JPS5829097A - 二線式測定装置 - Google Patents
二線式測定装置Info
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- JPS5829097A JPS5829097A JP12733681A JP12733681A JPS5829097A JP S5829097 A JPS5829097 A JP S5829097A JP 12733681 A JP12733681 A JP 12733681A JP 12733681 A JP12733681 A JP 12733681A JP S5829097 A JPS5829097 A JP S5829097A
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
この発明は物理量の変化を容量、抵抗または電圧値の変
化として検出し、該検出々力をディジタル量に変換する
とともに、諌ディジタル量にもとづいて所定の演算を行
なうととＫよって物理量の測定を行なうようにした測定
装置に関する。
化として検出し、該検出々力をディジタル量に変換する
とともに、諌ディジタル量にもとづいて所定の演算を行
なうととＫよって物理量の測定を行なうようにした測定
装置に関する。
従来、かへる測定装置においては、検出部にて検出され
た容量、抵抗または電圧値をアナログ演。
た容量、抵抗または電圧値をアナログ演。
１回路によってアナログ的に処理し、必要に応じてゼロ
、スパンの調整をしたのち、電圧−電流変換伝送回路に
て４〜２０ｍＡのアナログ出力に変換して遠隔のパネル
側装置へ伝送する。ところで、このよ５な測定装置はア
ナログ回路を使用するものであるため測定誤差を生じ１
く、したがって調定精度が低下するという欠点を有して
いる。また、電圧−電流変換回路との絶縁もアナログ１
路であるために一般には困難であり、そのために外部か
らのノイズやサージ勢によって誤動作し易いという欠点
を有している。
、スパンの調整をしたのち、電圧−電流変換伝送回路に
て４〜２０ｍＡのアナログ出力に変換して遠隔のパネル
側装置へ伝送する。ところで、このよ５な測定装置はア
ナログ回路を使用するものであるため測定誤差を生じ１
く、したがって調定精度が低下するという欠点を有して
いる。また、電圧−電流変換回路との絶縁もアナログ１
路であるために一般には困難であり、そのために外部か
らのノイズやサージ勢によって誤動作し易いという欠点
を有している。
この発明は上記に鎌みなされたもので、測定装置をディ
ジタル化するととくよって測定精度の向上を図るととも
に、測定装置と電圧−電流変換回路との絶縁を容ＪＩＫ
なしうるよ５にすることを目的とするものである。
ジタル化するととくよって測定精度の向上を図るととも
に、測定装置と電圧−電流変換回路との絶縁を容ＪＩＫ
なしうるよ５にすることを目的とするものである。
上記の目的は、とあ発＠によれば、物理量なデイジタル
変換して測定する測定部と、直流電源を備え、鋏電源に
接続された一対の伝送ラインを介して測定出力を所定範
囲の電流信号に変換して送出する変換部とを設け、皺襞
換部から測定部へ電源を供給す委よ５Ｋして達成される
。
変換して測定する測定部と、直流電源を備え、鋏電源に
接続された一対の伝送ラインを介して測定出力を所定範
囲の電流信号に変換して送出する変換部とを設け、皺襞
換部から測定部へ電源を供給す委よ５Ｋして達成される
。
以下、この発明の実施例を図面を参照して説明する。
第１図はこの発明の実施例を概略的に示すブーツク図、
第２図はこの発明の実施例を詳細に示す回路図、第３図
は機械的な変位量を容量値に変換して検出する検出原理
を説明するための原理図、第４図は第２ｗＡの動作を説
明するタイムチャート、第５図は容量検出部の他の実施
例を示す回路図である。
第２図はこの発明の実施例を詳細に示す回路図、第３図
は機械的な変位量を容量値に変換して検出する検出原理
を説明するための原理図、第４図は第２ｗＡの動作を説
明するタイムチャート、第５図は容量検出部の他の実施
例を示す回路図である。
第１図においてｌは検出部、２は検出部選択回路、３は
周波数変換關路、４はカウンタ、５はタイマー、６は基
準クロック発生回路、７は１イクロプロ竜ツｔ（以下、
岸−ＣＯＭ演算回路ともいう。）、８は濁減数−電圧（
Ｆ／Ｖ ）変換回路、９は電圧−電流（Ｖ／Ｉ）変換伝
送−路、１０はキーボードであり、１〜７およびＩＯＫ
よって測定部Ｍｌ？が形成され、８および９によって変
換部ＣＯが形成されている。なお、Ｆ／Ｖ変換器および
Ｖ／Ｉ変換伝送回路としては従来周知のものを使用する
ことができる。
周波数変換關路、４はカウンタ、５はタイマー、６は基
準クロック発生回路、７は１イクロプロ竜ツｔ（以下、
岸−ＣＯＭ演算回路ともいう。）、８は濁減数−電圧（
Ｆ／Ｖ ）変換回路、９は電圧−電流（Ｖ／Ｉ）変換伝
送−路、１０はキーボードであり、１〜７およびＩＯＫ
よって測定部Ｍｌ？が形成され、８および９によって変
換部ＣＯが形成されている。なお、Ｆ／Ｖ変換器および
Ｖ／Ｉ変換伝送回路としては従来周知のものを使用する
ことができる。
