JPS61292013A - Capacity type converter - Google Patents

Capacity type converter

Info

Publication number
JPS61292013A
JPS61292013A JP13374685A JP13374685A JPS61292013A JP S61292013 A JPS61292013 A JP S61292013A JP 13374685 A JP13374685 A JP 13374685A JP 13374685 A JP13374685 A JP 13374685A JP S61292013 A JPS61292013 A JP S61292013A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
capacitance
sensor
output
gate
capacitors
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP13374685A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPH0412815B2 (en
Inventor
Tadashi Azegami
畔上 忠
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 Electric Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Yokogawa Electric Corp filed Critical Yokogawa Electric Corp
Priority to JP13374685A priority Critical patent/JPS61292013A/en
Publication of JPS61292013A publication Critical patent/JPS61292013A/en
Publication of JPH0412815B2 publication Critical patent/JPH0412815B2/ja
Granted legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (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。
(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は、圧力、張力などの物理量変化に基づく物理的
変位を静電容量を介して電気信号に変換する容量式変換
器に係り、特に非線形性を改良した容量式変換装置に関
する。
[Detailed Description of the Invention] <Industrial Application Field> The present invention relates to a capacitive transducer that converts physical displacement based on changes in physical quantities such as pressure and tension into electrical signals via capacitance. This invention relates to a capacitive conversion device with improved nonlinearity.

〈従来技術〉 変位などを静電容量の変化として検出する容量式変換器
は各種のものが提案されている。例えば「容量式変位変
換装置」(特開昭57−26711号)あるいは対応す
る米国特許第4,387,601 などにその詳細が開
示されている。
<Prior Art> Various types of capacitive transducers have been proposed that detect displacement and the like as changes in capacitance. For example, the details are disclosed in "Capacitive displacement converter" (Japanese Patent Laid-Open No. 57-26711) or the corresponding US Pat. No. 4,387,601.

ここに開示されている技術は、1対のセンサ容量のいず
れか一方のセンサ容量を介しての充電と双方向定電流回
路を介しての放電とを交互襄繰り返す発振回路を形成し
、この発振回路の出力周波数をカウンタで計数して一定
数の計数値に達した後、他方のセンサ容量に切替え、第
1のセンサ容量と第2のセンサ容量に各々対応したパル
ス幅を持つ第1信号と第2信号のパルス出力をカウンタ
の出力端から得てこれを平滑することにより容量和と容
量差の比に関連した出力を得るものである。
The technology disclosed herein forms an oscillation circuit that alternately repeats charging through one of a pair of sensor capacitors and discharging through a bidirectional constant current circuit, and After the output frequency of the circuit is counted by a counter and reaches a certain number of counts, it is switched to the other sensor capacitance, and a first signal having a pulse width corresponding to the first sensor capacitance and the second sensor capacitance is generated. The pulse output of the second signal is obtained from the output end of the counter and is smoothed to obtain an output related to the ratio of the capacitance sum to the capacitance difference.

〈発明が解決しようとする問題点〉 しかしながら、この様な構成の容量式変換装置では、そ
の容量変換過程での共通のバイアス的誤差が第1信号、
第2信号の容量和、容量差に加わ沙、不都合な影響を与
える欠点があった。更に詳細に述べれば、例えば第1信
号および第2信号が第1センサ容量、第2センサ容量に
比例した時間幅信号T1.T2を与えるとき、その容量
一時間幅変換部の内部ロジック素子の伝搬遅れ特性など
に起因して第1信号、第2信号に共通のバイアス的誤差
Tdが付加され、その結果、第1信号および第2信号が
それぞれT、+Td、T2+Tdとなり、容量和と容量
差の比として(T 1−72 )/ (T 1 + T
 2 + 2 Td)  とじて力を受けて1対のセン
サ容量を和動的罠励振しその容量和に応じた電気量をセ
ンサ容量の各他端より入力端に印加する和動励振手段と
を具備し容量和と容量差の比に関連した信号を出力する
ように構成したものである。
<Problems to be Solved by the Invention> However, in a capacitive conversion device having such a configuration, a common bias error in the capacitance conversion process causes the first signal,
This has the disadvantage that it adds to the capacitance sum and capacitance difference of the second signal and has an undesirable effect. More specifically, for example, the first signal and the second signal are time width signals T1 . When T2 is given, a common bias error Td is added to the first signal and the second signal due to the propagation delay characteristics of the internal logic element of the capacitance-time width converter, and as a result, the first signal and The second signals are T, +Td, and T2+Td, respectively, and the ratio of the capacitance sum to the capacitance difference is (T 1-72 )/(T 1 + T
2 + 2 Td), which applies a summative trap excitation to a pair of sensor capacitors in response to a force and applies an amount of electricity corresponding to the sum of the capacitances from each other end of the sensor capacitors to the input end. The device is configured to output a signal related to the ratio of the capacitance sum to the capacitance difference.

