JPS60203864A - 検出装置 - Google Patents
検出装置Info
- Publication number
- JPS60203864A JPS60203864A JP5941784A JP5941784A JPS60203864A JP S60203864 A JPS60203864 A JP S60203864A JP 5941784 A JP5941784 A JP 5941784A JP 5941784 A JP5941784 A JP 5941784A JP S60203864 A JPS60203864 A JP S60203864A
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- JP
- Japan
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- gap
- change
- capacitor
- capacitance
- parallel plates
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- 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
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- Measurement Of Resistance Or Impedance (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】
〔発明の技術分野〕
本発明は静電容量の変化を検知して物理量を検知する検
出装置に関する。
出装置に関する。
静電容量の変化を検知して物理量を検出する検出器とし
て！ｓ１図に示すような荷重検出器がある。
て！ｓ１図に示すような荷重検出器がある。
すなわち、鉄のブロック２に円孔３が設けられ円孔３の
中に平行平板から成るコンデンサ１を形成して構成され
る。ブロック２に荷重Ｐを加えると円孔３は楕円（−変
形し、これ（二伴って平行平板の間隙が変化しコンデン
サ１の静電容量が変化する。
中に平行平板から成るコンデンサ１を形成して構成され
る。ブロック２に荷重Ｐを加えると円孔３は楕円（−変
形し、これ（二伴って平行平板の間隙が変化しコンデン
サ１の静電容量が変化する。
従って、静電容量の変化を検知して荷重Ｐを検出するこ
とができる。その他にも平行平板から成るコンデンサの
間隙の変化による静電容量の変化を検知して物理量を測
定する検出器は数多くある。
とができる。その他にも平行平板から成るコンデンサの
間隙の変化による静電容量の変化を検知して物理量を測
定する検出器は数多くある。
このような検出器においては平行平板の間隙と静電容量
の関係が直線的な比例関係にならず間隙の変化が大きい
と検出精度が低下するという問題がある。
の関係が直線的な比例関係にならず間隙の変化が大きい
と検出精度が低下するという問題がある。
以下、第２図、第３図を用いてその理由を説明する。
第２図は平行平板から成るコンデンサ１をモデル的に表
現した図である。平行平板の対向面積を３、平行平板の
対向間隙（ギャップ）をｄ、平行平板間の誘電率を８と
すると静電容量Ｃは（１）式で表わされる。
現した図である。平行平板の対向面積を３、平行平板の
対向間隙（ギャップ）をｄ、平行平板間の誘電率を８と
すると静電容量Ｃは（１）式で表わされる。
０＝□ ・・・（１）
（１）式から明らかなように静電容量Ｃとギャップｄは
反比例関係（二あり、これを比例関係として扱う場合は
ギャップｄの変化量Δｄは極く微少でなければならない
。すなわちギャップｄの変化に対し静電容量Ｃが直線的
に変化するとみなした場合に実際の静電容量の変化量と
異り誤差が発生する。
反比例関係（二あり、これを比例関係として扱う場合は
