JPH065189B2 - 差圧変換装置 - Google Patents
差圧変換装置Info
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- JPH065189B2 JPH065189B2 JP28233385A JP28233385A JPH065189B2 JP H065189 B2 JPH065189 B2 JP H065189B2 JP 28233385 A JP28233385 A JP 28233385A JP 28233385 A JP28233385 A JP 28233385A JP H065189 B2 JPH065189 B2 JP H065189B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- differential pressure
- signal
- temperature
- static pressure
- capacitance
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Description
【発明の詳細な説明】 ＜産業上の利用分野＞ 本発明は、差圧を静電容量を介して電気信号に変換する
差圧変換装置に係り、特に温度および静圧の影響を補正
した差圧変換装置に関する。
差圧変換装置に係り、特に温度および静圧の影響を補正
した差圧変換装置に関する。
＜従来の技術＞ 第４図は差圧変換装置の従来の温度，静圧の変動による
ゼロ点変動、スパン変動補償の概念を説明するための構
成図である。１は一室構造の差圧変換装置の本体断面を
示し、両端面に測定すべき圧力PH，PLを受けるダイヤフ
ラム２，３がその周縁をこの本体に溶接されて配置され
ており、本体に形成された貫通孔４とこれらダイヤフラ
ムで囲まれた中空室内にはシリコン油等の封液５が満た
されている。中空室中央部には拡大された電極室が形成
され、この電極室内には本体に嵌合した絶縁材６に片側
が支持された移動電極７及びこれに対向して静電容量
C1，C2を形成するための固定電極８，９が配置されてい
る。10は中空室を介して両ダイヤフラム２，３の中央部
を連結するロッドで、その中央部は電極室内において移
動電極７に固定されており、差圧に応動したダイヤフラ
ムの変位を移動電極に伝え、静電容量C1，C2を差動的に
変化させる。静電容量C1，C2は演算回路11に導かれて(C
2−C1)／(C2＋C1)の演算が施され、直流出力信号eOに変
換される。この信号eOは出力回路12に導かれて、遠隔点
の負荷RL，電源EBの直列回路に対し、４〜20mAスパンの
出力電流IOに変換される。13は本体１あるいは封液５の
温度Ｔを測定する温度センサ、14は封液５の圧力即ち静
圧PSを測定する圧力センサであり、これらセンサの出力
は、補償電圧発生回路15，16に導かれ、ゼロ点補償用の
温度信号eT,ゼロ点補償用の静圧信号ePに変換され、加
算点17，18の演算回路１１の出力信号eOに加算又は減算
されて温度変動又は静圧変動に対するゼロ点の変動が補
償される。温度又は静圧変動に対してダイヤフラム２，
３のバネ定数変化等により生ずるスパン変動が問題にな
る場合は、補償電圧発生回路15，16より点線で示すスパ
ン変動補償用の温度信号、静圧信号ｅＴ′，ｅＰ′を発
生させ、出力回路12の電圧−電流変換利得を変化させて
スパンの変動を補償する。
ゼロ点変動、スパン変動補償の概念を説明するための構
成図である。１は一室構造の差圧変換装置の本体断面を
示し、両端面に測定すべき圧力PH，PLを受けるダイヤフ
ラム２，３がその周縁をこの本体に溶接されて配置され
ており、本体に形成された貫通孔４とこれらダイヤフラ
ムで囲まれた中空室内にはシリコン油等の封液５が満た
されている。中空室中央部には拡大された電極室が形成
され、この電極室内には本体に嵌合した絶縁材６に片側
が支持された移動電極７及びこれに対向して静電容量
C1，C2を形成するための固定電極８，９が配置されてい
る。10は中空室を介して両ダイヤフラム２，３の中央部
を連結するロッドで、その中央部は電極室内において移
動電極７に固定されており、差圧に応動したダイヤフラ
ムの変位を移動電極に伝え、静電容量C1，C2を差動的に
変化させる。静電容量C1，C2は演算回路11に導かれて(C
