JPS59132309A - 容量式変換装置 - Google Patents
容量式変換装置Info
- Publication number
- JPS59132309A JPS59132309A JP695883A JP695883A JPS59132309A JP S59132309 A JPS59132309 A JP S59132309A JP 695883 A JP695883 A JP 695883A JP 695883 A JP695883 A JP 695883A JP S59132309 A JPS59132309 A JP S59132309A
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- JP
- Japan
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- current
- voltage
- resistor
- pair
- capacitors
- Prior art date
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- Pending
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01D5/00—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
- 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
- G01D5/14—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 the magnitude of a current or voltage
- G01D5/24—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 the magnitude of a current or voltage by varying capacitance
- G01D5/241—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 the magnitude of a current or voltage by varying capacitance by relative movement of capacitor electrodes
- G01D5/2417—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 the magnitude of a current or voltage by varying capacitance by relative movement of capacitor electrodes by varying separation
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
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- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (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】
本発明は、圧力、差圧等の被測定量に応じて可動電極が
愛位し容量が差動的に変化する一対の可変コンデンサを
用いた容量式変換装置に関する。
愛位し容量が差動的に変化する一対の可変コンデンサを
用いた容量式変換装置に関する。
一般に容量式変換装置では、被測定量に応じて容量が差
動的に変化する一対の可変コンデンサの容量の和に対応
した電気信号が一定になるように発振器を制御し、容量
の差に対応した電気信号を出力することによシ被測定量
を電気信号に変換している。ところでこの種の容量式変
換装置においては、例えば差圧検出器のように可動電極
が被測定量に応じて変位する金属ダイヤフラムの場合に
は、被測定量と容量との関係が双曲線で表わせるものが
多く、センサ部に非直線性がある。このため従来の容量
式変換装置器では、補償用コンデンサを用い、一対の可
変コンデンサの容量の和と補償用コンデンサの容量との
差が一定になるように発振器を制御するようにして、補
償用コンデンサの容量の大きさを選ぶことによって非直
線性を補償している。しかしながら補償用コンデンサを
別個に必要とする欠点があった。
動的に変化する一対の可変コンデンサの容量の和に対応
した電気信号が一定になるように発振器を制御し、容量
の差に対応した電気信号を出力することによシ被測定量
を電気信号に変換している。ところでこの種の容量式変
換装置においては、例えば差圧検出器のように可動電極
が被測定量に応じて変位する金属ダイヤフラムの場合に
は、被測定量と容量との関係が双曲線で表わせるものが
多く、センサ部に非直線性がある。このため従来の容量
式変換装置器では、補償用コンデンサを用い、一対の可
変コンデンサの容量の和と補償用コンデンサの容量との
差が一定になるように発振器を制御するようにして、補
償用コンデンサの容量の大きさを選ぶことによって非直
線性を補償している。しかしながら補償用コンデンサを
別個に必要とする欠点があった。
本発明は、一対の可変コンデンサのいずれか−に発振器
を制御することによって、センサ部の非直線性を有効に
補償でき、調整操作の簡単な容量式変換装置を実現した
ものである。
を制御することによって、センサ部の非直線性を有効に
補償でき、調整操作の簡単な容量式変換装置を実現した
ものである。
第１図は本発明製置の一実施例を示す接続図である。図
において、ｃｌ、Ｃ２は変位量に応じて容量が差動的に
変化する一対の可変コンデンサで、図には被測定量に応
じて変位する可動電極１ｏと、との可動電極１０を挾ん
で対向配置されている固定電極１１．１２とで構成され
ている。ｏＳｃは発振器、Ｉ／Ｖは電流電圧変換回路で
、演算増幅器ｏｐ１とその帰還回路に接続された抵抗Ｒ
ｏおよびコンデンサＣｆｏよシなっている。ＩＣは積分
回路で、演算増幅器ｏｐ とその帰還回路に接続され
たコンデン＋Ｉ′ｃ工とからなっている。ＩＡは演算増
幅器ＯＰ を用いた反転増幅回路、Ｔはトランスで、
１次コイルｎ１ と２個の２次コイル”２：Ｌ’ ｎ２２とを有している
。Ｖｒは安定化された直流の基準電源、Ｄ−Ｄは各々整
４ 流用ダイオード、Ｃｆ１．Ｃｆ２は各々平滑用コンデン
サ、■は直流分阻止用コンデンサ、Ｒ□〜Ｒ４は各々抵
抗である。
において、ｃｌ、Ｃ２は変位量に応じて容量が差動的に
変化する一対の可変コンデンサで、図には被測定量に応
じて変位する可動電極１ｏと、との可動電極１０を挾ん
で対向配置されている固定電極１１．１２とで構成され
ている。ｏＳｃは発振器、Ｉ／Ｖは電流電圧変換回路で
、演算増幅器ｏｐ１とその帰還回路に接続された抵抗Ｒ
ｏおよびコンデンサＣｆｏよシなっている。ＩＣは積分
回路で、演算増幅器ｏｐ とその帰還回路に接続され
たコンデン＋Ｉ′ｃ工とからなっている。ＩＡは演算増
幅器ＯＰ を用いた反転増幅回路、Ｔはトランスで、
１次コイルｎ１ と２個の２次コイル”２：Ｌ’ ｎ２２とを有している
。Ｖｒは安定化された直流の基準電源、Ｄ−Ｄは各々整
４ 流用ダイオード、Ｃｆ１．Ｃｆ２は各々平滑用コンデン
サ、■は直流分阻止用コンデンサ、Ｒ□〜Ｒ４は各々抵
抗である。
このように構成した本発明装置において、一対の可変コ
ンデンサＣ□、 Ｃ２にはトランスＴを介して発振器Ｏ
