JPS59142418A - 物理量検出装置 - Google Patents
物理量検出装置Info
- Publication number
- JPS59142418A JPS59142418A JP58014672A JP1467283A JPS59142418A JP S59142418 A JPS59142418 A JP S59142418A JP 58014672 A JP58014672 A JP 58014672A JP 1467283 A JP1467283 A JP 1467283A JP S59142418 A JPS59142418 A JP S59142418A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- capacitor
- physical quantity
- pulse
- output
- comparator
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
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
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Measurement Of Resistance Or Impedance (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】
（産業上の利用分野）
本発明は静電容量変化を利用して圧力等の物理量の検出
を行う容量変化型センサを使った物理量検出装置に関す
るもので、特に検出装置の出力としてデジタル信−号を
出力するようにしたものである。
を行う容量変化型センサを使った物理量検出装置に関す
るもので、特に検出装置の出力としてデジタル信−号を
出力するようにしたものである。
（従来例の構成とその問題点）
従来、との種の物理量検出装置としては、例えば圧力検
出装置などがあるが、これらは産業上のあらゆる分野で
使用され、特にマイクロコンピュータを利用したシステ
ムの入力信号となることが多い。１〜かも、これらは一
般に環境の厳しい所で使用されることが多く、かつ高精
度のものが要求されるためセンサ自体は極めて高精度な
ものが多い。しかし、この種の検出装置の出力は、一般
にアナログ信号であることが多く、マイクロコンピュー
タの入力段に接続するには、高精度のＡ−Ｄコンバータ
を必要とするという問題がある。
出装置などがあるが、これらは産業上のあらゆる分野で
使用され、特にマイクロコンピュータを利用したシステ
ムの入力信号となることが多い。１〜かも、これらは一
般に環境の厳しい所で使用されることが多く、かつ高精
度のものが要求されるためセンサ自体は極めて高精度な
ものが多い。しかし、この種の検出装置の出力は、一般
にアナログ信号であることが多く、マイクロコンピュー
タの入力段に接続するには、高精度のＡ−Ｄコンバータ
を必要とするという問題がある。
（発明の目的）
本発明は上記のような問題点を解決したもので、Ａ−Ｄ
コンバータを必要とすることなく、高精度々デジタル出
力を得ることが出来る物理量検出装置を提供しようとす
るものである。
コンバータを必要とすることなく、高精度々デジタル出
力を得ることが出来る物理量検出装置を提供しようとす
るものである。
（発明の構成及び実施例の説明）
第１図は本発明に使用するセンサの一例として示しだタ
イヤフラムを用いた容量変化型圧力センサ■の構成を示
すもので、（ａ）は断面図、（ｂ）はダイヤフラム内面
の平面図を示し、１は外圧Ｐによって変化するアルミナ
薄板を用いたダイヤフラムで（ｂ）に示すようなＡ、Ｂ
２つの電極が印刷によって内部に形成されている。一方
、十分な厚みを持ったアルミナ基板２の内面には、電極
Ａの外径と同寸法の電極Ｃが印刷によって形成されてい
る。
イヤフラムを用いた容量変化型圧力センサ■の構成を示
すもので、（ａ）は断面図、（ｂ）はダイヤフラム内面
の平面図を示し、１は外圧Ｐによって変化するアルミナ
薄板を用いたダイヤフラムで（ｂ）に示すようなＡ、Ｂ
２つの電極が印刷によって内部に形成されている。一方
、十分な厚みを持ったアルミナ基板２の内面には、電極
Ａの外径と同寸法の電極Ｃが印刷によって形成されてい
る。
電極Ａ、Ｂ及びＣには、それぞれ引出し線３，４及び５
が接続され、アルミナ基板２の外側に取り出される。
が接続され、アルミナ基板２の外側に取り出される。
ダイヤフラム１及びアルミナ基板２は一定のギャップヲ
保ってガラス６によって内部が真空となるようＫ Ｐ１
着されている。このように構成すると、電４１ｊｉＣと
電極Ｂで形成される第１のコンデンサＣ１と、電極Ｃと
電極Ａで形成される第２のコンデン−ｖｅｒが得られる
。
保ってガラス６によって内部が真空となるようＫ Ｐ１
