JPS6111370B2 - - Google Patents
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- JPS6111370B2 JPS6111370B2 JP4506980A JP4506980A JPS6111370B2 JP S6111370 B2 JPS6111370 B2 JP S6111370B2 JP 4506980 A JP4506980 A JP 4506980A JP 4506980 A JP4506980 A JP 4506980A JP S6111370 B2 JPS6111370 B2 JP S6111370B2
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- 230000005284 excitation Effects 0.000 claims description 13
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 6
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 5
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 description 5
- 230000005669 field effect Effects 0.000 description 4
- 230000035559 beat frequency Effects 0.000 description 2
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 2
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
- G01L1/00—Measuring force or stress, in general
- G01L1/16—Measuring force or stress, in general using properties of piezoelectric devices
- G01L1/162—Measuring force or stress, in general using properties of piezoelectric devices using piezoelectric resonators
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Measuring Fluid Pressure (AREA)
- Oscillators With Electromechanical Resonators (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
この発明は圧力をその値に応じた電気信号に変
換する圧力変換装置に関するものである。
換する圧力変換装置に関するものである。
従来から、振動子を固有振動数で連続的に振動
させておき、この振動子に圧力を加えてその振動
数を変化させることにより、圧力に応じた電気信
号を得るような装置は知られている。
させておき、この振動子に圧力を加えてその振動
数を変化させることにより、圧力に応じた電気信
号を得るような装置は知られている。
しかしながら、このような圧力変換装置は、振
動子に安定なものを用いても、周囲温度の変化や
振動子周囲の気体または液体の密度変化等圧力以
外要因による影響を受けて振動数が変化し、これ
が誤差の原因になるという欠点があつた。
動子に安定なものを用いても、周囲温度の変化や
振動子周囲の気体または液体の密度変化等圧力以
外要因による影響を受けて振動数が変化し、これ
が誤差の原因になるという欠点があつた。
この発明はこのような従来の欠点を解消するた
めに考えられたもので、その目的とするところ
は、簡単な構成により、安定かつ高精度に圧力の
検出ができるような圧力変換装置を提供すること
にある。
めに考えられたもので、その目的とするところ
は、簡単な構成により、安定かつ高精度に圧力の
検出ができるような圧力変換装置を提供すること
にある。
このような目的を達成するため、この発明は、
圧力に応じて差動的に振動数が変化する一対の振
動子の発振出力をラツチ形フリツプフロツプのデ
ータ端子、トリガ端子にそれぞれ入力して両振動
数のビートをとり、このビート出力のいずれかの
発振出力の周期で変調し、この出力を平滑，増幅
