JPS62140039A - Differential pressure converting apparatus - Google Patents

Differential pressure converting apparatus

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JPS62140039A
JPS62140039A JP28233385A JP28233385A JPS62140039A JP S62140039 A JPS62140039 A JP S62140039A JP 28233385 A JP28233385 A JP 28233385A JP 28233385 A JP28233385 A JP 28233385A JP S62140039 A JPS62140039 A JP S62140039A
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temperature
capacitance
static pressure
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Terutaka Hirata
平田 輝孝
Atsushi Kimura
木村 惇
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Yokogawa Electric Corp
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Yokogawa Electric Corp
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Abstract

PURPOSE:To obtain a highly accurate converting apparatus, constituted so as to perform slight correction by digital operation using a differential pressure capacity sensor and a temp. sensor reduced in mutual dependence. CONSTITUTION:An apparatus consists of a differential capacity sensor 29 forming first and second electrostatic capacitors C1, C2, a temp. sensor 13 detrecting the temp. of a seal liquid, a microprocessor unit 30 and a D/A converter means 44 converting the operation result in the unit 30 to an analogue signal. The unit 30 operates the difference of the sum of the electrostatic capacitors C1, C2 to output a first differential pressure signal corresponding to differential pressure and calculates the product of the sum thereof to output a dielectric constant signal corresponding to the dielectric con..stant of the seal liquid. Then, static pressure applied to the seal liquid calculated using the temp. signal T from the sensor 13 and the dielectric constant signal thereof and the effect of the first differential pressure signal due to static pressure and temp. is corrected using the static signal corresponding to the static pressure and the signal T to output a second differential pressure signal which is, in turn, outputted as an analogue signal by the converter means 44.

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は、差圧を静電容量を介して電気信号釦変換する
差圧変換装置に係り、特に温度および静圧の影響を補正
した差圧変換装置に関する。
[Detailed Description of the Invention] <Industrial Application Field> The present invention relates to a differential pressure converting device that converts differential pressure into an electric signal button via capacitance, and particularly relates to a differential pressure converting device that converts differential pressure into an electric signal button via capacitance, and in particular, This invention relates to a pressure converter.

〈従来の技術〉 第4図は差圧変換装置の従来の温度、静圧の変動による
ゼロ点変動、スパン変動補償の概念を説明するための構
成図である。1は一室構造の差圧変換装置の本体断面を
示し、両端面に測定すべき圧力PHn PLを受けるダ
イヤフラム2.3がその周縁をこの本体に溶接されて配
置されており、本体く形成された買通孔4とこれらダイ
ヤフラムで囲まれた中空室内にはシリコン油等の封液5
が満たされている。中空室中央部には拡大された電極室
が形成され、この電極室内には本体に嵌合した絶縁材6
に片側が支持された移動電極7及びこれに対向して静電
容量CxpCzを形成するための固定電極8,9が配置
されている。10は中空室を介して両ダイヤフラム2,
3の中央部を連結するロッドで、その中央部は電極室内
において移動電極7に固定されており、差圧に応動した
ダイヤプラムの変位を移動電極に伝え、静電容量Ctt
Czを差動的に変化させる。静電容量Cx* C2は演
算回路11に導かれて(C2−CI)/’(C2+ C
抄演算が施され、直流出力信号e。に変換される。この
信号e。は出力回路12に導かれて、遠隔点の負荷RL
、電源EBの直列回路に対し、4〜20mAスパンの出
力電流工。に変換でれる。13は本体1あるいは封液5
の温度Tを測定する温度センサ、14は封液5の圧力即
ち静圧Psを測定する圧力センサであり、これらセンサ
の出力は、補償電圧発生回路15.、16に導かれ、ゼ
ロ点補償用の温度信号eT、ゼロ点補償用の静圧信号e
pに変換され、加算点17.18の演算回路11の出力
信号e。に加算又は減算でれて温度変動又は静圧変動に
対するゼロ点の変動が補償ばれる。温度又は静圧変動に
対してダイヤフラム2,3のバネ定数変化等により生ず
るスパン変動が問題になる場合は、補償電圧発生回路1
5.16より点線で示すスパン変動補償用の温度信号、
静圧信号eT1. e、lを発生芒せ、出力回路12の
電圧−電流変換利得を変化プせてスパンの変動を補償す
る。
<Prior Art> FIG. 4 is a configuration diagram for explaining the concept of compensating for zero point fluctuation and span fluctuation due to fluctuations in temperature and static pressure in a conventional differential pressure converter. 1 shows a cross section of the main body of a differential pressure converter having a one-chamber structure, and a diaphragm 2.3 that receives the pressure PHn PL to be measured is placed on both end faces with its peripheral edge welded to this main body. A sealing liquid 5 such as silicone oil is contained in the hollow chamber surrounded by the through hole 4 and these diaphragms.
is fulfilled. An enlarged electrode chamber is formed in the center of the hollow chamber, and an insulating material 6 fitted to the main body is placed inside this electrode chamber.
A movable electrode 7 supported on one side and fixed electrodes 8 and 9 for forming an electrostatic capacitance CxpCz are arranged opposite to the movable electrode 7 . 10 connects both diaphragms 2 through a hollow chamber,
The rod connects the central part of 3, and the central part is fixed to the movable electrode 7 in the electrode chamber, transmits the displacement of the diaphragm in response to the differential pressure to the movable electrode, and increases the capacitance Ctt.
Differentially change Cz. The capacitance Cx*C2 is led to the arithmetic circuit 11 and is expressed as (C2-CI)/'(C2+C
The extraction calculation is performed, and the DC output signal e. is converted to This signal e. is led to the output circuit 12 to output the remote load RL
, an output current of 4 to 20 mA span for the series circuit of power supply EB. It can be converted to . 13 is the main body 1 or sealing liquid 5
14 is a pressure sensor that measures the pressure of the sealing liquid 5, that is, the static pressure Ps, and the outputs of these sensors are sent to the compensation voltage generating circuit 15. , 16, temperature signal eT for zero point compensation, static pressure signal e for zero point compensation
The output signal e of the arithmetic circuit 11 at addition points 17 and 18 is converted into p. By adding or subtracting from , zero point fluctuations due to temperature fluctuations or static pressure fluctuations are compensated for. If span fluctuations caused by changes in the spring constants of diaphragms 2 and 3 due to temperature or static pressure fluctuations become a problem, compensate voltage generation circuit 1
From 5.16, the temperature signal for span fluctuation compensation shown by the dotted line,
Static pressure signal eT1. e and l are generated and the voltage-to-current conversion gain of the output circuit 12 is varied to compensate for span fluctuations.

