JPS5821104A - 変位測定装置 - Google Patents
変位測定装置Info
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- JPS5821104A JPS5821104A JP56118412A JP11841281A JPS5821104A JP S5821104 A JPS5821104 A JP S5821104A JP 56118412 A JP56118412 A JP 56118412A JP 11841281 A JP11841281 A JP 11841281A JP S5821104 A JPS5821104 A JP S5821104A
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- G01L9/12—Measuring steady of quasi-steady pressure of fluid or fluent solid material by electric or magnetic pressure-sensitive elements; Transmitting or indicating the displacement of mechanical pressure-sensitive elements, used to measure the steady or quasi-steady pressure of a fluid or fluent solid material, by electric or magnetic means by making use of variations in capacitance, i.e. electric circuits therefor
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- G—PHYSICS
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- G01D5/12—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means
- G01D5/244—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing characteristics of pulses or pulse trains; generating pulses or pulse trains
- G01D5/248—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing characteristics of pulses or pulse trains; generating pulses or pulse trains by varying pulse repetition frequency
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- Length Measuring Devices With Unspecified Measuring Means (AREA)
- Arrangements For Transmission Of Measured Signals (AREA)
- Measurement Of Resistance Or Impedance (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
この発明は物理的または機械的変位を静電容量の変化に
変えて測定する変位測定装置、特にマイクロプロセッサ
等のディジタル処理装置を用いて検出量をディジタル量
に変換して測定する測定装置に関するものである。
変えて測定する変位測定装置、特にマイクロプロセッサ
等のディジタル処理装置を用いて検出量をディジタル量
に変換して測定する測定装置に関するものである。
一般に容量を検出する場合においては、電極間の誘電率
または浮遊容量の影響等によって検出結果に誤差が生じ
るという欠点を有している。そこで、上記のような影響
を受けないようｋした容量検出方式が既に提案されてい
る。
または浮遊容量の影響等によって検出結果に誤差が生じ
るという欠点を有している。そこで、上記のような影響
を受けないようｋした容量検出方式が既に提案されてい
る。
第１図はこのような検出方式の原理を説明するための原
理図である。
理図である。
同図（５）には、２つの固定電極ＥＬＦ間に可動電極Ｅ
ＬＶが配置され、該可動電極ＥＬｖは圧力等の物理量ま
たは機械量の変位に応じて図の左、右（矢印Ｒ参照）方
向に移動する。この場合、各電極間の８−ｉｃＡｌ 、
ＣＡ２は一方が増大すれば他方は減少する、つまり差
動的に変化する。ここで、各′！！極の面積を８１電極
間の誘電率をε、可動電極ＥＬｖと固定電極ＥＬＦとの
間隔をｄとし、例えば同図（４）の点線で示される如く
可動電極ＥＬＶがΔｄだけ変位したときの容量ＣＡ１．
ＣＡ２は ＣＡ１ ＝ ｔ Ａ／ （’−Δｄ） ＣＡ２−ｇＡ／（ｄ＋Δｄ） として求められる。こ＼で、これら容量の和および差を
考えると、 ＣＡ ｌ＋ＣＡ ２、− Ｉ Ａ・２ｄ／（ｄ”−（Δ