して圧力に応じた電気信号を得るようにしたもの
である。
圧力に応じて差動的に振動数が変化する一対の振
動子の発振出力をラツチ形フリツプフロツプのデ
ータ端子、トリガ端子にそれぞれ入力して両振動
数のビートをとり、このビート出力のいずれかの
発振出力の周期で変調し、この出力を平滑，増幅
して圧力に応じた電気信号を得るようにしたもの
である。
以下、この発明を実施例にもとずいて詳細に説
明する。
明する。
第１図はこの発明に係る圧力変換装置の一実施
例の回路図である。図において、一対の振動子
１，２は同じ固有振動数を有し、一端は基台にそ
れぞれ固定され、他端は互いに一体に固定されて
いる。そして、振動子１，２には圧電素子３，４
がそれぞれ固着されている。振動子１と２の先端
の接合点には圧力Ｐが矢印のように加わるように
なつており、この加圧によつて振動子１は圧縮
し、また振動子２は伸張して、各固有振動数は差
動的に変化する。圧電素子３，４の内側電極は振
動子１，２が兼ねて共通接続されているが、外側
電極はそれぞれ励振部１０ａ，１０ｂの接続され
ている。
例の回路図である。図において、一対の振動子
１，２は同じ固有振動数を有し、一端は基台にそ
れぞれ固定され、他端は互いに一体に固定されて
いる。そして、振動子１，２には圧電素子３，４
がそれぞれ固着されている。振動子１と２の先端
の接合点には圧力Ｐが矢印のように加わるように
なつており、この加圧によつて振動子１は圧縮
し、また振動子２は伸張して、各固有振動数は差
動的に変化する。圧電素子３，４の内側電極は振
動子１，２が兼ねて共通接続されているが、外側
電極はそれぞれ励振部１０ａ，１０ｂの接続され
ている。
励振部１０ａは、圧電素子３と並列接続して共
振回路を形成する容量C1とC2の直列回路と、電
界効果トランジシタFET1とからなる発振回路で
構成され、振動子１を固有振動数１で連続的に
振動させる。また、励振部１０ｂは、同じく圧電
素子４と並列接続して共振回路を形成する容量
C3とC4の直列回路と、電界効果トランジシタ
FET2とからなる発振回路で構成され、振動子２
を固有振動数２で連続的に振動させる。励振部
１０ａ，１０ｂから出力される周波数１，２
の周波数信号は正弦波であるが、これらはシユミ
ツトトリガ５，６によつてそれぞれ同じ周波数の
矩形波のパルス周波数信号に変換される。
振回路を形成する容量C1とC2の直列回路と、電
界効果トランジシタFET1とからなる発振回路で
構成され、振動子１を固有振動数１で連続的に
振動させる。また、励振部１０ｂは、同じく圧電
素子４と並列接続して共振回路を形成する容量
C3とC4の直列回路と、電界効果トランジシタ
FET2とからなる発振回路で構成され、振動子２
を固有振動数２で連続的に振動させる。励振部
１０ａ，１０ｂから出力される周波数１，２
の周波数信号は正弦波であるが、これらはシユミ
ツトトリガ５，６によつてそれぞれ同じ周波数の
矩形波のパルス周波数信号に変換される。
ラツチ形フリツプフロツプ２０はデータ端子
Ｄ、トリガ端子CLおよび出力端子Ｑを有し、シ
ユミツトトリガ５の出力がデータ端子Ｄ、シユミ
ツトトリガ６の出力がトリガ端子CLにそれぞれ
入力されるように接続されている。そして、デー
タ端子Ｄが“Ｈ”のときトリガ端子CLに“Ｈ”
信号が入ると出力端子Ｑが“Ｈ”になつてラツチ
され、データ端子Ｄが“Ｌ”のときトリガ端子
CLに“Ｈ”信号が入ると出力端子Ｑが“Ｌ”に
なつてラツチされ、詳細を後記するように１と
２の差の周波数３（＝２−１）のビート
信号が出力される。
Ｄ、トリガ端子CLおよび出力端子Ｑを有し、シ
ユミツトトリガ５の出力がデータ端子Ｄ、シユミ
ツトトリガ６の出力がトリガ端子CLにそれぞれ
入力されるように接続されている。そして、デー
タ端子Ｄが“Ｈ”のときトリガ端子CLに“Ｈ”
信号が入ると出力端子Ｑが“Ｈ”になつてラツチ
され、データ端子Ｄが“Ｌ”のときトリガ端子
CLに“Ｈ”信号が入ると出力端子Ｑが“Ｌ”に
なつてラツチされ、詳細を後記するように１と
２の差の周波数３（＝２−１）のビート
信号が出力される。
デユーテイサイクル変調部３０は、データ端子
Ｄ、トリガ端子CLおよび出力端子Ｑを有するラ
ツチ形フリツプフロツプ３１と、出力端子Ｑの出
力とデータ端子Ｄの入力とが入力されるエクスク
ルーシブオアゲート３２とからなる。そして、ラ
ツチ形フリツプフロツプ３１のデータ端子Ｄには
ラツチ形フリツプフロツプ２０の出力が入力さ
れ、トリガ端子CLにはシユミツトトリガ６の出
力が入力されるように接続されている。そして、
