JPS64646B2 - - Google Patents
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- JPS64646B2 JPS64646B2 JP56036949A JP3694981A JPS64646B2 JP S64646 B2 JPS64646 B2 JP S64646B2 JP 56036949 A JP56036949 A JP 56036949A JP 3694981 A JP3694981 A JP 3694981A JP S64646 B2 JPS64646 B2 JP S64646B2
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- Japan
- Prior art keywords
- voltage
- output
- variable capacitor
- time
- pulse width
- 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
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-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01D5/00—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
- G01D5/12—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means
- G01D5/14—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage
- G01D5/24—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage by varying capacitance
- G01D5/241—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage by varying capacitance by relative movement of capacitor electrodes
- G01D5/2417—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage by varying capacitance by relative movement of capacitor electrodes by varying separation
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Indication And Recording Devices For Special Purposes And Tariff Metering Devices (AREA)
- Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)
- Measuring Instrument Details And Bridges, And Automatic Balancing Devices (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、圧力、差圧等の被測定量に応じて可
動電極が変位し容量が変化する可変コンデンサを
用いた容量式変換器に関する。
動電極が変位し容量が変化する可変コンデンサを
用いた容量式変換器に関する。
一般に容量式変換器においては、可変コンデン
サに並列に存在するストレイ容量の影響を受けて
直線性が悪い欠点があつた。また圧力変換器や差
圧変換器のように被測定量を金属ダイヤフラムで
変位に換えて可変コンデンサの容量を変化させる
場合には、金属ダイヤフラムの変位量が大きくな
ると被測定量に比例しなくなるため、被測定量と
出力とが非直線的になる欠点があつた。
サに並列に存在するストレイ容量の影響を受けて
直線性が悪い欠点があつた。また圧力変換器や差
圧変換器のように被測定量を金属ダイヤフラムで
変位に換えて可変コンデンサの容量を変化させる
場合には、金属ダイヤフラムの変位量が大きくな
ると被測定量に比例しなくなるため、被測定量と
出力とが非直線的になる欠点があつた。
本発明は、上述の如き非直線性を有効に補償で
きる容量式変換器を実現したものである。
きる容量式変換器を実現したものである。
第１図は本発明変換器の一実施例を示す接続図
である。図において、Ｃは可変コンデンサで、圧
力、差圧等の被測定量に応じて変位する可動電極
１１とこの可動電極１１に対向配置されている固
定電極１２とで構成されている。可動電極１１は
基準点に接続され、固定電極１２は抵抗Ｒを介し
て電圧源Vrに接続されるとともに、スイツチ
SW1を介して基準点に接続されて、Ｃの充放電回
路を形成している。COは比較器で、一方の入力
端子（＋）に加えられる可変コンデンサＣの充放
