JPH0431330B2 - - Google Patents
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- JPH0431330B2 JPH0431330B2 JP13505985A JP13505985A JPH0431330B2 JP H0431330 B2 JPH0431330 B2 JP H0431330B2 JP 13505985 A JP13505985 A JP 13505985A JP 13505985 A JP13505985 A JP 13505985A JP H0431330 B2 JPH0431330 B2 JP H0431330B2
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- Arrangements For Transmission Of Measured Signals (AREA)
- Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
<産業上の利用分野>
本発明は、差圧などを静電容量を介して電気信
号に変換する容量式差圧伝送器に係り、特にデジ
タル信号により外部に伝送することの出来る容量
式差圧伝送器に関する。[Detailed Description of the Invention] <Industrial Application Field> The present invention relates to a capacitive differential pressure transmitter that converts differential pressure, etc. into an electrical signal via capacitance, and in particular, relates to a capacitive differential pressure transmitter that converts differential pressure etc. into an electrical signal via capacitance, and in particular, transmits a digital signal to the outside. This article relates to capacitive differential pressure transmitters that can be used.
<従来技術>
従来の差圧伝送器は容量式のセンサあるいはス
トレンゲージなどを用いて構成され、多くは4〜
20mAなどの統一アナログ信号に変換して、例え
ば2線式線路で遠方の受信器に伝送するように構
成されて来た。<Prior art> Conventional differential pressure transmitters are constructed using capacitive sensors or strain gauges, and most have four to four
It has been configured to convert it into a unified analog signal such as 20mA and transmit it to a distant receiver over a two-wire line, for example.
従つて、これ等の差圧伝送器はアナログ演算回
路を主体として構成されて来た。 Therefore, these differential pressure transmitters have been constructed mainly using analog calculation circuits.
<発明が解決しようとする問題点>
従来の差圧伝送器がアナログ演算回路を主体と
して構成されていたため、このアナログ演算回路
の性能により差圧伝送器全体の性能が決定される
欠点があつた。<Problems to be Solved by the Invention> Since conventional differential pressure transmitters were mainly configured with an analog calculation circuit, there was a drawback that the performance of the entire differential pressure transmitter was determined by the performance of this analog calculation circuit. .
<問題点を解決するための手段>
そこで、本発明においてはオペレーシヨナルア
ンプなどによるアナログ演算回路を使用すること
なく、例えばC−MOSジツクデバイスなどを用
いて容量式センサをデジタル演算部へインターフ
エースする方式を提供し、高精度の信号伝送を可
能とするものである。このため、本発明では、差
圧に応じて変化する第1および第2センサ容量
と、このセンサ容量の各一端が接続された共通接
続点に一端が接続された固定容量と、この共通接
続点に入力端が接続され所定の閾値を越えた入力
電圧の変化に応答して出力レベルを変えこの出力
レベルの変化を入力端に負帰還する検出ゲート手
段と、この検出ゲート手段の出力レベルの変化周
期を計数する計数手段と、この計数手段の任意ビ
ツトの出力レベルと検出ゲート手段の出力レベル
とに応答して第1センサ容量の他端へ第1固定電
圧と可変電圧とを交互に印加する第1励振手段
と、計数手段の任意ビツトの出力レベルと検出ゲ
ート手段の出力レベルとに応答して第2センサ容
量の他端へ可変電圧と第2固定電圧とを交互に印
加する第2励振ゲート手段と、少くとも検出ゲー
ト手段の出力レベルに応答して可変電圧と基準電
圧とを第3固定容量の他端へ交互に印加する第3
励振ゲート手段と、マイクロコンピユータを有し
このマイクロコンピユータにより計数手段の出力
に発生する2位置信号の各レベルの保持時間の差
を読みとりこの時間差の極性に応じて可変電圧を
上昇あるいは下降させる操作信号を出力し更にこ
の操作信号に関連した伝送用デジタル信号を外部
に伝送する通信手段を有するデジタル演算手段と
を具備する構成としたものである。<Means for solving the problem> Therefore, in the present invention, a capacitive sensor is interfaced to a digital calculation section using, for example, a C-MOS logic device, without using an analog calculation circuit such as an operational amplifier. This provides a method for transmitting signals with high accuracy. Therefore, in the present invention, first and second sensor capacitances that change according to the differential pressure, a fixed capacitor having one end connected to a common connection point to which one end of each of the sensor capacitances is connected, and this common connection point a detection gate means having an input terminal connected to the input terminal and changing an output level in response to a change in the input voltage exceeding a predetermined threshold and negatively feeding back the change in the output level to the input terminal, and a change in the output level of the detection gate means. A counting means for counting cycles, and a first fixed voltage and a variable voltage are alternately applied to the other end of the first sensor capacitor in response to the output level of an arbitrary bit of the counting means and the output level of the detection gate means. a first excitation means; a second excitation for alternately applying a variable voltage and a second fixed voltage to the other end of the second sensor capacitor in response to the output level of an arbitrary bit of the counting means and the output level of the detection gate means; a third gate means for alternately applying a variable voltage and a reference voltage to the other end of the third fixed capacitor in response to at least the output level of the detection gate means;
An operation signal comprising an excitation gate means and a microcomputer, which reads the difference in retention time of each level of the two-position signal generated in the output of the counting means, and raises or lowers the variable voltage according to the polarity of this time difference. The apparatus is configured to include a digital calculation means having a communication means for outputting a transmission signal and further transmitting a transmission digital signal related to the operation signal to the outside.
