JPS6027076B2 - 静電容量形送信器 - Google Patents
静電容量形送信器Info
- Publication number
- JPS6027076B2 JPS6027076B2 JP52144912A JP14491277A JPS6027076B2 JP S6027076 B2 JPS6027076 B2 JP S6027076B2 JP 52144912 A JP52144912 A JP 52144912A JP 14491277 A JP14491277 A JP 14491277A JP S6027076 B2 JPS6027076 B2 JP S6027076B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- circuit
- capacitor
- current
- voltage
- adjustment
- Prior art date
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- Expired
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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
-
- 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
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Arrangements For Transmission Of Measured Signals (AREA)
- Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)
- Measurement Of Resistance Or Impedance (AREA)
- Measurement Of Levels Of Liquids Or Fluent Solid Materials (AREA)
- Measuring Fluid Pressure (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、一般に容量・電流形送信器、詳記すればレベ
ル、圧力、あるいは近接などのプロセス変数の測定用の
コンデンサ型プローブと一緒に使用される静電容量形送
信器に関する。
ル、圧力、あるいは近接などのプロセス変数の測定用の
コンデンサ型プローブと一緒に使用される静電容量形送
信器に関する。
以前から、液体や固体のレベル、ガスの圧力、あるいは
物体の近接などのプロセス変数の変化を検出するのに容
量・電流形送信器が使用されてきた。
物体の近接などのプロセス変数の変化を検出するのに容
量・電流形送信器が使用されてきた。
送信器は、その利用態様にもよるが、絶縁層で被覆した
剛体の棒状電極のプロ−ブと一緒に便用されるのが普通
である。プローブと接地端子間の静電容量はプローブを
とりまく環境に応じて変化する。例えば容器内の液位が
上昇するにつれてそれに浸るプローブ電極の長さが増加
して、静電容量が変化する。従来の静電容量形送信器に
は、発振回路の中に可変容量を組み込み、出力周波数が
可変容量の関数となるようにしているものがいくつかあ
り、その代表的なものは米国特許第３５１８５３７号お
よび第斑９筋７４号に記載されている回路である。
剛体の棒状電極のプロ−ブと一緒に便用されるのが普通
である。プローブと接地端子間の静電容量はプローブを
とりまく環境に応じて変化する。例えば容器内の液位が
上昇するにつれてそれに浸るプローブ電極の長さが増加
して、静電容量が変化する。従来の静電容量形送信器に
は、発振回路の中に可変容量を組み込み、出力周波数が
可変容量の関数となるようにしているものがいくつかあ
り、その代表的なものは米国特許第３５１８５３７号お
よび第斑９筋７４号に記載されている回路である。
そのほかに、基準コンデンサと可変コンデンサの充電率
の差を弁別する比較手段を使用して、その差に比例した
出力信号を作るようにした回路があり、その代表的なも
のは米国特許第３巡７３００号、第斑１１０５１号およ
び第Ｒｅ２７８２計戦こ記載されている送信器である。
上記したすべての静電容量形送信器は、これまで動作電
圧を加えるため、またそこから出力信号を送信するため
少くとも教本の接続リード線を使用しているぅ さらに
、回路への入力電圧は比較的高い電圧の場合が多く、プ
ローブが腐蝕性で高導電性の、あるいはそのどちらかの
性質をもつ液体に触れて使用されることが多いため、不
〉必要に高度な保守を行う必要がある。
の差を弁別する比較手段を使用して、その差に比例した
出力信号を作るようにした回路があり、その代表的なも
のは米国特許第３巡７３００号、第斑１１０５１号およ
び第Ｒｅ２７８２計戦こ記載されている送信器である。
上記したすべての静電容量形送信器は、これまで動作電
圧を加えるため、またそこから出力信号を送信するため
少くとも教本の接続リード線を使用しているぅ さらに
、回路への入力電圧は比較的高い電圧の場合が多く、プ
ローブが腐蝕性で高導電性の、あるいはそのどちらかの
性質をもつ液体に触れて使用されることが多いため、不
〉必要に高度な保守を行う必要がある。
また、コンデンサ型プローブには使用中に導電性の被膜
ができる煩向があって、その精度を低下させ、信頼ので
きる測定を行うためには頻繁に洗浄することが要求され
る。本発明にかかる静電容量形送信器は、低電圧の動作
