JPH0720073A - デジタル検出方式の測定装置 - Google Patents
デジタル検出方式の測定装置Info
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- JPH0720073A JPH0720073A JP5188934A JP18893493A JPH0720073A JP H0720073 A JPH0720073 A JP H0720073A JP 5188934 A JP5188934 A JP 5188934A JP 18893493 A JP18893493 A JP 18893493A JP H0720073 A JPH0720073 A JP H0720073A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 マイクロコンピュータを用いることなく、ハ
ードウエアのみで減算回路を構成して温度補正を行な
い、それによって構成を著しく簡単とすることができ、
安価な且つ小型とされる、デジタル検出方式の測定装置
を提供する。 【構成】 デジタル検出方式の測定装置は、抵抗型湿度
センサＳからの信号をＣＲ発振回路にて周波数に変換す
るためのセンサ情報周波数変換回路１０と、温度センサ
ＳT からの信号をパルス幅に変換するための温度パルス
幅変換回路３０と、センサ情報周波数変換回路１０から
の出力周波数を温度パルス幅変換回路３０からの信号に
基づいて減算処理して温度補正するためのスイッチＳＷ
２を備えた周波数減算回路４０と、周波数減算回路４０
からの周波数を計数し、被検体中の特定成分量を計測す
る周波数カウンタ１３とを有する。
ードウエアのみで減算回路を構成して温度補正を行な
い、それによって構成を著しく簡単とすることができ、
安価な且つ小型とされる、デジタル検出方式の測定装置
を提供する。 【構成】 デジタル検出方式の測定装置は、抵抗型湿度
センサＳからの信号をＣＲ発振回路にて周波数に変換す
るためのセンサ情報周波数変換回路１０と、温度センサ
ＳT からの信号をパルス幅に変換するための温度パルス
幅変換回路３０と、センサ情報周波数変換回路１０から
の出力周波数を温度パルス幅変換回路３０からの信号に
基づいて減算処理して温度補正するためのスイッチＳＷ
２を備えた周波数減算回路４０と、周波数減算回路４０
からの周波数を計数し、被検体中の特定成分量を計測す
る周波数カウンタ１３とを有する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、一般的には、水分セン
サ、酸素センサ、水素センサ、炭化水素センサ、一酸化
炭素センサ、窒素酸化物センサ及びその他の選択的捕捉
機能を介在させた化学センサを備えた測定装置に関する
ものであり、特に、化学センサの温度依存性をデジタル
回路により補正したデジタル検出方式の測定装置に関す
るものである。
サ、酸素センサ、水素センサ、炭化水素センサ、一酸化
炭素センサ、窒素酸化物センサ及びその他の選択的捕捉
機能を介在させた化学センサを備えた測定装置に関する
ものであり、特に、化学センサの温度依存性をデジタル
回路により補正したデジタル検出方式の測定装置に関す
るものである。
【０００２】
【従来の技術】例えば、気相又は液相等の被検体中の特
定成分量、具体例をあげれば、空気中の水分量や酵素
量、絶縁油が充填された変成器等の密閉容器内の密封ガ
ス中や絶縁油中の水分量、酵素量或は水素量、各種の石
油タンク内のシールガス中の酵素量や炭化水素量、更に
は石油中の水分量や酵素量等、を計測する各種の測定装
置には、特定成分量の変化に応じてインピーダンスが変
化する半導体型センサ、電解質型センサ、抵抗型センサ
或は静電容量型センサ等が使用されている。
定成分量、具体例をあげれば、空気中の水分量や酵素
量、絶縁油が充填された変成器等の密閉容器内の密封ガ
ス中や絶縁油中の水分量、酵素量或は水素量、各種の石
油タンク内のシールガス中の酵素量や炭化水素量、更に
は石油中の水分量や酵素量等、を計測する各種の測定装
置には、特定成分量の変化に応じてインピーダンスが変
化する半導体型センサ、電解質型センサ、抵抗型センサ
或は静電容量型センサ等が使用されている。
【０００３】本出願人は先に化学センサを使用して被検
体中の特定成分量を高精度に計測することのできるデジ
タル検出方式の測定装置を提案した。この測定装置のう
ち、抵抗型センサを用いた検出回路の一例を図４に示
す。
体中の特定成分量を高精度に計測することのできるデジ
タル検出方式の測定装置を提案した。この測定装置のう
ち、抵抗型センサを用いた検出回路の一例を図４に示
す。
【０００４】図４にて、上記特定成分量検出回路１０
は、基本的にはＣＲ発振回路であって、例えばＣ−ＭＯ
Ｓ型のシュミットインバータ１１と、このインバータ１
１の入出力間、即ち、帰還回路に挿入されたパルス周波
数決定用素子である抵抗型センサＳと、インバータ１１
の入力側と接地間に接続されたもう１つのパルス周波数
決定用素子である固定容量Ｃとによって被検体中の特定
成分量に関する周波数のパルス信号を発生する。即ち、
このパルス発生回路は、センサＳの抵抗Ｒh が成分量の
変化に応じて変化することによって周波数（ＦO ）が変
動するパルス信号を出力する。本例にて、第２のＣ−Ｍ
ＯＳ型のシュミットインバータ１２は、パルス発生回路