2−C1)／(C2＋C1)の演算が施され、直流出力信号eOに変
換される。この信号eOは出力回路12に導かれて、遠隔点
の負荷RL，電源EBの直列回路に対し、４〜20mAスパンの
出力電流IOに変換される。13は本体１あるいは封液５の
温度Ｔを測定する温度センサ、14は封液５の圧力即ち静
圧PSを測定する圧力センサであり、これらセンサの出力
は、補償電圧発生回路15，16に導かれ、ゼロ点補償用の
温度信号eT,ゼロ点補償用の静圧信号ePに変換され、加
算点17，18の演算回路１１の出力信号eOに加算又は減算
されて温度変動又は静圧変動に対するゼロ点の変動が補
償される。温度又は静圧変動に対してダイヤフラム２，
３のバネ定数変化等により生ずるスパン変動が問題にな
る場合は、補償電圧発生回路15，16より点線で示すスパ
ン変動補償用の温度信号、静圧信号ｅＴ′，ｅＰ′を発
生させ、出力回路12の電圧−電流変換利得を変化させて
スパンの変動を補償する。
第５図は差圧変換装置の他の従来の構成を示す構成図で
ある。この差圧変換装置はその検出部19がセンサとA/D
変換部から構成されている。第５図(イ)に示すように検
出部19の中央には円形のダイヤフラム20が薄く形成さ
れ、この両側に圧力PH，PLが印加される。ダイヤフラム
20の周縁部には差圧（ΔＰ＝PH-PL）に対応する歪を検
出するための差圧センサ21が、形成されダイヤフラム20
の外側の固定部には静圧PSを検出するための静圧センサ
22、シリコン単結晶の温度Ｔを検出するための温度セン
サ23が形成されている。これ等のセンサからのアナログ
信号をデジタル信号に変換するアナログ・デジタル変換
部（A/D変換部という）24が検出部内に搭載されてい
る。
ある。この差圧変換装置はその検出部19がセンサとA/D
変換部から構成されている。第５図(イ)に示すように検
出部19の中央には円形のダイヤフラム20が薄く形成さ
れ、この両側に圧力PH，PLが印加される。ダイヤフラム
20の周縁部には差圧（ΔＰ＝PH-PL）に対応する歪を検
出するための差圧センサ21が、形成されダイヤフラム20
の外側の固定部には静圧PSを検出するための静圧センサ
22、シリコン単結晶の温度Ｔを検出するための温度セン
サ23が形成されている。これ等のセンサからのアナログ
信号をデジタル信号に変換するアナログ・デジタル変換
部（A/D変換部という）24が検出部内に搭載されてい
る。
これ等の複合センサからの各出力は第５図(ロ)に示すよ
うにマイクロプロセッサ25に入力される。ところで、各
センサ21，22，23は全て半導体で形成されているので、
温度Ｔ、静圧PSの影響を受ける。例えば差圧センサ21は
差圧ΔＰのみに感応するのではなく差圧ΔＰに対して感
度が高いというにすぎない。従って、差圧センサ21の出
力をxd、静圧センサ22の出力をxP、温度センサ23の出力
をxtとすると、 と表現でき、各々のセンサにおいてｆ，ｇ，ｈの関数が
わかれば、(1)式の連立方程式を解くことによって(1)式
の解が(2)式のごとく求められる。
うにマイクロプロセッサ25に入力される。ところで、各
センサ21，22，23は全て半導体で形成されているので、
温度Ｔ、静圧PSの影響を受ける。例えば差圧センサ21は
差圧ΔＰのみに感応するのではなく差圧ΔＰに対して感
度が高いというにすぎない。従って、差圧センサ21の出
力をxd、静圧センサ22の出力をxP、温度センサ23の出力
をxtとすると、 と表現でき、各々のセンサにおいてｆ，ｇ，ｈの関数が
わかれば、(1)式の連立方程式を解くことによって(1)式
の解が(2)式のごとく求められる。
これ等の関数ｆ，ｇ，ｈの同定および関数Ｆ，Ｇ，Ｈを
求める作業（キャクタリゼーション）は個々のセンサご
とに実施される。これ等のセンサごとの特性データは製
造用の計算機26で求められ、PROMメモリ27に検出部19の固
有のデータとして格納されており、この固有のデータを
用いてマイクロプロセッサ25により補正演算がなされ
る。その結果は、デジタル・アナログ変換器（A/D変換
器という）28によりアナログ電圧に変換され、更に４〜
20mAの直流電流として伝送される。
求める作業（キャクタリゼーション）は個々のセンサご
とに実施される。これ等のセンサごとの特性データは製
造用の計算機26で求められ、PROMメモリ27に検出部19の固
有のデータとして格納されており、この固有のデータを