〈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。<Example> Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

第1図は本発明の基本となる実施例を示す回路図である
FIG. 1 is a circuit diagram showing a basic embodiment of the present invention.

CI、C2はそれぞれ測定すべき物理量によって変化す
るセンサ容量である。それらの各一端は接続されバッフ
ァゲートG1の入力端に接続されている。
CI and C2 are sensor capacitances that change depending on the physical quantity to be measured. One end of each of them is connected and connected to the input end of buffer gate G1.

バッファゲートG1の入出力端の間には固定容量をもつ
コンデンサC3が接続されその出力端の電圧を入力端に
正帰還する。バッファゲートG1の出力端はまたインバ
ータG2および双方向定電流回路CCを介してバッファ
ゲートG1の入力端に接続され、これ等でコンデンサC
3によりバッファゲートG1の入力端に正帰還された電
荷を一定電流値で放電する負帰還回路を構成している。
A capacitor C3 having a fixed capacitance is connected between the input and output terminals of the buffer gate G1, and the voltage at its output terminal is positively fed back to the input terminal. The output terminal of the buffer gate G1 is also connected to the input terminal of the buffer gate G1 via an inverter G2 and a bidirectional constant current circuit CC.
3 constitutes a negative feedback circuit that discharges the charge positively fed back to the input terminal of the buffer gate G1 at a constant current value.

以上のバッファゲートG  コンデンサC3、インバー
クG2、双方向定電流回路CCで自励発振回路を構成し
ている。
The above buffer gate G capacitor C3, inverter G2, and bidirectional constant current circuit CC constitute a self-excited oscillation circuit.

バッファゲートG1の出力端はカウンタCTの入力端C
LK接続されている。カウンタCTのnビットの出力端
Qnは積分器Q1の入力端と接続され、その出力端T。
The output terminal of buffer gate G1 is the input terminal C of counter CT.
LK is connected. The n-bit output terminal Qn of the counter CT is connected to the input terminal of an integrator Q1, and its output terminal T.

には可変電圧Vが得られる。A variable voltage V is obtained.

カウンタCTの出力端QnはアンドゲートG3の入力の
一端とインバータGを介してアンドゲートG5の入力の
一端とに接続されている。一方、バッファゲートG1の
出力端はインバータG6を介してアンドゲートG3.G
5の入力の他端にそれぞれ接続されている。これ等のア
ンドゲートG3.G5およびインバータGGでモードセ
レクタQ2を構成している。
The output end Qn of the counter CT is connected to one end of the input of an AND gate G3 and one end of the input of an AND gate G5 via an inverter G. On the other hand, the output terminal of buffer gate G1 is connected to AND gate G3. G
5 are respectively connected to the other ends of the inputs. These AND gate G3. G5 and inverter GG constitute mode selector Q2.

4’   6 アンドゲートGの出力端はスイッチS、Sの制御端に接
続されこれ等の開閉を制御する。スイッチS1oのメイ
クによりセンサ容量C□に正の電源電圧+Eを印加し、
スイッチS11のメイクによリセンサ容量C2に負の電
源電圧−Eを印加する。
The output terminal of the 4' 6 AND gate G is connected to the control terminals of the switches S and S to control the opening and closing of these. Apply positive power supply voltage +E to sensor capacitor C□ by making switch S1o,
By making the switch S11, a negative power supply voltage -E is applied to the resensor capacitor C2.

スイッチS1o、S11によりセンサ容量CI、C2に
差動電圧を印加する仁とKなる。
The switches S1o and S11 apply a differential voltage to the sensor capacitors CI and C2.

アンドゲートGの出力端はスイッチS、Sの制御端に接
続されこれ等の開閉を制御する。スイッチS1□、3.
3のメイクにより共にセンサ容量C1,C2に可変動圧
Vを印加する。スイッチS12゜S13によりセンサ容
量C1,C2に和動電圧を印加することKなる。
The output terminal of the AND gate G is connected to the control terminals of the switches S and S to control the opening and closing of these switches. Switch S1□, 3.
3 applies a variable pressure V to both sensor capacitors C1 and C2. A summation voltage is applied to the sensor capacitors C1 and C2 by the switches S12 and S13.

