JPS6352686B2 - - Google Patents
Info
- Publication number
- JPS6352686B2 JPS6352686B2 JP5598081A JP5598081A JPS6352686B2 JP S6352686 B2 JPS6352686 B2 JP S6352686B2 JP 5598081 A JP5598081 A JP 5598081A JP 5598081 A JP5598081 A JP 5598081A JP S6352686 B2 JPS6352686 B2 JP S6352686B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- pulse width
- voltage
- output
- capacitance
- pair
- 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.)
- Expired
Links
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 claims description 35
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 7
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 14
- 239000013256 coordination polymer Substances 0.000 description 10
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 9
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 3
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 3
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 2
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 1
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 1
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 1
- 230000005669 field effect Effects 0.000 description 1
- 238000009499 grossing Methods 0.000 description 1
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 description 1
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
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)
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少
なくともいずれか一方の容量が変化する一対のコ
ンデンサを用いた容量式変換器に関し、詳しくは
容量をパルス幅信号に変換して検出する方式の容
量式変換器の改良に関する。
なくともいずれか一方の容量が変化する一対のコ
ンデンサを用いた容量式変換器に関し、詳しくは
容量をパルス幅信号に変換して検出する方式の容
量式変換器の改良に関する。
容量をパルス幅信号に変換して検出する方式の
容量式変換器は例えば特開昭51―61864号に示さ
れているように、交流電源を必要としない利点が
ある。しかしながらこの方式の容量式変換器にお
いても、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かつた。また差圧変
換器のように差圧を金属ダイヤフラムで変位に換
えて一対のコンデンサの容量を差動的に変化させ
被測定量（差圧）を電気信号に変換する場合に
は、金属ダイヤフラムの変位量が大きくなると差
圧に比例しなくなるため、被測定量と出力とが非
直線的になる。
容量式変換器は例えば特開昭51―61864号に示さ
れているように、交流電源を必要としない利点が
ある。しかしながらこの方式の容量式変換器にお
いても、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かつた。また差圧変
換器のように差圧を金属ダイヤフラムで変位に換
えて一対のコンデンサの容量を差動的に変化させ
被測定量（差圧）を電気信号に変換する場合に
は、金属ダイヤフラムの変位量が大きくなると差
圧に比例しなくなるため、被測定量と出力とが非
直線的になる。
本発明は、上述の如き非直線性を有効に補正で
きる容量式変換器を実現するものである。
きる容量式変換器を実現するものである。
