JPS6340812A - 容量性センサの温度依存ドリフトおよび温度非依存ドリフト並びに感度補償回路配置 - Google Patents

容量性センサの温度依存ドリフトおよび温度非依存ドリフト並びに感度補償回路配置

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JPS6340812A
JPS6340812A JP62150332A JP15033287A JPS6340812A JP S6340812 A JPS6340812 A JP S6340812A JP 62150332 A JP62150332 A JP 62150332A JP 15033287 A JP15033287 A JP 15033287A JP S6340812 A JPS6340812 A JP S6340812A
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resistor
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    • G01L9/12—Measuring 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
    • G01L9/125—Measuring 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 with temperature compensating means

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】 本発明は容量に比例する持続幅を有し交互に現れるパル
スを発生する少なくとも１個の発振器に接続されて２個
の測定コンデンサと、個別のコンデンサからのパルスか
ら、その持続幅よりも短い持続幅の基準パルスを発生す
る回路と、個別のコンデンサに関連するパルス幅復調器
とを具え、このパルス幅復調器によって、前記基準パル
スの持続幅に依存する第１周期ｔｒｅｆ中第１基準信号
をアップスロープ積分し、基準パルスの終了後の第２周
期中第２基準信号をダウンスロープ積分するようにして
、供給されたパルスからコンデンサの容量の関連する逆
数値に相当する直流信号を形成し、ほかにパルス幅復調
器の２つの出力信号間に差分を形成する出力減算部材を
具える容量性センサの温度依存ドリフトおよび温度非依
存ドリフト並びに感度補償回路配置に関するものである
。
この種容量性センサの評価回路はドイツ国特許Ｐ　３５
２ｇ４１６．１号公報に記載されている。即ちこの種の
評価回路は、例えば容量性差圧測定装置を用い、差圧セ
ンサに含まれる２つの測定コンデンサの温度に依存する
容量変化を評価することによって差圧を測定するために
用いる。しかし、この評価回路によれば、温度変化に依
存し、零点および感度がセンサに依存してドリフトする
ようになる。
原理的には、センサの容量Ｃ１およびＣ２を積分器によ
り交流電圧に変換し、その振幅が１／Ｃ１および１／Ｃ
２に夫々比例するようにして容量性差圧センサの零点お
よび感度を補償することは０８−０３３３４０８３４号
公報から既知である。この既知の回路配置ではセンサの
温度に依存する感度は、これら交流電圧と他の積分器か
らの基準交流電圧とを加算し、積分器を駆動する発振器
にこの加算信号を帰還することによって補償している。
又、零点は積分器の電圧を加減算することによって補正
し得るようにしている。しかしこの既知の回路配置は、
センサの情報が電気信号の振幅に存在する場合にのみ動
作する。従ってセンサの情報が本発明の評価回路の場合
のようにパルス幅又は周波数で符号化される場合には、
関連する回路の動作が完全に相違するため、かかる補償
方法は適用できない。
本発明の目的は、容量性差圧センサにより供給されるパ
ルス幅変調され、且つ適切に変換された信号を直流電圧
に変換してセンサによるドリフトを補償し得るようにし
たドリフｌよび感度補償回路配置を提供せんとすにある
。
本発明は容量に比例する持続幅を有し交互に現れるパル
スを発生する少なくとも１個の発振器に接続された２個
の測定コンデンサと、個別のコンデンサからのパルスか
ら、その持続幅よりも短い持続幅の基準パルスを発生す
る回路と、個別のコンデンサに関連するパルス幅復調器
とを具え、このパルス幅復調器によって、前記基準パル
スの持続幅に依存する第１周期ｊｒｅｒ中第１基準信号
をアップスロープ積分し、基準パルスの終了後の第２周
期中第２基準信号をダウンスロープ積分するようにして
、供給されたパルスからコンデンサの容量の関連する逆
