JPS59174716A - 容量式変換装置 - Google Patents
容量式変換装置Info
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- JPS59174716A JPS59174716A JP4930583A JP4930583A JPS59174716A JP S59174716 A JPS59174716 A JP S59174716A JP 4930583 A JP4930583 A JP 4930583A JP 4930583 A JP4930583 A JP 4930583A JP S59174716 A JPS59174716 A JP S59174716A
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- JP
- Japan
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- positive
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- capacitance
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- Pending
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-
- 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
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- 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
変位し電極間の容量が変化する可変コンデンサと、前記
被測定量に応動しない一定容量の固定コンデンサとを有
する検出部を用いた容量式変換装置の改良に関する。
変位し電極間の容量が変化する可変コンデンサと、前記
被測定量に応動しない一定容量の固定コンデンサとを有
する検出部を用いた容量式変換装置の改良に関する。
従来この種の容量式変換装置では、°例えば実公昭５７
−２８０８８号公報に示されているように、検出部の被
測定量に応じて容量が変化する可変コンテンツと一定容
量の固定コンデン′ＦＫ共通に発振器の発振出力を与え
、それぞれの容量に応じた交流電流を整流平滑し、可変
コンデ７ンサの容量に対応した直流電圧が一定になるよ
うに発振器の発振出力を制御することによって、発振出
方の振幅や周波数の影響を除去し、固定コンテンツの容
量に対応した直流電圧を被測定量に関連させている。と
ころで被測定量と可変コンテンツの可動電極の変位量と
の関係に非直線性がある場合には、その影響を受ける欠
点がめった。また可変コンデンサの電極間にストレイ容
量が存在する場合には、その影響な受は直線性が悪くな
る。
−２８０８８号公報に示されているように、検出部の被
測定量に応じて容量が変化する可変コンテンツと一定容
量の固定コンデン′ＦＫ共通に発振器の発振出力を与え
、それぞれの容量に応じた交流電流を整流平滑し、可変
コンデ７ンサの容量に対応した直流電圧が一定になるよ
うに発振器の発振出力を制御することによって、発振出
方の振幅や周波数の影響を除去し、固定コンテンツの容
量に対応した直流電圧を被測定量に関連させている。と
ころで被測定量と可変コンテンツの可動電極の変位量と
の関係に非直線性がある場合には、その影響を受ける欠
点がめった。また可変コンデンサの電極間にストレイ容
量が存在する場合には、その影響な受は直線性が悪くな
る。
本発明は、可変コンテンツの容量に関連した直流電流と
、固定コンテンツの容量に関連した正の直流電流と、固
定コンテンツの容量に関連した負の直流電流との総和が
一足になるように発振器の発振出力を制御することによ