第5図は差圧変換装置の他の従来の構成を示す構成図で
ある。この差圧変換装置はその検出部19がセンサとA
/’D変換部から構成されている。第5図(イ)に示す
ように検出部19の中央には円形のダイヤフラム20が
薄く形成てれ、この両側に圧力PH2九が印加芒れる。
FIG. 5 is a configuration diagram showing another conventional configuration of a differential pressure converter. This differential pressure converter has a detection section 19 that is connected to a sensor and a
/' Consists of a D conversion section. As shown in FIG. 5(A), a thin circular diaphragm 20 is formed in the center of the detection part 19, and a pressure PH29 is applied to both sides of the diaphragm 20.

ダイヤフラム20の周縁部には差圧(ΔP=PH−PL
)に対応する歪を検出するための差圧センサ21が、形
成でれダイヤフラム20の外側の固定部には静圧P8を
検出するための静圧センサ22、シリコン単結晶の温度
Tを検出するための温度センサ23が形成でれている。
The peripheral edge of the diaphragm 20 has a differential pressure (ΔP=PH−PL
) is formed.A static pressure sensor 22 is formed on the fixed part outside the diaphragm 20 to detect the static pressure P8, and a static pressure sensor 22 is formed to detect the temperature T of the silicon single crystal. A temperature sensor 23 is formed for this purpose.

これ等のセンサからのアナログ信号をデジタル信号に変
換するアナログ・デジタル変換部(A/′D変換部とい
う)、24が検出部内に搭載されている。
An analog-to-digital converter (referred to as an A/'D converter) 24 that converts analog signals from these sensors into digital signals is mounted in the detector.

これ等の複合センサからの各出力は第5図(ロ)に示す
ようにマイクロプロセ、す25に入力でれる。
Each output from these composite sensors is inputted to a microprocessor 25 as shown in FIG. 5(b).

ところで、各センサ21.22.23は全て半導体で形
成でれているので、温度T1静圧Psの影響を受ける。
By the way, since each of the sensors 21, 22, and 23 are all made of semiconductor, they are affected by the temperature T1 and the static pressure Ps.

例えば差圧センサ21は差圧ΔPのみに感応するのでは
なく差圧ΔPに対して感度が高いというにすぎない。従
って、差圧センサ21の出力をXds静圧センサ22の
出力をXp s温度センサ23の出力をxlとすると、 と表現でき、各々のセンサにおいてf、g、hの関数が
わかれば、(1)式の連立方程式を解くことによって(
1)式の解が(2)式のごとく求められる。
For example, the differential pressure sensor 21 is not only sensitive to the differential pressure ΔP, but merely has a high sensitivity to the differential pressure ΔP. Therefore, if the output of the differential pressure sensor 21 is Xds, the output of static pressure sensor 22 is Xps, and the output of temperature sensor 23 is xl, it can be expressed as follows.If the functions of f, g, and h are known for each sensor, (1 ) by solving the simultaneous equations of (
The solution to equation (1) is found as shown in equation (2).