数値に相当する直流信号を形成し、ほかにパルス幅復調
器の２つの出力信号間に差分を形成する出力減算部材を
具える容量性センサの温度依存ドリフトおよび温度非依
存ドリフト並びに感度補償回路配置において、パルス幅
復調器の一方の出力端子を加算／減算部材の個別の入力
端子に接続し、加算／減算部材の出力端子によって第１
基準信号が供給されるコントローラに入力直流信号を供
給し、加算／減算部材の他の入力端子および出力減算部
材の他の入力端子に接続されたコントローラの出力端子
の直流信号を再調整して加算／減算部材の出力端子のコ
ントローラ入力直流信号が基準信号に等しくなるように
したことを特徴とする。
この種回路配置によって、パルス幅変調されたセンサの
信号を直流電圧信号に変換してセンサの温度に依存する
誤差を補償し得ると共に差圧に依存する出力信号を直線
性とすることができる。
本発明の好適な例ではパルス幅復調器の入力回路には個
別の電気的可制御スイッチを設け、これらスイッチによ
って、発振器の出力パルスのパルス期間に従って毎回パ
ルス幅復調器の充電コンデンサにコントローラの出力直
流電圧を供給してこの充電コンデンサを周期ｊｒｅｆ中
充電し、且つ周期ｔｒｅｆの終了後充電コンデンサに零
電位を供給してこのコンデンサを放し得るようにする。
又、コントローラの出力端子とスイッチとの間の接続路
にリセット接点が零電位点に接続された他の電気的可制
御スイッチを設け、これによってその適切な切換により
、発振器からのパルス信号を用い、関連する充電コンデ
ンサの充電期間および放電期間を決め得るようにする。
これがため、原理的には電気的可制御スイッチその他の
スイッチを電子スイッチとして構成することができる。
トリミング（微調整）のためにコントローラを減勢し得
るようにするために、コントローラをスイッチに接続し
、このスイッチを経てコントローラをスイッチオンおよ
びオフし、従って、コントローラの出力電圧Ｕ。を一定
値に保持し得るようにする。これがため、２種類の温度
に対し、関連するパルス幅復調器の出力電圧をセンサの
無負荷状態および負荷状態で測定することができ、従っ
てこれら出力電圧のセンサによる温度依存性を考慮する
ことができる。
又、本発明の好適な例では、パルス幅復調器は、充電コ
ンデンサを有し、３個の順次に接続されたフィルタ素子
より成る低域通過フィルタと、高入力抵抗を有し、非反
転型演算増幅器より成る未結合増幅器とを具えるように
し、従って高オーミツク入力抵抗によって充電コンデン
サを未結合増幅器を経て放電し得ないようにする。
更に、加算／減算部材は、非反転入力端子および第１抵
抗を経て零電位点に接続された反転入力端子を有する演
算増幅器と、第２抵抗および第３抵抗とを具え、これら
抵抗の相互接続端によって加算／減算部材の一方の入力
端子を構成し、これら抵抗の他側端の一方を演算増幅器
の非反転入力端子に接続し、他方を反転入力端子に接続
し、ほかに第４抵抗および第５抵抗を具え、その相互接
続端によって加算／減算部材の他方の入力端子を構成し
、これら抵抗の他側端の一方を演算増幅器の非反転入力
端子に接続し、他方を反転入力端子に接続し、演算増幅
器の出力端子によって加算／減算部材の出力端子を構成
し、演算増幅器は、その非反転入力端子を抵抗を経て零
電位点に接続し、反転入力端子を抵抗を経てその出力端
子に接続し得るようにする。従って、抵抗比を適切に選
定することによって係数を加算／減算部材で調整し得る
ようにし、これにより温度に依存しない零点シフトを補
正し、不所望なドリフトを補償するための温度に依存す
る零点シフトを生ぜしめ、最終的に温度に依存する感度
を所望の如く補正し得るようにする。
本発明の更に他の好適な例では出力減算部材は、反転入
力端子および非反転入力端子を有する演算増幅器と、第
ン抵抗および第２抵抗とを具え、これら抵抗の相互接続
端を演算増幅器の非反転入力端子に接続し、第１抵抗の
他側端によって出力減算部材の第１入力端子を構成し、
第２抵抗の他側端によって他の入力端子を構成し、ほか
に第３抵抗および第４抵抗を具え、これら抵抗の相互接
続端を演算増幅器の反転入力端子に接続し、第３抵抗の
他側端によって出力減算部材の第２入力端子を構成し、
第４抵抗の他側端によっても出力減算部材の他の入力端
子を構成し、第２抵抗および第４抵抗の他側端によって
も他の入力端子を交互に構成し、且つこの他側端を零電
位点に接続し、演算増幅器はその非反転入力端子を抵抗
を経て零電位点に接続し、反転入力端子を抵抗を経てそ
の出力端子に接続し得るようにする。
本発明の他の好適な例ではコントローラには比較器とし
て作動する演算増幅器を設け、その非反転入力端子をコ
