JPS58601B2 - 長さ測定器 - Google Patents
長さ測定器Info
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- JPS58601B2 JPS58601B2 JP501978A JP501978A JPS58601B2 JP S58601 B2 JPS58601 B2 JP S58601B2 JP 501978 A JP501978 A JP 501978A JP 501978 A JP501978 A JP 501978A JP S58601 B2 JPS58601 B2 JP S58601B2
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- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 14
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 7
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 6
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- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 4
- 238000012887 quadratic function Methods 0.000 description 3
- 230000003321 amplification Effects 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
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- 230000000630 rising effect Effects 0.000 description 1
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- Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は角度の変位を電気抵抗値の変化に変換する素子
(以下変換抵抗という。
(以下変換抵抗という。
)の抵抗値をパルス巾に変換する抵抗−パルス巾変換回
路を用い計測値をディジタル表示するようにした長さ測
定器に関するものである。
路を用い計測値をディジタル表示するようにした長さ測
定器に関するものである。
第1図は従来、例えば新生児の頭部や胸部といったある
かぎられた身体の各部の長さを計測する際に使用される
測定器を示した図である。
かぎられた身体の各部の長さを計測する際に使用される
測定器を示した図である。
第1図においてL1.L2はアーム、Mはあらかじめア
ーム間の角度に比例したアーム先端間の距離目盛を刻印
した目盛板、Pは支点、Dはアーム先端間の距離である
。
ーム間の角度に比例したアーム先端間の距離目盛を刻印
した目盛板、Pは支点、Dはアーム先端間の距離である
。
第1図に示す従来の測定器は2本のアームL1゜L2の
一端を交差させその交差点を支点Pとし、一方のアーム
L2を目盛板Mに固定し、他の一方のアームL1を支点
Pを中心に回転できるように構成されており、目盛板M
にはアームL1の回転角度がアームL1.L2の先端間
の距離となるように角度に比例した長さ目盛を刻印しで
ある。
一端を交差させその交差点を支点Pとし、一方のアーム
L2を目盛板Mに固定し、他の一方のアームL1を支点
Pを中心に回転できるように構成されており、目盛板M
にはアームL1の回転角度がアームL1.L2の先端間
の距離となるように角度に比例した長さ目盛を刻印しで
ある。
この従来の測定器では角度に比例した長さを目盛板Mに
刻印する際その目盛のピンチに制約があって(アームL
1.L2の開角度とその先端間の距離りとは正弦的に比
例するので目盛板Mの目盛ピッチは等間隔とはならず正
確な刻印はむずかしい。
刻印する際その目盛のピンチに制約があって(アームL
1.L2の開角度とその先端間の距離りとは正弦的に比
例するので目盛板Mの目盛ピッチは等間隔とはならず正
確な刻印はむずかしい。
)、あまり正確な計測が出来ないし、かつ刻印記号が一
般には小さいため計測値の読み違いが生じるという不便
が生じる。
般には小さいため計測値の読み違いが生じるという不便
が生じる。
本発明はこの点に鑑みてなされたものであり、目的とす
る所は計測値がディジタル表示できる長さ測定器を得る
ことにあり、この目的のために本発明ではアーム間の角
度変位を電気抵抗値の変位に変換し、その電気抵抗値の
変位を更にパルス巾の変位に変換する抵抗−パルス巾変
換回路を用いてアーム先端間の距離をパルス巾による時
間巾により計測しその計測値をディジタル表示するよう
にした。
る所は計測値がディジタル表示できる長さ測定器を得る
ことにあり、この目的のために本発明ではアーム間の角
度変位を電気抵抗値の変位に変換し、その電気抵抗値の
変位を更にパルス巾の変位に変換する抵抗−パルス巾変
換回路を用いてアーム先端間の距離をパルス巾による時
間巾により計測しその計測値をディジタル表示するよう
にした。
以下図面を用いて本発明の詳細な説明する。
第2図は主要部を回路図で示した本発明の第1の実施例