着されている。このように構成すると、電４１ｊｉＣと
電極Ｂで形成される第１のコンデンサＣ１と、電極Ｃと
電極Ａで形成される第２のコンデン−ｖｅｒが得られる
。
ここで、第１のコンデンサＣｐは外圧Ｐによるダイヤフ
ラムｌの変化に応じて静電容量が鋭敏に変化するのに対
し、第２のコンデンサＣｒは電極Ａがガラス６に近接し
た外周に位置するだめ、外圧Ｐによる静電容量変化は第
１のコンデンサＣ９に比して実質的に非常に少い。なお
、第１及び第２のコンデンサＣ１及びＣｒは、共に真空
という理想の誘電体を使用しているのでその精度及び特
性は極めてよい。
ラムｌの変化に応じて静電容量が鋭敏に変化するのに対
し、第２のコンデンサＣｒは電極Ａがガラス６に近接し
た外周に位置するだめ、外圧Ｐによる静電容量変化は第
１のコンデンサＣ９に比して実質的に非常に少い。なお
、第１及び第２のコンデンサＣ１及びＣｒは、共に真空
という理想の誘電体を使用しているのでその精度及び特
性は極めてよい。
第２図は第１図で示した容量変化型圧力センサ側を使用
した本発明の一実施例の回路構成図であシ、７及び８は
前述の第１及び第２のコンデンサＣｐ及びＣｒに対応す
るコンデンサで、このコンデンサ７及び８にはそれぞれ
放電切換えスイッチを構成するトランジスタ９及び１０
と放電路を形成する抵抗１１及び１２が接続点■、■間
に接続されている。接続点Ｉ及び■は第１及び第２の比
較器１３及び１４の（ｌ−）入力となっていて、に）入
力には共通の定電圧Ｖｒｅｆが供給されている。
した本発明の一実施例の回路構成図であシ、７及び８は
前述の第１及び第２のコンデンサＣｐ及びＣｒに対応す
るコンデンサで、このコンデンサ７及び８にはそれぞれ
放電切換えスイッチを構成するトランジスタ９及び１０
と放電路を形成する抵抗１１及び１２が接続点■、■間
に接続されている。接続点Ｉ及び■は第１及び第２の比
較器１３及び１４の（ｌ−）入力となっていて、に）入
力には共通の定電圧Ｖｒｅｆが供給されている。
第１の比較器１３の出力は前記スイッチングトランジス
タ９及び１０を駆動し、第２の比較器１４の出力はイン
バータ回路１５で反転した後、２人力ＡＮＤ回路１６の
一方の入力端と、コントロールパルス発生回路１７に入
力される。ＡＮ［）回路１６の他の入力端にはクロック
パルス発生回路１８の出力が接続され、ＡＮＤ回路１６
の出力はカウンタ回路１９で計数された後、ラッチ回路
２ｏを介してデジタル出力■ｏが出力される。また、コ
ントロールパルス発生回路１７のパルス出力は、ラッチ
回路２０をコントロールするとともに、ディレィ回□
路２１により一定時間遅延された後、カウンタ回路１
９に入力され、これをコントロールする。
タ９及び１０を駆動し、第２の比較器１４の出力はイン
バータ回路１５で反転した後、２人力ＡＮＤ回路１６の
一方の入力端と、コントロールパルス発生回路１７に入
力される。ＡＮ［）回路１６の他の入力端にはクロック
パルス発生回路１８の出力が接続され、ＡＮＤ回路１６
の出力はカウンタ回路１９で計数された後、ラッチ回路
２ｏを介してデジタル出力■ｏが出力される。また、コ
ントロールパルス発生回路１７のパルス出力は、ラッチ
回路２０をコントロールするとともに、ディレィ回□
路２１により一定時間遅延された後、カウンタ回路１
９に入力され、これをコントロールする。
第３図は第２図の動作波形図を示すものであシ、第３図
（ａ）は接続点Ｉの電圧をＥｐ、Ｉｔの電圧をＥｒとし
た時の動作波形図を示している。
（ａ）は接続点Ｉの電圧をＥｐ、Ｉｔの電圧をＥｒとし
た時の動作波形図を示している。
い捷、トランジスタ９及び１０がオンからオフに変った
とすると、比較器１３及び１４の（→入力電圧Ｅｐ及び
Ｅｒは、以下の式のようにＣ１と抵抗１１及びＣｒと抵
抗１２で形成される時定数に従って電圧が降下する。
とすると、比較器１３及び１４の（→入力電圧Ｅｐ及び
Ｅｒは、以下の式のようにＣ１と抵抗１１及びＣｒと抵
抗１２で形成される時定数に従って電圧が降下する。
Ｅｒ−ｖｃｃｅｘｐ（−ｃｒＲ１□）（２）但し、Ｒ１
□、Ｒ１２は抵抗１１及び１２の抵抗値ここで、ＲＩＩ
＝Ｒ１２＋ Ｃｐ ＞ ＣｒとするとＥ、 ＞ Ｅｒ
となる。ＥｒがＶｒｅｆを過ぎる瞬間に第２の比較器１
４のレベルは高レベルから低レベルに変化し、同様にＥ
、がｖｒｅｆを過ぎる瞬間に第１の比較器１３の出力は
高レベルから低レベルに変る。
□、Ｒ１２は抵抗１１及び１２の抵抗値ここで、ＲＩＩ
＝Ｒ１２＋ Ｃｐ ＞ ＣｒとするとＥ、 ＞ Ｅｒ
となる。ＥｒがＶｒｅｆを過ぎる瞬間に第２の比較器１
４のレベルは高レベルから低レベルに変化し、同様にＥ
、がｖｒｅｆを過ぎる瞬間に第１の比較器１３の出力は
高レベルから低レベルに変る。
ところが、第１の比較器１３が低レベルに反転すると、
トランジスタ９及び１０がオンするので、第１及び第２
の比較器１３及び１４の←）入力端子は再びｖｃｏとな