からのパルス信号のパルス波形を反転するものであり、
その出力周波数（ＦO ）は変わらない。
は、基本的にはＣＲ発振回路であって、例えばＣ−ＭＯ
Ｓ型のシュミットインバータ１１と、このインバータ１
１の入出力間、即ち、帰還回路に挿入されたパルス周波
数決定用素子である抵抗型センサＳと、インバータ１１
の入力側と接地間に接続されたもう１つのパルス周波数
決定用素子である固定容量Ｃとによって被検体中の特定
成分量に関する周波数のパルス信号を発生する。即ち、
このパルス発生回路は、センサＳの抵抗Ｒh が成分量の
変化に応じて変化することによって周波数（ＦO ）が変
動するパルス信号を出力する。本例にて、第２のＣ−Ｍ
ＯＳ型のシュミットインバータ１２は、パルス発生回路
からのパルス信号のパルス波形を反転するものであり、
その出力周波数（ＦO ）は変わらない。
【０００５】つまり、周波数ＦO は、 ＦO ＝１／ｋ・Ｃ・Ｒh （ｋ：定数） となる。
【０００６】このようにして出力されるパルス信号は、
周波数カウンタ１３に直接接続して計数することが可能
であり、従って、周波数カウンタ１３にて、入力された
パルス信号を計数すればその周波数に対応する成分量が
計測される。
周波数カウンタ１３に直接接続して計数することが可能
であり、従って、周波数カウンタ１３にて、入力された
パルス信号を計数すればその周波数に対応する成分量が
計測される。
【０００７】尚、静電容量型センサを使用する場合は、
図４において、固定容量ＣのところにセンサＣh が、セ
ンサＳのところに固定抵抗Ｒ1 がそれぞれ用いられ、上
記と同様の作動により成分量に応じた周波数Ｆ0 が出力
される。この場合の周波数Ｆ0 は、 ＦO ＝１／ｋ・Ｒ1 ・Ｃh （ｋ：定数） となる。
図４において、固定容量ＣのところにセンサＣh が、セ
ンサＳのところに固定抵抗Ｒ1 がそれぞれ用いられ、上
記と同様の作動により成分量に応じた周波数Ｆ0 が出力
される。この場合の周波数Ｆ0 は、 ＦO ＝１／ｋ・Ｒ1 ・Ｃh （ｋ：定数） となる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな測定装置に使用する一般の化学センサＳは、温度依
存性を有するので、被測定量を温度で補正する必要があ
る。通常、上述したようなデジタル検出方式の測定装置
では、斯かる補正は、図５に示すようにマイクロコンピ
ュータ１４を用いたデジタル温度補正回路にて行なわれ
ている。
うな測定装置に使用する一般の化学センサＳは、温度依
存性を有するので、被測定量を温度で補正する必要があ
る。通常、上述したようなデジタル検出方式の測定装置
では、斯かる補正は、図５に示すようにマイクロコンピ
ュータ１４を用いたデジタル温度補正回路にて行なわれ
ている。
【０００９】つまり、図５に示すように、デジタル温度
補正回路は、特定成分量検出回路１０に温度検出回路２
０を組み込んだ回路構成が採られている。特定成分量検
出回路１０は、図４にて説明した検出回路１０と同じ構
成とされ、化学センサＳの抵抗Ｒh が成分量の変化に応
じて変化する出力周波数ＦO は、スイッチＳＷを介して
マイクロコンピュータ１４に送り、マイクロコンピュー
タ１４内のカウンタ部にて計数する。
補正回路は、特定成分量検出回路１０に温度検出回路２
０を組み込んだ回路構成が採られている。特定成分量検
出回路１０は、図４にて説明した検出回路１０と同じ構
成とされ、化学センサＳの抵抗Ｒh が成分量の変化に応
じて変化する出力周波数ＦO は、スイッチＳＷを介して
マイクロコンピュータ１４に送り、マイクロコンピュー
タ１４内のカウンタ部にて計数する。
【００１０】一方、化学センサＳの温度依存性を補正す
るための温度検出回路２０は、センサとして、例えばサ
ーミスタのような抵抗変化式の温度センサＳT を使用す
る以外は、上記特定成分量検出回路１０と同様の、基本
的にはＣＲ発振回路とされる。
るための温度検出回路２０は、センサとして、例えばサ
ーミスタのような抵抗変化式の温度センサＳT を使用す
る以外は、上記特定成分量検出回路１０と同様の、基本
的にはＣＲ発振回路とされる。
【００１１】つまり、温度検出回路２０は、例えばＣ−
ＭＯＳ型のシュミットインバータ２１と、このインバー
タ２１の入出力間、即ち、帰還回路に挿入されたパルス
周波数決定用素子である抵抗型温度センサＳT と、イン
バータ２１の入力側と接地間に接続されたもう１つのパ
ルス周波数決定用素子である固定容量Ｃとによって被検
体中の特定成分量に関する周波数のパルス信号を発生す
る。即ち、パルス発生回路は、温度センサＳT の抵抗Ｒ
T が温度の変化に応じて変化することによって周波数
（Ｆt ）が変動するパルス信号を出力する。第２のＣ−
ＭＯＳ型のシュミットインバータ２２は、パルス発生回
路からのパルス信号のパルス波形を反転するものであ
り、その出力周波数（Ｆt ）は変わらない。
ＭＯＳ型のシュミットインバータ２１と、このインバー
タ２１の入出力間、即ち、帰還回路に挿入されたパルス
周波数決定用素子である抵抗型温度センサＳT と、イン
バータ２１の入力側と接地間に接続されたもう１つのパ
ルス周波数決定用素子である固定容量Ｃとによって被検
体中の特定成分量に関する周波数のパルス信号を発生す
る。即ち、パルス発生回路は、温度センサＳT の抵抗Ｒ
T が温度の変化に応じて変化することによって周波数
（Ｆt ）が変動するパルス信号を出力する。第２のＣ−