ｄ）２）ＣＡ１−ＣＡ２＝εＡ・２Δｄ／（ｄ２−（Δ
ｄ）２）となり、したがってその比をとると、 （ＣＡＩ−ＣＡ２ ）／ （ＣＡ４．＋ＣＡ２） ＝Δ
ｄ／ｄが得られ、変位量Δｄを容量値（ＣＡＩ ＣＡ２
）／（ＣＡ１＋ＣＡ２）によって求めることができる。
ＬＶが配置され、該可動電極ＥＬｖは圧力等の物理量ま
たは機械量の変位に応じて図の左、右（矢印Ｒ参照）方
向に移動する。この場合、各電極間の８−ｉｃＡｌ 、
ＣＡ２は一方が増大すれば他方は減少する、つまり差
動的に変化する。ここで、各′！！極の面積を８１電極
間の誘電率をε、可動電極ＥＬｖと固定電極ＥＬＦとの
間隔をｄとし、例えば同図（４）の点線で示される如く
可動電極ＥＬＶがΔｄだけ変位したときの容量ＣＡ１．
ＣＡ２は ＣＡ１ ＝ ｔ Ａ／ （’−Δｄ） ＣＡ２−ｇＡ／（ｄ＋Δｄ） として求められる。こ＼で、これら容量の和および差を
考えると、 ＣＡ ｌ＋ＣＡ ２、− Ｉ Ａ・２ｄ／（ｄ”−（Δ
ｄ）２）ＣＡ１−ＣＡ２＝εＡ・２Δｄ／（ｄ２−（Δ
ｄ）２）となり、したがってその比をとると、 （ＣＡＩ−ＣＡ２ ）／ （ＣＡ４．＋ＣＡ２） ＝Δ
ｄ／ｄが得られ、変位量Δｄを容量値（ＣＡＩ ＣＡ２
）／（ＣＡ１＋ＣＡ２）によって求めることができる。
同様にして、第１図（Ｂ）では２つの固定電極ＥＬＦに
対して可動電極ＥＩ、Ｖが図の如く配置され、外部圧力
等の変位によって図の点線位置にΔｄだけ変位した場合
は次のようにな゛る。この場合、容量ＣＡＩは固定、Ｃ
Ａ２は可変であって、その値は上記と同様にして、 ＣＡ１− ｇＡ／ｄ 、 ＣＡ２− ｇＡ／（ｄ＋Δｄ
）と表わすことができる。そこで、これらの差を考、え
ると、 ＣＡ１−ＣＡ２−１１Ａ・Δｄ／ｄ（ｄ＋Δｄ）であり
、したがってＣＡ１−ＣＡ２とＣＡ２との比をとると、 （ＣＡエニーＡ２）／ＣＡ２−Δｄ／ｄとなり、変位量
Δｄを静電容量値の変化として検出することができる。
対して可動電極ＥＩ、Ｖが図の如く配置され、外部圧力
等の変位によって図の点線位置にΔｄだけ変位した場合
は次のようにな゛る。この場合、容量ＣＡＩは固定、Ｃ
Ａ２は可変であって、その値は上記と同様にして、 ＣＡ１− ｇＡ／ｄ 、 ＣＡ２− ｇＡ／（ｄ＋Δｄ
）と表わすことができる。そこで、これらの差を考、え
ると、 ＣＡ１−ＣＡ２−１１Ａ・Δｄ／ｄ（ｄ＋Δｄ）であり
、したがってＣＡ１−ＣＡ２とＣＡ２との比をとると、 （ＣＡエニーＡ２）／ＣＡ２−Δｄ／ｄとなり、変位量
Δｄを静電容量値の変化として検出することができる。
これらの式からも明らかなように、変位量は静電容量の
みの関数であるから、電極間の誘電率や浮遊容量の影響
を受けず、このため容量によって物理的変位量を正確に
検出する ゛ことが可能となる。ところで、このよう
なコンデンサ容量を検出するのに、従来は被測定コンデ
ンサに高周波の交流を印加し、そのときコンデンサに流
れる電流が周波数、電源電圧および容量に比例すること
を利用して静電容量を求め、該検出電流を差動増巾器等
により増巾、演算して変位に変換する等の方法がとられ
ていた。しかるに、このような方法は、一般にアナログ
回路を使用するものであるから必然的にノイズや温度等
の外乱による変動が大きく、このため検出精度に限界が
あった。また、容量や抵抗等のインピーダンスは電源周
波数またけ電圧によって影響を受けるため、電源電圧ま
たは周波数の変動により測定誤差が生じるという欠点が
あった。
みの関数であるから、電極間の誘電率や浮遊容量の影響
を受けず、このため容量によって物理的変位量を正確に
検出する ゛ことが可能となる。ところで、このよう
なコンデンサ容量を検出するのに、従来は被測定コンデ
ンサに高周波の交流を印加し、そのときコンデンサに流
れる電流が周波数、電源電圧および容量に比例すること
を利用して静電容量を求め、該検出電流を差動増巾器等
により増巾、演算して変位に変換する等の方法がとられ
ていた。しかるに、このような方法は、一般にアナログ
回路を使用するものであるから必然的にノイズや温度等
の外乱による変動が大きく、このため検出精度に限界が
あった。また、容量や抵抗等のインピーダンスは電源周
波数またけ電圧によって影響を受けるため、電源電圧ま
たは周波数の変動により測定誤差が生じるという欠点が
あった。
この発明は上記に鑑みなされたもので、上記の如き機械
的変位量を静電容量値に変換して測定する測定装餘をデ
ィジタル化することによって測定精度を向上させ、あわ
せて低消費電力化をはかることを目的とするものである
。
的変位量を静電容量値に変換して測定する測定装餘をデ
ィジタル化することによって測定精度を向上させ、あわ
せて低消費電力化をはかることを目的とするものである
。
上記の目的は、この発明によれば、機械的な変位に応じ
て少なくともその容量値の一方が変化する２つのコンデ
ンサと、該コンデンサの各容量値に応じた量のディジタ
ル信号に変換するディジタル変換回路と、該ディジタル
信号にもとづいて所定の演算を行なうディジタル演算回
路とを備え、該演算結果から機械的な変位量を測定する
ことにより達成される。
て少なくともその容量値の一方が変化する２つのコンデ
ンサと、該コンデンサの各容量値に応じた量のディジタ
ル信号に変換するディジタル変換回路と、該ディジタル
信号にもとづいて所定の演算を行なうディジタル演算回
