JPH08114406A - 静電容量式変位計 - Google Patents
静電容量式変位計Info
- Publication number
- JPH08114406A JPH08114406A JP27709094A JP27709094A JPH08114406A JP H08114406 A JPH08114406 A JP H08114406A JP 27709094 A JP27709094 A JP 27709094A JP 27709094 A JP27709094 A JP 27709094A JP H08114406 A JPH08114406 A JP H08114406A
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- JP
- Japan
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- electrode
- area
- displacement
- subject
- capacitance
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- Pending
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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)
Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【目的】 測定物の変位によって変化する静電容量を、
比例的に変化させて演算回路を簡素化した小型軽量な静
電容量式変位計を提供することを目的とする。 【構成】 測定対象物と電極との対向面積が、変位に対
し比例的に変化する様な、例えば直角三角形の電極構造
にした静電容量式変位計。
比例的に変化させて演算回路を簡素化した小型軽量な静
電容量式変位計を提供することを目的とする。 【構成】 測定対象物と電極との対向面積が、変位に対
し比例的に変化する様な、例えば直角三角形の電極構造
にした静電容量式変位計。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、測定対象物の変位を
静電容量による変化として検出する変位計に関するもの
である。
静電容量による変化として検出する変位計に関するもの
である。
【０００２】
【従来の技術】一般に用いられている静電容量式変位計
のプロ−ブは測定対象物との対向距離を静電容量として
検出している。図１の原理図において電極間の静電容量
は次式で表せる。 Ｃ＝Ｓ・ｅ/Ｄ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・（１） ここで Ｃ：静電容量 Ｓ：対向電極面積 ｅ：電極間の誘電体の誘電率 Ｄ：電極間距離
のプロ−ブは測定対象物との対向距離を静電容量として
検出している。図１の原理図において電極間の静電容量
は次式で表せる。 Ｃ＝Ｓ・ｅ/Ｄ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・（１） ここで Ｃ：静電容量 Ｓ：対向電極面積 ｅ：電極間の誘電体の誘電率 Ｄ：電極間距離
【０００３】ここで式（２）の関係を持つ静電容量を直
流電圧に変換する電子回路によって （２） 静電容量に比例した電圧を求めれば、その電圧は次式の
ようになる。 Ｅ＝Ｋ・Ｃ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・（２） Ｄ＝Ｋ・ｅ・Ｓ/Ｅ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ （３） ここで Ｋ：変換感度 Ｅ：直流電圧
流電圧に変換する電子回路によって （２） 静電容量に比例した電圧を求めれば、その電圧は次式の
ようになる。 Ｅ＝Ｋ・Ｃ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・（２） Ｄ＝Ｋ・ｅ・Ｓ/Ｅ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ （３） ここで Ｋ：変換感度 Ｅ：直流電圧
【０００４】従って電極間距離Ｄは電圧Ｅに反比例する
事になり、距離Ｄを直読するためには式（３）を演算し
なければならない。そのため変位計の内部にはその演算
回路が含まれている。また、測定の可能な範囲を大きく
取ろうとした時にはプロ−ブの面積を大きくしなければ
ならない。式（３）の項目には対向面積Ｓが含まれてい
るので、面積の異なるプロ−ブを用いる時には演算回路
