JPS6140054B2 - - Google Patents
Info
- Publication number
- JPS6140054B2 JPS6140054B2 JP14628679A JP14628679A JPS6140054B2 JP S6140054 B2 JPS6140054 B2 JP S6140054B2 JP 14628679 A JP14628679 A JP 14628679A JP 14628679 A JP14628679 A JP 14628679A JP S6140054 B2 JPS6140054 B2 JP S6140054B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- electrode
- displacement
- moving electrode
- fixed
- capacitance
- 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
Links
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 claims description 32
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 claims description 4
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 6
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 4
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 230000008602 contraction Effects 0.000 description 1
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Measuring Fluid Pressure (AREA)
- Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
この発明は力或は圧力を板バネに伝達し、前記
力或は圧力をその板バネと両側の固定電極との静
電容量の変化として検出する変位検出器に関す
る。
力或は圧力をその板バネと両側の固定電極との静
電容量の変化として検出する変位検出器に関す
る。
従来のこの種の変位検出器は第１図に示すよう
に構成されていた。即ち円筒状又は角筒状の金属
製本体１１内に同様形状のボデイ１２が同軸心的
に挿入固定されている。ボデイ１２は両端が端板
１３及び１４で一体に塞がれ、又軸心方向におい
て部材１５，１６として分割されている。本体１
１内の中央部に板バネよりなる移動電極１７が配
され、その周縁部は部材１５及び１６の内側の端
面により挾まれ溶接１８により互に固定されてい
る。
に構成されていた。即ち円筒状又は角筒状の金属
製本体１１内に同様形状のボデイ１２が同軸心的
に挿入固定されている。ボデイ１２は両端が端板
１３及び１４で一体に塞がれ、又軸心方向におい
て部材１５，１６として分割されている。本体１
１内の中央部に板バネよりなる移動電極１７が配
され、その周縁部は部材１５及び１６の内側の端
面により挾まれ溶接１８により互に固定されてい
る。
ボデイ１２内において移動電極１７と対向して
絶縁部材２１及び２２が配されている。絶縁部材
２１，２２の周縁部は移動電極１７と接している
が移動電極１７との対向面は軸心上に中心を持つ
球面の一部を構成する凹曲面２３，２４とされて
いる。凹曲面２３，２４に移動電極１７と対向し
て固定電極２５，２６が形成されている。ボデイ
１２の外側にダイヤフラムの隔膜２７，２８が対
向して配され、その周縁部はリング３１，３２に
よりボデイ１１の端面に押えられて溶接されてい
る。端板１３，１４、絶縁部材２１，２２の中心
部にそれぞれ貫通孔３３，３４が共通に形成され
隔膜２７及び２８と移動電極１７との間の空間に
は非圧縮性の封入流体３５，３６がそれぞれ満さ
れている。固定電極２５，２６に対する端子３
７，３８がボデイ１２及び本体１１と絶縁して外
部に導出されている。
絶縁部材２１及び２２が配されている。絶縁部材