<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。第1図は本発明の一実施例を示すブロツ
ク図である。10はインタフエース部、20はデ
ジタル演算部である。<Example> Hereinafter, an example of the present invention will be described based on the drawings. FIG. 1 is a block diagram showing one embodiment of the present invention. 10 is an interface section, and 20 is a digital calculation section.
センサ容量C1,C2の各一端は検出ゲートを構
成するインバータG1の入力端に接続されている。
インバータG1の入力端と出力端の間には抵抗Rc
が負帰還接続されている。 One end of each of the sensor capacitors C 1 and C 2 is connected to the input end of an inverter G 1 that constitutes a detection gate.
There is a resistor R c between the input and output ends of the inverter G1 .
A negative feedback is connected.
インバータG1の出力端はnビツトのカウンタ
CT1Aの入力端CLに接続され、その出力端Qoは
第1励振ゲート手段としてのアンドゲートG2の
入力の一端に接続されている。更に出力端Qoは
インバータG3を介して第2励振ゲート手段とし
てのアンドゲートG4の入力の一端に接続されて
いる。アンドゲートG2,G4の入力の他端はイン
バータG1の出力端とインバータG5を介して接続
されている。 The output end of inverter G1 is an n-bit counter.
It is connected to the input end CL of CT 1 A, and its output end Q o is connected to one end of the input of AND gate G 2 serving as the first excitation gate means. Further, the output terminal Q o is connected via an inverter G 3 to one end of the input of an AND gate G 4 serving as a second excitation gate means. The other input ends of AND gates G 2 and G 4 are connected to the output end of inverter G 1 via inverter G 5 .
バツフアゲートG6はデジタル演算部20から
の操作信号Dppを受け、その出力端にデユテイ比
の変化するパルス信号を出力する。このパルス信
号を抵抗R1、コンデンサC4で構成したフイルタ
により可変電圧Vに変換する。 The buffer gate G6 receives the operation signal Dpp from the digital calculation section 20, and outputs a pulse signal whose duty ratio changes to its output terminal. This pulse signal is converted into a variable voltage V by a filter composed of a resistor R 1 and a capacitor C 4 .
第3励振ゲートとしてのインバータG7の正電
源端には可変電圧V、負電源端は基準電位点Cに
それぞれ接続され、その入力端にはインバータ
G1の出力端の電圧が印加されている。インバー
タG7の出力端はインバータG1の入力端にその一
端が接続されたコンデンサC3の他端に接続され
ている。 The positive power supply terminal of the inverter G7 serving as the third excitation gate is connected to a variable voltage V, the negative power supply terminal is connected to a reference potential point C, and the inverter G7 is connected to its input terminal.
The voltage at the output end of G1 is applied. The output of the inverter G7 is connected to the other end of a capacitor C3 , one end of which is connected to the input of the inverter G1 .
アンドゲートG2の正電源端、負電源端にはそ
れぞれ正電圧+E、可変電圧Vが印加され、アン
ドゲートG4の正電源端、負電源端にはそれぞれ
可変電圧V、負電圧−Eが印加されている。 A positive voltage +E and a variable voltage V are applied to the positive power terminal and negative power terminal of AND gate G 2 , respectively, and a variable voltage V and a negative voltage -E are applied to the positive power terminal and negative power terminal of AND gate G 4 , respectively. is being applied.
カウンタCT1の出力端は、監視ゲートとしての
イクスクルシーブオアゲートG8の入力の一端に
接続されている。イクスクルシーブオアゲート
G8の入力の他端にはデジタル演算部20からの
検知信号Dsが印加されている。 The output end of the counter CT 1 is connected to one end of the input of an exclusive sieve-or gate G 8 as a monitoring gate. Exclusive Thiev or Gate
A detection signal D s from the digital calculation unit 20 is applied to the other input end of G 8 .
CT2はクロツクカウンタでありその入力端CL
にデジタル演算部20からクロツクパルスPcを受
けこれを単にカウントし時間情報をコード化して
所要ビツトのデジタル信号Dcとして出力端Qよ
りデジタル演算部20へ出力する。 CT 2 is a clock counter whose input terminal CL
Then, it receives a clock pulse P c from the digital calculation unit 20, simply counts it, encodes time information, and outputs it from the output terminal Q to the digital calculation unit 20 as a digital signal D c of required bits.
以上の構成のうちセンサ容量C1,C2とコンデ
ンサC3を除いた部分でデジタル演算部へのイン
タフエース部10を構成している。 Of the above configuration, the portion excluding the sensor capacitors C 1 and C 2 and the capacitor C 3 constitutes an interface unit 10 to the digital calculation unit.