路とを備え、該演算結果から機械的な変位量を測定する
ことにより達成される。
以下、この発明の実施例を図面を参照して説明する。
第２図はこの発明の実施例を示すブロック構成図、第３
図は第２図のブロック内を詳細に示す回路構成図、第４
図はこの発明の検出動作を説明するためのタイムチャー
ト、第５図は容量検出部の他の実施例を示す回路構成図
である。
図は第２図のブロック内を詳細に示す回路構成図、第４
図はこの発明の検出動作を説明するためのタイムチャー
ト、第５図は容量検出部の他の実施例を示す回路構成図
である。
第２図において１は容量検出部、２は該検出部１の選択
回路、３は容量−周波数変換回路、４はカウンタ、５は
タイマー、６は基準クロック発生回路、７Ｉ′ｉマイク
ロプロセツサ（以下、μｍＣ０Ｍ演算回路ともいう。）
、８は光伝送回路、９はバッテリを用いた電源回路、１
０はキーボードである。
回路、３は容量−周波数変換回路、４はカウンタ、５は
タイマー、６は基準クロック発生回路、７Ｉ′ｉマイク
ロプロセツサ（以下、μｍＣ０Ｍ演算回路ともいう。）
、８は光伝送回路、９はバッテリを用いた電源回路、１
０はキーボードである。
第３図に示されるように、検出部１はコンデンサＣ１，
Ｃ２によって構成され、検出部選択回路２はコンデンサ
Ｃ１，Ｃ２および測温用のコンデンサＣ８−サーミスタ
Ｒ８の選択を行なうＣ−ＭＯＳ （相補形ＭＯ８） 夕
（グ１７）７すａ クスイツｆ ＳＷ２ （５Ｗ２１
。
Ｃ２によって構成され、検出部選択回路２はコンデンサ
Ｃ１，Ｃ２および測温用のコンデンサＣ８−サーミスタ
Ｒ８の選択を行なうＣ−ＭＯＳ （相補形ＭＯ８） 夕
（グ１７）７すａ クスイツｆ ＳＷ２ （５Ｗ２１
。
ＳＷ２２ ）より構成され、容量−周波数変換回路３は
コンデンサＣ１，Ｃ２の充放電の切換えおよびフリツプ
フロツプＱ１のクリアオだはリセットを行なうアナログ
スイッチＳＷＩ （ＳＷＩ １ 、 ＳＷＩ ２ ）と
、コンデンサＣ１またはＣ２の光電々圧が所定の電圧レ
ベル（スレッシュホールドレベル）を超Ｌｆｃ／ニーｔ
セットされ、所定の時定数（抵抗Ｒｆ 、コンデンサＣ
ｆ）によって決まる一定時間後にリセットされるフリッ
プフロップＱｌ （Ｉ）型）とから構成されている。な
お、従来の一般的なり形フリップ７０ツブを使用する場
合は、その前段にスレッシュホールドレベルを判別する
ための回路（例えば、シュミット回路）が必要となるが
、Ｃ−ＭＯＳ形の７リツプフロツグを使用する場合はこ
のような回路を必要とせず、その切り替わり電圧をその
ままシュレッシュホールド電圧として使用することがで
きる。
コンデンサＣ１，Ｃ２の充放電の切換えおよびフリツプ
フロツプＱ１のクリアオだはリセットを行なうアナログ
スイッチＳＷＩ （ＳＷＩ １ 、 ＳＷＩ ２ ）と
、コンデンサＣ１またはＣ２の光電々圧が所定の電圧レ
ベル（スレッシュホールドレベル）を超Ｌｆｃ／ニーｔ
セットされ、所定の時定数（抵抗Ｒｆ 、コンデンサＣ
ｆ）によって決まる一定時間後にリセットされるフリッ
プフロップＱｌ （Ｉ）型）とから構成されている。な
お、従来の一般的なり形フリップ７０ツブを使用する場
合は、その前段にスレッシュホールドレベルを判別する
ための回路（例えば、シュミット回路）が必要となるが
、Ｃ−ＭＯＳ形の７リツプフロツグを使用する場合はこ
のような回路を必要とせず、その切り替わり電圧をその
ままシュレッシュホールド電圧として使用することがで
きる。
同様に、タイマー５は２段のカウンタＣＴ２．ＣＴ３か
ら構成され、μｍＣ０Ｍ演算回路７からのリセット信号
ＰＯ３の解除によって基準クロック発生回路６から与え
られるクロック信号の計数を開始し、カウンタ（ＣＴＩ
）４からのカウントアツプ信号によって計数を停止する
。μｍＣ０Ｍ演算回路７は基準クロック発生回路６から
のクロック信号によって駆動され種々の演算、制御動作
を行なう０例えば、検出部選択回路２のアナログスイッ
チＳＷ２にモード選択信号ＰＯＩ 、 ＰＯ２を送出し
てコンデンサＣ１測定モード、コンデンサＣ１測定モー
ドまたは温度測定モード（抵抗Ｒ８、コンデンサＣ８に
よる測定）の選択を行ない、非測定時にはカウンタ４お
よびタイマー５に対してリセット信号ＰＯ３を与えてこ
れらのリセットを行なうとともに、測定時には該リセッ
ト信号ＰＯ３を解除して計数動作を行なわせ、カウンタ
４からのカウントアツプ信号を割込信号ＩＲＱとして受
け、タイマー５からの計数出力を端子ＰＩＯ〜Ｐ１１５
を介して読取り、所定の演算処理を行なう。μｍＣ０Ｍ
演算回路７には、測定誤差を回避すべくゼロ点またはス
パンの調整を行なうための操作を指示するキーボード１
０、また省電力化を図るべく基準クロック発生回路６ま
たはμｍＣ０Ｍ演層回路７を間欠的に動作させるための
スタンバイモード回路１２、さらには管理室側の上位計
算機との間で光による情報の授受を行なうための光伝送
回路８および該回路８における発光ダイオードＬＥＤの
異常検出回路１１等が接続されている。これらの回路は
ここでは特に関係がないので、その詳ｉは省略する。な
お、９は所要の各部へ電源を供給するためのバッテリ電
源回路である。
ら構成され、μｍＣ０Ｍ演算回路７からのリセット信号
ＰＯ３の解除によって基準クロック発生回路６から与え
られるクロック信号の計数を開始し、カウンタ（ＣＴＩ