って、上述の如き非直線を有効に補償できる容量式変換
装置を実現した庵のである。
、固定コンテンツの容量に関連した正の直流電流と、固
定コンテンツの容量に関連した負の直流電流との総和が
一足になるように発振器の発振出力を制御することによ
って、上述の如き非直線を有効に補償できる容量式変換
装置を実現した庵のである。
第１図は本発明装置の一実施例金示す接続図である。第
１−において、１０は検出部で、被測定量無関係に電極
１２ａ、１２ｂ間の容量Ｃ２が一定な固定コンデンサ１
２とを有している。２０は発振器で、その発振出力を可
変コンデン＋ｊ１１と固定コンデンｖ１２に印加する。
１−において、１０は検出部で、被測定量無関係に電極
１２ａ、１２ｂ間の容量Ｃ２が一定な固定コンデンサ１
２とを有している。２０は発振器で、その発振出力を可
変コンデン＋ｊ１１と固定コンデンｖ１２に印加する。
３１．３２は検波回路である。検波回路３１は演算増幅
器ｏｐ工とその出力を反転入力端子←）に帰還するため
の整流ダイオードＤ□、Ｄ２．抵抗Ｒ工および平滑用コ
ンデン＋ｊＣ，□の帰還回路を有しており、演算増幅器
Ｏｐ１の反転入力端子←）には可変コンデンｖ１１の電
極１１ｂが接続され、非反転入力端子（＋）は基準点に
接続埒れて、可変コンデンサ１１の容ｆｋＣ１に応じた
交流電流１□を検波し、ダイオードＤ工と抵抗Ｒ１の接
続点に正の直流電圧Ｅ１を得るものである。検波回路３
２は演算増幅器Ｏｐ２とその出力を反転入力端子←）に
帰還するための整流用ダイオードＤ３．Ｄ４．可変抵抗
Ｒ２Ｔ １３および平滑用コンデン”ｆ２１ Ｃｆ３の
帰還回路とを有しており、演算増幅器Ｏｐ２の反転入力
端子←）には固定コンデンサ１２の電極１２ｂが接続さ
れ、非反転入力端子←）は基準点に接続嘔れて、固定コ
ンデンサ１２の容量Ｃ２に応じた交流電流１２を検波し
、ダイオードＤ３と可変抵抗Ｒ２の接続点に正の直流電
圧Ｅ２を、ダイオードＤ４と可変抵抗Ｒ３の接続点に負
の直流電圧Ｅ３をそれぞれ得るものでるる。４０は制御
回路で、演算増幅器Ｏｐ３とその帰還回路に接続でれた
積分コンデン″ｙ′Ｃ工とからなる積分器で構成式れて
おり、演算増幅器ｏｐ の反転入力端子←）に抵抗Ｒ
４を介して印加嘔れる直流電圧Ｅ工と、抵抗Ｒ５を介し
て印加される正の直流゛電圧Ｅ２と、抵抗Ｒ６ヲ介して
印加される負の直流電圧Ｅ３と、抵抗Ｒ７ヲ介して印加
される負の基準電圧Ｅとを加ｉ積分し、その出力で発振
器２０を制御する。５０は電流電圧変換回路で、演算増
幅器Ｏｐ４とその帰還回路に接続された可変抵抗Ｒ８と
平滑用コンデン？ Ｃｆｏよりなっており、演算増幅器
ＯＰ４の反転入力端子←）に与えられる正の直流電圧Ｅ
１に基づいて抵抗Ｒ８を流れる電流Ｅ□ｌＲ８と負の直
流電圧Ｅ３に基づいて抵抗Ｒ９を流れる電流Ｅ３／ Ｒ
９との差を出力電圧Ｅ。Ｋ変換する。。
器ｏｐ工とその出力を反転入力端子←）に帰還するため
の整流ダイオードＤ□、Ｄ２．抵抗Ｒ工および平滑用コ
ンデン＋ｊＣ，□の帰還回路を有しており、演算増幅器
Ｏｐ１の反転入力端子←）には可変コンデンｖ１１の電
極１１ｂが接続され、非反転入力端子（＋）は基準点に
接続埒れて、可変コンデンサ１１の容ｆｋＣ１に応じた
交流電流１□を検波し、ダイオードＤ工と抵抗Ｒ１の接
続点に正の直流電圧Ｅ１を得るものである。検波回路３
２は演算増幅器Ｏｐ２とその出力を反転入力端子←）に
帰還するための整流用ダイオードＤ３．Ｄ４．可変抵抗
Ｒ２Ｔ １３および平滑用コンデン”ｆ２１ Ｃｆ３の
帰還回路とを有しており、演算増幅器Ｏｐ２の反転入力
端子←）には固定コンデンサ１２の電極１２ｂが接続さ
れ、非反転入力端子←）は基準点に接続嘔れて、固定コ
ンデンサ１２の容量Ｃ２に応じた交流電流１２を検波し
、ダイオードＤ３と可変抵抗Ｒ２の接続点に正の直流電
圧Ｅ２を、ダイオードＤ４と可変抵抗Ｒ３の接続点に負
の直流電圧Ｅ３をそれぞれ得るものでるる。４０は制御
回路で、演算増幅器Ｏｐ３とその帰還回路に接続でれた