また、バッファゲートG1の出力端はスイッチS  、
S  の制御端に接続されこれ等の開閉を制御415 御する。スイッチS 、S のメイクによりセンす容量
C11C2の他端に基準電位(ゼロ電位)を印加する。
Moreover, the output terminal of the buffer gate G1 is connected to the switch S,
It is connected to the control end of S and controls the opening and closing of these. By making the switches S 1 and S 2 , a reference potential (zero potential) is applied to the other end of the sensing capacitor C11C2.

以上のスイッチ518−815はNチャンネルMO8F
ETで構成し、ハイレベルの論理で各スイッチをメイク
させているが、他のデバイス例えばPチャンネルFET
%C−MOSなど任意のスイッチで代替できる。
The above switches 518-815 are N-channel MO8F
It consists of ET and each switch is made by high-level logic, but other devices such as P-channel FET
It can be replaced with any switch such as %C-MOS.

以上の如く構成された第1図の実施例の動作を第2図に
示す波形図を用いて説明する。
The operation of the embodiment of FIG. 1 constructed as above will be explained using the waveform diagram shown in FIG. 2.

バッファゲートG1はコンデンサC3によるその人力端
への正帰還と、インバータG2と定値定電流回路CCK
よる負帰還とKよシ非安定発振回路を構成しており、バ
ッファゲートへの出力のレベル変化をカウンタCTで計
数している。
Buffer gate G1 has positive feedback to its power end via capacitor C3, inverter G2 and constant value constant current circuit CCK.
A negative feedback circuit and an unstable oscillation circuit are constructed, and a counter CT counts changes in the level of the output to the buffer gate.

カウンタCTでは一定数をカウントするとその出力端Q
nのレベルが変化する。このレベルが1H″レベルのと
きけアンドゲートG5はオフとなりアンドゲートG3は
バッファゲートG1の出力のレベル変化に応答し、その
出力端にlH″レベルまたは−Lルベルを出力する。カ
ウンタCTの出力端QnがwLルベルのときは逆にアン
ドゲートG3がオフとなりアンドゲートG5の出力レベ
ルがバッファゲートG1の出力レベルに応じて変化する
。以上の如くしてモードセレクタQ2はカウンタCTの
出力のレベルに応じて後述する差動モード、和動モード
の選択をする。
When the counter CT counts a certain number, its output terminal Q
The level of n changes. When this level is 1H'' level, AND gate G5 is turned off, and AND gate G3 responds to the level change of the output of buffer gate G1 and outputs 1H'' level or -L level to its output terminal. Conversely, when the output terminal Qn of the counter CT is at the wL level, the AND gate G3 is turned off and the output level of the AND gate G5 changes according to the output level of the buffer gate G1. As described above, the mode selector Q2 selects the differential mode or the sum mode, which will be described later, depending on the level of the output of the counter CT.

いま、カウンタCTの出力端Qが1■ルベルの期間T0
(第2図(ハ))にあるときを想定する。期間Tの状態
において、バッファゲートG1の出力端が−Eの状態に
ちるとき(第2図(→)は双方向定電流回路CCKより
逆方向に一定電流値iで放電を続は第2図0)で示す様
に直線的にバッファゲートG1の入力端の電位が上昇を
続けるが、バッファゲートGの閾値vTHK達するとそ
の出力端のレベルは反転し+Eの状態になる。一方、バ
ッフアゲ)Glの出力レベルが−Eの状態のときは、カ
ウンタCTの出力がwHルベルであるからアントゲ−)
Gを介してバッファゲートG1の出力レベルを反転した
レベルの電位がスイッチS1o、Sl、に印加される(
第2図(へ)(ト))のでセンサ容量01には+Eの電
位、センサ容量02には−Eの電位が印加されている。
Now, the output terminal Q of the counter CT is in a period T0 of 1 ■ level.
(Fig. 2 (c)) is assumed. In the state of period T, when the output terminal of the buffer gate G1 falls to the -E state (Fig. 2 (→), the bidirectional constant current circuit CCK discharges at a constant current value i in the opposite direction. 0), the potential at the input end of the buffer gate G1 continues to rise linearly, but when the threshold value vTHK of the buffer gate G is reached, the level at the output end is reversed and becomes +E. On the other hand, when the output level of the buffer Gl is -E, the output of the counter CT is wH level, so the output level of the buffer Gl is -E.
A potential at a level that is an inversion of the output level of the buffer gate G1 is applied to the switches S1o and S1 via G.
As shown in FIGS. 2(f) and (g), a potential of +E is applied to the sensor capacitor 01, and a potential of -E is applied to the sensor capacitor 02.

