JPS6010246B2 - 変位変換器 - Google Patents
変位変換器Info
- Publication number
- JPS6010246B2 JPS6010246B2 JP13399779A JP13399779A JPS6010246B2 JP S6010246 B2 JPS6010246 B2 JP S6010246B2 JP 13399779 A JP13399779 A JP 13399779A JP 13399779 A JP13399779 A JP 13399779A JP S6010246 B2 JPS6010246 B2 JP S6010246B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- amplifier
- differential
- input terminal
- output
- voltage
- 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.)
- Expired
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- Arrangements For Transmission Of Measured Signals (AREA)
- Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
この発明は例えば差圧計或いは圧力計等に利用して好適
な変位変換器に関し、特に構成が簡単で且つ温度特性に
優れた変位変換器を提供しようとするものである。
な変位変換器に関し、特に構成が簡単で且つ温度特性に
優れた変位変換器を提供しようとするものである。
差圧計或いは圧力計等では一般に圧力又は圧力差に応じ
て移動電極を変位させ、その変位量によりこの移動電極
と固定電極間で形成される一対のキャパシタＣ，，Ｃ２
の容量値を互に差動的に変化させ、高周波発振器からこ
の差動キャパシタＣ，，Ｃ２に高周波電流を供給し、そ
の容量和Ｃ，十Ｃ２に比例した電流が一定となるように
制御して、容量差Ｃ．−Ｃ２に比例した電流信号を検出
し、これを出力することにより（Ｃ，一Ｃ２）ノ（Ｃ，
十Ｃ２）に比例した電気的出力を得るようにしている。
て移動電極を変位させ、その変位量によりこの移動電極
と固定電極間で形成される一対のキャパシタＣ，，Ｃ２
の容量値を互に差動的に変化させ、高周波発振器からこ
の差動キャパシタＣ，，Ｃ２に高周波電流を供給し、そ
の容量和Ｃ，十Ｃ２に比例した電流が一定となるように
制御して、容量差Ｃ．−Ｃ２に比例した電流信号を検出
し、これを出力することにより（Ｃ，一Ｃ２）ノ（Ｃ，
十Ｃ２）に比例した電気的出力を得るようにしている。
従って従来の変位変換器には高周波発振器を内蔵し、こ
の高周波発振器の発振信号を移動電極と固定電極との間
で形成される差動キャパシ外こ与え、その差動容量を流
れる高周波電流を整流し、高周波電流の変化を直流電圧
の変化として取り出し、差圧値又は圧力値に対応した直
流電気信号を得て、この直流信号を差演算及び和演算す
ることにより（Ｃ，一Ｃ２）／（Ｃ，十Ｃ２）に対応し
た電気信号を得るようにしている。高周波電流を整流す
るダイオードは移動電極と固定電極間で形成される差動
キャパシタの近傍に取付けられ、その間の配線がなるべ
く短かく済むようにし浮遊容量等の響影を小さくするよ
うにしている。ところで圧力或いは差圧等を測定する被
測定体は常温のものばかりとは限らず、高温の場合もあ
る。
の高周波発振器の発振信号を移動電極と固定電極との間
で形成される差動キャパシ外こ与え、その差動容量を流
れる高周波電流を整流し、高周波電流の変化を直流電圧
の変化として取り出し、差圧値又は圧力値に対応した直
流電気信号を得て、この直流信号を差演算及び和演算す
ることにより（Ｃ，一Ｃ２）／（Ｃ，十Ｃ２）に対応し
た電気信号を得るようにしている。高周波電流を整流す
るダイオードは移動電極と固定電極間で形成される差動