２１，２２の周縁部は移動電極１７と接している
が移動電極１７との対向面は軸心上に中心を持つ
球面の一部を構成する凹曲面２３，２４とされて
いる。凹曲面２３，２４に移動電極１７と対向し
て固定電極２５，２６が形成されている。ボデイ
１２の外側にダイヤフラムの隔膜２７，２８が対
向して配され、その周縁部はリング３１，３２に
よりボデイ１１の端面に押えられて溶接されてい
る。端板１３，１４、絶縁部材２１，２２の中心
部にそれぞれ貫通孔３３，３４が共通に形成され
隔膜２７及び２８と移動電極１７との間の空間に
は非圧縮性の封入流体３５，３６がそれぞれ満さ
れている。固定電極２５，２６に対する端子３
７，３８がボデイ１２及び本体１１と絶縁して外
部に導出されている。
隔膜２８の外部より圧力が隔膜２８に与えられ
ると封入流体を介してその圧力が移動電極１７に
伝わつて移動電極１７が変形し移動電極１７及び
固定電極２５の間隔d0が変位Ｘ量だけ狭くなつて
これらの間の静電容量C1＝１／（d0−Ｘ）が大
きくなり、逆に移動電極１７及び固定電極２６の
間隔d0が変位Ｘ量だけ広くなつてこれら間の静電
容量C2＝１／（d0＋Ｘ）が小さくなる。これら
両静電容量の変化の差を取出して隔膜２８に与え
られた圧力が検出される。
ると封入流体を介してその圧力が移動電極１７に
伝わつて移動電極１７が変形し移動電極１７及び
固定電極２５の間隔d0が変位Ｘ量だけ狭くなつて
これらの間の静電容量C1＝１／（d0−Ｘ）が大
きくなり、逆に移動電極１７及び固定電極２６の
間隔d0が変位Ｘ量だけ広くなつてこれら間の静電
容量C2＝１／（d0＋Ｘ）が小さくなる。これら
両静電容量の変化の差を取出して隔膜２８に与え
られた圧力が検出される。
移動電極１７は周縁部が固定されているため、
第２図に示すようにその中心を通る断面について
みると、移動電極の板面に一様な等分布荷重或は
中心荷重が与えられた場合移動電極１７の変形は
実線で示すように周縁、即ち両端４１，４２の近
くの変位はゼロで中心部が大きく変位し、点線で
示すような両端４１，４２を通る円弧とはならな
い。このため移動電極１７と固定電極２５，２６
との容量の変化△C1及び△C2は移動電極１７の
中心部の変位に対して直線的に比例しない。即
ち、前記２つの理論式と外れてくるのは明らかで
あり、一方の容量例えばC1の変化する割合が理
論値より増加し、他方の容量C2の変化する割合
は減少するようになる。
第２図に示すようにその中心を通る断面について
みると、移動電極の板面に一様な等分布荷重或は
中心荷重が与えられた場合移動電極１７の変形は
実線で示すように周縁、即ち両端４１，４２の近
くの変位はゼロで中心部が大きく変位し、点線で
示すような両端４１，４２を通る円弧とはならな
い。このため移動電極１７と固定電極２５，２６
との容量の変化△C1及び△C2は移動電極１７の
中心部の変位に対して直線的に比例しない。即
ち、前記２つの理論式と外れてくるのは明らかで
あり、一方の容量例えばC1の変化する割合が理
論値より増加し、他方の容量C2の変化する割合
は減少するようになる。
従来の変位検出器においては移動電極１７と固
定電極２５及び２６との間隔は、移動電極１７に
変位が加えられていない状態において等しくされ
ていた。このため移動電極１７が固定電極２５側
に変位する場合、第３図に示すように移動電極１
７の中心の変位△ｄが増加すると共に固定電極２
５との容量変化△C1はその変化の量が増加して
いくが、固定電極２６との容量の変化△C2はそ
の変化する量が減少してゆくようになる。従つて
移動電極１７と固定電極２５，２６との間の容量
C1，C2の差を電気信号として検出すると、第４
図に示すように移動電極の中心変位△ｄに対し非
直線性の誤差が発生する。第３図に示したような
関係になるのは静電容量が電極間の間隔に逆比例
するため初期の静電容量を固定電極２５，２６に
ついて等しくても移動電極の変化に基き電極間隔
が増える方向と減る方向とでは容量の変化分が大
きく違つてくるためである。
定電極２５及び２６との間隔は、移動電極１７に
変位が加えられていない状態において等しくされ
ていた。このため移動電極１７が固定電極２５側
に変位する場合、第３図に示すように移動電極１
７の中心の変位△ｄが増加すると共に固定電極２
５との容量変化△C1はその変化の量が増加して