これらの各部は第２図に示されるように、検出部１はコ
ンデンサＣ１，ＣＢｃよって構成され、検出部選択回路
２はコンデンサＣ１，Ｃ重および側温用のコンデンサＣ
ｓ、サーｉスタＲ−の選択を行な５ｃｍＭ０８（相補形
ＭＯ８）タイプのアナログスイッチ８Ｗ２（８Ｗ２１．
８Ｗｚｚ）！？）構成サレ、周波数変換回路３はコンデ
ンサＣ１，Ｃｘの充放電の切替えおよびフリップフロッ
プＱ１のクリアまたはリセットを行なうアナログスイッ
チ８Ｗ１ （８Ｗ１１ 。
ンデンサＣ１，ＣＢｃよって構成され、検出部選択回路
２はコンデンサＣ１，Ｃ重および側温用のコンデンサＣ
ｓ、サーｉスタＲ−の選択を行な５ｃｍＭ０８（相補形
ＭＯ８）タイプのアナログスイッチ８Ｗ２（８Ｗ２１．
８Ｗｚｚ）！？）構成サレ、周波数変換回路３はコンデ
ンサＣ１，Ｃｘの充放電の切替えおよびフリップフロッ
プＱ１のクリアまたはリセットを行なうアナログスイッ
チ８Ｗ１ （８Ｗ１１ 。
８Ｗ１２ ）と、コンデンサＣ１またはＣｍの充電々圧
が所定の電圧レベル（スレッシ：３−ホールドレベル）
を超えたときセットされ、所定の時定数（抵抗Ｒｆ。
が所定の電圧レベル（スレッシ：３−ホールドレベル）
を超えたときセットされ、所定の時定数（抵抗Ｒｆ。
コンデンサＣｆ ）＆Ｃよって決まる一定時間後にリセ
ットされるツリツブフロップＱｌ（Ｄ形）とから構成さ
れている。なお、従来の一般的なり影フリップフロップ
を使用する場合は、その前段にスレッシュホールドレベ
ルを判別するだめの特別な回路（例えば、シュミット回
路）が必要となるが、Ｃ−ＭＯＳ形のフッツブフロップ
を使用する場合はこのような回路を必要とせず、その切
り替わり電圧をそのままスレッシュホールド電圧として
使用することができる。タイマー５は２段のカウンタＣ
Ｔ２．ＣＴ３から構成され、μｍ００Ｍ演算回路７から
のリセット信号ＰＯ３の解除によって基準クロック発生
回路６から与えられるりｐツク備考の計数を開始し、カ
ウンタ（ＣＴＩ）４からのカウントアツプ信号によって
計数を停止する。μｍＣ０Ｍ演算關路７は基準クロック
発生回路６からのクロック４１１号によって駆動され種
々の演算、制御動作を行なう。例えば、検出部選択回路
２のアナログスイッチＳＷ２にモード選択信号ＰＯｓ、
Ｐ０２を送出してコンデンサＣ１測定モード、コンデン
サＣ２測定モード、または温度測定モード（抵抗Ｒｓ
、コンデンサＣｍによる一定）の選択を行ない、非測定
時にはカウンタ４およびタイマー５に対してリセット信
号ＰＯ３を与えてこれらのリセットを行なうとともに、
測定時には腋リセット信号Ｐ０３を解除して計数動作を
行わせ、カフ／り４からのカウントアツプ信号を割込信
号ＩＲＱとして受け、タイマー５からの計数出力を端子
ＰＩＯ〜Ｐ１１５を介して読取り、所定の演算ＪＡ珊を
行なう。また、キーボード１０からの指令を受けてゼロ
点およびスパン調整を行ない、測定結果についての補正
演算を行なプ。μｍ００Ｍ演算回路７の出力端子ＴＯに
は、鍍晴路７からの周波数出力信号を電圧信号（アナロ
グ量）Ｋ変換する周波数−電圧変換回路８、および入力
電圧を４−２０ ｍＡの電流に変換して出力する電圧−
電流変換伝送回路９が接続されている。この伝送−路９
は一対の伝送ラインｚｔ ＄ １２を介して直流電源Ｅ
ｓおよび負萄抵抗肛に接続されている。なお、伝送回路
９において、９１．は定電ｆＩＬ源、９２は出力トラン
ジスタ。
ットされるツリツブフロップＱｌ（Ｄ形）とから構成さ
れている。なお、従来の一般的なり影フリップフロップ
を使用する場合は、その前段にスレッシュホールドレベ
ルを判別するだめの特別な回路（例えば、シュミット回
路）が必要となるが、Ｃ−ＭＯＳ形のフッツブフロップ
を使用する場合はこのような回路を必要とせず、その切
り替わり電圧をそのままスレッシュホールド電圧として
使用することができる。タイマー５は２段のカウンタＣ
Ｔ２．ＣＴ３から構成され、μｍ００Ｍ演算回路７から
のリセット信号ＰＯ３の解除によって基準クロック発生
回路６から与えられるりｐツク備考の計数を開始し、カ
ウンタ（ＣＴＩ）４からのカウントアツプ信号によって
計数を停止する。μｍＣ０Ｍ演算關路７は基準クロック
発生回路６からのクロック４１１号によって駆動され種
々の演算、制御動作を行なう。例えば、検出部選択回路
２のアナログスイッチＳＷ２にモード選択信号ＰＯｓ、
Ｐ０２を送出してコンデンサＣ１測定モード、コンデン
サＣ２測定モード、または温度測定モード（抵抗Ｒｓ
、コンデンサＣｍによる一定）の選択を行ない、非測定
時にはカウンタ４およびタイマー５に対してリセット信
号ＰＯ３を与えてこれらのリセットを行なうとともに、
測定時には腋リセット信号Ｐ０３を解除して計数動作を
行わせ、カフ／り４からのカウントアツプ信号を割込信
号ＩＲＱとして受け、タイマー５からの計数出力を端子
ＰＩＯ〜Ｐ１１５を介して読取り、所定の演算ＪＡ珊を
行なう。また、キーボード１０からの指令を受けてゼロ
点およびスパン調整を行ない、測定結果についての補正
演算を行なプ。μｍ００Ｍ演算回路７の出力端子ＴＯに
は、鍍晴路７からの周波数出力信号を電圧信号（アナロ
グ量）Ｋ変換する周波数−電圧変換回路８、および入力
