JPS62180214A - Capacity type conversion device - Google Patents

Capacity type conversion device

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JPS62180214A
JPS62180214A JP2260786A JP2260786A JPS62180214A JP S62180214 A JPS62180214 A JP S62180214A JP 2260786 A JP2260786 A JP 2260786A JP 2260786 A JP2260786 A JP 2260786A JP S62180214 A JPS62180214 A JP S62180214A
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output
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畔上 忠
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Yokogawa Electric Corp
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  • Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)
  • Measuring Fluid Pressure (AREA)

Abstract

PURPOSE:To fix the potential at a measurement terminal to a reference voltage and to eliminate the influence of the distributed capacity at the measurement terminal by impressing an initializing voltage to the 1st or 2nd electrode and resetting it by constant-current discharging. CONSTITUTION:When the voltage level at the output terminal Q of an FF varies from -Es to +Es, a transistor (TR) Q6 turns off and TRs Q7 and Q9 turn on to initiate charging to the measurement terminal through a fixed capacitor Ck1 under the control of a differential amplifier Q5. Then, the current quantity of the charging decreases gradually and the FF is inverted at the next point of time. Namely, a selecting circuit 16 switches the 1st electrode 12 to the 1st output terminal SW3 and measurement terminal 17 and the 2nd electrode 13 to the measurement terminal 17 and the 2nd output terminal SW4 alternately to hold the measurement terminal 17 at the reference voltage ER. An operating voltage and a specific voltage, on the other hand, are switched by an auxiliary charging circuit 20 to charge the measurement terminal 17 through the 2nd capacitor CL. The FF as a bistable means is inverted in state in response to the output level of the circuit 17 and the selecting means and auxiliary charging means are switched to output an operation signal.

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は、差圧などの物理量を容量の変化に変えて検出
する容量式変換装置に係り、特に変換回路の中に存在す
る浮遊容量の彰響を除去した容量式変換装置に関する。
[Detailed Description of the Invention] <Industrial Application Field> The present invention relates to a capacitive conversion device that detects a physical quantity such as a differential pressure by converting it into a change in capacitance. This invention relates to a capacitive conversion device that eliminates Shokyo.

〈従来の技術〉 第4図は改良のベース七なる従来の容量式変換装置の構
成を示すブロック図である。
<Prior Art> FIG. 4 is a block diagram showing the configuration of a conventional capacitive conversion device, which is the basis for improvement.

容量センサ10はコモン電極11に第1電極12.第2
電礪13が対向して配置され、第1容fcHと第2容f
OLが形成されている。コモン電極11は矢印Fで示す
ように差圧などにより移動され第1容fCHと第2容量
OLを差動的に変化させる。
The capacitive sensor 10 has a common electrode 11 and a first electrode 12 . Second
Electrical containers 13 are arranged facing each other, and have a first volume fcH and a second volume f.
OL is formed. The common electrode 11 is moved by differential pressure or the like as shown by an arrow F, thereby differentially changing the first capacitance fCH and the second capacitance OL.

第1電橿12とi2*鷺13とはそれぞれスイッチSW
l、SW2を介してインバータG1の入力端に接続され
ている。インバータG1の入出力端の間には双方向定電
流回路CC1が接続されている。
The first electric pole 12 and i2*Sagi 13 are respectively switch SWs.
1, and is connected to the input terminal of the inverter G1 via SW2. A bidirectional constant current circuit CC1 is connected between the input and output terminals of the inverter G1.

インバータG1の出力端はフリップ・フロップFFの入
力端OLに接続されている。クリップ・フロップFFの
出力端Qと反転出力端Qの電圧レベルによりそれぞれス
イッチSW1と8w2とが切換えられ、更に出力端Qの
電圧は積分器14により平渭されて出力端15に出力さ
れる。
The output terminal of inverter G1 is connected to the input terminal OL of flip-flop FF. Switches SW1 and 8w2 are switched depending on the voltage levels at the output terminal Q and the inverted output terminal Q of the clip-flop FF, respectively, and the voltage at the output terminal Q is further flattened by the integrator 14 and outputted to the output terminal 15.

なお、フリップ・フロップFFば+E、−EのS 電源電圧で付勢されている。In addition, S of flip-flop FF +E, -E Powered by mains voltage.

次に以上の如く構成された第4図に示す容量式変換装置
の動作について第5図に示す波形図を用いて説明する。
Next, the operation of the capacitive converter shown in FIG. 4 constructed as above will be explained using the waveform diagram shown in FIG. 5.