データ端子Ｄにビート信号が入力されていると
き、トリガ端子CLに入力される２周波数信号
の１周期だけ変調信号が出力される。
Ｄ、トリガ端子CLおよび出力端子Ｑを有するラ
ツチ形フリツプフロツプ３１と、出力端子Ｑの出
力とデータ端子Ｄの入力とが入力されるエクスク
ルーシブオアゲート３２とからなる。そして、ラ
ツチ形フリツプフロツプ３１のデータ端子Ｄには
ラツチ形フリツプフロツプ２０の出力が入力さ
れ、トリガ端子CLにはシユミツトトリガ６の出
力が入力されるように接続されている。そして、
データ端子Ｄにビート信号が入力されていると
き、トリガ端子CLに入力される２周波数信号
の１周期だけ変調信号が出力される。
出力部４０は、デユーテイサイクル変調部３０
から出力される変調信号を平滑してこの時間幅に
応じた電圧信号を得るフイルタ回路４１、この電
圧信号を増幅する増幅器４２、この増幅出力で制
御される電界効果トランジシタ４３、増幅器４２
等に一定駆動電流を供給する電界効果トランジシ
タ４４、出力電流に比例した電圧を増幅器４２に
帰還するための抵抗等が含まれている。出力端子
７，８には図示していないが電源と負荷が接続さ
れている。
から出力される変調信号を平滑してこの時間幅に
応じた電圧信号を得るフイルタ回路４１、この電
圧信号を増幅する増幅器４２、この増幅出力で制
御される電界効果トランジシタ４３、増幅器４２
等に一定駆動電流を供給する電界効果トランジシ
タ４４、出力電流に比例した電圧を増幅器４２に
帰還するための抵抗等が含まれている。出力端子
７，８には図示していないが電源と負荷が接続さ
れている。
第２図は周波数２と１との発振周波数比
２／１を横軸にとり、ビート周波数３と周波
数１とのビート周波数３／１を縦軸にとつ
た特性図である。ラツチ形フリツプフロツプ２０
においては、この図に示す限られた範囲１≦
２／１＞においてのみ周波数差を算出すること
が可能である。
２／１を横軸にとり、ビート周波数３と周波
数１とのビート周波数３／１を縦軸にとつ
た特性図である。ラツチ形フリツプフロツプ２０
においては、この図に示す限られた範囲１≦
２／１＞においてのみ周波数差を算出すること
が可能である。
第３図は各信号のタイムチヤートを示すもの
で、イはシユミツトトリガ５から出力される周波
数１のパルス周波数信号、ロはシユミツトトリ
ガ６から出力される周波数２のパルス周波数信
号、ハはラツチ形フリツプフロツプ２０の出力端
子Ｑから出力される周波数３のビート信号、ニ
はデユーテイサイクル変調部３０から出力される
変調信号の各波形図である。
で、イはシユミツトトリガ５から出力される周波
数１のパルス周波数信号、ロはシユミツトトリ
ガ６から出力される周波数２のパルス周波数信
号、ハはラツチ形フリツプフロツプ２０の出力端
子Ｑから出力される周波数３のビート信号、ニ
はデユーテイサイクル変調部３０から出力される
変調信号の各波形図である。
次に第１図の回路図の動作について第３図を参
照して説明する。
照して説明する。
圧力Ｐが加えられていない場合は、振動子１，
２は同じ振動数で振動しているため、ラツチ形フ
リツプフロツプ２０からビート信号は出力されな
い。
２は同じ振動数で振動しているため、ラツチ形フ
リツプフロツプ２０からビート信号は出力されな
い。
圧力Ｐが加わると振動子１，２の振動数は差動
的に変化し、第３図イ，ロに示すように１に比
して２の方が高い周波数になる。ここで、周波
数１のパルス周波数信号（以下１信号と称
す）によつてラツチ形フリツプフロツプ２０のデ
ータ端子Ｄが“Ｈ”になつた後に、周波数２の
パルス周波数信号（以下２信号と称す）によつ
てトリガ端子CLが“Ｈ”になると、出力端子Ｑ
は“Ｈ”を保持している。そして、第３図に示す
t1のタイミングで、１信号が“Ｌ”の状態で
２信号が“Ｈ”になると出力端子Ｑは“Ｌ”にな
る。やがて、２信号の位相が相対的に進み、t3
のタイミングで１信号が“Ｈ”の状態で２信
号が“Ｈ”になると出力端子Ｑは“Ｈ”になる。
以下、同様の動作を繰返し、出力端子Ｑからは第
３図に示すような周波数３のビート信号（以下
３信号と称す）が出力される。
的に変化し、第３図イ，ロに示すように１に比
して２の方が高い周波数になる。ここで、周波
数１のパルス周波数信号（以下１信号と称
す）によつてラツチ形フリツプフロツプ２０のデ
ータ端子Ｄが“Ｈ”になつた後に、周波数２の
パルス周波数信号（以下２信号と称す）によつ
てトリガ端子CLが“Ｈ”になると、出力端子Ｑ
は“Ｈ”を保持している。そして、第３図に示す