電圧を４−２０ ｍＡの電流に変換して出力する電圧−
電流変換伝送回路９が接続されている。この伝送−路９
は一対の伝送ラインｚｔ ＄ １２を介して直流電源Ｅ
ｓおよび負萄抵抗肛に接続されている。なお、伝送回路
９において、９１．は定電ｆＩＬ源、９２は出力トラン
ジスタ。
９３は差動増幅器、９４はフィードバック抵抗、・９５
はツェナーダイオード、９６は抵抗回路網である。
はツェナーダイオード、９６は抵抗回路網である。
ところで、ここで行なわれる測定は圧力等の機械的な変
位量を容量値に変換し、諌検出結果をさらにディジタル
量に変換し、咳ディジタル量にもとづいて所定の演算を
行なうことにより測定するものであるから、測定動作を
説明する前に、まず、その検出層［Ｋついて第３図を参
照して説明する・同図（Ａ） Ｋは２つの固定電極ＥＬ
１間に可動電極ＩＢＬＶが配置され、皺可動電極ＫＬｖ
は圧力等の機械的な変位に応じて図の左、右（矢印８参
照）方向に移動する。この場合、各電極間の容量ＣＡＩ
、ＣＡＲは一方が増大すれば他方は減少する、つまり
差動的に変化する。ここで、条電極の藺積を８．電極間
の誘電率を６、可動電極ＩＩ、ｖと固定電極ｌＬｒとの
間隔なｄとし、例えば同図（Ａ）の点線で示される如く
可動電１ｉ１ＬｖがＡｄだけ変位したときの容量ＣＡｔ
。
位量を容量値に変換し、諌検出結果をさらにディジタル
量に変換し、咳ディジタル量にもとづいて所定の演算を
行なうことにより測定するものであるから、測定動作を
説明する前に、まず、その検出層［Ｋついて第３図を参
照して説明する・同図（Ａ） Ｋは２つの固定電極ＥＬ
１間に可動電極ＩＢＬＶが配置され、皺可動電極ＫＬｖ
は圧力等の機械的な変位に応じて図の左、右（矢印８参
照）方向に移動する。この場合、各電極間の容量ＣＡＩ
、ＣＡＲは一方が増大すれば他方は減少する、つまり
差動的に変化する。ここで、条電極の藺積を８．電極間
の誘電率を６、可動電極ＩＩ、ｖと固定電極ｌＬｒとの
間隔なｄとし、例えば同図（Ａ）の点線で示される如く
可動電１ｉ１ＬｖがＡｄだけ変位したときの容量ＣＡｔ
。
ＣＡ２Ｉ寡
ＣＡ１＝ａＡ／ｄ−Ａｄ
ＣＡ２＝礪Ａ／ｄ ＋ｊｄ
として求められる。こ〜で、これら容量の和および差を
考えると、 ＣＡｔ ＋ ＣＡｚ ＝ ｍＡ −２ｄ／ｄ２− （Ａ
ｄ ）２ＣＡｌ−ＣＡ２ ＝ ｍＡ・２Δｄ／ｄ２−（
Δａ ）２となり、したがってその比をとると、 （ＣＡＩ −ＣＡ２）／（ＣＡＩ ＋ＣＡ＊）＝Δｄ／
ｄが得られ、変位量ｊｄを容量値（ＣＡＩ−ＣＩ）／（
ＣＡｌ＋ＣＡｔ）Ｋよって求めることができる。
考えると、 ＣＡｔ ＋ ＣＡｚ ＝ ｍＡ −２ｄ／ｄ２− （Ａ
ｄ ）２ＣＡｌ−ＣＡ２ ＝ ｍＡ・２Δｄ／ｄ２−（
Δａ ）２となり、したがってその比をとると、 （ＣＡＩ −ＣＡ２）／（ＣＡＩ ＋ＣＡ＊）＝Δｄ／
ｄが得られ、変位量ｊｄを容量値（ＣＡＩ−ＣＩ）／（
ＣＡｌ＋ＣＡｔ）Ｋよって求めることができる。
同様にして、第３図（Ｂ）では２つの固定電極肚１に対
して可動電極ＥＬｖが図の如く配置され、外部圧力等の
変位によって図の点線位置Ｋｎｄだけ変位した場合は次
のよ５になる。この場合、容量ＣＡＩは固定、ＣＡＩは
可変であって、その値は上記と同様にして、 ＣＡＩ ＝ ａＡ／ｄ 、 ＣＡＩ ＝ ａＡ／（ｄ
＋ ｊｄ ）と表わすことができる。そこで、これらの
差を考えると、 ＣＡｒ−ＣＡｘ＝ｇＡ−ｊｄ／ｄ（ｄ＋ｊｄ）であり、
したがってＣＡＩ −ＣＡ２とＣ人！との比をとると、 （ＣＡｓ−ＣＡｚ）／ＣＡｚ＝Δｄ／ｄとなり、変位量
Δｄを静電容量値の羨化として検出することができる。
して可動電極ＥＬｖが図の如く配置され、外部圧力等の
変位によって図の点線位置Ｋｎｄだけ変位した場合は次
のよ５になる。この場合、容量ＣＡＩは固定、ＣＡＩは
可変であって、その値は上記と同様にして、 ＣＡＩ ＝ ａＡ／ｄ 、 ＣＡＩ ＝ ａＡ／（ｄ
＋ ｊｄ ）と表わすことができる。そこで、これらの
差を考えると、 ＣＡｒ−ＣＡｘ＝ｇＡ−ｊｄ／ｄ（ｄ＋ｊｄ）であり、
したがってＣＡＩ −ＣＡ２とＣ人！との比をとると、 （ＣＡｓ−ＣＡｚ）／ＣＡｚ＝Δｄ／ｄとなり、変位量
Δｄを静電容量値の羨化として検出することができる。
これらの式からも明らかなように、変位量は静電容量の
みの関数であるから、電極間の誘電率や浮遊容量の影響
を受けず、このため容量によって機械的な変位量を正確
に検出することが可能となる。
みの関数であるから、電極間の誘電率や浮遊容量の影響
を受けず、このため容量によって機械的な変位量を正確
に検出することが可能となる。
次に、このような検出原理にもとづく測定動作について
主として第２図および第４図を参照してａ明する。
主として第２図および第４図を参照してａ明する。
初期状態においては、μｍＣ０Ｍ演算回路７からはモー
ド選択信号ＰＯＩ、ＰＯ２は与えられず、リセット信号
Ｐ０３によってカウンタ（ＣＴＩ）４およびタイマー５
はリセット状態にある。ここで、菖４図←）の如きコン
デンサＣ１の測定モード信号が与えられ、第４図（ロ）
の如くリセット信号Ｐ０３が解除されるとコンデンサＣ
１、スイッチ８Ｗ２１ 。
ド選択信号ＰＯＩ、ＰＯ２は与えられず、リセット信号
Ｐ０３によってカウンタ（ＣＴＩ）４およびタイマー５