のブロック図、第3図および第4図は第2図の一部を取
り出して示した回路図、第5図は第4図においてスイッ
チング素子5のオン・オフイに対するa−b間の電圧変
化口を示したタイムチャート、第6図は主要部を回路図
で示した本発明の第2の実施例のブロック図、第7図は
第2の実施例の動作を説明するタイムチャートである。
のブロック図、第3図および第4図は第2図の一部を取
り出して示した回路図、第5図は第4図においてスイッ
チング素子5のオン・オフイに対するa−b間の電圧変
化口を示したタイムチャート、第6図は主要部を回路図
で示した本発明の第2の実施例のブロック図、第7図は
第2の実施例の動作を説明するタイムチャートである。
まず、本発明の第1の実施例について第2図〜第5図に
より説明する。
より説明する。
第2図において1は電圧がEボルトの直流電源、2は直
流増巾器、3は入力電圧に応じてパルス巾が変化する電
圧制御型のパルス巾変調器、4はパルス巾変調器3を駆
動するための発振器、5はスイッチング素子で実施例で
はトランジスタ、6は周波数分割器、7はゲート、8は
カウンタ、9は表示器、10は抵抗値がR1(変数)の
変換抵抗、11〜14はそれぞれ抵抗値がR2−R5の
固定抵抗、15は容量がCのコンデンサである。
流増巾器、3は入力電圧に応じてパルス巾が変化する電
圧制御型のパルス巾変調器、4はパルス巾変調器3を駆
動するための発振器、5はスイッチング素子で実施例で
はトランジスタ、6は周波数分割器、7はゲート、8は
カウンタ、9は表示器、10は抵抗値がR1(変数)の
変換抵抗、11〜14はそれぞれ抵抗値がR2−R5の
固定抵抗、15は容量がCのコンデンサである。
変換抵抗10はアームの支点に回転軸が固定され、第3
図に示す如く2本のアーム間の角度に比例して抵抗値が
直線的に変化する可変抵抗器101(全抵抗値をRVと
し、アームの開度に比例して変化した時の抵抗値をR8
とする。
図に示す如く2本のアーム間の角度に比例して抵抗値が
直線的に変化する可変抵抗器101(全抵抗値をRVと
し、アームの開度に比例して変化した時の抵抗値をR8
とする。
)と、この可変抵抗器101の全抵抗と並列に抵抗値R
7の固定抵抗102を接続した時の一方の接続点c′と
摺動端子dとの間の実効抵抗値で構成される。
7の固定抵抗102を接続した時の一方の接続点c′と
摺動端子dとの間の実効抵抗値で構成される。
すなわち変換抵抗10の抵抗値R1は抵抗値R8と抵抗
値(RV−R8)と抵抗値R7との合成抵抗値であり、
その値は となる。
値(RV−R8)と抵抗値R7との合成抵抗値であり、
その値は となる。
この抵抗値R1は可変抵抗器101の回転軸の回転角度
に比例して変化する抵抗値R8を変数とする二次関数と
なる。
に比例して変化する抵抗値R8を変数とする二次関数と
なる。
一方定長lのアーム2本の一端を交差させ、その交差点
を支点にして、一方のアームを固定させ、他の一方のア
ームを回転させたときのアーム間の角度をθ(回転させ
るアームの回転の中心には上記可変抵抗器101の回転
軸が固定されており、この角度θは上記可変抵抗器10
1の回転軸の回転角度に対応する。
を支点にして、一方のアームを固定させ、他の一方のア
ームを回転させたときのアーム間の角度をθ(回転させ
るアームの回転の中心には上記可変抵抗器101の回転
軸が固定されており、この角度θは上記可変抵抗器10
1の回転軸の回転角度に対応する。
)とすると、支点としない2本のアーム先端間の距離り
は となり、この距離りは角度θを変数とする三角関数とな
る。
は となり、この距離りは角度θを変数とする三角関数とな
る。
本発明では(2)式の角度θを例えば10度≦θ≦90
度の範囲内で変化させたときの距離りが示す正弦特性に
上記(1)式の二次関数の放物線が近似して対応するよ
うに上記可変抵抗器101の全抵抗値RVと上記固定抵
抗102の抵抗値R7の数値が設定されている。
度の範囲内で変化させたときの距離りが示す正弦特性に
上記(1)式の二次関数の放物線が近似して対応するよ
うに上記可変抵抗器101の全抵抗値RVと上記固定抵
抗102の抵抗値R7の数値が設定されている。
以下の表は理想的な正弦特性に対する(1)式の二次間
数の近似度を示す一例を示したものである。
数の近似度を示す一例を示したものである。
この表では可変抵抗器101の全抵抗値RVを10にΩ
、固定抵抗102の抵抗値R7を13.3にΩとし、可
変抵抗器101の回転軸を60度回転させたとき、すな
わち抵抗値R8が約1.67にΩのとき理想的な正弦特
性と一致するようにして比較してあり、このときの理想
的正弦特性の定数Aは3.094となる。
、固定抵抗102の抵抗値R7を13.3にΩとし、可
変抵抗器101の回転軸を60度回転させたとき、すな
わち抵抗値R8が約1.67にΩのとき理想的な正弦特
性と一致するようにして比較してあり、このときの理想
的正弦特性の定数Aは3.094となる。
この表かられかるように可変抵抗器101の回転軸が角
度10度〜90度の範囲で回転したときの変換抵抗10
の抵抗値R1は理想的な抵抗値Rxの2%以内の誤差範
囲で得られる。
度10度〜90度の範囲で回転したときの変換抵抗10
の抵抗値R1は理想的な抵抗値Rxの2%以内の誤差範
囲で得られる。
以上は正弦特性の可変抵抗器が一般には入手できないた
めに直線特性の可変抵抗器を使用して近似的に正弦特性
を得るようにしたものであるが、回転軸の回転角に対し
