JPS5928845B2 - 変位変換装置 - Google Patents
変位変換装置Info
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- JPS5928845B2 JPS5928845B2 JP53099546A JP9954678A JPS5928845B2 JP S5928845 B2 JPS5928845 B2 JP S5928845B2 JP 53099546 A JP53099546 A JP 53099546A JP 9954678 A JP9954678 A JP 9954678A JP S5928845 B2 JPS5928845 B2 JP S5928845B2
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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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- Power Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
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- Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)
- Arrangements For Transmission Of Measured Signals (AREA)
- Amplifiers (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、差圧、圧力、液位などの被測定量に比例した
荷重変化に比例する機械的変位を静電容量の変化として
検出し、この静電容量の変化を対応する電気信号に変換
して受信装置に伝送する変位変換装置に関し、特に機械
的変位に応じて容量値が差動的に変化する一対の静電容
量より容量値の和と差を得て、その静電容量変化の割合
として（容量差）／（容量和）を取り出し、この割合を
それに比例した電気信号に変換する変位変換装置に関す
るものである。
荷重変化に比例する機械的変位を静電容量の変化として
検出し、この静電容量の変化を対応する電気信号に変換
して受信装置に伝送する変位変換装置に関し、特に機械
的変位に応じて容量値が差動的に変化する一対の静電容
量より容量値の和と差を得て、その静電容量変化の割合
として（容量差）／（容量和）を取り出し、この割合を
それに比例した電気信号に変換する変位変換装置に関す
るものである。
一般に、静電容量式変位検出器（いわゆるΔＣセル）で
は、例えば差圧ΔＰに比例した荷重変化分を検知するダ
イヤフラムを電極間の中央に介挿し、かかる電極とダイ
ヤフラムとの間の容量ＣｌおよびＣ２を、εＡ Ｃ１＝ ｄ−Δｄ εＡ Ｃ２二 ｄ＋Δｄ 但し、ε：誘電率 Ａ：電極面積 ｄ：電極とダイヤフラムとの間隔 Δｄ：ダイヤフラムの変位量 として取り出している。
は、例えば差圧ΔＰに比例した荷重変化分を検知するダ
イヤフラムを電極間の中央に介挿し、かかる電極とダイ
ヤフラムとの間の容量ＣｌおよびＣ２を、εＡ Ｃ１＝ ｄ−Δｄ εＡ Ｃ２二 ｄ＋Δｄ 但し、ε：誘電率 Ａ：電極面積 ｄ：電極とダイヤフラムとの間隔 Δｄ：ダイヤフラムの変位量 として取り出している。
ここで、２つの容量の和および差はεＡ・２ｄ
Ｃ１＋Ｃ２二
ｄ’−（Δｄ）゛
εＡ・２Δｄ
Ｃ１−Ｃ２＝
ｄ２−（Δｄ）２
となり、従つて、
Ｃｌ−Ｃ２Δｄ
＝−■ΔＰ
Ｃ１＋ Ｃ２ｄ
となり、（Ｃｌ−Ｃ２）／（Ｃｌ＋Ｃ２）に比例する電
気信号を取り出すことにより差圧ΔＰを検出することが
できる。
気信号を取り出すことにより差圧ΔＰを検出することが
できる。
従来は、一対の静電容量ＣｌおよびＣ２の差に比例した
直流電圧Ｖｉと和に比例した直流電圧Ｖｒとを検出し、
Ｖｉ／Ｖｒなる割算を行なつて（Ｃ１−Ｃ２）／（Ｃ１