はリセット状態にある。ここで、菖４図←）の如きコン
デンサＣ１の測定モード信号が与えられ、第４図（ロ）
の如くリセット信号Ｐ０３が解除されるとコンデンサＣ
１、スイッチ８Ｗ２１ 。
ＳＷ１＋１．抵抗凡、電源ＶＤＩ）なる経路が形成され
るので、コンデンサＣ１が第４図ｆ１で示されるように
充電される◇、 ｔ１時間ｌｌＫこの充電々圧が７リツ
プ７０ツブＱｌのスレッシェホールド電圧ＶＴＩＩを超
えると、咳フリップフロップＱｌがセットされ、その出
力端子Ｑより出力が得られる。この出力は抵抗Ｒｆおよ
びコンデンサＣｔに与えられるとともに、アナログスイ
ッチ８ＷＩＫも与えられる。その結果、スイッチ８Ｗ１
２が開放されて抵抗ＲｆとコンデンサＣｔによる充電回
路が形成される。なお、このとき８Ｗ１１が点線の位置
へ切り替えられ、コンデンサＣ１の放電が行なわれる。
るので、コンデンサＣ１が第４図ｆ１で示されるように
充電される◇、 ｔ１時間ｌｌＫこの充電々圧が７リツ
プ７０ツブＱｌのスレッシェホールド電圧ＶＴＩＩを超
えると、咳フリップフロップＱｌがセットされ、その出
力端子Ｑより出力が得られる。この出力は抵抗Ｒｆおよ
びコンデンサＣｔに与えられるとともに、アナログスイ
ッチ８ＷＩＫも与えられる。その結果、スイッチ８Ｗ１
２が開放されて抵抗ＲｆとコンデンサＣｔによる充電回
路が形成される。なお、このとき８Ｗ１１が点線の位置
へ切り替えられ、コンデンサＣ１の放電が行なわれる。
コンデンサＣｔの充電々圧が第４図（ホ）で示されるよ
う罠、所定時間ｔ０後に所定の値になると、フリップフ
ロップＱ１はクリアされ、その結果、フリップ７０ツブ
Ｑ１かラバ第４図に）の如き一定幅（ｔｏ）の出力パル
スが得られる。
う罠、所定時間ｔ０後に所定の値になると、フリップフ
ロップＱ１はクリアされ、その結果、フリップ７０ツブ
Ｑ１かラバ第４図に）の如き一定幅（ｔｏ）の出力パル
スが得られる。
なお、フリップフロップＱｌのリセットによってアナロ
グスイッチＳＷ１もオフとなるので、スイッチ８Ｗ１２
は第２図の図示位置に復帰し、コンデンサＣｔの放電回
路を形成する。上述の時間ｔ１はコンデンサＣ１および
抵抗凡の大きさに比例するから、フリップフロップＱｌ
の出力からはコンデンサＣ１の容量値に比例した周波数
のパルス信号が得られることになる。このパルス信号は
カウンタ４によって計数され、所定数に達すると＠４図
（へ）に示される如きパルス（カウントＵＰ出力）を発
してタイマー５による計数を停止させる（嬉４図（ト）
参照）。
グスイッチＳＷ１もオフとなるので、スイッチ８Ｗ１２
は第２図の図示位置に復帰し、コンデンサＣｔの放電回
路を形成する。上述の時間ｔ１はコンデンサＣ１および
抵抗凡の大きさに比例するから、フリップフロップＱｌ
の出力からはコンデンサＣ１の容量値に比例した周波数
のパルス信号が得られることになる。このパルス信号は
カウンタ４によって計数され、所定数に達すると＠４図
（へ）に示される如きパルス（カウントＵＰ出力）を発
してタイマー５による計数を停止させる（嬉４図（ト）
参照）。
タイマー５は先のリセット信号ＰＯ３の解除とともにパ
ルス発生回路６からのクロックパルスを計数しており、
該計数結果がカウンタ４からのカラン）ＵＰ信号な受け
たμ−〇〇Ｍ演算回路ｉにより端子ＰＩＱ〜ＰＩ１５を
介して読取られる。
ルス発生回路６からのクロックパルスを計数しており、
該計数結果がカウンタ４からのカラン）ＵＰ信号な受け
たμ−〇〇Ｍ演算回路ｉにより端子ＰＩＱ〜ＰＩ１５を
介して読取られる。
こ〜で、上記フリップフロップＱｌのスレッシュホール
ド電圧なＶＴｇとすれば、 として表わされ、したがってコンデンサＣ１の充電時間
１１（第４図に）参照）は、 ＴＲ ｈ ＝ −ＲＣｔ ｌｏｇ６ （１−■）の如く表わさ
れる。なお、ＶＤＤは電源電圧である。
ド電圧なＶＴｇとすれば、 として表わされ、したがってコンデンサＣ１の充電時間
１１（第４図に）参照）は、 ＴＲ ｈ ＝ −ＲＣｔ ｌｏｇ６ （１−■）の如く表わさ
れる。なお、ＶＤＤは電源電圧である。
また、上記の時間１ｏも同様にして
ＴＩＩ
ｔｏ ＝Ｒｆ Ｃｆ ｌｏｇ＠ （１−■ｉ）として表
わされる。なお、１；に、Ｃｆの値は既知であしたがっ
て、コンデンサＣ１の充、放電動作を５回カウントする
迄の基準クロック発生回路６からのクロックパルスを数
えることにより、すなわちタイｖ −５ｉ−らの計数出
力によってコンデンサＣ１による充放電時間Ｔｌを求め
ることができる。
わされる。なお、１；に、Ｃｆの値は既知であしたがっ
て、コンデンサＣ１の充、放電動作を５回カウントする
迄の基準クロック発生回路６からのクロックパルスを数
えることにより、すなわちタイｖ −５ｉ−らの計数出
力によってコンデンサＣ１による充放電時間Ｔｌを求め
ることができる。
この充放電時間Ｔ１は！Ｉ４図に）からも明らかなよう
に、充電（ｔｌ）は１回であ木のに対して放電（ｔｏ）
はｎ −１回であるから Ｔ１＝ｎｔｌ ＋ （ｎ−１） ｔｏ ・・・・
・・・・・・・・・・・・・・（Ｉ）として求めること
ができる。なお、このように５回カウントするのは、時
間測定カウンタ（ＣＴ２゜ＣＴａ）の分解能を上げるた