デジタル演算部20のうち、RAMはランダム
アクセスメモリ、ROMはリードオンリメモリ、
CPUはマイクロプロセツサ、IO1は信号伝送のた
めの入出力ポート、TCは入出力ポートIO1の出
力を受けて電流信号やその他の慣用信号を伝送す
るための伝送回路、IO2,IO3,IO4はそれぞれイ
ンタフエース部10との間を結ぶ入出力ポートで
あり、これ等の各要素の間はバスBSで結ばれて
いる。 Of the digital calculation unit 20, RAM is random access memory, ROM is read-only memory,
CPU is a microprocessor, IO 1 is an input/output port for signal transmission, TC is a transmission circuit for receiving the output of input/output port IO 1 and transmitting current signals and other commonly used signals, IO 2 , IO 3 , IO 4 are input/output ports connecting with the interface unit 10, and these elements are connected by a bus BS.
CLGはクロツクパルスPcを発生するクロツク
ジエネレータであり、このクロツクパルスPcをク
ロツクカウンタCT2とマイクロプロセツサCPU
にそれぞれ供給する。 CLG is a clock generator that generates a clock pulse Pc , and this clock pulse Pc is sent to a clock counter CT2 and a microprocessor CPU.
supply each.
入出力ポートIO2はマイクロプロセツサCPUか
らバスBSを介して受けた指令に基づいて検知信
号DsをイクスクルシーブオアゲートG8の入力の
他端に印加する。その出力端に発生したトリガパ
ルスPTによりクロツクカウンタCT2の中の時間情
報であるデジタル信号Dcを入出力ポートIO3に格
納する。 The input/output port IO2 applies a detection signal Ds to the other input end of the exclusive sieve-or gate G8 based on a command received from the microprocessor CPU via the bus BS. A digital signal D c , which is time information in the clock counter CT 2 , is stored in the input/output port IO 3 by the trigger pulse P T generated at the output terminal.
一方、マイクロプロセツサCPUで処理された
信号は入出力ポートIO4を介して操作信号Dppとし
てバツフアゲートG6に出力される。 On the other hand, the signal processed by the microprocessor CPU is outputted to the buffer gate G6 as an operation signal Dpp via the input/output port IO4 .
なお、インバータG1,G3,G5、バツフアゲー
トG6などの論理素子の付勢は正電圧+E、負電
圧−Eで行ない、これ等の値は例えば+2.5ボル
ト、−2.5ボルトなどとする。更に、インバータ
G1,G3,G5,G7、バツフアゲートG6、アンドゲ
ートG2,G5などの論理素子はPチヤネルMOS−
FETとNチヤネルMOS−FETで構成されたC−
MOS回路を用いると付勢電圧値が出力レベルの
電圧値となるので都合が良い。 Note that logic elements such as inverters G 1 , G 3 , G 5 and buffer gate G 6 are energized with positive voltage +E and negative voltage -E, and these values are, for example, +2.5 volts, -2.5 volts, etc. do. Furthermore, the inverter
Logic elements such as G 1 , G 3 , G 5 , G 7 , buffer gate G 6 , AND gates G 2 and G 5 are P channel MOS-
C- composed of FET and N-channel MOS-FET
It is convenient to use a MOS circuit because the energizing voltage value becomes the output level voltage value.
次に、以上の如く構成された第1図に示す容量
式差圧伝送器の動作について第2図に示す波形図
を用いて説明する。 Next, the operation of the capacitive differential pressure transmitter shown in FIG. 1 constructed as above will be explained using the waveform diagram shown in FIG. 2.
カウンタCT1の出力が第2図1,ヘの期間T1
で示すハイレベル“H”でインバータG5の出力
がローレベル“L”にあるときは、アンドゲート
G2の出力(第2図1,ハ)は“L”状態であり、
インバータG1の入力端の入力電圧eiは第2図1,
イのA0で示す状態にあり、インバータG1の出力
端の出力レベルは第2図1,ロで示す様に“H”
状態にあるので、抵抗Rcを介してセンサ容量C1,
C2およびコンデンサC3が充電され徐々に電位が
上昇する。インバータG1のスレシホールドレベ
ルVTHに電圧eiが達すると、インバータG1の出力
が反転し、インバータG1の入力端の電圧eiは第2
図1,イのA1で示す状態になる。この場合、ス
レシホールドレベルVTHは+E、−Eの電圧で付
勢されているのでVTH=0でインバータG1の出力
が反転する。この電圧変化e1は、入力端での電荷
変動を考慮すると次式で示される。 The output of counter CT 1 is shown in Fig. 2 during period T 1.
When the output of inverter G5 is at the low level "L" at the high level "H" shown by
The output of G 2 (Figure 2, 1, c) is in the "L" state,
The input voltage e i at the input end of inverter G 1 is shown in Figure 2 1.
The output level of the output terminal of the inverter G1 is "H" as shown in Figure 2 ( 1 ), (B).
