JPS61140834A - 圧力変換器 - Google Patents

圧力変換器

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Publication number
JPS61140834A
JPS61140834A JP26353384A JP26353384A JPS61140834A JP S61140834 A JPS61140834 A JP S61140834A JP 26353384 A JP26353384 A JP 26353384A JP 26353384 A JP26353384 A JP 26353384A JP S61140834 A JPS61140834 A JP S61140834A
Authority
JP
Japan
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impedance element
equivalent
output
pressure
pressure transducer
Prior art date
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Pending
Application number
JP26353384A
Other languages
English (en)
Inventor
Terutaka Hirata
平田 輝孝
Kiyoshi Odohira
尾土平 きよし
Sunao Nishikawa
直 西川
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Yokogawa Electric Corp
Original Assignee
Yokogawa Electric Corp
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Publication date
Application filed by Yokogawa Electric Corp filed Critical Yokogawa Electric Corp
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Publication of JPS61140834A publication Critical patent/JPS61140834A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01LMEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L9/00Measuring steady of quasi-steady pressure of fluid or fluent solid material by electric or magnetic pressure-sensitive elements; Transmitting or indicating the displacement of mechanical pressure-sensitive elements, used to measure the steady or quasi-steady pressure of a fluid or fluent solid material, by electric or magnetic means
    • G01L9/12Measuring steady of quasi-steady pressure of fluid or fluent solid material by electric or magnetic pressure-sensitive elements; Transmitting or indicating the displacement of mechanical pressure-sensitive elements, used to measure the steady or quasi-steady pressure of a fluid or fluent solid material, by electric or magnetic means by making use of variations in capacitance, i.e. electric circuits therefor