フリップ・フロップFFの出力端Qの電圧レベルがハイ
レベルwH1のと! (第s図(ハ))Fi、スイッチ
SW1がオン、スイッチSW2がオフの状態にある。こ
の状態でインバータG1の出力端の電圧がハイレベルI
H1のとき(第5図(ロ))は双方向定電流回路CC1
より一定電流1で第1容量CHを充電するので第5図(
イ)に示すようにインバータG1の入力端の電圧は一定
の割合で増加する電圧波形となる。
The voltage level at the output terminal Q of the flip-flop FF is high level wH1! (FIG. S(C)) Fi, switch SW1 is on and switch SW2 is off. In this state, the voltage at the output terminal of inverter G1 is at high level I.
When H1 (Figure 5 (b)), bidirectional constant current circuit CC1
Since the first capacitor CH is charged with a constant current 1, as shown in Fig. 5 (
As shown in a), the voltage at the input terminal of the inverter G1 has a voltage waveform that increases at a constant rate.

インバータG1の有するヒステリシスの上限のスレッシ
ュホールド電圧に達するとインバータG1の出力端の電
圧レベルが反転する。この反転状態では。
When the upper limit threshold voltage of the hysteresis of inverter G1 is reached, the voltage level at the output terminal of inverter G1 is inverted. In this inverted state.

双方向定電流回路co1がら一定電流iで第1容廿CH
に充電された電荷を放電するのでM5図(イ)に示すよ
うにインバータG1の入力端の電圧が低下し。
The first capacity CH with a constant current i from the bidirectional constant current circuit co1
Since the charge charged in the inverter G1 is discharged, the voltage at the input terminal of the inverter G1 decreases as shown in Fig. M5 (a).

インバータGlの下限のスレッシュホールド電圧に達し
た時点で、インバータG1の出力端の電圧レベルが反転
する。この反転状態では、クリップ・70ツブFFの出
力iQの電圧レベルがローレベルIL″に反転しスイッ
チSW1がオフ、スイッチsW2がオンになるので、フ
リップ・フロップFFの出が繰り返される。以後、これ
を繰り返す。
When the lower threshold voltage of inverter Gl is reached, the voltage level at the output terminal of inverter G1 is inverted. In this inverted state, the voltage level of the output iQ of the clip 70-tube FF is inverted to the low level IL'', the switch SW1 is turned off, and the switch sW2 is turned on, so that the output of the flip-flop FF is repeated. repeat.

従って、インバータG1の入力端の電圧変動をeINと
すれば(第5図(イ))第1容icH,第2容量OLの
電荷変動を考慮して、第1期間tHと第2期間tLは・ となる。また、に責分器14のゲインを1とすれば出力
端15に現われる電圧Vは となる。(3)式に!1)、 (2)式を代入すると。
Therefore, if the voltage fluctuation at the input end of the inverter G1 is eIN (Fig. 5 (a)), the first period tH and the second period tL are・It becomes. Further, if the gain of the divider 14 is set to 1, the voltage V appearing at the output terminal 15 will be as follows. (3) In the formula! Substituting equations 1) and (2), we get

を得る。このため、インバータG1のスレシヨルドの変
動すなわちe工、の振幅変動や双方向定電流回路CC1
の電流1の変動の影響を受けないで、コモン電極11の
変位に対応した容量の変化に応じた電圧Vが得られる。
get. Therefore, fluctuations in the threshold of inverter G1, that is, amplitude fluctuations in the bidirectional constant current circuit CC1
A voltage V corresponding to a change in capacitance corresponding to a displacement of the common electrode 11 can be obtained without being affected by a change in the current 1 .

〈発明が解決しようとする問題点ン しかしながら、この様な従来の容量式変喚装置は容量セ
ンサー0の電極間の分布容XC3,インバータG1の入
力端の分布容量0゜1およびインバータGlの伝搬遅れ
等によって入出力特性に非線形性が生ずるという問題が
ある。
<Problems to be Solved by the Invention> However, such a conventional capacitive conversion device has a distributed capacitance XC3 between the electrodes of the capacitive sensor 0, a distributed capacitance 0°1 at the input end of the inverter G1, and a propagation of the inverter Gl. There is a problem in that nonlinearity occurs in the input/output characteristics due to delays and the like.

このうち、インバータG1の伝搬遅れは入力電圧がスレ
シヨルドを越えて出力レベルが反転する時点が温度の影
響で変動することにより生ずるものである。例えば第6
図(イ)に示すようにインバータG1の入力端の電圧が
正しくは点線で示す折り返しであるべきところが1図に
示すように温度の影響でスレシヨルドが変化して実線の
如く折り返されるとΔeL、ΔeHの行き過ぎが生じ、
結局インバータG1の出力端の電圧は第6図(ロ)に示
すようにΔtL。
Of these, the propagation delay of inverter G1 is caused by the fact that the point at which the input voltage exceeds the threshold and the output level is inverted varies due to the influence of temperature. For example, the 6th
As shown in Figure (A), the voltage at the input terminal of inverter G1 should be folded back as shown by the dotted line, but as shown in Figure 1, the threshold changes due to the influence of temperature and it is folded back as shown in the solid line, ΔeL, ΔeH An excess of
Eventually, the voltage at the output terminal of inverter G1 becomes ΔtL as shown in FIG. 6 (b).

ΔtHの遅れを生ずる。This causes a delay of ΔtH.