電電圧V1と他方の入力端子（−）に加えられる
一定電圧V2とを比較し、V1＞V2になるとその出
力でワンシヨツト回路MMを動作させる。ワンシ
ヨツト回路MMはモノマルチ等からなり、比較器
出力で駆動されると一定時間tsだけ出力PWを発
生し、スイツチSW1をオンにする。またワンシヨ
ツト回路MMの出力はスイツチSW2を駆動し、加
算器出力V3をオンオフしてフイルタ回路FCに与
える。AMPは一定ゲインＡの増幅器で、フイル
タ回路FCで平滑された電圧を増幅し、出力電圧
Voとして出力端子OUTに与える。そして出力電
圧Voを係数器KCでｋ倍した電圧kVoと基準電圧
Vsとが加算器ADで加算されて、加算器出力V3
（＝kVo＋Vs）となる。
である。図において、Ｃは可変コンデンサで、圧
力、差圧等の被測定量に応じて変位する可動電極
１１とこの可動電極１１に対向配置されている固
定電極１２とで構成されている。可動電極１１は
基準点に接続され、固定電極１２は抵抗Ｒを介し
て電圧源Vrに接続されるとともに、スイツチ
SW1を介して基準点に接続されて、Ｃの充放電回
路を形成している。COは比較器で、一方の入力
端子（＋）に加えられる可変コンデンサＣの充放
電電圧V1と他方の入力端子（−）に加えられる
一定電圧V2とを比較し、V1＞V2になるとその出
力でワンシヨツト回路MMを動作させる。ワンシ
ヨツト回路MMはモノマルチ等からなり、比較器
出力で駆動されると一定時間tsだけ出力PWを発
生し、スイツチSW1をオンにする。またワンシヨ
ツト回路MMの出力はスイツチSW2を駆動し、加
算器出力V3をオンオフしてフイルタ回路FCに与
える。AMPは一定ゲインＡの増幅器で、フイル
タ回路FCで平滑された電圧を増幅し、出力電圧
Voとして出力端子OUTに与える。そして出力電
圧Voを係数器KCでｋ倍した電圧kVoと基準電圧
Vsとが加算器ADで加算されて、加算器出力V3
（＝kVo＋Vs）となる。
このように構成した本発明において、ワンシヨ
ツト回路MMの出力PWがオフであると、SW1が
オフで可変コンデンサＣが抵抗Ｒを介して充電さ
れ、充電電圧V1はCRの時定数で上昇する。この
電圧V1が一定電圧V2より大きくなると比較器CO
の出力が反転し、ワンシヨツト回路MMの出力が
一定時間tsだけオンになり、SW1も一定時間tsだ
けオンになる。SW1がオンになつている間に可変
コンデンサＣの電荷が放電される。そして一定時
間ts経過しMMの出力がオフになると、SW1もオ
フになり可変コンデンサＣはCRの時定数で再び
充電を行う。このようにして比較器CO、ワンシ
ヨツト回路MM、スイツチSW1および可変コンデ
ンサＣからなるループは周期的にオンオフを繰り
返し自励振動する。これらの関係を示したのが第
２図の波形図で、イはＣの充放電電圧V1の波形
図、ロはワンシヨツト回路MMの出力PWの波形
図、ハはスイツチSW1の動作波形図である。自励
振動ループがオンとなつている時間t1はワンシヨ
ツト回路MMによつて決る一定時間tsであり、オ
フとなつている時間t2はCRに比例する。したが
つて、自励振動ループのパルス幅信号PWのデユ
テイレシオt1／Ｔは、 t1／Ｔ＝t1／t1＋t2＝ts／CRV2／Vr＋ts (1) ただし、Vr≫V2 となる。このパルス幅信号PWでスイツチSW2が
駆動され、フイルタ回路FCにPWがオンのとき
（kVo＋Vs）なる加算器ADの出力V3を加えるの
で、FCの出力には次式に示す如き平均値電圧V4
が生ずる。
ツト回路MMの出力PWがオフであると、SW1が
オフで可変コンデンサＣが抵抗Ｒを介して充電さ
れ、充電電圧V1はCRの時定数で上昇する。この
電圧V1が一定電圧V2より大きくなると比較器CO
の出力が反転し、ワンシヨツト回路MMの出力が
一定時間tsだけオンになり、SW1も一定時間tsだ
けオンになる。SW1がオンになつている間に可変
コンデンサＣの電荷が放電される。そして一定時
間ts経過しMMの出力がオフになると、SW1もオ
フになり可変コンデンサＣはCRの時定数で再び
充電を行う。このようにして比較器CO、ワンシ
ヨツト回路MM、スイツチSW1および可変コンデ
ンサＣからなるループは周期的にオンオフを繰り
返し自励振動する。これらの関係を示したのが第
２図の波形図で、イはＣの充放電電圧V1の波形
図、ロはワンシヨツト回路MMの出力PWの波形
図、ハはスイツチSW1の動作波形図である。自励
振動ループがオンとなつている時間t1はワンシヨ
ツト回路MMによつて決る一定時間tsであり、オ
フとなつている時間t2はCRに比例する。したが
つて、自励振動ループのパルス幅信号PWのデユ
テイレシオt1／Ｔは、 t1／Ｔ＝t1／t1＋t2＝ts／CRV2／Vr＋ts (1) ただし、Vr≫V2 となる。このパルス幅信号PWでスイツチSW2が
駆動され、フイルタ回路FCにPWがオンのとき
（kVo＋Vs）なる加算器ADの出力V3を加えるの
で、FCの出力には次式に示す如き平均値電圧V4
が生ずる。
V4＝ts／CRV2／Vr＋ts（kVo＋Vs） (2)
この平均値電圧V4が増幅器AMPで増幅されて