ントローラの人力定直流電圧を発生ずる基準電圧発生器
の出力端子に接続し、反転入力端子を、人力抵抗を経て
コントローラの他の入力直流電圧を供給する加算／減算
部材の出力端子に接続すると共にコンデンサを経てコン
トローラの出力端子を構成する出力端子に接続するよう
にする。
又、コントローラの入力定直流電圧を発生する基準電圧
発生器を、並列接続のツェナーダイオードおよびコンデ
ンサにより構成し、その〜端を零電位点に接続し、他端
により基準電圧発生器の出力端子を構成し、これによっ
て、抵抗を経て供給される供給電圧から予定の定直流電
圧を取出し得るようにする。しかし、コントローラの入
力定直流電圧を発生する回路は、構成が簡単であるため
、変動供給電圧から基準定直流電圧を取出す必要がある
場合には所定の目的に対し集積化された電圧コントロー
ラによって置換することができる。
図面につき本発明を説明する。
第１図に示す容量性センサの評価回路は第１および第２
単安定マルチバイブレーク１．２よす成る発振器を具え
る。このマルチバイブレーク１゜２をリングとして接続
する。即ち一方のマルチバイブレークの出力側を他方の
マルチバイブレークの反転入力側に接続する。測定コン
デンサ３．４をマルチバイブレーク１．２に夫々接続し
て単安定マルチバイブレーク１．２により持続幅が測定
コンデンサ３，４の容量に比例するパルスを発生させる
ようにする。又、単安定マルチバイブレーク１．２の出
力側を第２図につき後述するパルス幅復調器１１および
１２に接続し、これら復調器によってマルチバイブレー
クにより供給されろパルスからその持続幅の逆数に等し
い渣の直流電圧を発生し得るようにする。
又、第１および第２単安定マルチバイブレーク１．２の
出力側には、ＮＯＲゲート５０２個の入力端子を夫々整
流ダイオード６．７および微分部材８．９を経て接続す
る。ＮＯＲゲート５の出力端子を第３車安定マルチバイ
ブレーク１０の反転入力端子に接続する。
単安定マルチバイブレーク１０をスイッチオンする時間
周期を単安定マルチバイブレーク１．２のスイッチオン
時間周期より短くして、マルチバイブレーク１０をＮＯ
Ｒゲート５を経て単安定マルチバイブレーク１および２
に対し２倍の周波数でサンプルする（Ｔｌ＋　　τ２お
よびτｒ０が第１．第２および第３マルチバイブレーク
１，２．１０の出力信号を示す第３図のパルス波形参照
）。
信号τ１およびτ２の幅を、センサによりピックアップ
される物理量の目安とする。補助信号τｒ１はパルス幅
復調器１１，１２　（第２図）により関連する直流電圧
を発生させるために必要である。
容量性差圧センサの変換回路によってパルス幅変調され
た夫々Ｃ４およびＣ２に比例するセンサの信号を、夫々
１／Ｃ１および１／Ｃ２に比例する直流電圧に変換する
。この際、補償を行わない場合にはその評価式は次に示
すようになる。
Ｕａ＝　１／Ｃ，−１／Ｃ２ この出力信号は、温度非依存性零点シフトおよび温度依
存性零点シフトを有する。又、感度も温度依存性となる
。これらの影づを除去するために次に示す信号をも評価
する。
Ｕｓ急１／Ｃ１＋１／Ｃ２ この信号はセンサの差圧動作には依存しないで温度に強
く依存するようになる。温度依存性零点シフトを補正す
るためには温度信号Ｕ、を一定の係数に、により重み付
けし、次いで信号Ｕａから減算する。この係数に、は、
出力信号Ｕ、のドリフトおよび温度信号Ｕ、のドリフト
が互いに打消されるように選定する。温度非依存性零点
シフトは一定な信号を減算することにより補正する。温
度依存性感度は、関連する係数により重み付けされた温
度依存性信号Ｕ、により信号Ｕ、を除算することによっ
て補正する。例えば信号Ｕ４の温度の影響が一定の差圧
で増大する場合には重み付けされた温度依存性信号Ｕ、
も増大する。しかし、これら両信号の商は一定に保持さ
れたままである。
本発明回路配置の基本構成および作動を第２図のブロッ
ク回路図および第３図のパルス波形図につき以下説明す
る。第１図に示す容量性差圧センサにより供給される信
号τ１およびτ２を方形波信号とする。これらパルスの
幅はセンサのコンデンサＣ１およびＣ２に夫々比例させ
る。又、第一図に示す回路によってパルス幅昏、、が一
定のパルス信号τｒｓｆを発生させる。
又、本発明回路配置には２個のパルス幅復調器１１、１
２を設け、これら復調器によって、出力減算部材１３で
減算された直流電圧を上記パルス信号から取出すように
する。パルス幅復調器１１．１２は夫々、電気的可制御
スイッチ１４．１５、低域通過フィルタ３０．３１、未
結合増幅器３２．３３によって構成する。°これら両パ
ルス幅復調器１１．１２の構成は同一とする。スイッチ