このインバータG1の伝搬遅れ1分布容量の影響は共に
同一方向に働き(4)式の関係に非線形特性分与える。
The influence of the propagation delay 1 distributed capacitance of inverter G1 both works in the same direction and gives a nonlinear characteristic to the relationship in equation (4).

く問題点を解決するだめの手段2 この発明は1以上の問題点を解決するため、物理的変位
に応じて移動するコモン1!極に対して第1T11極と
第2M極とで第1容量と第2容量が形成された容量セン
サと、操作信号により増減される操作電圧とこれとは逆
極性の反転操作電圧を出力するit第2出力端を有する
電圧操作手段と、第1電標と第21!極が交互に接続さ
れる測定端と、第1電極を第1出力端と前記測定端に第
2′こ極をallll定温2出力端にそれぞれこの1幀
序で交互に切換える選択手段と、第1入力端に基準電圧
を発生する基準電圧源が第2入力端に測定端がそれぞれ
接続され出力端と第2入力端の間に第1固定容1が接続
されて測定端の電圧を基準電圧に保持する主充電手段と
、測定端へ一定1!流を供給する放電手段と、操作電圧
と所定電圧を切換えて第2固定容量を介して測定端を充
電する補助充電手段と。
Means 2 for Solving the Problems This invention solves one or more problems by using a common 1! that moves in response to physical displacement! A capacitive sensor in which a first capacitance and a second capacitance are formed by a first T11 pole and a second M pole with respect to a pole, and it outputs an operating voltage that is increased or decreased in response to an operating signal and an inverted operating voltage that has the opposite polarity. Voltage operating means having a second output terminal, a first electric sign and a twenty-first! a measuring end to which poles are alternately connected; a selection means for alternately switching the first electrode to the first output end and the measuring end; the second electrode to all the constant temperature two output ends; A reference voltage source that generates a reference voltage is connected to one input terminal, a measurement terminal is connected to a second input terminal, and a first fixed capacitor 1 is connected between the output terminal and the second input terminal, so that the voltage at the measurement terminal is used as a reference voltage. The main charging means held at constant 1 to the measuring end! a discharging means for supplying current; and an auxiliary charging means for charging the measuring end via the second fixed capacitor by switching between the operating voltage and the predetermined voltage.

主充電手段の出力レベルに応動して状態を反転し選択手
段と補助充電手段を切換えると共に操作信号を出力する
双安定手段とを具調する!fIIIiとしたものである
A bistable means is provided which inverts the state in response to the output level of the main charging means, switches between the selection means and the auxiliary charging means, and outputs an operation signal! fIIIi.

〈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
、第4図に示す構成部分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. Components having the same functions as those shown in FIG. 4 are denoted by the same reference numerals, and explanations thereof will be omitted as appropriate.

16は選択回路でありOMO!9 )ランジスタのスイ
ッチSW3.SW4で構成されている。第11!極12
はスイッチSW3の一端を介して、第2電極はスイッチ
SW4 の一端を介して、それぞれ測定端17に接続さ
れている。スイッチSW3はPチャンネルとNチャンネ
ルの電界効果形のトランジスタQ6.Q7.スイッチS
W4はPチャンネルとNチャンネルの電界効果形のトラ
ンジスタQ8.Q9でそれぞれ構成されている。
16 is the selection circuit and OMO! 9) Transistor switch SW3. It is composed of SW4. 11th! pole 12
is connected to the measurement end 17 through one end of the switch SW3, and the second electrode is connected to the measurement end 17 through one end of the switch SW4. The switch SW3 includes P-channel and N-channel field effect transistors Q6. Q7. switch S
W4 is a P-channel and N-channel field effect transistor Q8. Each consists of Q9.

主充電回路18は固定客t OKlと差動増幅器Q5で
構成され、差動増幅器Q5の反転入力端(−)は測定端
17に接続され、非反転入力端(+)は基準電圧”IL
をもつ基準電圧源EB□にそれぞれ接続されている。差
動増幅器Q5の反転入力端(−)と出力端との間には固
定容量CKlが接続されている。
The main charging circuit 18 is composed of a regular customer tOKl and a differential amplifier Q5.
are respectively connected to a reference voltage source EB□. A fixed capacitor CKl is connected between the inverting input terminal (-) and the output terminal of the differential amplifier Q5.

差動増4器Q5の出力端は双安定手段としての7リツプ
・フロップFPの入力端OLに接続され。
The output terminal of the differential amplifier Q5 is connected to the input terminal OL of a 7-lip-flop FP as a bistable means.

フリップ・フロップFFの出力端Qの操作信号の電圧レ
ベルによりスイッチsw3. sw4を制御する。
Switch sw3. Controls sw4.

19は電圧操作回路であり、積分器QIOとこの出力電
圧を反転する反転増幅器Qllで構成され、積分器Q1
oの出力電圧+VはスイッチSW3の他端に。
19 is a voltage manipulation circuit, which is composed of an integrator QIO and an inverting amplifier Qll that inverts this output voltage;
The output voltage +V of o is at the other end of switch SW3.