めであり、その数ｎは基準クロック発生回路６の出力周
波数、抵抗Ｂの抵抗値またはコンデンサＣ１の容量値等
に応じて適宜選択される。
に、充電（ｔｌ）は１回であ木のに対して放電（ｔｏ）
はｎ −１回であるから Ｔ１＝ｎｔｌ ＋ （ｎ−１） ｔｏ ・・・・
・・・・・・・・・・・・・・（Ｉ）として求めること
ができる。なお、このように５回カウントするのは、時
間測定カウンタ（ＣＴ２゜ＣＴａ）の分解能を上げるた
めであり、その数ｎは基準クロック発生回路６の出力周
波数、抵抗Ｂの抵抗値またはコンデンサＣ１の容量値等
に応じて適宜選択される。
このようにして、コンダンｆｃｘの充放電時間Ｔ１を測
定した後（なお、測定されるのは厳密には充電時間ｔｌ
だけである。）、μｍ００Ｍ演算回路７からの指令信号
ＰＯＩまたはＰＯ２によりスイッチ８Ｗ２１を切換えて
；ンデンサＣ８の測定モードとし、コンデンサＣ！の充
放電時間を測定する。この場の動作の態様は全く同様で
あるから説明は省略するが、そのタイムチャートは第４
図の右側半分Ｋ（Ｊモードとして示されている。なお、
この場合の充放電時間Ｔｚは（Ｉ）式と同様にしてＴＲ
＝ ＊ ｔｌ ＋ （ｎ−１） ｔ） ”””””
■となる。
定した後（なお、測定されるのは厳密には充電時間ｔｌ
だけである。）、μｍ００Ｍ演算回路７からの指令信号
ＰＯＩまたはＰＯ２によりスイッチ８Ｗ２１を切換えて
；ンデンサＣ８の測定モードとし、コンデンサＣ！の充
放電時間を測定する。この場の動作の態様は全く同様で
あるから説明は省略するが、そのタイムチャートは第４
図の右側半分Ｋ（Ｊモードとして示されている。なお、
この場合の充放電時間Ｔｚは（Ｉ）式と同様にしてＴＲ
＝ ＊ ｔｌ ＋ （ｎ−１） ｔ） ”””””
■となる。
μｍＣ０Ｍ演算回路γでは上記（■）、０式より次の如
き演算を行なう。
き演算を行なう。
Ｔ１＋Ｔ！−２（ｎ−１） ｔ。
ＴＩＩ
＝ −Ｒ（ＣＩ 十〇！ ） ｌｏｇ＠ （１−■１）
Ｔ１−Ｔ２＝−Ｒ（ＣＩ−Ｃｚ ） ｌｏｇ＠ （１−
”’ ）Ｖｌ）］） この（至）式は先の原珊図における説−からも明らかな
よ５に変位に比例するから、声−ＣＯＭ演算回路７では
上記の如き演算を行なうととによってその変位を測定で
幹ることかわかる。
Ｔ１−Ｔ２＝−Ｒ（ＣＩ−Ｃｚ ） ｌｏｇ＠ （１−
”’ ）Ｖｌ）］） この（至）式は先の原珊図における説−からも明らかな
よ５に変位に比例するから、声−ＣＯＭ演算回路７では
上記の如き演算を行なうととによってその変位を測定で
幹ることかわかる。
なお、上記ではコンダンｔｅｘ、Ｃｘの容量を差動的に
変化させることにより機械的な変位量、例えば差圧ΔＰ
を測定するよ５Ｋしたが、第５図に示奄れるように、；
ンデンサの一方（Ｃ２）を同定とし、他方（Ｃ１）を可
変とするものについても同様Ｋ１１ｌ定しうることは、
先のＫ３Ｉ図の説明からも明らかである。ただし、この
場合は上記の差圧７Ｐのかわりに圧力Ｐを求めることと
なるが、その演算式は上記ｉ同様にして次のように表わ
される。
変化させることにより機械的な変位量、例えば差圧ΔＰ
を測定するよ５Ｋしたが、第５図に示奄れるように、；
ンデンサの一方（Ｃ２）を同定とし、他方（Ｃ１）を可
変とするものについても同様Ｋ１１ｌ定しうることは、
先のＫ３Ｉ図の説明からも明らかである。ただし、この
場合は上記の差圧７Ｐのかわりに圧力Ｐを求めることと
なるが、その演算式は上記ｉ同様にして次のように表わ
される。
上記の実施例においては、機械的な変位量を静電容量値
に変換して検出するよ５Ｋしたが、これを抵抗、周波数
または電圧に変換して検出することも可能である。
に変換して検出するよ５Ｋしたが、これを抵抗、周波数
または電圧に変換して検出することも可能である。
第６〜８図は検出部の他の実施例を示すａ略図で、第６
図は抵抗値に変換する場合、菖７図は周波数に変換する
場合、そして菖Ｓ＠は電圧値に変換して検出する場合を
それぞれ示すものである。
図は抵抗値に変換する場合、菖７図は周波数に変換する
場合、そして菖Ｓ＠は電圧値に変換して検出する場合を
それぞれ示すものである。
これらの図において、コンデンサＣの容量値および抵抗
＆の抵抗値はともに一定であり、またスイッチ５Ｗ１１
．８Ｗ２１およびツリツブフロップＱｌは第２図実施例
に示されるものと同様のものである。
＆の抵抗値はともに一定であり、またスイッチ５Ｗ１１
．８Ｗ２１およびツリツブフロップＱｌは第２図実施例
に示されるものと同様のものである。
ｊＩ６図（ａ）〜（Ｃ）における検出原理はいずれも容
量による検出原理と全く同様であって、充放電時間と が抵抗２ンデンサとの積に比例することを利用して、こ
こでは抵抗値を検出するようにしたものである。すなわ
ち、同図（ａ）に”示されるものはスイッチ８Ｗ、２１
を一側に倒してその充放電時間Ｔ１を測定（なお、測定
されるのは厳密には充電時間だけである。）し、次ＫＢ
Ｉｏ側に倒して同様に充放電時間Ｔ２を求め、 なる演算によって＆の抵抗値を求める。
量による検出原理と全く同様であって、充放電時間と が抵抗２ンデンサとの積に比例することを利用して、こ
こでは抵抗値を検出するようにしたものである。すなわ