＋Ｃ２）を得るために、差電圧Ｖｉをこれに比例したデ
ユーテイ比のパルスに変換し、その変換における負帰還
回路に和電圧Ｖｒを乗算する容量式変位変換器が知られ
ているが、この方法では差電圧Ｖｉの変化が大きい場合
にデユーテイ比が変わり直線性誤差が増大する欠点があ
つた。
直流電圧Ｖｉと和に比例した直流電圧Ｖｒとを検出し、
Ｖｉ／Ｖｒなる割算を行なつて（Ｃ１−Ｃ２）／（Ｃ１
＋Ｃ２）を得るために、差電圧Ｖｉをこれに比例したデ
ユーテイ比のパルスに変換し、その変換における負帰還
回路に和電圧Ｖｒを乗算する容量式変位変換器が知られ
ているが、この方法では差電圧Ｖｉの変化が大きい場合
にデユーテイ比が変わり直線性誤差が増大する欠点があ
つた。
そこで、本発明の目的は、上述した従来技術の欠点を除
去し、正確なパルス変換を行ない、以つて被測定量をこ
れに正確に比例する電気信号に変換する変位変換装置を
提供することにある。
去し、正確なパルス変換を行ない、以つて被測定量をこ
れに正確に比例する電気信号に変換する変位変換装置を
提供することにある。
本発明は、機械的変位に応動して容量値が差動的に変化
する第１および第２静電容量、および該第１および第２
静電容量に所定の交流信号を供給する発振源を有し、前
記第１および第２静電容量の容量和に比例する和信号お
よび前記第１および第２静電容量の容量差に比例する差
信号を取り出す変位検出手段と、該変位検出手段からの
前記和信号を供給され、該和信号を前記容量和に対応す
るデユーテイ比をもつパルス信号に変換する第一変換回
路と、前記変位検出手段からの前記差信号を供給され、
該差信号を前記容量差に対応する電圧に変換する第二変
換回路と、前記パルス信号および電圧を供給され、前記
デユーテイ比の逆数と前記電圧とを乗算し、（容量差）
／（容量和）に対応する出力を取り出す第三変換回路と
を具備したことを特徴とするものである。
する第１および第２静電容量、および該第１および第２
静電容量に所定の交流信号を供給する発振源を有し、前
記第１および第２静電容量の容量和に比例する和信号お
よび前記第１および第２静電容量の容量差に比例する差
信号を取り出す変位検出手段と、該変位検出手段からの
前記和信号を供給され、該和信号を前記容量和に対応す
るデユーテイ比をもつパルス信号に変換する第一変換回
路と、前記変位検出手段からの前記差信号を供給され、
該差信号を前記容量差に対応する電圧に変換する第二変
換回路と、前記パルス信号および電圧を供給され、前記
デユーテイ比の逆数と前記電圧とを乗算し、（容量差）
／（容量和）に対応する出力を取り出す第三変換回路と
を具備したことを特徴とするものである。
以下に図面を参照して本発明を詳細に説明する。
まず、本発明において、静電容量式変位検出器の一対の
容量Ｃ１とＣ２の容量差（Ｃ１−Ｃ２）を電圧に変換す
る容量差・電圧変換回路の一例を第１図に示す。第１図
において、発振源（図示省略）に結合された変圧器巻線
Ｗ１およびＷ２の各々から周波数ｆでピーク間電圧ｖの
交流電圧を取り出し、この電圧をダイオードＤ１および
Ｄ２を介して静電式変位検出器の容量Ｃ１およびＣ２に
印加し、電流１Ｃ！およびＩＯ２をそれぞれ取り出す。
ここで、これら電流１０１およびＩＯ２は、ＶＺとなる
。
容量Ｃ１とＣ２の容量差（Ｃ１−Ｃ２）を電圧に変換す
る容量差・電圧変換回路の一例を第１図に示す。第１図
において、発振源（図示省略）に結合された変圧器巻線
Ｗ１およびＷ２の各々から周波数ｆでピーク間電圧ｖの
交流電圧を取り出し、この電圧をダイオードＤ１および
Ｄ２を介して静電式変位検出器の容量Ｃ１およびＣ２に
印加し、電流１Ｃ！およびＩＯ２をそれぞれ取り出す。
ここで、これら電流１０１およびＩＯ２は、ＶＺとなる
。
巻線Ｗ１およびＷ２の各他端をそれぞれ抵抗値ＲＯの抵
抗ＲＯｌおよびＲＯ２を介して抵抗Ｒ１に共通に接続す
る。従つて、抵抗ＲＯｌとＲＯ２との間の電位差Ｖｄは
、となる。
抗ＲＯｌおよびＲＯ２を介して抵抗Ｒ１に共通に接続す
る。従つて、抵抗ＲＯｌとＲＯ２との間の電位差Ｖｄは
、となる。