ＭＯＳ型のシュミットインバータ２２は、パルス発生回
路からのパルス信号のパルス波形を反転するものであ
り、その出力周波数（Ｆt ）は変わらない。
【００１２】つまり、周波数Ｆt は、 Ｆt ＝１／ｋ・Ｃ・ＲT （ｋ：定数） となる。
【００１３】このようにして出力された周波数（Ｆt ）
のパルス信号は、スイッチＳＷを介してマイクロコンピ
ュータ１４に送り、マイクロコンピュータ１４内のカウ
ンタ部に入力される。
のパルス信号は、スイッチＳＷを介してマイクロコンピ
ュータ１４に送り、マイクロコンピュータ１４内のカウ
ンタ部に入力される。
【００１４】なお、スイッチＳＷには制御線１５を介し
てマイクロコンピュータ１４より制御信号が供給され、
スイッチＳＷの切り換え作動を制御する。
てマイクロコンピュータ１４より制御信号が供給され、
スイッチＳＷの切り換え作動を制御する。
【００１５】従って、特定成分量検出回路１０からの成
分量出力と温度検出回路２０からの温度出力は、マイク
ロコンピュータ１４からの制御信号によってスイッチＳ
Ｗを作動させることによって、例えばこれら両出力信号
を交互に、マイクロコンピュータ１４に供給し、このマ
イクロコンピュータ１４の演算処理部にて所定の演算式
に基づき演算処理され、成分量出力値が温度出力値に応
じて補正される。
分量出力と温度検出回路２０からの温度出力は、マイク
ロコンピュータ１４からの制御信号によってスイッチＳ
Ｗを作動させることによって、例えばこれら両出力信号
を交互に、マイクロコンピュータ１４に供給し、このマ
イクロコンピュータ１４の演算処理部にて所定の演算式
に基づき演算処理され、成分量出力値が温度出力値に応
じて補正される。
【００１６】このように、従来のデジタル検出方式の測
定装置における化学センサ出力値の温度補正は、マイク
ロコンピュータを用いたデジタル温度補正回路にて行な
うものであり、その構成が複雑であるという欠点を有し
ていた。
定装置における化学センサ出力値の温度補正は、マイク
ロコンピュータを用いたデジタル温度補正回路にて行な
うものであり、その構成が複雑であるという欠点を有し
ていた。
【００１７】従って、本発明の目的は、マイクロコンピ
ュータを用いることなく、ハードウエアのみで減算回路
を構成して温度補正を行ない、それによって構成を著し
く簡単とすることができ、安価な且つ小型とされる、デ
ジタル検出方式の測定装置を提供することである。
ュータを用いることなく、ハードウエアのみで減算回路
を構成して温度補正を行ない、それによって構成を著し
く簡単とすることができ、安価な且つ小型とされる、デ
ジタル検出方式の測定装置を提供することである。
【００１８】
【課題を解決するための手段】上記目的は本発明に係る
デジタル検出方式の測定装置にて達成される。要約すれ
ば、本発明は、化学センサからの信号を周波数に変換す
るためのセンサ情報周波数変換回路と、温度センサから
の信号をパルス幅に変換するための温度パルス幅変換回
路と、前記センサ情報周波数変換回路からの出力周波数
を前記温度パルス幅変換回路からの信号に基づいて減算
処理して温度補正するための周波数減算回路と、前記周
波数減算回路からの周波数を計数し、被検体中の特定成
分量を計測する周波数カウンタとを有することを特徴と
するデジタル検出方式の測定装置である。
デジタル検出方式の測定装置にて達成される。要約すれ
ば、本発明は、化学センサからの信号を周波数に変換す
るためのセンサ情報周波数変換回路と、温度センサから
の信号をパルス幅に変換するための温度パルス幅変換回
路と、前記センサ情報周波数変換回路からの出力周波数
を前記温度パルス幅変換回路からの信号に基づいて減算
処理して温度補正するための周波数減算回路と、前記周
波数減算回路からの周波数を計数し、被検体中の特定成
分量を計測する周波数カウンタとを有することを特徴と
するデジタル検出方式の測定装置である。
【００１９】本発明の好ましい実施態様によると、前記
センサ情報周波数変換回路は、化学センサをパルス周波
数決定用素子として含むＣＲ発振回路にて被検体中の特
定成分量に応じた周波数のパルス信号を発生し、前記温
度パルス幅変換回路は、抵抗型温度センサの温度に起因
した抵抗の変化に応じてコンデンサに充電し、又これを
放電する回路を備え、更に、前記周波数減算回路は、前
記温度パルス幅変換回路からの充、放電に基づく出力信
号にて作動し、そして前記センサ情報周波数変換回路か
らの周波数を減算処理するスイッチ手段を備えている。
センサ情報周波数変換回路は、化学センサをパルス周波
数決定用素子として含むＣＲ発振回路にて被検体中の特
定成分量に応じた周波数のパルス信号を発生し、前記温
度パルス幅変換回路は、抵抗型温度センサの温度に起因
した抵抗の変化に応じてコンデンサに充電し、又これを
放電する回路を備え、更に、前記周波数減算回路は、前
記温度パルス幅変換回路からの充、放電に基づく出力信
号にて作動し、そして前記センサ情報周波数変換回路か
らの周波数を減算処理するスイッチ手段を備えている。
【００２０】
【実施例】以下、本発明に係るデジタル検出方式の測定
装置を図面に則して更に詳しく説明する。本実施例に
て、本発明に係るデジタル検出方式の測定装置は、抵抗
型及び静電容量型センサを使用して被検体中の特定成分
量、特に水分量を高精度に計測することのできるデジタ
ル検出方式の水分量測定装置として説明するが、本発明