積分コンデン″ｙ′Ｃ工とからなる積分器で構成式れて
おり、演算増幅器ｏｐ の反転入力端子←）に抵抗Ｒ
４を介して印加嘔れる直流電圧Ｅ工と、抵抗Ｒ５を介し
て印加される正の直流゛電圧Ｅ２と、抵抗Ｒ６ヲ介して
印加される負の直流電圧Ｅ３と、抵抗Ｒ７ヲ介して印加
される負の基準電圧Ｅとを加ｉ積分し、その出力で発振
器２０を制御する。５０は電流電圧変換回路で、演算増
幅器Ｏｐ４とその帰還回路に接続された可変抵抗Ｒ８と
平滑用コンデン？ Ｃｆｏよりなっており、演算増幅器
ＯＰ４の反転入力端子←）に与えられる正の直流電圧Ｅ
１に基づいて抵抗Ｒ８を流れる電流Ｅ□ｌＲ８と負の直
流電圧Ｅ３に基づいて抵抗Ｒ９を流れる電流Ｅ３／ Ｒ
９との差を出力電圧Ｅ。Ｋ変換する。。
このように構成した本発明においては、発振器２０の発
振出力が可変コンデンサ１１と固定コンデンサ１２に与
えられると、それぞれの容量Ｃ□、Ｃ２に応じた交流電
流１□、１□が流れる。交流電流１□、１□をそれぞれ
検波回路３１．３２で検波して得た直流電圧Ｅ□Ｉ Ｅ
２＋ Ｅ３は、発振器２０の発振出力の周波数をｆ、振
幅をＥとすると次式で与えられる。
振出力が可変コンデンサ１１と固定コンデンサ１２に与
えられると、それぞれの容量Ｃ□、Ｃ２に応じた交流電
流１□、１□が流れる。交流電流１□、１□をそれぞれ
検波回路３１．３２で検波して得た直流電圧Ｅ□Ｉ Ｅ
２＋ Ｅ３は、発振器２０の発振出力の周波数をｆ、振
幅をＥとすると次式で与えられる。
制御回路４０の積分器は正の直流電圧Ｅ工に基づく正の
直流電流Ｅ１／Ｒ４と、正の直流電圧Ｅ２に基づく正の
直流電流Ｅ２１Ｒ５と、負の直流電圧Ｅ３に基づく負出
力を制御するので、次式の関係が成立する。
直流電流Ｅ１／Ｒ４と、正の直流電圧Ｅ２に基づく正の
直流電流Ｅ２１Ｒ５と、負の直流電圧Ｅ３に基づく負出
力を制御するので、次式の関係が成立する。
一方電流電圧変換回路５０の出力端に生ずる出力電圧Ｅ
。は次式で与えられる。
。は次式で与えられる。
よって、（２）式と（３）式から出力電圧Ｅ。は、とな
る。そして、可変コンデンｖ１１の容量Ｃ１は。
る。そして、可変コンデンｖ１１の容量Ｃ１は。
可動電極１１ の変位量Ｘに対し、ｘｗＯのときの初期
容量をＣ８、可動電極１１ａと固定電極１１ｂ間の基準
間隔（ｘ＝００ときの間隔）をｄ、電極間に並列に存在
するストレイ容量をＣとすると次式で与えられる。
容量をＣ８、可動電極１１ａと固定電極１１ｂ間の基準
間隔（ｘ＝００ときの間隔）をｄ、電極間に並列に存在
するストレイ容量をＣとすると次式で与えられる。
Ｃ１−ＣＯｄ＋ｘ ＋Ｃｓ
（５）（５）弐ｔ−（４）式に代入し、かつＲ４
−Ｒ６−Ｒ７およびＲ８１−Ｒ８とすると、出力電圧Ｅ
。は、（６） となる。ここで、被測定量ｍが零すなわち変位量Ｘが零
のとき、出力電圧Ｅ。が零になるように可変抵抗Ｒ３を
調整すれば、 Ｒ３Ｃ２−ＲＩＣｏ＋Ｒ１ｃｓ（７） なる関係が成立し、出力電圧Ｅ。は次式の如くなる。
（５）（５）弐ｔ−（４）式に代入し、かつＲ４
−Ｒ６−Ｒ７およびＲ８１−Ｒ８とすると、出力電圧Ｅ
。は、（６） となる。ここで、被測定量ｍが零すなわち変位量Ｘが零
のとき、出力電圧Ｅ。が零になるように可変抵抗Ｒ３を
調整すれば、 Ｒ３Ｃ２−ＲＩＣｏ＋Ｒ１ｃｓ（７） なる関係が成立し、出力電圧Ｅ。は次式の如くなる。
、、え１、え−１６ケ１
Ｒ２Ｒ４Ｒ８Ｃ２
ｌＲ５Ｃ０
２Ｒ４Ｃ２
したがって、可変抵抗Ｒ２を調整して、α＝１を満゛足
させると、出力電圧Ｅ。は、 Ｅｏ ” Ｋ ａ−・Ｅ、
（９）となυ、第２図（イ）に示すように変位量
ズに正確に対応したものとなる。また可変抵抗Ｒ２を調
整してα〉１を満足させると、第２図（ロ）に示すよう
に変位量Ｘが大きくなる相出力電圧Ｅ。の増加率が上が
り、αく１を満足させると、第２図（ハ）に示すように
変位量Ｘが大きくなる程Ｅ。の増加率が下がるようにな
υ、人出力関係を非直線にできる。したがって、可変抵
抗Ｒ２の値をにＩ５整することによって、被測定量ｍと