用いてマイクロプロセッサ25により補正演算がなされ
る。その結果は、デジタル・アナログ変換器（A/D変換
器という）28によりアナログ電圧に変換され、更に４〜
20mAの直流電流として伝送される。
＜発明が解決しようとする問題点＞ しかしながら、第４図に示す従来の差圧変換装置では差
圧ΔＰに対応する信号eOに対してゼロ点あるいはスパン
に対してアナログ的に補正しているので高精度の補正が
できない問題点があり、第５図に示す従来の差圧変換装
置では差圧センサ21、静圧センサ22、温度センサ23がい
ずれも半導体で形成されているので、差圧ΔＰ、静圧
PS，温度Ｔに対して相互に大幅に依存し(1)式で示す複
雑な関係を有している。これを(2)式で示す関数関係に
なる様に(1)式の連立方程式を解くことは複雑な演算を
必要とし精度低下の要因、あるいは歩留低下の要因をな
すという問題がある。
圧ΔＰに対応する信号eOに対してゼロ点あるいはスパン
に対してアナログ的に補正しているので高精度の補正が
できない問題点があり、第５図に示す従来の差圧変換装
置では差圧センサ21、静圧センサ22、温度センサ23がい
ずれも半導体で形成されているので、差圧ΔＰ、静圧
PS，温度Ｔに対して相互に大幅に依存し(1)式で示す複
雑な関係を有している。これを(2)式で示す関数関係に
なる様に(1)式の連立方程式を解くことは複雑な演算を
必要とし精度低下の要因、あるいは歩留低下の要因をな
すという問題がある。
＜問題点を解決するための手段＞ この発明は、差動容量センサと温度サンセという温度・
静圧相互の依存性の少ないセンサを用いながら差圧出力
に対して簡単なデジタルの補正演算を施して前記のよう
な問題点がない高精度の差圧変換装置を得るようにした
もので、その構成は移動電極に対して第１電極と第２電
極が対向して設けられこら等の間に封入液が満されて検
出すべき差圧に応じて差動的に変化する第１および第２
静電容量を形成する差動容量センサと、封入液の温度を
検出する温度センサと、第１および第２静電容量に対応
する容量信号と温度に対応する温度信号とをデジタル信
号に変換して演算処理するマイクロコンピュータユニッ
トと、このマイクロコンピュータユニットでの演算結果
をアナログ信号に変換するデジタル・アナログ変換手段
とを有する差圧変換装置であって、マイクロコンピュー
タユニットにより第１および第２静電容量の和分の差を
演算して差圧に対応した第１差圧信号を出力する差圧演
算手段と、第１および第２静電容量の和分の積を演算し
て封入液の誘電率に対応した誘電率信号を出力する誘電
率演算手段と、温度信号と誘電率信号とを用いて封入液
に印加される静圧を算出する静圧演算手段と、この静圧
に対応する静圧信号と温度信号とを用いて第１差圧信号
の静圧および温度による影響を補正して第２差圧信号を
出力する補正演算手段とを形成して、この第２差圧信号
をアナログ信号として出力するようにしたものである。
静圧相互の依存性の少ないセンサを用いながら差圧出力
に対して簡単なデジタルの補正演算を施して前記のよう
な問題点がない高精度の差圧変換装置を得るようにした
もので、その構成は移動電極に対して第１電極と第２電
極が対向して設けられこら等の間に封入液が満されて検
出すべき差圧に応じて差動的に変化する第１および第２
静電容量を形成する差動容量センサと、封入液の温度を
検出する温度センサと、第１および第２静電容量に対応
する容量信号と温度に対応する温度信号とをデジタル信
号に変換して演算処理するマイクロコンピュータユニッ
トと、このマイクロコンピュータユニットでの演算結果
をアナログ信号に変換するデジタル・アナログ変換手段
とを有する差圧変換装置であって、マイクロコンピュー
タユニットにより第１および第２静電容量の和分の差を
演算して差圧に対応した第１差圧信号を出力する差圧演
算手段と、第１および第２静電容量の和分の積を演算し
て封入液の誘電率に対応した誘電率信号を出力する誘電
率演算手段と、温度信号と誘電率信号とを用いて封入液
に印加される静圧を算出する静圧演算手段と、この静圧
に対応する静圧信号と温度信号とを用いて第１差圧信号
の静圧および温度による影響を補正して第２差圧信号を
出力する補正演算手段とを形成して、この第２差圧信号
をアナログ信号として出力するようにしたものである。