）４からのカウントアツプ信号によって計数を停止する
。μｍＣ０Ｍ演算回路７は基準クロック発生回路６から
のクロック信号によって駆動され種々の演算、制御動作
を行なう０例えば、検出部選択回路２のアナログスイッ
チＳＷ２にモード選択信号ＰＯＩ 、 ＰＯ２を送出し
てコンデンサＣ１測定モード、コンデンサＣ１測定モー
ドまたは温度測定モード（抵抗Ｒ８、コンデンサＣ８に
よる測定）の選択を行ない、非測定時にはカウンタ４お
よびタイマー５に対してリセット信号ＰＯ３を与えてこ
れらのリセットを行なうとともに、測定時には該リセッ
ト信号ＰＯ３を解除して計数動作を行なわせ、カウンタ
４からのカウントアツプ信号を割込信号ＩＲＱとして受
け、タイマー５からの計数出力を端子ＰＩＯ〜Ｐ１１５
を介して読取り、所定の演算処理を行なう。μｍＣ０Ｍ
演算回路７には、測定誤差を回避すべくゼロ点またはス
パンの調整を行なうための操作を指示するキーボード１
０、また省電力化を図るべく基準クロック発生回路６ま
たはμｍＣ０Ｍ演層回路７を間欠的に動作させるための
スタンバイモード回路１２、さらには管理室側の上位計
算機との間で光による情報の授受を行なうための光伝送
回路８および該回路８における発光ダイオードＬＥＤの
異常検出回路１１等が接続されている。これらの回路は
ここでは特に関係がないので、その詳ｉは省略する。な
お、９は所要の各部へ電源を供給するためのバッテリ電
源回路である。
以下、容量の測定動作について、主に第３，４図を参照
して説明する。
して説明する。
初期状態においては、μｍＣ０Ｍ＠算回路７からはモー
ド選択信号ＰＯＩ 、’ＰＯ２は与えられず、リセット
信号ＰＯ３によってカウンタ（ＣＴＩ ） ４およびタ
イマー５はリセット状態にある。こ＼で、第４図（イ）
の如きコンデンサＣ□の測定モード信号が４見られ、第
４図の）の如くリセット信号ＰＯ３が解除されると、コ
ンデンサＣ１、スイッチＳＷ２１ 、 ＳＷＩ １、抵
抗Ｒ１電源ＶＤＤなる径路が形成されるので、コンデン
サＣ１が第４図ｅうで示されるように充電される。ｔ１
時間後にこの充電に圧が７リツプフロツプＱ１のスレッ
シュホールド電圧ｖＴＨｆ ｍ Ｌ ルと、該フリップ
フロップＱ１がセットされ、その出力端子Ｑよシ出力が
得られる。この出力は抵抗Ｒｆ およびコンデンサＣｆ
に与えられるとともに、アナログスイッチＳＷＩにも与
えられる。その結果、スイッチ５Ｗ１２が開放されて抵
抗Ｒ４とコンデンサＣｆによる充電回路が形成される。
ド選択信号ＰＯＩ 、’ＰＯ２は与えられず、リセット
信号ＰＯ３によってカウンタ（ＣＴＩ ） ４およびタ
イマー５はリセット状態にある。こ＼で、第４図（イ）
の如きコンデンサＣ□の測定モード信号が４見られ、第
４図の）の如くリセット信号ＰＯ３が解除されると、コ
ンデンサＣ１、スイッチＳＷ２１ 、 ＳＷＩ １、抵
抗Ｒ１電源ＶＤＤなる径路が形成されるので、コンデン
サＣ１が第４図ｅうで示されるように充電される。ｔ１
時間後にこの充電に圧が７リツプフロツプＱ１のスレッ
シュホールド電圧ｖＴＨｆ ｍ Ｌ ルと、該フリップ
フロップＱ１がセットされ、その出力端子Ｑよシ出力が
得られる。この出力は抵抗Ｒｆ およびコンデンサＣｆ
に与えられるとともに、アナログスイッチＳＷＩにも与
えられる。その結果、スイッチ５Ｗ１２が開放されて抵
抗Ｒ４とコンデンサＣｆによる充電回路が形成される。
なお、このときスイッチＳＷＩ １が点線の位置へ切替
えられ、コンデンサＣ１の放電が行なわれる。コンデン
サＣｆの充電々圧が第４図（ホ）で示されるように、所
定時間ｔｃ後に所定の値になると、クリップ７０ツブＱ
１はクリアされ、その結果、クリップ７０ツブＱ１から
は第４図に）の如き一定幅（ｔｃ）の出力パルスが得ら
れる。なお、フリップ７０ツブＱ１のリセットによって
アナログスイッチＳＷ１もオフとなるので、スイッチ５
Ｗ１２は第３図の如き状態に復帰し、コンデンサＣｆの
放電回路を形成する。
えられ、コンデンサＣ１の放電が行なわれる。コンデン
サＣｆの充電々圧が第４図（ホ）で示されるように、所
定時間ｔｃ後に所定の値になると、クリップ７０ツブＱ
１はクリアされ、その結果、クリップ７０ツブＱ１から
は第４図に）の如き一定幅（ｔｃ）の出力パルスが得ら
れる。なお、フリップ７０ツブＱ１のリセットによって
アナログスイッチＳＷ１もオフとなるので、スイッチ５
Ｗ１２は第３図の如き状態に復帰し、コンデンサＣｆの
放電回路を形成する。
上記の時間ｔ１はコンデンサＣ１および抵抗Ｒの大きさ
に比例するから、７リツグフロツプＱ１の出力からはコ
ンデンサＣ１の容量に比例した周波数のパルス信号が得
られることになる。このパルス信号はカウンタ４によっ
て計数され、所定数に達すると第４図（へ）に示される
如きパルス（カラン）ＵＰ比出力を発してタイマー５を
第４図（ト）の如く計数停止させる。タイマー５は先の
リセット信号ＰＯ３の解除とともにパルス発生回路６か
らのクロックパルスを計数しており、該計数結果がカウ
ンタ４からのカウントＵＰ信号を受けたμｍＣ０Ｍ演算
回路７により端子ＰＩＯ〜Ｐ１１５を介して読取られる
。
に比例するから、７リツグフロツプＱ１の出力からはコ
ンデンサＣ１の容量に比例した周波数のパルス信号が得
られることになる。このパルス信号はカウンタ４によっ