ち、同図（ａ）に”示されるものはスイッチ８Ｗ、２１
を一側に倒してその充放電時間Ｔ１を測定（なお、測定
されるのは厳密には充電時間だけである。）し、次ＫＢ
Ｉｏ側に倒して同様に充放電時間Ｔ２を求め、 なる演算によって＆の抵抗値を求める。
同じく同図（Ｃ）Ｋ示されるものは、先の実施例にオケ
る＝ンデンサＣｓ、Ｃｍを抵抗Ｒｔ、ＲｚＫおキカえた
ものに相轟するから、その演算式もの如く全く同様に表
わされるととくなる。
る＝ンデンサＣｓ、Ｃｍを抵抗Ｒｔ、ＲｚＫおキカえた
ものに相轟するから、その演算式もの如く全く同様に表
わされるととくなる。
また、同図（ｂ）Ｋ示されるものはライン抵抗Ｒ，ｔが
変動する場合である。したがって、スイッチ５Ｗ２１を
類火切替えることによって＆＋２紅、２ＲｊおよびＲｏ
Ｋよるそれぞれの充放電時間Ｔｔ、ＴｚおよびＴ３を求
め、 なる演算式より抵抗値＆を測定する。
変動する場合である。したがって、スイッチ５Ｗ２１を
類火切替えることによって＆＋２紅、２ＲｊおよびＲｏ
Ｋよるそれぞれの充放電時間Ｔｔ、ＴｚおよびＴ３を求
め、 なる演算式より抵抗値＆を測定する。
第７図においては、検出部にてすでに周波数に変換され
ているから、第２ＷＡ実施例の如き周波数変換回路は不
要となり、検出部からの出力は適宜層中されて直接カウ
ンタへ導入される。この場合、カウンタが所定数Ｎを計
数する迄にどれだけの時間Ｔがか入るかを演算するとと
によってその周波数（Ｎ／Ｔ ）を求めることができる
。
ているから、第２ＷＡ実施例の如き周波数変換回路は不
要となり、検出部からの出力は適宜層中されて直接カウ
ンタへ導入される。この場合、カウンタが所定数Ｎを計
数する迄にどれだけの時間Ｔがか入るかを演算するとと
によってその周波数（Ｎ／Ｔ ）を求めることができる
。
第８図は電圧Ｅ１に変換して検出する場合であって、コ
ンデンサＣＫ一定の電流（Ｉ）を流して充電を行ない、
諌充電による電圧を演算増巾器ＯＰ２の一方に与え、も
５一方には演算増巾器０ＰＩＫよって増巾された入力電
圧Ｅ１を導入し、充電電圧が入力端子Ｅｒを超えたとき
７リツプフロツプＱｔをセットするようにしたものであ
る・コンデンサＣによる充電は一定の態様で行なわれる
のに対し入力電圧レベルＥｌが変動するので、電圧値に
応じた時間信号を得ることができる。ここで、スイッチ
８Ｗ２１が図示の状態にあるときの時間測定出力上Ｔ２
、図示とは反対側の状１１１に切替えたときのそれをＴ
１とすると、 ’１’２− Ｔｔ ＝Ｃｘ／Ｉ −Ｂ１なる演算によっ
て電圧値Ｅｌを求めることがで幹る。
ンデンサＣＫ一定の電流（Ｉ）を流して充電を行ない、
諌充電による電圧を演算増巾器ＯＰ２の一方に与え、も
５一方には演算増巾器０ＰＩＫよって増巾された入力電
圧Ｅ１を導入し、充電電圧が入力端子Ｅｒを超えたとき
７リツプフロツプＱｔをセットするようにしたものであ
る・コンデンサＣによる充電は一定の態様で行なわれる
のに対し入力電圧レベルＥｌが変動するので、電圧値に
応じた時間信号を得ることができる。ここで、スイッチ
８Ｗ２１が図示の状態にあるときの時間測定出力上Ｔ２
、図示とは反対側の状１１１に切替えたときのそれをＴ
１とすると、 ’１’２− Ｔｔ ＝Ｃｘ／Ｉ −Ｂ１なる演算によっ
て電圧値Ｅｌを求めることがで幹る。
こ〜に、Ｅｓは一定電圧、■はコンデンサＣＫ与えられ
る電流、ＣｘはコンデンサＣの容量値である。
る電流、ＣｘはコンデンサＣの容量値である。
このようにして一定された測定データは、第１図または
第２図に示される周波数−電圧（Ｆ／Ｖ ）変換回路８
を介して４−４−２Ｏの電流を出力する電圧−電流（Ｖ
／Ｉ）変換伝送回路９へ与えられ、遠隔のパネル側装置
（負荷抵抗側）へ伝送される。
第２図に示される周波数−電圧（Ｆ／Ｖ ）変換回路８
を介して４−４−２Ｏの電流を出力する電圧−電流（Ｖ
／Ｉ）変換伝送回路９へ与えられ、遠隔のパネル側装置
（負荷抵抗側）へ伝送される。
すなわち、測定部Ｍｌ（第１図参ＩＩ）自体には電源を
有しておらず、Ｖ／Ｉ変換伝送回路９から電源お供給を
受けてアナログ・ディジタル変換して一定した物理量を
再びアナログ量に変換するとともＫ、Ｖ／Ｉ変換回路９
にて４−２Ｏ−ｒｐ＾の電流に変換して送出する。つま
り、計測分野等においては、一般に４−４−２Ｏの統一
信号で扱われることが多く、したがってＦ／Ｖ変換回路
８およびＶ／Ｉ変換伝送回路９を設けて、他の一定機器
またはパネル側装置との調整を図ろうとするものである
。アナログ量をディジタル変換して再びアナログ量に変
換するという、−見無駄な努力をしているようであるが
、物理量を測定する測定部をディジタル化することによ
って従来のアナログ■路が有していた測定精度の限界を
向上させるとともに、各種補正演算を容易にし、かつ電
圧−電流変換回路との間の絶縁を容易にしてノイズやサ
ージ等の影響を少なくするという効果を期待するもので
ある。
有しておらず、Ｖ／Ｉ変換伝送回路９から電源お供給を
受けてアナログ・ディジタル変換して一定した物理量を
再びアナログ量に変換するとともＫ、Ｖ／Ｉ変換回路９
にて４−２Ｏ−ｒｐ＾の電流に変換して送出する。つま
り、計測分野等においては、一般に４−４−２Ｏの統一