用電源接続用と容量値信号の送信用の２本の線のみを有
する。
ができる煩向があって、その精度を低下させ、信頼ので
きる測定を行うためには頻繁に洗浄することが要求され
る。本発明にかかる静電容量形送信器は、低電圧の動作
用電源接続用と容量値信号の送信用の２本の線のみを有
する。
この送信器は、遠隔の低電圧電源と接続している２本の
導線と、回路に一定の基本電流を供給する制御電流発生
器と、この制御電流をブローブ用コンデンサと基準コン
デンサに周期的に供給するためのマルチパイプレータ回
路と、プロープ用コンデンサと基準コンデンサからの充
電信号をその入力端子に受けその差に相当する出力電流
を作るコンデンサ充電率弁別回路と、この弁別回路の出
力電流に応じてプローブ用コンデンサの充電率を増加さ
せるために弁別回路からマルチパイプレータ回路へ設け
られたフィードバック回路と、回路の一定基本電流と弁
別回路の出力電流を受ける加算回路とで構成されている
。さらに、送信器にはマルチパイプレータ回路の動作用
の矩形波形の電圧パルス列を発生する発振回路が含れて
いる。両コンデンサに供給される制御電流は、計器の零
点調整用とスパン調整用の部品が組み込まれている定電
流調整回路によって得られる。そのほか、電源から損傷
を与える不正蟹圧が加わるのを阻止するため、過渡電圧
抑制回路を送信器に組み込むことができる。以下この発
明の実施例を図面について詳細に説明する。
導線と、回路に一定の基本電流を供給する制御電流発生
器と、この制御電流をブローブ用コンデンサと基準コン
デンサに周期的に供給するためのマルチパイプレータ回
路と、プロープ用コンデンサと基準コンデンサからの充
電信号をその入力端子に受けその差に相当する出力電流
を作るコンデンサ充電率弁別回路と、この弁別回路の出
力電流に応じてプローブ用コンデンサの充電率を増加さ
せるために弁別回路からマルチパイプレータ回路へ設け
られたフィードバック回路と、回路の一定基本電流と弁
別回路の出力電流を受ける加算回路とで構成されている
。さらに、送信器にはマルチパイプレータ回路の動作用
の矩形波形の電圧パルス列を発生する発振回路が含れて
いる。両コンデンサに供給される制御電流は、計器の零
点調整用とスパン調整用の部品が組み込まれている定電
流調整回路によって得られる。そのほか、電源から損傷
を与える不正蟹圧が加わるのを阻止するため、過渡電圧
抑制回路を送信器に組み込むことができる。以下この発
明の実施例を図面について詳細に説明する。
第１図を参照すると、送信器には、電源電圧を加えるた
めと電流計１３における送信器の出力信号を取り出すた
めの２つの接続端子１０と１２が設けられている。過渡
電圧抑制回路１４を想像線で示す。定電流発生回路１６
にはそこから一定の基本電流を供８溝するため２本の導
線１８と２０が接続されている。この導線１８と２０を
通って動作電圧が発振回路２２に加えられ、この発振回
路は第２図に示すような出力電圧が基線電圧（例えば、
０ボルト）から、Ｖ．ボルトまで変化する矩形波出力を
有する。
めと電流計１３における送信器の出力信号を取り出すた
めの２つの接続端子１０と１２が設けられている。過渡
電圧抑制回路１４を想像線で示す。定電流発生回路１６
にはそこから一定の基本電流を供８溝するため２本の導
線１８と２０が接続されている。この導線１８と２０を
通って動作電圧が発振回路２２に加えられ、この発振回
路は第２図に示すような出力電圧が基線電圧（例えば、
０ボルト）から、Ｖ．ボルトまで変化する矩形波出力を
有する。
この矩形波形の電圧パルス列は、対称的でなく、基都電
圧の接続時間（Ｔ，からＴ２）は、電圧Ｖ，のサイクル
時間（ＴｏからＴ，）よりも十分長いことが望ましい。
発振回路の出力は導線２４を通して、想像線ブロック１
６内のマルチパイプレータ回路に加えられる。
圧の接続時間（Ｔ，からＴ２）は、電圧Ｖ，のサイクル
時間（ＴｏからＴ，）よりも十分長いことが望ましい。
発振回路の出力は導線２４を通して、想像線ブロック１
６内のマルチパイプレータ回路に加えられる。
マルチパイプレータ回路は、２極１技形スイッチ２８を
含み、このスイッチは発振回路の出力信号に応答して、
第２図に示した発振器の信号の高電圧部分Ｖ，がきてい
る間は導線３４を通じてリード線３０と３２を接地する
。マルチパイプレータ回路１６の回路素子３６は計測用
プローブとなる可変コンデンサで、同様に回路素子３８
は基準コンデンサである。
含み、このスイッチは発振回路の出力信号に応答して、
第２図に示した発振器の信号の高電圧部分Ｖ，がきてい
る間は導線３４を通じてリード線３０と３２を接地する
。マルチパイプレータ回路１６の回路素子３６は計測用
プローブとなる可変コンデンサで、同様に回路素子３８
は基準コンデンサである。
両コンデンサ３６と３８には、制御電流回路４０と４２
を通じてそれぞれ制御充電電流が供給される。基準コン
デンサに一定の充電電流が供孫舎されると、第３図に示
すような典型的なのこぎり波形が得られる。この波形の
勾配はコンデンサ容量と充電電流の大きさの関数である
。コンデンサはスイッチ２８が閉じると放電し、この結
果、第３図に示す周期的で正確に反復するのこぎり波形
が作られる。計測用プローブのコンデンサ３６の静電容
量は、勿論、測定しようとする物理的条件、例えば液体
のレベル、圧力、近接等に応じて変る変数である。この
値が基準コンデンサの容量と相違してくると、その端子
闇で充電率に差が生じ、基準コンデンサの充電率に対す
る充電率の差が弁別回路４４によって検知される。弁別
回路４４には通常の集積回路型差敷増幅器を用いること