反転増幅器Qllの出力電圧−■はスイッチSW4の他
端に、それぞれ印加される。
The output voltage -■ of the inverting amplifier Qll is applied to the other end of the switch SW4.

20は補助充電回路であり、0MO8)ランジスタで構
成されたスイッチ3Wsと固定容量CK2で構成され、
スイッチSW−の一端は共通電位点00Mに、他端は積
分器QIOの出力端にそれぞれ接続されている。スイッ
チSW5はPチャンネルとNチャンネルの電界効果形の
トランジスタQ1□、Q13で構成されている。スイッ
チ8Wsはフリップ・フロッグFPの出力′4Qの電圧
レベルで制御されて積分1QIQの出力端の電圧+Vあ
るいは共通電位点COMの電圧を固定容量CK2を介し
て測定端17に印加する・更に、測定端17には電源電
圧+z、を定″FL流回路OC2で定電流化した電流I
が印加され放電手段を形成している。
20 is an auxiliary charging circuit, which is composed of a switch 3Ws composed of a transistor (0MO8) and a fixed capacitor CK2,
One end of the switch SW- is connected to the common potential point 00M, and the other end is connected to the output end of the integrator QIO. The switch SW5 is composed of P-channel and N-channel field effect transistors Q1□ and Q13. The switch 8Ws is controlled by the voltage level of the output '4Q of the flip-frog FP, and applies the voltage +V at the output terminal of the integral 1QIQ or the voltage at the common potential point COM to the measurement terminal 17 via the fixed capacitor CK2. At the end 17, there is a current I made by making the power supply voltage +z a constant current by a constant FL current circuit OC2.
is applied to form a discharge means.

次次に1以上の如く構成された第1図に示す実施例につ
いて第2図に示す波形図を参照して説明する。
Next, the embodiment shown in FIG. 1 having one or more configurations will be described with reference to the waveform diagram shown in FIG. 2.

クリップ・フロップFFの出力端Qの電圧レベルが−E
から十Eになった時点■(第2図(ホ))でS    
       S は、トランジスタQ6.Q8がオフ(第2図(へ)(ト
))で。
The voltage level at the output terminal Q of the clip-flop FF is -E
When it becomes 10E from ■ (Fig. 2 (E)), S
S is the transistor Q6. Q8 is off (see Figure 2).

トランジスタQ7.Q9がオン(第2図(ト)(す))
となる。
Transistor Q7. Q9 is on (Figure 2 (G) (S))
becomes.

従って、測定端17へは第1電匝12とコモン電極11
との間の第1容′1itC?Iの電圧+V(第2図(ロ
))が印加され、差動増@器Q5の測定端17の電位を
基準電圧E、えに維持同一する作用により固定容量CK
1を介して測定端17への充電が起る。一方、定は流回
路CC2による電流iKより測定端17の電位が変えら
れようとするが、差動増幅器Q5は基準電圧E1に測定
端17のべ位を一定に維持する(第2図(イ))のよう
に作用するので、α流i1d固定容−daえ、に吸収さ
れ、■の時点での光?!!量は電流iにより徐々に消去
され(第2図に))、■の時点でクリップ・70ツブF
Fが反転する(第2図(ホ))。
Therefore, the first electric dropper 12 and the common electrode 11 are connected to the measuring end 17.
The first volume between '1itC? The voltage +V of I (Fig. 2 (b)) is applied, and the potential of the measuring terminal 17 of the differential amplifier Q5 is maintained at the reference voltage E, and the fixed capacitor CK is maintained by the same action.
1, charging of the measuring end 17 takes place. On the other hand, the potential of the measuring terminal 17 is about to be changed by the current iK from the current circuit CC2, but the differential amplifier Q5 maintains the potential of the measuring terminal 17 constant relative to the reference voltage E1 (see Fig. 2). )), so the α current i1d is absorbed into the fixed volume -da, and the light at the point of ■? ! ! The amount is gradually erased by the current i (see Figure 2)), and at the point ■, the clip 70 tube F
F is reversed (Fig. 2 (E)).

時点■での差動増幅器Q5の出力端の電圧変化をeHl
この電圧変化eHを吸収する期間tHとすれば、固定客
” CKlでの電荷変動量を考慮して次式が成立する。
The voltage change at the output terminal of the differential amplifier Q5 at time point ■ is expressed as eHl
If the period tH is used to absorb this voltage change eH, then the following equation holds true taking into consideration the amount of charge fluctuation at regular customer CKl.