Since it is in the state, the sensor capacitance C 1 ,
C 2 and capacitor C 3 are charged and their potentials gradually rise. When the voltage e i reaches the threshold level V TH of the inverter G 1 , the output of the inverter G 1 is inverted, and the voltage e i at the input end of the inverter G 1 becomes the second
The state will be as shown in A1 of Figure 1, A. In this case, since the threshold level V TH is energized with the voltages +E and -E, the output of the inverter G 1 is inverted when V TH =0. This voltage change e 1 is expressed by the following equation, taking into account the charge fluctuation at the input end.
e1=C1(E−V)+C3V/C1+C2+C3 (1)
尚、これ等の状態では、インバータG3の出力
はカウンタCT1の出力を反転した第2図1,ヘの
状態にあり、このためアンドゲートG4の出力は
“L”状態に固定されており、センサ容量C1側の
みが切替えられる。 e 1 = C 1 (E-V) + C 3 V/C 1 + C 2 + C 3 (1) In these conditions, the output of inverter G 3 is the inverted output of counter CT 1 , Therefore, the output of the AND gate G4 is fixed at the "L" state, and only the sensor capacitor C1 side is switched.
状態A0からA1に切替つた後の過渡状態は初期
値を(1)式で示す値としてスレシホールドレベル
VTHに電圧eiが低下するまでの放電時間t1を算出
すると、
t1=−Rc(C1+C2+C3)lnE/(e1+E) (2)
となる。 In the transient state after switching from state A 0 to A 1 , the initial value is set to the threshold level as shown in equation (1).
The discharge time t 1 until the voltage e i decreases to V TH is calculated as follows: t 1 =−R c (C 1 +C 2 +C 3 )lnE/(e 1 +E) (2).
放電時間t1の経過後、インバータG1の出力が反
転する(第2図1,ロ)。反転直後のインバータ
G1の入力端の電圧変化e1′は(1)式と同じとなる。
従つて、この場合のセンサ容量C1,C2およびコ
ンデンサC3への逆方向の放電時間t1′も(2)式で示
す値となる。この放電時間は第2図1,イの
A1′で示す領域である。 After the discharge time t 1 has elapsed, the output of the inverter G 1 is reversed (FIG. 2, 1, b). Inverter immediately after inversion
The voltage change e 1 ′ at the input terminal of G 1 is the same as equation (1).
Therefore, the discharge time t 1 ' in the reverse direction to the sensor capacitances C 1 and C 2 and the capacitor C 3 in this case also has the value shown by equation (2). This discharge time is shown in Figure 2, 1, A.
This is the area indicated by A 1 ′.
次にカウンタCT1の出力が第2図1,ヘの期期
T2で示すローレベル“L”のときはアンドゲー
トG2の出力は“L”状態に固定され、アンドゲ
ートG4の出力はインバータG1の出力レベルの変
化に従つて変化する(第2図1,ニ)。この場合
のセンサ容量C1,C2およびコンデンサC3の充放
電関係の動作は期間T1の場合と同様であり、そ
の入力電圧eiの変化e2および放電時間t2はそれぞ
れ下式で示される値となる。 Next, the output of counter CT 1 is shown in Fig. 2.
When the low level is "L" indicated by T2 , the output of the AND gate G2 is fixed to the "L" state, and the output of the AND gate G4 changes according to the change in the output level of the inverter G1 (second Figure 1, d). In this case, the operation related to charging and discharging of the sensor capacitances C 1 and C 2 and the capacitor C 3 is the same as in the case of period T 1 , and the change e 2 of the input voltage e i and the discharge time t 2 are respectively expressed by the following formulas. The value shown will be the value shown.
e2=C2(E+V)−C3V/C1+C2+C3 (3)
t2=−Rc(C1+C2+C3)lnE/e2+E (4)
インバータG1の出力レベルの変化に伴う逆方
向への電圧変化e2′もe2と同値であり、従つて逆
方向への放電時間t1′も(4)式で示す値と同値とな
る。 e 2 = C 2 (E + V) - C 3 V/C 1 + C 2 + C 3 (3) t 2 = - R c (C 1 + C 2 + C 3 )lnE/e 2 + E (4) Output level of inverter G 1 The voltage change e 2 ′ in the opposite direction due to the change in is also the same value as e 2 , and therefore the discharge time t 1 ′ in the reverse direction is also the same value as the value shown in equation (4).
一方、デジタル演算部20からは後述する様に
カウンタCT1の出力パルスの期間T1とT2が等し
くなる様に操作信号DppをバツフアゲートG6の入
力端に出力する。その出力端には第2図1,トに
示す波形のパルス信号を出力し、これを抵抗R1、
コンデンサC4で構成するフイルタで平滑して可
変電圧Vとする。この可変電圧Vでインバータ
G7を付勢するのでコンデンサC3の他端に印加さ
れる電圧(第2図1,ホ)は可変電圧Vの大きさ
に従つて変化し期間T1とT2が等しくされる。 On the other hand, the digital calculation section 20 outputs the operation signal D pp to the input terminal of the buffer gate G 6 so that the periods T 1 and T 2 of the output pulses of the counter CT 1 are equal, as will be described later. A pulse signal with the waveform shown in Fig. 2, 1, is outputted to its output terminal, and this is connected to the resistor R 1 ,
A variable voltage V is obtained by smoothing with a filter consisting of a capacitor C4 . Inverter with this variable voltage V
Since G 7 is energized, the voltage applied to the other end of capacitor C 3 (FIG. 2, 1, E) varies according to the magnitude of variable voltage V, and periods T 1 and T 2 are made equal.