の測定装置は、これに限定されるものではない。
装置を図面に則して更に詳しく説明する。本実施例に
て、本発明に係るデジタル検出方式の測定装置は、抵抗
型及び静電容量型センサを使用して被検体中の特定成分
量、特に水分量を高精度に計測することのできるデジタ
ル検出方式の水分量測定装置として説明するが、本発明
の測定装置は、これに限定されるものではない。
【００２１】図１に、本発明の一実施例である抵抗型セ
ンサを使用した水分測定装置を示す。ここで、水分測定
装置は、水分センサＳからの信号を周波数に変換するた
めのセンサ情報周波数変換回路１０と、温度センサＳT
からの信号をパルス幅に変換するための温度パルス幅変
換回路３０と、センサ情報周波数変換回路１０からの出
力周波数を温度パルス幅変換回路３０からの信号に基づ
いて減算処理し温度補正するための周波数減算回路４０
と、周波数減算回路４０からの周波数を計数し、水分量
を計測する周波数カウンタ１３とを有する。
ンサを使用した水分測定装置を示す。ここで、水分測定
装置は、水分センサＳからの信号を周波数に変換するた
めのセンサ情報周波数変換回路１０と、温度センサＳT
からの信号をパルス幅に変換するための温度パルス幅変
換回路３０と、センサ情報周波数変換回路１０からの出
力周波数を温度パルス幅変換回路３０からの信号に基づ
いて減算処理し温度補正するための周波数減算回路４０
と、周波数減算回路４０からの周波数を計数し、水分量
を計測する周波数カウンタ１３とを有する。
【００２２】前記センサ情報周波数変換回路１０は、図
４に関連して上述した水分量検出回路１０と同じ構成と
され、例えばＣ−ＭＯＳ型のシュミットインバータ１１
と、このインバータ１１の入出力間、即ち、帰還回路に
挿入されたパルス周波数決定用素子である抵抗型水分セ
ンサＳと、インバータ１１の入力側と接地間に接続され
たもう１つのパルス周波数決定用素子である固定容量Ｃ
とによって被検体中の水分量に関する周波数のパルス信
号を発生するパルス発生回路にて構成される。従って、
水分センサＳの抵抗Ｒh が水分量の変化に応じて変化す
ることによってこのパルス発生回路から周波数（ＦO ）
が変動するパルス信号が出力される。第２のＣ−ＭＯＳ
型のシュミットインバータ１２は、パルス発生回路から
のパルス信号のパルス波形を反転するものである。シュ
ミットインバータ１２の出力端は、後で詳しく説明する
周波数減算回路４０のアナログスイッチＳＷ２の一方の
固定接点Ｘ1 に接続されている。シュミットインバータ
１２から出力されるパルス信号は、図３でで示される
通りである。
４に関連して上述した水分量検出回路１０と同じ構成と
され、例えばＣ−ＭＯＳ型のシュミットインバータ１１
と、このインバータ１１の入出力間、即ち、帰還回路に
挿入されたパルス周波数決定用素子である抵抗型水分セ
ンサＳと、インバータ１１の入力側と接地間に接続され
たもう１つのパルス周波数決定用素子である固定容量Ｃ
とによって被検体中の水分量に関する周波数のパルス信
号を発生するパルス発生回路にて構成される。従って、
水分センサＳの抵抗Ｒh が水分量の変化に応じて変化す
ることによってこのパルス発生回路から周波数（ＦO ）
が変動するパルス信号が出力される。第２のＣ−ＭＯＳ
型のシュミットインバータ１２は、パルス発生回路から
のパルス信号のパルス波形を反転するものである。シュ
ミットインバータ１２の出力端は、後で詳しく説明する
周波数減算回路４０のアナログスイッチＳＷ２の一方の
固定接点Ｘ1 に接続されている。シュミットインバータ
１２から出力されるパルス信号は、図３でで示される
通りである。
【００２３】上記温度パルス幅変換回路３０は、サーミ
スタのような抵抗型センサである温度センサＳT とコン
デンサＣとを有し、アナログスイッチＳＷ１を介して直
列に接続可能とされる。即ち、温度センサＳT は、アナ
ログスイッチＳＷ１の固定接点Ｘ1 に接続され、コンデ
ンサＣは、アナログスイッチＳＷ１の可動接点Ｘ0 に接
続される。又、アナログスイッチＳＷ１の他の固定接点
Ｘ2 には放電用抵抗ＲS が接続される。
スタのような抵抗型センサである温度センサＳT とコン
デンサＣとを有し、アナログスイッチＳＷ１を介して直
列に接続可能とされる。即ち、温度センサＳT は、アナ
ログスイッチＳＷ１の固定接点Ｘ1 に接続され、コンデ
ンサＣは、アナログスイッチＳＷ１の可動接点Ｘ0 に接
続される。又、アナログスイッチＳＷ１の他の固定接点
Ｘ2 には放電用抵抗ＲS が接続される。
【００２４】又、スイッチＳＷ１とコンデンサＣとの接
続位置に、例えばＣ−ＭＯＳ型の第１のシュミットイン
バータ３１の入力側が接続され、この第１のシュミット
インバータ３１の出力側には、同様にＣ−ＭＯＳ型とさ
れる第２のシュミットインバータ３２が直列に接続され
る。
続位置に、例えばＣ−ＭＯＳ型の第１のシュミットイン
バータ３１の入力側が接続され、この第１のシュミット
インバータ３１の出力側には、同様にＣ−ＭＯＳ型とさ
れる第２のシュミットインバータ３２が直列に接続され
る。
【００２５】今、スイッチＳＷ１の可動接点Ｘ0 が固定
接点Ｘ1 に接続され、それによって温度センサＳT とコ
ンデンサＣとが直列に接続されると、温度により変動す
る温度センサＳT の抵抗値ＲT に比例して温度センサＳ
T を流れる電流ＩT がコンデンサＣに蓄積され、電圧Ｖ
C に変換される。