(OH”0sXEB−V) +0K2(V −0)= 
OKI eHC3))(3に1−eH== I tH(
6) 次に、■の時点ではトランジスタQ5.Q8がオン(第
2図(へ)(ホ))で、トランジスタQ7.Q8がオン
(第2図(ト)(す))となる。従って、測定端17へ
は第2電極13とコモン1!極11との間の第2容景C
9の電圧−V(第2図(ハ))が印加され、差動増幅a
Q5の測定端17の電位を基準電圧”aに維持制御する
作用により固定客M OKlを介して測定端17への充
電が行なわれ、測定端17の電位は基準電圧ERに2唯
持される(第2図(イ))。この維持に必要なだけ差動
増幅6Q5の出力電圧e、たけ上昇する(第2図に))
、なお。
(OH"0sXEB-V) +0K2(V -0)=
OKI eHC3)) (3 to 1-eH== I tH(
6) Next, at the time point (■), the transistor Q5. When Q8 is on (FIG. 2 (E)), transistor Q7. Q8 turns on (Fig. 2 (g) (s)). Therefore, the second electrode 13 and the common 1! to the measurement end 17! Second view C between pole 11
9 voltage -V (Fig. 2 (c)) is applied, and the differential amplification a
By controlling and maintaining the potential of the measuring end 17 of Q5 at the reference voltage "a", the measuring end 17 is charged via the fixed customer MOKl, and the potential of the measuring end 17 is maintained at the reference voltage ER. (Fig. 2 (a)).The output voltage e of the differential amplifier 6Q5 increases as much as necessary to maintain this (see Fig. 2))
,In addition.

固定容量CK1を介して行なわれる測定端17への充電
電流は第2容債OLK流れ込む。また、定電流回路CC
2からの電?Miは測定端17の電位が基準電圧E□に
維持されるので第2容thtCLKは流れず全部固定客
”CKl に吸収される。固定客fitOKlへ電流i
が吸収される結果、差動増幅器Q5の出力電圧は徐々に
下降しく第2図に))、■の時点でフリップ・フロップ
FFが反転する。
The charging current to the measuring terminal 17 which is carried out via the fixed capacitor CK1 flows into the second capacitor OLK. In addition, constant current circuit CC
Electricity from 2? Since the potential of the measuring end 17 of Mi is maintained at the reference voltage E□, the second capacitor thtCLK does not flow and is completely absorbed by the fixed customer "CKl".The current i to the fixed customer fitOKl
As a result, the output voltage of the differential amplifier Q5 gradually decreases (see FIG. 2)), and the flip-flop FF is inverted at the point (2) in FIG.

この電圧変化e、を吸収する期間を11.(第2図に)
)とすれば、固定容量CK1での電荷変動量を考慮して
1次式が成立する。
The period for absorbing this voltage change e is 11. (See Figure 2)
), a linear equation is established taking into account the amount of charge fluctuation in the fixed capacitor CK1.

(C(、+Os )(EFL−(−’/) )”C’に
2 (0−V) ” OKI eb   (7)OKI
 ’ e(、= i tL(8)第2図(イ)〜(イ)
に示す状態では、電圧操作回路19への操作信号は第2
図(7)に示すように期間tHより11、の方が大きい
ので積分器QIOは+Vの電圧を保々に下降させて行く
。その結果、第2図(7)、(ロ)に矢印で示すように
電圧+V、−Vが変更され期間tL+tHが修正され、
最終的にtH”’ tHで静止する。
(C(,+Os)(EFL-(-'/))"2 to C'(0-V)" OKI eb (7) OKI
' e(, = i tL(8) Figure 2 (a) to (a)
In the state shown in FIG.
As shown in FIG. 7, since the period 11 is larger than the period tH, the integrator QIO continuously lowers the voltage of +V. As a result, as shown by the arrows in FIG. 2 (7) and (b), the voltages +V and -V are changed and the period tL+tH is corrected,
Finally, it comes to rest at tH"' tH.

これは(6)、 (8)式からeL=e1−1となる。This becomes eL=e1-1 from equations (6) and (8).

従って、e、=eHなる関係と(5)、 (7)式から
(CH+C5)(”R−v) +aK2v=(aH+o
、0g1+v)−0に2Vを得る。
Therefore, from the relationship e,=eH and equations (5) and (7), (CH+C5)("R-v) +aK2v=(aH+o
, we get 2V at 0g1+v)-0.

なお、測定端17と共通電位点00Mとの間に形成され
る分布容量Oclは測定端17の電位が常に基準電圧E
、に保持される(第2図(イ))ので、分布容量0゜1
には電荷移動が起らず、このためその存在を無視し得る
が、この点は第4図に示す従来の容量式変換装置と大き
く異なる。
Note that the distributed capacitance Ocl formed between the measuring end 17 and the common potential point 00M is such that the potential of the measuring end 17 is always equal to the reference voltage E.
, (Figure 2 (a)), so the distributed capacity is 0゜1
Since no charge transfer occurs in this case, its existence can be ignored, but this point is significantly different from the conventional capacitive converter shown in FIG.