て正弦特性で抵抗値が変化するような可変抵抗器が得ら
れれば以上に述べたような近似特性を得るための回路操
作(固定抵抗102の抵抗値R7を選定し、可変抵抗器
101の全抵抗値RVに並列接続する操作)を必要とし
ないことは言うまでもない。
めに直線特性の可変抵抗器を使用して近似的に正弦特性
を得るようにしたものであるが、回転軸の回転角に対し
て正弦特性で抵抗値が変化するような可変抵抗器が得ら
れれば以上に述べたような近似特性を得るための回路操
作(固定抵抗102の抵抗値R7を選定し、可変抵抗器
101の全抵抗値RVに並列接続する操作)を必要とし
ないことは言うまでもない。
以上のようにして設定された変換抵抗10は固定抵抗1
1〜14とともにブリッジ回路を構成している。
1〜14とともにブリッジ回路を構成している。
発振器4は一定周波数fの信号を発生し、周波数分割器
6は発振器4からの周波数fの信号をmルス巾変調器3
はこの一定周期Tの信号で駆動され周期T(一定)、パ
ルス巾t(後述するように直流増巾器2の出力によって
変化する)のパルスを送出する。
6は発振器4からの周波数fの信号をmルス巾変調器3
はこの一定周期Tの信号で駆動され周期T(一定)、パ
ルス巾t(後述するように直流増巾器2の出力によって
変化する)のパルスを送出する。
スイッチング素子であるトランジスタ5のベース・エミ
ッタ間にはパルス巾変調器3からの上記パルスが供給さ
れ、当該トランジスタ5は第5図イに示す如く時間tの
間だけオンし、時間t′(=T−t)の間だけオフする
ようにスイッチング動作する。
ッタ間にはパルス巾変調器3からの上記パルスが供給さ
れ、当該トランジスタ5は第5図イに示す如く時間tの
間だけオンし、時間t′(=T−t)の間だけオフする
ようにスイッチング動作する。
第4図はトランジスタ5のスイツチング動作による電流
を考察するための図であって、トランジスタ5のスイッ
チング動作によってコンデンサ15の充放電が繰返され
、第4図において、a−b間の電圧(漸くの間ブリッジ
の抵抗13を除いて考察する)は第5図口に示す如く矩
形波を積分した略三角形状のものとなる。
を考察するための図であって、トランジスタ5のスイッ
チング動作によってコンデンサ15の充放電が繰返され
、第4図において、a−b間の電圧(漸くの間ブリッジ
の抵抗13を除いて考察する)は第5図口に示す如く矩
形波を積分した略三角形状のものとなる。
この場合、コンデンサ15の容量Cと抵抗14の抵抗値
R5との積による時定数をパルス巾変調器3からのパル
スの繰返し周期Tより充分大きく選べば第4図のa−b
間の電圧が充分に平滑されて略一定の電圧Ecとなる。
R5との積による時定数をパルス巾変調器3からのパル
スの繰返し周期Tより充分大きく選べば第4図のa−b
間の電圧が充分に平滑されて略一定の電圧Ecとなる。
トランジスタ5がオンの期間に抵抗14に流れる電流i
2は、a−b間の電圧がEcであるから12=Ec/R
5・・・・・・・・・・(3)である。
2は、a−b間の電圧がEcであるから12=Ec/R
5・・・・・・・・・・(3)である。
又、第4図で抵抗14、トランジスタ5を通って抵抗1
2に出る平均電流をi1とすれば、i・T=i2・tで
あるから、 12=i1・T/l・・・・・・・・・(4)である。
2に出る平均電流をi1とすれば、i・T=i2・tで
あるから、 12=i1・T/l・・・・・・・・・(4)である。
(3)式と(4)式から
Ec/11=R5・T/l・・・・・・・・・(5)が
得られ、Ecはa−b間の電圧であり、i1は抵抗14
とトランジスタ5の分枝を通る実効電流と見做せるから
、(5)式のEc/i1はこの分枝の実効抵抗を示し、
これをRtとする。
得られ、Ecはa−b間の電圧であり、i1は抵抗14
とトランジスタ5の分枝を通る実効電流と見做せるから
、(5)式のEc/i1はこの分枝の実効抵抗を示し、
これをRtとする。
Rt=R5・T/l・・・・・・・・・(6)即ち、ト
ランジスタ5を有する分枝の実効抵抗Rtは周期Tが一
定であればトランジスタ5がオンする時間tに逆比例す
るが、このオンの時間tは変換抵抗10が示す値に関係
する。
ランジスタ5を有する分枝の実効抵抗Rtは周期Tが一
定であればトランジスタ5がオンする時間tに逆比例す
るが、このオンの時間tは変換抵抗10が示す値に関係
する。
第2図において、変換抵抗10と固定抵抗11〜13で
構成されるブリッジ回路の平衡状態がくずれ、c点に電
圧Viが出力されているものとする。
構成されるブリッジ回路の平衡状態がくずれ、c点に電
圧Viが出力されているものとする。
ブリッジ回路の出力電圧Viは直流増巾器2で増巾され
、該増巾された出力電圧はパルス巾変調器3に入力され
て周波数分割器6を経由して発振器4から供給されてい
るパルス列のパルス巾を上記直流増巾器2の出力に対応
して変化させる。
、該増巾された出力電圧はパルス巾変調器3に入力され
て周波数分割器6を経由して発振器4から供給されてい
るパルス列のパルス巾を上記直流増巾器2の出力に対応
して変化させる。
このようにしてパルス巾変調を受けたパルス列はトラン
ジスタ5に入力され、該トランジスタ5は入力されたパ
ルス列によってオン・オフをくり返し、第4図における
トランジスタ5を含む分枝の実効抵抗値R1を制御する
。
ジスタ5に入力され、該トランジスタ5は入力されたパ
ルス列によってオン・オフをくり返し、第4図における
トランジスタ5を含む分枝の実効抵抗値R1を制御する
