JPS5912311A - 容量式変換器 - Google Patents

容量式変換器

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Publication number
JPS5912311A
JPS5912311A JP12099382A JP12099382A JPS5912311A JP S5912311 A JPS5912311 A JP S5912311A JP 12099382 A JP12099382 A JP 12099382A JP 12099382 A JP12099382 A JP 12099382A JP S5912311 A JPS5912311 A JP S5912311A
Authority
JP
Japan
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pulse width
voltage
width signal
capacitance
resistor
Prior art date
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Pending
Application number
JP12099382A
Other languages
English (en)
Inventor
Terutaka Hirata
平田 輝孝
Masahiro Watari
正博 渡
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Yokogawa Electric Corp
Original Assignee
Yokogawa Hokushin Electric Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Yokogawa Hokushin Electric Corp filed Critical Yokogawa Hokushin Electric Corp
Priority to JP12099382A priority Critical patent/JPS5912311A/ja
Publication of JPS5912311A publication Critical patent/JPS5912311A/ja
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • 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

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Measuring Fluid Pressure (AREA)
  • Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)
  • Measurement Of Resistance Or Impedance (AREA)

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。

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。
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
点があった。また圧力変換器のように可動電極が被測定
量に応じて変位する金属ダイヤスラムの場合には、被測
定量と容量との関係が双曲線で表わせるものが多く、被
測定量と出力とが非直線になっていた。
本発明は、被測定量に応じて容量が変化する可変コンデ
ンサと容量が一定な基準コンデンサを用い、基準コンデ
ンサと可変コンデンサの容量の差に応じたデユティレシ
オの第1のパルス幅信号およびいずれか一方の容量に応
じたデユティレシオの第2のパルス幅信号を得、第1の
パルス幅信号で設定電圧をオンオフした後平滑して出力
電圧を得るとともに、この出力電圧の一部を基準電圧に
加算し、この加算電圧に第2のパルス幅信号のデユティ
レシオの逆数を乗じた値を設定電圧とすることによって
、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。
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、C4は可変コンデンサで、圧力等の被測定
量に応じて変位する可動電極10とこの可動電極10に
対向配置されている固定電極11とで構成されている。
c2t−i容量が一定な基準コンデンサである。c/p
は容量パルス幅変換回路で、可変コンデンサC4と基準
コンデンサC2の容量変化を検出し、C1の容1″に応
じたデュテ1 イレシオ下のパルス幅信号PW、と、C2の容量t2 
   ・ に応じたデユティレシオ−〒−のパルス幅信号PW2お
よびC2とC1の容量の差に応じたデユティレジt2−