１４．１５の２個の人力接点を本目互接続して他の電気
的可制御スイッチ２８に接続し、その休止接点を零電位
点に接続し、スイッチオン接点をコントローラ１６の出
力端子２７に接続する。
コントローラ１６の作動は以下に詳細に説明する。
信号τ１．τ２は夫々センサの容量Ｃ１およびＣ２に相
当するパルス幅変調された信号を示す。周期ｔ１中、高
レベルの信号がスイッチ１４に存在する。これがため、
周期ｊｒｅｆ中コントローラ１６の出力電圧Ｕ。はスイ
ッチ２８およびスイッチ１４を経て低域通過フィルタ３
０に到達する。周期Ｌｒ＠ｒの終了後スイッチ２８は切
換わり、零電位を低域通過フィルタ３０の入力端に供給
する。周期ｔ１の終了後、スイッチ１４は開放し、従っ
て電荷を低域通過フィルタ３０に存在する充電コンデン
サ１７に供給し得す、しかもこれから取出し得なくなる
。これがため、周期ｔ１中、充電コンデンサ１７は周期
ｊｒｅ　ｒで充電し、残りの周期で放電する。従ってコ
ンデンサ１７の両端間の平均直流電圧は次式で示すよう
になる。
Ｕ＋＝（ｔｒｅｒ　／ｌ＋）・Ｕ。
ｔ、＝　Ｋ’　　・Ｃ１ ここにに′・前の電子装置の変換係数 Ｃ１：センサの容量 これがため、次式が得られる。
Ｕ１＝（ｔｒｅｒ　・１／（Ｋ’　　・ＣＩ）　’Ｕｏ
　−−−（１）低域通過フィルタ３０の後段に設けられ
た未結合増幅器３２の人力オーミック抵抗を極めて高く
して低域通過フィルタ３０の充電抵抗１７が未結合増幅
器３２を経て放電され得ないようにする。
スイッチ１５、充電コンデンサ１８を有する低域通過フ
ィルタ３１、および未結合増幅器３３より成る他のパル
ス幅復調器１２の作動はパルス幅復調器１１の作動と同
一とする。従って未結合増幅器３３の出力側に得られる
関連の直流電圧は次式で示すようになる。
Ｌ１２＝　（ｔ−−ｒ　・１／（Ｋ’　　・Ｃ２）　・
ＩＪｏ　−−−（２）未結合増幅器３２．３３の出力端
子によって形成されるパルス幅復調器１１．１２の出力
端子を出力減算部材１３の各入力端子２４．２５に夫々
接続する。又、パルス幅復調器１１．１２の両出力端子
を加算／減算部材１９の各入力端子２０．２１に夫々接
続する。出力減算部材１３の第３入力端子２６および加
算／減算部材１９の第３入力端子２２をコントローラ１
６の出力端子２７に接続する。
原理的には、かかる既知の加算／減算部材１９の出力端
子２３の直流電圧は次式で表わすことができる。
［１ｒ＝　Ｋ３　・［１ｏ：！：に４ｊ　ｕ、±Ｋｓ・
Ｕ２−　　（３）ここにに３．　Ｋ４およびに５は加算
／成算部材１９の抵抗によって形成される係数とする。
この点を実際の回路配置により以下に詳細に説明する。
加算／減算部材１９の出力端子２３に発生する電圧Ｕ、
をコントローラー６に供給し、これによりこの電圧Ｕ、
と、基準電圧発生器４５により発生する定基準電圧［Ｊ
ｒｅｒとを比較する。コントローラー６の出力側には直
流電圧Ｕ。が発生する。このコントローラー６によって
直流電圧Ｕ。を再調整してＯＲ＝Ｌｌｒｅｆ　となるよ
うにする。これがため、上式（１）、　（２）および（
３）を用いて次式を得ることができる。
Ｕｒ！ｆ＝に３Ｕｏ＋：に４・ｔｏ、・１／（Ｋ′・自
）・Ｕ。
±ＫＳ　・ｊｒａｒ　・１／（Ｋ’　　・Ｃ２）００−
−−　（４）および ここにに＝　Ｊｒｅｒ・／に’ 出力減算部材１３も係数を調整自在とすることにより加
算減算部材とすることができる。これがため、出力減算
部材１３の出力端子５１の出力信号Ｕａ従って回路配置
全体の出力信号は次式で表わすことができる。
Ｕａ＝　±ＫｏＵａ　＋　ＫＩＬＩＩ　　Ｋ２Ｕ２上式
（１）、　（２）（４）および（５）を用いて次式を得
ることができる。
Ｕ６〜ＡＰ Ｕｒｅｆ　”基準電圧 に＝センサの容量に対する固定変換率 ’Ｋｏ−に５＝電子的に調整可能な係数／ｌＰ＝センサ
の差圧 これら係数は、加算減算部材１’３．１９の抵抗比によ
って得ることができる。係数Ｋ。によって温度比依存性
零点シフトを補正する。先ず最初、上式の項に、に／Ｃ
，−に２に／Ｃ２はセンサに作用する差圧に比例する。
又、一般に、この項によって、係’ＰＩ　Ｋ　＋　＝　
Ｋ　２の際、温度依存性零点シフトを発生する。
しかし、係数に、およびに２を僅かに変化させることに
より、追加の温度ドリフトを発生し、これによって不所
望なドリフトを打消して総合的な補償が得られるように
する。又、分母の項、±に、に／Ｃ。
±ＫＳＫ／Ｃ２も、係数に４＝に、とする場合には僅か
ではあるが温度に依存するようになる。この温度依存性
は係数に３に対し係数に４およびに５を変化させて調整
することができる。これがため、式（６）の分子の感度
の温度ドリフトを補正することができる。例えば、式（