信号で扱われることが多く、したがってＦ／Ｖ変換回路
８およびＶ／Ｉ変換伝送回路９を設けて、他の一定機器
またはパネル側装置との調整を図ろうとするものである
。アナログ量をディジタル変換して再びアナログ量に変
換するという、−見無駄な努力をしているようであるが
、物理量を測定する測定部をディジタル化することによ
って従来のアナログ■路が有していた測定精度の限界を
向上させるとともに、各種補正演算を容易にし、かつ電
圧−電流変換回路との間の絶縁を容易にしてノイズやサ
ージ等の影響を少なくするという効果を期待するもので
ある。
なお、測定部から周波数信号を出力するようにしたが、
これをパルス巾変調（ＰＷＭ）して出力す・るようにし
てもよく、その他のディジタル信号によって出力するよ
うにしてもよいものである。また、電圧−電流（Ｖ／Ｉ
）変換回路との間の絶縁も電ｇｌ囲路を含めて行なうよ
うにすれば、より一層の９ｊＪ果を期待することができ
る。
これをパルス巾変調（ＰＷＭ）して出力す・るようにし
てもよく、その他のディジタル信号によって出力するよ
うにしてもよいものである。また、電圧−電流（Ｖ／Ｉ
）変換回路との間の絶縁も電ｇｌ囲路を含めて行なうよ
うにすれば、より一層の９ｊＪ果を期待することができ
る。
第１図はこの発明の実施例の概要を示すプロッタ図、第
２図はこの発明の実施例を詳細に示す回路図、第３図は
物理的な変位量を容量変化に変換して検出する方法を説
明するための原理図、第４図は第２図の動作を説明する
ためのタイムチャート、第５図は容量検出部の他の実施
例を示す回路図、第６図は抵抗検出部の実施例を示す回
路図、第７図は周波数検出部の実施例を示す回路図、第
８図は電圧検出部の実施例を示す回路図である。 符号説明 ｌ・・・検出部、２・・・検出部選択回路、３・・・周
波数変換回路、４・・・カウンタ、５・・・タイマー、
６・・・基準クロック発生回路、７・・・μｍＣ０Ｍ演
算囲路、８・・・周波数−電圧変換副路、９・・・電圧
−電流変換伝送回路、１０・・・キーボード、Ｃ，Ｃｔ
、Ｃｚ、Ｃａ・・・コンデンサ、Ｒ、Ｒｅ 、 Ｒｘ
、 ’ｆｕ 、 Ｒｅ 、 Ｒ１、Ｒ２・・・抵抗、Ｑ
ｌ・・・フリップ７０ツブ、ｓｗｔ、ｓｗ２・・・アナ
ログスイッチ、ＣＴＩ〜ＣＴ３−・・カウンタ、ＯＰＩ
、ＯＦ２・・・演算増巾器、Ｍ′Ｂ・・・測定部、Ｃ
Ｏ・・・変換部、９１・・・定電流源、９２・・・出力
トランジスタ、９３・・・差動層中器、９４・・・フィ
ードバック抵抗、９５・・・ツェナーダイオード、９・
・・・抵抗回路網、１！Ｓ・・・直流電源 代理人 弁理士 並 木 昭 夫 代理人 弁理士 松 崎 清 第３図 （Ａ＞ ＋８１ 第５図 鯨
２図はこの発明の実施例を詳細に示す回路図、第３図は
物理的な変位量を容量変化に変換して検出する方法を説
明するための原理図、第４図は第２図の動作を説明する
ためのタイムチャート、第５図は容量検出部の他の実施
例を示す回路図、第６図は抵抗検出部の実施例を示す回
路図、第７図は周波数検出部の実施例を示す回路図、第
８図は電圧検出部の実施例を示す回路図である。 符号説明 ｌ・・・検出部、２・・・検出部選択回路、３・・・周
波数変換回路、４・・・カウンタ、５・・・タイマー、
６・・・基準クロック発生回路、７・・・μｍＣ０Ｍ演
算囲路、８・・・周波数−電圧変換副路、９・・・電圧
−電流変換伝送回路、１０・・・キーボード、Ｃ，Ｃｔ
、Ｃｚ、Ｃａ・・・コンデンサ、Ｒ、Ｒｅ 、 Ｒｘ
、 ’ｆｕ 、 Ｒｅ 、 Ｒ１、Ｒ２・・・抵抗、Ｑ
ｌ・・・フリップ７０ツブ、ｓｗｔ、ｓｗ２・・・アナ
ログスイッチ、ＣＴＩ〜ＣＴ３−・・カウンタ、ＯＰＩ
、ＯＦ２・・・演算増巾器、Ｍ′Ｂ・・・測定部、Ｃ
Ｏ・・・変換部、９１・・・定電流源、９２・・・出力
トランジスタ、９３・・・差動層中器、９４・・・フィ
ードバック抵抗、９５・・・ツェナーダイオード、９・
・・・抵抗回路網、１！Ｓ・・・直流電源 代理人 弁理士 並 木 昭 夫 代理人 弁理士 松 崎 清 第３図 （Ａ＞ ＋８１ 第５図 鯨
Claims (1)
- 物理量の変化を容量、抵抗９周波数または電圧の変化と
して検出する検出回路と、諌検出々力をその量に応じた
所定のディジタル量に変換する変換回路と、該変換出力
にもとづいて所定の演算を行なうことにより物理量を測
定するディジタル演算回路とからなる測定部と、直流電
源を備え該電源に接続された二線式の伝送ラインを介し
て前記測定部からの測定出力を所定レベル範■の電流信
号に変換して送出する変換部とを有し、曽記渕定部の電
源な皺襞換部から供給するよ５ＫＬ、てなることを特徴
とするニ一式測定装置。
Priority Applications (10)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12733681A JPS5829097A (ja) | 1981-08-15 | 1981-08-15 | 二線式測定装置 |
| US06/402,377 US4531193A (en) | 1981-07-30 | 1982-07-27 | Measurement apparatus |