ギャップｄの変化量Δｄは極く微少でなければならない
。すなわちギャップｄの変化に対し静電容量Ｃが直線的
に変化するとみなした場合に実際の静電容量の変化量と
異り誤差が発生する。
第３図はギャップｄと静電容量Ｃの関係を示した特性図
で曲線４が実際の静電容量である。
で曲線４が実際の静電容量である。
いま、ギャップｄ。に対する静電容量なＣｙｌとし、こ
の点Ｐにおける微分値の傾きの直線５で静電容量を近似
するものとする。ギャップの微少変化量をΔｄ、ギャッ
プがｄ１□からΔｄだけ変化したときの静電容量なＣ，
２、ギャップがΔｄ変化したとき直線近似で変化すると
みなす静電容量なΔＣ１静電容量の誤差率をΔεとする
と（２）〜（４）式が成立する。
の点Ｐにおける微分値の傾きの直線５で静電容量を近似
するものとする。ギャップの微少変化量をΔｄ、ギャッ
プがｄ１□からΔｄだけ変化したときの静電容量なＣ，
２、ギャップがΔｄ変化したとき直線近似で変化すると
みなす静電容量なΔＣ１静電容量の誤差率をΔεとする
と（２）〜（４）式が成立する。
但しＡ＝６・Ｓ（一定値）
近似直線５の傾きΔＣ／Δｄは（２）式の微分値から（
２）〜（５）式から誤差率Δεとギャップ変化量Δｄの
ΔＣとΔｄ／ｄ、、の関係を（６）式から近似的にめる
と６ｇ ：（Δ’／’ｘｔ）” ・・・（力となる。従
って、誤差率ムｅはギャップ変化率ａｄ／ｄ８１の２乗
に比例して増加し、仮り（二Δｄ／ｄ□をｏ、 ｉ ＜
ｉｏ％）とすると６番は０．０１ （１％）となる。
２）〜（５）式から誤差率Δεとギャップ変化量Δｄの
ΔＣとΔｄ／ｄ、、の関係を（６）式から近似的にめる
と６ｇ ：（Δ’／’ｘｔ）” ・・・（力となる。従
って、誤差率ムｅはギャップ変化率ａｄ／ｄ８１の２乗
に比例して増加し、仮り（二Δｄ／ｄ□をｏ、 ｉ ＜
ｉｏ％）とすると６番は０．０１ （１％）となる。
逆に云えば誤差率Δεを１％以下にするにはギャップ変
化率Δｄ／ｄ、、を１０％以下に制限しなければならな
い。
化率Δｄ／ｄ、、を１０％以下に制限しなければならな
い。
しかし、このような検出器では検出感度を良くするため
にギャップｄ８．を小さく設定する場合があもこの場合
、ギャップ変化率Δｄ／ｄ、、が大きくなり誤差率Δ６
も大きくなるので直線性を補償するためのりニアライザ
や演算回路等の複雑な処置が必要となる。
にギャップｄ８．を小さく設定する場合があもこの場合
、ギャップ変化率Δｄ／ｄ、、が大きくなり誤差率Δ６
も大きくなるので直線性を補償するためのりニアライザ
や演算回路等の複雑な処置が必要となる。
本発明は上記問題点に鑑みてなされたもので、平行平板
から成るコンデンサのギャップの変化による静電容量の
変化からギャップの変化に比例した電圧に容易に変換で
きる回路を設は高感度でしかも高精度の検出装置を得る
ことを目的とする。
から成るコンデンサのギャップの変化による静電容量の
変化からギャップの変化に比例した電圧に容易に変換で
きる回路を設は高感度でしかも高精度の検出装置を得る
ことを目的とする。
本発明は上記目的を達成するために平行平板から成るコ
ンデンサと、前記コンデンサの静電容量の変化を前記平
行平板の間隙（ギャップ）の変化量に応じた電気量とし
て検出する回路を備えた検出装置において、一端が前記
コンデンサに接続された一定の静電容量の基準コンデン
サと、前記コンデンサと前記基準コンデンサのそれぞれ
の他端に半周期毎に極性の異る短形波状の電圧を印加す
る短形波電圧発生回路と、前記コンデンサと前記基準コ
ンデンサのそれぞれの電圧を合成する抵抗器を設は前記
間隙と前記電気量の直線性を改善して高感度でしかも高
精度にした検出装置である。
ンデンサと、前記コンデンサの静電容量の変化を前記平
行平板の間隙（ギャップ）の変化量に応じた電気量とし
て検出する回路を備えた検出装置において、一端が前記
コンデンサに接続された一定の静電容量の基準コンデン
サと、前記コンデンサと前記基準コンデンサのそれぞれ