の定数も合わせて変更しなければならない。測定に用い
られる変位計の静電容量の検出には、感度を高くし、応
答速度を向上させるために高周波電源が用いられてい
る。そのため周囲の導体や人体の影響を受けやすく、こ
れを避けるために電極の周囲を遮蔽する必要がある。従
ってプロ−ブを小型化するのが困難で用途が限定され
る。
事になり、距離Ｄを直読するためには式（３）を演算し
なければならない。そのため変位計の内部にはその演算
回路が含まれている。また、測定の可能な範囲を大きく
取ろうとした時にはプロ−ブの面積を大きくしなければ
ならない。式（３）の項目には対向面積Ｓが含まれてい
るので、面積の異なるプロ−ブを用いる時には演算回路
の定数も合わせて変更しなければならない。測定に用い
られる変位計の静電容量の検出には、感度を高くし、応
答速度を向上させるために高周波電源が用いられてい
る。そのため周囲の導体や人体の影響を受けやすく、こ
れを避けるために電極の周囲を遮蔽する必要がある。従
ってプロ−ブを小型化するのが困難で用途が限定され
る。
【０００５】
【発明の目的】従来の対向電極を用いる場合には、測定
対象物が小型である場合や、測定場所が狭い時には利用
できない。また、電子回路による複雑な演算が必要とな
る。本発明はこの様な問題点を解決する為に対向面積を
比例的に変化させる様な電極構造を用い、演算回路を簡
素化して小型化した変位計を提供することを目的とす
る。
対象物が小型である場合や、測定場所が狭い時には利用
できない。また、電子回路による複雑な演算が必要とな
る。本発明はこの様な問題点を解決する為に対向面積を
比例的に変化させる様な電極構造を用い、演算回路を簡
素化して小型化した変位計を提供することを目的とす
る。
【０００６】
【発明の構成】図２に示されるような形状の測定対象物
２１の場合、その端部に対して直角に対向する電極２２
を配置すると、対向面積ｓと測定対象物及び電極間の位
置関係は次式で表せる。
２１の場合、その端部に対して直角に対向する電極２２
を配置すると、対向面積ｓと測定対象物及び電極間の位
置関係は次式で表せる。
【０００７】 （３） 但しａｌ＝９０°とする Ｓ１＝ｔａｎ（ａ）・Ｐ・ｔ・・・・・・・・・・・・・・（４） Ｓ２＝ｔａｎ（ａ）・ｔ・・・・・・・・・・・・・・・・（５） Ｓ＝Ｓ１＋Ｓ２・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・（６） 測定対象物２１の電極端からの変位Ｐは、 Ｐ＝Ｓ１／（tan(a)・t)・・・・・・・・・・・・・・・・・（７）
【０００８】電極間の対向面積のうちＳ１はその変位に
比例する。Ｓ２は変位に関係なく一定である。電極間の
静電容量は式（１）と同様にして求められる。このと
き、電極間隔を一定に保てば、式（１）で明らかなよう
に電極間の対向面積Ｓと静電容量は比例する。式（２）
のような静電容量を直線的に変換する関係を持つ電子回
路によって電圧に変換すれば、対向面積Ｓと比例した電
圧が求まる。この電圧に含まれるＳ２の変換された分は
位置によって変動しないので、その分を差し引くだけの
ごく簡単な補正で済む。
比例する。Ｓ２は変位に関係なく一定である。電極間の
静電容量は式（１）と同様にして求められる。このと
き、電極間隔を一定に保てば、式（１）で明らかなよう
に電極間の対向面積Ｓと静電容量は比例する。式（２）
のような静電容量を直線的に変換する関係を持つ電子回
路によって電圧に変換すれば、対向面積Ｓと比例した電
圧が求まる。この電圧に含まれるＳ２の変換された分は
位置によって変動しないので、その分を差し引くだけの
ごく簡単な補正で済む。
【０００９】
【実施例】図３（ａ）、（ｂ）は狭い間隔で並んだ板状
の可動子３１を有する装置の可動子３の測定に応用した
例である。可動子３１は軸受け３３を軸として一定角度
回転可能なように支持されている。可動子３１は複数並
んでおり、その間隔は非常に狭く、それぞれの間に測定
用電極を挿入する隙間はない。そこで、図３（ａ）のよ
うに可動子３１の上部側面に三角形をした電極３２を設
け、その電極はコネクタ３７で変位計と電気的に接続さ
れている。電極３２の周囲はシ−ルド用の電極３４で囲
み、外部の導体や、人体などの影響を無くすようにして
いる。フレ−ム３６は変位計の接地電極に接続する。
の可動子３１を有する装置の可動子３の測定に応用した
例である。可動子３１は軸受け３３を軸として一定角度
回転可能なように支持されている。可動子３１は複数並
んでおり、その間隔は非常に狭く、それぞれの間に測定
用電極を挿入する隙間はない。そこで、図３（ａ）のよ
うに可動子３１の上部側面に三角形をした電極３２を設
け、その電極はコネクタ３７で変位計と電気的に接続さ