バッファゲートG□の出力が前述の如く反転して+Eに
なるとスイッチS10.1 ”11はオフとなU(第2
図(へ)(ト))スイッチS14.S15がオンとなり
(第2図(イ)に))基準電位(ゼロ電位)がセンサ容
量C1,C2に印加される。
When the output of the buffer gate G□ is inverted as described above and becomes +E, the switch S10.1"11 is turned off and the switch U (second
Figure (f) (g)) Switch S14. S15 is turned on (as shown in FIG. 2(A)), and a reference potential (zero potential) is applied to the sensor capacitors C1 and C2.

従って、バッファゲートG1の出力レベルが−Eから十
EK変化すると、コンデンサC3には+2Eの電位変化
(第2図(ハ))、センサ容量C工は−Eの電位変化(
第2図に))、センサ容量C2は+Eの電位変化(第2
図(ホ))が生ずる。そこでこの電位変化によるバッフ
ァゲートGの入力端での電位変化e□(第2図(イ))
は、これ等の合計の電荷移動量を考慮して次式の如くな
る。
Therefore, when the output level of the buffer gate G1 changes from -E to 10EK, the potential of the capacitor C3 changes by +2E (Fig. 2 (c)), and the potential of the sensor capacitor C changes by -E (
)), the sensor capacitance C2 is +E potential change (second
Figure (e)) is generated. Therefore, due to this potential change, the potential change e□ at the input end of the buffer gate G (Fig. 2 (a))
takes into account the total amount of charge transfer and becomes as shown in the following equation.

e (C+ C+C) = 2EC3−EC1+ EC
2従って、 となる。
e (C+ C+C) = 2EC3-EC1+ EC
2 Therefore, .

この後は、双方向定電流回路CCKより直線的な放電が
なされ、パ、ファゲートG工の入力端の閾値vTHを越
えるとその出力が反転するが、その電位変化e1′はe
lと同じ値である。
After this, a linear discharge occurs from the bidirectional constant current circuit CCK, and when the threshold value vTH at the input terminal of the gate gate G is exceeded, its output is inverted, but the potential change e1' is e
It is the same value as l.

以上の状態を期間T1のおいだ繰り返し、所定のカウン
ト数に達するとカウンタCTの出力がI L ルベルに
反転し期間T2の間、保持される。
The above state is repeated for a period T1, and when a predetermined count is reached, the output of the counter CT is inverted to the I L level and held for a period T2.

期間Tの状態では、モードセレクタQ2によりスイ、チ
S 、S が開閉され(第2図(す)に))、またバッ
ファゲートG1の出力レベルによりスイッチS14”I
sがスイッチS1□、S13とは相補的に開閉される(
第2図(!j)41))。この場合傾はセンサ容量Cl
−02に共通して可変電圧Vが印加され(第2図に)、
(へ))るのでこの点を考慮して(1)式の導出と同様
処して、バッファゲートG1の入力端の電位変化e(=
e2′)を求めると次の様になる。
In the state of period T, switches S, S and S are opened and closed by mode selector Q2 (as shown in FIG. 2), and switch S14"I is opened and closed by the output level of buffer gate G1.
s is opened and closed complementary to switches S1□ and S13 (
Figure 2 (!j)41)). In this case, the slope is sensor capacitance Cl
A variable voltage V is applied in common to -02 (see Fig. 2),
(to)) Therefore, taking this point into account, the same process as in the derivation of equation (1) is carried out, and the potential change e(=
e2') is calculated as follows.

一方、双方向定電流回路CCによる一定電流iでの電位
変化e1に対する放電時間t1と電位変化e2に対する
放電時間t2はそれぞれ次式で与えられる。
On the other hand, the discharge time t1 for a potential change e1 and the discharge time t2 for a potential change e2 at a constant current i by the bidirectional constant current circuit CC are given by the following equations.

1、=(C1+02+03)e1/1(3)t2 =(
CI + C2+ 03 ) e2/i’      
  (4)電位変化e’、e’に対する放電時間t1f
、t21はそれぞれ(3) (4)式と同じ値で与えら
れる。
1, =(C1+02+03)e1/1(3)t2 =(
CI + C2+ 03) e2/i'
(4) Discharge time t1f for potential changes e' and e'
, t21 are given by the same values as in equations (3) and (4), respectively.