。
パルス巾変調器3は入力電圧が減少(増加)する方向に
変化すると出力パルス列のパルス巾が増加(減少)する
方向に変化するように構成されており、パルス巾が増加
(減少)すれば(6)式の関係から第4図におけるトラ
ンジスタ5を含む分枝の実効抵抗値Rtは減少(増加)
する方向に変化する。
変化すると出力パルス列のパルス巾が増加(減少)する
方向に変化するように構成されており、パルス巾が増加
(減少)すれば(6)式の関係から第4図におけるトラ
ンジスタ5を含む分枝の実効抵抗値Rtは減少(増加)
する方向に変化する。
いま、アームが開けられて変換抵抗10の抵抗値R1が
大きくなる方向に変化するとブリッジ回路の出力電圧V
1は低くなる方向に変化する。
大きくなる方向に変化するとブリッジ回路の出力電圧V
1は低くなる方向に変化する。
この出力電圧Viは直流増巾器2によって増巾され、パ
ルス巾変調器3に入力されてその出力パルスのパルス巾
tを大きくする方向に変化させる。
ルス巾変調器3に入力されてその出力パルスのパルス巾
tを大きくする方向に変化させる。
すなわち、変換抵抗10の抵抗値R1が大きくなると、
第4図のトランジスタ5を含む分校の実効抵抗Rtが小
さくなってブリッジ回路が平衡し、同様にして変換抵抗
10の抵抗値R1が小さくなるとこの分枝の実効抵抗R
1が大きくなってブリッジ回路が平衡する。
第4図のトランジスタ5を含む分校の実効抵抗Rtが小
さくなってブリッジ回路が平衡し、同様にして変換抵抗
10の抵抗値R1が小さくなるとこの分枝の実効抵抗R
1が大きくなってブリッジ回路が平衡する。
このようにしてブリッジ回路は常に略平衡状態を保ち、
パルス巾変調器3から変換抵抗10の抵抗値R1の大き
さと対応したパルス巾tが変化する出力を得る。
パルス巾変調器3から変換抵抗10の抵抗値R1の大き
さと対応したパルス巾tが変化する出力を得る。
また、ブリッジ回路の直流電源の極性を第2図に示すの
とは逆に接続した場合には、直流増巾器2の入力電圧が
増加する方向に変化したときパルス巾変調器3の出力パ
ルス列のパルス巾tが増加する方向になるように構成す
る。
とは逆に接続した場合には、直流増巾器2の入力電圧が
増加する方向に変化したときパルス巾変調器3の出力パ
ルス列のパルス巾tが増加する方向になるように構成す
る。
このように構成することにより、変換抵抗10の抵抗値
R1が増加(減少)する方向に変化するとブリッジ回路
の出力電圧Viは増加(減少)する方向に変化し、パル
ス巾変換回路3の出力パルス巾tは増加(減少)する方
向に変化するので結局第4図におけるトランジスタ5を
含む分枝の実効抵抗値Rtは減少(増加)する方向に変
化してブリッジ回路は平衡状態となる。
R1が増加(減少)する方向に変化するとブリッジ回路
の出力電圧Viは増加(減少)する方向に変化し、パル
ス巾変換回路3の出力パルス巾tは増加(減少)する方
向に変化するので結局第4図におけるトランジスタ5を
含む分枝の実効抵抗値Rtは減少(増加)する方向に変
化してブリッジ回路は平衡状態となる。
このブリッジ回路が略平衡状態にあるときにおいて、直
流増巾器2の増巾度を例えば90dBと充分大きくすれ
ばブリッジ回路の出力V1は非常に小さくなり、ブリッ
ジ回路を完全に平衡させることができる。
流増巾器2の増巾度を例えば90dBと充分大きくすれ
ばブリッジ回路の出力V1は非常に小さくなり、ブリッ
ジ回路を完全に平衡させることができる。
このとき第2図のブリッジ回路において、a−b間の合
成抵抗値をRaとすると一般に知られているように次の
関係が成立する。
成抵抗値をRaとすると一般に知られているように次の
関係が成立する。
R2・R3=R1・Ra
この関係から
ブリッジ回路のトランジスタ5を含む分枝の合成抵抗値
Raは前記第4図によって説明したa−b間の実効抵抗
値Rtと固定抵抗13の抵抗値R4とが並列接続された
ときの合成抵抗値であり、次の関係が成立する。
Raは前記第4図によって説明したa−b間の実効抵抗
値Rtと固定抵抗13の抵抗値R4とが並列接続された
ときの合成抵抗値であり、次の関係が成立する。
となる。
(7)及び(8)式よりブリッジ回路が略平衡した状態
では次の関係が成立する。
では次の関係が成立する。
(9)式よりパルス巾tを求めると
(10)式に示す関係から明らかな如く、パルス変調器
3から出力されるパルスのパルス巾tは変換抵抗10の
抵抗値R1に比例する。
3から出力されるパルスのパルス巾tは変換抵抗10の
抵抗値R1に比例する。
そして変換抵抗10の抵抗値R1と上記パルス巾tとの
関係はブリッジ回路を構成する抵抗とパルスの繰返し周
期Tとのみに係り、実施例の如くパルスの繰返し周期T
が一定となるように構成してあれば上記パルス巾tは変
換抵抗10の抵抗値R1の変化のみに関係するものであ
り、ブリッジ回路の直流電源1の電圧Eとは無関係であ
る。
関係はブリッジ回路を構成する抵抗とパルスの繰返し周
期Tとのみに係り、実施例の如くパルスの繰返し周期T
が一定となるように構成してあれば上記パルス巾tは変
換抵抗10の抵抗値R1の変化のみに関係するものであ
り、ブリッジ回路の直流電源1の電圧Eとは無関係であ
る。
ところでパルス巾変調器3は前記したように発振器4か
らの一定周波数fの信号を周波数分割器6でm分割した
後の一定周期Tなる周期毎に駆動される。
らの一定周波数fの信号を周波数分割器6でm分割した