出力電圧Voとなるので、AMPのゲインをＡとす
ると出力電圧Voは、 Vo＝Ats／CRV2／Vr＋ts−AktsVs (3) となる。
出力電圧Voとなるので、AMPのゲインをＡとす
ると出力電圧Voは、 Vo＝Ats／CRV2／Vr＋ts−AktsVs (3) となる。
一方可変コンデンサＣの容量は、可動電極１１
の変位量ｘに対し初期容量をCo、可動電極１１
と固定電極１２間の基準間隔（ｘ＝０のとき）を
ｄ、ストレイ容量をCsとすると、次式の関係で
変化する。
の変位量ｘに対し初期容量をCo、可動電極１１
と固定電極１２間の基準間隔（ｘ＝０のとき）を
ｄ、ストレイ容量をCsとすると、次式の関係で
変化する。
Ｃ＝Coｄ／ｄ＋Ｘ＋Cs (4)
よつて、出力電圧Voは、
Vo＝Ats（ｄ＋Ｘ）Vs／｛ＲV2／Vr（Co＋Cs
）＋ts−Akts｝ｄ＋（CsRV2／Vr＋ts−Akts）ｘ(5) となる。ここで、 ｋ＝CsRV2／Vr＋ts／Ats (6) を満足するように係数器KCの係数ｋを調整すれ
ば、出力電圧Voは、 Vo＝Vr／V2・Ats（ｄ＋Ｘ）／RCodVs (7) となり、しかもＲ、Co、ts、Ａ、ｄ、V2、Vr、
Vsは一定の値であるので、出力電圧Voは変位量
ｘに正確に対応したものとなる。
）＋ts−Akts｝ｄ＋（CsRV2／Vr＋ts−Akts）ｘ(5) となる。ここで、 ｋ＝CsRV2／Vr＋ts／Ats (6) を満足するように係数器KCの係数ｋを調整すれ
ば、出力電圧Voは、 Vo＝Vr／V2・Ats（ｄ＋Ｘ）／RCodVs (7) となり、しかもＲ、Co、ts、Ａ、ｄ、V2、Vr、
Vsは一定の値であるので、出力電圧Voは変位量
ｘに正確に対応したものとなる。
なお、係数器KCの係数ｋの値をｋ＜
ts＋CsRV2／Vr／Atsになるように調整すれば、出力電圧 Voの増加率は変位量ｘが大きくなる程増加し、
ｋ＞ts＋CsRV2／Vr／Atsになるように調整すれば変位量 ｘが大きくなる程減少するようになり、入出力関
係を非直線にできる。しかもその非直線性の大き
さは係数ｋの値を変えることで設定できる。よつ
て、例えば金属ダイヤフラムで差圧や圧力を変位
に変換する場合のように、被測定量と可動電極１
１の変位量ｘとの非直線性を補正できる。またパ
ルス幅信号PWを反転した信号すなわちオフ時間
が一定なパルス幅信号を利用することもでき
る。この場合CsRV2／Vr（１−Ak）＋ts＝０を満足 させれば、出力電圧Voは、 Vo＝−ＡCs／Co・（Co＋Cs）ＲV2／Vr／ts （１＋Cs／Co＋Cs・Ｘ／ｄ）Vs (8) となり非直線性を補正できる。なおパルス幅信号
PWがオフのときV3がフイルタ回路FCに加わる
ようにすれば、(6)式の関係を満足させることによ
つて、(7)式の関係が得られる。また第３図に示す
ように、パルス幅信号PWがオンのときVsをフイ
ルタ回路FCに与え、PWが．オフのときkVoを
FCに与えるようにしてもよい。この場合もCsR
V2／Vr（１−AK）＋ts＝０を満足させれば、出力電 圧Voは、 Vo＝−ＡCs／Co（１＋Ｘ／ｄ）Vs (9) となり、非直線性を補正できる。さらに第３図に
おいて、PWがオンのときkVoをフイルタ回路
FCに与え、オフのときVsをFCに与えるようにす
れば、(6)式の関係を満足させることによつて、出
力電圧Voは、 Vo＝ＡCo＋Cs／Co（１＋Cs／Co＋Cs・Ｘ／ｄ）Vs(10) となり、同様に非直線性を補正できる。
ts＋CsRV2／Vr／Atsになるように調整すれば、出力電圧 Voの増加率は変位量ｘが大きくなる程増加し、
ｋ＞ts＋CsRV2／Vr／Atsになるように調整すれば変位量 ｘが大きくなる程減少するようになり、入出力関
係を非直線にできる。しかもその非直線性の大き
さは係数ｋの値を変えることで設定できる。よつ
て、例えば金属ダイヤフラムで差圧や圧力を変位
に変換する場合のように、被測定量と可動電極１
１の変位量ｘとの非直線性を補正できる。またパ
ルス幅信号PWを反転した信号すなわちオフ時間
が一定なパルス幅信号を利用することもでき
る。この場合CsRV2／Vr（１−Ak）＋ts＝０を満足 させれば、出力電圧Voは、 Vo＝−ＡCs／Co・（Co＋Cs）ＲV2／Vr／ts （１＋Cs／Co＋Cs・Ｘ／ｄ）Vs (8) となり非直線性を補正できる。なおパルス幅信号
PWがオフのときV3がフイルタ回路FCに加わる
ようにすれば、(6)式の関係を満足させることによ
つて、(7)式の関係が得られる。また第３図に示す
ように、パルス幅信号PWがオンのときVsをフイ
ルタ回路FCに与え、PWが．オフのときkVoを
FCに与えるようにしてもよい。この場合もCsR
V2／Vr（１−AK）＋ts＝０を満足させれば、出力電 圧Voは、 Vo＝−ＡCs／Co（１＋Ｘ／ｄ）Vs (9) となり、非直線性を補正できる。さらに第３図に
おいて、PWがオンのときkVoをフイルタ回路
FCに与え、オフのときVsをFCに与えるようにす
れば、(6)式の関係を満足させることによつて、出
力電圧Voは、 Vo＝ＡCo＋Cs／Co（１＋Cs／Co＋Cs・Ｘ／ｄ）Vs(10) となり、同様に非直線性を補正できる。