８Ｃの発振出力が与えられているので、それぞれの容量
に応じた交流電流’ｉｌ’２が流れる。
ンデンサＣ□、 Ｃ２にはトランスＴを介して発振器Ｏ
８Ｃの発振出力が与えられているので、それぞれの容量
に応じた交流電流’ｉｌ’２が流れる。
交流電流ｉ□、１２は整流用ダイオードＤ□〜Ｄ４およ
び平滑用コンデンサＣｆ□、Ｃｆ２によって整流平滑さ
れる。そして交流電流１１の平均入電流工□と交流電流
１２の平均値電流Ｉ２の差（工□−１゜）が電流電圧変
換回路Ｉ／Ｖに供給され、交流電流１２の平均値電流Ｉ
２が積分回路ＩＣに供給されている。したがって、電流
電圧変換回路工／ｖの出力端には次式に示す如き平均値
電圧ｖＯが得られる０ ■ｏ−−ｋ（０１−０２）ＲＯ（１ン された後抵抗Ｒ３を介して積分回路ＩＣに帰還筒１流Ｉ
ｆ（＝ＶＯ・Ｒ２／ ＲＩ Ｒ３）として加えられてい
る。また積分回路ＩＣには負の基準電圧源Ｖｒより抵抗
Ｒ４を介して基準電流Ｉｒ（＝Ｖｒ／Ｒ４）が加えられ
ている。そして、積分回路ＩＣは平均入力電流が零とな
るように発振器ＯＳＣの例えば電源電圧を制御するので
、次式の関係が成立する。
び平滑用コンデンサＣｆ□、Ｃｆ２によって整流平滑さ
れる。そして交流電流１１の平均入電流工□と交流電流
１２の平均値電流Ｉ２の差（工□−１゜）が電流電圧変
換回路Ｉ／Ｖに供給され、交流電流１２の平均値電流Ｉ
２が積分回路ＩＣに供給されている。したがって、電流
電圧変換回路工／ｖの出力端には次式に示す如き平均値
電圧ｖＯが得られる０ ■ｏ−−ｋ（０１−０２）ＲＯ（１ン された後抵抗Ｒ３を介して積分回路ＩＣに帰還筒１流Ｉ
ｆ（＝ＶＯ・Ｒ２／ ＲＩ Ｒ３）として加えられてい
る。また積分回路ＩＣには負の基準電圧源Ｖｒより抵抗
Ｒ４を介して基準電流Ｉｒ（＝Ｖｒ／Ｒ４）が加えられ
ている。そして、積分回路ＩＣは平均入力電流が零とな
るように発振器ＯＳＣの例えば電源電圧を制御するので
、次式の関係が成立する。
よって、（１）式、（２）式からＶｏは、となシ、発振
器ＯＳＣの発振出力の振幅や周波数の影響を受けない。
器ＯＳＣの発振出力の振幅や周波数の影響を受けない。
一方可変コンデン、すＣ１，Ｃ２の容量は変位量Ｘに対
し、初期容量をＣｏ、可動電極１ｏと固定電極１１（１
２）間の基準間隔をｄ （ｘ＝ｏのとき）とすると、Ｃ
＝ Ｃｏ −（４） １ ｄ十ｘ Ｃ＝ Ｃｏ −（５） ２ ｄ−ｘ の関係で変化するので、ＶＯば、 となる。よって、可変抵抗Ｒ□によって反転増幅器ＩＡ
のゲインＲ２／Ｒ１が、 を満足するように帰還電流Ｉｆを調整すればＶｏは、Ｖ
ｏ ＝ ２−−ＲｏＩｒ ａ＊
となり、Ｒｏ、 Ｉｒ、 ｄは一定値であるので、ＶＯ
は第２図（イ）に示すように変位量Ｘに正確に対応した
ものとなる。
し、初期容量をＣｏ、可動電極１ｏと固定電極１１（１
２）間の基準間隔をｄ （ｘ＝ｏのとき）とすると、Ｃ
＝ Ｃｏ −（４） １ ｄ十ｘ Ｃ＝ Ｃｏ −（５） ２ ｄ−ｘ の関係で変化するので、ＶＯば、 となる。よって、可変抵抗Ｒ□によって反転増幅器ＩＡ
のゲインＲ２／Ｒ１が、 を満足するように帰還電流Ｉｆを調整すればＶｏは、Ｖ
ｏ ＝ ２−−ＲｏＩｒ ａ＊
となり、Ｒｏ、 Ｉｒ、 ｄは一定値であるので、ＶＯ
は第２図（イ）に示すように変位量Ｘに正確に対応した
ものとなる。
に調整すれば、Ｖｏの増加率は第２図枦）に示すように
調整すれば第２図（ハ）に示すように変位量Ｘが大きく
なる程増加率が減少するようになシ、入出力関係を非直
線にできる。しかもその非直線性の犬きさは反転増幅器
ＩＡのゲインを変えることによって設定できる。したが
って、例えば金属ダイヤフラムで差圧を変位に変換する
場合には、被測定量（差圧）と可動電極１０の変位量Ｘ
との非直線性をＩＡのゲインを適宜選定することによっ
て有効に補償できる。すなわちセンサ部の非直線性を補