t1   ・ オー7−のパルス幅信号PW3を出力するものである。
c/pの具体的な構成の一例を第2図に示す。第2図に
おいて、sw、、、sw、2はそれぞれコンデ/すC,
、C2に並列に接続された電界効果トランジスタ等のス
イッチ、PGは周期Tおよび時間幅t。
が一定なパルスP、ヲ出力するパルス発生器、8人、、
BA2は各々バッファアンプ、cpl、cp2は各々コ
ンパレータ、G、 、 G2. G、  は各々ノアゲ
ート、 IVはインバータである。swl、、sw、2
はPGからの第3図(イ)に示す如き一定周期Tで一定
パルス幅t8のパルスP、によって同時に駆動され、1
s の期間オンになる。オンになるとC,、C2に充電
されていた電荷が放電し、オフになると抵抗R111R
+2を介して直流電源vaよυの電流でC4゜C2が充
電される。その結果C,,C2の充電電圧■。1+Vc
2(d第3図(ロ)に示すようになる。コンパレータC
P、、CP2でBA、、BA2を介して与えられるvc
l、 vc2  を監視し、vc7. vc2  が一
定値Vbに達するとcp、、cp2の出力が第3図(ハ
)、に)に示すように反転する。Vc4. V、 が■
5  に達するまでの時間をi、+t2とすると、ノア
ゲートG、、G2゜G5  の出力端にはそれぞれ第3
図(ホ)、(へ)、(ト)に示すようにデユティレシオ
がtt、、 tz−9tz−t>なるTT      
T パルス幅信号pw、 、 Pw2. pw、が生ずる。
そして、j1st2  は抵抗J1 + ”12の値を
R,、= R,2: Rとすると、 t、 = k C,、、、、、、山(1)t、 = k
 C2・・曲・・・(2)ただし、k= ” tn (
1−Vb/V&)で与えられるので、pw、 、 Pw
2. pwBのデユティレシオはそれぞれC1の容量、
C2の容量およびC2とC5の容量の差に応じたものと
なる。
再び第1図において、SWl、SW2は各々スイッチで
、SWはパルス幅信号PW2で駆動され、SW2はパル
ス幅信号pw3で駆動されてそれぞれ設定電圧vrをオ
ンオフするものである。なおスイッチsw、 、 sw
2としては電界効果トランジスタ等の電子スイッチが好
適である。ICに演算増幅器op。
を用いた積分回路で、入力←)に抵抗R1を介して加え
られる設定電圧V をスイッチSW、でオンオフした電
圧と、抵抗R2f、介して加えられる出力電圧V。と、
抵抗R3を介して加えられる基準電圧v8.とを加算積
分して設定電圧vrを得るものである。FCは演算増幅
器″6P2を用いたフィルタ回路で、SW2でオンオフ
された電圧を平滑して出力電圧v0を得るものである。
このように構成した本発明変換器において、Pw2の周
期Tが積分回路ICの時定数CIR,に比較し十分に短
かく、定常状態に達しているときの積分回路ICの出力
電圧の直流分をvr とすると、積分回路ICの平均入
力電流は零となるので、フィルタ回路FCの出力電圧の
直流分をV とすると次式の関係が成立する。
t ニー、2  jLLユ。0   ・・曲(3)R,T 
  R2H。
同様にパルス幅信号pwsの周期Tがフィルタ回路FC
の時定数CFR5に比較し十分に短かいので、定常状態
に達しているときのフィルタ回路FCの出力電圧の直流
分V は Rst2−tl vo=−頁°7°vr     、、、、“(4)とな
る。(3)式と(4)式からV は、6 ただし、  A1R4 となる。このようにvoはPw、のパルス幅(12−1
,)に大きく依存しているので、j2==i、  のと
きの出力の点(零点)はスイッチsw、、sw2の浮遊
容量。
抵抗R,、R2,R,、R4,R5の温度変化などの影
響を受けず、零点の安定性がよい。またパルスP。
の周期Tが変化してもその影響を受けない。(5)式に
(1)式と(2)式を代入すると、vU次式で表わすこ
とができる。
一方可変コンデンサC1の容量は変位量Xに対し)初期
容量をC8,可動電極10と固定電極11間の基準間隔
をd(x=oのとき)およびストレイ容量をC8とする
と、 の関係で変化する。よって出力電圧V は、・・・・・
・(8) となる。ここで、 を満足するように可変抵抗R5の抵抗値を調整すれば、
出力電圧V。は、 ・・・・・・OI となシ、Co + ”2 * Cs * ”2 * R
5* d + vsl  は一定値であるので、出力電
圧V。は変位量xに正確に対応したものとなる。なお、
基準コンデンサc2の容if、C2=Co+C,に選べ
ば、出力電圧V。は、R11Z 。 83.   ・・       °°曲a”となる
。
が大きくなる程増加しR,> C2Cs  になるよう
2 に調整すれば、変位量2が大きくなる程増加率が減少す
るようになり、人出方関係を非直線にできる。しかもそ
の非直線性の大きさは抵抗値R3の値を変えることによ
って設定できる。したがって、例えば金属ダイヤスラム
で差圧や圧力を変位に変換する場合には、被測定量と可
動電極10の変位量Xとの非直線を補正できる。すなわ
ちリニアライズができる。
なお上述では、スイッチSW、をパルス幅信号pw2で