t1のタイミングで、１信号が“Ｌ”の状態で
２信号が“Ｈ”になると出力端子Ｑは“Ｌ”にな
る。やがて、２信号の位相が相対的に進み、t3
のタイミングで１信号が“Ｈ”の状態で２信
号が“Ｈ”になると出力端子Ｑは“Ｈ”になる。
以下、同様の動作を繰返し、出力端子Ｑからは第
３図に示すような周波数３のビート信号（以下
３信号と称す）が出力される。
一方、デユーテイサイクル変調部３０において
は、t1のタイミングで３信号によりラツチ形フ
リツプフロツプ３１のデータ端子Ｄが“Ｈ”の状
態で２信号によりトリガ端子CLが“Ｈ”にな
ると出力端子Ｑは“Ｈ”になりラツチされるが、
直ちに３信号は“Ｌ”になるためにエクスクル
ーシブオアゲート３２は入力が“Ｈ”，“Ｌ”にな
つてその出力は“Ｈ”になる。次いで、t2のタイ
ミングで、３信号によつてデータ端子Ｄが
“Ｌ”の状態で２信号によりトリガ端子CLが
“Ｈ”になると出力端子Ｑは“Ｌ”になるため、
エクスクルーシブオアゲート３２は入力が
“Ｌ”，“Ｌ”になつてその出力は“Ｌ”になる。
t4のタイミングにおいても同様に、エクスクルー
シブオアゲート３２は入力が“Ｈ”，“Ｈ”になつ
てその出力は“Ｌ”になる。したがつて、デユー
テイサイクル変調部３０からは第３図ニに示すよ
うな変調信号が出力される。この変調信号は３
信号を原信号である２信号の１サイクルの時間
幅（周期）で変調したものに相当し、この変調信
号のデユーテイサイクルは２信号の周波数の上
昇にともなつて減少し、下降にともなつて増加す
る。このように、３信号のもつ各サイクル毎の
パルス幅を１／２の時間幅で設定することによ
り、デユーテイサイクル変調部３０の出力信号の
デユーテイサイクルは次のような式で与えられ
る。
は、t1のタイミングで３信号によりラツチ形フ
リツプフロツプ３１のデータ端子Ｄが“Ｈ”の状
態で２信号によりトリガ端子CLが“Ｈ”にな
ると出力端子Ｑは“Ｈ”になりラツチされるが、
直ちに３信号は“Ｌ”になるためにエクスクル
ーシブオアゲート３２は入力が“Ｈ”，“Ｌ”にな
つてその出力は“Ｈ”になる。次いで、t2のタイ
ミングで、３信号によつてデータ端子Ｄが
“Ｌ”の状態で２信号によりトリガ端子CLが
“Ｈ”になると出力端子Ｑは“Ｌ”になるため、
エクスクルーシブオアゲート３２は入力が
“Ｌ”，“Ｌ”になつてその出力は“Ｌ”になる。
t4のタイミングにおいても同様に、エクスクルー
シブオアゲート３２は入力が“Ｈ”，“Ｈ”になつ
てその出力は“Ｌ”になる。したがつて、デユー
テイサイクル変調部３０からは第３図ニに示すよ
うな変調信号が出力される。この変調信号は３
信号を原信号である２信号の１サイクルの時間
幅（周期）で変調したものに相当し、この変調信
号のデユーテイサイクルは２信号の周波数の上
昇にともなつて減少し、下降にともなつて増加す
る。このように、３信号のもつ各サイクル毎の
パルス幅を１／２の時間幅で設定することによ
り、デユーテイサイクル変調部３０の出力信号の
デユーテイサイクルは次のような式で与えられ
る。
Qo＝（２−１）・１／２ …(1)
ただし、３＝２−１。
なお、デユーテイサイクル変調部３０の出力は
出力部４０で平滑，増幅され、圧力Ｐに応じた値
の電気信号が負荷に供給される。
出力部４０で平滑，増幅され、圧力Ｐに応じた値
の電気信号が負荷に供給される。
ここで、圧力Ｐが零で１＝２の状態から、
圧力Ｐが加えられて１が10％減少し２が10％
増加したとき、(1)式のQoは次のようになる。
圧力Ｐが加えられて１が10％減少し２が10％
増加したとき、(1)式のQoは次のようになる。
Q1＝１．１−０．９／１．１・ｋ＝0.1818k …(2)
ただし、ｋは変調を行なうときに、２信号の
１または任意のサイクルを選択することによつて
決まる変調時間幅に応じた定数である。
１または任意のサイクルを選択することによつて
決まる変調時間幅に応じた定数である。
次に、このとき、温度変化等の影響を受けて
１，２とも10％増加したとすると、(2)式のQ1
は次のようになる。
１，２とも10％増加したとすると、(2)式のQ1
は次のようになる。
Q2＝１．１×１．１−０．９×１．１／１．１×１．
１・ｋ＝0.1818k…(3) (3)式は(2)式と等しくなり、検出結果は温度変化
等の影響を受けないことなる。
１・ｋ＝0.1818k…(3) (3)式は(2)式と等しくなり、検出結果は温度変化
等の影響を受けないことなる。
以上の実施例においては、ラツチ形フリツプフ
ロツプ２０，３１のトリガ端子には２信号を入
力したが、１信号を入力することもできる。