分布容量C5はCK2=Csと選定することによりその
影響を取り除くことができる。即ち、(9)式において
、CK2 ”Csとおくと となり、分布容量Oは現われない。なお、コモン電極1
1に対する第1電極12と第2電極13との間に形成さ
れる分布容thtOは構造を対称にすることにより等し
く形成し得る。出力端15からは従来と同じく容量の和
分の差に比例した電圧Vを得ることができる。
The influence of distributed capacitance C5 can be removed by selecting CK2=Cs. That is, in equation (9), if CK2 is set as Cs, the distributed capacitance O does not appear.
The distribution volumes thtO formed between the first electrode 12 and the second electrode 13 can be made equal by making the structure symmetrical. From the output terminal 15, a voltage V proportional to the difference in the sum of capacitances can be obtained as in the conventional case.

第3図は本発明の他の実施例を示す部分ブロック図であ
る。この実施例は容量センサ10と変換回路21とを分
〆准するとこれ等を結ぶケーブルCBH(CB、)と共
通H1位点COMとの間に分布容量が形成されるが、こ
の影響を除去する構成を示している。
FIG. 3 is a partial block diagram showing another embodiment of the present invention. In this embodiment, when the capacitance sensor 10 and the conversion circuit 21 are separated, a distributed capacitance is formed between the cable CBH (CB,) connecting them and the common H1 point COM, but this influence is removed. It shows the configuration.

ケーブル0BH(OBL)は心線22H(22L )と
ガード23H(23L )などとから構成されるが、心
線22H(22L )とガード23H(23L )との
間には分布容量CGH(CGL )−ガード23H(2
3L )と共通電位点00Mとの間には分布容量coH
(CoL)が形成される。
The cable 0BH (OBL) is composed of a core wire 22H (22L) and a guard 23H (23L), but there is a distributed capacitance CGH (CGL)- between the core wire 22H (22L) and the guard 23H (23L). Guard 23H (2
3L) and the common potential point 00M, there is a distributed capacitance coH.
(CoL) is formed.

24はガード回路であり0MO8)ランジスタのスイッ
チsw6. sw7で構成されている。スイッチSW6
はPチャンネルとNチャンネルの電界効果形のトランジ
スタQ14. Q15’スイッチsw7’d Pチャン
ネルとNチャンネルの電界効果形のトランジスタQ16
゜Q17でそれぞれ構成されている。
24 is a guard circuit, which is a transistor switch sw6. It is composed of sw7. switch SW6
are P-channel and N-channel field effect transistors Q14. Q15' switch sw7'd P-channel and N-channel field effect transistor Q16
゜Q17.

トランジスタQ の一端とQ17の一端はそれぞれ積分
回路QIOの出力端1反転増幅器Qllの出力端て接続
されている。トランジスタQ14の他端。
One end of the transistor Q1 and one end of the transistor Q17 are respectively connected to the output end of the inverting amplifier Qll of the integrator circuit QIO. The other end of transistor Q14.

Q17の他端はガード231−1.23Lにそれぞれ接
続されている。スイッチ5w6(5w7)はスイッチ5
W3(SW4)K連動してスリップ・フロップFFのQ
端子の電圧レベルにより制御される。
The other ends of Q17 are connected to the guards 231-1.23L, respectively. Switch 5w6 (5w7) is switch 5
W3 (SW4) K is interlocked with slip flop FF Q
Controlled by the voltage level of the terminal.

第3図において測定端17の電位は基準電圧E1、に常
に保持されるが、スイッチsw(sw)とSW6(SW
7 )が連動して動作するので分布容、1o。H(CG
L)の電荷は常にゼロを維持しガードされる。
In FIG. 3, the potential of the measuring terminal 17 is always maintained at the reference voltage E1, but the potential of the measuring terminal 17 is always maintained at the reference voltage E1.
7) operate in conjunction, so the distribution volume is 1o. H(CG
The charge of L) is always maintained at zero and is guarded.

分布容量C81((CGL)にば゛電荷の出入りが起こ
るが、これは測定端17に影響を及ぼさない。このガー
ド回路24により1分布容量は容量センサー0内の微少
な分布容faに限定される。
Electric charge flows in and out of the distributed capacitance C81 ((CGL), but this does not affect the measuring end 17. This guard circuit 24 limits one distributed capacitance to a very small distributed capacitance fa within the capacitance sensor 0. Ru.

なお、分布容量Cを補償する固定客−’taK2にはス
イッチSW5の切換え毎に電圧Vに関連した電圧が印加
されれば良く1例えばトランジスタQ13は共通電位点
00Mでなく−Vでも良い。+Vとゼロとの間の切換え
に代えて(+V)〜(−■)とする場合には、固定客t
 CK2の値を1/2にする。また。
Note that it is sufficient that a voltage related to the voltage V be applied to the regular customer -'taK2 for compensating the distributed capacitance C every time the switch SW5 is switched.For example, the transistor Q13 may be at -V instead of the common potential point 00M. When switching from (+V) to (-■) instead of switching between +V and zero, fixed customer t
Set the value of CK2 to 1/2. Also.