後の一定周期Tなる周期毎に駆動される。
この周期Tはで表わされる。
一方、パルス巾変調器3から送出されるパルス巾tのパ
ルスはゲート7に入力され、該ゲート7を開き、発振器
4からのパルスを上記ゲート7が開いている期間だけカ
ウンタ8に供給し、該カウンタ8は供給されたパルスの
数を計数する。
ルスはゲート7に入力され、該ゲート7を開き、発振器
4からのパルスを上記ゲート7が開いている期間だけカ
ウンタ8に供給し、該カウンタ8は供給されたパルスの
数を計数する。
カウンタ8がnなるパルス数を計数したものとすれば、
上記パルス巾変調器3からのパルスのパルス巾tは で表わされる。
上記パルス巾変調器3からのパルスのパルス巾tは で表わされる。
(10)式、(11)式および(12)式からの関係が
成り立ち、これからカウンタ8で計数したパルス数nを
求めると、 となる。
成り立ち、これからカウンタ8で計数したパルス数nを
求めると、 となる。
(13)式の関係から明らかなようにカウンタ8の計数
値nは変換抵抗10の抵抗値R1に比例する。
値nは変換抵抗10の抵抗値R1に比例する。
また(13)の関係は無名数mおよびn、抵抗値R1〜
R5にのみ関係し、電圧変動、周波数の変動とは無関係
であり、これからも電圧変動、周波数変動等の外的条件
に左右されない。
R5にのみ関係し、電圧変動、周波数の変動とは無関係
であり、これからも電圧変動、周波数変動等の外的条件
に左右されない。
ここで変換抵抗10の抵抗値R1は前記(1)式に示す
如く2本のアーム間の角度θに比例して直線的に変化す
る抵抗値R8を変数とする二次関数からなり、限られた
角度の範囲内において変換抵抗10はその抵抗値R1の
変化がその伸度の範囲内における三角関数の正弦値の変
化と近似となるように可変抵抗器101と固定抵抗R7
とによって構成しであるため上記パルス変調器3から出
力されるパルスのパルス巾tの変化は三角関数の正弦値
の変化に相対的に近似となる。
如く2本のアーム間の角度θに比例して直線的に変化す
る抵抗値R8を変数とする二次関数からなり、限られた
角度の範囲内において変換抵抗10はその抵抗値R1の
変化がその伸度の範囲内における三角関数の正弦値の変
化と近似となるように可変抵抗器101と固定抵抗R7
とによって構成しであるため上記パルス変調器3から出
力されるパルスのパルス巾tの変化は三角関数の正弦値
の変化に相対的に近似となる。
従って上記パルス巾tの間だけカウンタ8で計数した計
数値nの変化は2本のアーム間の角度θを変数とする三
角関数の正弦値の変化に略比例したものとなる。
数値nの変化は2本のアーム間の角度θを変数とする三
角関数の正弦値の変化に略比例したものとなる。
そして上記2本のアーム先端間の距離がDである場合、
そのときの2本のアーム間の角度(可変抵抗器101の
回転軸の角度)θにおけるカウンタ8の計数値nが上記
距離りと対応するようにカウンタ8の回路を構成するこ
とにより、アーム間の限られた角度内においてカウンタ
8の計数値をアーム間の距離りに対応させることができ
る。
そのときの2本のアーム間の角度(可変抵抗器101の
回転軸の角度)θにおけるカウンタ8の計数値nが上記
距離りと対応するようにカウンタ8の回路を構成するこ
とにより、アーム間の限られた角度内においてカウンタ
8の計数値をアーム間の距離りに対応させることができ
る。
このようにしてカウンタ8で計数された計数値nは表示
器9に入力され、その内容すなわち測定しようとする距
離りが表示器9に表示される。
器9に入力され、その内容すなわち測定しようとする距
離りが表示器9に表示される。
次に第6図および第7図によって第2の実施例を説明す
る。
る。
以上に説明した第1の実施例ではパルス巾−抵抗変換部
を抵抗、コンデンサおよびスイッチング素子(トランジ
スタ)で構成した例であるが、以下に述べる第2の実施
例は直流増巾器2を公知の演算増巾器で構成して第1の
実施例と同等の動作を行うように構成した例である。
を抵抗、コンデンサおよびスイッチング素子(トランジ
スタ)で構成した例であるが、以下に述べる第2の実施
例は直流増巾器2を公知の演算増巾器で構成して第1の
実施例と同等の動作を行うように構成した例である。
第6図において、21は演算増巾器、22は帰還のため
のインピーダンス、他は第2図と同帰還のためのインピ
ーダンス、他は第2図と同じものを示す。
のインピーダンス、他は第2図と同帰還のためのインピ
ーダンス、他は第2図と同じものを示す。
また、第1図は第6図に示すA、B、C点の波形である
。
。
演算増巾器21は公知のものでよく、抵抗11゜13お
よび14の接続点を上記演算増巾器21の負入力(−)
に接続し、変換抵抗10と抵抗12の接続点を正入力(
+)に接続し、出力電圧を帰還インピーダンス22を介
して負入力(−)に帰還する構成になっている。
よび14の接続点を上記演算増巾器21の負入力(−)
に接続し、変換抵抗10と抵抗12の接続点を正入力(
+)に接続し、出力電圧を帰還インピーダンス22を介
して負入力(−)に帰還する構成になっている。
上記帰還インピーダンス22を容量性素子、例えばコン
デンサを使用すると、この直流増巾器2はよく知られて
いるようにミラー積分器となり、その出力の勾配は上記
帰還インピーダンス22とブリッジ回路のインピーダン
スとによって定まる時定数および正入力(+)と負入力
(−)間の電位差に従って変化する。
デンサを使用すると、この直流増巾器2はよく知られて