６）の゛′分分子信号炉温度変化により増大すると、式
（６）の゛″分母信号″が同程度に再調整される。これ
がため、商、従って出力信号Ｕａ　は一定に保持された
ままである。
コントローラ１６はスイッチ２９を具え、これによりコ
ントローラ１６のスイッチオンおよびオフを行い得るよ
うにする。コントローラ１６をスイッチ２９により威勢
して回路配置をトリミング（微調整）し得るようにする
と、コントローラの出力端子２７の直流電圧Ｕ。は一定
に保持されたままとなる。
従って２種類の異なる温度に対しセンサの無負荷状態お
よび負荷状態で電圧Ｕ、、　Ｕ２を測定することができ
るっこれがため、電圧Ｕ１およびＵ２のセンサに課せら
れた温度に依存する変化を記録することができる。係数
Ｋ。−に５は、数学的な演算によって決めることができ
る。これら係数は出力減算部材１３および加算／減算部
材１９の抵抗の値を適宜窓めることによって得られ、こ
れにより温度に関し、出力信号ｕ６を補償することがで
きる。
本発明回路配置は、温度補償のほかに、出力信号Ｕ、を
直線化することができる。出力減算部材１３の出力信号
Ｕ６　は通常僅かではあるが非直線性成分を具える。即
ちこの出力信号はセンサに作用する差圧に対し強くでは
ないが比例して変１ヒする。
温度に依存する変化を補正するために用いる加算／減算
部材１９の出力信号Ｕ、は２個の係数に４およびに５が
等しい場合差圧とは無関係となる。出力信号Ｕｒの非直
線性は係数に４およびに５を僅かに相違するように調整
することによって減少させることができる。これがため
、加算／減算部材１９の出力信号Ｕｒ、従ってコントロ
ーラ１６の出力側の信号Ｕｏにこの僅かな差圧の依存性
を課すようにする。
例えば、出力減算部材１３の出力信号Ｕａが差圧に対し
比例しないて増大する場合には、コントローラの出力端
子２７の信号Ｕ。を係？　Ｋ　４およびに５により調整
してこの信号が差圧の増大に伴って比例的に減少し得る
ようにする。しかし、出力減算部材１３の出力信号Ｕ４
がコントローラの出力端子２７の信号Ｕ。に直接依存す
るため、出力減算部材１３の入力端子２６および加算／
′＄Ａ算部材１９の入力端子２２にこの信号をフィード
バックすることにより超過比例的増大を補正することが
できる。
、第２図にブロック図で示す回路配置の特定の詳細な回
路の１例を第４図に示す。前述したようにパルス幅復調
器１１．１２を、電気的可制御スイッチ１４、　１５と
、低域通過フィルタ３０．３１と、高オーミック未結合
増幅器３２．３３とを夫々直列接続して構成する。スイ
ッチ１４．１５の入力端子を相互接続して電気的可制御
スイッチ２８の出力接点に接続する。
このスイッチ２８は、基準（８号τｒｅｒおよび　７−
により夫々交互に作動する２個の個別のスイッチより成
り、第１図に示す３極スイッチ２８と全く同様に作動し
得るようにする。これらの信号τｒｅｒおよび　了：、
は、前述したようにセンサの容量変化から時間変調信号
τ１およびτ２を取出す第１図に示す回路から取出す。
これら時間変調センサ信号τ１およびτ２をスイッチ１
４および１５に夫々供給し、これにより、スイッチ１４
．１５が閉成する時間周期を、センサ信号の持続幅の関
数として前述したように決めるようにする。
低域通過フィルタ３０．３１は既知のように順次接続さ
れた３個のフィルタ部材３４．３５．３６および３７゜
３８、３９によって夫々構成する。これらフィルタお材
の各々は、長手方向支路内の１個の抵抗と、縦方向支路
内に設けられ、片側が零電位点に接続された１個のコン
デンサとで構成する。
未結合増幅器３２．３３は非反転入力端子が低域通過フ
ィルタ３０．３１の出力側に接続された演算増幅器４０
．４１により構成する。演算増幅器４０．４１の出力端
子をその反転入力端子に帰還接続する。又、演算増幅器
４０．４１を既知のように適切な供給電圧源に接続する
。本例では演算増幅器４０．４１の出力端子で構成され
た未結合増幅器３２．３３の出力端子を加算／減算部材
１９の入力端子２０．２２に夫々接続する。加算／Ｍ算
部材１９は演算増幅器４２に接続された抵抗回路網ＡＰ
Ｉ−ＡＲ１２によって構成する。この演算増幅器４２の
非反転入力端子は、抵抗５５を経て零電位点に接続し、
且つ直列接続の２個の抵抗ＡＰＩ、　ＡＲ２を経て入力
端子２０に接続すると共に直列接続の２個の抵抗ＡＲ３
，ＡＲ４を経て入力端子２２に接続する。演算増幅（社
）４２の反転入力端子は、直列接続の抵抗ＡＲ７，八Ｒ
８を経て入力端子２０に接続すると共に直列接続の抵抗
ＡＲ９およびＡＲＩＯを経て入力端子２２に接続する。
更に演算増幅器４２の反転入力端子を直列接続の抵抗式
Ｒ１１および八Ｒ１２を経て零電位点に接続する。