接点Ｘ1 に接続され、それによって温度センサＳT とコ
ンデンサＣとが直列に接続されると、温度により変動す
る温度センサＳT の抵抗値ＲT に比例して温度センサＳ
T を流れる電流ＩT がコンデンサＣに蓄積され、電圧Ｖ
C に変換される。
【００２６】このコンデンサＣに蓄積される電圧ＶC
は、第１及び第２の２つのシュミットインバータ３１及
び３２を直列に接続した電圧検出部３３で検出される。
第１のシュミットインバータ３１は高レベルのスレッシ
ョルド電圧ＶTHと低レベルのスレッショルド電圧ＶTLの
２つのスレッショルド電圧を有し、入力電圧が高レベル
のスレッショルド電圧ＶTHより低いときには高レベルの
出力電圧ＶH を発生し、入力電圧が高レベルのスレッシ
ョルド電圧ＶTHに達すると出力電圧が高レベルＶH から
低レベルＶL に切換わり、かつ入力電圧が低レベルのス
レッショルド電圧ＶTLに降下するまで低レベルの出力電
圧ＶL を保持し、入力電圧が低レベルのスレッショルド
電圧ＶTLに降下したときに出力電圧が低レベルＶL から
高レベルＶH に切換わるように動作する。
は、第１及び第２の２つのシュミットインバータ３１及
び３２を直列に接続した電圧検出部３３で検出される。
第１のシュミットインバータ３１は高レベルのスレッシ
ョルド電圧ＶTHと低レベルのスレッショルド電圧ＶTLの
２つのスレッショルド電圧を有し、入力電圧が高レベル
のスレッショルド電圧ＶTHより低いときには高レベルの
出力電圧ＶH を発生し、入力電圧が高レベルのスレッシ
ョルド電圧ＶTHに達すると出力電圧が高レベルＶH から
低レベルＶL に切換わり、かつ入力電圧が低レベルのス
レッショルド電圧ＶTLに降下するまで低レベルの出力電
圧ＶL を保持し、入力電圧が低レベルのスレッショルド
電圧ＶTLに降下したときに出力電圧が低レベルＶL から
高レベルＶH に切換わるように動作する。
【００２７】従って、温度センサＳT に電流ＩT が流れ
ないときには、即ち、コンデンサＣに電荷が蓄積されな
いときには、その出力電圧は高レベルＶH であり、ま
た、コンデンサＣの充電電圧ＶC が高レベルのスレッシ
ョルド電圧ＶTHに等しくなると、シュミットインバータ
２４の出力電圧は高レベルから低レベルＶL に切換わ
る。更に、コンデンサＣの蓄積電荷が放電によりシュミ
ットインバータ３１の低レベルのスレッショルド電圧Ｖ
TLにまで低下すると、シュミットインバータ３１の出力
電圧は低レベルＶL から高レベルＶH に切換わる。第２
のシュミットインバータ３２も高レベルのスレッショル
ド電圧ＶTHと低レベルのスレッショルド電圧ＶTLの２つ
のスレッショルド電圧を有し、同様に動作する。即ち、
第１のシュミットインバータ３１から高レベルの電圧信
号ＶH が入力されているときには低レベルの電圧出力Ｖ
L を発生し、低レベルの電圧信号ＶL が入力されている
ときには高レベルの電圧出力ＶH を発生する。
ないときには、即ち、コンデンサＣに電荷が蓄積されな
いときには、その出力電圧は高レベルＶH であり、ま
た、コンデンサＣの充電電圧ＶC が高レベルのスレッシ
ョルド電圧ＶTHに等しくなると、シュミットインバータ
２４の出力電圧は高レベルから低レベルＶL に切換わ
る。更に、コンデンサＣの蓄積電荷が放電によりシュミ
ットインバータ３１の低レベルのスレッショルド電圧Ｖ
TLにまで低下すると、シュミットインバータ３１の出力
電圧は低レベルＶL から高レベルＶH に切換わる。第２
のシュミットインバータ３２も高レベルのスレッショル
ド電圧ＶTHと低レベルのスレッショルド電圧ＶTLの２つ
のスレッショルド電圧を有し、同様に動作する。即ち、
第１のシュミットインバータ３１から高レベルの電圧信
号ＶH が入力されているときには低レベルの電圧出力Ｖ
L を発生し、低レベルの電圧信号ＶL が入力されている
ときには高レベルの電圧出力ＶH を発生する。
【００２８】又、アナログスイッチＳＷ１の可動接点Ｘ
0 は、その制御線３４を介して第１のシュミットインバ
ータ３１から高レベル出力電圧ＶH が印加されたときに
は、第１の固定接点Ｘ1 と接続され、逆に低レベル出力
電圧ＶL が印加されたときには、可動接点Ｘ0 は第２の
固定接点Ｘ2 と接続されるように構成されている。
0 は、その制御線３４を介して第１のシュミットインバ
ータ３１から高レベル出力電圧ＶH が印加されたときに
は、第１の固定接点Ｘ1 と接続され、逆に低レベル出力
電圧ＶL が印加されたときには、可動接点Ｘ0 は第２の
固定接点Ｘ2 と接続されるように構成されている。
【００２９】つまり、上記構成の温度パルス幅変換回路
３０において、温度センサＳT に電流ＩT が流れず、従
ってコンデンサＣに電荷が蓄積されない状態において
は、第１のシュミットインバータ３１の出力は高レベル
ＶH にあるから、アナログスイッチＳＷ１の可動接点Ｘ
0 は第１の固定接点Ｘ1 と接続されている。温度センサ
ＳT に電流ＩT が流れると、コンデンサＣは充電され
る。コンデンサＣの充電電圧ＶC がシュミットインバー
タ３１の高レベルのスレッショルド電圧ＶTHに達する
と、このシュミットインバータ３１の出力電圧は高レベ
ルＶH から低レベルＶL に切換わる。これによってアナ
ログスイッチＳＷ１の可動接点Ｘ0 は第２の固定接点Ｘ
2 側に切換わり、コンデンサＣの充電電圧ＶC は抵抗Ｒ
S を介して放電される。放電によってコンデンサＣの充