ができる。弁別回路４４は、コンデンサ３６と３８の充
電率の差に対応した出力電流をリード線４６に発生させ
る。この出力信号は電流制御回路５０‘こよって増幅さ
れてフィードバック回路５２を通じてコンデンサ３６の
充電端子へ戻されるフィードバック電流となり、これに
よりコンデンサ３６の充電率は基準コンデンサのそれに
ぴったりと追従する。一方、電流制御回路５０の出力電
流は、加算回路５４を通過し、端子１２まで延びている
導線５６に流れる。また、送信器回路には、シェナーダ
イオードを含む電圧調整回路５８が組み込まれていて、
導線１８と２０間は一定電圧に維持されている。
を通じてそれぞれ制御充電電流が供給される。基準コン
デンサに一定の充電電流が供孫舎されると、第３図に示
すような典型的なのこぎり波形が得られる。この波形の
勾配はコンデンサ容量と充電電流の大きさの関数である
。コンデンサはスイッチ２８が閉じると放電し、この結
果、第３図に示す周期的で正確に反復するのこぎり波形
が作られる。計測用プローブのコンデンサ３６の静電容
量は、勿論、測定しようとする物理的条件、例えば液体
のレベル、圧力、近接等に応じて変る変数である。この
値が基準コンデンサの容量と相違してくると、その端子
闇で充電率に差が生じ、基準コンデンサの充電率に対す
る充電率の差が弁別回路４４によって検知される。弁別
回路４４には通常の集積回路型差敷増幅器を用いること
ができる。弁別回路４４は、コンデンサ３６と３８の充
電率の差に対応した出力電流をリード線４６に発生させ
る。この出力信号は電流制御回路５０‘こよって増幅さ
れてフィードバック回路５２を通じてコンデンサ３６の
充電端子へ戻されるフィードバック電流となり、これに
よりコンデンサ３６の充電率は基準コンデンサのそれに
ぴったりと追従する。一方、電流制御回路５０の出力電
流は、加算回路５４を通過し、端子１２まで延びている
導線５６に流れる。また、送信器回路には、シェナーダ
イオードを含む電圧調整回路５８が組み込まれていて、
導線１８と２０間は一定電圧に維持されている。
制御電流回路４川こは、ブロープ用コンデンサ３６への
供Ｖ給電流を調整するために、１個またはそれ以上の回
路素子からなる調整手段が組み込まれており、これによ
り電流計１３の読みが零になるように設定調整する。電
流計１３の指針の最大振れし・対応する計器のスパンは
、フィードバック回路５２に設けられた１個またはそれ
以上の回路素子からなる調整手段によって調整すること
ができる。さきに述べたように、回路には、低電圧電源
を接続するためと、計測用プローブとなるコンデンサ３
６の静電容量の変化に比例した出力電流信号の大きさを
見るための電流計１３などの指示装置または記録装置を
接続するために単に２個の端子が設けられているだけで
ある。
供Ｖ給電流を調整するために、１個またはそれ以上の回
路素子からなる調整手段が組み込まれており、これによ
り電流計１３の読みが零になるように設定調整する。電
流計１３の指針の最大振れし・対応する計器のスパンは
、フィードバック回路５２に設けられた１個またはそれ
以上の回路素子からなる調整手段によって調整すること
ができる。さきに述べたように、回路には、低電圧電源
を接続するためと、計測用プローブとなるコンデンサ３
６の静電容量の変化に比例した出力電流信号の大きさを
見るための電流計１３などの指示装置または記録装置を
接続するために単に２個の端子が設けられているだけで
ある。
次に第４図を参照しながら、回路の構成部品に関して詳
細に説明する。
細に説明する。
図示のように、回路には携帯試験装置を用いて現場で鮫
正ができるように、差込みコネクタを受ける通常のコネ
クタジヤツク９を付けることができる。
正ができるように、差込みコネクタを受ける通常のコネ
クタジヤツク９を付けることができる。
任意に組み込める過渡抑制回路１４にはゼナー・ダイオ
ード６０と６２が含まれていて、導線１８と５６の間の
電圧およびこれらの導線の各々と接地端子６４の間の電
圧を公称保護電圧、例えば３９Ｎ・ＤＣに制限している
。対向する１対のダイオードからなる避雷器６６は、設
定した電圧の間、例えば約１５０Ｖから２００ｙＤＣの
間で導適する。
ード６０と６２が含まれていて、導線１８と５６の間の
電圧およびこれらの導線の各々と接地端子６４の間の電
圧を公称保護電圧、例えば３９Ｎ・ＤＣに制限している
。対向する１対のダイオードからなる避雷器６６は、設
定した電圧の間、例えば約１５０Ｖから２００ｙＤＣの
間で導適する。
端子１０と１２の間に現われるどんな過渡的電圧もコイ
ル６８と７０のフィル夕を通過して避雷器６６を導通さ
せ、不正電圧は導線７２を通して接地放電される。導線
１８上のダイオード７４は万一の逆相接続に対する保護
手段で、不注意による回路の損傷を防止するためのもの
である。点線ブロック１６で囲んで示した定電流発生回
路は回路に一定基部電流を供Ｖ給する。
ル６８と７０のフィル夕を通過して避雷器６６を導通さ
せ、不正電圧は導線７２を通して接地放電される。導線
１８上のダイオード７４は万一の逆相接続に対する保護
手段で、不注意による回路の損傷を防止するためのもの
である。点線ブロック１６で囲んで示した定電流発生回
路は回路に一定基部電流を供Ｖ給する。
この定電流発生回路はメータが正しく零位置を指すよう
な大きさの一定基本電流（例えば、約２−１０ミリアン
ベア、約４ミリアンベアが望ましい）を発生する。この
基部電流は回路をバィアスし、かつ動作させるための全
電流である。さきに言及したように、導線１８と２０の