て計数され、所定数に達すると第４図（へ）に示される
如きパルス（カラン）ＵＰ比出力を発してタイマー５を
第４図（ト）の如く計数停止させる。タイマー５は先の
リセット信号ＰＯ３の解除とともにパルス発生回路６か
らのクロックパルスを計数しており、該計数結果がカウ
ンタ４からのカウントＵＰ信号を受けたμｍＣ０Ｍ演算
回路７により端子ＰＩＯ〜Ｐ１１５を介して読取られる
。
こ＼で、上記フリッグ７０ツブＱ１のスレッシュホール
ド電圧をｖＴＨとすれば、 １ ｖＴＨ−ＶＤＤ（１−ｅ−阿） として表わされ、したがってコンデンサＣ１の充電時間
ｔｘ （第４図に）を参照）は、の如く表わされる。
ド電圧をｖＴＨとすれば、 １ ｖＴＨ−ＶＤＤ（１−ｅ−阿） として表わされ、したがってコンデンサＣ１の充電時間
ｔｘ （第４図に）を参照）は、の如く表わされる。
また、上記の時間ｔｃも同様にして
として表わされる。なお、′ＲｆおよびＣｆＯ値が知ら
れているので、上記ｔｃは一定値に選ばれる。
れているので、上記ｔｃは一定値に選ばれる。
したがって、コンデンサＣ１の充、放電動作をｎ回カウ
ントする迄の基準クロック発生回路６からのクロックパ
ルスを数えることにより、すなわちタイマー５からの出
力によってコンデンサＣ１による充放電時間Ｔ１を求め
ることができる。この充放電時間Ｔ１は第４図に）から
も明らかなように、充電（ｔｌ）はｎ回であるのに対し
て放電（ｔＣ）は（ｎ−１）回であるから ＴＩ＝ｎｔｌ＋（ｎ １）ｔＣ＝・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・（１）として求めることが
できる。なお、このようにｎ回カウントするのは、時間
測定カウンタ（Ｃｒ２゜ＣＴａ）の分解能を上げるため
であシ、その数ｎは基準クロック発生回路６の出力周波
数、抵抗Ｒの抵抗値またはコンデンサＣ１の容量値等に
応じて適宜選択される。−例ではｎ＝＝ ２・５６に選
定されたＯ ・ このようにして、コンデンサＣ１の充放電時間Ｔ１を求
めた後、μｍＣ０Ｍ演算回路７は信号ＰＯＩまたはＰＯ
２によってスイッチ５Ｗ２１を切換えてコンデンサＣ２
の検出モードとし、コンデンサＣ２の充放電時間Ｔ２
を測定する。この場合の動作態様は上記と全く同様であ
り、そのタイムチャートは第４図の右半分に示されてい
る。々お、充放電時間Ｔ２は（１）式と同様にして Ｔ２−ｎ”２ ＋ （ｎ １ ） ｔｃ ・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・（Ｉ
Ｉ）となる。
ントする迄の基準クロック発生回路６からのクロックパ
ルスを数えることにより、すなわちタイマー５からの出
力によってコンデンサＣ１による充放電時間Ｔ１を求め
ることができる。この充放電時間Ｔ１は第４図に）から
も明らかなように、充電（ｔｌ）はｎ回であるのに対し
て放電（ｔＣ）は（ｎ−１）回であるから ＴＩ＝ｎｔｌ＋（ｎ １）ｔＣ＝・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・（１）として求めることが
できる。なお、このようにｎ回カウントするのは、時間
測定カウンタ（Ｃｒ２゜ＣＴａ）の分解能を上げるため
であシ、その数ｎは基準クロック発生回路６の出力周波
数、抵抗Ｒの抵抗値またはコンデンサＣ１の容量値等に
応じて適宜選択される。−例ではｎ＝＝ ２・５６に選
定されたＯ ・ このようにして、コンデンサＣ１の充放電時間Ｔ１を求
めた後、μｍＣ０Ｍ演算回路７は信号ＰＯＩまたはＰＯ
２によってスイッチ５Ｗ２１を切換えてコンデンサＣ２
の検出モードとし、コンデンサＣ２の充放電時間Ｔ２
を測定する。この場合の動作態様は上記と全く同様であ
り、そのタイムチャートは第４図の右半分に示されてい
る。々お、充放電時間Ｔ２は（１）式と同様にして Ｔ２−ｎ”２ ＋ （ｎ １ ） ｔｃ ・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・（Ｉ
Ｉ）となる。
μｍＣ０Ｍ演算回路７では、上記（＋） 、 （ＩＩ）
式より次の如き演算を行なう。
式より次の如き演算を行なう。
この■式は先の原理図における説明からも明らかなよう
に、変位に比例するから、μｍＣ０Ｍ演算回路７では上
記の如き演算を行なうことによってその変位を測定する
ことができる。
に、変位に比例するから、μｍＣ０Ｍ演算回路７では上
記の如き演算を行なうことによってその変位を測定する
ことができる。
なお、上記ではコンデンサＣ１，Ｃ２の容量を差動的に
変化させることによシ物理的な変位量、例えば差圧ΔＰ
を測定するようにしたが、第５図に示されるように、コ
ンデンサの一方（Ｃ２）を固定とし、他方（Ｃ１）を可
変とするものについても同様に適用しうろことは、先の
原理図の説明からも明らかである。ただし、この場合は
上記の差圧ΔＰのかわシに圧力Ｐを求めることとな９、
その演算式は上記と同様にして次のように表わされる。
変化させることによシ物理的な変位量、例えば差圧ΔＰ
を測定するようにしたが、第５図に示されるように、コ
ンデンサの一方（Ｃ２）を固定とし、他方（Ｃ１）を可
変とするものについても同様に適用しうろことは、先の
原理図の説明からも明らかである。ただし、この場合は
上記の差圧ΔＰのかわシに圧力Ｐを求めることとな９、