電電圧ＶC がシュミットインバータ３１の低レベルスレ
ッショルド電圧ＶTLにまで降下すると、シュミットイン
バータ３１の出力電圧は低レベルＶL から高レベルＶH
に切換わる。これによってアナログスイッチＳＷ１の可
動接点Ｘ0 が再び第１の固定接点Ｘ1 と接続され、コン
デンサＣに充電電流が流れる。以下、同様の動作が繰り
返される。
３０において、温度センサＳT に電流ＩT が流れず、従
ってコンデンサＣに電荷が蓄積されない状態において
は、第１のシュミットインバータ３１の出力は高レベル
ＶH にあるから、アナログスイッチＳＷ１の可動接点Ｘ
0 は第１の固定接点Ｘ1 と接続されている。温度センサ
ＳT に電流ＩT が流れると、コンデンサＣは充電され
る。コンデンサＣの充電電圧ＶC がシュミットインバー
タ３１の高レベルのスレッショルド電圧ＶTHに達する
と、このシュミットインバータ３１の出力電圧は高レベ
ルＶH から低レベルＶL に切換わる。これによってアナ
ログスイッチＳＷ１の可動接点Ｘ0 は第２の固定接点Ｘ
2 側に切換わり、コンデンサＣの充電電圧ＶC は抵抗Ｒ
S を介して放電される。放電によってコンデンサＣの充
電電圧ＶC がシュミットインバータ３１の低レベルスレ
ッショルド電圧ＶTLにまで降下すると、シュミットイン
バータ３１の出力電圧は低レベルＶL から高レベルＶH
に切換わる。これによってアナログスイッチＳＷ１の可
動接点Ｘ0 が再び第１の固定接点Ｘ1 と接続され、コン
デンサＣに充電電流が流れる。以下、同様の動作が繰り
返される。
【００３０】その結果、温度センサＳT にて測定された
温度はパルス幅に変換されることとなる。第１のシュミ
ットインバータ３１からの出力電圧は第２のシュミット
インバータ３２にて反転され、第２のシュミットインバ
ータ３２の出力電圧波形は、図３にで示すようにな
る。
温度はパルス幅に変換されることとなる。第１のシュミ
ットインバータ３１からの出力電圧は第２のシュミット
インバータ３２にて反転され、第２のシュミットインバ
ータ３２の出力電圧波形は、図３にで示すようにな
る。
【００３１】つまり、この温度パルス幅変換回路３０に
て、出力電圧が低レベルＶL とされる時間ＴL は、Ｔ
L ＝ＫＣＲT であり、出力電圧が高レベルＶH とされ
る時間ＴH は、ＴH ＝ＫＣＲS である。このように、温
度センサＳT により計測された温度は、パルス幅に変換
される。
て、出力電圧が低レベルＶL とされる時間ＴL は、Ｔ
L ＝ＫＣＲT であり、出力電圧が高レベルＶH とされ
る時間ＴH は、ＴH ＝ＫＣＲS である。このように、温
度センサＳT により計測された温度は、パルス幅に変換
される。
【００３２】本実施例で、上記周波数減算回路４０は、
アナログスイッチＳＷ２の可動接点Ｘ0 を、例えばＣ−
ＭＯＳ型のシュミットインバータ４１の入力側に接続
し、このシュミットインバータ４１の入力側と接地間に
抵抗Ｒを接続して構成される。
アナログスイッチＳＷ２の可動接点Ｘ0 を、例えばＣ−
ＭＯＳ型のシュミットインバータ４１の入力側に接続
し、このシュミットインバータ４１の入力側と接地間に
抵抗Ｒを接続して構成される。
【００３３】アナログスイッチＳＷ２の第１の固定接点
Ｘ1 は、上述のように、上記センサ情報周波数変換回路
１０の第２のシュミットインバータ１２の出力側に接続
されており、固定接点Ｘ2 は接地される。又、このアナ
ログスイッチＳＷ２は、その制御線４２が温度パルス幅
変換回路３０の第２のシュミットインバータ３２の出力
側に接続され、第２のシュミットインバータ３２の出力
信号が、低レベルＶLとなるＴL 時間は、可動接点Ｘ0
は第２の固定接点Ｘ2 に接続され、第２のシュミットイ
ンバータ３２の出力信号が、高レベルＶH となるＴH 時
間は、可動接点Ｘ0 は第１の固定接点Ｘ1 に接続される
ように構成される。
Ｘ1 は、上述のように、上記センサ情報周波数変換回路
１０の第２のシュミットインバータ１２の出力側に接続
されており、固定接点Ｘ2 は接地される。又、このアナ
ログスイッチＳＷ２は、その制御線４２が温度パルス幅
変換回路３０の第２のシュミットインバータ３２の出力
側に接続され、第２のシュミットインバータ３２の出力
信号が、低レベルＶLとなるＴL 時間は、可動接点Ｘ0
は第２の固定接点Ｘ2 に接続され、第２のシュミットイ
ンバータ３２の出力信号が、高レベルＶH となるＴH 時
間は、可動接点Ｘ0 は第１の固定接点Ｘ1 に接続される
ように構成される。
【００３４】従って、センサ情報周波数変換回路１０に
より出力された出力信号波形は、アナログスイッチＳ
Ｗ２とされる周波数変換回路により、図２に示される出
力信号波形に変換される。つまり、センサ情報周波数
変換回路１０からの出力周波数Ｆ0 は、時間ＴL に比例
して、次式で示すような周波数Ｆに減算される。 Ｆ＝Ｆ0 ＊ＴH ／（ＴL ＋ＴH ） ＝Ｆ0 ＊ＲS ／（ＲT ＋ＲS ） ＝Ｆ0 ＊［１−ＲT ／（ＲT ＋ＲS ）］ 上記式より、温度センサＳT の抵抗値ＲT が温度に比例
して小さく、即ち、出力周波数Ｆ0 が大きくなれば、出
力信号の周波数Ｆは、温度の影響を受けなくなること
が理解される。
より出力された出力信号波形は、アナログスイッチＳ
Ｗ２とされる周波数変換回路により、図２に示される出
力信号波形に変換される。つまり、センサ情報周波数