る。従って第１及び第２の比較器１３及び１４の（→入
力端子の電圧は第３図（ａ）のような繰返し波形となり
、また、インバータ回路１５の出力にはＦ３図（ｂ）の
ようなパルス列が得られる。このパルス列のパルス間隔
をｔｌ 、パルス幅をｔｌとすると、ｔｌ及びｔｌは前
記（１）式及び（２）式を用いて次のように計算される
。
トランジスタ９及び１０がオンするので、第１及び第２
の比較器１３及び１４の←）入力端子は再びｖｃｏとな
る。従って第１及び第２の比較器１３及び１４の（→入
力端子の電圧は第３図（ａ）のような繰返し波形となり
、また、インバータ回路１５の出力にはＦ３図（ｂ）の
ようなパルス列が得られる。このパルス列のパルス間隔
をｔｌ 、パルス幅をｔｌとすると、ｔｌ及びｔｌは前
記（１）式及び（２）式を用いて次のように計算される
。
ｔｌ−−ＣｒＲ，，，Ｉｎ＜ ｖｒｅｆＡｃｃ）＜３）
ｔ２＝ −（Ｃｐ ＲＩＩ ＣｒＲ＋２） ｌｎ （ｖ
ｒｅｆ／ｖｃｃ） （４）ここで、Ｒ１１−ＲＩ２
とすると、ｔ２はＣ９の変化に対応した値となり、ｔ】
はほぼ一定の値となる。
ｔ２＝ −（Ｃｐ ＲＩＩ ＣｒＲ＋２） ｌｎ （ｖ
ｒｅｆ／ｖｃｃ） （４）ここで、Ｒ１１−ＲＩ２
とすると、ｔ２はＣ９の変化に対応した値となり、ｔ】
はほぼ一定の値となる。
捷だ、クロックパルス発生回路１８では第３図（Ｃ）に
示すような一定のパルス間隔をもったクロックパルスが
発生され、ＡＮＤ回路１６により第３図（ｄ）に示すよ
うに、前記パルス幅に応じたクロックパルスがＡＮＤ回
路１６の出力に現われ、カウンタ回路１９により計数さ
れ、ラッチ回路２０を介してカウンタ回路１９の計数値
がディジタル信号として出力される。
示すような一定のパルス間隔をもったクロックパルスが
発生され、ＡＮＤ回路１６により第３図（ｄ）に示すよ
うに、前記パルス幅に応じたクロックパルスがＡＮＤ回
路１６の出力に現われ、カウンタ回路１９により計数さ
れ、ラッチ回路２０を介してカウンタ回路１９の計数値
がディジタル信号として出力される。
一方、：）ントロールパルス発生回路１７ニヨリ、前記
ｔ２の立ち下シ時にトリガされた第３図（ｅ）に示すよ
うなコントロールパルスが発生する。このコントロール
パルスにより、カウンタ回路１９の計数値出力がラッチ
回路２０に取シ込まれる。
ｔ２の立ち下シ時にトリガされた第３図（ｅ）に示すよ
うなコントロールパルスが発生する。このコントロール
パルスにより、カウンタ回路１９の計数値出力がラッチ
回路２０に取シ込まれる。
まだ、前記コント１８＋−ルパルスはディレィ回路２１
によシ第３図（ｆ）に示すように一定時間ｔｄ遅延され
た後、カウンタ回路１９ Ｋ入力され、カウント値をリ
セットする。なお、遅延時間ｔｄは前記ｔ１よりも小さ
く設定する。
によシ第３図（ｆ）に示すように一定時間ｔｄ遅延され
た後、カウンタ回路１９ Ｋ入力され、カウント値をリ
セットする。なお、遅延時間ｔｄは前記ｔ１よりも小さ
く設定する。
（発明の効果）
以上説明したように、本発明によれば、もともとかなり
高精度に設計された容量変化膨圧カセンサの容量変動値
を、Ａ−Ｄコン・く−夕を介せずに高精度なデジタル出
力として取り出し、マイクロコンピュータへ直接入力す
ることが可能となり、システムのコストダウンにも貢献
するという利点がある。
高精度に設計された容量変化膨圧カセンサの容量変動値
を、Ａ−Ｄコン・く−夕を介せずに高精度なデジタル出
力として取り出し、マイクロコンピュータへ直接入力す
ることが可能となり、システムのコストダウンにも貢献
するという利点がある。
第１図は本発明に使用する容量変化型圧力センサの構成
を示す図、第２図は本発明の一実施例の回路構成図、第
３図は第２図の動作波形図である。 ７ ・・・・・・第１のコンデンサ、 ８・・・・・・
・・第２のコンデンサ、９．ｌＯ・・・・・・・・ ト
ランジスタ、１１．１２・・・・”抵抗、 １３．１４
・・・・・・・・比較器、１５ ・・・・・・インバー
タ回路、１６ ・・・・・・・ＡＮＤ回路、１７・・・
・・・・・コントロールパルス発生回路、 １９”。 ・・・・・・・・カウンタ回路、２０・ ・・・ラッチ
回路、２１−゛・・・ ディレィ回路。 第１ （ｑ
を示す図、第２図は本発明の一実施例の回路構成図、第
３図は第２図の動作波形図である。 ７ ・・・・・・第１のコンデンサ、 ８・・・・・・
・・第２のコンデンサ、９．ｌＯ・・・・・・・・ ト
ランジスタ、１１．１２・・・・”抵抗、 １３．１４
・・・・・・・・比較器、１５ ・・・・・・インバー
タ回路、１６ ・・・・・・・ＡＮＤ回路、１７・・・
・・・・・コントロールパルス発生回路、 １９”。 ・・・・・・・・カウンタ回路、２０・ ・・・ラッチ
回路、２１−゛・・・ ディレィ回路。 第１ （ｑ
Claims (1)
- 物理量の変化によって容量が大きく変化する第１のコン
