JPS59133422A - 容量式変換器 - Google Patents

容量式変換器

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JPS59133422A
JPS59133422A JP791183A JP791183A JPS59133422A JP S59133422 A JPS59133422 A JP S59133422A JP 791183 A JP791183 A JP 791183A JP 791183 A JP791183 A JP 791183A JP S59133422 A JPS59133422 A JP S59133422A
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JP
Japan
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pulse width
voltage
circuit
set voltage
output
Prior art date
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Pending
Application number
JP791183A
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English (en)
Inventor
Terutaka Hirata
平田 輝孝
Masahiro Ogawa
雅弘 小川
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Yokogawa Electric Corp
Original Assignee
Yokogawa Hokushin Electric Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Yokogawa Hokushin Electric Corp filed Critical Yokogawa Hokushin Electric Corp
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Publication of JPS59133422A publication Critical patent/JPS59133422A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01DMEASURING 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
    • G01D5/00Mechanical 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
    • G01D5/12Mechanical 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
    • G01D5/14Mechanical 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
    • G01D5/24Mechanical 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
    • G01D5/241Mechanical 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
    • G01D5/2417Mechanical 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

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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。

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
変位し容量が差動的に変化する一対の可変コンデンサを
用いた容量式変換器に関する。
一般に容量式変換器においては、差圧変換器や圧力変換
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った
本発明は、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を用い、一対の可変コンデンサの一
方の容量に応じたデーティレシオの第1のパルス幅信号
と他方の容量に応じたデユティレシオの第2のパルス幅
信号を得、第1のパルス幅信号と第2のパルス幅信号の
デユティレシオの差と設定電圧との積に関連した出力電
圧を得るとともに、第1.第2のパルス幅信号のいずれ
か一方のデーティレシオと前記設定電圧との積に関連し
た電流と前記出力電圧に関連した電流および基準電流の
との総和が零に表るように前記設定電圧を制御すること
によって、上述の如き非直線性を有効に補償できる容量
式変換器を実現したものである。
第1図は本発明変換器の一実施例を示す接続図である。
図において、C11C2は一対の可変コンデンサで、差
圧等の被測定量に応じて変位する可動電極10とこの可
動電極10に対向配置されている固定電極11.12と
で構成されている。C/pは容量パルス幅変換回路で、
一対の可変コンデンサC1,C2の容量を検出し、C1
,C2の容量にそれぞれ応じたデユティレシオのパルス
幅信号pw1. pw2を出力するものである。
C/Pの具体的な構成の一例を第5図および第5図に示
す。第5図において、SW1□、SW□2はそれぞれコ
ンデンサC1,C2に並列に接続された電界効果トラン
ジスタ等のスイッチ、pGは周期Tおよびパルス幅ts
が一足なパルスPcを出力するパルス発生器、BAl、
 BA2は各々バ、フ丁アンプ、Cpl、C20は各々
コンパレータ、G1.G2は各々ノアゲートである。5
w11. sw1□はPGからの第4図H)に示す如き
一足周期Tで一定パルス幅t8のパルスPcによって同
時に駆動され、t8の期間オンになる。オンになるとC
□、C2に充電されていた電荷が放電し、オフになると
抵抗R11’ R1□管介して直流電源Vaよりの電流
で01.C2が充電される。その結果C□、C2の充電
電圧Vc1e Vo2は第4図←)に示すように寿る。
コンパレータCP1 、C20でBAl、 BA2を介
して与えられるVclJ Vo2を監視し、Vclr 
Vo2が一定値■に達するとCp□J CF2の出力が
第4図(ハ)、に)に示すように反転する。VCl *
 V(!2が■に達するまでの時間すなわちC1,C2
が充電されている時間をt□、t2とすると、ノアゲー
トG1.G2の出力端にはそれぞれ第4図(ホ)。
(へ)に示すようにデユティレシオが1.  、1.−
なる’l     T パルス幅信号pW1.pW2が生ずる。そして、tl、
t2は抵抗R11,R□2の値をR11−R1゜−Rと
すると、t1!kC1(1) t2誼kC2(2) ただし%に雪−RLn(1−−rj−)で与えられるの
で、pWl、pW2のデユティレシオはそれぞれC1,
C2の容量に応じたものとなる。
第5図の容量パルス幅変換回路C/pは、コンパレータ
Cp2の出力でセットされ、コンパレータCP1の出力
でリセットされるフリ、プ70.プFFを用い% F’
Fの出力QでスイッチSWt□を駆動し、FF(S) の出力4でスイッチ5W11を駆動することにより、一
対のコンデンサC1,C2が第6図C)、←)に示すよ
うに充放電を操り返して自動振動するようにしたもので