キャパシタの近傍に取付けられ、その間の配線がなるべ
く短かく済むようにし浮遊容量等の響影を小さくするよ
うにしている。ところで圧力或いは差圧等を測定する被
測定体は常温のものばかりとは限らず、高温の場合もあ
る。
被測定体の温度が高い場合には受圧部の温度もほゞ被測
定体の温度に近い値となる。よって先に説明した整流ダ
イオードの温度も上昇し変換器全体の温度特性に影響を
与える。また整流ダィオード‘ま差動キャパシタの部分
の温度と同一温度に保った方がよく、また高周波回路の
リード線の長さを短かくした方がよいため、整流ダイオ
ードを圧力検出部或いは差圧検出部内に収納する必要が
ある。このため収納部の構造が複雑になる欠点もある。
更に周波数変動が少なくまた振幅変動が少ない安定性の
高い高周波発振器を得るには各種の安定化回路を付加し
なければならないためコスト高となる欠点がある。この
発明の目的は高周波発振器及び整流ダイオードを必要と
しない従って構成が簡単で然も温度特性がよい変位変換
器を提供するにある。
定体の温度に近い値となる。よって先に説明した整流ダ
イオードの温度も上昇し変換器全体の温度特性に影響を
与える。また整流ダィオード‘ま差動キャパシタの部分
の温度と同一温度に保った方がよく、また高周波回路の
リード線の長さを短かくした方がよいため、整流ダイオ
ードを圧力検出部或いは差圧検出部内に収納する必要が
ある。このため収納部の構造が複雑になる欠点もある。
更に周波数変動が少なくまた振幅変動が少ない安定性の
高い高周波発振器を得るには各種の安定化回路を付加し
なければならないためコスト高となる欠点がある。この
発明の目的は高周波発振器及び整流ダイオードを必要と
しない従って構成が簡単で然も温度特性がよい変位変換
器を提供するにある。
以下にこの発明の一実施例を図面を用いて詳細に説明す
る。
る。
図中Ｃ，，Ｃ２は入力変位に応敷して差動的に変化する
一対の差動キャパシタを示す。
一対の差動キャパシタを示す。
この発明においては差動キャパシタＣｉ，Ｃ２を互に直
列接続し、その接続点Ａを第１増幅器１の一方の入力端
子に接続する。この例では接続点Ａを第１増幅器１の反
転入力端子に接続した場合を示す。差動キャパシタＣ，
の一端は共通電位２に接続し、差動キャパシタＣ２の一
端は第１増幅器１の出力端子に援競する。第１増幅器１
には差動キャパシタＣ，，Ｃ２の充電電荷を周期的に放
電させるスイッチ手段３及び４を設ける。この例ではス
イッチ手段３及び４としてＦＥＴを用いた場合を示し、
その一方のスイッチ手段３は差動キャパシタＣ，と並列
接続し、他方のスイッチ手段４は第１増幅器１の出力端
子と共通電位２との間に接続する。これらスイッチ手段
３及び４はパルス発生器６から出力される一定のオン、
オフ比を持つパルス列によって周期的に開閉制御される
。パルス発生器５は例えばヒステリシスを持つ差動増幅
器６と基準電圧源７の電圧を分圧して差動増幅器６の非
反転入力端子に与える分圧抵抗器Ｒ，，Ｒ２と、基準電
圧源７の電圧を一定の時定数を以つて差敷増幅器６の反
転入力端子に与える抵抗器Ｒ３とコンデンサＣ３と、差
動増幅器８の出力により開閉制御され、オンの状態でコ
ンデンサＣ３の充電電荷を放電させるスイッチ素子８と
により構成することができる。スイッチ素子８と直列に
抵抗器Ｒ３とはゞ等しい抵抗値を持つ抵抗器Ｒ４を接続
しておくことによりスイッチ素子８の開閉によりコンデ
ンサＣ３の両端に発生する電圧は第２図Ａに示すように
ほゞ三角波状となる。つまり差動増幅器６のヒステリシ
ス中を△ｈとすると、コンデンサＣ３の電圧がこのヒス
テリシス中△ｈの上限値つまり十Ｅ２に達すると差動増
幅器６の出力は雫電圧となる。よってスイッチ素子８は
そのゲート電極に零電圧が与えられるとオンになりコン
デソサＣ３に充電された電荷を放電される。コンデンサ
Ｃ３の電圧がヒステリシス中△ｈの下限値＋Ｅ，に産す
ると差動増幅器６の出力は正電圧となる。よってスイッ
チ素子８はオフとなりコンデンサＣ３には基準電圧源７
から抵抗器Ｒ３を通じて充電電流が供給される。このよ