| CA000408285A CA1220835A (en) | 1981-07-30 | 1982-07-28 | Measurement apparatus |
| AU86518/82A AU549860B2 (en) | 1981-07-30 | 1982-07-28 | Measurement apparatus |
| BR8204472A BR8204472A (pt) | 1981-07-30 | 1982-07-29 | Aparelho para medir uma quantidade fisica e fornecer dados de medicao correspondentes |
| EP84114777A EP0159401B1 (en) | 1981-07-30 | 1982-07-30 | Measurement apparatus |
| DE8484114777T DE3279510D1 (en) | 1981-07-30 | 1982-07-30 | Measurement apparatus |
| DE8282106917T DE3274495D1 (en) | 1981-07-30 | 1982-07-30 | Measurement apparatus |
| DE19823229010 DE3229010A1 (de) | 1981-07-30 | 1982-07-30 | Digitale messeinrichtung fuer eine physikalische groesse |
| EP82106917A EP0071912B1 (en) | 1981-07-30 | 1982-07-30 | Measurement apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12733681A JPS5829097A (ja) | 1981-08-15 | 1981-08-15 | 二線式測定装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5829097A true JPS5829097A (ja) | 1983-02-21 |
| JPH0243235B2 JPH0243235B2 (ja) | 1990-09-27 |
Family
ID=14957395
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12733681A Granted JPS5829097A (ja) | 1981-07-30 | 1981-08-15 | 二線式測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5829097A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59201535A (ja) * | 1983-04-30 | 1984-11-15 | Yamatake Honeywell Co Ltd | アナログ・デイジタル通信方法およびその装置 |
| JPS59201538A (ja) * | 1983-04-30 | 1984-11-15 | Yamatake Honeywell Co Ltd | アナログ・デイジタル通信方法 |
| JPS62218273A (ja) * | 1986-03-19 | 1987-09-25 | Mitsubishi Electric Corp | モ−タ駆動式パワ−ステアリング制御装置 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS507934A (ja) * | 1973-05-30 | 1975-01-27 |
-
1981
- 1981-08-15 JP JP12733681A patent/JPS5829097A/ja active Granted
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS507934A (ja) * | 1973-05-30 | 1975-01-27 |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59201535A (ja) * | 1983-04-30 | 1984-11-15 | Yamatake Honeywell Co Ltd | アナログ・デイジタル通信方法およびその装置 |
| JPS59201538A (ja) * | 1983-04-30 | 1984-11-15 | Yamatake Honeywell Co Ltd | アナログ・デイジタル通信方法 |
| JPS62218273A (ja) * | 1986-03-19 | 1987-09-25 | Mitsubishi Electric Corp | モ−タ駆動式パワ−ステアリング制御装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0243235B2 (ja) | 1990-09-27 |
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