の他端に半周期毎に極性の異る短形波状の電圧を印加す
る短形波電圧発生回路と、前記コンデンサと前記基準コ
ンデンサのそれぞれの電圧を合成する抵抗器を設は前記
間隙と前記電気量の直線性を改善して高感度でしかも高
精度にした検出装置である。
本発明の検出装置による一実施例を第４図１＝示す。同
図において、ＣＩが平行平板のコンデンサである。６は
正負の短形波の電圧Ｂｉを対称に出力する発振器で第５
図に示したような波形の電圧ｅ、を発生する。７．８は
ダイオード、Ｃ，は基華の静電容量とするコンデンサ、
Ｒ，、Ｒ，、ＲＬは抵抗である。
図において、ＣＩが平行平板のコンデンサである。６は
正負の短形波の電圧Ｂｉを対称に出力する発振器で第５
図に示したような波形の電圧ｅ、を発生する。７．８は
ダイオード、Ｃ，は基華の静電容量とするコンデンサ、
Ｒ，、Ｒ，、ＲＬは抵抗である。
第４図の回路構成において、コンデンサ０１１：ハダイ
オード７により正の半波の電圧が印加され、コンデンサ
Ｃ！にはダイオード８により負の半波の電圧が印加され
る。これにより抵抗Ｒ，の端子（二は第５図に示す電圧
ｅ。が発生する。この電圧ｅ。の平均値ＦＸｏは（８）
式のように表わすことができる。
オード７により正の半波の電圧が印加され、コンデンサ
Ｃ！にはダイオード８により負の半波の電圧が印加され
る。これにより抵抗Ｒ，の端子（二は第５図に示す電圧
ｅ。が発生する。この電圧ｅ。の平均値ＦＸｏは（８）
式のように表わすことができる。
尚、（８）式の導出根処は１９６４年３月発行の米国文
献ＴＨＥ ｎ１７Ｉ席ＯＦ ８ＣＩＥＮＴＩＦＩＣＩＮ
ＳＴＲＵＭＥＮＴＳの３５３゜３５４ヘージに記載のに
、Ｓ 、 Ｌｉ ｏｎ著Ｎｏｎ１ｉｎｅａｒ ＴｗｉＶ
−Ｔ Ｎｅｔｗｏｒｋ ｆｏｒ Ｃａｐａｃｉｔｉｖ
ｅ Ｔｒａｎｓｄｕｃｅｒｓ を参照されたい。（８）
式から明らかなようにＥ。とＣＩ Ｃｚ（＝−に、 −
ｋ。
献ＴＨＥ ｎ１７Ｉ席ＯＦ ８ＣＩＥＮＴＩＦＩＣＩＮ
ＳＴＲＵＭＥＮＴＳの３５３゜３５４ヘージに記載のに
、Ｓ 、 Ｌｉ ｏｎ著Ｎｏｎ１ｉｎｅａｒ ＴｗｉＶ
−Ｔ Ｎｅｔｗｏｒｋ ｆｏｒ Ｃａｐａｃｉｔｉｖ
ｅ Ｔｒａｎｓｄｕｃｅｒｓ を参照されたい。（８）
式から明らかなようにＥ。とＣＩ Ｃｚ（＝−に、 −
ｋ。
八〇）の関係は一０１ｅ ＋Ｃ，ｅ の分だけ比例関係
からずれを生じ第６図（ｂ）に示すような飽和の傾向を
持つ特性１０となる。本発明はこの飽和傾向の特性１０
を積極的に活用するものである。すなわち容量の変化量
−りの関係は第６図（ａ）の特性９に示したようにΔｄ
が大きくなるに従ってΔＣの増加率は大きくなる。（ム
ｄはギャップが減少する方向に大きくなるものとする。
からずれを生じ第６図（ｂ）に示すような飽和の傾向を
持つ特性１０となる。本発明はこの飽和傾向の特性１０
を積極的に活用するものである。すなわち容量の変化量
−りの関係は第６図（ａ）の特性９に示したようにΔｄ
が大きくなるに従ってΔＣの増加率は大きくなる。（ム
ｄはギャップが減少する方向に大きくなるものとする。
）上記特性９，１ｏの組合せにより両方の非直線性が相
殺されギャップ変化量Δｄと出力平均電圧Ｅｏの関係は
第６図（Ｃ）の特性１１のように直線性が改善される。
殺されギャップ変化量Δｄと出力平均電圧Ｅｏの関係は
第６図（Ｃ）の特性１１のように直線性が改善される。
例えばコンデンサのギャップ変化率Δｄ／ｄ、、を０．
１７（１７％）とすると誤差率Δεは０．０２８９ （
２，８９％）となる。
１７（１７％）とすると誤差率Δεは０．０２８９ （
２，８９％）となる。
また、このときギャップ変化率と静電容量変化率の間に
は ΔＣ／Ｃｙ ｓ ＝−Δｄ／（ｄ、ｌ＋Δｄ） ・・・
Ｑ〔ＱＯ）式の関係があり、Δｄ／ｄ、、が０．１７（
１７％）であればΔＣ／Ｃ２１は０．１４５ （１４，
５％）となり、Ｃ□＝５０ＰＦとすると静電容量の変化
ΔＣは？、２５ＰＦ Ｃ＝５０ＰＦＸＯ，１４５）とな
る。