いくが、固定電極２６との容量の変化△C2はそ
の変化する量が減少してゆくようになる。従つて
移動電極１７と固定電極２５，２６との間の容量
C1，C2の差を電気信号として検出すると、第４
図に示すように移動電極の中心変位△ｄに対し非
直線性の誤差が発生する。第３図に示したような
関係になるのは静電容量が電極間の間隔に逆比例
するため初期の静電容量を固定電極２５，２６に
ついて等しくても移動電極の変化に基き電極間隔
が増える方向と減る方向とでは容量の変化分が大
きく違つてくるためである。
この発明の目的は変位に対して移動電極の両側
の容量変化の変化がほぼ等しく、または小さく
し、変位に対して直線性のよい出力が得られる変
位検出器を提供することにある。
の容量変化の変化がほぼ等しく、または小さく
し、変位に対して直線性のよい出力が得られる変
位検出器を提供することにある。
この発明によれば力或は圧力が板バネ、即ち移
動電極に加えられていない状態において、その板
バネと両側の固定電極との間隔を予め異らしめ
て、つまり移動電極が変位する方向の側における
固定電極との間隔を他方の固定電極との間隔より
大きくする。このようにして移動電極が変位を受
けた時その移動電極と両側の固定電極との各容量
の変化分の変化が互にほぼ等しくなり直線性の優
れた変位検出器が得られる。
動電極に加えられていない状態において、その板
バネと両側の固定電極との間隔を予め異らしめ
て、つまり移動電極が変位する方向の側における
固定電極との間隔を他方の固定電極との間隔より
大きくする。このようにして移動電極が変位を受
けた時その移動電極と両側の固定電極との各容量
の変化分の変化が互にほぼ等しくなり直線性の優
れた変位検出器が得られる。
例えば第５図に第１図と対応する部分に同一符
号を付けて示すが、この発明においては移動電極
１７が変位する方向の固定電極２５と移動電極１
７の中心部との間隔d1を移動電極１７の中心部と
固定電極２６との間隔d2より大に選定される。
号を付けて示すが、この発明においては移動電極
１７が変位する方向の固定電極２５と移動電極１
７の中心部との間隔d1を移動電極１７の中心部と
固定電極２６との間隔d2より大に選定される。
この構成によれば隔膜２８に与えられた外圧に
より移動電極１７が固定電極２５側に変位すると
移動電極１７と固定電極２５，２６との間の各静
電容量C1，C2が変化するが、その移動電極の中
心変位△ｄに対し容量C1，C2の各変化分△C1，
△C2は例えば第６図に示すように互にほぼ等し
く変化するようになる。つまり、予め移動電極を
２つの固定電極の中央位置からはずれた位置に設
け、移動電極が変位する前の２つの容量C1，C2
をそれぞれ１／（d1−Ｘ），１／（d2＋Ｘ）のよ
うに違えることにより前記理論値からのずれ量を
相殺させようとするものである。例えば、d1＞d2
のように移動電極を設けるようにすれば、理論式
C1＝１／（d1−Ｘ）においては分母が大きいの
で、変位ＸによるC1の変化が小さくなり、従つ
て、第２図の実線で示すような移動電極の変位変
形により容量変化の割合が増加しようとする傾向
を低く抑えることができ、一方、理論式C2＝
１／（d2＋Ｘ）では分母が小さいのでC2の変化
は大きくなり、前記変位変形により容量変化が減
少する傾向を相殺して高めることができる。従つ
て中心変位△ｄに対する容量差C1−C2の直線性
からの誤差は例えば第７図に示すように小さくな
る。
より移動電極１７が固定電極２５側に変位すると
移動電極１７と固定電極２５，２６との間の各静
電容量C1，C2が変化するが、その移動電極の中
心変位△ｄに対し容量C1，C2の各変化分△C1，
△C2は例えば第６図に示すように互にほぼ等し
く変化するようになる。つまり、予め移動電極を
２つの固定電極の中央位置からはずれた位置に設
け、移動電極が変位する前の２つの容量C1，C2
をそれぞれ１／（d1−Ｘ），１／（d2＋Ｘ）のよ
うに違えることにより前記理論値からのずれ量を
相殺させようとするものである。例えば、d1＞d2
のように移動電極を設けるようにすれば、理論式
C1＝１／（d1−Ｘ）においては分母が大きいの
で、変位ＸによるC1の変化が小さくなり、従つ
て、第２図の実線で示すような移動電極の変位変
形により容量変化の割合が増加しようとする傾向
を低く抑えることができ、一方、理論式C2＝