抵抗Ｒ旧およびＲＯ２の各端子点ＡおよびＢの出力を差
動増幅器Ｑ２およびＱ３のそれぞれ正側入力端子に供給
する。差動増幅器Ｑ２の出力端子Ｃを抵抗Ｒ７を通して
差動増幅器Ｑ３の負側入力端子Ｄ１に帰還接続すると共
に、抵抗Ｒ６を介して差動増幅器Ｑ２の負側入力端子Ｅ
にも帰還接続する。差動増幅器Ｑ３の出力端子Ｆを抵抗
Ｒ８を介して差動増幅器Ｑ３の負側入力端子に帰還接続
する。差動増幅器Ｑ２の負側入力端子Ｅを抵抗Ｒ５を通
して抵抗Ｒｌ４とＲｌ５との接続点Ｇに接続し、更に抵
抗Ｒｌ４の他端を直流電源電圧Ｅに接続し、抵抗Ｒｌ５
の他端を接地点に接続する。このような回路構成におい
て、点ＦとＧとの間より容量差（Ｃ１−Ｃ２）に比例す
る電圧Ｖｄ／が取り出される。その理由を次に述べる。
差動増幅器Ｑ２において、Ｅ点は常にＡ点と等しくなる
ように出力点Ｃが変動して帰還電流！１が流れる。従つ
て、となり、 となる。
動増幅器Ｑ２およびＱ３のそれぞれ正側入力端子に供給
する。差動増幅器Ｑ２の出力端子Ｃを抵抗Ｒ７を通して
差動増幅器Ｑ３の負側入力端子Ｄ１に帰還接続すると共
に、抵抗Ｒ６を介して差動増幅器Ｑ２の負側入力端子Ｅ
にも帰還接続する。差動増幅器Ｑ３の出力端子Ｆを抵抗
Ｒ８を介して差動増幅器Ｑ３の負側入力端子に帰還接続
する。差動増幅器Ｑ２の負側入力端子Ｅを抵抗Ｒ５を通
して抵抗Ｒｌ４とＲｌ５との接続点Ｇに接続し、更に抵
抗Ｒｌ４の他端を直流電源電圧Ｅに接続し、抵抗Ｒｌ５
の他端を接地点に接続する。このような回路構成におい
て、点ＦとＧとの間より容量差（Ｃ１−Ｃ２）に比例す
る電圧Ｖｄ／が取り出される。その理由を次に述べる。
差動増幅器Ｑ２において、Ｅ点は常にＡ点と等しくなる
ように出力点Ｃが変動して帰還電流！１が流れる。従つ
て、となり、 となる。
出力点Ｃは、となる。
差動増幅器Ｑ３においては、Ｄ点は常にＢ点と等しくな
るように出力点Ｆが変動して帰還電流１２が流れ、ここ
でこの電流１２はＣ点とＢ点との電位差を抵抗Ｒ７で割
つた値となるから、ｉ′となる。
るように出力点Ｆが変動して帰還電流１２が流れ、ここ
でこの電流１２はＣ点とＢ点との電位差を抵抗Ｒ７で割
つた値となるから、ｉ′となる。
更に、Ｆ点はＤ点、すなわちＢ点よりも１２・Ｒ８だけ
電位差をもつので、出力電圧Ｖｄ７は、となる。ここで
、 となるように抵抗Ｒ５〜Ｒ８の各値を定めると、となり
、結局となり、出力電圧Ｄ７が容量差（Ｃ１−Ｃ２）に
比例することがわかる。
電位差をもつので、出力電圧Ｖｄ７は、となる。ここで
、 となるように抵抗Ｒ５〜Ｒ８の各値を定めると、となり
、結局となり、出力電圧Ｄ７が容量差（Ｃ１−Ｃ２）に
比例することがわかる。
次に、第１図に示した一対の容量Ｃ１およびＣ２から、
本発明に基いて容量和（Ｃ１＋Ｃ２） １に比例するデ
ユーテイ比Ｄをもつパルスを取り出すパルス変換回路の
一例を第２図に示す。
本発明に基いて容量和（Ｃ１＋Ｃ２） １に比例するデ
ユーテイ比Ｄをもつパルスを取り出すパルス変換回路の
一例を第２図に示す。
ここで、第１図につき上述した抵抗Ｒ１には電流１。，
＋ＩＣ２が流入し、その電圧Ｖｓを抵抗Ｒ２を介して差
動増幅器Ｑ１の正側入力端子Ｈに加える。電 ２源電圧
Ｅと接地点との間に直列接続された抵抗Ｒ２Ｏとゼナー
ダイオードＺＤとの接続点の電圧ＥＯとコンデンサＣｐ
を介して差動増幅器Ｑ１の負側入力端子に加える。差動
増幅器Ｑ１の出力点Ｊを抵抗Ｒ３を経て正側入力端子Ｈ
に帰還接続 シする。負側入力端子１を抵抗Ｒ４を介し
てスイツチＳＷｌ（例えばＣ−ＭＯＳ形アナログスイツ
チ）の共通端子に接続し、その切替端子Ａを電圧ＥＯの
点に接続し、切替端子Ｂを接地点に接続する。このスイ
ツチＳＷｌは差動増幅器Ｑ１の出力パルスにより切替動
作を制御され、かかる差動増幅器Ｑ１から高レベルの出
力が生じるときにはスイツチＳＷｌはＡ側に切り替わり
、逆に低レベル出力に対してはＢ側に切り替わる。上述
の差動増幅器Ｑ１の出力点Ｊから得られる出力パルスの
デユーテイ比Ｄは容量の和Ｃ１＋Ｃ２に比例するが、以
下にその理由を述べる。まず、電源Ｅが投入された時刻