ロツプ２０，３１のトリガ端子には２信号を入
力したが、１信号を入力することもできる。
このように、この発明に係る圧力変換装置によ
ると、周波数差を発生するラツチ形フリツプフロ
ツプを用いているため簡単な回路構成にすること
ができ、また、圧力以外の要因による周波数変化
は出力されないので安定かつ高精度に圧力が検出
できるという優れた効果がある。
ると、周波数差を発生するラツチ形フリツプフロ
ツプを用いているため簡単な回路構成にすること
ができ、また、圧力以外の要因による周波数変化
は出力されないので安定かつ高精度に圧力が検出
できるという優れた効果がある。
第１図はこの発明に係る圧力変換装置の一実施
例の回路図、第２図は周波数比の特性図、第３図
はタイムチヤートである。 １，２……振動子、３，４……圧電素子、５，
６……シユミツトトリガ、７，８……出力端子、
１０ａ，１０ｂ……励振部、２０……ラツチ形フ
リツプフロツプ、３０……デユーテイサイクル変
調部、４０……出力部。
例の回路図、第２図は周波数比の特性図、第３図
はタイムチヤートである。 １，２……振動子、３，４……圧電素子、５，
６……シユミツトトリガ、７，８……出力端子、
１０ａ，１０ｂ……励振部、２０……ラツチ形フ
リツプフロツプ、３０……デユーテイサイクル変
調部、４０……出力部。
Claims (1)
- １ 圧力に応じて差動的に振動数が変化する一対
の振動子と、この一対の振動子をそれぞれ励振す
る第１の励振部、第２の励振部と、データ端子、
トリガ端子および出力端子を有し、データ端子に
前記第１の励振部または第２の励振部のいずれか
一方の出力信号を入力し、トリガ端子に第１の励
振部または第２の励振部のいずれか他方の出力信
号を入力して両信号のビートを作るラツチ形フリ
ツプフロツプと、このラツチ形フリツプフロツプ
の出力端子から出力されるビート信号を前記第１
の励振部または第２の励振部の出力信号の周期に
よつて変調するデユーテイサイクル変調部と、こ
のデユーテイサイクル変調部の出力信号を平滑，
増幅する出力部とを備えた圧力変換装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4506980A JPS56141530A (en) | 1980-04-04 | 1980-04-04 | Pressure transducer |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4506980A JPS56141530A (en) | 1980-04-04 | 1980-04-04 | Pressure transducer |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS56141530A JPS56141530A (en) | 1981-11-05 |
| JPS6111370B2 true JPS6111370B2 (ja) | 1986-04-02 |
Family
ID=12709052
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4506980A Granted JPS56141530A (en) | 1980-04-04 | 1980-04-04 | Pressure transducer |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS56141530A (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3521842B2 (ja) | 2000-04-13 | 2004-04-26 | 株式会社デンソー | モータ駆動装置 |
| JP4442006B2 (ja) | 2000-08-23 | 2010-03-31 | 株式会社デンソー | 車両用冷却ファンの制御装置 |
| CN101865738B (zh) * | 2010-06-12 | 2012-02-22 | 浙江工业大学 | 接触应力分布检测装置 |
-
1980
- 1980-04-04 JP JP4506980A patent/JPS56141530A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS56141530A (en) | 1981-11-05 |
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