ΔP =F(X、Iy Xpp x、)      j
これ等の関数r、 g、 h の同定および関数F、G
、Hを求める作業(キャクタリゼーシソン)は個々のセ
ンサごと〈実施でれる。これ等のセンサごこの特性デー
タは製造用の計算機26で求められ、FROMメモ1J
27に検出部19の固有のデータとして格納てれており
、この固有のデータを用いてマイクロプロセッサ25に
よシ補正演算がなでれる。その結果は、デジタル・アナ
ログ変換器(D/A変換器という)28によシアナログ
電圧に変換てれ、更に4〜20mAの直流電流として伝
送てれる。
ΔP =F(X, Iy Xpp x,) j
Identification of these functions r, g, h and functions F, G
, H (quantification) can be carried out for each individual sensor. The characteristic data of these sensors is obtained by the manufacturing calculator 26, and is stored in the FROM memo 1J.
27 as data unique to the detection unit 19, and the microprocessor 25 performs a correction calculation using this unique data. The result is converted into an analog voltage by a digital-to-analog converter (referred to as a D/A converter) 28, and further transmitted as a direct current of 4 to 20 mA.

〈発明が解決しようとする問題点〉 しかしながら、第4図に示す従来の差圧変換装置では差
圧ΔPK対応する信号e。に対してゼロ点あるいはスパ
ンに対してアナログ的に補正しているので高精度の補正
ができない問題点があり、第5図に示す従来の差圧変換
装置では差圧センサ21、静圧センサ22、温度センサ
23がいずれも半導体で形成でれているので、差圧ΔP
、靜圧Ps 、温度Tに対して相互に大幅に依存しく1
)式で示す複雑な関係を有している。これを(2)式で
示す関数関係になる様に(1)式の連立方程式を解くこ
とは複雑々演算を必要とし精度低下の要因、あるいは歩
留低下の要因をなすという問題がある。
<Problems to be Solved by the Invention> However, in the conventional differential pressure converter shown in FIG. 4, the signal e corresponding to the differential pressure ΔPK. Since the zero point or span is corrected in an analog manner, there is a problem that highly accurate correction cannot be performed.In the conventional differential pressure converter shown in FIG. , temperature sensor 23 are both made of semiconductor, so the differential pressure ΔP
, the static pressure Ps, and the temperature T are significantly dependent on each other and 1
) has a complicated relationship as shown in the equation. Solving the simultaneous equations of equation (1) so as to obtain the functional relationship shown by equation (2) requires complicated calculations, which causes a problem of decreased accuracy or yield.

〈問題点を解決するための手段〉 この発明は、差動容量センサと温度センサという温度・
静圧相互の依存性の少ないセンサを用いながら差圧出力
に対して簡単なデジタルの補正演算を施して前記のよう
な問題点がない高精度の差圧変換装置を得るようKした
もので、その構成は移動電極に対して第1電極と第2電
極が対向して設けられこれ等の間に封入液が渦式れて検
出すべき差圧に応じて差動的に肇化する第1および第2
静電容量を形成する差動容量センサと、封入液の温度を
検出する温度センサと、第1および第2静電容量に対応
する容量信号と温度に対応する温度信号とをデジタル信
号に変換して演算処理するマイクロコンピュータユニッ
トト、このマイクロコンピュータユニットでの演算結果
をアナログ信号に変換するデジタル・アナログ変換手段
とを有する差圧変換装置であって、マイクロコンピュー
タユニットにより第1および第2静電容量の和分の差を
演算して差圧に対応した第1差圧信号を出力する差圧演
算手段と、第1および第2静電容景の和分の積を演算し
て封入液の誘電率に対応した誘電率信号を出力する誘電
率演算手段と、温度信号と誘電率信号とを用いて封入液
に印加式れる静圧を算出する静圧演算手段と、この静圧
に対応する静圧信号と温度信号とを用いて第1差圧信号
の静圧および温度による影響を補正して第2差圧信号を
出力する補正演算手段とを形成して、この第2差圧信号
をアナログ信号として出力するようにしたものである。
<Means for solving the problem> The present invention uses a differential capacitance sensor and a temperature sensor.
It is designed to obtain a high-precision differential pressure converter that does not have the above-mentioned problems by performing simple digital correction calculations on the differential pressure output while using sensors with little dependence between static pressures. Its structure is such that a first electrode and a second electrode are provided facing the moving electrode, and the sealed liquid is swirled between them to differentially adjust the pressure according to the differential pressure to be detected. and the second
A differential capacitance sensor that forms capacitance, a temperature sensor that detects the temperature of the sealed liquid, and a capacitance signal that corresponds to the first and second capacitances and a temperature signal that corresponds to the temperature are converted into digital signals. A differential pressure converter has a microcomputer unit that performs arithmetic processing, and a digital-to-analog converter that converts the arithmetic results of the microcomputer unit into an analog signal, the microcomputer unit converting the first and second electrostatic charges. differential pressure calculating means for calculating the difference in the sum of the capacitances and outputting a first differential pressure signal corresponding to the differential pressure; a dielectric constant calculation means that outputs a dielectric constant signal corresponding to the dielectric constant; a static pressure calculation means that uses the temperature signal and the dielectric constant signal to calculate the static pressure applied to the filled liquid; a correction calculating means for correcting the influence of static pressure and temperature on the first differential pressure signal using the pressure signal and the temperature signal and outputting the second differential pressure signal; It is designed to be output as a signal.