をＴＯとすると、第３図Ａに示すように、この時点ＴＯ
において点の電圧はＥＯとなり、Ｈ点より高電位にある
（ＥＯ〉ｓ）。
＋ＩＣ２が流入し、その電圧Ｖｓを抵抗Ｒ２を介して差
動増幅器Ｑ１の正側入力端子Ｈに加える。電 ２源電圧
Ｅと接地点との間に直列接続された抵抗Ｒ２Ｏとゼナー
ダイオードＺＤとの接続点の電圧ＥＯとコンデンサＣｐ
を介して差動増幅器Ｑ１の負側入力端子に加える。差動
増幅器Ｑ１の出力点Ｊを抵抗Ｒ３を経て正側入力端子Ｈ
に帰還接続 シする。負側入力端子１を抵抗Ｒ４を介し
てスイツチＳＷｌ（例えばＣ−ＭＯＳ形アナログスイツ
チ）の共通端子に接続し、その切替端子Ａを電圧ＥＯの
点に接続し、切替端子Ｂを接地点に接続する。このスイ
ツチＳＷｌは差動増幅器Ｑ１の出力パルスにより切替動
作を制御され、かかる差動増幅器Ｑ１から高レベルの出
力が生じるときにはスイツチＳＷｌはＡ側に切り替わり
、逆に低レベル出力に対してはＢ側に切り替わる。上述
の差動増幅器Ｑ１の出力点Ｊから得られる出力パルスの
デユーテイ比Ｄは容量の和Ｃ１＋Ｃ２に比例するが、以
下にその理由を述べる。まず、電源Ｅが投入された時刻
をＴＯとすると、第３図Ａに示すように、この時点ＴＯ
において点の電圧はＥＯとなり、Ｈ点より高電位にある
（ＥＯ〉ｓ）。
従つて、差動増幅器Ｑ１の出力点＊Ｊの電位は第３図Ｂ
に示すように０であり、ツチＳＷｌはＢ側にある。Ｈ点
の電位は、スイ ハＱ 但し、ΔＶ２二？Ｖｓ ＤＯ．Ｌ．Ｄり 』Ｌｔ−▲覧ｖ となる。
に示すように０であり、ツチＳＷｌはＢ側にある。Ｈ点
の電位は、スイ ハＱ 但し、ΔＶ２二？Ｖｓ ＤＯ．Ｌ．Ｄり 』Ｌｔ−▲覧ｖ となる。
しかして、コンデンサＣｐは抵抗Ｒ４を介して電圧ＥＯ
により充電される。それと共にＩ点の電圧は、第３図Ａ
に示すように、電圧ＥＯから０電位（接地点）に向つて
時定数Ｃｐ−Ｒ４の速さで下降する。時刻ｔ１において
Ｈ点およびＩ点の電圧が等しくなつたとすると（厳密に
は点電圧がＨ点電圧よりも僅かに低くなつた時点）、Ｊ
点の電圧は第３図Ｂに示すようにＯからＥに急変する。
により充電される。それと共にＩ点の電圧は、第３図Ａ
に示すように、電圧ＥＯから０電位（接地点）に向つて
時定数Ｃｐ−Ｒ４の速さで下降する。時刻ｔ１において
Ｈ点およびＩ点の電圧が等しくなつたとすると（厳密に
は点電圧がＨ点電圧よりも僅かに低くなつた時点）、Ｊ
点の電圧は第３図Ｂに示すようにＯからＥに急変する。
それによりスイツチＳＷｌはＡ側に切り替わり、Ｈ点電
圧は、となる。
圧は、となる。
スイツチＳＷｌがＡ側に切り替わつたことにより、コン
デンサＣｐ内の電荷は抵抗Ｒ４を介して放電し、Ｉ点電
位は第３図Ａに示すように電圧ＥＯに向けて時定数Ｃｐ
Ｒ４の速さで上昇する。更に、時刻Ｔ２においてＨ点電
圧とＩ点電圧とが等しくなつたとすると（厳密にはＩ点
電圧がＨ点電圧よりも僅かに大きくなつた時点）、出力
点Ｊの電圧は０に急落し、スイツチＳＷｌはＢ側に切り
替わり、Ｈ点電圧はｓ−Δ２となり、コンデンサＣｐは
抵抗Ｒ４を介して電圧ＥＯにより充電され、従つて点電
圧は０に向けて時定数ＣｐＲ４の速さで下降する。
デンサＣｐ内の電荷は抵抗Ｒ４を介して放電し、Ｉ点電
位は第３図Ａに示すように電圧ＥＯに向けて時定数Ｃｐ
Ｒ４の速さで上昇する。更に、時刻Ｔ２においてＨ点電
圧とＩ点電圧とが等しくなつたとすると（厳密にはＩ点
電圧がＨ点電圧よりも僅かに大きくなつた時点）、出力
点Ｊの電圧は０に急落し、スイツチＳＷｌはＢ側に切り
替わり、Ｈ点電圧はｓ−Δ２となり、コンデンサＣｐは
抵抗Ｒ４を介して電圧ＥＯにより充電され、従つて点電
圧は０に向けて時定数ＣｐＲ４の速さで下降する。
更に時刻Ｔ３において、時刻ｔｌと同様の状態が得られ
、以後、上述した時刻ｔ１とＴ２との間およびＴ２とＴ
３の間の各動作が順次に繰り返される。
、以後、上述した時刻ｔ１とＴ２との間およびＴ２とＴ
３の間の各動作が順次に繰り返される。
時刻ｔ１とＴ２との間のＩ点電位は次式で表わされる。
−〒−ーーーー一ｆ
（Ｖｓ＋ΔＶ１）になるまでの時間であり、次式により
求められる。