＜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ック図である。
尚、従来と同一の機能を有する部分には同一の符号を付
し適宜に説明を省略する。
第１図は本発明の一実施例を示すブロック図である。
尚、従来と同一の機能を有する部分には同一の符号を付
し適宜に説明を省略する。
29は差動容量センサであり、第４図における本体１と機
械的に１体として結合されている部分とほぼ同一のもの
である。30はマイクロコンピュータユニットである。31
は静電容量C1，C2を対応する時間信号に変換する静電容
量／時間変換器であり、32は時間信号をデジタル値に変
換するタイマカウンタであり、これ等でアナログ／デジ
タル変換器33を構成している。差動容量サンサ29の中の
温度センサ13からの温度信号Ｔはアナログ／デジタル変
換器34によりデジタル値に変換される。35はRAM（ラン
ダアクセスメモリ）、36はROM（リードオンリーメモ
リ）でありこれ等のアドレス指定はCPU（プロセッサ）3
7からバス38、ラッチデコーダ39を介してなされる。40
はデータバスである。タイマカウンタ32、アナログ／デ
ジタル変換器34からの出力データはRAM35へ格納され
る。ROM36には所定の演算プログラムおよび初期データ
が格納されており、CPU37の制御のもとにROM36に格納さ
れた演算手順に従って演算された結果はRAM35に格納さ
れる。なお、コントロールバスの図示は省略してある。
械的に１体として結合されている部分とほぼ同一のもの
である。30はマイクロコンピュータユニットである。31
は静電容量C1，C2を対応する時間信号に変換する静電容
量／時間変換器であり、32は時間信号をデジタル値に変
換するタイマカウンタであり、これ等でアナログ／デジ
タル変換器33を構成している。差動容量サンサ29の中の
温度センサ13からの温度信号Ｔはアナログ／デジタル変
換器34によりデジタル値に変換される。35はRAM（ラン
ダアクセスメモリ）、36はROM（リードオンリーメモ
リ）でありこれ等のアドレス指定はCPU（プロセッサ）3
7からバス38、ラッチデコーダ39を介してなされる。40
はデータバスである。タイマカウンタ32、アナログ／デ
ジタル変換器34からの出力データはRAM35へ格納され
る。ROM36には所定の演算プログラムおよび初期データ
が格納されており、CPU37の制御のもとにROM36に格納さ
れた演算手順に従って演算された結果はRAM35に格納さ
れる。なお、コントロールバスの図示は省略してある。
最終の演算結果は、タイマ／カウンタ41によりデュティ
信号に変換され、デュティ信号はデュティ／アナログ変
換器42でアナログ信号に変換されて出力端43に出力す
る。タイマ／カウンタ41とデュティ／アナログ変換器42
でデュティ／アナログ変換器44を構成する。
信号に変換され、デュティ信号はデュティ／アナログ変
換器42でアナログ信号に変換されて出力端43に出力す
る。タイマ／カウンタ41とデュティ／アナログ変換器42
でデュティ／アナログ変換器44を構成する。
第２図は第１図における静電容量／時間変換器の構成を
示すブロック図である。
示すブロック図である。
移動電極７と共通電位点COMとの間には浮遊容量CSが形
成されており、移動電極７はインバータG1の入力端に接
続されている。インバータG1の出力端はインバータG2を
介してカウンタＣＴの入力端ＣＬに接続されている。ナ
ンドゲートG3の入力の一端はカウンタＣＴの出力端Qnと
接続され、ナンドゲートG4の入力の一端はカウンタＣＴ
のｎビットの出力端QnとインバータG5を介して接続され
ている。ナンドゲートG3，G4の入力の他端はインバータ
G1の出力端と各々接続され、これ等の出力端はそれぞれ
固定電極９，８と接続されている。また、ナンドゲート
G3，G4の出力端の間にはナンドゲートG6の各入力端が接
続されその出力端は双方向定電流回路ＣＣを介してイン
バータG1の入力端に接続されている。なお、各素子は例
えばCMOSで形成されている。
成されており、移動電極７はインバータG1の入力端に接
続されている。インバータG1の出力端はインバータG2を
介してカウンタＣＴの入力端ＣＬに接続されている。ナ
ンドゲートG3の入力の一端はカウンタＣＴの出力端Qnと
接続され、ナンドゲートG4の入力の一端はカウンタＣＴ