(+V)〜0の代りにθ〜(−V)でも良い。(+V) to 0 may be replaced by θ to (-V).

電圧操作回路19は1例えばデユティサイクル値をマイ
クロコンビエータで読み取り、操作量をマイクロコンピ
ュータで決定しデジタル/アナログ変換器と出力マルチ
プレクチを介して電圧(+V)。
The voltage operation circuit 19 reads the duty cycle value with a micro combinator, determines the operation amount with the microcomputer, and outputs the voltage (+V) via a digital/analog converter and an output multiplexer.

(−■)を供給し、そのときのデジタル/アナログ変換
器への操作量を内部データとして所持することにより電
圧(+■)、(−V)に準するデジタル景を得て、これ
を外部へ転送したり表示するようにすることもできる。
By supplying (-■) and possessing the amount of operation to the digital/analog converter at that time as internal data, a digital view corresponding to the voltage (+■) and (-V) is obtained, and this is transferred externally. It can also be transferred to or displayed.

各スイッチSW1〜SW7はPチャンネル、Nチャンネ
ルMO8−FETに限る必要はなく、スイッチング操作
の可能なものであれば任意の素子を用いることができる
Each of the switches SW1 to SW7 is not limited to P-channel and N-channel MO8-FETs, and any element that can be operated for switching can be used.

第1図に示す実施例では電源電圧中Eから定電光回路C
C2を介して一定電流iを得たが、測定端17の電位が
基準電圧E□に維持制御されることから。
In the embodiment shown in FIG.
Although a constant current i was obtained through C2, the potential of the measurement end 17 was controlled to be maintained at the reference voltage E□.

単なる抵抗器を用いて一定電流iを供給することもでき
る。
It is also possible to supply a constant current i using a simple resistor.

また、フリップ・フロップFFの入力端OLと主充電回
路18との間にはその入力の一端を共通電位点に接続し
たコンパレータを介在させて1反転時のスレショルドを
安定にすると良い。この場合。
Further, it is preferable to interpose a comparator with one end of its input connected to a common potential point between the input end OL of the flip-flop FF and the main charging circuit 18 to stabilize the threshold at the time of one inversion. in this case.

コンパレータもしくはクリップ・フロップFFの反転時
の遅れの總時間をtdとすれば、第2図に示す期間tL
、tHにはこのt、が含まれ、 (6)、 (8)式は
次のα力、(2)式となる。
If the total delay time at the time of inversion of the comparator or clip-flop FF is td, then the period tL shown in FIG.
, tH includes this t, and equations (6) and (8) become the following α force and equation (2).

OKI eH” 1 (tH−td)        
   Q″0K1er、 =l (tL−id)   
        +1この場合、第1図に示す実施例で
はt H=t Lで平衡するが、この条件を<5)、 
<7)、α葛、(ロ)式に代入して式を整理すると(9
)式を得る。従って、(9)式から1Q式を得たときと
同じくして、このt、の影響は発生じない。
OKI eH” 1 (tH-td)
Q″0K1er, =l (tL-id)
+1 In this case, in the example shown in FIG. 1, equilibrium is achieved with t H = t L, but this condition is changed to <5),
<7), αKu, by substituting into equation (b) and rearranging the equation, we get (9
) to obtain the formula. Therefore, in the same way as when formula 1Q is obtained from formula (9), the influence of this t does not occur.

更に、状態反転ごとの測定端17の電位は差動増幅己S
Q5の充電能力不足や遅れに伴って瞬間変動するが、各
期間’H”Lごとに同一波形での平衡Ka引されること
から、このt と同様に差動増l@器Q5の能力に起因
する波形歪は生じない。
Furthermore, the potential of the measuring terminal 17 for each state reversal is equal to the differential amplifier S.
Although it instantaneously fluctuates due to insufficient charging capacity or delay of Q5, since the balanced Ka with the same waveform is drawn for each period 'H'L, similarly to this t, the capacity of the differential amplifier Q5 changes. No resulting waveform distortion occurs.

〈発明の効果〉 以上、実施1チリと共に具体的に説明した様に本発明に
よれば、第1電極あるいは第2711極へ初期化4圧を
印加し、定4流放電によりリセットすることにより測定
端の電位を基準電圧に固定するようにしたので測定端の
分布容量の影響を受けないようにすることができる。ま
た、第1it極と第2電極へ単純な2値の電圧の繰り返
しで与えるようにしたのでケーブルのガードが簡単にで
きる。更に簡単なガード構成が用い得るので、容量セン
サ内の分布容量0のみを補償すれば良く、補償量を甑少
にできる。このほか、放電完了から双安定手段の出力反
転までの遅れ時間の影響を除去できる。
<Effects of the Invention> As specifically explained above with reference to Example 1, according to the present invention, measurement is performed by applying four initializing voltages to the first electrode or the 2711th electrode and resetting by constant four current discharge. Since the potential at the end is fixed to the reference voltage, it is possible to avoid being affected by the distributed capacitance at the measurement end. Furthermore, since a simple binary voltage is repeatedly applied to the first IT electrode and the second electrode, the cable can be easily guarded. Furthermore, since a simpler guard configuration can be used, it is only necessary to compensate for the distributed capacitance 0 within the capacitive sensor, and the amount of compensation can be reduced. In addition, the influence of the delay time from completion of discharge to reversal of the output of the bistable means can be eliminated.