求められる。
Ｒｐハ”
上式を変形して
となり、Ｈ点電圧のヒステリシス幅、すなわちΔＶ１＋
ΔＶ２をＥＯおよびＶｓに比べて充分にＴＯｎ小さく定
めれば（ ）の２乗項以下の項は無ＣｐＲ４視すること
ができ、従つて、上式より、 が得られ、この式より、 が求められる。
ΔＶ２をＥＯおよびＶｓに比べて充分にＴＯｎ小さく定
めれば（ ）の２乗項以下の項は無ＣｐＲ４視すること
ができ、従つて、上式より、 が得られ、この式より、 が求められる。
更に、時刻Ｔ２どＴ３との間のＩ点電圧は次式で表わさ
れる。
れる。
出力点Ｊがｏレベルとなつている期間（Ｔ３一Ｔ２）を
ＴＯｆｆとすると、この期間ＴＯｆｆはＩ点電圧が（
Ｖｓ−ΔＶ２）になるまでの時間であり、次式により求
められる。
ＴＯｆｆとすると、この期間ＴＯｆｆはＩ点電圧が（
Ｖｓ−ΔＶ２）になるまでの時間であり、次式により求
められる。
Ｔｒ．ｆｆ
この式を変形すると、
となり、ここで、
とすることにより、（ ）の２乗項以下の項ＣｐＲ４を
無視することができるので、上式より、が得られ、この
式より、 が求められる。
無視することができるので、上式より、が得られ、この
式より、 が求められる。
更に、出力点Ｊの出力パルスのデ｝伊イ比Ｄは、で与え
られる。
られる。
ここで、上式に（１）式および（２）式を代入すると、
となる。
となる。
ここで、であるから、（３式は次のように書き換えられ
る。
る。
すなわち、出力点Ｊの出力パルスのデユーテイ比Ｄは容
積和（Ｃ１＋Ｃ２）に比例することがわかる。更に、上
述した第１図および第２図示の回路で求めた容量差（Ｃ
１−Ｃ２）に比例する電圧および容量和（Ｃ１＋Ｃ２）
に比例するデユーテイ比をもつパルス信号に基いて、（
Ｃ１−Ｃ２）／（Ｃ１＋Ｃ２）の演算を行ない、その演
算結果を電流の形態で取り出す割算および電流交換回路
の一例を第４図に示す。
積和（Ｃ１＋Ｃ２）に比例することがわかる。更に、上
述した第１図および第２図示の回路で求めた容量差（Ｃ
１−Ｃ２）に比例する電圧および容量和（Ｃ１＋Ｃ２）
に比例するデユーテイ比をもつパルス信号に基いて、（
Ｃ１−Ｃ２）／（Ｃ１＋Ｃ２）の演算を行ない、その演
算結果を電流の形態で取り出す割算および電流交換回路
の一例を第４図に示す。
ここで、第１図に示した回であるから、となり、この式
より、 となる。
より、 となる。
ここで、但し、Ｋｌ，Ｋ２は定数
となるから、（３）式を用いると、
変形される。
上式は次のように
但し、Ｋ３は定数
更に、差動増幅器Ｑ５において、Ｐ点の電圧は固定され
ており、Ｎ点電圧は常にＰ点電圧と等しくなるように電
流１０ｕｔが制御される。
ており、Ｎ点電圧は常にＰ点電圧と等しくなるように電
流１０ｕｔが制御される。
すなわち、となり、ここで、電流１
５は、
であるから、
上式は、
となり、従つて、
但し、Ｋ４は定数
となり、抵抗Ｒｌ３を流れる電流０ｕｔは（Ｃ１−Ｃ２
）／（Ｃ１＋Ｃ２）に比例する。
）／（Ｃ１＋Ｃ２）に比例する。
以上の第１図に示した容量差・電圧変換回路、第２図に
示したパルス変換回路、第４図に示した割算回路および
電流交換回路を組み合わせた本発明変位変換装置の一例
を第６図に示す。
示したパルス変換回路、第４図に示した割算回路および
電流交換回路を組み合わせた本発明変位変換装置の一例
を第６図に示す。
ここで第１図、第２図および第４図と対応する個所には
同一符号を付してその説明を省略する。第６図において
、変圧器ＴｒとコンデンサＣ３とトランジスタＴ１と抵
抗Ｒｌ９とでハートレ一形発振器を構成し、その発振出
力を上述した変圧器巻線Ｗ１およびＷ２と更に他の巻線
Ｗ３より取り出す。巻線Ｗ３の出力をダイオードＤ３お
よびＤ４を介してそれぞれ静電容量Ｃ１およびＣ２に加
える。なお、ダイオードＤ３およびＤ４はダイオードＤ
１およびＤ２と逆極性に接続するものとする。巻線Ｗ３
と接地点との間にコンデンサＣ４とダイオードＤ５とを
直列に接続し、両者の接続点と抵抗ＲＯｌ，ＲＯ２およ
びＲ１の共通接続点との間にダイオードＤ６を接続し、
静電容量Ｃ１およびＣ２の端子間に存在する浮遊容量の