いるようにミラー積分器となり、その出力の勾配は上記
帰還インピーダンス22とブリッジ回路のインピーダン
スとによって定まる時定数および正入力(+)と負入力
(−)間の電位差に従って変化する。
また、この第2の実施例ではパルス巾変調器3はフリッ
プフロップ回路で構成され、該フリップフロップ回路は
周波数分割器6から一定周期T毎に出力されるパルスで
セットされ、演算増巾器21の出力が当該フリップフロ
ップ回路のリセットのスレッショールドレベルEthに
達するとリセットされるように接続されている。
プフロップ回路で構成され、該フリップフロップ回路は
周波数分割器6から一定周期T毎に出力されるパルスで
セットされ、演算増巾器21の出力が当該フリップフロ
ップ回路のリセットのスレッショールドレベルEthに
達するとリセットされるように接続されている。
ところで、第2の実施例のブリッジ回路では抵抗11,
13および14の接続点aの電圧は変換抵抗10と抵抗
12の接続点dの電圧に比べてトランジスタ5がオンの
とき、すなわち抵抗14が抵抗13と並列に接続された
とき若干低く、トランジスタ5がオフのとき、すなわち
抵抗14が抵抗13と並列に接続されないとき若干高く
設定しである。
13および14の接続点aの電圧は変換抵抗10と抵抗
12の接続点dの電圧に比べてトランジスタ5がオンの
とき、すなわち抵抗14が抵抗13と並列に接続された
とき若干低く、トランジスタ5がオフのとき、すなわち
抵抗14が抵抗13と並列に接続されないとき若干高く
設定しである。
すなわち、いま、トランジスタ5がオフのときを考える
とd点の電圧はa点の電圧より低いため演算増巾器21
の正入力(+)が負入力(−)より低くなるため、その
出力は下降していく。
とd点の電圧はa点の電圧より低いため演算増巾器21
の正入力(+)が負入力(−)より低くなるため、その
出力は下降していく。
前記した第1の実施例と同様に周波数分割器にのパルス
がパルス巾変調器3に入力されると該パルス巾変調器の
出力が反転し、これによってトランジスタ5がオンしブ
リッジ回路のa点の電圧がd点の電圧より低くなって演
算増巾器21の正入力(+)が負入力(−)より高くな
り、その出力は当該正入力(+)と負入力(−)との間
の電位差、すなわちブリッジ回路のa点とd点との間の
電位差に従った勾配で上昇していく。
がパルス巾変調器3に入力されると該パルス巾変調器の
出力が反転し、これによってトランジスタ5がオンしブ
リッジ回路のa点の電圧がd点の電圧より低くなって演
算増巾器21の正入力(+)が負入力(−)より高くな
り、その出力は当該正入力(+)と負入力(−)との間
の電位差、すなわちブリッジ回路のa点とd点との間の
電位差に従った勾配で上昇していく。
演算増巾器21の出力がパルス巾変調器3のリセットス
レッショールドレベルEthに達すると該パルス巾変調
器3の出力は再び反転して元に戻り、これによってトラ
ンジスタ5がオフとなるのでブリッジ回路のa点の電圧
がd点の電圧より再び高くなって演算増巾器21の正入
力(+)が負入力(−)より低くなり、その出力は当該
正入力(+)と負入力(−)との間の電位差、すなわち
ブリッジ回路のa点とd点との間の電位差に従った勾配
で下降していく。
レッショールドレベルEthに達すると該パルス巾変調
器3の出力は再び反転して元に戻り、これによってトラ
ンジスタ5がオフとなるのでブリッジ回路のa点の電圧
がd点の電圧より再び高くなって演算増巾器21の正入
力(+)が負入力(−)より低くなり、その出力は当該
正入力(+)と負入力(−)との間の電位差、すなわち
ブリッジ回路のa点とd点との間の電位差に従った勾配
で下降していく。
そして再び周波数分割器6からパルスが供給されるとパ
ルス巾変調器3は出力を反転し、トランジスタ5が再び
オンとなって上記した動作が行なわれ、以降は周波数分
割器6からパルスが出力される毎に上記動作が繰り返え
される。
ルス巾変調器3は出力を反転し、トランジスタ5が再び
オンとなって上記した動作が行なわれ、以降は周波数分
割器6からパルスが出力される毎に上記動作が繰り返え
される。
ところで以上の動作において、ブリッジ回路のd点の電
圧は前記2本のアームの開角度に従って略正弦特性で変
化する変換抵抗10の抵抗値R1によって変化するので
、それに従って演算増巾器21の正負入力の電位差も変
化し、その電位差の変化に従って当該演算増巾器21の
出力の上昇勾配が変化し、パルス巾変調器3からの出力
パルスのパルス巾tは結局上記変換抵抗10の抵抗値R
1の変化に追従する。
圧は前記2本のアームの開角度に従って略正弦特性で変
化する変換抵抗10の抵抗値R1によって変化するので
、それに従って演算増巾器21の正負入力の電位差も変
化し、その電位差の変化に従って当該演算増巾器21の
出力の上昇勾配が変化し、パルス巾変調器3からの出力
パルスのパルス巾tは結局上記変換抵抗10の抵抗値R
1の変化に追従する。
このように、パルス巾変調器3からの出力パルスのパル
ス巾tに従ってオンとなるトランジスタ5を介して抵抗
14がブリッジ回路のa−b間に接続されるので、a−
b間の合成抵抗値Raはトランジスタ5がオンの時間t
と周波数分割器6からの出力パルスの周期Tによって決
まり、この抵抗値Raのもとにブリッジ回路が平衡する
。
ス巾tに従ってオンとなるトランジスタ5を介して抵抗
14がブリッジ回路のa−b間に接続されるので、a−