１／（d2＋Ｘ）では分母が小さいのでC2の変化
は大きくなり、前記変位変形により容量変化が減
少する傾向を相殺して高めることができる。従つ
て中心変位△ｄに対する容量差C1−C2の直線性
からの誤差は例えば第７図に示すように小さくな
る。
移動電極１７の変位がゼロの状態における固定
電極２５，２６との間隔差を調整することにより
検出器の直線性を変えることができる。一般に差
圧検出器においてはその二つの圧力のうち高い方
の圧力となる側は一定しているためその高い圧力
が第５図において隔膜２８に与えられるようにす
ればよい。大気圧に対する圧力又は真空に対する
圧力を検出する場合隔膜２７側を大気圧又は真空
とすればよい。移動電極１７と固定電極２５，２
６との間隔に差を持たせたが移動電極１７と隔膜
２７及び般２８との間の各空間の容積は同一にし
て封入流体の温度変化による膨張収縮が移動電極
の変位に影響しないようにすることが好ましい。
電極２５，２６との間隔差を調整することにより
検出器の直線性を変えることができる。一般に差
圧検出器においてはその二つの圧力のうち高い方
の圧力となる側は一定しているためその高い圧力
が第５図において隔膜２８に与えられるようにす
ればよい。大気圧に対する圧力又は真空に対する
圧力を検出する場合隔膜２７側を大気圧又は真空
とすればよい。移動電極１７と固定電極２５，２
６との間隔に差を持たせたが移動電極１７と隔膜
２７及び般２８との間の各空間の容積は同一にし
て封入流体の温度変化による膨張収縮が移動電極
の変位に影響しないようにすることが好ましい。
上述においてはこの発明を封入流体を介して外
圧が移動電極に伝達される場合に適用したが、外
圧を力に変換して移動電極に伝達する場合にもこ
の発明を適用できる。その例を第８図に第５図と
対応する部分に同一符号を付けて示す。即ち本体
１１の両端は端板１３，１４で塞がれ、その端板
１３，１４の内面に絶縁部材２１，２２が配され
る。移動電極１７の周縁部は金属リング４１，４
２で挾まれこのリング４１，４２が絶縁部２１，
２２で挾まれてこれら移動電極１７、金属リング
４１，４２は本体１１と絶縁して保持される。移
動電極１７より端子４３が本体と絶縁されて外部
に導出される。平面状固定電極２５，２６が移動
電極１７と対向して絶縁部材２１，２２に形成さ
れる。移動電極１７の中心を通つて連結軸４４が
取付けられ連結軸４４の両端は隔膜２７，２８の
中心部に固定される。
圧が移動電極に伝達される場合に適用したが、外
圧を力に変換して移動電極に伝達する場合にもこ
の発明を適用できる。その例を第８図に第５図と
対応する部分に同一符号を付けて示す。即ち本体
１１の両端は端板１３，１４で塞がれ、その端板
１３，１４の内面に絶縁部材２１，２２が配され
る。移動電極１７の周縁部は金属リング４１，４
２で挾まれこのリング４１，４２が絶縁部２１，
２２で挾まれてこれら移動電極１７、金属リング
４１，４２は本体１１と絶縁して保持される。移
動電極１７より端子４３が本体と絶縁されて外部
に導出される。平面状固定電極２５，２６が移動
電極１７と対向して絶縁部材２１，２２に形成さ
れる。移動電極１７の中心を通つて連結軸４４が
取付けられ連結軸４４の両端は隔膜２７，２８の
中心部に固定される。
隔膜２８に与えられた圧力は力に変換されて連
結軸４４を介して移動電極１７に伝達される。こ
れに伴なつて移動電極１７が変位して固定電極２
５及び２６との各容量が変化する。この場合も図
に示すように移動電極１７及び固定電極２５の間
隔d1は移動電極１７及び固定電極２６の間隔d2よ
りも大きく選定される。このようにして変位に対
する容量差の直線性を良好にすることができる。
なお第８図において移動電極１７には小孔４５が
設けられて移動電極１７の両側の封入流体が互に
通じるようにされている。
結軸４４を介して移動電極１７に伝達される。こ
れに伴なつて移動電極１７が変位して固定電極２
５及び２６との各容量が変化する。この場合も図
に示すように移動電極１７及び固定電極２５の間
隔d1は移動電極１７及び固定電極２６の間隔d2よ
りも大きく選定される。このようにして変位に対
する容量差の直線性を良好にすることができる。
なお第８図において移動電極１７には小孔４５が
設けられて移動電極１７の両側の封入流体が互に
通じるようにされている。