変換回路１０からの出力周波数Ｆ0 は、時間ＴL に比例
して、次式で示すような周波数Ｆに減算される。 Ｆ＝Ｆ0 ＊ＴH ／（ＴL ＋ＴH ） ＝Ｆ0 ＊ＲS ／（ＲT ＋ＲS ） ＝Ｆ0 ＊［１−ＲT ／（ＲT ＋ＲS ）］ 上記式より、温度センサＳT の抵抗値ＲT が温度に比例
して小さく、即ち、出力周波数Ｆ0 が大きくなれば、出
力信号の周波数Ｆは、温度の影響を受けなくなること
が理解される。
【００３５】なお、周波数変換回路４０におけるシュミ
ットインバータ４１及び抵抗Ｒは、安価なカウンタでも
出力信号を十分な精度で計数することができるように
するための波形整形を行なう。
ットインバータ４１及び抵抗Ｒは、安価なカウンタでも
出力信号を十分な精度で計数することができるように
するための波形整形を行なう。
【００３６】勿論、本発明にて、検出回路の出力信号周
期ＴS 及び周波数カウンタのサンプリング周期ＴK の関
係は、 ＴS ≪ＴH ，ＴL ≪ＴK とされる。
期ＴS 及び周波数カウンタのサンプリング周期ＴK の関
係は、 ＴS ≪ＴH ，ＴL ≪ＴK とされる。
【００３７】上述のようにして出力された周波数変換回
路４０からの出力信号は、周波数カウンタ１３に入力さ
れ、そこで計数されて、水分量が計測される。
路４０からの出力信号は、周波数カウンタ１３に入力さ
れ、そこで計数されて、水分量が計測される。
【００３８】図２は、本発明の他の実施例である静電容
量型センサを用いた水分測定装置を示す。この測定装置
は基本的には、図１と同じであり、センサ情報周波数変
換回路１０において、図１の固定容量Ｃに代えて水分セ
ンサＣh が、又センサＳに代えて固定抵抗Ｒ1 がそれぞ
れ用いられている。即ち、図２において、例えばＣ−Ｍ
ＯＳ型のシュミットインバータ１１と、このインバータ
１１の入出力間、即ち、帰還回路に挿入されたパルス周
波数決定用素子である固定抵抗Ｒ1 と、インバータ１１
の入力側と接地間に接続されたもう１つのパルス周波数
決定用素子である静電容量型水分センサＣh とによって
被検体中の水分量に関する周波数のパルス信号を発生す
るパルス発生回路が構成される。従って、水分センサＣ
h の静電容量が水分量の変化に応じて変化することによ
ってこのパルス発生回路から周波数（ＦO ）が変動する
パルス信号が出力される。この場合も、シュミットイン
バータ１２から出力されるパルス信号は、図３でで示
される通り、図１の測定装置と同じである。
量型センサを用いた水分測定装置を示す。この測定装置
は基本的には、図１と同じであり、センサ情報周波数変
換回路１０において、図１の固定容量Ｃに代えて水分セ
ンサＣh が、又センサＳに代えて固定抵抗Ｒ1 がそれぞ
れ用いられている。即ち、図２において、例えばＣ−Ｍ
ＯＳ型のシュミットインバータ１１と、このインバータ
１１の入出力間、即ち、帰還回路に挿入されたパルス周
波数決定用素子である固定抵抗Ｒ1 と、インバータ１１
の入力側と接地間に接続されたもう１つのパルス周波数
決定用素子である静電容量型水分センサＣh とによって
被検体中の水分量に関する周波数のパルス信号を発生す
るパルス発生回路が構成される。従って、水分センサＣ
h の静電容量が水分量の変化に応じて変化することによ
ってこのパルス発生回路から周波数（ＦO ）が変動する
パルス信号が出力される。この場合も、シュミットイン
バータ１２から出力されるパルス信号は、図３でで示
される通り、図１の測定装置と同じである。
【００３９】従って、他の部分は図１で説明したのと同
じ構成で、又同じ作動を行なう。
じ構成で、又同じ作動を行なう。
【００４０】
【発明の効果】以上説明したように、本発明に係るデジ
タル検出方式の測定装置は、化学センサからの信号を周
波数に変換するセンサ情報周波数変換回路からの出力周
波数を、デジタル周波数減算回路にて、温度センサから
の信号をパルス幅に変換する温度パルス幅変換回路から
の信号に基づいて減算処理し、この周波数減算回路から
の周波数を周波数カウンタにて計数し、被検体中の特定
成分量を計測する構成とされるために、ハードウエアの
みで減算回路を構成して温度補正を行なうことができ、
マイクロコンピュータを用いる必要がなく、それによっ
て構成を著しく簡単とすることができ、製品のコストを
低減し、且つ製品の小型化を図ることができる。
タル検出方式の測定装置は、化学センサからの信号を周
波数に変換するセンサ情報周波数変換回路からの出力周
波数を、デジタル周波数減算回路にて、温度センサから
の信号をパルス幅に変換する温度パルス幅変換回路から
の信号に基づいて減算処理し、この周波数減算回路から
の周波数を周波数カウンタにて計数し、被検体中の特定
成分量を計測する構成とされるために、ハードウエアの
みで減算回路を構成して温度補正を行なうことができ、
マイクロコンピュータを用いる必要がなく、それによっ
て構成を著しく簡単とすることができ、製品のコストを
低減し、且つ製品の小型化を図ることができる。
【図１】本発明に係るデジタル検出方式の抵抗型センサ
を用いた測定装置の一実施例を示す回路構成図である。
を用いた測定装置の一実施例を示す回路構成図である。
【図２】本発明に係るデジタル検出方式の静電容量型セ
ンサを用いた測定装置の一実施例を示す回路構成図であ
る。
ンサを用いた測定装置の一実施例を示す回路構成図であ
る。
【図３】センサ情報周波数変換回路、温度パルス幅変換