ここで、(1) 、 (2)式を用いて(3) 、 (
4)式を書き換えると、 となる。
Here, using equations (1) and (2), (3) and (
4) Rewriting the equation, we get:

積分器Q1はカウンタCTの出力パルスのデユティサイ
クル値に応動して可変電圧Vを出力し、T□=T (z
”t =2”t2) Kナル、!−可変ft圧vidソ
ノ増減を停止する。このときの可変電圧Vけ(5) 、
 (6)式%式% となる。即ち、可変電圧Vけセンサ容量の和分の差に比
例した値として得られる。
The integrator Q1 outputs a variable voltage V in response to the duty cycle value of the output pulse of the counter CT, and T□=T (z
"t = 2" t2) K naru! - Stop the variable ft pressure vid sono increase/decrease. The variable voltage V at this time (5),
(6) Formula % Formula % becomes. That is, it is obtained as a value proportional to the difference in the sum of the variable voltage V and the sensor capacitance.

なお、第1図に示す実施例では積分器Q、により自動的
にT I−T 2になる様に調整したが、積分器Q工に
依らずとも手動により電圧■を印加しT1=T2になる
様に調整し、そのときのVの値からセンサ容量の和分の
差に比例した値を得ることもできる。
In the embodiment shown in Fig. 1, the integrator Q was used to automatically adjust T I - T to 2, but the voltage ■ could be applied manually without relying on the integrator Q to make T1 = T2. It is also possible to obtain a value proportional to the difference in the sum of the sensor capacitances from the value of V at that time.

第3図はセンサ容量C1,C2に固定容量Cpが付加て
れた場合の固定容量Cをも消去できる構成を示したもの
である。この様な固定容量C1けセンサの可動部と端子
配線部などで形成され、特に小形のセンサになるほどそ
の影響が大きくなる。
FIG. 3 shows a configuration in which the fixed capacitance C can also be erased when the fixed capacitance Cp is added to the sensor capacitances C1 and C2. This type of fixed capacitance C1 sensor is formed by a movable part and a terminal wiring part, and the smaller the sensor, the greater its influence becomes.

この場合にはコンデンサCA′、CB′はcA’ = 
(c1+c、’)−(c2+cp)=C1−C2”’ 
CA           (8)c Bt = (C
I + Cp ) ” (C2” Cp )12   
 p = CB +2Cp となる。
In this case, capacitors CA' and CB' are cA' =
(c1+c,')-(c2+cp)=C1-C2"'
CA (8)c Bt = (C
I + Cp)” (C2”Cp)12
p=CB+2Cp.

第3図において、バッファゲートG0の入力端には固定
容量のコンデンサC4の一端が接続されている。コンデ
ンサC4の他端にはスイッチS16’ S17が接続さ
れている。スイッチ”16はスイッチS10と同じくア
ンドゲートG3の出力圧より制御されてコンデンサC4
の他端に可変電圧Vを印加し、スイッチS17はスイッ
チS14と同じくノ(ツファケートG工の出力により制
御され基準電圧(ゼロ電圧)をコンデンサC4の他端に
印加する。スイッチ”18はインバータG4の出力によ
り制御され期間T2の間コンデンサC4の他端に基準電
圧を印加する。
In FIG. 3, one end of a fixed capacitance capacitor C4 is connected to the input end of the buffer gate G0. Switches S16' and S17 are connected to the other end of the capacitor C4. Switch "16, like switch S10, is controlled by the output pressure of AND gate G3 and connects capacitor C4.
A variable voltage V is applied to the other end of the capacitor C4, and the switch S17, like the switch S14, is controlled by the output of the inverter G and applies a reference voltage (zero voltage) to the other end of the capacitor C4. A reference voltage is applied to the other end of the capacitor C4 during a period T2.

固定容量Cけ(8) 、 (9)式から判るように差動
モードのときは消去され、和動モードのときのみ誤差要
因として入って来るので、スイッチS、Sの開閉に対応
してスイッチSS  を開閉して16’  17 コンデンサC4に可変電圧Vを印加しく第4図(ロ))
、スイッチS 、S がオン状態の和動モードのときに
コンデンサC4の他端に基準電位を印加して(第4図(
ロ))いるので、次式が成立する。
As can be seen from equations (8) and (9), the fixed capacitance C is eliminated in the differential mode, and enters as an error factor only in the summation mode, so the switch Open and close SS to apply variable voltage V to capacitor C4 (Figure 4 (b)).
, when the switches S and S are in the on-state sum mode, a reference potential is applied to the other end of the capacitor C4 (see Fig. 4).
b)), so the following equation holds true.