放電時間t1t2に対応するカウンタCT1の入力端
での変化数をnビツト計数した計数値がT1、T2
であるので(2)、(4)式を等しくおいて、e1=e2が得
られ、(1)、(3)式を等しくおくと次式が得られる。 The count values obtained by counting the number of changes at the input terminal of the counter CT 1 corresponding to the discharge time t 1 t 2 by n bits are T 1 and T 2
Therefore, by making equations (2) and (4) equal, e 1 =e 2 can be obtained, and by making equations (1) and (3) equal, the following equation can be obtained.
C1(E−V)+C3V=C2(E+V)−C3V (5)
ここで、センサ容量C1,C2は差圧により変化
する変化成分C1′,C2′と浮遊容量などによる変化
しない不変成分Cpとの和で示されるので(5)式を
これ等の成分を用いて書き換えると、
(C1′+Cp)(E−V)+C3V=(C1′+Cp)(E+
V)+C3V (6)
となる。C3とCpと等しく選定し不変成分Cpを消
去すると(6)式は次の(7)式となる。 C 1 (E-V) + C 3 V = C 2 (E + V) - C 3 V (5) Here, the sensor capacitances C 1 and C 2 are the change components C 1 ′ and C 2 ′ that change due to the differential pressure, and the floating It is expressed as the sum of the constant component C p that does not change due to capacitance, etc., so if equation (5) is rewritten using these components, (C 1 ′ + C p ) (E-V) + C 3 V = (C 1 ′+C p )(E+
V)+C 3 V (6). If C 3 and C p are selected to be equal and the invariant component C p is eliminated, equation (6) becomes the following equation (7).
V=C1′−C2′/C1′+C2′E (7)
従つて、差圧により静電容量が変化する変化成
分C1′,C2′のみで可変電圧Vを表わすことができ
る。また、可変電圧Vは第2図1,トの波形を平
滑した電圧であるので
V=ET10−ET20/T10+T20 (8)
として表わされる。(7)式および(8)式から、
C1′−C2′/C1′+C2′=T10−T20/T10+T20 (9)
となる。 V=C 1 ′−C 2 ′/C 1 ′+C 2 ′E (7) Therefore, the variable voltage V can be expressed only by the change components C 1 ′ and C 2 ′ where the capacitance changes due to the differential pressure. can. Further, since the variable voltage V is a voltage obtained by smoothing the waveform of FIG. From equations (7) and (8), C 1 ′−C 2 ′/C 1 ′+C 2 ′=T 10 −T 20 /T 10 +T 20 (9).
従つて、T10、T20の値から逆に差圧を知るこ
とができる。T10、T20の値はデジタル演算部2
0より送出された値であるので、対応する信号を
入出力ポートIO1より伝送回路TCを介して例え
ばデジタル信号として伝送することがきる。 Therefore, the differential pressure can be determined from the values of T 10 and T 20 . The values of T 10 and T 20 are calculated by the digital calculation section 2.
Since the value is sent from 0, the corresponding signal can be transmitted from the input/output port IO 1 via the transmission circuit TC, for example, as a digital signal.
次にデジタル演算部20での信号処理を中心と
した動作の説明をする。 Next, the operation centered on signal processing in the digital arithmetic unit 20 will be explained.
デジタル演算部20ではメモリRAMまたは
ROMに書き込まれたプログラムによりマイクロ
プロセツサCPUの制御のもとに入出力ポートIO2
を介して第2図2,ロに示す波形の検知信号Ds
をイクスクルシーブオアゲートG8の入力の他端
に出力する。一方、カウンタCT1の出力端Qoか
らは第2図2,イに示す波形の出力信号がエクス
クルシーブオアゲートG8の入力の一端に印加さ
れている。 In the digital calculation unit 20, memory RAM or
The input/output port IO 2 is controlled by the microprocessor CPU by the program written in the ROM.
The detection signal D s with the waveform shown in FIG.
is output to the other end of the input of exclusive sieve-or gate G8 . On the other hand, from the output terminal Q o of the counter CT 1 , an output signal having the waveform shown in FIG. 2, A is applied to one input terminal of the exclusive OR gate G 8 .
検知信号Dsが“L”状態のときは、イクスク
ルシーブオアゲートG8より出力されるトリガパ
ルスPTは第2図2,ハに示すようにカウンタCT1
の出力レベルが“L”から“H”への変化を
“H”レベルとして入出力ポートIO3の入力端Tr
へ伝達される。逆に、検知信号Dsが“H”状態
のときは、トリガパルスPTはカウンタCT1の出力
レベルが“H”から“L”への変化を“H”レベ
ルとして入出力ポートIO3の入力端Trへ伝達され
る。 When the detection signal D s is in the “L” state, the trigger pulse P T output from the exclusive sieve-or gate G 8 is applied to the counter CT 1 as shown in FIG.