のｎビットの出力端QnとインバータG5を介して接続され
ている。ナンドゲートG3，G4の入力の他端はインバータ
G1の出力端と各々接続され、これ等の出力端はそれぞれ
固定電極９，８と接続されている。また、ナンドゲート
G3，G4の出力端の間にはナンドゲートG6の各入力端が接
続されその出力端は双方向定電流回路ＣＣを介してイン
バータG1の入力端に接続されている。なお、各素子は例
えばCMOSで形成されている。
カウンタＣＴの出力端Qnが負（ローレベル）に保持され
ている期間T1はナンドゲートG4、静電容量C1、インバー
タG1で構成される正帰還ループが形成される。このた
め、ナンドゲートG4の出力端の電位が正の電源電圧＋Ｅ
（ハイレベル）のときは静電容量C1が充電されインバー
タG1の入力電圧が上昇しスレッショルド電圧VTHに達す
るとインバータG1の出力端の電位は垂直に立下り負の電
源電圧−Ｅ（ローレベル）となる。従って、ナンドゲー
トG4の出力端はハイレベルとなり、ナンドゲートG3の出
力端はカウンタＣＴの出力端Qnがローレベルに保持され
ている限りハイレベルになっているので、ナンドゲート
G6の出力端はローレベルになり双方向定電流回路ＣＣよ
り一定の電流値ｉで静電容量C1の電荷を放電し始める。
従ってインバータG1の入力端の電位は一定の割合で減少
しスレッショルド電圧VTHに達するとインバータG1の出
力端の電位がハイレベルに反転する。インバータG1の入
力電圧の立下りから双方向定電流回路ＣＣの放電による
スレッショルド電圧VTHに達するまでの時間t1は静電容
量C1に比例する。
ている期間T1はナンドゲートG4、静電容量C1、インバー
タG1で構成される正帰還ループが形成される。このた
め、ナンドゲートG4の出力端の電位が正の電源電圧＋Ｅ
（ハイレベル）のときは静電容量C1が充電されインバー
タG1の入力電圧が上昇しスレッショルド電圧VTHに達す
るとインバータG1の出力端の電位は垂直に立下り負の電
源電圧−Ｅ（ローレベル）となる。従って、ナンドゲー
トG4の出力端はハイレベルとなり、ナンドゲートG3の出
力端はカウンタＣＴの出力端Qnがローレベルに保持され
ている限りハイレベルになっているので、ナンドゲート
G6の出力端はローレベルになり双方向定電流回路ＣＣよ
り一定の電流値ｉで静電容量C1の電荷を放電し始める。
従ってインバータG1の入力端の電位は一定の割合で減少
しスレッショルド電圧VTHに達するとインバータG1の出
力端の電位がハイレベルに反転する。インバータG1の入
力電圧の立下りから双方向定電流回路ＣＣの放電による
スレッショルド電圧VTHに達するまでの時間t1は静電容
量C1に比例する。
次に、インバータG1の出力端の電位がハイレベルになる
とナンドゲートG4の出力端の電位はローレベルとなり静
電容量C1は逆方向に充電される。この場合にはナンドゲ
ートG6の出力端の電位はハイレベルとなり双方向定電流
回路ＣＣより静電容量C1が一定の電流値ｉで充電され、
インバータG1の入力端の電位が一定の割合で増加しスレ
ッショルド電圧VTHに達するとインバータG1の出力端の
電位がローレベルに反転する。このインバータG1が反転
するまでの時間t′も静電容量C1に比例している。以上
の動作をカウンタＣＴがｎビット計数するまで繰り返
す。従ってカウンタＣＴの出力端Qnの電位がローレベル
に保持されている期間T1は静電容量C1に比例した値とな
る。
とナンドゲートG4の出力端の電位はローレベルとなり静
電容量C1は逆方向に充電される。この場合にはナンドゲ
ートG6の出力端の電位はハイレベルとなり双方向定電流
回路ＣＣより静電容量C1が一定の電流値ｉで充電され、
インバータG1の入力端の電位が一定の割合で増加しスレ
ッショルド電圧VTHに達するとインバータG1の出力端の
電位がローレベルに反転する。このインバータG1が反転
するまでの時間t′も静電容量C1に比例している。以上
の動作をカウンタＣＴがｎビット計数するまで繰り返
す。従ってカウンタＣＴの出力端Qnの電位がローレベル
に保持されている期間T1は静電容量C1に比例した値とな
る。
カウンタＣＴがｎビットを計数するとその出力端Qnの電
位がハイレベルに反転し、ナンドゲートG3、静電容量
C2、インバータG1で構成される正帰還ループが選択さ
れ、カウンタＣＴの出力端がローレベルに保持されてい
る場合と同じようにして発振する。従って、カウンタＣ