EC+ VC=VCB + 2VCp(1Gここで、C
4=2C,に選定しておくと(ト)弐における固定容量
Cは消去され、可変電圧Vはセンサ容量の和分の差に比
例した値として得られる。
EC + VC = VCB + 2VCp (1G, where C
If 4=2C is selected, the fixed capacitance C at (g) 2 is eliminated, and the variable voltage V is obtained as a value proportional to the difference in the sum of the sensor capacitances.

第5図は本発明の更に他の実施例であり、第5図におけ
るスイッチS19のサプライをゼロに選んでいる点で第
3図の場合と異なっている。バッファゲートG、の入力
端には固定容量のコンデンサC5の一端が接続されてい
る。コンデンサC5の他端にはスイッチS 、S が接
続されている。スイッチS 、S はスイッチS 、S
 と同期して開閉されるが、スイッチS28のサプライ
が可変電圧■から負の電源電圧−Eになっている点が第
3図と異なる。スイッチS もコンデンサC5の他端に
接続され、スイッチ”18と同期して開閉される。
FIG. 5 shows still another embodiment of the present invention, which differs from the case of FIG. 3 in that the supply of switch S19 in FIG. 5 is selected to be zero. One end of a fixed capacity capacitor C5 is connected to the input end of the buffer gate G. Switches S 1 and S 2 are connected to the other end of the capacitor C5. Switches S , S are switches S , S
However, the difference from FIG. 3 is that the supply of the switch S28 is changed from the variable voltage (2) to the negative power supply voltage -E. A switch S is also connected to the other end of the capacitor C5 and is opened and closed in synchronization with the switch "18."

この実施例では、スイッチ”19のサプライがゼロに選
んであるので、差動モードの励振の際にはセンサ容量C
2を等測的に消去した構成となっている。従って、 CA=C1−0・C2αカ CB=C1+02                (
6)の関係において電気量の平衡が達せられる。
In this embodiment, the supply of switch "19" is selected to be zero, so during differential mode excitation, the sensor capacitance C
2 is isometrically eliminated. Therefore, CA=C1-0・C2α CB=C1+02 (
Equilibrium of the electrical quantity is achieved in the relationship 6).

第5図における01式と同様にして電荷平衡式を導くと EC+VC−EC=VCB+2VCp−ECpcJ3と
なる。
When a charge balance equation is derived in the same manner as equation 01 in FIG. 5, it becomes EC+VC-EC=VCB+2VCp-ECpcJ3.

ここで、C= 2C,、C5=C,に選定し、C1力、
(ロ)式%式% を得る。64式を変形すると に 1 +L; 2 となり、センサ容量の和分の差に比例した可変電圧Vを
得ることができる。なお、この場合のコンデンサC5の
他端の励振波形は第4図(ト)の波高値Vを−EK変え
た波形となる。
Here, select C=2C,, C5=C, and C1 force,
(b) Obtain the formula % formula %. When formula 64 is modified, it becomes 1 +L; 2, and it is possible to obtain a variable voltage V that is proportional to the difference in the sum of sensor capacitances. In this case, the excitation waveform at the other end of the capacitor C5 is a waveform obtained by changing the peak value V of FIG. 4(G) by -EK.

第6図は本発明の第4の実施例であり、第6図における
スイッチS23のサプライを十EK変更しである点で第
1図のスイッチ”15のサプライがゼロであるのと異な
る。この場合の各部の電圧波形の変化を第7図に示す。
FIG. 6 shows a fourth embodiment of the present invention, which is different from the supply of switch "15" in FIG. 1 in that the supply of switch S23 in FIG. 6 is changed by 10 EK. FIG. 7 shows changes in voltage waveforms at various parts in this case.

この波形図と第2図に示す波形図を比較すると、(1)
 、 (2)式中のセンサ容量C2の電気量に次の変化
を与えたことを示しているのがわかる。
Comparing this waveform diagram with the waveform diagram shown in Figure 2, (1)
, it can be seen that the following change is given to the quantity of electricity of the sensor capacitor C2 in equation (2).

−EC2−21C2 VC2VC2−EC2 この変更により(1) 、 (2)式は次の様になる。-EC2-21C2 VC2VC2-EC2 With this change, equations (1) and (2) become as follows.