補償を行なう。以上から明らかなように、本発明では（
Ｃ１−Ｃ２）／（Ｃ１＋Ｃ２）なる演算を行なうにあた
つて、容量和（Ｃ１＋Ｃ２）をこの和に比例したデユー
テイ比Ｄをもつパルスに変換し、容量差（Ｃ１−Ｃ２）
に対応する電圧Ｖｄ′をデユーテイ比Ｄの逆数１／Ｄと
乗算し、以て所望の（Ｃ１−Ｃ２）／（Ｃ１＋Ｃ２）に
比例する電流を取り出しており、従来とは異なつて、差
電圧の変化が大きくてもデユーテイ比Ｄはその変化を受
けず、直線性誤差が増大する欠点がない。なお、本発明
は上述した例にのみ限られるものではなく、容量和（Ｃ
１＋Ｃ２）をこの和に比例したデユーテイ比Ｄをもつパ
ルスに変換する回路、容量差（Ｃ１−Ｃ２）に比例する
電圧Ｖｄ′を得る回路およびこの電圧Ｖｄｌをデユーテ
イ比の逆数１／Ｄと乗算する回路は本発明の要旨を逸脱
しない範囲内において種々の形態のものとすることがで
きることは勿論のことである。
同一符号を付してその説明を省略する。第６図において
、変圧器ＴｒとコンデンサＣ３とトランジスタＴ１と抵
抗Ｒｌ９とでハートレ一形発振器を構成し、その発振出
力を上述した変圧器巻線Ｗ１およびＷ２と更に他の巻線
Ｗ３より取り出す。巻線Ｗ３の出力をダイオードＤ３お
よびＤ４を介してそれぞれ静電容量Ｃ１およびＣ２に加
える。なお、ダイオードＤ３およびＤ４はダイオードＤ
１およびＤ２と逆極性に接続するものとする。巻線Ｗ３
と接地点との間にコンデンサＣ４とダイオードＤ５とを
直列に接続し、両者の接続点と抵抗ＲＯｌ，ＲＯ２およ
びＲ１の共通接続点との間にダイオードＤ６を接続し、
静電容量Ｃ１およびＣ２の端子間に存在する浮遊容量の
補償を行なう。以上から明らかなように、本発明では（
Ｃ１−Ｃ２）／（Ｃ１＋Ｃ２）なる演算を行なうにあた
つて、容量和（Ｃ１＋Ｃ２）をこの和に比例したデユー
テイ比Ｄをもつパルスに変換し、容量差（Ｃ１−Ｃ２）
に対応する電圧Ｖｄ′をデユーテイ比Ｄの逆数１／Ｄと
乗算し、以て所望の（Ｃ１−Ｃ２）／（Ｃ１＋Ｃ２）に
比例する電流を取り出しており、従来とは異なつて、差
電圧の変化が大きくてもデユーテイ比Ｄはその変化を受
けず、直線性誤差が増大する欠点がない。なお、本発明
は上述した例にのみ限られるものではなく、容量和（Ｃ
１＋Ｃ２）をこの和に比例したデユーテイ比Ｄをもつパ
ルスに変換する回路、容量差（Ｃ１−Ｃ２）に比例する
電圧Ｖｄ′を得る回路およびこの電圧Ｖｄｌをデユーテ
イ比の逆数１／Ｄと乗算する回路は本発明の要旨を逸脱
しない範囲内において種々の形態のものとすることがで
きることは勿論のことである。
第１図は本発明における容量差・電圧変換回路の一例の
回路図、第２図は本発明におけるパルス変換回路の一例
の回路図、第３図ＡおよびＢは第２図の回路の動作説明
用信号波形図、第４図は本発明における割算および電流
変換回路の一例の回路図、第５図ＡおよびＢは第４図の
回路の動作説明用信号波形図、および第６図は本発明変
位変換装置の一例の全体構成を示す回路図である。
回路図、第２図は本発明におけるパルス変換回路の一例
の回路図、第３図ＡおよびＢは第２図の回路の動作説明
用信号波形図、第４図は本発明における割算および電流
変換回路の一例の回路図、第５図ＡおよびＢは第４図の
回路の動作説明用信号波形図、および第６図は本発明変
位変換装置の一例の全体構成を示す回路図である。
Claims (1)
- １ 機械的変位に応動して容量値が差動的に変化する第
１および第２静電容量、および該第１および第２静電容
量に所定の交流信号を供給する発振源を有し、前記第１
および第２静電容量の容量和に比例する和信号および前
記第１および第２静電容量の容量差に比例する差信号を
取り出す変位検出手段と、該変位検出手段からの前記和
信号を供給され、該和信号を前記容量和に対応するデュ
ーティ比をもつパルス信号に変換する第一変換回路と、
前記変位検出手段からの前記差信号を供給され、該差信
号を前記容量差に対応する電圧に変換する第二変換回路
と、前記パルス信号および電圧を供給され、前記デュー
ティ比の逆数と前記電圧とを乗算し、（容量差）／（容