〈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。<Example> Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

第1図は本発明の一実施例を示すブロック図である。尚
、従来と同一の機能を有する部分には同一の符号を付し
適宜に説明を省略する。
FIG. 1 is a block diagram showing one embodiment of the present invention. Note that the same reference numerals are given to the parts having the same functions as in the prior art, and the explanation will be omitted as appropriate.

29は差動容量センサであり、第4図における本体lと
機械的に1体として結合されている部分とほぼ同一のも
のである。30はマイクロコンビ、−タユニットである
。31は静電容量c1.c2を対応する時間信号に変換
する静電容量/時間変換器であり、32は時間信号をデ
ジタル値に変換するタイマカウンタであり、これ等でア
ナログ/デジタル変換器33を構成している。差動容量
センサ29の中の温度センサ13からの温度信号Tはア
ナログ/デジタル変換器34によりデジタル値に変換て
れる。35はRAM (ランダアクセスメモリ)、36
はROM (リードオンリーメモリ)でありこれ等のア
ドレス指定はCPU (プロセッサ)37からバス38
、ラッチデコーダ39を介してなされる。4oはデータ
バスである。タイマカウンタ32、アナログ/デジタル
変換器34からの出力データはRAM35へ格納でれる
Reference numeral 29 denotes a differential capacitance sensor, which is substantially the same as the part mechanically connected to the main body 1 in FIG. 4. 30 is a microcombination unit. 31 is a capacitance c1. A capacitance/time converter converts c2 into a corresponding time signal, and 32 is a timer counter that converts the time signal into a digital value, and these constitute an analog/digital converter 33. The temperature signal T from the temperature sensor 13 in the differential capacitance sensor 29 is converted into a digital value by an analog/digital converter 34. 35 is RAM (random access memory), 36
is a ROM (read only memory), and these addresses are specified from the CPU (processor) 37 to the bus 38.
, through the latch decoder 39. 4o is a data bus. Output data from the timer counter 32 and analog/digital converter 34 are stored in the RAM 35.

ROM36には所定の演算プログラムおよび初期データ
が格納嘔れており、CPU37の制御のもとにROM3
6に格納嘔れた演算手順に従って演算てれた結果ハRA
M35(+?:格納てれる。なお、コントロールバスの
図示は省略しである。
The ROM 36 stores predetermined calculation programs and initial data, and is stored in the ROM 3 under the control of the CPU 37.
The result calculated according to the calculation procedure stored in 6 is RA.
M35(+?: Stored. Note that the control bus is not shown.

最終の演算結果は、タイマ/カウンタ41によシデエテ
ィ信号に変換され、デーティ信号はデふティ/アナログ
変換器42でアナログ信号に変換てれて出力端43に出
力する。タイマ/カウンタ41とデユティ/アナログ変
換器42でデジタル/アナログ変換器44を構成する。
The final calculation result is converted into a side signal by a timer/counter 41, and the data signal is converted into an analog signal by a duty/analog converter 42 and outputted to an output terminal 43. The timer/counter 41 and the duty/analog converter 42 constitute a digital/analog converter 44.

第2図は第1図における静電容量/時間変換器の構成を
示すブロック図である。
FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of the capacitance/time converter in FIG. 1.

移動電極7と共通電位点COMこの間には浮遊容量C8
が形成てれており、移動電極7はインバータG1の入力
端に接続甥れている。インバータG1の出力端はインバ
ータG2を介してカウンタCTの入力端CLK接続され
ている。ナントゲートG3の入力の一端はカウンタCT
の出力端Qnと接続ぜれ、ナントゲートG4の入力の一
端はカウンタCTのnビットの出力端Qnとインバータ
G5を介して接続てれている。ナンドデー)G3.G4
の入力の他端はインバータG1の出力端と各々接続嘔れ
、これ等の出方端はそれぞれ固定電極9,8と接続芒れ
ている。
There is a stray capacitance C8 between the moving electrode 7 and the common potential point COM.
is formed, and the moving electrode 7 is connected to the input end of the inverter G1. The output end of the inverter G1 is connected to the input end CLK of the counter CT via the inverter G2. One end of the input of Nant gate G3 is counter CT
One end of the input of the Nandt gate G4 is connected to the n-bit output terminal Qn of the counter CT via an inverter G5. Nando Day) G3. G4
The other input ends of the inverter G1 are connected to the output ends of the inverter G1, and the output ends thereof are connected to the fixed electrodes 9 and 8, respectively.

