段】[Means for Solving the Problems]

上述した課題を解決するために、本考案が採用する構成の特徴は、発振回路か らの交流電圧および増幅回路からの出力信号との位相差を検出する位相検出回路 を設けると共に、該位相検出回路からの位相検出信号に基づいて静電容量センサ の検出信号に含まれる内部抵抗分を相殺する演算手段を設けたことにある。 In order to solve the above-mentioned problems, the features of the configuration adopted by the present invention are that a phase detection circuit that detects the phase difference between the AC voltage from the oscillation circuit and the output signal from the amplification circuit is provided and The calculation means is provided to cancel the internal resistance component contained in the detection signal of the capacitance sensor based on the phase detection signal from the circuit.

【0017】[0017]

【作用】[Action]

上記構成により、演算手段から出力される信号は、静電容量センサの内部抵抗 の影響を除去した静電容量変化のみに対応した出力とし、内部抵抗の変化に依存 しない信号とすることができる。 With the above configuration, the signal output from the computing means can be an output corresponding to only the change in capacitance, which is free from the influence of the internal resistance of the capacitance sensor, and can be a signal that does not depend on the change in internal resistance.

【0018】[0018]

【実施例】【Example】

以下、本考案の実施例を図1に基づいて説明する。なお、実施例では前述した 図2に示した従来技術と同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略す るものとする。 An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIG. In the embodiment, the same components as those of the conventional technique shown in FIG. 2 described above are designated by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted.

【0019】 図中、11は本実施例による位相検出回路を示し、該位相検出回路11には、 信号線11Aを介して発振回路3からの交流電圧V0 と、信号線11Bを介して 増幅回路4からの出力電圧V1 が入力され、該位相検出回路11内ではこの二つ の電圧V0 ,V1 の位相差αを検出し、位相検出信号としてのレファレンス電圧 Vf を後述のコントロールユニット12に出力するようになっている。In the figure, 11 indicates a phase detection circuit according to the present embodiment. The phase detection circuit 11 includes an AC voltage V 0 from the oscillation circuit 3 via a signal line 11 A and an amplification circuit via a signal line 11 B. The output voltage V1 from 4 is input, the phase difference α between the two voltages V0 and V1 is detected in the phase detection circuit 11, and the reference voltage Vf as a phase detection signal is output to the control unit 12 described later. It is like this.

【0020】 12は演算手段としてのコントロールユニットを示し、該コントロールユニッ ト12には、全波整流回路7からの直流電圧VOUT と前記位相検出回路11から のレファレンス電圧Vf とが入力され、該コントロールユニット12内では後述 するような演算を行って、直流電圧VOUT ′を出力する。Reference numeral 12 denotes a control unit as an arithmetic means. The control unit 12 receives the DC voltage VOUT from the full-wave rectification circuit 7 and the reference voltage Vf from the phase detection circuit 11, and controls the control unit 12. In the unit 12, a calculation as will be described later is performed and a DC voltage VOUT 'is output.

【0021】 本実施例による静電容量センサの処理回路は上述の如き構成を有するもので、 次に、前記コントロールユニット12での演算処理について説明する。The processing circuit of the capacitance sensor according to the present embodiment has the above-mentioned configuration. Next, the calculation processing in the control unit 12 will be described.

【0022】 まず、出力電圧V1 の位相差αは次の数3のように示される。First, the phase difference α of the output voltage V1 is expressed by the following Expression 3.

【0023】[0023]

【数3】 α=tan-1 (ωCRC )(3) α = tan -1 (ωCRC)

【0024】 また、全波整流回路7からの直流電圧VOUT と出力電圧V1 の振幅|V1 |お よびレファレンス電圧Vf と位相差αとの関係はそれぞれ数4のようになる。Further, the relationship between the DC voltage VOUT from the full-wave rectification circuit 7, the amplitude | V1 | of the output voltage V1, and the reference voltage Vf and the phase difference α is as shown in Equation 4.

【0025】[0025]

【数4】 [Equation 4]

【0026】 さらに、数4の関係から直流電圧VOUT およびレファレンス電圧Vf 次のよう に示すこともできる。Further, from the relation of the equation 4, the DC voltage VOUT and the reference voltage Vf can be expressed as follows.

【0027】[0027]

【数5】 ただし、a,b:定数[Equation 5] However, a, b: constant

【0028】 これにより、数1および数3により、内部抵抗RC は数6となり、As a result, the internal resistance RC becomes Equation 6 according to Equations 1 and 3,

【0029】[0029]

【数6】 [Equation 6]

【0030】 この数6を数3に代入して静電容量Cを求め、Substituting this equation 6 into the equation 3 to obtain the electrostatic capacitance C,

【0031】[0031]

【数7】 [Equation 7]

【0032】 さらに、数5を代入すると、Further, by substituting the equation 5,

【0033】[0033]

【数8】 となり、静電容量Cは内部抵抗RC の含まない全波整流回路7からの直流電圧V OUT ′と位相検出回路11からのレファレンス電圧Vf のみとなる。[Equation 8] Therefore, the electrostatic capacitance C is only the DC voltage V OUT ′ from the full-wave rectification circuit 7 and the reference voltage Vf from the phase detection circuit 11 which do not include the internal resistance RC.

【0034】 従って、位相検出回路11により位相差αを検出し、この位相差αに対して全 波整流回路7からの直流電圧VOUT をコントロールユニット12内で静電容量セ ンサ1の内部抵抗RC の含まない静電容量Cのみによる直流電圧VOUT ′とする ことができ、内部抵抗RC の変化に依存しない直流電圧VOUT ′を出力すること ができる。Therefore, the phase detection circuit 11 detects the phase difference α, and the DC voltage VOUT from the full-wave rectification circuit 7 is applied to this phase difference α in the control unit 12 by the internal resistance RC of the capacitance sensor 1. It is possible to obtain a DC voltage VOUT 'based on only the electrostatic capacitance C not including, and it is possible to output a DC voltage VOUT' that does not depend on the change of the internal resistance RC.