うにして差動増幅器６の非反転入力端子の電圧がヒステ
リシス中△ｈの下限値＋Ｅ，と上限値十Ｅ２に達する毎
に差動増幅器６から第２図Ｂに示すようなデューティ比
が０．５のパルス列Ｐｂが出力される。このようにして
得られたパルス列Ｐｂを第１増幅器１に設けたスイッチ
３と４に与える。
列接続し、その接続点Ａを第１増幅器１の一方の入力端
子に接続する。この例では接続点Ａを第１増幅器１の反
転入力端子に接続した場合を示す。差動キャパシタＣ，
の一端は共通電位２に接続し、差動キャパシタＣ２の一
端は第１増幅器１の出力端子に援競する。第１増幅器１
には差動キャパシタＣ，，Ｃ２の充電電荷を周期的に放
電させるスイッチ手段３及び４を設ける。この例ではス
イッチ手段３及び４としてＦＥＴを用いた場合を示し、
その一方のスイッチ手段３は差動キャパシタＣ，と並列
接続し、他方のスイッチ手段４は第１増幅器１の出力端
子と共通電位２との間に接続する。これらスイッチ手段
３及び４はパルス発生器６から出力される一定のオン、
オフ比を持つパルス列によって周期的に開閉制御される
。パルス発生器５は例えばヒステリシスを持つ差動増幅
器６と基準電圧源７の電圧を分圧して差動増幅器６の非
反転入力端子に与える分圧抵抗器Ｒ，，Ｒ２と、基準電
圧源７の電圧を一定の時定数を以つて差敷増幅器６の反
転入力端子に与える抵抗器Ｒ３とコンデンサＣ３と、差
動増幅器８の出力により開閉制御され、オンの状態でコ
ンデンサＣ３の充電電荷を放電させるスイッチ素子８と
により構成することができる。スイッチ素子８と直列に
抵抗器Ｒ３とはゞ等しい抵抗値を持つ抵抗器Ｒ４を接続
しておくことによりスイッチ素子８の開閉によりコンデ
ンサＣ３の両端に発生する電圧は第２図Ａに示すように
ほゞ三角波状となる。つまり差動増幅器６のヒステリシ
ス中を△ｈとすると、コンデンサＣ３の電圧がこのヒス
テリシス中△ｈの上限値つまり十Ｅ２に達すると差動増
幅器６の出力は雫電圧となる。よってスイッチ素子８は
そのゲート電極に零電圧が与えられるとオンになりコン
デソサＣ３に充電された電荷を放電される。コンデンサ
Ｃ３の電圧がヒステリシス中△ｈの下限値＋Ｅ，に産す
ると差動増幅器６の出力は正電圧となる。よってスイッ
チ素子８はオフとなりコンデンサＣ３には基準電圧源７
から抵抗器Ｒ３を通じて充電電流が供給される。このよ
うにして差動増幅器６の非反転入力端子の電圧がヒステ
リシス中△ｈの下限値＋Ｅ，と上限値十Ｅ２に達する毎
に差動増幅器６から第２図Ｂに示すようなデューティ比
が０．５のパルス列Ｐｂが出力される。このようにして
得られたパルス列Ｐｂを第１増幅器１に設けたスイッチ
３と４に与える。
スイッチ３と４もこ）では第２図Ｃに示すようにパルス
列ＰｂがＨ論理のときオフに制御され、Ｌ論理のときオ
ンになるように制御されるものとする。スイッチ３と４
が短絡状態から開放されると差動キャパシタＣ，とＣ２
の接続点Ａの電圧Ｖｃ，は直ちに第１増幅器１の非反転
入力端子に与えられている電圧Ｖｏにまで充電される。
このとき他方の差動キヤパシタＣ２にはＣ，に流れた電
荷量Ｑ＝Ｃ，Ｖｏだけ充電されるから第１増幅器１の出
力電圧、つまりＢ点の電圧ＶはＶ＝Ｖ。
列ＰｂがＨ論理のときオフに制御され、Ｌ論理のときオ
ンになるように制御されるものとする。スイッチ３と４
が短絡状態から開放されると差動キャパシタＣ，とＣ２
の接続点Ａの電圧Ｖｃ，は直ちに第１増幅器１の非反転
入力端子に与えられている電圧Ｖｏにまで充電される。
このとき他方の差動キヤパシタＣ２にはＣ，に流れた電
荷量Ｑ＝Ｃ，Ｖｏだけ充電されるから第１増幅器１の出
力電圧、つまりＢ点の電圧ＶはＶ＝Ｖ。
十島三Ｖ。十きざ。＝Ｖ。と１幸Ｃ２）（１）従ってＢ
点にはピーク値Ｖ、オンオフ比Ｄ＝０．５の第２図Ｄに
示すような短形波Ｐｄが得られる。この短形波Ｐｄは抵
抗器Ｒ５とコンデンサＣ４とから構成される平滑回路９
を通じて第２増幅器１０の反転入力端子に与えられる。
よってこの反転入力端子にはＶＤ＝０．５Ｖの直流電圧
が与えられ ′る。また第２増幅器１０の非反転入力端