ま、1!た、ナンドデー)G3.G4の出力端の間には
すンドゲートG6の各入力端が接続てれその出力端は双
方向定電流回路OOを介してインバータG1の入力端に
接続されている。なお、各素子は例えば0MO8で形成
されている。
Well, 1! Nando Day) G3. Each input terminal of a gate G6 is connected between the output terminals of G4, and the output terminal thereof is connected to the input terminal of an inverter G1 via a bidirectional constant current circuit OO. Note that each element is formed of, for example, 0MO8.

カウンタOTの出力端Qnが負(ローレベル)に保持さ
れている期間TdテナントートG4、静電容量01、イ
ンバータG1で構成される正帰還ループが形成される。
During the period when the output terminal Qn of the counter OT is held negative (low level), a positive feedback loop is formed by the tenant gate G4, the capacitance 01, and the inverter G1.

このため、ナントゲートG4の出力端の電位が正の電源
電圧子E(ハイレベル)のときは静電容量01が充電さ
れインバータG1の入力電圧が上昇しスレッショルド電
圧vTHに達するとインバータG1の出力端の電位は垂
直に立下り負の電源電圧−K(ローレベル)となる。従
って、ナントゲートG4の出力端はハイレベルとなり、
ナントゲートG3の出力端はカウンタOTの出力端Qn
がローレベルに保持されている限りハイレベルになって
いるので、ナントゲートG6の出力端はローレベルにな
り双方向定電流回路C○より一定の電流値1で静電容量
01の電荷を放電し始める。従ってインバータG1の入
力端の電位は一定の割合で減少しスレッショルド電圧v
T■(に達するとインバータG1の出力端の電位がハイ
レベルに反転する。インバータG1の入力電圧の立下り
から双方向定電流回路C0の放電によるスレッシ雪ルド
電圧vTHに達するまでの時間t1は静電容[01に比
例する。
Therefore, when the potential at the output end of the Nant gate G4 is a positive power supply voltage E (high level), the capacitance 01 is charged, the input voltage of the inverter G1 rises, and when it reaches the threshold voltage vTH, the output of the inverter G1 The potential at the end falls vertically to a negative power supply voltage -K (low level). Therefore, the output terminal of Nant gate G4 becomes high level,
The output terminal of the Nant gate G3 is the output terminal Qn of the counter OT.
As long as is held at a low level, it remains at a high level, so the output terminal of the Nant gate G6 becomes a low level, and the bidirectional constant current circuit C○ discharges the charge of the capacitance 01 with a constant current value of 1. Begin to. Therefore, the potential at the input terminal of inverter G1 decreases at a constant rate, reaching the threshold voltage v
When T■( is reached, the potential at the output end of inverter G1 is inverted to high level. The time t1 from the fall of the input voltage of inverter G1 until reaching the threshold voltage vTH due to discharge of bidirectional constant current circuit C0 is It is proportional to the capacitance [01.

次に、インバータG1の出力端の電位がハイレベルにな
るとナントゲートG4の出力端の電位はローレベルとな
り静電容量C1は逆方向に充電される。
Next, when the potential at the output end of the inverter G1 becomes high level, the potential at the output end of the Nandt gate G4 becomes low level, and the capacitance C1 is charged in the opposite direction.

この場合にはナントゲートG6の出力端の電位はハイレ
ベルとなり双方向定電流回路COより静電容量01が一
定の電流値iで充電され、インバータG1の入力端の電
位が一定の割合で増加しスレッシ目ルド電圧vTHに達
するとインバータG1の出力端の電位がローレベルに反
転する。このインバータGlが反転するまでの時間t′
も静電容量C1に比例している。以上の動作をカウンタ
OTがnビット計数するまで繰り返す。従りてカウンタ
OTの出力端Qnの電位がローレベルに保持されている
期間T1は静電容量01に比例した値となる。
In this case, the potential at the output end of the Nant gate G6 becomes high level, and the capacitor 01 is charged with a constant current value i by the bidirectional constant current circuit CO, and the potential at the input end of the inverter G1 increases at a constant rate. When the threshold voltage vTH is reached, the potential at the output terminal of the inverter G1 is inverted to a low level. Time t' until this inverter Gl is inverted
is also proportional to the capacitance C1. The above operation is repeated until the counter OT counts n bits. Therefore, the period T1 during which the potential of the output terminal Qn of the counter OT is held at a low level has a value proportional to the capacitance 01.

カウンタOTがnビットを計数するとその出力端Qnの
電位がハイレベルに反転し、ナントゲートG3.静電容
量02、インバータG1で構成される正帰還ループが選
択され、カウンタOTの出力端がローレベルに保持され
ている場合と同じようにして発振する。従って、カウン
タOTの出力端Qnがハイレベルに保持されている期間
T2は静電容量C2に比例する。
When the counter OT counts n bits, the potential at its output terminal Qn is inverted to high level, and the Nant gate G3. A positive feedback loop composed of capacitance 02 and inverter G1 is selected, and oscillates in the same manner as when the output terminal of counter OT is held at a low level. Therefore, the period T2 during which the output terminal Qn of the counter OT is held at a high level is proportional to the capacitance C2.