(ロ)、α力式と(3) 、 (4)式とを用いてt 
1 =t 2の平衡条件を求めると、(7)式と同一の
式になり、可変電圧Vはセンサ容量の和分の差に比例し
た値として得られる。
(b) Using the α force equation and equations (3) and (4), t
When the equilibrium condition of 1 = t 2 is determined, the equation is the same as equation (7), and the variable voltage V is obtained as a value proportional to the difference in the sum of the sensor capacitances.

以上、第1図と第6図とを対比して示した如く。The above is a comparison between FIG. 1 and FIG. 6.

期間T1の差動モードの期間と期間T2の和動モードの
期間とに共通に操作されるスイッチSIs、S23への
サプライ電圧は任意の値で良いことが判る。
It can be seen that the supply voltage to the switches SIs and S23, which are operated in common during the differential mode period T1 and the summation mode period T2, may be any value.

スイッチ”14の場合も同様である。ただし、スイ、チ
S23 K + Eを与えた第6図の実施例では放電時
間t1.t2に対してセンサ容量C2の値に関連した第
3の成分を含むことKなり、(3) 、 (4)式に対
して一次の(2)、C11式になる。
The same applies to the case of switch "14. However, in the embodiment shown in FIG. 6 in which K + E is given, the third component related to the value of sensor capacitance C2 is Including K means that equations (3) and (4) become first-order equations (2) and C11.

tl = (2EC3−ECA+ EC2)/ i  
     (2)t  =(2EC−VC+EC)/ 
’i       斡2   3  A  2 なお、第6図に示す実施例においても、第1図の実施例
から第3図の実施例へ変更したのと同様K、固定容量を
付加して特性を変更することができる。
tl = (2EC3-ECA+EC2)/i
(2) t = (2EC-VC+EC)/
'i 斡2 3 A 2 In addition, in the embodiment shown in Fig. 6, the characteristics are changed by adding a fixed capacitance, similar to the change from the embodiment shown in Fig. 1 to the embodiment shown in Fig. 3. be able to.

〈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、センサ容量の容量差を信号変換する期間と容量和を
信号変換する期間とを設けて信号変換する構成としたの
で、信号変換の後の演算が単なる比較演算に簡略化され
、従来の如くセンサ容量の信号変換の後に和と差を算出
する必要がなく、信号変換部で生ずるバイアス的誤差を
除去することができる。
<Effects of the Invention> As described above in detail with the embodiments, according to the present invention, there is a configuration in which a signal is converted by providing a period for converting a capacitance difference between sensor capacitances into a signal and a period for converting a capacitance sum into a signal. Therefore, the calculation after signal conversion is simplified to a simple comparison calculation, and there is no need to calculate the sum and difference after signal conversion of the sensor capacitance as in the conventional case, and bias errors occurring in the signal conversion section can be removed. I can do it.

更に1モ一ドセレクト手段により差動モードと和動モー
ドを切換え、これ等の各モード期間が等しくなる様に和
動モードに電圧を印加するようkしたので、この電圧か
らセンサ容量の和分の差を知ることができる。
Furthermore, the differential mode and the sum mode are switched by the 1 mode select means, and a voltage is applied to the sum mode so that the periods of each mode are equal. From this voltage, the sum of the sensor capacitances can be calculated You can know the difference between