量和）に対応する出力を取り出す第三変換回路とを具備
したことを特徴とする変位変換装置。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP53099546A JPS5928845B2 (ja) | 1978-08-17 | 1978-08-17 | 変位変換装置 |
| DE19792932025 DE2932025A1 (de) | 1978-08-17 | 1979-08-07 | Schaltungsanordnung zur umsetzung einer mechanischen verstellung in ein gleichstromsignal |
| US06/064,798 US4272822A (en) | 1978-08-17 | 1979-08-08 | Apparatus for converting a mechanical displacement to an electrical signal |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP53099546A JPS5928845B2 (ja) | 1978-08-17 | 1978-08-17 | 変位変換装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5526460A JPS5526460A (en) | 1980-02-25 |
| JPS5928845B2 true JPS5928845B2 (ja) | 1984-07-16 |
Family
ID=14250171
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP53099546A Expired JPS5928845B2 (ja) | 1978-08-17 | 1978-08-17 | 変位変換装置 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4272822A (ja) |
| JP (1) | JPS5928845B2 (ja) |
| DE (1) | DE2932025A1 (ja) |
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|---|---|---|---|---|
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| US4357834A (en) * | 1980-09-03 | 1982-11-09 | Hokushin Electric Works, Ltd. | Displacement converter |
| JPH039090Y2 (ja) * | 1981-04-07 | 1991-03-07 | ||
| GB2111685B (en) * | 1981-05-26 | 1985-09-18 | Caterpillar Tractor Co | Apparatus for determining the ratio of two signal repetition rates |
| JPS5877618A (ja) * | 1981-11-02 | 1983-05-11 | Mitsutoyo Mfg Co Ltd | 静電型エンコ−ダ |
| US4636712A (en) * | 1984-02-28 | 1987-01-13 | Fuji Electric Company, Ltd. | Reduced power displacement converting device using variable capacitance input |
| US4625560A (en) * | 1985-05-13 | 1986-12-02 | The Scott & Fetzer Company | Capacitive digital integrated circuit pressure transducer |