又、演算増幅器４２の非反転入力端子は、直列接続の抵
抗式Ｒ５，ＡＲ６を経、且つ加算／減算部材１９の入力
端子２１を経て、本例では演算増幅器４４により形成さ
れるコントローラ１６の出力端子２７に接続する。
更にパルス幅復調器１１．　１２の出力端子、即ち演算
増幅器４０．４１の出力端子を出力減算部材１３の入力
端子２４．２５に夫々接続する。この出力減算部材１３
は抵抗回路網ＡＲ１３−ＡＲ２０および演算増幅器４３
により構成する。この演算増幅器４３の非反転入力端子
を抵抗５６を経て零電位点に接続すると共に直列接続の
抵抗ＡＲ１３およびＡＲ１４を経て出力減算部材１３０
入力端子２４に接続し、演算増幅器４２の反転入力端子
を直列抵抗の抵抗ＡＲ１９およびＡＲ２０を経て入力端
子２５に接続する。又、演算増幅器４３の非反転入力端
子を直列接続の抵抗ＡＲ１５およびＡＲ１６並びに交差
スイッチ５２を経て出力減算部材１３の他方の入力端子
２６に接続する。同様に、演算増幅器４３の反転入力端
子を直列接続の抵抗式Ｒ１７およびＡＲ１８並びに交差
スイッチ５２を経て出力減算部材１３の他方の入力端子
２６に接続する。この交差スイッチ５２によって、他方
の直列接続の抵抗ＡＲ１７および八ｌ１１８を出力減算
部材１３の入力端子２６に接続する際に直列接続の抵抗
ノ＼Ｒ１５およびＡＲ１６を零電位点に接続するか、或
いは直列接続の抵抗ＡＲ１５およびＡＲ１６を出力減算
部材１３の入力端子２６に接続する際直列接続の抵抗Ａ
Ｒ１？およびＡ　Ｒｌ　３を零電位点に接続する。これ
がため、両直列接続抵抗は入力端子２６を構成し得ると
共に互−）に地方の直列接続抵抗が零電位点に接続され
るようになる。
演算増幅器４３の出力端子を抵抗５３を経て反転入力端
子に帰還接続する。又、演算増幅器４３の出力端子によ
って回路配置全体の出力端子５１を構成する。
本例では演算増幅器４２の出力端子で構成される加、算
／減算部材１９の出力端子２３は、抵抗５４を経て演算
増幅器４２の反転入力端子に帰還接続する′と共に抵抗
４６を経てコントローラ１６を構成する演算増幅器４４
の反転入力端子に接続する。この演算増幅器４４は２種
類の入力電圧を比較する比較器上して作動する。演算増
幅器４４の反転入力端子は、コンデンサ４７を経て、コ
ントローラの出力端子２７を構成する演算増幅器４４の
出力端子に接続する。演算増幅器４４の非反転入力端子
は同基準電圧を発生する基準電圧発生器４５の出力端子
に接続する。コントローラの出力端子２７即ち演算増幅
器４４の出力端子を、出力減算部材１３の入力端子２６
および加算／減算部材１９の入力端子２１並びにスイッ
チ２８のスイッチオン接点に接続する。スイッチ２８は
、そのリセット接点を零電位点に接続し、出力接点を前
述したようにスイッチ１４．１５の第１接点に接続する
。
コントローラの定入力端子を発生する基準電圧発生器４
５にはツェナーダイオード４８およびコンデンサ４９を
設け、これらダイオードおよびコンデンサの各々の一端
を零電位点に接続し、他端を演算増幅器４４の非反転入
力端子に接続する。直流電圧を、抵抗５０を経てコンデ
ンサ４９およびツェナーダイオード４８の接続点のダイ
オード陰圃側に供給するため、演算増幅器４４の非反転
入力端子には定基準電圧が供給されるようになる。
係数に、、　Ｋ、およびに５は抵抗へＲ１−八Ｒ１２に
より調整する。係数に４およびに、は、その符号が正の
場合抵抗ＡＲ７−ＡＲＩＯが省略され、符号が負の場合
抵抗へＲＩ−ＡＲ４が省略される。これがため、出力減
算部Ｈ１３の出力端子５１に温度補償された出力電圧Ｕ
６が得られるようになる。
上述した本発明回路配置によってパルス幅変調されたセ
ンサ信号を直流電圧信号に変換でき、従ってセンサの温
度に依存する誤差を補償し、且つ差圧に依存する出力信
号、即ち出力電圧Ｕ、を直線性とすることができる。
【図面の簡単な説明】
第１図は容量性差圧センサの変換回路を示す基本回路図
、 第２図はドリフト補償を行う本発明回路配置を示すブロ
ック図、 第３図は時間変調された人力信号と発振器から取出した
制御信号との関係を示すパルス波形図、第４図は第２図
に示す回路配置の詳細な接続を示す回路図である。 １、２．１０・・・単安定マルチバイブレーク３．４・
・・測定コンデンサ　５　ＮＯＲゲート６．７・・・整
流ダイオード　８，９・・・微分部材１１、１２・・・
パルス幅復調器 １３・・・出力減算部材 １４、１５・・・電気的可制御スイッチ１６・・・コン
トローラ　　　１７．１８・・・充電コンデンサ１９・
・・加算／減算部材 ２０、２１．２２．２４．２５．２６・・・入力端子２