ある。自励振動の周期TはC□が充電されている時間t
1と02が充電されている時間t2との和(再び第1図
において、swl、 SW2. SW3は各々スイ、チ
で、swlはパルス幅信号pw1で、SW2とSW3杜
パルス幅信号pW2でそれぞれ駆動され、SW2とSW
3は設定電圧Vrをそれぞれオンオフし、SW□は設定
電圧Vrを反転増幅器IAで反転した電圧−Vrをオン
オフするものである。表おスイッチsw1. SW2゜
SW  としても電界効果トランジスタ等の電子スイッ
チが好適である。FCは演算増幅器OP1を用いたフィ
ルタ回路で、その人力←)に線抵抗R1とスイ。
チ8W1の直列回路を介して反転増幅器IAの出力(4
) −Vrが加えられているとともに、抵抗R2とスイッチ
SW2の直列回路を介して設定電圧Vrが加えられてい
る。ICは演算増幅器OP2を用いた積分回路で、その
人力←)には抵抗R3とスイッチSW3の直列回路を介
して設定電圧Vrが、可変抵抗R4を介してフィルタ回
路FCの出力電圧Voが、抵抗R5を介して基準電圧V
sがそれぞれ加えられて切る。積分回路ICは入力を加
算積分し設定電圧Vrを出力するものである。
このように構成した本発明変換器において、パルス幅信
号の周期Tが積分回路ICの時定数ClR3に比して十
分に短かく、定常状態に達しているときの積分回路IC
の出力電圧の直流分をVrとすると、積分回路ICの平
均入力電流は零となるので、フィルタ回路FCの出力電
圧の直流分をVoとすると次式の関係が成立する。
同様にパルス幅信号pw1. pw2の周期Tがフィル
タ回路FCの時定数CアRoに比して十分に短かいので
、定常状態に達しているときのフィルタ回路FCの出力
電圧の直流分vOは、 となる。(3)式と(4)式からvOは、となり、パル
ス幅信号の周期Tが変化してもその影響を受けない。(
6)式に(υ式、(2)式を代入すると、Voは次式で
表わすことができる。
一方可変コンデンサC1,C2の容量は変位量Iに対し
、初期容量なCo、可動電極10と固定電極112)間
の基準間隔をd(xmo のとき)とすると、clwa
 co −、、−(7) C2°00ゴ丁f(8) の関係で変化するので、出力電圧Voは、となる。よっ
て、 を満足するように可変抵抗R4の抵抗値を調整すれば、
出力電圧vOは、 となり% R5,RA、 (1,V8は一定イ直である
ので、出力(l〕 電圧Voは第2図G)に示すように変位量Xに正確に対
応したものとなる。
すれば、第2図←)に示すように出力電圧vOの増加に
なるように調整すれば、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大きさ
は抵抗値Rの値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や圧力を変位に
変換する場合には、被測定量と可動電極1oの変位量X
との非直線性を補正できる。すなわちセンサ部の非直線
性を補正できる。
なお上述では、可変抵抗Rを調整して非直線性の補正を
行う場合を例示したが、第7図に示すように出力電圧V
oを増幅善人で増幅した後抵抗Rを介して積分回路IC
に与えるようにすれば、出力電圧Voは、増幅善人のゲ
インをβとすると、(8) となり、増幅善人のゲインβを調整することによって非
直線性を補正できる。なお第7@においては増幅善人と
して、演算増幅器Op と分圧抵抗器R,6からなる非
反転形のものが示されておυ、そのゲインβは、分圧抵
抗器R6の分圧比で与えられ、分圧抵抗器R6の刷子の
位置によって調整できる。
また上述では、スイッチSW3をパルス幅信号PW2で
駆動する場合を例示したが、第8図に示すように増幅善
人を反転形にすれば、パルス幅信号PWiで駆動できる
。この場合の出力電圧vOは、となり、抵抗Rまたは増
幅善人のゲインβを調整することによってリニアライズ
ができる。なお第7図および第8図において、スイッチ
sw1〜SW3の一端と基準点間に接続した抵抗R□+
 、 H2+、 R31はswl、 sw2. sw3
の素子や配線のストレイ容itを除くだめのものである
。なお抵抗R1!〜R3Iの代りにsw  −5w3と
逆位相でオンオフするスイッチを用いてもよく、まft
 sw1〜SW3をトランス7丁スイッチとしてもよい
以上説明したように本発明においては、簡単な構成でセ
ンサ部の非直線性を有効に補正できる容量式変換器が得
られる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明変換器の一実施例を示す接続図、第2図
はその動作説明図、第5図は本発明変換器に用いる容量
パルス幅変換回路の具体的な構成の一例を示す接続図、
第4図はその動作説明のための波形図、第5図は容量パ
ルス幅変換回路の具体的な構成の他の例を示す接続図、
第6図はその動作説明のための波形図、第7図、第8図
は本発明変換器の他の実施例を示す接続図である。 cl、c2・・・一対のコンデンサ、clp・・・容量
パルス幅変換回路、SW1〜SW3・・・スイッチ、I
C・・・積分回路、FC・・・フィルタ回路、OPx〜
Op3・・・演算増幅器IA・・・反転増幅器、A・・
・増幅器、Vs・・・基準電圧。 ) η )叱 ト噸トー一一) 7r3   図 71′4   図 ≧ ≧ (L(L 〜  k   k t>    eQ−cc マ     ロ    り+1

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 被測定量に応じて容量が差動的に変化する一対のコンデ
    ンサと、この一対のコンデンサの一方の容量に応じたデ
    ュテ(レシオの第1のパルス幅信幅信号と第2のパルス
    幅信号のデユティレシオの差と設′定電圧との積に関連
    した出力電圧を得る回路と、前記第1.第2のパルス幅
    信号のいずれか一方のデユティレシオと前記設定電圧と
    の積に関連した電流と前記出力電圧に関連した電流およ
    び基準電流との和が零になるように前記設定電圧を制御
    する回路とを有してなる容量式変換器。
JP791183A 1983-01-20 1983-01-20 容量式変換器 Pending JPS59133422A (ja)

Priority Applications (1)

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JP791183A JPS59133422A (ja) 1983-01-20 1983-01-20 容量式変換器

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ID=11678721

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JP791183A Pending JPS59133422A (ja) 1983-01-20 1983-01-20 容量式変換器

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JP (1) JPS59133422A (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009092629A (ja) * 2007-10-12 2009-04-30 Panasonic Corp 液位センサ

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009092629A (ja) * 2007-10-12 2009-04-30 Panasonic Corp 液位センサ

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