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Measuring Fluid Pressure (AREA)
  • Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (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。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は、圧力(差圧)々どの被測定量に応じてダイヤ
フラム等が変位し、この変位による静電容量あるいは抵
抗が変化する可変インピーダンス素子と、この変位に応
答しない基準インピーダンス素子とを有する検出部を用
いた圧力変換器の改良に関する。
〈従来技術〉 この種の圧力変換器は例えば特願昭59−19686号
「容量式変換装置」に開示されている。以下、前記した
従来技術の要点を第1図および第2図に基づいて説明す
る。
第1図は圧力変換器の検出部の構成を示す縦断面図であ
る。検出部10はガラス等の絶縁体11と対向して、一
部にダイヤフラム部12aが形成されたシリコン基板1
2が配置された構成となっている。
絶縁体11には固定電極13aと14aが同心円状に設
けられている。またシリコン基板12にも固定電極13
a 、 14aと対向して、ダイヤフラム部12aに可
動電極13bが固定部に固定電極14bが設けられてい
る。これら電極間にはシリコン油が満されてオシ、シリ
コン油は開口11aの外側でシールダイヤプラム(図示
せず)によって被測定流体からシールされている。シリ
コン基板12の外側は大気圧とされている。したがって
絶縁体11の開口11aを介して与えられる被測定圧力
Pに応じてダイヤフラム部12aが変位し、その変位に
応じて可動電極13bと固定電極13a間に形成される
可変コンデンサ13の容量CXが変化する。一方、固定
電極14bと固定電極14a間に形成される基準コンデ
ンサ14の容量C,,はダイヤフラム部12aの変位に
無関係に一定である。そして、可変コンデンサ13の容
量CXは可動電極13bの変位量Xに対し、x == 
0のときの初期容量をC8、固定電極13aと可動電極
13b間の初期間隔をdとすると、 d(1) Cx ” Co d+x で与えられ、また基準コンデンサ14の容量CFは可変
コンデンサ13の初期容量C8と等しく選ばれている。
第2図は検出部での容量変化を電気信号に変換する圧力
変換器の構成を示すブロック図である。
第2図において%10は検出部で被測定圧力Pによって
可動電極13bが変位し電極13a、13b間の容量C
Xが変化する可変コンデンサ13と、被測定圧に無関係
に電極14a、14b間の容量りが一定な基準コンデン
サ14とを有している。20は発振器でありその発振出
力e B (周波数f)を可変コンデンサ13と基準コ
ンデンサ14に印加する。31.32は各々チャージコ
ンバータである。チャージコンノ(−タ31は演算増幅
器Q1を有し、その反転入力端には可変コンデンサ13
が接続され、更に反転入力端と出力端との間には抵抗R
1とコンデンサC0の並列回路が接続され、また非反転
入力端はコモンに接続されている。チャージコンバータ
32は演算増幅器Q2を有し、その反転入力端には基準
コンデンサ14が接続され、更に反転入力端と出力端と
の間には抵抗R2とコンデンサC2との並列回路が接続
され、また非反転入力端はコモンに接続されている。4
1゜42は整流回路で41にはチャージコンバータ31
の出力e1が印加され、42にはチャージコンバータ3
2の出力e2が印加される。50は制御回路であり、演
算増幅器Q3と、その反転入力端と出力端との間に接続
された積分コンデンサC3と、整流回路41の出力端と
演算増幅器Q3の反転入力端との間に接続された抵抗R
3とからなる積分器で構成されている。オた、演算増幅
器Q3の反転入力端には抵抗R4を介して基準電圧E5
が印加されている。演算増幅器Q3の非反転入力端はコ
モンに接続されている。制御回路50の出力端は発振器
20の入力端に接続され発振器20の発振出力eBが制
御される。60は出力回路であり、演算増幅器Q4と、
その反転入力端と出力端との間に接続された抵抗R5、
整流回路41の出力端と演算増幅器Q4の反転入力端と
の間に接続された抵抗R6、整流回路42と演算増幅器
Q4の非反転入力端との間に設けられた抵抗R7,R8
とから成る分圧器で構成され、各出力Ell E2に対
応する整流電圧の差の電圧が出力回路60の出力E。と
じて得られる。
この様に構成された圧力変換器は次の様に動作する。チ
ャージコンバータ31.32の帰還回路の時定数CIR
I 、 02R2を発振器20の発振周期1/fより充
分に大きく選べば、チャージコンバータ31 、32の
各出力e11 C2は次式で与えられる。
従って、出力e1は可変コンデンサー3の容量CXに、
出力eは基準コンデンサー4の容量りに比例した値と々
る。これ等の出力e1*e2を整流した整流出力El、
E2が整流回路41.42の出力端に生ずる。整流回路
41.42の変換係数をKl、 K2とすれば、整流出
力E1.E2は El = Kl el(4) E2 = K2 C2(5) となる。□ 制御回路50の積分器は基準電圧−Eによりて抵抗R4
に流れる電流−E8/R4と整流出力E1によシ抵抗R
3に流れる電流E1/R3との和がゼロになるように発
振器20を制御する。従って、 となる。(2) 、 (4)式を用いて(6)式を変形
するとを得る。
一方、出力回路60は整流出力E、、 E2の差を演算
し出力E。を出力する。従って、 を得る。(2)〜(5)式を(8)式に代入してとなる
。ここでR5: R6−R7= R8,R3= R4,
K1= K2=に4およびC1−C2=CAとおくとと
なる。前述の定数の条件を用いて(7)式をQO式に代
入すると は Eo=7ES              (ロ)とな
シ、可変コンデンサ13の可動電極13bの変位量Xに
比例したものとなる。
しかしながらこの様な圧力変換器は被測定圧力に対応し
た変位に基づく出力E。を得ることができるが、圧力変
換器のゼロ、スパンの変化を自己校正することができず
、また検出部10がないと圧力変換器単体で自己診断を
することもできない不都合がある。
〈発明の目的〉 本発明は、前記の従来技術に鑑み、簡単々構成で圧力変
換器のゼロ、スパンの校正をすることができると同時に
検出部がなくても圧力変換器単体で自己診断が可能な圧
力変換器を提供することを目的とする。
〈本発明の構成〉 この目的を達成する本発明の構成は、被測定圧力に対応
して変化するインピーダンス素子と被測定圧力に応答し
ない基準インピーダンス素子とを有し被測定圧力に対応
した信号を出力する圧力変換器に係υインピーダンス素