| US4910689A (en) * | 1986-12-25 | 1990-03-20 | Canon Kabushiki Kaisha | Resistivity value measuring circuit |
| US5233875A (en) * | 1992-05-04 | 1993-08-10 | Kavlico Corporation | Stable capacitive pressure transducer system |
| DE4324513A1 (de) * | 1993-07-21 | 1995-01-26 | Zwosta Helge Dipl Ing Fh | Verfahren, Schaltung und Messaufnehmer zum Erfassen physikalischer Größen durch gezielte Messung von charakteristischen Größen des Antwortsignales |
| JP3106805B2 (ja) * | 1993-10-14 | 2000-11-06 | 富士電機株式会社 | 圧力差測定方法及び変位変換装置 |
| JP2004264272A (ja) * | 2003-02-28 | 2004-09-24 | Oht Inc | 導電体検査装置及び導電体検査方法 |
Family Cites Families (6)
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|---|---|---|---|---|
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| US3646538A (en) * | 1969-10-27 | 1972-02-29 | Rosemount Eng Co Ltd | Transducer circuitry for converting a capacitance signal to a dc current signal |
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| US3742347A (en) * | 1971-08-25 | 1973-06-26 | Atomic Energy Authority Uk | Shaft movement differential pressure measuring apparatus embodying capacitive transducers |
| CA1038644A (en) * | 1974-04-04 | 1978-09-19 | Rosemount Inc. | Capacitive load cell |
| US4196632A (en) * | 1978-08-14 | 1980-04-08 | The Boeing Company | Dual capacitance type bonded pressure transducer |
-
1978
- 1978-08-17 JP JP53099546A patent/JPS5928845B2/ja not_active Expired
-
1979
- 1979-08-07 DE DE19792932025 patent/DE2932025A1/de not_active Withdrawn
- 1979-08-08 US US06/064,798 patent/US4272822A/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US4272822A (en) | 1981-06-09 |
| DE2932025A1 (de) | 1980-02-28 |
| JPS5526460A (en) | 1980-02-25 |
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