Ｔの出力端Qnがハイレベルに保持されている期間T2は静
電容量C2に比例する。
位がハイレベルに反転し、ナンドゲートG3、静電容量
C2、インバータG1で構成される正帰還ループが選択さ
れ、カウンタＣＴの出力端がローレベルに保持されてい
る場合と同じようにして発振する。従って、カウンタＣ
Ｔの出力端Qnがハイレベルに保持されている期間T2は静
電容量C2に比例する。
以上の如くして、静電容量／時間変換器31は静電容量
C1，C2を時間T1，T2に周期的に変換する。
C1，C2を時間T1，T2に周期的に変換する。
変換された時間T1，T2はタイマカウンタ32でデジタル値
に変換され、温度信号ＴはA/D変換器34でデジタル値に
変換される。
に変換され、温度信号ＴはA/D変換器34でデジタル値に
変換される。
第１図におけるこれ等の変換されたデジタル値の処理に
ついて第３図に示すフローチャート図を用いて次に説明
する。
ついて第３図に示すフローチャート図を用いて次に説明
する。
先ず、静電容量C1，C2と補正前の差圧ΔＰなどとの関係
について説明する。差圧ΔＰがゼロのときの各静電容量
C1，C2の値をC0、移動電極７のバネ定数をＫとすれば、
静電容量C1，C2は、 として現わせる。これ等の式から、差圧ΔＰは となる。また、静電容量C0は封液５の誘電率をε、真空
での静電容量をCVとすればC0＝εCVであるから、(3)，
(4)式を用いて となる。
について説明する。差圧ΔＰがゼロのときの各静電容量
C1，C2の値をC0、移動電極７のバネ定数をＫとすれば、
静電容量C1，C2は、 として現わせる。これ等の式から、差圧ΔＰは となる。また、静電容量C0は封液５の誘電率をε、真空
での静電容量をCVとすればC0＝εCVであるから、(3)，
(4)式を用いて となる。
次に、誘電率εと静圧PS、温度Ｔとの関係について説明
する。温度Ｔが上昇すると誘電率εは減少し、静圧PSが
増大すると誘電率εは増加するので、基準温度での誘電
率をε０、a,ｂを定数とすると、誘電率εは次式で示さ
れる。
する。温度Ｔが上昇すると誘電率εは減少し、静圧PSが
増大すると誘電率εは増加するので、基準温度での誘電
率をε０、a,ｂを定数とすると、誘電率εは次式で示さ
れる。
ε＝ε０(1-aT+bPS) (7) これを変形して、静圧PSは となる。誘電率εの変化率をΔε、α＝1/b、 β＝−a/bとおくと(8)式は PS＝α・Δε−βＴ (9) となる。α、βはそれぞれΔε、Ｔに対する補正係数で
ある。
ある。
一方、差圧ΔＰは(5)式で示されるが、この(5)式は理想
的な場合、即ち固定電極８，９、移動電極７相互間で平
行でかつバネ定数Ｋも一定であるような場合について成
立する式である。しかし、実際には静圧PSあるいは温度
Ｔが変化すると、本体１が変形するなどして(5)式で得
られた差圧ΔＰが変化する。そこで、差圧ΔＰを補正す
る必要がある。静圧PSに対する補正係数をK1、温度に対
する補正係数をK2とすると、補正された差圧ΔPCは次の
ようになる。
的な場合、即ち固定電極８，９、移動電極７相互間で平
行でかつバネ定数Ｋも一定であるような場合について成
立する式である。しかし、実際には静圧PSあるいは温度
Ｔが変化すると、本体１が変形するなどして(5)式で得
られた差圧ΔＰが変化する。そこで、差圧ΔＰを補正す
る必要がある。静圧PSに対する補正係数をK1、温度に対
する補正係数をK2とすると、補正された差圧ΔPCは次の
ようになる。
ΔPC＝ΔＰ(1+K1PS+K2T)(10) マイクロコンピュータユニット30は以上の点を考慮して
演算される。演算に先立って、ROM36には初期データと
してステップで示すように静圧PS、温度Ｔ、誘電率ε
0が設定され、更にステップで(5)，(6)，(9)，(10)の
各式の演算手順が格納される。RAM35には、補正係数と
してK1、K2、α、β、バネ定数Ｋ，真空での静電容量CV
がステップで設定される。
演算される。演算に先立って、ROM36には初期データと
してステップで示すように静圧PS、温度Ｔ、誘電率ε
0が設定され、更にステップで(5)，(6)，(9)，(10)の
各式の演算手順が格納される。RAM35には、補正係数と
してK1、K2、α、β、バネ定数Ｋ，真空での静電容量CV
がステップで設定される。
以上の状態において、CPU37の制御のもとに差動容量サ