以上の如くして、静電容量/時間変換器31は静電容量
01,02を時間T1− T2に周期的に変換する。
As described above, the capacitance/time converter 31 periodically converts the capacitances 01 and 02 into time T1-T2.

変換された時間TI−T2はタイマカウンタ32でデジ
タル値に変換され、温度信号TはA/D変換器34でデ
ジタル値に変換される。
The timer counter 32 converts the converted time TI-T2 into a digital value, and the A/D converter 34 converts the temperature signal T into a digital value.

第1図におけるこれ等の変換されたデジタル値の処理に
ついて第3図に示すフローチャート図を用いて次に説明
する。
The processing of these converted digital values in FIG. 1 will now be described with reference to the flowchart shown in FIG.

先ず、静電容量0□、0□と補正前の差圧ΔPなどこの
関係について説明する。差圧ΔPがゼロのときの各静電
容量01.0□の値をO8、移動電極7のバネ定数をK
とすれば、静電容量00,0□は、01 = CO丁1
w(s) 02=Co丁販w(4) として現わせる。これ等の式から、差圧ΔPはとなる。
First, the relationship between the capacitances 0□, 0□ and the differential pressure ΔP before correction will be explained. When the differential pressure ΔP is zero, the value of each capacitance 01.0□ is O8, and the spring constant of the moving electrode 7 is K.
Then, the capacitance 00,0□ is 01 = CO 1
It can be expressed as w(s) 02=Coding sales w(4). From these equations, the differential pressure ΔP is as follows.

また、静電容量0゜は封液5の誘電率を8、真空での静
電容量をCvとすれば0゜= govであるから、(3
)、 (4)式を用いて となる。
Furthermore, if the dielectric constant of the sealing liquid 5 is 8 and the capacitance in vacuum is Cv, the capacitance of 0° is 0° = gov, so (3
), using equation (4).

次に1誘電率εと静圧ps、W度Tこの関係について説
明する。温度Tが上昇すると誘電率aけ減少し、静圧P
3が増大すると誘電率6は増加するので、基準温度での
誘電率を’  a+bを定数とする0′ と、誘電率Cは次式で示される。
Next, the relationship between dielectric constant ε, static pressure ps, and W degree T will be explained. As the temperature T rises, the dielectric constant a decreases, and the static pressure P
As 3 increases, the dielectric constant 6 increases. Therefore, if the dielectric constant at the reference temperature is 0' where a+b is a constant, the dielectric constant C is expressed by the following equation.

ε= a  (1−aT+bPs)         
 (7)これを変形して、静圧P8は となる。誘電率8の変化率をΔ6、α=17b、β= 
−a/bとおくと(8)式は Ps=α・Δε−βT(9) となる。α、βはそれぞれΔ1、Tに対する補正係数で
ある。
ε= a (1-aT+bPs)
(7) Modifying this, the static pressure P8 becomes. The rate of change of permittivity 8 is Δ6, α=17b, β=
-a/b, equation (8) becomes Ps=α·Δε−βT(9). α and β are correction coefficients for Δ1 and T, respectively.

一方、差圧ΔPは(5)式で示されるが、この(5)式
は理想的な場合、即ち固定電極8,9、移動1穫7相互
間が平行でかつバネ定数にも一定であるような場合につ
いて成立する式である。しかし、実際には静圧P3ある
いは温度Tが変化すると、本体lが変形するなどして(
5)式で得られた差圧ΔPが変化する。そこで、差圧Δ
Pを補正する必要がある。静圧PSに対する補正係数を
に1、温度に対する補正係数をに2とすると、補正され
た差圧ΔPoは次のようKなる。
On the other hand, the differential pressure ΔP is expressed by equation (5), which is expressed in the ideal case, that is, when the fixed electrodes 8 and 9 and the movable electrode 7 are parallel to each other, and the spring constant is also constant. This formula holds true in such cases. However, in reality, when the static pressure P3 or temperature T changes, the main body l deforms (
5) The differential pressure ΔP obtained by formula changes. Therefore, the differential pressure Δ
It is necessary to correct P. Assuming that the correction coefficient for static pressure PS is 1 and the correction coefficient for temperature is 2, the corrected differential pressure ΔPo becomes K as follows.