間には電圧調整回路があって、この回路にあるツェナー
・ダイオード５９は選定した値（例えば、約９ボルト）
の基準電圧を作る。
な大きさの一定基本電流（例えば、約２−１０ミリアン
ベア、約４ミリアンベアが望ましい）を発生する。この
基部電流は回路をバィアスし、かつ動作させるための全
電流である。さきに言及したように、導線１８と２０の
間には電圧調整回路があって、この回路にあるツェナー
・ダイオード５９は選定した値（例えば、約９ボルト）
の基準電圧を作る。
また、回路には、この９ボルトの基準電圧に対するＡＣ
インピーダンスを減らすためにバイパス・コンデンサ６
１が粗込れている。基本電流は集積回路差動増幅器７６
によって一定に保たれる。
インピーダンスを減らすためにバイパス・コンデンサ６
１が粗込れている。基本電流は集積回路差動増幅器７６
によって一定に保たれる。
この差動増幅器７６の非逆性端子には、抵抗７８と８０
から成る分圧器から基準電圧が加わっており、一方増幅
器７６の逆性様子には、抵抗８２と８４および可変抵抗
ポテンショメータ８６から成る別の分圧器から電圧入力
が加わる。これらの入力電圧間に差があると、増幅器７
６は電界効果トランジスタ８８を動作させ、これがトラ
ンジスタ９０を導通させて、抵抗９２を通る電流が増加
する。抵抗９２をはさむ電圧は、抵抗８３，８４および
８６から成る分圧器を通して増幅器７６の逆性端子にフ
ィードバックされて、抵抗９２を通る電流は増幅器７６
の入力端子間へ謀葦葦電圧が減少して零になると安定す
る。導線２０および抵抗９２を通る電流は、可変ポテン
ショメータ８６によって選定した値（例えば、約４ミリ
アンベア）に微調整することができる。この送信器で用
いている矩形波の電圧パルス列の周波数は、発振器９４
によって制御される。
から成る分圧器から基準電圧が加わっており、一方増幅
器７６の逆性様子には、抵抗８２と８４および可変抵抗
ポテンショメータ８６から成る別の分圧器から電圧入力
が加わる。これらの入力電圧間に差があると、増幅器７
６は電界効果トランジスタ８８を動作させ、これがトラ
ンジスタ９０を導通させて、抵抗９２を通る電流が増加
する。抵抗９２をはさむ電圧は、抵抗８３，８４および
８６から成る分圧器を通して増幅器７６の逆性端子にフ
ィードバックされて、抵抗９２を通る電流は増幅器７６
の入力端子間へ謀葦葦電圧が減少して零になると安定す
る。導線２０および抵抗９２を通る電流は、可変ポテン
ショメータ８６によって選定した値（例えば、約４ミリ
アンベア）に微調整することができる。この送信器で用
いている矩形波の電圧パルス列の周波数は、発振器９４
によって制御される。
この発振器９４は、市販されている通常の集積回路のＣ
ＭＯＳ製発振器である。簡単には、この発振器は４つの
ナンドゲートで構成されてもよい。初めのニつのゲート
と抵抗９６とコンデンサ９８によって単純振動が形成さ
れ、発振器からの出力波形はコンデンサ１００と抵抗１
０２によって微分される。この微分波形はダイオード１
０４によって単一半波に整流されるのでピン１１におけ
る出力は、発振器と同じ周期と抵抗１０２とコンデンサ
１００の値によって定まる。パルス幅をもつ電圧パルス
列になる。発振器のサイクル周波数は１００〜１２５×
１びサイクル／秒が望ましく、パルス幅（ＴｏからＴ，
）はサイクルの半分以下、２〜１０％が望ましい。
ＭＯＳ製発振器である。簡単には、この発振器は４つの
ナンドゲートで構成されてもよい。初めのニつのゲート
と抵抗９６とコンデンサ９８によって単純振動が形成さ
れ、発振器からの出力波形はコンデンサ１００と抵抗１
０２によって微分される。この微分波形はダイオード１
０４によって単一半波に整流されるのでピン１１におけ
る出力は、発振器と同じ周期と抵抗１０２とコンデンサ
１００の値によって定まる。パルス幅をもつ電圧パルス
列になる。発振器のサイクル周波数は１００〜１２５×
１びサイクル／秒が望ましく、パルス幅（ＴｏからＴ，
）はサイクルの半分以下、２〜１０％が望ましい。
上記の周波数の範囲およびパルス時間幅は、静電容量形
プローブに被膜が付いて異常な応答をする頃向をかなり
減少させるので、非常に効果のあることがわかった。発
振器９４で作られた電圧パルス列は、導線２４を通じて
マルチパイプレータ回路のＣＭＯＳ製スイッチ１０８に
加えられる。
プローブに被膜が付いて異常な応答をする頃向をかなり
減少させるので、非常に効果のあることがわかった。発
振器９４で作られた電圧パルス列は、導線２４を通じて
マルチパイプレータ回路のＣＭＯＳ製スイッチ１０８に
加えられる。
このマルチパイプレータ回路には、基準電流発生回路、
霧位置調整用電流発生器、フィードバック信号によって
制御されるスパン調整用電流発生器、ＣＭＯＳ製スイッ
チ１０８、基準コンデンサ３８とプローブ用可変コンデ
ンサ３６が含まれている。基準電流発生器は、一定の制
御電流を発生し、抵抗１１４と１１６から成る分圧器を
通して集積回路差動増幅器１１８の３番端子に基準電圧
の入力を加える。
霧位置調整用電流発生器、フィードバック信号によって
制御されるスパン調整用電流発生器、ＣＭＯＳ製スイッ
チ１０８、基準コンデンサ３８とプローブ用可変コンデ
ンサ３６が含まれている。基準電流発生器は、一定の制
御電流を発生し、抵抗１１４と１１６から成る分圧器を
通して集積回路差動増幅器１１８の３番端子に基準電圧
の入力を加える。
差動増幅器１１８の出力端子は、抵抗１１２を通じて電
流を基準コンデンサ３８に供給するトランジスタ１２０
のゲート端子に接続されている。フィードバック導線１
１９が増幅器１１８の２番端子に線縞されているので、