The change in the output level from “L” to “H” is regarded as “H” level and input terminal T r of input/output port IO 3
transmitted to. Conversely, when the detection signal D s is in the "H" state, the trigger pulse P T is set to the "H" level when the output level of the counter CT 1 changes from "H" to "L". It is transmitted to the input terminal T r .
クロツクカウンタCT2はクロツクジエネレータ
CLGのクロツクパルスPc(第2図2,ニ)を入力
端CLに受け、これを単にカウントして時間情報
をコード化し、所要ビツトのデジタル信号Dcと
して入出力ポートIO3へ伝達する。第2図2,ホ
におけるD1〜D5は5ビツトに模形化して示した
デジタル信号Dcである。このデジタル信号Dcは
トリガパルスPTの立上りに同期して入出力ポー
トIO3に格納され、この格納状態が第2図2,ヘ
で示すQ1〜Q5の状態である。 Clock counter CT 2 is a clock generator
The clock pulse P c (FIG. 2, d) of CLG is received at the input terminal CL, which is simply counted to encode time information and transmitted to the input/output port IO 3 as a digital signal D c of the required bits. D 1 to D 5 in FIG. 2 (e) are digital signals D c modeled into 5 bits. This digital signal D c is stored in the input/output port IO 3 in synchronization with the rise of the trigger pulse PT , and this storage state is the state Q 1 to Q 5 shown in FIG.
マイクロプロセツサCPUは、検知信号Dsの反
転に継続する時点TD1〜TD5における時間情報
Q1〜Q5を読込む。第2図2,ヘに示す例では、
時点TD1ではゼロ、TD2では10、TD3は16、TD4
では26、TD5ではゼロとするコードで示されてい
る。 The microprocessor CPU generates time information at points TD 1 to TD 5 following the inversion of the detection signal D s .
Read Q 1 to Q 5 . In the example shown in Figure 2, F,
Zero at time TD 1 , 10 at TD 2 , 16 at TD 3 , TD 4
It is coded as 26 in TD 5 and zero in TD 5.
次に、例えば時点TD2で読込む時間値を第2図
2,ハで示すTR1の長さ即ちT1、TD3で読込む
時間値をTR2の長さ即ちT2に対応させるためマ
イクロプロセツサCPUにメモリRAMまたは
ROM内に格納されたプログラムにより次の演算
を実行させる。 Next, for example, in order to make the time value read at time TD 2 correspond to the length of TR 1 , that is, T 1 shown in FIG . Microprocessor CPU memory RAM or
The program stored in the ROM executes the following calculations.
検知信号Dsは“H”か YES:T2に関するデータの内容を更新する。 Detection signal Ds is "H" or YES: The content of data related to T2 is updated.
NO:T1に関するデータの内容を更新する。NO: Update the data content regarding T 1 .
読込値は前回値より小さいか
YES:データを(読込値+2x)−(前回値)で更
新する。xはビツトサイズ、この例では5。 Is the read value smaller than the previous value? YES: Update the data by (read value + 2 x ) - (previous value). x is the bit size, 5 in this example.
NO:データを(読込値)−(前回値)で更新す
る。 NO: Update data as (read value) - (previous value).
前回値を読込値で更新する。 Update the previous value with the read value.
以上の手順による演算の結果、時点TD2では上
記読込値からT1=(10−0)=10、TD3ではT2=
(16−10)=6、TD4ではT1=(26−16)=10、
TD5ではT2=(0+25−26)=6を得る。 As a result of the calculation according to the above procedure, at time TD 2 , T 1 = (10 - 0) = 10 from the above read value, and at TD 3 , T 2 =
(16-10) = 6, in TD 4 T 1 = (26-16) = 10,
For TD 5 we get T 2 = (0 + 2 5 - 26) = 6.
この様なT1、T2の値に基づき、T1、T2の値を
更新するため更に次の演算をマイクロプロセツサ
CPUにより実行する。 Based on these values of T 1 and T 2 , the microprocessor further performs the following operation to update the values of T 1 and T 2 .
Executed by CPU.
T1>T2か
YES:T10を増加しT20を減少させる(第2図
1,ト)。 T 1 > T 2 or YES: Increase T 10 and decrease T 20 (Fig. 2, 1).
NO:T10を減少しT20を増加させる(第2図
1,ト)。 NO: Decrease T 10 and increase T 20 (Figure 2, 1).
以上の演算を繰り返すと(8)式より可変電圧Vの
値を変化させることができる。従つて、YESの
場合は可変電圧Vが増加するので電圧変化e1は減
少し、電圧変化e2が増加する。NOの場合はこれ
と逆の変化をする。この結果、最終的にはe1=e2
となりT1=T2に至る。 By repeating the above calculation, the value of the variable voltage V can be changed from equation (8). Therefore, in the case of YES, the variable voltage V increases, so the voltage change e 1 decreases and the voltage change e 2 increases. If NO, the opposite change will occur. As a result, finally e 1 = e 2
Therefore, T 1 = T 2 .