その演算式は上記と同様にして次のように表わされる。
また、検出部１において、浮遊容量Ｃ８Ｔが被測定コン
デンサＣ１，Ｃ２にそれぞれ並列に含まれるような場合
には、ＣＩ−＋Ｃ１＋Ｃ５Ｔ Ｉ Ｃ２→Ｃ２＋、Ｃ５
Ｔとなり、Ｃ１−Ｃ２の項は浮遊容−ｉ Ｃｓ’ｒの影
響はなくなるが、Ｃ１十０２の項には２ ｃｓ’ｒが余
分に加わることになるから、これを補正するために、（
Ｃ１”２ ）／（Ｃ１＋０２ ２Ｃ８Ｔ）なる演算、す
なわち、上記値）式のかわシに、次式の如く一定値Ｋを
減算する。
デンサＣ１，Ｃ２にそれぞれ並列に含まれるような場合
には、ＣＩ−＋Ｃ１＋Ｃ５Ｔ Ｉ Ｃ２→Ｃ２＋、Ｃ５
Ｔとなり、Ｃ１−Ｃ２の項は浮遊容−ｉ Ｃｓ’ｒの影
響はなくなるが、Ｃ１十０２の項には２ ｃｓ’ｒが余
分に加わることになるから、これを補正するために、（
Ｃ１”２ ）／（Ｃ１＋０２ ２Ｃ８Ｔ）なる演算、す
なわち、上記値）式のかわシに、次式の如く一定値Ｋを
減算する。
同様にして圧力Ｐを求める（至）式については、（ＣＩ
Ｃ２）／（Ｃ２−Ｃ８Ｔ）の演算、すなわちなる演
算を行なう。
Ｃ２）／（Ｃ２−Ｃ８Ｔ）の演算、すなわちなる演
算を行なう。
次に、温度補正を行なう場合について説明する。
この場合は、μｍ００Ｍ演算回路７より信号ＰＯＩ 。
ＰＯ２によってスイッチ５Ｗ２１を選択することにより
、温度測定モードとする。これによって、コンデンサｃ
Ｂ 、スイッチ５Ｗ２１ 、 ＳＷＩ １ 、５Ｗ２２
、サーミスタ測温抵抗体Ｒ８を介する充放電径路がコン
デンサＣ工、Ｃ２の測定モードの場合と同様に形成され
る。なお、抵抗ＲがサーミスタＲ８と並列に挿入される
が、Ｒ８＜Ｒとなるように選ばれているため抵抗Ｒによ
る影響を無視することができる。
、温度測定モードとする。これによって、コンデンサｃ
Ｂ 、スイッチ５Ｗ２１ 、 ＳＷＩ １ 、５Ｗ２２
、サーミスタ測温抵抗体Ｒ８を介する充放電径路がコン
デンサＣ工、Ｃ２の測定モードの場合と同様に形成され
る。なお、抵抗ＲがサーミスタＲ８と並列に挿入される
が、Ｒ８＜Ｒとなるように選ばれているため抵抗Ｒによ
る影響を無視することができる。
シタがって、コンデンサＣＳによる充電時間ｔ３は
であり、そのトータルの充放電時間Ｔ５はＴ５−ｎｔ３
＋（ｎ １）ｔｃ として与えられる。この充放電時間Ｔ５と温度との対応
関係を予めμｍ００Ｍ演算回路７の記憶部（図示なし）
に記憶させておくことによシ、温度を測定することがで
きる。この場合、電圧ＶＤＤおよびＶＴＨの変動による
影響を直接受けることになるが、補正量に対する誤差で
あるから、それ程問題になることはない〇 る誤差が考えられるが、充電時間ｔ□、ｔ２をそれぞれ
ｔｌ）ｔｃ、ｔ２）ｔｃとなるようにすることによって
上記の如き影響を無視することができる。
＋（ｎ １）ｔｃ として与えられる。この充放電時間Ｔ５と温度との対応
関係を予めμｍ００Ｍ演算回路７の記憶部（図示なし）
に記憶させておくことによシ、温度を測定することがで
きる。この場合、電圧ＶＤＤおよびＶＴＨの変動による
影響を直接受けることになるが、補正量に対する誤差で
あるから、それ程問題になることはない〇 る誤差が考えられるが、充電時間ｔ□、ｔ２をそれぞれ
ｔｌ）ｔｃ、ｔ２）ｔｃとなるようにすることによって
上記の如き影響を無視することができる。
また、上記（４）式または測成からも明らかなように、
抵抗Ｒおよび電圧ＶＤＤ 、ＶＴＨ等の因子は上、下辺
にあって割シ算が行なわれているので、これらの変動に
よる影響も無視することができるものである。なお、上
記においてはコンデンサの充放電動作のうち、特に充電
時間を測定して変位量を検出するようにしたが、上記と
同様にしてその放電時間から変位量を検出することも可
能であることは云う迄もない。
抵抗Ｒおよび電圧ＶＤＤ 、ＶＴＨ等の因子は上、下辺
にあって割シ算が行なわれているので、これらの変動に
よる影響も無視することができるものである。なお、上
記においてはコンデンサの充放電動作のうち、特に充電
時間を測定して変位量を検出するようにしたが、上記と
同様にしてその放電時間から変位量を検出することも可
能であることは云う迄もない。
また、上記第３図に示される実施例において、抵抗Ｒお
よび７リツプ７０ツブＱ１をコンデンサＣ１，Ｃ２の容
量検出時に共用するようにしたが、これをそれぞれ別個
に設けて検出することも勿論可能である。
よび７リツプ７０ツブＱ１をコンデンサＣ１，Ｃ２の容
量検出時に共用するようにしたが、これをそれぞれ別個
に設けて検出することも勿論可能である。
以上のように、この発明によれば、測定回路をディジタ
ル的に構成するようにしたから、ノイズや温度等の影響
を回避することができ、したがって測定精度を向上させ
ることが可能になるとともに、消費電力を節約すること
ができる。また、温度または浮遊容量の影響を演算によ
って補正することができるので、そのための補償回路を
必要としないという利点を有するものである。また、差
圧のかわり圧力を測定する場合も、演算式を変更する、
つｔｐ適当なプログラムを選択するだけで容易に対処す
ることができるので、実用上の効果がイヴめて大である
。
ル的に構成するようにしたから、ノイズや温度等の影響
を回避することができ、したがって測定精度を向上させ
ることが可能になるとともに、消費電力を節約すること