ンサ29より静電容量C1，C2が読込まれ（ステップ）RA
M35に格納される。格納されたデータを用いてROM36に格
納されている演算プログラムにより(5)式に示す差圧演
算を実行しRAM35に格納する。
ンサ29より静電容量C1，C2が読込まれ（ステップ）RA
M35に格納される。格納されたデータを用いてROM36に格
納されている演算プログラムにより(5)式に示す差圧演
算を実行しRAM35に格納する。
次に、初期値としてステップで設定した静圧PS、温度
Ｔおよび(5)式の差圧演算で得たΔＰのデータを用いてR
OM36に格納されている演算プロブラムにより(10)式に示
す差圧演算（ステップ）を実行する。演算結果は、デ
ジタル／アナログ変換器44を介して出力される。
Ｔおよび(5)式の差圧演算で得たΔＰのデータを用いてR
OM36に格納されている演算プロブラムにより(10)式に示
す差圧演算（ステップ）を実行する。演算結果は、デ
ジタル／アナログ変換器44を介して出力される。
温度Ｔ、静圧PSは短時間では変化しないので、(5)式に
おける差圧ΔＰの演算サイクルに比べて(10)式に示す差
圧ΔPCの差圧ΔＰに対する補正項は1/5〜1/10のサイク
ルで温度Ｔ、静圧PSを読込んで補正してもよい。そこ
で、ステップでこの補正周期の判断をする。所定の補
正周期になっていないならば静電容量C1，C2の読みを繰
り返して行なう。所定の補正周期に達したときは、ステ
ップに移行し(6)式で示す誘電率演算を行ないその変
化率 を求める。次に、ステップで温度Ｔを読込み、(9)式
で示す静圧PSの演算を実行し（ステップ）、ステップ
に戻る。
おける差圧ΔＰの演算サイクルに比べて(10)式に示す差
圧ΔPCの差圧ΔＰに対する補正項は1/5〜1/10のサイク
ルで温度Ｔ、静圧PSを読込んで補正してもよい。そこ
で、ステップでこの補正周期の判断をする。所定の補
正周期になっていないならば静電容量C1，C2の読みを繰
り返して行なう。所定の補正周期に達したときは、ステ
ップに移行し(6)式で示す誘電率演算を行ないその変
化率 を求める。次に、ステップで温度Ｔを読込み、(9)式
で示す静圧PSの演算を実行し（ステップ）、ステップ
に戻る。
次回のステップでの演算は、ステップで読込んだ温
度Ｔ、ステップで得た静圧PSを用いて実行する。以
下、同様にして繰返す。
度Ｔ、ステップで得た静圧PSを用いて実行する。以
下、同様にして繰返す。
以上の説明においては、第２図に示すように静電容量
C1，C2に対応する時間T1，T2として出力信号を得てタイ
マカウンタ32でデジタル信号としてデータをマイクロコ
ンピュータユニット30に取入れたが、これはこれに限る
ことはなくアナログ信号をデジタル信号に変換できるも
のであれば良い。
C1，C2に対応する時間T1，T2として出力信号を得てタイ
マカウンタ32でデジタル信号としてデータをマイクロコ
ンピュータユニット30に取入れたが、これはこれに限る
ことはなくアナログ信号をデジタル信号に変換できるも
のであれば良い。
また、(10)式において静圧PS、温度Ｔに対して直線的な
補正をしたが、必要があれば非直線（２次あるいは３
次）補正をしても良い。
補正をしたが、必要があれば非直線（２次あるいは３
次）補正をしても良い。
＜発明の効果＞ 以上、実施例とともに具体的に説明して様に本発明によ
れば、相互依存性の少ない差圧容量センサと温度センサ
を用いてデジタル演算で若干の補正をする構成としたの
で、補正演算が従来に比べて簡単になり、しかも高精度
の補正ができる。
れば、相互依存性の少ない差圧容量センサと温度センサ
を用いてデジタル演算で若干の補正をする構成としたの
で、補正演算が従来に比べて簡単になり、しかも高精度
の補正ができる。
第１図は本発明の一実施例を示すブロック図、第２図は
第１図における静電容量／時間変換器の具体的な構成を
示すブロック図、第３図は第１図における演算手順を示
すフローチャート図、第４図は従来の差圧変換装置の構
成を示す構成図、第５図は従来の他の差圧変換装置の構
成を示す構成図である。 １…本体、５…封液、７…移動電極、8,9…固定電極、1
1…演算回路、19…検出部、20…ダイヤフラム、21…差
圧センサ、22…静圧センサ、23…温度センサ、29…差動
容量センサ、30…マイクロコンピュータユニット、33,3