償できる。
調整すれば第２図（ハ）に示すように変位量Ｘが大きく
なる程増加率が減少するようになシ、入出力関係を非直
線にできる。しかもその非直線性の犬きさは反転増幅器
ＩＡのゲインを変えることによって設定できる。したが
って、例えば金属ダイヤフラムで差圧を変位に変換する
場合には、被測定量（差圧）と可動電極１０の変位量Ｘ
との非直線性をＩＡのゲインを適宜選定することによっ
て有効に補償できる。すなわちセンサ部の非直線性を補
償できる。
なお上述では、反転増幅器ＩＡのゲインＲ２／ Ｒ□を
変えて帰還電流Ｉｆの大きさを調整して非直線性を補償
する場合を例示したが、抵抗Ｒ３を可変抵抗としてその
抵抗値を変えて帰還電流Ｉｆの大きさを調整して非直線
性を補正してもよい。また上述では積分回路ＩＣに帰還
電流Ｉｆと基準電流Ｉｒとを別々に与える場合を例示し
たが、正の基準電圧源Ｖｒを用いる場合には第３図に示
すように、Ｖｒを抵抗Ｒを介して反転増幅器ＩＡに印加
し、反転増幅器ＩＡで出力電圧Ｖ・と基準電圧Ｖ・とを
加算した後抵抗Ｒ）を介して積分回路ＩＣに加えるよう
にしてもよい。この場合基準電流Ｉｒは■１．Ｒ２／Ｒ
３，Ｒ４で与えられ、帰還電流ＩｆはＶｏ ： Ｒ２／
Ｒ□・Ｒ３で与えられるので、Ｉｆの調整は可変抵抗
Ｒ１によって行う。また上述では、コンデンサＣの容量
に対応した電流の大きさが帰還電流と基準電流の和と等
しくなるように発振器ＯＳＣを制御する場合を例示した
が、第４図に示すようにコンデンサＣ工の容量に対応し
た電流の大きさが帰還電流と基準電流の和と等しくなる
ように発振器Ｏ８Ｃを制御するようにしてもよい。なお
この場合は図示の如く正の基準電圧源Ｖｒより基準電流
Ｉｒが積分回路ＩＣに与えられ、ｖｏは次式で与えられ
る。
変えて帰還電流Ｉｆの大きさを調整して非直線性を補償
する場合を例示したが、抵抗Ｒ３を可変抵抗としてその
抵抗値を変えて帰還電流Ｉｆの大きさを調整して非直線
性を補正してもよい。また上述では積分回路ＩＣに帰還
電流Ｉｆと基準電流Ｉｒとを別々に与える場合を例示し
たが、正の基準電圧源Ｖｒを用いる場合には第３図に示
すように、Ｖｒを抵抗Ｒを介して反転増幅器ＩＡに印加
し、反転増幅器ＩＡで出力電圧Ｖ・と基準電圧Ｖ・とを
加算した後抵抗Ｒ）を介して積分回路ＩＣに加えるよう
にしてもよい。この場合基準電流Ｉｒは■１．Ｒ２／Ｒ
３，Ｒ４で与えられ、帰還電流ＩｆはＶｏ ： Ｒ２／
Ｒ□・Ｒ３で与えられるので、Ｉｆの調整は可変抵抗
Ｒ１によって行う。また上述では、コンデンサＣの容量
に対応した電流の大きさが帰還電流と基準電流の和と等
しくなるように発振器ＯＳＣを制御する場合を例示した
が、第４図に示すようにコンデンサＣ工の容量に対応し
た電流の大きさが帰還電流と基準電流の和と等しくなる
ように発振器Ｏ８Ｃを制御するようにしてもよい。なお
この場合は図示の如く正の基準電圧源Ｖｒより基準電流
Ｉｒが積分回路ＩＣに与えられ、ｖｏは次式で与えられ
る。
ま／こ上述では、積分回路ＩＣを用いて一対の可′変！
が、５図に示すように高利得の差動増幅器ＤＡを用Ｖ９
て、可変コンデンサｃ２の、容量に関連した平均値電流
工、を抵抗Ｒ６に流しその両端に生ずる電圧と、出力電
圧ｖＯと基準電圧Ｖｒとを抵抗Ｒ３，Ｒ４，Ｒ５で加算
した電圧とが等しくなるように発振器ｏｓｃを制御する
ようにしてもよい。
て、可変コンデンサｃ２の、容量に関連した平均値電流
工、を抵抗Ｒ６に流しその両端に生ずる電圧と、出力電
圧ｖＯと基準電圧Ｖｒとを抵抗Ｒ３，Ｒ４，Ｒ５で加算
した電圧とが等しくなるように発振器ｏｓｃを制御する
ようにしてもよい。
芒らに上述では、容量に応じた交流電流、ｔｌ、 １２
をダイオードＤ −Ｄ で整流する場合を例示したが、
４ 第６図に示すように演算増幅器ｏｐ ｏｐとダイ第４