駆動する場合を例示したが、第4図に示すようにパルス
幅信号PW、で駆動するようにしてもよい。この場合V
。は、 ・・・・・・aり となり、R5の値を調整することによってリニアライズ
ができる。また上述では可変抵抗R3を調整する場合を
例示したが、第5図に示すように出力電圧Vf分圧抵抗
器RVで分圧した後バッファアンプBA、および抵抗R
5ヲ介して積分回路ICに与えるようにしてもよい。こ
の場合は、分圧抵抗器RVの分圧比をnとすると、 となり、分圧比nf:調整することによってリニアライ
ズができる。さらに第5図に示すように基準電圧■8゜
を抵抗R6を介してフィルタ回路FCの入力に与えれば
、抵抗R6の値を選ぶことによって零点を移動させるこ
とができる。なお第4図および第5図においてスイッチ
S’tV、 、 SW2の一端と基準点間に接続した抵
抗r、 、 r21d 8W、 、 sw2  の素子
や配線の浮遊容量の影響を除くためのものである。なお
抵抗r1*r2 の代りにsw、 、 sw2 と逆位
相でオンオフするスイッチとしてもよく、またsw、 
、 sw2 をトランスファスイッチとしてもよい。
以上説明したように本発明においては、被測定量に応じ
て容量が変化する可変コンデンサと容量が一定な基準コ
ンデンサを用い、基準コンデンサと可変コンデンサの容
量の差に応じたデュテイレジオの第1のパルス幅信号お
よびいずれか一方の容9に応じたデユティレシオの第2
のパルス幅信号を得て、第1のパルス幅信号で設定電圧
をオンオンした後平滑して出力電圧を得るとともに、こ
の出力電圧の一部を基準電圧に加算し、この加算電圧に
第2のパルス幅信号のデユティレシオの逆数を乗じ次位
を設定電圧とするようにしているので、簡単な構成で有
効に非直線性を補正できる容量式変換器が得られる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明変換器の一実施例を示す接続図、゛ 第
2図は本発明変換器に用いる容量パルス幅変換回路の具
体的な結成の一例を示す接続図、第3図はその動作説明
のための波形図、第4図および第5図は本発明変換器の
他の実施例を示す接続図である。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 被測定量に応じて容量が変化する可変コンデンサと、容
    量が一定な基準コンデンサと、基準コンデンサと可変コ
    ンデンサの容量の差に応じたデユティレシオの第1のパ
    ルス幅信号およびいずれか一方の容量に応じ几デユティ
    レシオの第2のパルス幅信号を得る回路と、前記第1の
    パルス幅信号で設定電圧をオンオンした後平滑して出力
    電圧を得る手段と、この出力電圧の一部を基準電圧に加
    算し、この加算電圧に前記第2のパルス幅信号のデユテ
    ィレシオの逆数を乗算し次位を前記設定電圧とする手段
    とを有する容量式変換器。
JP12099382A 1982-07-12 1982-07-12 容量式変換器 Pending JPS5912311A (ja)

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JP12099382A JPS5912311A (ja) 1982-07-12 1982-07-12 容量式変換器

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JP12099382A JPS5912311A (ja) 1982-07-12 1982-07-12 容量式変換器

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JPS5912311A true JPS5912311A (ja) 1984-01-23

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ID=14800120

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JP12099382A Pending JPS5912311A (ja) 1982-07-12 1982-07-12 容量式変換器

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JP (1) JPS5912311A (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62211533A (ja) * 1986-03-13 1987-09-17 Yokogawa Electric Corp 容量式変換装置
JP2018040711A (ja) * 2016-09-08 2018-03-15 株式会社デンソーテン コンデンサ容量診断装置、及び、コンデンサ容量診断方法

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