可動電極１１ の変位量Ｘとの非直線性およびストレ
イ容量Ｃによる非直線性の影響を補償できる。この補償
は％ ｍ２” ２ （ｍ工＋ｍ３）なる関係にある被
測定量ｍ工２ｍ２２ｍ３にそれぞれ対応した出力電圧”
０１’ Ｅ０２’ Ｒ０３が’ Ｒ０２−２（ＥＯｆ＋
Ｅ０３）となるように、可変抵抗Ｒ２を調整してαの値
を定めることによって容易に行うことができる。
させると、出力電圧Ｅ。は、 Ｅｏ ” Ｋ ａ−・Ｅ、
（９）となυ、第２図（イ）に示すように変位量
ズに正確に対応したものとなる。また可変抵抗Ｒ２を調
整してα〉１を満足させると、第２図（ロ）に示すよう
に変位量Ｘが大きくなる相出力電圧Ｅ。の増加率が上が
り、αく１を満足させると、第２図（ハ）に示すように
変位量Ｘが大きくなる程Ｅ。の増加率が下がるようにな
υ、人出力関係を非直線にできる。したがって、可変抵
抗Ｒ２の値をにＩ５整することによって、被測定量ｍと
可動電極１１ の変位量Ｘとの非直線性およびストレ
イ容量Ｃによる非直線性の影響を補償できる。この補償
は％ ｍ２” ２ （ｍ工＋ｍ３）なる関係にある被
測定量ｍ工２ｍ２２ｍ３にそれぞれ対応した出力電圧”
０１’ Ｅ０２’ Ｒ０３が’ Ｒ０２−２（ＥＯｆ＋
Ｅ０３）となるように、可変抵抗Ｒ２を調整してαの値
を定めることによって容易に行うことができる。
なお固定コンデンサ１１の容量Ｃ２の温度係数が可変コ
ンデンｔ１１の基準容量Ｃ８，ストレイ容量ＣＢの温度
係数と等しくなるように検出部１０を構成すれば、（７
）式および（８）式の関係は温度変化による影響を受け
ない。また出力電圧Ｅ。のスパン調整は可変抵抗Ｒ８の
値を調整することによって行う。
ンデンｔ１１の基準容量Ｃ８，ストレイ容量ＣＢの温度
係数と等しくなるように検出部１０を構成すれば、（７
）式および（８）式の関係は温度変化による影響を受け
ない。また出力電圧Ｅ。のスパン調整は可変抵抗Ｒ８の
値を調整することによって行う。
なお上述では、可変抵抗Ｒ２す調整してαの値を定め非
直線性の補償を行う場合を例示したが、Ｒ２を固定抵抗
とし、Ｒ５を可変抵抗として、Ｒ５を調整してαの値を
定め非直線性を補償するようにしてもよい。また第３図
に示すように分圧抵抗ＲＶの一端ａに直流電圧Ｅ２を加
え、他端すに直流電圧Ｅ３を加えて、ＲＶの刷子ｄを抵
抗Ｒ５を介して演算増幅器ＯＰ３の入力端子←）に加え
るようにすれば、Ｒｖの刷子位置の調整で非直線性の補
償ができる。この場合αおよびｋは、 ＲＶの分圧比を
βおよびＲ４−Ｒ５＝ Ｂｙ。
直線性の補償を行う場合を例示したが、Ｒ２を固定抵抗
とし、Ｒ５を可変抵抗として、Ｒ５を調整してαの値を
定め非直線性を補償するようにしてもよい。また第３図
に示すように分圧抵抗ＲＶの一端ａに直流電圧Ｅ２を加
え、他端すに直流電圧Ｅ３を加えて、ＲＶの刷子ｄを抵
抗Ｒ５を介して演算増幅器ＯＰ３の入力端子←）に加え
るようにすれば、Ｒｖの刷子位置の調整で非直線性の補
償ができる。この場合αおよびｋは、 ＲＶの分圧比を
βおよびＲ４−Ｒ５＝ Ｂｙ。
Ｒ８＝Ｒ９とすると次式で与えられる。
なお第３図においては、発振器２０としてインバータエ
ｖ□、 ＩＶ２とコンデンサおよび２個の抵抗で構成し
たものが用いられており、制御回路４０の出力でインバ
ータＩＶ□、 ＩＶ２の電源電圧を制御し、発振出力Ｅ
を制御するものが示しである。また上述では（ア）式の
関係を可変抵抗Ｒ３を調整して成立させているが、第３
図に示すようにＲ１を可変抵抗として、Ｒ１の調整で成
立させてもよい。場らに検出器１０としてガード′は極
等含有し、可変コンデン−Ｆｉｌのストレイ容量ＣをＣ
”ｔ Ｏとみなせるものを用いる場 Ｓ 合にも、αの値を定めることによって同様に非直線性を
補償できる。
ｖ□、 ＩＶ２とコンデンサおよび２個の抵抗で構成し
たものが用いられており、制御回路４０の出力でインバ
ータＩＶ□、 ＩＶ２の電源電圧を制御し、発振出力Ｅ
を制御するものが示しである。また上述では（ア）式の