′ ５ 一ドＤ□、〜Ｄ□４および抵抗Ｒ□□〜Ｒ□４を組合せ
た理想化ダイオードＩＤ ＩＤを用いてもよい。この
１′２ 場合ＩＤ□から抵抗Ｒ８を介してＩ／Ｖに整流電流工、
が、ＩＤ２から抵抗Ｒ９を介してＩ／Ｖに整流電流工、
が供給される。またより２から抵抗Ｒ１ｏを介してＩＣ
に整流電流工２が供給される。ただし、Ｒ８＝Ｒ９＝Ｒ
□。になるように抵抗値が選ばれる。
をダイオードＤ −Ｄ で整流する場合を例示したが、
４ 第６図に示すように演算増幅器ｏｐ ｏｐとダイ第４
′ ５ 一ドＤ□、〜Ｄ□４および抵抗Ｒ□□〜Ｒ□４を組合せ
た理想化ダイオードＩＤ ＩＤを用いてもよい。この
１′２ 場合ＩＤ□から抵抗Ｒ８を介してＩ／Ｖに整流電流工、
が、ＩＤ２から抵抗Ｒ９を介してＩ／Ｖに整流電流工、
が供給される。またより２から抵抗Ｒ１ｏを介してＩＣ
に整流電流工２が供給される。ただし、Ｒ８＝Ｒ９＝Ｒ
□。になるように抵抗値が選ばれる。
以上説明したように本発明によれば、センサ部の非直線
性を簡単な操作で有効に補償できる容量式変換装置が得
られる１、
性を簡単な操作で有効に補償できる容量式変換装置が得
られる１、
第１図は本発明装置の一実施例を示す接続図、第２図は
その動作説明のだめの特性線図、第６図〜第６図は本発
明装置の他の実施例を示す接続図である。 Ｔ・・・トランス、Ｖｒ・・・直流の基準電源、ＩＤ□
、 ＩＤ２・・・理想化ダイオード。 第 ７１日 第 ２ 閃 第 ３ 閃 第 ４ 喝 第 ５１利
その動作説明のだめの特性線図、第６図〜第６図は本発
明装置の他の実施例を示す接続図である。 Ｔ・・・トランス、Ｖｒ・・・直流の基準電源、ＩＤ□
、 ＩＤ２・・・理想化ダイオード。 第 ７１日 第 ２ 閃 第 ３ 閃 第 ４ 喝 第 ５１利
Claims (1)
- 被測定量に応じて容量が差動的に変化する一対の可変コ
ンデンサと、前記一対の可変コンデンサに発振出力を印
加する発振器と、前記一対の可変コンデンサの容量の差
に対応した電流に関連する出力信号を得る回路と、前記
一対の可変コンデンサのいずれか一方の容量に対応した
電流に関連した信号が前記出力信号に関連した帰還信号
と基準信号との和と等しくなるように前記発振器を制御
する回路とを有し、前記帰還信号を調整して誰灘線砺の
＃Ａ償を行うことを特徴とする容量式変換装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP695883A JPS59132309A (ja) | 1983-01-19 | 1983-01-19 | 容量式変換装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP695883A JPS59132309A (ja) | 1983-01-19 | 1983-01-19 | 容量式変換装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59132309A true JPS59132309A (ja) | 1984-07-30 |
Family
ID=11652727
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP695883A Pending JPS59132309A (ja) | 1983-01-19 | 1983-01-19 | 容量式変換装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59132309A (ja) |
-
1983
- 1983-01-19 JP JP695883A patent/JPS59132309A/ja active Pending
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