基準コンデンサ３８へは一定に維持された電流が供給さ
れている。
流を基準コンデンサ３８に供給するトランジスタ１２０
のゲート端子に接続されている。フィードバック導線１
１９が増幅器１１８の２番端子に線縞されているので、
基準コンデンサ３８へは一定に維持された電流が供給さ
れている。
メータ１３の零位置の調整を行うための調整回路は、多
位置レオスタツト回路１２４、ポテンショメータ１２６
、集積回路差動増幅器１２８、トランジスタ１３０、お
よび抵抗１３２とで構成される。多位置レオスタット回
路１２４は、複数の等しい抵抗値をもつ抵抗１２５が連
続する端子間に接続され、リード線１２７によって切換
接点とワイパ一端子が短絡されている円形多接点スイッ
チからなり、これによりスイッチはしオスタツトとして
機能する。〆−夕スパン調整回路は、抵抗１３４、レオ
スタツト回路１３６、ポテンショメータ１０６、抵抗１
３８、集積回路差動増幅器１４０、およびトランジスタ
１４２とで構成され、以下述べるコンデンサ充電率弁別
回路からのフィードバック回路内にある。
位置レオスタツト回路１２４、ポテンショメータ１２６
、集積回路差動増幅器１２８、トランジスタ１３０、お
よび抵抗１３２とで構成される。多位置レオスタット回
路１２４は、複数の等しい抵抗値をもつ抵抗１２５が連
続する端子間に接続され、リード線１２７によって切換
接点とワイパ一端子が短絡されている円形多接点スイッ
チからなり、これによりスイッチはしオスタツトとして
機能する。〆−夕スパン調整回路は、抵抗１３４、レオ
スタツト回路１３６、ポテンショメータ１０６、抵抗１
３８、集積回路差動増幅器１４０、およびトランジスタ
１４２とで構成され、以下述べるコンデンサ充電率弁別
回路からのフィードバック回路内にある。
メータスパン調整回路のトランジスタ１４２は、零位置
調整回路のトランジスタ１３０と回線で結ばれており、
導線１４４を通して充電電流を可変探針コンデンサ３６
に供聯合する。充電率弁別回路は、集積回路差動増幅器
１４５から成り、その入力端子は基準コンデンサ３８と
マルチパイプレータ回路のブローブ用可変コンデンサ３
６に接続されている。その出力端子は、１対のトランジ
スタ１５４と１５６の動作用バイアス電圧を与える抵抗
１５０と１５２からなる分圧回路に接続されており、ト
ランジスタ１５４と１・５６は弁別回路の差動増幅器１
４６内で作られた誤差信号に比例した出力電流を作る。
ポテンショメ−夕１０６から導かれたフィードバック信
号は葦動増中器１４０の３番端子に加えられている。
調整回路のトランジスタ１３０と回線で結ばれており、
導線１４４を通して充電電流を可変探針コンデンサ３６
に供聯合する。充電率弁別回路は、集積回路差動増幅器
１４５から成り、その入力端子は基準コンデンサ３８と
マルチパイプレータ回路のブローブ用可変コンデンサ３
６に接続されている。その出力端子は、１対のトランジ
スタ１５４と１５６の動作用バイアス電圧を与える抵抗
１５０と１５２からなる分圧回路に接続されており、ト
ランジスタ１５４と１・５６は弁別回路の差動増幅器１
４６内で作られた誤差信号に比例した出力電流を作る。
ポテンショメ−夕１０６から導かれたフィードバック信
号は葦動増中器１４０の３番端子に加えられている。
回路の動作は、これまでの説明から明らかであるが、要
約すると、発振器は短かし、接続時間の電圧パルス列を
発生し、これが双極１技固体スイッチ１０８に加えられ
る。
約すると、発振器は短かし、接続時間の電圧パルス列を
発生し、これが双極１技固体スイッチ１０８に加えられ
る。
その正の電圧によって両コンデンサは接地され、電圧パ
ルス間の時間幅（Ｔ，一Ｌ）の間は、コンデンサ３６と
３８を周期的に充電する。さきに述べたように、電圧パ
ルスから次の電圧パルスまでの時間幅（Ｔ，一Ｔ２）を
各電圧パルスの接続時間幅（Ｔ・一Ｔ，）よりも大きく
して、第２図に示す波形になるようにすることが望まし
い。基準コンデンサ３８には、定電流の充電電圧が加え
られ、これによって各のこぎり歯の形状と大きさが同一
である第３図に示すような典型的なのこぎり波形が得ら
れる。
ルス間の時間幅（Ｔ，一Ｌ）の間は、コンデンサ３６と
３８を周期的に充電する。さきに述べたように、電圧パ
ルスから次の電圧パルスまでの時間幅（Ｔ，一Ｔ２）を
各電圧パルスの接続時間幅（Ｔ・一Ｔ，）よりも大きく
して、第２図に示す波形になるようにすることが望まし
い。基準コンデンサ３８には、定電流の充電電圧が加え
られ、これによって各のこぎり歯の形状と大きさが同一
である第３図に示すような典型的なのこぎり波形が得ら
れる。
プローブ用可変コンデンサ３６には、調整された電流の
充電電圧が加わる。
充電電圧が加わる。
この電流は、メーター１３が露点を指すようにレオスタ
ット回路１２４のワイパー１２３を動かし複数の抵抗１
２５の数を選定することによって加減される。零点の微
調整はポテンショメータ１２６のワイパー１２９で行う
。またプローブ用可変コンデンサ３６に供Ｖ給される電
流は、レオスタット回路１２４とほゞ同一のメーター１
３のスパン調整するレオスタット回路１３６によって加
減される。
ット回路１２４のワイパー１２３を動かし複数の抵抗１
２５の数を選定することによって加減される。零点の微
調整はポテンショメータ１２６のワイパー１２９で行う
。またプローブ用可変コンデンサ３６に供Ｖ給される電
流は、レオスタット回路１２４とほゞ同一のメーター１
３のスパン調整するレオスタット回路１３６によって加
減される。
この充電電流は、回路内にあるトランジスタ１４２と１