b間の合成抵抗値Raはトランジスタ5がオンの時間t
と周波数分割器6からの出力パルスの周期Tによって決
まり、この抵抗値Raのもとにブリッジ回路が平衡する
。
以上のようにしてパルス巾変調器3から出力されたパル
ス巾tの出力パルスがゲート7に入力され、この時間t
の間該ゲート7が開いて発振器4からの信号がカウンタ
8に導かれ、それに基いて測定値が表示器9に表示され
ることは前記第1の実施例の場合と同様である。
ス巾tの出力パルスがゲート7に入力され、この時間t
の間該ゲート7が開いて発振器4からの信号がカウンタ
8に導かれ、それに基いて測定値が表示器9に表示され
ることは前記第1の実施例の場合と同様である。
以上の第1および第2の実施例においては、スイッチン
グ素子(トランジスタ)5を変換抵抗10の対向辺に挿
入しているが、スイッチング素子5を変換抵抗10の隣
接する辺に配置してもよく、このようにした場合には変
換抵抗10の抵抗値R1とパルス巾変調器3の出力パル
スのパルス巾tとは逆比例関係となる。
グ素子(トランジスタ)5を変換抵抗10の対向辺に挿
入しているが、スイッチング素子5を変換抵抗10の隣
接する辺に配置してもよく、このようにした場合には変
換抵抗10の抵抗値R1とパルス巾変調器3の出力パル
スのパルス巾tとは逆比例関係となる。
すなわち、例えば第2図に示す第1の実施例において、
抵抗11もしくは抵抗12のうちどちらかを変換抵抗と
した場合、前記(10)式の関係から該変換抵抗11も
しくは12の抵抗値R2もしくはR3が低い方向(高い
方向)に変化したとき、パルス巾tは大きく(小さく)
なる。
抵抗11もしくは抵抗12のうちどちらかを変換抵抗と
した場合、前記(10)式の関係から該変換抵抗11も
しくは12の抵抗値R2もしくはR3が低い方向(高い
方向)に変化したとき、パルス巾tは大きく(小さく)
なる。
したがって、このようにスイッチング素子(トランジス
タ)5を変換抵抗の隣接辺に配置した場合は、2本のア
ームの開角度の変化と変換抵抗の抵抗値の変化とが逆比
例関係になるように、すなわち、アームの開角度を大き
く(小さく)すると変換抵抗の抵抗値が小さく(大きく
)なるように設定する。
タ)5を変換抵抗の隣接辺に配置した場合は、2本のア
ームの開角度の変化と変換抵抗の抵抗値の変化とが逆比
例関係になるように、すなわち、アームの開角度を大き
く(小さく)すると変換抵抗の抵抗値が小さく(大きく
)なるように設定する。
又実施例において、スイッチング素子5にトランジスタ
を使用した場合、エミッタ接地としての例を示したがい
ずれの接地方式をとっても本発明は実施出来ることは明
らかである。
を使用した場合、エミッタ接地としての例を示したがい
ずれの接地方式をとっても本発明は実施出来ることは明
らかである。
以上、詳細に説明した如く本発明においては負帰還ルー
プによりブリッジ回路を常に平衡状態となる方向に作動
させ、その帰還調整量の大きさをこの負帰還ループ内で
パルス巾に変換し、そのパルス巾の大小で得られた帰還
調整量によってブリッジ回路を不平衡状態に移行するよ
うに作用した外部の要素の程度、すなわち本実施例にお
いては変換抵抗の抵抗値、すなわち2本のアーム間の角
度を把持するようにしており、このように構成された回
路によればブリッジ回路の電源変動や環境温度等の外部
の条件による影響は殆んどなく、精度の高い測定が可能
である。
プによりブリッジ回路を常に平衡状態となる方向に作動
させ、その帰還調整量の大きさをこの負帰還ループ内で
パルス巾に変換し、そのパルス巾の大小で得られた帰還
調整量によってブリッジ回路を不平衡状態に移行するよ
うに作用した外部の要素の程度、すなわち本実施例にお
いては変換抵抗の抵抗値、すなわち2本のアーム間の角
度を把持するようにしており、このように構成された回
路によればブリッジ回路の電源変動や環境温度等の外部
の条件による影響は殆んどなく、精度の高い測定が可能
である。
また、変換抵抗には正弦特性を呈する可変抵抗器もしく
は直線特性の可変抵抗器の特性を外付の固定抵抗器で略
正弦特性に近似させたものを使用しているので2本のア
ーム先端間の距離と変換抵抗の抵抗値変化とは極めて小
さな誤差範囲内で正確に比例するため正確な長さ測定が
可能である。
は直線特性の可変抵抗器の特性を外付の固定抵抗器で略
正弦特性に近似させたものを使用しているので2本のア
ーム先端間の距離と変換抵抗の抵抗値変化とは極めて小
さな誤差範囲内で正確に比例するため正確な長さ測定が
可能である。
更に本発明はブリッジ回路が略平衡状態になる状態で測
定するので消費電力の点からみても有利である。
定するので消費電力の点からみても有利である。
第1図は現在使用されている長さ測定器の1例を示す図
、第2図は本発明の第1の実施例の要部を回路図で示し
たブロック図、第3図および第4図は第2図の部分回路
図、第5図は第1の実施例のタイムチャート、第6図は
本発明の第2の実施例の要部を回路図で示したブロック
図、第7図は第2実施例のタイムチャートである。 主な記号、2・・・・・・直流増巾器、3・・・・・
・パルス変調器、4・・・・・・発振器、5・・・・・
・スイッチング素子(トランジスタ)、6・・・・・・
周波数分割器、10・・・・・・変換抵抗、11〜14
,102・・・・・・固定抵抗器、15.22・・・・
・・コンデンサ、101・・・・・・可変抵抗器。
、第2図は本発明の第1の実施例の要部を回路図で示し