は ΔＣ／Ｃｙ ｓ ＝−Δｄ／（ｄ、ｌ＋Δｄ） ・・・
Ｑ〔ＱＯ）式の関係があり、Δｄ／ｄ、、が０．１７（
１７％）であればΔＣ／Ｃ２１は０．１４５ （１４，
５％）となり、Ｃ□＝５０ＰＦとすると静電容量の変化
ΔＣは？、２５ＰＦ Ｃ＝５０ＰＦＸＯ，１４５）とな
る。
ニ方、第４図の実施例において、発振器６の出力電圧ｅ
ｌの半周期Ｔ＝１１．５Ｘ１０−’（１９） 、Ｃ２＝
５Ｑ （ＰＦ）、Ｒｓ 、Ｒｔ＝２０ （ＫΩ）、Ｒｘ
、＝１００（Ｋ！Ｑ）とすると、Ｃ，＝５７、２５ （
ＭＦ）となり（９）式からに１＝ ５．４８ 、ｋ２＝
６．２７となり（−Ｃ１ｅ−”＋Ｃ，ｅ ’ ）／Δ
Ｃニー ０．０１９９からこの回路による誤差率は約−
２％となる。従って、ギャップ変化量Δｄと出力電圧平
均値ｎｏの比例関係における誤差率は２．８９−２．０
０ ＝ ０．８９ （％）に改善される。
ｌの半周期Ｔ＝１１．５Ｘ１０−’（１９） 、Ｃ２＝
５Ｑ （ＰＦ）、Ｒｓ 、Ｒｔ＝２０ （ＫΩ）、Ｒｘ
、＝１００（Ｋ！Ｑ）とすると、Ｃ，＝５７、２５ （
ＭＦ）となり（９）式からに１＝ ５．４８ 、ｋ２＝
６．２７となり（−Ｃ１ｅ−”＋Ｃ，ｅ ’ ）／Δ
Ｃニー ０．０１９９からこの回路による誤差率は約−
２％となる。従って、ギャップ変化量Δｄと出力電圧平
均値ｎｏの比例関係における誤差率は２．８９−２．０
０ ＝ ０．８９ （％）に改善される。
本発明の検出装置によれば、平行平板から成るコンデン
サのギャップの変化による静電容量の変化を電気信号と
して検出する際にギャップの変化に比例した直線性の良
い電気信号として容易に検出することが可能となり、し
かもギャップ変化率を大きくして検出感度の良い高精度
の検出装置を提供することができる。
サのギャップの変化による静電容量の変化を電気信号と
して検出する際にギャップの変化に比例した直線性の良
い電気信号として容易に検出することが可能となり、し
かもギャップ変化率を大きくして検出感度の良い高精度
の検出装置を提供することができる。
第１図は平行平板のコンデンサを用いた荷重検出器の構
成図、第２図は平行平板から成るコンデンサのモデル図
、第３因はモデルコンデンサのギャップｄと静電容量Ｃ
の関係を示した特性図、第４図は本発明の検出装置の一
実施例による回路構成図、第５図は本発明の検出装置の
動作を説明するための波形図、第６図は直線性が改善さ
れることを説明するだめの特性図である。 １・・・平行平板から成るコンデンサ ２・・・鉄のブロック ３・・・円孔
成図、第２図は平行平板から成るコンデンサのモデル図
、第３因はモデルコンデンサのギャップｄと静電容量Ｃ
の関係を示した特性図、第４図は本発明の検出装置の一
実施例による回路構成図、第５図は本発明の検出装置の
動作を説明するための波形図、第６図は直線性が改善さ
れることを説明するだめの特性図である。 １・・・平行平板から成るコンデンサ ２・・・鉄のブロック ３・・・円孔
Claims (1)
- 平行平板から成るコンデンサと、前記コンデンサの静電
容量の変化を前記平行平板の間隙（ギャップ）の変化量
に応じた電気量として検出する回路を備えた検出装置に
おいて、一端が前記コンデンサに接続された一定の静電
容量の基準コンデンサと、前記コンデンサと前記基準コ
ンデンサのそれぞれの他端に半周期毎に極性の異る短形
波状の電圧を印加する短形波電圧発生回路と、前記コン
デンサと前記基準コンデンサのそれぞれの電圧を合成す
る抵抗器を設は前記間隙と前記電気量の直線性を改善し
たことを特徴とする検出装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5941784A JPS60203864A (ja) | 1984-03-29 | 1984-03-29 | 検出装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5941784A JPS60203864A (ja) | 1984-03-29 | 1984-03-29 | 検出装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60203864A true JPS60203864A (ja) | 1985-10-15 |