移動電極１７と固定電極２５及び２６との間隔
に差が少しでもあれば変位に対する容量差の直線
性よりの誤差が小さくなるが、前記間隔の差を大
きくし過ぎると前記誤差は逆方向に大きくなる。
例えばd1，d2を３：２とすればよい。一般には固
定電極２５，２６の面積、直径、曲率、移動電極
１７のバネ性、直径、取付け構造などによつて
d1：d2の好ましい値が異なつてくる。固定電極と
しては球面の一部、平面のみならず円錐状面その
他の曲面としてもよい。又圧力によりり移動電極
を変位させるのみならず、力によつて例えば連結
軸４４を介して移動電極を変位させその変位を検
出する場合にもこの発明は適用できる。
に差が少しでもあれば変位に対する容量差の直線
性よりの誤差が小さくなるが、前記間隔の差を大
きくし過ぎると前記誤差は逆方向に大きくなる。
例えばd1，d2を３：２とすればよい。一般には固
定電極２５，２６の面積、直径、曲率、移動電極
１７のバネ性、直径、取付け構造などによつて
d1：d2の好ましい値が異なつてくる。固定電極と
しては球面の一部、平面のみならず円錐状面その
他の曲面としてもよい。又圧力によりり移動電極
を変位させるのみならず、力によつて例えば連結
軸４４を介して移動電極を変位させその変位を検
出する場合にもこの発明は適用できる。
第１図は従来の変位検出器を示す断面図、第２
図は移動電極の荷重に対する変形状態を示す図、
第３図は移動電極の中心変位に対する移動電極と
両側の固定電極との容量の各変化状態を示す図、
第４図は移動電極の中心変位に対する容量差の直
線性よりの誤差を示す図、第５図はこの発明によ
る変位変換器の一例を示す断面図、第６図は第５
図の変位変換器における移動電極の中心変位に対
する移動電極と両側の固定電極との容量の各変化
分を示す図、第７図は移動電極の中心変位に対す
る容量差の直線性よりの誤差を示す図、第８図は
この発明による変位変換器の他の例を示す断面図
である。 １１……本体、１２……ボデイ、１３，１４…
…端板、１７……移動電極、２１，，２２……絶
縁部材、２５，２６……固定電極、２７，２８…
…隔膜、３５，３６……封入流体、４４……連結
軸。
図は移動電極の荷重に対する変形状態を示す図、
第３図は移動電極の中心変位に対する移動電極と
両側の固定電極との容量の各変化状態を示す図、
第４図は移動電極の中心変位に対する容量差の直
線性よりの誤差を示す図、第５図はこの発明によ
る変位変換器の一例を示す断面図、第６図は第５
図の変位変換器における移動電極の中心変位に対
する移動電極と両側の固定電極との容量の各変化
分を示す図、第７図は移動電極の中心変位に対す
る容量差の直線性よりの誤差を示す図、第８図は
この発明による変位変換器の他の例を示す断面図
である。 １１……本体、１２……ボデイ、１３，１４…
…端板、１７……移動電極、２１，，２２……絶
縁部材、２５，２６……固定電極、２７，２８…
…隔膜、３５，３６……封入流体、４４……連結
軸。
Claims (1)
- １ 板ばねがその周縁部を２つのリング状部によ
り挾んで固定して移動電極として配され、上記移
動電極の両側にこれと対向して固定電極が配さ
れ、上記移動電極に力或は圧力が加えられて上記
移動電極が変位することにより上記移動電極と上
記固定電極との間の静電容量の変化を差動的に検
出する変位検出器において、上記力或は圧力を受
けてないときの上記移動電極とその両側の上記各
固定電極との間隔がそれぞれ異なつていることを
特徴とする変位検出器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14628679A JPS5669511A (en) | 1979-11-12 | 1979-11-12 | Displacement detecting device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14628679A JPS5669511A (en) | 1979-11-12 | 1979-11-12 | Displacement detecting device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5669511A JPS5669511A (en) | 1981-06-10 |