【0035】 かくして、本実施例による静電容量センサの処理回路においては、静電容量セ ンサ1の検出信号に含まれる内部抵抗RC を位相差αにより演算することで、こ の内部抵抗RC 分を出力電圧V1 から除去することができる。そして、湿し水中 に含まれるイオン等の導電率が変化してもその影響が除去されているから、IP Aの比誘電率に対応した直流電圧VOUT ′をコントロールユニット12から出力 することができ、湿し水中のIPA濃度を高精度に検出することができる。Thus, in the processing circuit of the electrostatic capacity sensor according to the present embodiment, the internal resistance RC included in the detection signal of the electrostatic capacity sensor 1 is calculated by the phase difference α to obtain the internal resistance RC Can be removed from the output voltage V1. Even if the conductivity of the ions contained in the dampening water changes, its influence is eliminated, so that the DC voltage VOUT 'corresponding to the relative permittivity of IPA can be output from the control unit 12. The IPA concentration in the dampening water can be detected with high accuracy.

【0036】 なお、前記実施例における被検出流体は、印刷機の湿し水のIPAに限るもの ではなく、自動車等のアルコール混合ガスのアルコール濃度を測定する濃度測定 装置等に用いても良いことは勿論である。The fluid to be detected in the above embodiment is not limited to the IPA of the dampening water of the printing machine, but may be used in a concentration measuring device or the like for measuring the alcohol concentration of an alcohol mixed gas in an automobile or the like. Of course.

【0037】[0037]

【考案の効果】[Effect of device]

以上詳述した如く、本考案によれば、発振回路からの交流電圧および増幅回路 からの出力信号との位相差を検出する位相検出回路を設けると共に、該位相検出 回路からの位相検出信号に基づいて静電容量センサの検出信号に含まれる内部抵 抗分を相殺する演算手段を設けたから、静電容量センサからの検出信号に含まれ る内部抵抗を検出信号から除去でき、該検出信号を被測定流体中の比誘電率に対 応した静電容量のみの変化とすることができ、高精度の静電容量検出を行うこと ができる。 As described above in detail, according to the present invention, the phase detection circuit for detecting the phase difference between the alternating voltage from the oscillation circuit and the output signal from the amplification circuit is provided, and based on the phase detection signal from the phase detection circuit. Since an arithmetic means for canceling the internal resistance component included in the detection signal of the electrostatic capacity sensor is provided, the internal resistance included in the detection signal from the electrostatic capacity sensor can be removed from the detection signal, and the detection signal can be removed. Only the capacitance corresponding to the relative permittivity in the measurement fluid can be changed, and highly accurate capacitance detection can be performed.

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

【図1】本考案の実施例による静電容量センサの処理回
路を示す回路構成図である。
FIG. 1 is a circuit configuration diagram showing a processing circuit of a capacitance sensor according to an embodiment of the present invention.

【図2】従来技術による静電容量センサの処理回路を示
す回路構成図である。
FIG. 2 is a circuit configuration diagram showing a processing circuit of a capacitance sensor according to a conventional technique.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 静電容量センサ 2A,2B 電極板 3 発振回路 4 増幅回路 7 全波整流回路 11 位相検出回路 12 コントロールユニット(演算手段) DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Capacitance sensor 2A, 2B Electrode plate 3 Oscillation circuit 4 Amplification circuit 7 Full-wave rectification circuit 11 Phase detection circuit 12 Control unit (arithmetic means)

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】[Scope of utility model registration request] 【請求項1】 被測定流体の誘電率を静電容量として検
出する静電容量センサに交流電圧を印加する発振回路
と、前記静電容量センサからの検出信号を増幅した出力
信号とする演算増幅器からなる増幅回路と、該増幅回路
からの出力信号を全波整流に変換する全波整流回路とか
らなる静電容量センサの処理回路において、前記発振回
路からの交流電圧および増幅回路からの出力信号との位
相差を検出する位相検出回路を設けると共に、該位相検
出回路からの位相検出信号に基づいて静電容量センサの
検出信号に含まれる内部抵抗分を相殺する演算手段を設
けたことを特徴とする静電容量センサの処理回路。
1. An oscillating circuit for applying an AC voltage to a capacitance sensor for detecting the dielectric constant of a fluid to be measured as a capacitance, and an operational amplifier for amplifying a detection signal from the capacitance sensor as an output signal. In the processing circuit of the electrostatic capacity sensor, which comprises an amplifier circuit consisting of: and a full-wave rectifier circuit for converting the output signal from the amplifier circuit into a full-wave rectifier, an alternating voltage from the oscillator circuit and an output signal from the amplifier circuit. Is provided with a phase detection circuit for detecting a phase difference from the phase detection circuit and an arithmetic means for canceling an internal resistance component included in the detection signal of the capacitance sensor based on the phase detection signal from the phase detection circuit. Capacitance sensor processing circuit.
JP436993U 1993-01-20 1993-01-20 Capacitive sensor processing circuit Pending JPH0658358U (en)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2017116333A (en) * 2015-12-22 2017-06-29 パナソニックIpマネジメント株式会社 Sensor
JP2021509473A (en) * 2017-12-28 2021-03-25 カウテックス テクストロン ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング ウント コンパニー コマンディートゲゼルシャフト A method for determining the physical state of an aqueous hydraulic fluid in an automotive hydraulic fluid container, and a hydraulic fluid container for performing the method.

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