ができる。また、温度または浮遊容量の影響を演算によ
って補正することができるので、そのための補償回路を
必要としないという利点を有するものである。また、差
圧のかわり圧力を測定する場合も、演算式を変更する、
つｔｐ適当なプログラムを選択するだけで容易に対処す
ることができるので、実用上の効果がイヴめて大である
。
第１図は物理的変位を容量変化に変換して検出する方法
の原理を説明するための原理図、第２図はこの発明の実
施例を示すブロック図、第３図は第２図のブロック内を
詳細に示す回路構成図、第４図はこの発明の検出、変換
動作を説明するためのタイムチャート、第５図は容量検
出部の他の実施例を示す回路図である。 符号説明
の原理を説明するための原理図、第２図はこの発明の実
施例を示すブロック図、第３図は第２図のブロック内を
詳細に示す回路構成図、第４図はこの発明の検出、変換
動作を説明するためのタイムチャート、第５図は容量検
出部の他の実施例を示す回路図である。 符号説明
Claims (1)
- 機械的な変位に応じて少なくともその容量値の一方が変
化する２つの測定コンデンサと、該２つのコンデンサを
交互に充放電する回路を備え、該充放電に要する時間か
らその容量に応じた周波数のパルス信号に変換する容量
−周波数変換回路と、該変換回路からのパルス数を計数
し、該計数値が所定の値に達したとき計数出力を出す第
１の計数回路と、前記各コンデンサの充電または放電開
始とともにクロック信号源からのクロックパルスの計数
を開始し、前記第１の計数回路からの計数出力によって
該クロックパルスの計数を停止する第２の計数回路と、
第１の計数回路からの計数出力を受けて該第２の計数回
路の計数結果を読取り、該結果にもとづいて所定の演算
を行なうディジタル演算回路とを備え、該演算結果から
機械的な変位量を測定するようにしたことを特徴とする
変位測定装置。
Priority Applications (10)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56118412A JPS5821104A (ja) | 1981-07-30 | 1981-07-30 | 変位測定装置 |
| US06/402,377 US4531193A (en) | 1981-07-30 | 1982-07-27 | Measurement apparatus |
| AU86518/82A AU549860B2 (en) | 1981-07-30 | 1982-07-28 | Measurement apparatus |
| CA000408285A CA1220835A (en) | 1981-07-30 | 1982-07-28 | Measurement apparatus |
| BR8204472A BR8204472A (pt) | 1981-07-30 | 1982-07-29 | Aparelho para medir uma quantidade fisica e fornecer dados de medicao correspondentes |
| EP82106917A EP0071912B1 (en) | 1981-07-30 | 1982-07-30 | Measurement apparatus |
| DE8484114777T DE3279510D1 (en) | 1981-07-30 | 1982-07-30 | Measurement apparatus |
| DE8282106917T DE3274495D1 (en) | 1981-07-30 | 1982-07-30 | Measurement apparatus |
| EP84114777A EP0159401B1 (en) | 1981-07-30 | 1982-07-30 | Measurement apparatus |
| DE19823229010 DE3229010A1 (de) | 1981-07-30 | 1982-07-30 | Digitale messeinrichtung fuer eine physikalische groesse |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56118412A JPS5821104A (ja) | 1981-07-30 | 1981-07-30 | 変位測定装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5821104A true JPS5821104A (ja) | 1983-02-07 |
| JPH0522163B2 JPH0522163B2 (ja) | 1993-03-26 |
Family
ID=14736000
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP56118412A Granted JPS5821104A (ja) | 1981-07-30 | 1981-07-30 | 変位測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5821104A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4720639A (en) * | 1985-09-09 | 1988-01-19 | Nippondenso Co., Ltd. | Switch device for starter of internal combustion engine |