３、２７．５１・・・出力端子 ２８・・・他の電気的可制御スイッチ ２９・・・スイッチ ３０、３１・・・低域通過フィルタ ３２、３３・・・未結合増幅器 ３４、３５．３６．３７．３８．３９・・・フィルタ累
子４０、４Ｌ　４２．４３．４４・・・演算増幅器４５
・・・基準電圧発生器 ４６、５０．５３．５４．５５・・・抵抗４７、　４９
・・・コンデンサ ４８・・・ツェナーダイオード

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １、容量に比例する持続幅を有し交互に現れるパルスを
    発生する少なくとも１個の発振器に接続された２個の測
    定コンデンサと、個別のコンデンサからのパルスから、
    その持続幅よりも短い持続幅の基準パルスを発生する回
    路と、個別のコンデンサに関連するパルス幅復調器とを
    具え、このパルス幅復調器によって、前記基準パルスの
    持続幅に依存する第１周期を＿ｒ＿ｅ＿ｆ中第１基準信
    号をアップスロープ積分し、基準パルスの終了後の第２
    周期中第２基準信号をダウンスロープ積分するようにし
    て、供給されたパルスからコンデンサの容量の関連する
    逆数値に相当する直流信号を形成し、ほかにパルス幅復
    調器の２つの出力信号間に差分を形成する出力減算部材
    を具える容量性センサの温度非依存ドリフトおよび温度
    依存ドリフト並びに感度補償回路配置において、パルス
    幅復調器（１１、１２）の一方の出力端子を加算／減算
    部材（１９）の個別の入力端子（２０、２１）に接続し
    、加算／減算部材の出力端子（２３）によって第１基準
    信号が供給されるコントローラに入力直流信号（Ｕ＿ｒ
    ）を供給し、加算／減算部材（１９）の他の入力端子（
    ２２）および出力減算部材（１３）の他の入力端子（２
    ６）に接続されたコントローラ出力端子（２７）の直流
    信号（Ｕ＿ｏ）を再調整して加算／減算部材（１９）の
    出力端子（２３）のコントローラの入力直流信号（Ｕ＿
    ｒ）が基準信号（Ｕ＿ｒ＿ｅ＿ｆ）に等しくなるように
    したことを特徴とする容量性センサの温度依存ドリフト
    および温度非依存ドリフト並びに感度補償回路配置。 ２、パルス幅復調器（１１、１２）の入力回路には個別
    の電気的可制御スイッチ（１４、１５）を設け、これら
    スイッチ（τ＿１、τ＿２）のパルス期間（ｔ＿１、ｔ
    ＿２）に従って毎回パルス幅復調器（１１、１２）の充
    電コンデンサ（１７、１８）にコントローラの出力直流
    電圧（Ｕ＿ｏ）を供給してこの充電コンデンサを周期ｔ
    ＿ｒ＿ｅ＿ｆ中充電し、且つ周期ｔ＿ｒ＿ｅ＿ｆの終了
    後充電コンデンサに零電位を供給してこのコンデンサを
    放電するようにしたことを特徴とする特許請求の範囲第
    １項記載の容量性センサの温度依存ドリフトおよび温度
    非依存ドリフト並びに感度補償回路配置。 ３、コントローラの出力端子（２７）とスイッチ（１４
    、１５）との間の接続路にリセット接点が零電位点に接
    続された他の電気的可制御スイッチ（２８）を設け、こ
    れによってその適切な切換により、発振器からのパルス
    信号（τ＿ｒ＿ｅ＿ｆ）を用い、関連する充電コンデン
    サ（１７、１８）の充電期間ｔ＿ｒ＿ｅ＿ｆおよび放電
    期間を決め得るようにしたことを特徴とする特許請求の
    範囲第２項記載の容量性センサの温度依存ドリフトおよ
    び温度非依存ドリフト並びに感度補償回路配置。 ４、コントローラ（１６）をスイッチ（２９）に接続し
    、このスイッチを経てコントローラ（１６）をスイッチ
    オンおよびオフするようにしたことを特徴とする特許請
    求の範囲第２項又は第３項記載の容量性センサの温度依
    存ドリフトおよび温度非依存ドリフト並びに感度補償回
    路配置。 ５、パルス幅復調器（１１、１２）は、充電コンデンサ
    （１７、１８）を有し、３個の順次に接続されたフィル
    タ素子（３４、３５、３６；３７、３８、３９）より成
    る低域通過フィルタ（３０、３１）と、高入力抵抗を有
    し、非反転型演算増幅器（４０、４１）より成る未結合
    増幅器（３２、３３）とを具えることを特徴とする特許
    請求の範囲第１項ないし第４項の何れかの項に記載の容
    量性センサの温度依存ドリフトおよび温度非依存ドリフ
    ト並びに感度補償回路配置。 ６、加算／減算部材（１９）は、非反転入力端子および
    第１抵抗（ＡＲ１１、ＡＲ１２）を経て零電位点に接続