関係を可変抵抗Ｒ３を調整して成立させているが、第３
図に示すようにＲ１を可変抵抗として、Ｒ１の調整で成
立させてもよい。場らに検出器１０としてガード′は極
等含有し、可変コンデン−Ｆｉｌのストレイ容量ＣをＣ
”ｔ Ｏとみなせるものを用いる場 Ｓ 合にも、αの値を定めることによって同様に非直線性を
補償できる。
以上説明したように本発明においては、簡単な構成で有
効に非直線性を補正できる容量式変換装置が得られる。
効に非直線性を補正できる容量式変換装置が得られる。
第１図は本発明変換装置の一実施例を示す接続図、第２
図はその動作説明図、第３図は本発明変換装置の他の実
施例を示す接続図である。 １０・・・検出部、１１・・・可変コンデンサ、１２・
・・固定コンデンサ、２０・・・発振器、３１．３２・
・・検波回路、４０・・・特開昭５９−１７４７１６
（４） Ｍ１図 第２囚 −一一−×
図はその動作説明図、第３図は本発明変換装置の他の実
施例を示す接続図である。 １０・・・検出部、１１・・・可変コンデンサ、１２・
・・固定コンデンサ、２０・・・発振器、３１．３２・
・・検波回路、４０・・・特開昭５９−１７４７１６
（４） Ｍ１図 第２囚 −一一−×
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 被測定量に応じて可動電極が変位し電極間の容量が変化
する可変コンテンツと、被測定量に無関係に容量が一定
な固定コンテンツと、前記可変コ流電流と前記固定コン
テンツの容量に関連した正。 負の直流電流の総和が一定になるように前記発振器を制
御する回路と、前記固定コンテンツの容量と可変コンテ
ンツの容量の差に対応した電流に関連した出力信号を得
る回路とを具備した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 |
|---|---|---|---|
| JP4930583A JPS59174716A (ja) | 1983-03-24 | 1983-03-24 | 容量式変換装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4930583A JPS59174716A (ja) | 1983-03-24 | 1983-03-24 | 容量式変換装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59174716A true JPS59174716A (ja) | 1984-10-03 |
Family
ID=12827225
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4930583A Pending JPS59174716A (ja) | 1983-03-24 | 1983-03-24 | 容量式変換装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59174716A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010525324A (ja) * | 2007-04-16 | 2010-07-22 | エム ケー エス インストルメンツ インコーポレーテッド | 容量マノメータおよび自動ドリフト補正に関する方法 |
-
1983
- 1983-03-24 JP JP4930583A patent/JPS59174716A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010525324A (ja) * | 2007-04-16 | 2010-07-22 | エム ケー エス インストルメンツ インコーポレーテッド | 容量マノメータおよび自動ドリフト補正に関する方法 |
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