３０によって制御された大きさの充電電流になり、導線
１４４を通ってコンデンサ３６に供Ｖ給される。プロー
ブ用コンデンサ３６の静電容量が変ると、コンデンサの
充電率が変るため、差動増幅器１４６の２番および３番
端子に加わる電圧に差が生じる。
３０によって制御された大きさの充電電流になり、導線
１４４を通ってコンデンサ３６に供Ｖ給される。プロー
ブ用コンデンサ３６の静電容量が変ると、コンデンサの
充電率が変るため、差動増幅器１４６の２番および３番
端子に加わる電圧に差が生じる。
もし、プロープ用コンデンサ３６の充電率が基準コンデ
ンサ３８のそれよりも小さいと、差鰯増幅器１４６の出
力側とトランジスタ１５４のベース側は、抵抗１５０と
コンデンサ１４９と抵抗１５１から成るフィル夕と出力
トランジスタ１５６を通じて導線２０の電圧まで上り、
導線５４を流れる出力電流は増加する。レオスタット回
路１３６から導かれたフィードバック信号は差動増幅器
１４０‘こ加えられて、トランジスタ１４２を導通させ
、スパン調整回路を通じてプローブ用可変コンデンサ３
６の充電率を増加させる。
ンサ３８のそれよりも小さいと、差鰯増幅器１４６の出
力側とトランジスタ１５４のベース側は、抵抗１５０と
コンデンサ１４９と抵抗１５１から成るフィル夕と出力
トランジスタ１５６を通じて導線２０の電圧まで上り、
導線５４を流れる出力電流は増加する。レオスタット回
路１３６から導かれたフィードバック信号は差動増幅器
１４０‘こ加えられて、トランジスタ１４２を導通させ
、スパン調整回路を通じてプローブ用可変コンデンサ３
６の充電率を増加させる。
このプローブ用可変コンデンサ３６の充電率が基準コン
デンサ３８の充電率と等しくなるとフィードバックルー
プは安定する。弁別回路からの出力電流は、導線５４を
通じて送信器の端子１２につながれている導線５６に加
えられる。
デンサ３８の充電率と等しくなるとフィードバックルー
プは安定する。弁別回路からの出力電流は、導線５４を
通じて送信器の端子１２につながれている導線５６に加
えられる。
これによりこの端子１２には、弁別回路からの出力電流
と、電流調整回路１６によって定まる送信回路定電流と
が入ってきて、プローフ用可変コンデンサ３６の静電容
量値の変化に比例した全電流が取り出される。得られた
送信器回路は、遠隔の電源および指示または記録装置の
接続用に２本のりード線があればよいという利点があり
、この容量・電流形送信器によって、装着の容易性、安
全性、および操作の単純性が得られる。
と、電流調整回路１６によって定まる送信回路定電流と
が入ってきて、プローフ用可変コンデンサ３６の静電容
量値の変化に比例した全電流が取り出される。得られた
送信器回路は、遠隔の電源および指示または記録装置の
接続用に２本のりード線があればよいという利点があり
、この容量・電流形送信器によって、装着の容易性、安
全性、および操作の単純性が得られる。
さらに、本発明のもつ非常に重要な利点は、種々の従来
装置と比較して、改善された対被膜特性が得られること
である。
装置と比較して、改善された対被膜特性が得られること
である。
試験では、静電容量形探針が導電性物質の被膜でおおわ
れた場合でも、本送信器からの出力信号の誤差（％）は
、従来の送信器のそれより非常に４・ごいことが示され
た。これは用いている発振回路の信号周波数が高く、パ
ルス幅が短いためと考えられる。以上、図示した好まし
い実施例を参照しながら、本発明について説明したが、
本発明はこの実施例に不当に限定されるものではなく、
特許請求の範囲に記載した諸手段やそれらの均等物によ
って、発明の範囲は決められるべきものである。
れた場合でも、本送信器からの出力信号の誤差（％）は
、従来の送信器のそれより非常に４・ごいことが示され
た。これは用いている発振回路の信号周波数が高く、パ
ルス幅が短いためと考えられる。以上、図示した好まし
い実施例を参照しながら、本発明について説明したが、
本発明はこの実施例に不当に限定されるものではなく、
特許請求の範囲に記載した諸手段やそれらの均等物によ
って、発明の範囲は決められるべきものである。
第１図は本発明による送信器のブロック図、第２図は第
１図上のＡ点に現われた波形図、第３図は同機にＢ点に
現われた波形図、第４図は送信器の回路図である。 １０，１２…電源接続兼出力信号検出用の端子、１３・
・・電流計、１４・・・過渡電圧抑制回路、１６・・・
一定基本電流発生器、２２・・・発振回路、２６…マル
チパイプレータ回路、２８…スイッチ手段、３６・・・
プローブ用可変コンデンサ、３８・・・基準コンデンサ
、４０，４２・・・制御電流調整回路、４４・・・充電
率弁別回路、５０・・・電流制御回路、５２…フィード
バック回路。 ＦＩＧ ２ ＦＩＧ ３ 寸 ○ Ｕ ＦＩＧ Ｉ
１図上のＡ点に現われた波形図、第３図は同機にＢ点に
現われた波形図、第４図は送信器の回路図である。 １０，１２…電源接続兼出力信号検出用の端子、１３・
・・電流計、１４・・・過渡電圧抑制回路、１６・・・
一定基本電流発生器、２２・・・発振回路、２６…マル
チパイプレータ回路、２８…スイッチ手段、３６・・・
プローブ用可変コンデンサ、３８・・・基準コンデンサ
、４０，４２・・・制御電流調整回路、４４・・・充電
率弁別回路、５０・・・電流制御回路、５２…フィード
バック回路。 ＦＩＧ ２ ＦＩＧ ３ 寸 ○ Ｕ ＦＩＧ Ｉ
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ ２本の導線、回路全体に一定基本電流を供給する基