子には基準電圧源７から一定電圧Ｅが与えられる。よっ
てＶＤとＥとが平衡するように第２増幅器１０の出力電
圧Ｖｏが第１増幅器１の非反転入力端子に与えられる。
従ってＶＤ＝Ｅ（一定） （２）‘
１｝、■式より、Ｖ。
点にはピーク値Ｖ、オンオフ比Ｄ＝０．５の第２図Ｄに
示すような短形波Ｐｄが得られる。この短形波Ｐｄは抵
抗器Ｒ５とコンデンサＣ４とから構成される平滑回路９
を通じて第２増幅器１０の反転入力端子に与えられる。
よってこの反転入力端子にはＶＤ＝０．５Ｖの直流電圧
が与えられ ′る。また第２増幅器１０の非反転入力端
子には基準電圧源７から一定電圧Ｅが与えられる。よっ
てＶＤとＥとが平衡するように第２増幅器１０の出力電
圧Ｖｏが第１増幅器１の非反転入力端子に与えられる。
従ってＶＤ＝Ｅ（一定） （２）‘
１｝、■式より、Ｖ。
＝三善三Ｖ＝Ｃ；章三旨＝Ｃ；卓三Ｅ 【３｝この出力
電圧Ｖｏと及び基準電圧源７の電圧Ｅを平衡差動増幅器
１１に供給すると、この平衡差鰯増幅器１１の出力端子
１２にはＶ〆＝Ｅ−Ｖ。
電圧Ｖｏと及び基準電圧源７の電圧Ｅを平衡差動増幅器
１１に供給すると、この平衡差鰯増幅器１１の出力端子
１２にはＶ〆＝Ｅ−Ｖ。
ｉ舎三隻Ｅ （４）が得られる。
尚平衡増幅器１ １の抵抗器Ｒ６〜Ｒ９は互に等しい抵
抗値の抵抗器を用いるものとする。こ）でＥは一定電圧
であるから■式は目的の演算式であって出力電圧Ｖｏ′
は差敷キャパシタＣ，，Ｃ２の誘電率の影響をうけない
、つまり温度変動による影響を受けることのない出力電
圧を得ることができる。例えば差圧伝送器において差圧
△Ｐ＝０のとき差動キャバシタＣ，，Ｃ２の値をＣｏ、
ｋを比例定数とすれば受圧部が完全対称に構成されてい
れば、Ｃ，＝Ｃ。
抗値の抵抗器を用いるものとする。こ）でＥは一定電圧
であるから■式は目的の演算式であって出力電圧Ｖｏ′
は差敷キャパシタＣ，，Ｃ２の誘電率の影響をうけない
、つまり温度変動による影響を受けることのない出力電
圧を得ることができる。例えば差圧伝送器において差圧
△Ｐ＝０のとき差動キャバシタＣ，，Ｃ２の値をＣｏ、
ｋを比例定数とすれば受圧部が完全対称に構成されてい
れば、Ｃ，＝Ｃ。
／（１−ｋ△Ｐ）、Ｃ２＝Ｃ。／（１十ｋ△Ｐ）
（５〕となるか
ら、Ｃ，十Ｃ２ニ次。
（５〕となるか
ら、Ｃ，十Ｃ２ニ次。
／（１−ｋ２△平）、Ｃ，一Ｃ２＝本〇ｋ△Ｐ／（１一
ｋ２△Ｐ） （６）したがって
■、■、■式よりＶ。
ｋ２△Ｐ） （６）したがって
■、■、■式よりＶ。
′＝ｋ△Ｐ・Ｅ （７）が得
られ差圧△Ｐのみに比例する出力が得られる。第３図は
この発明の応用例を示す。
られ差圧△Ｐのみに比例する出力が得られる。第３図は
この発明の応用例を示す。
この例では出力端子１２の出力電圧を電圧−電流変換器
１３に供給し、電流信号に変換し、２線式伝送路１４，
１５にて伝送するようにした２線式伝送器に適用した場
合を示す。以上説明したようにこの発明によれば高周波
発振器を用いる必要がなく、これに伴なつて整流ダイオ
ードも必要としないから安定な温度特性を持つ変位変換
器を得ることができる。
１３に供給し、電流信号に変換し、２線式伝送路１４，
１５にて伝送するようにした２線式伝送器に適用した場
合を示す。以上説明したようにこの発明によれば高周波
発振器を用いる必要がなく、これに伴なつて整流ダイオ
ードも必要としないから安定な温度特性を持つ変位変換
器を得ることができる。
また差動キャパシタＣ，，Ｃ２の充放電周期を適当に選
定することにより、従釆のように高周波を印加する場合
のようにリード線の浮遊容量による影響を大きく受ける
ことがなく、それだけ配線の自由度が増し製造が容易と
なる。また安定性の高い高周波発振器及び整流ダイオー
ドを必要としないからそれだけ構成が簡素化されコスト
の低減も期待できる。織上述ではパルス発生器５として
ヒステリシスを持つ差動増幅器６と、抵抗器Ｒ，，Ｒ２
，Ｒ３，Ｒ４とコンデンサＣ３とスイッチ素子８とによ
り構成したが、この構成に限定されるものでなく、その
他の形式のパルス発生器を用いることもできる。またデ