回路及び周波数減算回路からの電圧出力を示す波形図で
ある。
回路及び周波数減算回路からの電圧出力を示す波形図で
ある。
【図４】従来のデジタル検出方式の測定装置の一例を示
す回路構成図である。
す回路構成図である。
【図５】従来のデジタル検出方式の測定装置の他の例を
示す回路構成図である。
示す回路構成図である。
１０ センサ情報周波数変換回路 １１、１２ シュミットインバータ １３ 周波数カウンタ ３０ 温度パルス幅変換回路 ３１、３２ シュミットインバータ ４０ 周波数減算回路 ４１ シュミットインバータ Ｓ 化学センサ ＳT 温度センサ ＳＷ１、ＳＷ２ 切換えスイッチ
Claims (2)
- 【請求項１】 化学センサからの信号を周波数に変換す
るためのセンサ情報周波数変換回路と、温度センサから
の信号をパルス幅に変換するための温度パルス幅変換回
路と、前記センサ情報周波数変換回路からの出力周波数
を前記温度パルス幅変換回路からの信号に基づいて減算
処理して温度補正するための周波数減算回路と、前記周
波数減算回路からの周波数を計数し、被検体中の特定成
分量を計測する周波数カウンタとを有することを特徴と
するデジタル検出方式の測定装置。 - 【請求項２】 前記センサ情報周波数変換回路は、化学
センサをパルス周波数決定用素子として含むＣＲ発振回
路にて被検体中の特定成分量に応じた周波数のパルス信
号を発生し、前記温度パルス幅変換回路は、抵抗型温度
センサの温度に起因した抵抗の変化に応じてコンデンサ
に充電し、又これを放電する回路を備え、更に、前記周
波数減算回路は、前記温度パルス幅変換回路からの充、
放電に基づく出力信号にて作動し、そして前記センサ情
報周波数変換回路からの周波数を減算処理するスイッチ
手段を備えていることを特徴とする請求項１のデジタル
検出方式の測定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5188934A JP2882976B2 (ja) | 1993-06-30 | 1993-06-30 | デジタル検出方式の測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5188934A JP2882976B2 (ja) | 1993-06-30 | 1993-06-30 | デジタル検出方式の測定装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0720073A true JPH0720073A (ja) | 1995-01-24 |
| JP2882976B2 JP2882976B2 (ja) | 1999-04-19 |
Family
ID=16232460
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5188934A Expired - Fee Related JP2882976B2 (ja) | 1993-06-30 | 1993-06-30 | デジタル検出方式の測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2882976B2 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4659746B2 (ja) * | 2003-09-11 | 2011-03-30 | プレー・ゲゼルシャフト・ミト・ベシュレンクテル・ハフツング | 曇りセンサ |
| KR101237379B1 (ko) * | 2011-08-17 | 2013-02-26 | 주식회사삼영에스앤씨 | 습도 및 온도의 복합 검출회로 |
| CN103808766A (zh) * | 2014-02-17 | 2014-05-21 | 北京农业智能装备技术研究中心 | 一种在线电阻式谷物水分测量的装置及方法 |
| CN104297296A (zh) * | 2014-10-25 | 2015-01-21 | 王陈梓 | 一种适用于水和导电介质检测的断隙无源射频传感器 |
-
1993
- 1993-06-30 JP JP5188934A patent/JP2882976B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4659746B2 (ja) * | 2003-09-11 | 2011-03-30 | プレー・ゲゼルシャフト・ミト・ベシュレンクテル・ハフツング | 曇りセンサ |
| KR101237379B1 (ko) * | 2011-08-17 | 2013-02-26 | 주식회사삼영에스앤씨 | 습도 및 온도의 복합 검출회로 |
| CN103808766A (zh) * | 2014-02-17 | 2014-05-21 | 北京农业智能装备技术研究中心 | 一种在线电阻式谷物水分测量的装置及方法 |
| CN104297296A (zh) * | 2014-10-25 | 2015-01-21 | 王陈梓 | 一种适用于水和导电介质检测的断隙无源射频传感器 |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2882976B2 (ja) | 1999-04-19 |
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