たブロック図、第3図および第4図は第2図の部分回路
図、第5図は第1の実施例のタイムチャート、第6図は
本発明の第2の実施例の要部を回路図で示したブロック
図、第7図は第2実施例のタイムチャートである。 主な記号、2・・・・・・直流増巾器、3・・・・・
・パルス変調器、4・・・・・・発振器、5・・・・・
・スイッチング素子(トランジスタ)、6・・・・・・
周波数分割器、10・・・・・・変換抵抗、11〜14
,102・・・・・・固定抵抗器、15.22・・・・
・・コンデンサ、101・・・・・・可変抵抗器。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1 一端を支点として開閉する2本のアームの、該支点
とは反対側の一対の先端間の距離を該2本のアームの開
角度で把握するようにした長さ測定器において (A)2本のアームの開閉に従って抵抗値が変化する変
換抵抗と、 (B)スイッチング素子を有し、該スイッチング素子の
平均導通時間によって実効抵抗値が定まる回路網と、 (C)上記変換抵抗を一辺とし、他の一辺に上記回路網
が並列接続されたブリッジ回路と、 (D)該ブリッジ回路の不平衡出力によってパルス巾が
制御され、上記スイッチング素子の導通時間を決めるパ
ルスを出力するパルス巾変調器、を有し、上記変換抵抗
の抵抗値変化によって生ずる上記ブリッジ回路の不平衡
出力によって上記回路網の実効抵抗値を上記ブリッジ回
路が平衡する方向に変化させ、この時の上記パルス変調
器の出力パルス巾に基いて上記2本のアームの支点とは
反対側の一対の先端間の距離を検出するようにしたこと
を特徴とする長さ測定器。 2 変換抵抗を、回転軸の回転角に対して正弦特性で抵
抗値が変化する可変抵抗器で構成したことを特徴とする
特許請求の範囲第1項に記載の長さ測定器。 3 変換抵抗を、回転軸の回転角に対して直線特性で抵
抗値が変化する可変抵抗器と、該可変抵抗器の全抵抗値
に並列接続された固定抵抗器とで構成したことを特徴と
する特許請求の範囲第1項に記載の長さ測定器。 4 回路網を、ブリッジ回路の出力電圧で出力パルス巾
が変化するパルス巾変調器の出力パルスでオン・オフを
繰り返すスイッチング素子と、該スイッチング素子と直
列に接続された抵抗素子と、上記スイッチング素子と抵
抗素子との直列回路と並列に接続された容量性素子とで
構成したことを特徴とする特許請求の範囲第1項に記載
の長さ測定器。 5 回路網を、ブリッジ回路の出力電圧を入力とするミ
ラー積分器と、該ミラー積分器の出力でパルス巾が変化
するパルス巾変調器の出力パルスでオン・オフを繰り返
すスイッチング素子と、該スイッチング素子と直列に接
続された抵抗素子とで構成したことを特徴とする特許請
求の範囲第1項に記載の長さ測定器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP501978A JPS58601B2 (ja) | 1978-01-20 | 1978-01-20 | 長さ測定器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP501978A JPS58601B2 (ja) | 1978-01-20 | 1978-01-20 | 長さ測定器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5498265A JPS5498265A (en) | 1979-08-03 |
| JPS58601B2 true JPS58601B2 (ja) | 1983-01-07 |
Family
ID=11599797
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP501978A Expired JPS58601B2 (ja) | 1978-01-20 | 1978-01-20 | 長さ測定器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58601B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH03293934A (ja) * | 1990-04-05 | 1991-12-25 | Hino Motors Ltd | 車両搭載用電源装置 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5772005A (en) * | 1980-10-23 | 1982-05-06 | Nippon Kogaku Kk <Nikon> | Device for measuring dimension |
-
1978
- 1978-01-20 JP JP501978A patent/JPS58601B2/ja not_active Expired
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH03293934A (ja) * | 1990-04-05 | 1991-12-25 | Hino Motors Ltd | 車両搭載用電源装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5498265A (en) | 1979-08-03 |
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