なお、マイクロプロセツサCPUは第1図に示
すトリガパルスPTを例えば点線で示すように割
込み入力として入力し割込みの発生ごとにマイク
ロプロセツサCPUは検知信号Dsを反転させてカ
ウンタCT1の“L”から“H”、“H”から“L”
へのレベル変化の発生をマイクロプロセツサ
CPUへ通知して入出力IO3のデータを読み込む。 Note that the microprocessor CPU inputs the trigger pulse P T shown in FIG . “L” to “H”, “H” to “L”
The microprocessor controls the generation of level changes to
Notify the CPU and read the input/output IO 3 data.
また、カウンタCT1のビツト構成を第2図では
2ビツトで、またクロツクカウンタCT2を5ビツ
トで説明したが、T1、T2の時間幅にクロツクパ
ルスPcを多数含む方が分解能の上から好ましい。 In addition, although the bit configuration of the counter CT 1 was explained as 2 bits in FIG. 2 and the clock counter CT 2 as 5 bits, it is better to include a large number of clock pulses P c in the time widths of T 1 and T 2 for better resolution. Preferable from above.
更に、センサ容量C1,C2への励振電流とフイ
ルタでの電圧降下が少くない場合は、平滑回路か
ら可変電圧Vを送出する際にゲイン1のバツフア
増幅器を介在させれば良い。 Furthermore, if the excitation current to the sensor capacitors C 1 and C 2 and the voltage drop in the filter are not small, a buffer amplifier with a gain of 1 may be interposed when sending out the variable voltage V from the smoothing circuit.
励振手段は+E、−E、Vなどの電圧を論理信
号に従つてスイツチングする手段であり、C−
MOSデバイスに限定されない任意のアナログス
イツチを用いることもできる。 The excitation means is means for switching voltages such as +E, -E, and V according to logic signals, and C-
Any analog switch, not limited to MOS devices, can also be used.
可変電圧Vはデユテイ比を有する操作信号Dpp
を送出して作つたが、これに限ることはなく、例
えばD/A変換器などの手段も使用できる。 The variable voltage V is the operating signal D pp with a duty ratio.
However, the present invention is not limited to this, and means such as a D/A converter can also be used.
第3図は第1図における可変電圧Vを得る他の
実施例を示すブロツク図である。この実施例は第
1図における入出力ポートIO4からのデユテイサ
イクルの操作信号Dppの発信に変えて、入出力ポ
ートIO5を単なるコード信号を発信する構成とし
て、外部でコード・デユテイ変換を行いデジタル
演算部21での負担を軽くするものである。 FIG. 3 is a block diagram showing another embodiment for obtaining the variable voltage V in FIG. 1. In this embodiment, instead of transmitting the duty cycle operation signal D pp from the input/output port IO 4 in FIG. 1, the input/output port IO 5 is configured to simply transmit a code signal, and code/duty conversion is performed externally. This is to reduce the burden on the digital calculation section 21.
第3図におけるMCはマグニチユドコンパレー
タであり、クロツクカウンタCT2からのサイクリ
ツクコードと入出力ポートIO5で増幅されるコー
ド信号とをその入力端DA,DBに受け、これ等
の大きさを比較してバツフアゲートG4へデユテ
イサイクル信号として伝達する。この場合は式(9)
の(T10+T20)の値がクロツクカウンタCT2の
デジタル信号Dcのビツト・サイズxで決まり2xで
与えられ、T10の値は入出力ポートIO5のコード
信号の値で与えられる。 MC in Fig. 3 is a magnitude comparator, which receives the cyclic code from the clock counter CT 2 and the code signal amplified by the input/output port IO 5 at its input terminals DA and DB. The data are compared and transmitted to buffer gate G4 as a duty cycle signal. In this case, equation (9)
The value of (T 10 + T 20 ) is determined by the bit size x of the digital signal D c of the clock counter CT 2 and is given by 2 x , and the value of T 10 is given by the value of the code signal of the input/output port IO 5 . It will be done.
<発明の効果>
以上、実施例と共に具体的に説明した様に、本
発明によれば差圧などを静電容量の変化に変換し
これをマイクロコンピユータへデジタル量として
入力し、このデジタルの数値データを介して第
1、第2センサ容量にアナログ値の可変電圧とし
て帰還するようにして差圧に対応するデジタル信
号を得る様にした。従つて、この差圧に対応する
デジタル信号を伝送回路を介してそのままデジタ
ル値として伝送でき、したがつて精度の高い差圧
伝送器が実現できる。<Effects of the Invention> As described above in detail with the embodiments, according to the present invention, differential pressure, etc. is converted into a change in capacitance, and this is input as a digital quantity to a microcomputer, and this digital value is The data is fed back to the first and second sensor capacitors as a variable voltage of an analog value to obtain a digital signal corresponding to the differential pressure. Therefore, the digital signal corresponding to this differential pressure can be transmitted directly as a digital value via the transmission circuit, and a highly accurate differential pressure transmitter can therefore be realized.