【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図に示す実施例の各部の波形を示す波形図
、第3図は本発明の他の実施例を示す部分ブロック図、
第4図は従来の容量式変換装置の構成を示すブロック図
、第5図は第4図に示す容量式変換装置の各部の波形を
示す波形図、第6図は第4図に示す従来の容量式変換装
置の問題点を説明する波形図である。 10・・・容量センサ、11・・・コモン電画、12・
・・第1を極、13・・・第2電極、14・・・積分器
、16・・・選択回路。 17・・・測定端、18・・・主充電回路、19・・・
電圧操作回路。 20・・・補助充電回路、21・・・変換回路、24・
・・ガード回路、CH・・・第1容量、CL・・・2g
2容遣、 Co1・・・双方向定電流回路、CO□・・
・定電流回路1gR・・・基準電圧、FF・・・フリッ
プ・フロップ。 l:l:べ 代理人   弁理士  小 沢 信 助、・)へ  へ
  ^  6   へ        1   へ  
   567区−1さ  〉 や 毘 、 、 、 、  、   w  7  ’−+第す図
FIG. 1 is a block diagram showing one embodiment of the present invention. FIG. 2 is a waveform diagram showing the waveforms of each part of the embodiment shown in FIG. 1, and FIG. 3 is a partial block diagram showing another embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a block diagram showing the configuration of a conventional capacitive converter, FIG. 5 is a waveform diagram showing waveforms of each part of the capacitive converter shown in FIG. 4, and FIG. 6 is a block diagram showing the configuration of a conventional capacitive converter shown in FIG. FIG. 2 is a waveform diagram illustrating a problem with a capacitive converter. 10...Capacitance sensor, 11...Common electric picture, 12.
...first pole, 13...second electrode, 14...integrator, 16...selection circuit. 17... Measuring end, 18... Main charging circuit, 19...
Voltage operation circuit. 20... Auxiliary charging circuit, 21... Conversion circuit, 24.
...guard circuit, CH...first capacitance, CL...2g
2 capacity, Co1...bidirectional constant current circuit, CO□...
・Constant current circuit 1gR...Reference voltage, FF...Flip-flop. l:l:Be agent Patent attorney Shinsuke Ozawa,... To ^ To 6 To 1
567 ward-1 〉 ya bi, , , , , w 7'-+ Fig.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 物理的変位に応じて移動するコモン電極に対して第1電
極と第2電極とで第1容量と第2容量が形成された容量
センサと、操作信号により増減される操作電圧とこれと
は逆極性の反転操作電圧を出力する第1第2出力端を有
する電圧操作手段と、前記第1電極と第2電極が交互に
接続される測定端と、前記第1電極を前記第1出力端と
前記測定端に前記第2電極を前記測定端と前記第2出力
端にそれぞれこの順序で交互に切換える選択手段と、第
1入力端に基準電圧を発生する基準電圧源が第2入力端
に前記測定端がそれぞれ接続され出力端と前記第2入力
端の間に第1固定容量が接続されて前記測定端の電圧を
前記基準電圧に保持する主充電手段と、前記測定端へ一
定電流を供給する放電手段と、前記操作電圧と所定電圧
を切換えて第2固定容量を介して前記測定端を充電する
補助充電手段と、前記主充電手段の出力レベルに応動し
て状態を反転し前記選択手段と前記補助充電手段を切換
えると共に前記操作信号を出力する双安定手段とを具備
することを特徴とする容量式変換装置。
A capacitive sensor in which a first capacitance and a second capacitance are formed by a first electrode and a second electrode with respect to a common electrode that moves in response to physical displacement, and an operating voltage that is increased or decreased by an operating signal and vice versa. a voltage operating means having a first and second output terminal that outputs a polarity-reversed operation voltage; a measuring terminal to which the first electrode and the second electrode are alternately connected; and the first electrode and the first output terminal. a selection means for alternately switching the second electrode at the measurement end to the measurement end and the second output end respectively in this order; and a reference voltage source for generating a reference voltage at the first input end to the second input end. a main charging means to which the measurement terminals are respectively connected and a first fixed capacitor connected between the output terminal and the second input terminal to maintain the voltage of the measurement terminal at the reference voltage; and supplying a constant current to the measurement terminal. a discharging means for switching between the operating voltage and a predetermined voltage to charge the measuring terminal via a second fixed capacitor; and a selecting means for reversing the state in response to the output level of the main charging means. and bistable means for switching the auxiliary charging means and outputting the operation signal.
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