ューテイ比Ｄを０．５とした場合を説明したが必ずしも
その必要はなく、このデューテイ比に限定のないことも
容易に理解できよう。
定することにより、従釆のように高周波を印加する場合
のようにリード線の浮遊容量による影響を大きく受ける
ことがなく、それだけ配線の自由度が増し製造が容易と
なる。また安定性の高い高周波発振器及び整流ダイオー
ドを必要としないからそれだけ構成が簡素化されコスト
の低減も期待できる。織上述ではパルス発生器５として
ヒステリシスを持つ差動増幅器６と、抵抗器Ｒ，，Ｒ２
，Ｒ３，Ｒ４とコンデンサＣ３とスイッチ素子８とによ
り構成したが、この構成に限定されるものでなく、その
他の形式のパルス発生器を用いることもできる。またデ
ューテイ比Ｄを０．５とした場合を説明したが必ずしも
その必要はなく、このデューテイ比に限定のないことも
容易に理解できよう。
第１図はこの発明の一実施例を示す援続図、第２図はそ
の動作の説明に供する波形図、第３図はこの発明の応用
例の一例を示す接続図である。 Ｃ，，Ｃ２：差動キャパシタ、１：第１増幅器、３，４
：スイッチ手段、５：パルス発生器、９：平滑回路、１
０：第２増幅器、１１：差動増幅器、１２：出力端子。
第１図 第２図 第３図
の動作の説明に供する波形図、第３図はこの発明の応用
例の一例を示す接続図である。 Ｃ，，Ｃ２：差動キャパシタ、１：第１増幅器、３，４
：スイッチ手段、５：パルス発生器、９：平滑回路、１
０：第２増幅器、１１：差動増幅器、１２：出力端子。
第１図 第２図 第３図
Claims (1)
- １ 容量値が入力変位に応動して差動的に変化する一対
の差動キヤパシタと、これら差動キヤパシタが直列接続
され、その接続点が一方の入力端子に接続され上記差動
キヤパシタの電荷を周期的に放電させるスイツチ手段を
付加した第１増幅器と、一定のオン、オフ比のパルス列
を発振しその出力で上記スイツチ手段を開閉制御するパ
ルス発生器と、上記第１増幅器の出力を平滑手段を通じ
て一方の入力端子に供給され一定電圧を他方の入力端子
に供給されると共に出力を上記第１増幅器の他方の入力
端子に供給する第２増幅器と、この第２増幅器の出力と
上記一定電圧との偏差値を取出す差動増幅器とを具備し
て成る変位変換器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13399779A JPS6010246B2 (ja) | 1979-10-17 | 1979-10-17 | 変位変換器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13399779A JPS6010246B2 (ja) | 1979-10-17 | 1979-10-17 | 変位変換器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5657909A JPS5657909A (en) | 1981-05-20 |
| JPS6010246B2 true JPS6010246B2 (ja) | 1985-03-15 |
Family
ID=15117962
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13399779A Expired JPS6010246B2 (ja) | 1979-10-17 | 1979-10-17 | 変位変換器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6010246B2 (ja) |
-
1979
- 1979-10-17 JP JP13399779A patent/JPS6010246B2/ja not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5657909A (en) | 1981-05-20 |
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