第1図は本発明の一実施例を示すブロツク図、
第2図は第1図の各部の波形を示す波形図、第3
図は第1図における可変電圧を得る他の実施例を
示すブロツク図である。
C1,C2……センサ容量、G1,G3,G5,G7……
インバータ、G6……バツフアゲート、CT1……
カウンタ、CT2………クロツクカウンタ、IO1〜
IO5……入出力ポート、CPU……マイクロプロセ
ツサ、BS……バス、CLG……クロツクジエネレ
ータ、10……インタフエース部、20,21…
…デジタル演算部、V……可変電圧、ei……入力
電圧、Dpp……操作信号、Pc……クロツクパルス、
PT……トリガパルス、Ds……検知信号。
FIG. 1 is a block diagram showing one embodiment of the present invention;
Figure 2 is a waveform diagram showing the waveforms of each part in Figure 1.
This figure is a block diagram showing another embodiment for obtaining variable voltage in FIG. 1. C 1 , C 2 ... Sensor capacity, G 1 , G 3 , G 5 , G 7 ...
Inverter, G 6 ... Buffer gate, CT 1 ...
Counter, CT 2 ......Clock counter, IO 1 ~
IO 5 ...Input/output port, CPU...Microprocessor, BS...Bus, CLG...Clock generator, 10...Interface section, 20, 21...
…Digital calculation unit, V…Variable voltage, e i …Input voltage, D pp …Operation signal, P c …Clock pulse,
P T ...Trigger pulse, D s ...Detection signal.
Claims (1)
容量と、このセンサ容量の各一端が接続された共
通接続点に一端が接続された固定容量と、この共
通接続点に入力端が接続され所定の閾値を越えた
入力電圧の変化に応答して出力レベルを変えこの
出力レベルの変化を前記入力端に負帰還する検出
ゲート手段と、この検出ゲート手段の出力レベル
の変化周期を計数する計数手段と、この計数手段
の任意ビツトの出力レベルと前記検出ゲート手段
の出力レベルとに応答して前記第1センサ容量の
他端へ第1固定電圧と可変電圧とを交互に印加す
る第1励振手段と、前記計数手段の任意ビツトの
出力レベルと前記検出ゲート手段の出力レベルと
に応答して前記第2センサ容量の他端へ前記可変
電圧と第2固定電圧とを交互に印加する第2励振
ゲート手段と、少くとも前記検出ゲート手段の出
力レベルに応答して前記可変電圧と基準電圧とを
前記第3固定容量の他端へ交互に印加する第3励
振ゲート手段と、マイクロコンピユータを有しこ
のマイクロコンピユータにより前記計数手段の出
力に発生する2位置信号の各レベルの保持時間の
差を読みとりこの時間差の極性に応じて前記可変
電圧を上昇あるいは下降させる操作信号を出力し
更にこの操作信号に関連した伝送用デジタル信号
を外部に伝送する通信手段を有するデジタル演算
手段とを具備することを特徴とする容量式差圧伝
送器。1. First and second sensor capacitors that change according to the differential pressure, a fixed capacitor that has one end connected to a common connection point to which each end of the sensor capacitor is connected, and an input end that is connected to this common connection point. a detection gate means for changing the output level in response to a change in the input voltage exceeding a predetermined threshold and negatively feeding back the change in the output level to the input terminal; and a counter for counting the period of change in the output level of the detection gate means. and a first excitation for alternately applying a first fixed voltage and a variable voltage to the other end of the first sensor capacitor in response to the output level of an arbitrary bit of the counting means and the output level of the detection gate means. means, and a second means for alternately applying the variable voltage and the second fixed voltage to the other end of the second sensor capacitor in response to the output level of an arbitrary bit of the counting means and the output level of the detection gate means. an excitation gate means; a third excitation gate means for alternately applying the variable voltage and the reference voltage to the other end of the third fixed capacitor in response to at least the output level of the detection gate means; and a microcomputer. This microcomputer reads the difference in retention time of each level of the two-position signal generated in the output of the counting means, outputs an operation signal to raise or lower the variable voltage according to the polarity of this time difference, and further outputs this operation signal. 1. A capacitive differential pressure transmitter, comprising: a digital calculation means having a communication means for transmitting a transmission digital signal related to the transmission to the outside.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13505985A JPS61292517A (en) | 1985-06-20 | 1985-06-20 | Capacity-type differential pressure transmitting apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13505985A JPS61292517A (en) | 1985-06-20 | 1985-06-20 | Capacity-type differential pressure transmitting apparatus |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61292517A JPS61292517A (en) | 1986-12-23 |
| JPH0431330B2 true JPH0431330B2 (en) | 1992-05-26 |
Family
ID=15142930
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13505985A Granted JPS61292517A (en) | 1985-06-20 | 1985-06-20 | Capacity-type differential pressure transmitting apparatus |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61292517A (en) |
-
1985
- 1985-06-20 JP JP13505985A patent/JPS61292517A/en active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS61292517A (en) | 1986-12-23 |
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