    された反転入力端子を有する演算増幅器（４２）と、第
    ２抵抗および第３抵抗（ＡＲ１、ＡＲ２；ＡＲ７、ＡＲ
    ８）とを具え、これら抵抗の相互接続端によって加算／
    減算部材（１９）の一方の入力端子（２０）を構成し、
    これら抵抗の他側端の一方を演算増幅器（４２）の非反
    転入力端子に接続し、他方を反転入力端子に接続し、ほ
    かに第４抵抗および第５抵抗（ＡＲ３、ＡＲ４；ＡＲ９
    、ＡＲ１０）を具え、その相互接続端によって加算／減
    算部材（１９）の他方の入力端子（２１）を構成し、こ
    れら抵抗の他側端の一方を演算増幅器（４２）の非反転
    入力端子に接続し、他方を反転入力端子に接続し、演算
    増幅器（４２）の出力端子によって加算／減算部材の出
    力端子（２３）を構成し、演算増幅器（４２）は、その
    非反転入力端子を抵抗（５５）を経て零電位点に接続し
    、反転入力端子を抵抗（５４）を経てその出力端子（２
    ３）に接続するようにしたことを特徴とする特許請求の
    範囲第１項ないし第５項の何れかの項に記載の容量性セ
    ンサの温度非依存ドリフトおよび温度依存ドリフト並び
    に感度補償回路配置。 ７、出力減算部材（１３）は、反転入力端子および非反
    転入力端子を有する演算増幅器（４３）と、第１抵抗お
    よび第２抵抗（ＡＲ１３、ＡＲ１４；ＡＲ１５、ＡＲ１
    ６）とを具え、これら抵抗の相互接続端を演算増幅器（
    ４３）の非反転入力端子に接続し、第１抵抗（ＡＲ１３
    、ＡＲ１４）の他側端によって出力減算部材（１３）の
    第１入力端子（２４）を構成し、第２抵抗（ＡＲ１５、
    ＡＲ１６）の他側端によって他の入力端子（２６）を構
    成し、ほかに第３抵抗および第４抵抗（ＡＲ１９、ＡＲ
    ２０；ＡＲ１７、ＡＲ１８）を具え、これら抵抗の相互
    接続端を演算増幅器（４３）の反転入力端子に接続し、
    第３抵抗（ＡＲ１９、ＡＲ２０）の他側端によって出力
    減算部材（１３）の第２入力端子（２５）を構成し、第
    ４抵抗（ＡＲ１７、ＡＲ１８）の他側端によっても出力
    減算部材（１３）の他の入力端子（２６）を構成し、第
    ２抵抗および第４抵抗（ＡＲ１５、ＡＲ１６；ＡＲ１７
    、ＡＲ１８）の他側端によっても他の入力端子（２６）
    を交互に構成し、且つこの他側端を零電位点に接続し、
    演算増幅器（４３）はその非反転入力端子を抵抗（５６
    ）を経て零電位点に接続し、反転入力端子を抵抗（５３
    ）を経てその出力端子に接続するようにしたことを特徴
    とする特許請求の範囲第１項ないし第６項の何れかの項
    に記載の容量性センサの温度依存ドリフトおよび温度非
    依存ドリフト並びに感度補償回路配置。 ８、コントローラ（１６）には比較器として作動する演
    算増幅器（４４）を設け、その非反転入力端子をコント
    ローラの入力定直流電圧（Ｕ＿ｒ＿ｅ＿ｆ）を発生する
    基準電圧発生器（４５）の出力端子に接続し、反転入力
    端子を、入力抵抗（４６）を経てコントローラの他の入
    力直流電圧（Ｕ＿ｒ）を供給する加算／減算部材（１９
    ）の出力端子（２３）に接続すると共にコンデンサ（４
    ７）を経てコントローラの出力端子（２７）を構成する
    出力端子に接続するようにしたことを特徴とする特許請
    求の範囲第１項ないし第７項の何れかの項に記載の容量
    性センサの温度依存ドリフトおよび温度非依存ドリフト
    並びに感度補償回路配置。 ９、コントローラの入力定直流電圧（Ｕ＿ｒ＿ｅ＿ｆ）
    を発生する基準電圧発生器（４５）を、並列接続のツェ
    ナーダイオード（４８）およびコンデンサ（４９）によ
    り構成し、その一端を零電位点に接続し、他端により基
    準電圧発生器の出力端子を構成し、これによって、抵抗
    （５０）を経て供給される供給電圧から予定の定直流電
    圧（Ｕ＿ｒ＿ｅ＿ｆ）を取出し得るようにしたことを特
    徴とする特許請求の範囲第８項記載の容量性センサの温
    度依存ドリフトおよび温度非依存ドリフト並びに感度補
    償回路配置。
JP62150332A 1986-06-18 1987-06-18 容量性センサの温度依存ドリフトおよび温度非依存ドリフト並びに感度補償回路配置 Expired - Lifetime JPH0785022B2 (ja)

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