デンサと、容量が殆んど変化しない第２のコンデンサと
、その第１及び第２のコンデンサてそれぞれ接続された
第１及び第２の放電切換えスイッチ及び抵抗と、前記第
１及び第２のコンデンサの充放電時間差に対応する幅を
持つパルスを発生するパルス発生手段と、そのパルス発
生手段により得られるパルス幅に対応したデジタル信号
を発生するデジタル信号発生手段とを具備することを特
徴とする物理量検出装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58014672A JPS59142418A (ja) | 1983-02-02 | 1983-02-02 | 物理量検出装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58014672A JPS59142418A (ja) | 1983-02-02 | 1983-02-02 | 物理量検出装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59142418A true JPS59142418A (ja) | 1984-08-15 |
Family
ID=11867706
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58014672A Pending JPS59142418A (ja) | 1983-02-02 | 1983-02-02 | 物理量検出装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59142418A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01285801A (ja) * | 1988-05-12 | 1989-11-16 | Koko Res Kk | 近接距離センサー及び形状判別装置 |
| WO2004004123A1 (en) * | 2002-06-26 | 2004-01-08 | Koninklijke Philips Electronics N.V. | Pulse width modulation signal generator |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5690212A (en) * | 1979-12-22 | 1981-07-22 | Sharp Corp | Digital conversion device |
| JPS5770404A (en) * | 1980-10-20 | 1982-04-30 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Capacitance detecting circuit |
| JPS589020A (ja) * | 1981-07-09 | 1983-01-19 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 物理量検出装置 |
-
1983
- 1983-02-02 JP JP58014672A patent/JPS59142418A/ja active Pending
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5690212A (en) * | 1979-12-22 | 1981-07-22 | Sharp Corp | Digital conversion device |
| JPS5770404A (en) * | 1980-10-20 | 1982-04-30 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Capacitance detecting circuit |
| JPS589020A (ja) * | 1981-07-09 | 1983-01-19 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 物理量検出装置 |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01285801A (ja) * | 1988-05-12 | 1989-11-16 | Koko Res Kk | 近接距離センサー及び形状判別装置 |
| WO2004004123A1 (en) * | 2002-06-26 | 2004-01-08 | Koninklijke Philips Electronics N.V. | Pulse width modulation signal generator |
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