本電流発生器、プローブ用コンデンサと基準コンデンサ
を含むマルチバイブレータ回路、前記コンデンサの各々
に制御された大きさの充電電流を供給する第１および第
２電流調整回路、前記コンデンサを周期的に接地しそこ
に発生した電圧を放電するスイツチ手段、前記プローブ
用コンデンサと基準コンデンサから充電率信号を受け、
両信号の差に応じた出力電流を作るコンデンサ充電率弁
別回路、前記出力電流に応じてプローブ用コンデンサの
充電率を増加させるため前記充電率弁別回路からマルチ
バイブレータ回路へ設けられたフイードバツク回路、回
路の一定の前記基本電流と弁別回路の出力電流との加算
回路、から成りプローブ部材の静電容量検出値に比例し
た出力電流を発生させる静電容量形送信器。 ２ 矩形波の電圧パルス列を発生し、このパルスを前記
マルチバイブレータ回路の鋭敏なスイツチング手段に加
え、これにより前記コンデンサを周期的に接地して放電
させる導線付の発振回路を含む特許請求の範囲第１項に
記載の静電容量形送信器。 ３ 前記２本の導線の間に、不正電圧信号を除去するた
めの過渡電圧抑制回路を含む特許請求の範囲第１項に記
載の静電容量形送信器。 ４ 前記マルチバイブレータ回路にプローブ用コンデン
サへの充電電流の大きさを調整するための零点調整回路
が含まれている特許請求の範囲第１項に記載の静電容量
形送信器。 ５ 前記零点調整回路に粗調整用と微調整用の２つの調
整用部品が含まれている特許請求の範囲第４項に記載の
静電容量形送信器。 ６ 前記マルチバイブレータ回路にプローブ用可変コン
デンサへのフイードバツク電流調整用のスパン調整回路
を含む特許請求の範囲第１項に記載の静電容量形送信器
。 ７ 前記スパン調整回路に粗調整用と微調整用の２つの
調整用部品が含まれている特許請求の範囲第６項に記載
の静電容量形送信器。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US05/747,403 US4145619A (en) | 1976-12-03 | 1976-12-03 | Two wire capacitance transmitter |
| US747403 | 2000-12-23 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5370853A JPS5370853A (en) | 1978-06-23 |
| JPS6027076B2 true JPS6027076B2 (ja) | 1985-06-27 |
Family
ID=25004913
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP52144912A Expired JPS6027076B2 (ja) | 1976-12-03 | 1977-12-02 | 静電容量形送信器 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4145619A (ja) |
| JP (1) | JPS6027076B2 (ja) |
| DE (1) | DE2753884A1 (ja) |
| FR (1) | FR2373038A1 (ja) |
| GB (1) | GB1561947A (ja) |
Families Citing this family (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| AT367211B (de) * | 1979-08-29 | 1982-06-11 | List Hans | Kapazitiver messwandler |
| US4387601A (en) * | 1980-07-01 | 1983-06-14 | Hokushin Electric Works, Ltd. | Capacitance type displacement conversion device |
| SE436936B (sv) * | 1981-01-29 | 1985-01-28 | Asea Ab | Integrerad kapacitiv givare |
| US4525792A (en) * | 1982-03-29 | 1985-06-25 | Smiths Industries Public Limited Company | Unidirectional capacitive fluid-gauging systems |
| US5083091A (en) * | 1986-04-23 | 1992-01-21 | Rosemount, Inc. | Charged balanced feedback measurement circuit |
| US4791352A (en) * | 1986-07-17 | 1988-12-13 | Rosemount Inc. | Transmitter with vernier measurement |
| US4783659A (en) * | 1986-08-22 | 1988-11-08 | Rosemount Inc. | Analog transducer circuit with digital control |
| US4748852A (en) * | 1986-10-10 | 1988-06-07 | Rosemount Inc. | Transmitter with an improved span adjustment |