ΔP =ΔF(1+kIPs+ k、2T)     
   叫マイクロコンピュータユニット30は以上の点
を考1して演算される。演算に先立って%ROM 36
には初期データとしてステップ■で示すように静圧P 
温度T、誘電率ε。が設定され、更にステップS+ ■で(5)、 (6)、 (9)、 111の各式の演
算手順が格納される。RAM35てけ、補正係数として
に0、k2、σ、β、バネ定数に、X空での静電容量C
Vがステップt、乞で設定される。
ΔP = ΔF (1+kIPs+k, 2T)
The microcomputer unit 30 is operated by taking the above points into consideration. %ROM 36 before operation
As initial data, the static pressure P is set as shown in step ■.
Temperature T, dielectric constant ε. is set, and further, in step S+ (2), the calculation procedures of each equation (5), (6), (9), and 111 are stored. RAM35, 0 as correction coefficient, k2, σ, β, spring constant, X empty capacitance C
V is set at step t.

以上の状態において、CPU 37の制碩のもとに差動
容量センサ29より靜電容慢C1,C2が読込まれ(ス
テップ■) RAM 35に格納される。格納されたデ
ータを用いて几0M36に格納されている演算プログラ
ムにより(5)弐に示す差圧演算を実行し几AM35に
格納する。
In the above state, the static capacitances C1 and C2 are read from the differential capacitance sensor 29 under the control of the CPU 37 (step 2) and stored in the RAM 35. Using the stored data, the calculation program stored in the box 0M36 executes the differential pressure calculation shown in (5) 2 and stores it in the box AM35.

次に、初期値としてステップ■で設定した静圧P8、温
度Tおよび(5)式の差圧演算で得たΔPのデータを用
いて凡0M36に格納されている演算プログラムにより
00式に示す差圧演算(ステップ■)を実行する。演算
結果は、デジタル/アナログ変換器44を介して出力さ
れる。
Next, using the static pressure P8, temperature T, and ΔP data obtained from the differential pressure calculation of equation (5) as initial values, the difference shown in equation 00 is calculated using the calculation program stored in 0M36. Execute pressure calculation (step ■). The calculation result is output via the digital/analog converter 44.

温度T1静圧P8は短時間では変化しないので、(5)
式における差圧ΔPの演算サイクルに比べて四式に示す
差圧ΔPaの差圧ΔPK対する補正項は175〜1/1
0のサイクルで温度T、靜静圧8を読込んで補正しても
よい。そこで、ステップ■でこの補正周期の判断をする
。所定の補正周期になっていないならば静電容量C1,
0゜の読みを繰り返して行なう。所定の補正周期に達し
たときは、ステップ■に移行しく6)式で示す誘電率演
算を行ないその変■で温度Tを読込み、(9)式で示す
静圧Psの演算を実行しくステップ■)、ステップ■に
戻る。
Since temperature T1 and static pressure P8 do not change in a short time, (5)
Compared to the calculation cycle of the differential pressure ΔP in the formula, the correction term for the differential pressure ΔPK of the differential pressure ΔPa shown in the four formulas is 175 to 1/1
The temperature T and the static pressure 8 may be read and corrected in the 0 cycle. Therefore, in step (2), this correction cycle is determined. If the predetermined correction period is not reached, the capacitance C1,
Repeat the 0° reading. When the predetermined correction period has been reached, proceed to step (2) to perform the dielectric constant calculation shown in equation 6), read the temperature T in step (2), and execute the calculation of the static pressure Ps shown in equation (9) in step (2). ), return to step ■.

次回のステップ■での演算は、ステップ■で読込んだ温
度T、ステップ■で得た静圧PSを用いて実行する。以
下、同様にして榛l返す。
The calculation in the next step (2) is executed using the temperature T read in step (2) and the static pressure PS obtained in step (2). Hereafter, repeat the process in the same manner.

以上の説明においては、第2図に示すように静電容tC
1,C2に対応する時間Ti、T2として出力信号を得
てタイマカウンタ32でデジタル信号としてデータをマ
イクロコンビ為−タユニット30に取入れたが、これは
これに限ることはなくアナログ信号をデジタル信号に変
換できるものであれば良い。
In the above explanation, as shown in FIG. 2, the capacitance tC
An output signal is obtained as a time Ti, T2 corresponding to 1, C2, and the timer counter 32 inputs the data as a digital signal to the microcombiner unit 30, but this is not limited to this, and the analog signal can be converted into a digital signal. It is fine as long as it can be converted to .

また、(2)式において静圧P8、温度TK対して直線
的な補正をしたが、必要があれば非直線(2次あるいは
3次)補正をしても良い。
Further, in equation (2), static pressure P8 and temperature TK are linearly corrected, but non-linear (quadratic or cubic) correction may be made if necessary.