4…アナログ／デジタル変換器、35…RAM、36…ROM、37
…CPU、44…デジタル／アナログ変換器、C1，C2…静電
容量、ＣＣ…双方向定電流回路、ＣＴ…カウンタ。
第１図における静電容量／時間変換器の具体的な構成を
示すブロック図、第３図は第１図における演算手順を示
すフローチャート図、第４図は従来の差圧変換装置の構
成を示す構成図、第５図は従来の他の差圧変換装置の構
成を示す構成図である。 １…本体、５…封液、７…移動電極、8,9…固定電極、1
1…演算回路、19…検出部、20…ダイヤフラム、21…差
圧センサ、22…静圧センサ、23…温度センサ、29…差動
容量センサ、30…マイクロコンピュータユニット、33,3
4…アナログ／デジタル変換器、35…RAM、36…ROM、37
…CPU、44…デジタル／アナログ変換器、C1，C2…静電
容量、ＣＣ…双方向定電流回路、ＣＴ…カウンタ。
Claims (1)
- 【請求項１】移動電極に対して第１電極と第２電極が対
向して設けられこれ等の間に封入液が満されて検出すべ
き差圧に応じて差動的に変化する第１および第２静電容
量を形成する差動容量センサと、前記封入液の温度を検
出する温度センサと、前記第１および第２静電容量に対
応する容量信号と前記温度に対応する温度信号とをデジ
タル信号に変換して演算処理するマイクロコンピュータ
ユニットと、このマイクロコンピュータユニットでの演
算結果をアナログ信号に変換するデジタル・アナログ変
換手段とを有する差圧変換装置であって、前記マイクロ
コンピュータユニットにより前記第１および第２静電容
量の和分の差を演算して前記差圧に対応した第１差圧信
号を出力する差圧演算手段と、前記第１および第２静電
容量の和分の積を演算して前記封入液の誘電率に対応し
た誘電率信号を出力する誘電率演算手段と、前記温度信
号と前記誘電率信号とを用いて前記封入液に印加される
静圧を算出する静圧演算手段と、この静圧に対応する静
圧信号と前記温度信号とを用いて前記第１差圧信号の前
記静圧および前記温度による影響を補正して第２差圧信
号を出力する補正演算手段とを形成して、この第２差圧
信号を前記アナログ信号として出力する差圧変換装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28233385A JPH065189B2 (ja) | 1985-12-16 | 1985-12-16 | 差圧変換装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28233385A JPH065189B2 (ja) | 1985-12-16 | 1985-12-16 | 差圧変換装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62140039A JPS62140039A (ja) | 1987-06-23 |
| JPH065189B2 true JPH065189B2 (ja) | 1994-01-19 |
Family
ID=17651047
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP28233385A Expired - Lifetime JPH065189B2 (ja) | 1985-12-16 | 1985-12-16 | 差圧変換装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH065189B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2544435B2 (ja) * | 1988-04-06 | 1996-10-16 | 株式会社日立製作所 | 多機能センサ |
| JP5291517B2 (ja) * | 2009-04-07 | 2013-09-18 | 株式会社ミツトヨ | 内側寸法測定器 |
-
1985
- 1985-12-16 JP JP28233385A patent/JPH065189B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62140039A (ja) | 1987-06-23 |
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