Family
ID=13112667
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5941784A Pending JPS60203864A (ja) | 1984-03-29 | 1984-03-29 | 検出装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60203864A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6263675A (ja) * | 1985-09-14 | 1987-03-20 | Agency Of Ind Science & Technol | ポリエチレンテレフタレ−トフイルムの強磁性金属めつき方法 |
| JPS62207877A (ja) * | 1986-03-10 | 1987-09-12 | Agency Of Ind Science & Technol | プラスチツクスの金属めつき方法 |
| JPS62207876A (ja) * | 1986-03-10 | 1987-09-12 | Agency Of Ind Science & Technol | ポリ塩化ビニリデン成形体の金属めつき方法 |
| JPS62207878A (ja) * | 1986-03-10 | 1987-09-12 | Agency Of Ind Science & Technol | 化学めつき用触媒ペ−ストを用いた金属めつき方法 |
-
1984
- 1984-03-29 JP JP5941784A patent/JPS60203864A/ja active Pending
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6263675A (ja) * | 1985-09-14 | 1987-03-20 | Agency Of Ind Science & Technol | ポリエチレンテレフタレ−トフイルムの強磁性金属めつき方法 |
| JPH0257149B2 (ja) * | 1985-09-14 | 1990-12-04 | Kogyo Gijutsu Incho | |
| JPS62207877A (ja) * | 1986-03-10 | 1987-09-12 | Agency Of Ind Science & Technol | プラスチツクスの金属めつき方法 |
| JPS62207876A (ja) * | 1986-03-10 | 1987-09-12 | Agency Of Ind Science & Technol | ポリ塩化ビニリデン成形体の金属めつき方法 |
| JPS62207878A (ja) * | 1986-03-10 | 1987-09-12 | Agency Of Ind Science & Technol | 化学めつき用触媒ペ−ストを用いた金属めつき方法 |
| JPH0258356B2 (ja) * | 1986-03-10 | 1990-12-07 | Kogyo Gijutsu Incho | |
| JPH0258355B2 (ja) * | 1986-03-10 | 1990-12-07 | Kogyo Gijutsu Incho | |
| JPH0561351B2 (ja) * | 1986-03-10 | 1993-09-06 | Kogyo Gijutsuin |
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