〈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、相互依存性の少々い差圧容量センサと温度センサ
を用いてデジタル演算で若干の補正をする構成としたの
で、補正演算が従来に比べて簡単になり、しかも高精度
の補正ができる。
<Effects of the Invention> As specifically explained above in conjunction with the embodiments, according to the present invention, a configuration is adopted in which a slight correction is made by digital calculation using a differential pressure capacitance sensor and a temperature sensor, which are slightly interdependent. Therefore, correction calculations are simpler than in the past, and correction can be performed with high precision.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は本発明の一実施例を示すブロック図。 第2図は第1図における静電容量/時間変換器の具体的
な構成を示すブロック図、第3図は第1図における演算
手順を示すフローチャート図、第4図は従来の差圧変換
装置の構成を示す鷹取図、第5図は従来の他の差圧変換
装置の構成を示す構成図である。 l・・・本体、5・・・封液、7・・・移動電極、8,
9・・・固定電極、11・・・演算回路、19・・・検
出部、20・・・ダイヤフラム、21・・・差圧センサ
、22・・・静圧センサ、23・・・温度センサ、29
・・・差動容量センサ、30・・・マイクロコンピュー
タユニット、 33.34・・・アナログ/デジタル変
換器、35・・・RAM 、 36・・・几OM、37
・・・CPU 、44・・・デジタル/アナログ変換器
、C1,C2・・・静電容量、CO・・・双方向定電流
回路、OT・・・カウンタ。 第2図 ミ1静電容量/詩間変養器
FIG. 1 is a block diagram showing one embodiment of the present invention. Fig. 2 is a block diagram showing the specific configuration of the capacitance/time converter in Fig. 1, Fig. 3 is a flowchart showing the calculation procedure in Fig. 1, and Fig. 4 is a conventional differential pressure converter. FIG. 5 is a configuration diagram showing the configuration of another conventional differential pressure converter. l...Main body, 5...Sealing liquid, 7...Moving electrode, 8,
9... Fixed electrode, 11... Arithmetic circuit, 19... Detection unit, 20... Diaphragm, 21... Differential pressure sensor, 22... Static pressure sensor, 23... Temperature sensor, 29
... Differential capacitance sensor, 30 ... Microcomputer unit, 33.34 ... Analog/digital converter, 35 ... RAM, 36 ... OM, 37
...CPU, 44...Digital/analog converter, C1, C2...Capacitance, CO...Bidirectional constant current circuit, OT...Counter. Fig. 2 Mi1 capacitance/Usima transformer

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims]  移動電極に対して第1電極と第2電極が対向して設け
られこれ等の間に封入液が満されて検出すべき差圧に応
じて差動的に変化する第1および第2静電容量を形成す
る差動容量センサと、前記封入液の温度を検出する温度
センサと、前記第1および第2静電容量に対応する容量
信号と前記温度に対応する温度信号とをデジタル信号に
変換して演算処理するマイクロコンピュータユニットと
、このマイクロコンピュータユニットでの演算結果をア
ナログ信号に変換するデジタル・アナログ変換手段とを
有する差圧変換装置であって、前記マイクロコンピュー
タユニットにより前記第1および第2静電容量の和分の
差を演算して前記差圧に対応した第1差圧信号を出力す
る差圧演算手段と、前記第1および第2静電容量の和分
の積を演算して前記封入液の誘電率に対応した誘電率信
号を出力する誘電率演算手段と、前記温度信号と前記誘
電率信号とを用いて前記封入液に印加される静圧を算出
する静圧演算手段と、この静圧に対応する静圧信号と前
記温度信号とを用いて前記第1差圧信号の前記静圧およ
び前記温度による影響を補正して第2差圧信号を出力す
る補正演算手段とを形成して、この第2差圧信号を前記
アナログ信号として出力する差圧変換装置。
A first electrode and a second electrode are provided to face the moving electrode, and a sealed liquid is filled between the first and second electrodes, and the first and second electrostatic charges vary differentially in accordance with the differential pressure to be detected. a differential capacitance sensor forming a capacitance, a temperature sensor detecting the temperature of the sealed liquid, and converting a capacitance signal corresponding to the first and second capacitances and a temperature signal corresponding to the temperature into digital signals. A differential pressure conversion device comprising: a microcomputer unit that performs calculation processing; and digital-to-analog conversion means that converts the calculation result of the microcomputer unit into an analog signal; differential pressure calculating means for calculating the difference between the sums of the two capacitances and outputting a first differential pressure signal corresponding to the differential pressure; and calculating the product of the sums of the first and second capacitances. a dielectric constant calculation means for outputting a dielectric constant signal corresponding to the dielectric constant of the filled liquid; and a static pressure calculation means for calculating a static pressure applied to the filled liquid using the temperature signal and the dielectric constant signal. and a correction calculation means for correcting the influence of the first differential pressure signal due to the static pressure and the temperature using the static pressure signal corresponding to the static pressure and the temperature signal and outputting a second differential pressure signal. A differential pressure conversion device that generates a second differential pressure signal and outputs the second differential pressure signal as the analog signal.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPH01256177A (en) * 1988-04-06 1989-10-12 Hitachi Ltd Multifunctional sensor
JP2010243350A (en) * 2009-04-07 2010-10-28 Mitsutoyo Corp Device for measuring internal size

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