| US5135485A (en) * | 1991-02-25 | 1992-08-04 | Louis Cohen | Capacitance-type fluid level sensor for i.v. and catheter bags |
| US5485092A (en) * | 1991-08-01 | 1996-01-16 | Fortin; Gabriel | Method and device for electrostatically investigating surface and sub-surface structures |
| US5237285A (en) * | 1991-10-18 | 1993-08-17 | Rosemount Inc. | Method and apparatus for capacitance temperature compensation and manufacturability in a dual plate capacitive pressure transmitter |
| US5838241A (en) * | 1996-12-18 | 1998-11-17 | Robertshaw Controls Company | Liquid level transmitter |
| US6516672B2 (en) | 2001-05-21 | 2003-02-11 | Rosemount Inc. | Sigma-delta analog to digital converter for capacitive pressure sensor and process transmitter |
| GB0121418D0 (en) * | 2001-09-04 | 2001-10-24 | Smiths Group Plc | Capacitance measuring systems |
Family Cites Families (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3482234A (en) * | 1965-06-22 | 1969-12-02 | Bendix Corp | Signal comparator for minimizing nuisance failure alarms |
| US3555534A (en) * | 1967-03-10 | 1971-01-12 | North American Rockwell | Proximity detector with a sensing probe |
| FR1526273A (fr) * | 1967-04-13 | 1968-05-24 | Schlumberger Instrumentation | Dispositif pour la mesure des condensateurs électriques |
| US3543046A (en) * | 1969-04-14 | 1970-11-24 | Fisher Governor Co | Capacitance-measuring techniques |
| US3612997A (en) * | 1970-02-18 | 1971-10-12 | John Paulkovich | Capacitor apparatus including a reference capacitor for controlling the current flow through a capacitance being measured |
| US3829850A (en) * | 1971-12-17 | 1974-08-13 | Tyco Laboratories Inc | Proximity detector |
| US3811051A (en) * | 1972-11-03 | 1974-05-14 | Robertshaw Controls Co | Capacitance responsive detector system |
-
1976
- 1976-12-03 US US05/747,403 patent/US4145619A/en not_active Expired - Lifetime
-
1977
- 1977-12-02 FR FR7736351A patent/FR2373038A1/fr active Granted
- 1977-12-02 JP JP52144912A patent/JPS6027076B2/ja not_active Expired
- 1977-12-02 GB GB50369/77A patent/GB1561947A/en not_active Expired
- 1977-12-02 DE DE19772753884 patent/DE2753884A1/de not_active Withdrawn
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| GB1561947A (en) | 1980-03-05 |
| JPS5370853A (en) | 1978-06-23 |
| DE2753884A1 (de) | 1978-06-08 |
| US4145619A (en) | 1979-03-20 |
| FR2373038A1 (fr) | 1978-06-30 |
| FR2373038B1 (ja) | 1984-03-09 |
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