なお、ワンシヨツト回路MMとしては、モノマ
ルチに限らず、タイマICやＶ／Ｆ変換IC等必要
に応じて種々の構成のものを用いることができ
る。また、可変コンデンサＣの初期容量等に温度
係数がある場合には、Ｃが配置されている場所の
温度を検出し、その温度に応じて基準電圧Vsを
変化させることによつて補償できる。またスイツ
チSW1，SW2としては電界効果トランジスタ等の
電子スイツチが好適である。さらにパルス幅信号
をフオトカプラ等の絶縁結合手段を介して出力側
に伝達すれば、入出力絶縁ができる。
ルチに限らず、タイマICやＶ／Ｆ変換IC等必要
に応じて種々の構成のものを用いることができ
る。また、可変コンデンサＣの初期容量等に温度
係数がある場合には、Ｃが配置されている場所の
温度を検出し、その温度に応じて基準電圧Vsを
変化させることによつて補償できる。またスイツ
チSW1，SW2としては電界効果トランジスタ等の
電子スイツチが好適である。さらにパルス幅信号
をフオトカプラ等の絶縁結合手段を介して出力側
に伝達すれば、入出力絶縁ができる。
以上説明したように本発明においては、簡単な
構成で非直線性を有効に補正できる容量式変換器
が得られる。
構成で非直線性を有効に補正できる容量式変換器
が得られる。
第１図は本発明変換器の一実施例を示す接続
図、第２図はその動作説明のための波形図、第３
図は本発明変換器の他の実施例を示す接続図であ
る。 C1……可変コンデンサ、CO……比較器、MM
……ワンシヨツト回路、FC……フイルタ回路、
KC……係数回路、AD……加算器、SW1，SW2
……スイツチ、Vs……基準電圧。
図、第２図はその動作説明のための波形図、第３
図は本発明変換器の他の実施例を示す接続図であ
る。 C1……可変コンデンサ、CO……比較器、MM
……ワンシヨツト回路、FC……フイルタ回路、
KC……係数回路、AD……加算器、SW1，SW2
……スイツチ、Vs……基準電圧。
Claims (1)
- １ 被測定量に応じて容量が変化する可変コンデ
ンサを充電し、その充電電圧が一定値になつたと
き、ワンシヨツト回路を駆動して可変コンデンサ
を放電させて、可変コンデンサの容量に関連する
時間幅とワンシヨツト回路で決る一定時間幅の和
に対応した周期で自励振動し、オン時間またはオ
フ時間が一定なパルス幅信号を発生させる手段
と、前記パルス幅信号で駆動され出力電圧に関連
する電圧と基準電圧とをオンオフするスイツチ
と、抵抗とコンデンサを有し、前記スイツチでオ
ンオフされた電圧を平滑して出力に平均値電圧を
得るフイルタ回路と、このフイルタ回路の出力に
得られる平均値電圧を前記出力電圧として取り出
す増幅器とを具えた容量式変換器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56036949A JPS57151814A (en) | 1981-03-13 | 1981-03-13 | Capacity type converter |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56036949A JPS57151814A (en) | 1981-03-13 | 1981-03-13 | Capacity type converter |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS57151814A JPS57151814A (en) | 1982-09-20 |
| JPS64646B2 true JPS64646B2 (ja) | 1989-01-09 |
Family
ID=12483993
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP56036949A Granted JPS57151814A (en) | 1981-03-13 | 1981-03-13 | Capacity type converter |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS57151814A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02120535U (ja) * | 1989-03-14 | 1990-09-28 |
-
1981
- 1981-03-13 JP JP56036949A patent/JPS57151814A/ja active Granted
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02120535U (ja) * | 1989-03-14 | 1990-09-28 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS57151814A (en) | 1982-09-20 |
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