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明の第1の実施例を示す回路図、第2図は
第1図に示す実施例の各部の波形を示す波形図、第3図
は本発明の第2の実施例を示す回路図、第4図は第3図
に示す実施例の各部の波形を示す渡船図、第5図は本発
明の第3の実施例を示す回路図、第6図は本発明の第4
の実施例を示す回路図、第7図は第6図の実施例の各部
の波形を示す波形図である。 G1・・・バッファゲート、G2.G4.G6・・・イ
ンバータ、Gs、Gs・・・アンドゲート%CT・・・
カウンタ、ql・・・積分器、Q・・・モードセレクタ
” 10〜s23・・・スイ。 チ%C1,C2・・・センサ容量、C2・・・固定容量
、■・・・可変電圧、Ca、C41C5・・・コンデン
サ。
FIG. 1 is a circuit diagram showing a first embodiment of the present invention, FIG. 2 is a waveform diagram showing waveforms of each part of the embodiment shown in FIG. 1, and FIG. 3 is a circuit diagram showing a second embodiment of the present invention. 4 is a ferry diagram showing the waveforms of each part of the embodiment shown in FIG. 3, FIG. 5 is a circuit diagram showing the third embodiment of the present invention, and FIG. 6 is a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a waveform diagram showing waveforms of various parts of the embodiment of FIG. 6. G1...Buffer gate, G2. G4. G6...Inverter, Gs, Gs...And gate %CT...
Counter, ql...integrator, Q...mode selector" 10~s23...switch. % C1, C2...sensor capacitance, C2...fixed capacitance, ■...variable voltage, Ca , C41C5... Capacitor.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 物理量に応じて変化する1対のセンサ容量と、前記セン
サ容量の各一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るゲート手段と、前
記ゲート手段の入力端へ正帰還回路を形成する固定容量
手段と、前記固定容量手段の正帰還によって発生する前
記入力電圧を放電させて前記閾値に引き戻すための負帰
還手段と、前記ゲート手段の出力レベルの変化を所定回
数だけ計数する計数手段と、前記計数手段の出力パルス
のレベルにより前記センサ容量への励振モードを変更す
るモードセレクト手段と、前記モードセレクト手段の出
力と前記ゲート手段の出力を受けて1対の前記センサ容
量を差動的に励振しその容量差に応じた電気量を前記セ
ンサ容量の各他端より前記入力端に印加する差動励振手
段と、前記モードセレクト手段の出力と前記積分手段の
出力を受けて1対の前記センサ容量を和動的に励振しそ
の容量和に応じた電気量を前記センサ容量の各他端より
前記入力端に印加する和動励振手段とを具備し前記容量
和と容量差の比に関連した信号を出力する容量式変換装
置。
a pair of sensor capacitors that change in accordance with a physical quantity; a gate means to which each end of the sensor capacitors is connected and changes an output level in response to a change in input voltage exceeding a predetermined threshold; and an input end of the gate means. fixed capacitance means forming a positive feedback circuit to the fixed capacitance means, negative feedback means for discharging the input voltage generated by the positive feedback of the fixed capacitance means to return it to the threshold value, and controlling a change in the output level of the gate means to a predetermined value. a counting means for counting the number of times; a mode selection means for changing the excitation mode to the sensor capacitance according to the level of the output pulse of the counting means; and a pair of differential excitation means for differentially exciting the sensor capacitance and applying an amount of electricity corresponding to the capacitance difference from each other end of the sensor capacitance to the input end; and an output of the mode selection means and the integration means. and a summative excitation means for harmonically exciting the pair of sensor capacitors upon receiving the output, and applying an amount of electricity corresponding to the sum of the capacitances from each other end of the sensor capacitors to the input end, the capacitors A capacitive conversion device that outputs a signal related to the ratio of the sum and the capacitance difference.
JP13374685A 1985-06-19 1985-06-19 Capacity type converter Granted JPS61292013A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP13374685A JPS61292013A (en) 1985-06-19 1985-06-19 Capacity type converter

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP13374685A JPS61292013A (en) 1985-06-19 1985-06-19 Capacity type converter

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS61292013A true JPS61292013A (en) 1986-12-22
JPH0412815B2 JPH0412815B2 (en) 1992-03-05

Family

ID=15111958

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP13374685A Granted JPS61292013A (en) 1985-06-19 1985-06-19 Capacity type converter

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPS61292013A (en)

Also Published As

Publication number Publication date
JPH0412815B2 (en) 1992-03-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0313575B1 (en) Transmitter with vernier measurement
JPS639819A (en) Displacement transducing device
US4775841A (en) Voltage to frequency conversion circuit with a pulse width to period ratio proportional to input voltage
JP2005140657A (en) Capacitance sensor capacitance change detection circuit
US4550308A (en) Signal converting apparatus
JPH0412815B2 (en)
JPH069305Y2 (en) Displacement converter
JPH0543378Y2 (en)
JPH0512728Y2 (en)
JPH0512729Y2 (en)
JPH0529936A (en) A/d converter
JP2585554B2 (en) Power supply
SU832632A1 (en) Device for monitoring storage battery capacity
EP0547006B1 (en) Self-oscillating circuit for driving a gas discharge lamp, particularly for use on board a motor vehicle
JPS59216063A (en) Peak holding circuit
SU773912A1 (en) Device for pulse-time conversion of dc voltage into number
JP3036561B2 (en) A / D converter
JPH0460531B2 (en)
JPH0431328B2 (en)
SU1323985A1 (en) Digital meter of four-pole network gain factor
SU1173336A1 (en) Frequency-to-voltage converter
JPH0431329B2 (en)
JPH0448280B2 (en)
JPS6355109B2 (en)
SU1427569A1 (en) Period to d.c. voltage converter