| WO2004076966A1 (ja) * | 2003-02-28 | 2004-09-10 | Oht Inc. | 導電体検査装置及び導電体検査方法 |
| WO2004076967A1 (ja) * | 2003-02-28 | 2004-09-10 | Oht Inc. | 導体位置検査装置及び導体位置検査方法 |
| JP2009174978A (ja) * | 2008-01-24 | 2009-08-06 | Fujikura Ltd | 静電容量型センサ |
| GB2479156A (en) * | 2010-03-30 | 2011-10-05 | Univ Newcastle | Measuring a voltage to be measured by use of a digital counter means selectively connected to a charged capacitor |
| JPWO2016009783A1 (ja) * | 2014-07-16 | 2017-06-08 | 株式会社日立製作所 | 超音波探触子、その性能評価方法及び超音波診断装置 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS4843951A (ja) * | 1971-09-30 | 1973-06-25 | ||
| JPS5161864A (en) * | 1974-11-25 | 1976-05-28 | Shimadzu Corp | Seidenyoryo chokuryudenatsuhenkansochi |
-
1981
- 1981-07-30 JP JP56118412A patent/JPS5821104A/ja active Granted
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS4843951A (ja) * | 1971-09-30 | 1973-06-25 | ||
| JPS5161864A (en) * | 1974-11-25 | 1976-05-28 | Shimadzu Corp | Seidenyoryo chokuryudenatsuhenkansochi |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4720639A (en) * | 1985-09-09 | 1988-01-19 | Nippondenso Co., Ltd. | Switch device for starter of internal combustion engine |
| WO2004076966A1 (ja) * | 2003-02-28 | 2004-09-10 | Oht Inc. | 導電体検査装置及び導電体検査方法 |
| WO2004076967A1 (ja) * | 2003-02-28 | 2004-09-10 | Oht Inc. | 導体位置検査装置及び導体位置検査方法 |
| US7332914B2 (en) | 2003-02-28 | 2008-02-19 | Oht Inc. | Conductor inspection apparatus and conductor inspection method |
| JP2009174978A (ja) * | 2008-01-24 | 2009-08-06 | Fujikura Ltd | 静電容量型センサ |
| GB2479156A (en) * | 2010-03-30 | 2011-10-05 | Univ Newcastle | Measuring a voltage to be measured by use of a digital counter means selectively connected to a charged capacitor |
| GB2479156B (en) * | 2010-03-30 | 2012-11-21 | Univ Newcastle | Apparatus and method for voltage sensing |
| US9121871B2 (en) | 2010-03-30 | 2015-09-01 | University Of Newcastle Upon Tyne | Apparatus and method for voltage sensing |
| JPWO2016009783A1 (ja) * | 2014-07-16 | 2017-06-08 | 株式会社日立製作所 | 超音波探触子、その性能評価方法及び超音波診断装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0522163B2 (ja) | 1993-03-26 |
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