子に対して所定量を有する等価インピーダンス素子と、
基準インピーダンス素子と等価な等価基準インピーダン
ス素子と、各インピーダンス素子を切換える切換手段と
を具備し、切換手段を操作して自己診断を行なうことを
特徴とするものである。
〈実施例〉 以下、本発明の実施例について図面に基づき説明する。
なお、従来技術と同一機能を有する部分には同一の符号
を付し、重複する説明は省略する。
第3図は本発明の実施例を示すブロック図である。発振
器20の出力端と演算増幅器Q2の反転入力端どの間に
は等価基準コンデンサCRとスイッチSW1とが直列に
接続されている。また、発振器20の出力端と可動電極
13b、固定電極14bとの間にはスイッチSW2が接
続されている。更に、発振器20の出力端と演算増幅器
Q0の反転入力端との間にはスイッチgW3とコンデン
サCM1の直列回路およびスイッチSW4とコンデンサ
CM2の直列回路が各々接続されている。
各スイッチsw −5W4は選択論理回路70の制御出
力S1.S2.S3.S4により開閉制御される。選択
論理回路70による各制御出力S、〜S4は手動端子T
Mより手動入力を与えて制御することもできるし、外部
のCPUからの制御信号を自動端子TAを介して自動入
力を与えて制御することもできる様に構成されている。
また、各スイッチSWt〜SW4の制御状態は選択論理
回路70から出力端子T。を介して外部に同時に出力が
出せる様に構成されている。
次に、以上の如く構成された圧力変換器の動作について
説明する。第3図において、基準コンデンサ14の容量
CFと等価基準コンデンサCRの容量とを等しく選定し
、可変コンデンサ13の容量CxとコンデンサCM1の
容量を等しくして0%の等価容量とし、コンデンサCM
2の容量を容量Cxの100 %に相当する容量に選定
する。この状態において、手動端子Tに手動入力を与え
てスイッチS′%v2を閉じると、第2図に示す回路が
構成され被測定圧力Pに対応した出力E。が得られる。
次に、スイッチsW1とSW3を閉じるとチャージコン
バータ31.32にはコンデンサC等価基準コンデンサ
CRがそMl  % れぞれ接続され出力E。として0チ相当値が得られる。
また、スイッチsw1. sW4を閉じるとチャージコ
ンバータ31.32にはコンデンサC等価基M2  ’ 準コンデンサCRがそれぞれ接続され、出力E。とじて
100 %相当値が得られる。これ等の操作によシ圧力
変換器のゼロ・スパンの校正ができる。
選択論理回路70をマイクロプロセッサ等を用いて構成
し、一定期間ごとにゼロ・スパンの自動校正および補正
をすることもできる。
コンデンサCMl ” M2を2個用いた場合について
説明したが、1個でもゼロ又はスパンのいずれかを校正
することができる。
また、検出部10がないときでもこれ等のスイッチを操
作して圧力変換器が正常な動作状態にあるか否かの自己
診断が可能である。
更に、以上の説明は静電容量形の検出部について説明し
たが、シリコンのダイヤプラム部に不純物を拡散したス
トレインゲージ形の検出部を用いた場合にも0慢または
100チに対応する等価抵抗をCMl ”M□の代DK
用いることによυ、同様に圧力変換器の回路の動作をチ
ェックすることができる。
〈発明の効果〉 以上、実施例とともに具体的に説明した様に、本発明に
よればθチあるいは100%に相当する等価インピーダ
ンス素子を内蔵しこれを切換えることによシ、簡単な構
成で圧力変換器のゼロ・スパンの校正をすることができ
ると同時に検出器がなくても圧力変換器単体で自己診断
が可能な圧力変換器を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来の検出部の構成を示す縦断面図、第2図は
第1図に示す検出部を用いたときの従来の圧力変換器の
構成を示すブロック図、第3図は本発明の一実施例を示
すブロック図である。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 被測定圧力に対応して変化するインピーダンス素子と前
    記被測定圧力に応答しない基準インピーダンス素子とを
    有し前記被測定圧力に対応した信号を出力する圧力変換
    器において、前記インピーダンス素子に対して所定量を
    有する等価インピーダンス素子と、前記基準インピーダ
    ンス素子と等価な等価基準インピーダンス素子と、前記
    各インピーダンス素子を切換える切換手段とを具備し、
    前記切換手段を操作して自己診断を行なうことを特徴と
    する圧力変換器。
JP26353384A 1984-12-13 1984-12-13 圧力変換器 Pending JPS61140834A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0753756A2 (de) * 1995-07-04 1997-01-15 Siemens Aktiengesellschaft Schaltungsanordnung und Verfahren zum Messen eines Kapazitätsunterschiedes zwischen einer ersten Kapazität C1 und einer zweiten Kapazität C2
JP2021015051A (ja) * 2019-07-12 2021-02-12 アズビル株式会社 静電容量型センサおよび隔膜真空計並びに静電容量型センサの製造方法
JP2021015049A (ja) * 2019-07-12 2021-02-12 アズビル株式会社 静電容量型センサおよび隔膜真空計並びに静電容量型センサの製造方法

Cited By (4)

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EP0753756A3 (de) * 1995-07-04 1999-05-12 Siemens Aktiengesellschaft Schaltungsanordnung und Verfahren zum Messen eines Kapazitätsunterschiedes zwischen einer ersten Kapazität C1 und einer zweiten Kapazität C2
JP2021015051A (ja) * 2019-07-12 2021-02-12 アズビル株式会社 静電容量型センサおよび隔膜真空計並びに静電容量型センサの製造方法
JP2021015049A (ja) * 2019-07-12 2021-02-12 アズビル株式会社 静電容量型センサおよび隔膜真空計並びに静電容量型センサの製造方法

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