| JPS6140054B2 true JPS6140054B2 (ja) | 1986-09-06 |
Family
ID=15404258
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14628679A Granted JPS5669511A (en) | 1979-11-12 | 1979-11-12 | Displacement detecting device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5669511A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH03109448U (ja) * | 1990-02-23 | 1991-11-11 |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58191512U (ja) * | 1982-06-15 | 1983-12-20 | 横河電機株式会社 | 変位・容量変換装置 |
| JP3289196B2 (ja) * | 1991-06-27 | 2002-06-04 | ドレッサ・ナガノ、インク | 変換器の全非直線性を低減する方法及び変換器の非直線性を低減する方法 |
-
1979
- 1979-11-12 JP JP14628679A patent/JPS5669511A/ja active Granted
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH03109448U (ja) * | 1990-02-23 | 1991-11-11 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5669511A (en) | 1981-06-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4670733A (en) | Differential pressure transducer | |
| US6205861B1 (en) | Transducer having temperature compensation | |
| US4458537A (en) | High accuracy differential pressure capacitive transducer | |
| JP3416140B2 (ja) | 容量性圧力センサ | |
| JPS6257933B2 (ja) | ||
| US4903532A (en) | Electrostatic capacity type pressure detector | |
| US4169389A (en) | Pressure measuring device | |
| US6718827B1 (en) | Center-mount capacitive sensor with overload protection | |
| JPS5814610B2 (ja) | コンデンサ型感知装置 | |
| JPS6140054B2 (ja) | ||
| JPS632332B2 (ja) | ||
| JPS5813728Y2 (ja) | 圧力伝送器 | |
| JPS5855833A (ja) | 差圧測定装置 | |
| JPS5930446Y2 (ja) | 差圧・圧力検出器 | |
| JP2595756B2 (ja) | 静電容量式差圧検出器 | |
| JPS601402Y2 (ja) | 静電容量式差圧伝送器 | |
| JPS5844324A (ja) | 静電容量形圧力トランスジユ−サ | |
| JPS5836997Y2 (ja) | 温度補償付差圧伝送器 | |
| JP3083115B2 (ja) | 静電容量型圧力センサ素子 | |
| JPS5842943A (ja) | 差動容量式圧力・差圧計 | |
| JPH0436425Y2 (ja) | ||
| JPS5863829A (ja) | 差圧測定装置 | |
| JPH0120645Y2 (ja) | ||
| JP2546013B2 (ja) | 静電容量式差圧検出器 | |
| JPH0411142Y2 (ja) |