れている。電極３２の周囲はシ−ルド用の電極３４で囲
み、外部の導体や、人体などの影響を無くすようにして
いる。フレ−ム３６は変位計の接地電極に接続する。
【００１０】可動子３１と電極３２との距離が変わると
誤差になるので、それが変動しない （４） ように、フレ−ム３６の角の部分をガイドにして一定間
隔を保つように補助板３５を設けている。可動子３１が
全作動範囲において電極３２の傾斜部内に収まっていれ
ば、その可動範囲内において対向面積変化すなわち静電
容量は直線性を保つことができる。
誤差になるので、それが変動しない （４） ように、フレ−ム３６の角の部分をガイドにして一定間
隔を保つように補助板３５を設けている。可動子３１が
全作動範囲において電極３２の傾斜部内に収まっていれ
ば、その可動範囲内において対向面積変化すなわち静電
容量は直線性を保つことができる。
【００１１】これは板状の可動子３１の端部の検出に応
用した例であるが、測定対象物は板状、または棒状の導
電体であればほとんどの場合に適用できる。また電線な
ど断面が円形であっても同じように動作する。
用した例であるが、測定対象物は板状、または棒状の導
電体であればほとんどの場合に適用できる。また電線な
ど断面が円形であっても同じように動作する。
【００１２】
【発明の効果】本発明により複雑な演算機能を必要とし
ない、小型軽量かつ高精度な静電容量式変位計を提供し
得るものである。
ない、小型軽量かつ高精度な静電容量式変位計を提供し
得るものである。
【図１】従来の変位計の原理説明図
【図２】本発明の原理説明図
【図３】（ａ）本発明を応用した変位測定器を組み込ん
だ装置の説明図（上面図）
だ装置の説明図（上面図）
【図３】（ｂ）同上側面図
１ 測定用電極 ２ 接地電極 ２１ 測定対象物 ２２ 測定用電極 Ｓ１ 電極対向面積（変化分） Ｓ２ 電極対向面積（不変化分） （５） ３１ 可動子 ３２ 測定電極 ３３ 軸受け ３４ 遮蔽電極 ３５ 補助板 ３６ フレ−ム ３７ 変位計接続コネクタ
Claims (2)
- 【請求項１】 測定対象物と電極との静電容量を利用し
て前記測定対象物の変位を測定する静電容量式変位計に
おいて、前記測定対象物と前記電極との距離を一定と
し、該測定対象物の変位によって前記電極との対向面積
が比例的に変化するような形状の電極構造を有し、複雑
な演算補正を必要とせず小型化を可能とした事を特長と
する静電容量式変位計。 - 【請求項２】 測定用の電極形状が直角三角形であり、
測定対象物の変位によって、前記電極と前記測定対象物
の対向面積が比例的に変化する様に構成した事を特徴と
する請求項１記載の静電容量式変位計。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27709094A JPH08114406A (ja) | 1994-10-17 | 1994-10-17 | 静電容量式変位計 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27709094A JPH08114406A (ja) | 1994-10-17 | 1994-10-17 | 静電容量式変位計 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08114406A true JPH08114406A (ja) | 1996-05-07 |
Family
ID=17578642
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP27709094A Pending JPH08114406A (ja) | 1994-10-17 | 1994-10-17 | 静電容量式変位計 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08114406A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100768620B1 (ko) * | 2006-04-06 | 2007-10-18 | 학교법인 포항공과대학교 | 회전 측정용 전기적 용량 센서 |
-
1994
- 1994-10-17 JP JP27709094A patent/JPH08114406A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100768620B1 (ko) * | 2006-04-06 | 2007-10-18 | 학교법인 포항공과대학교 | 회전 측정용 전기적 용량 센서 |
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