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、C1，C2はその容量値が差
動的に変化する一対のコンデンサで、図には圧
力，差圧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１１，１２とで構成したものが示されてい
る。C1，C2の可動電極１０は基準点に接続され、
C1の固定電極１１は抵抗R1を、C1の固定電極１
２抵抗R2をそれぞれ介して直流電源Vrに接続さ
れている。SW1，SW2はそれぞれC1，C2Bに並列
に接続された放電用のスイツチ、CP1，CP2は
各々コンパレータで、CP1，C1の充電電圧VC1を、
CP2はC2の充電電圧VC2をそれぞれ監視し、その
値がVaに達したとき出力を生ずる。FF1はフリ
ツプフロツプで、CP2の出力でセツトされ、CP1
の出力でリセツトされて、出力端子Ｑに一定振幅
Vbのパルス幅信号PW1を、出力端子にPW1の
反転パルス幅信号PW2を発生する。このパルス
幅信号PW1でSW2が、PW2でSW1がそれぞれ駆
動され、これらCP1，CP2，FF1，SW2，SW2を
含む回路は容量・パルス幅変換回路PWMを構成
している。MMはモノマルチ等のワンシヨツト回
路で、CP2の出力で駆動されると一定時間tsだけ
オンとなる補償用のパルス幅信号PW3を発生す
る。OPC1は演算回路で、一定振幅Vbのパルス幅
信号PW1、PW2を平滑し、平均値電圧V1，V2を
得るフイルタ回路FC1，FC2と、V1とV2との減算
を行い信号電圧V3＝（＝V1―V2）を得る減算器
AD1と、後述する乗算器OPC2からのパルス幅信
号PWfを平滑し、補償用の平均値電圧Vfを得る
フイルタ回路FCfと、信号電圧V3と補償電圧Vfと
の加算を行い出力電圧Voを得る加算器AD2とを
有している。KCはVoをｋ倍して出力する係数器
で、その係数ｋの値は調整可能に構成されてい
る。SWfはワンシヨツト回路MMの出力パルス幅
信号PW3で駆動され、係数器出力kVoをオンオ
フするスイツチで、その出力にPW3で決る一定
パルス間隔tsで、振幅がkVoで決まるパルス幅信
号PWfを発生する乗算器OPC2を構成している。
なお、スイツチSW1，SW2，SWfとしては電界効
果トランジスタ等の電子スイツチが好適である。
である。図において、C1，C2はその容量値が差
動的に変化する一対のコンデンサで、図には圧
力，差圧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１１，１２とで構成したものが示されてい
る。C1，C2の可動電極１０は基準点に接続され、
C1の固定電極１１は抵抗R1を、C1の固定電極１
２抵抗R2をそれぞれ介して直流電源Vrに接続さ
れている。SW1，SW2はそれぞれC1，C2Bに並列
に接続された放電用のスイツチ、CP1，CP2は
各々コンパレータで、CP1，C1の充電電圧VC1を、
CP2はC2の充電電圧VC2をそれぞれ監視し、その
値がVaに達したとき出力を生ずる。FF1はフリ
ツプフロツプで、CP2の出力でセツトされ、CP1
の出力でリセツトされて、出力端子Ｑに一定振幅
Vbのパルス幅信号PW1を、出力端子にPW1の
反転パルス幅信号PW2を発生する。このパルス
幅信号PW1でSW2が、PW2でSW1がそれぞれ駆
動され、これらCP1，CP2，FF1，SW2，SW2を
含む回路は容量・パルス幅変換回路PWMを構成
している。MMはモノマルチ等のワンシヨツト回
路で、CP2の出力で駆動されると一定時間tsだけ
オンとなる補償用のパルス幅信号PW3を発生す
る。OPC1は演算回路で、一定振幅Vbのパルス幅
信号PW1、PW2を平滑し、平均値電圧V1，V2を
得るフイルタ回路FC1，FC2と、V1とV2との減算
を行い信号電圧V3＝（＝V1―V2）を得る減算器
AD1と、後述する乗算器OPC2からのパルス幅信
号PWfを平滑し、補償用の平均値電圧Vfを得る
フイルタ回路FCfと、信号電圧V3と補償電圧Vfと
の加算を行い出力電圧Voを得る加算器AD2とを
有している。KCはVoをｋ倍して出力する係数器
で、その係数ｋの値は調整可能に構成されてい
る。SWfはワンシヨツト回路MMの出力パルス幅
信号PW3で駆動され、係数器出力kVoをオンオ
フするスイツチで、その出力にPW3で決る一定
パルス間隔tsで、振幅がkVoで決まるパルス幅信
号PWfを発生する乗算器OPC2を構成している。
なお、スイツチSW1，SW2，SWfとしては電界効
果トランジスタ等の電子スイツチが好適である。
このように構成した本発明の動作を第２図の波
形図を参照して以下に説明する。第２図におい
て、イはC1の充電電圧VC1の波形、ロはC2の充電
電圧VC2の波形、ハはパルス幅信号PW1の波形、
ニはパルス幅信号PW2の波形、ホはパルス幅信
号PW3の波形である。いまフリツプフロツプFF1
がセツト状態で、PW1が発生しておりスイツチ
SW1がオフ、SW2がオンであると、コンデンサ
C1側が充電され、コンデンサC2側が放電される。
コンデンサC1側の充電電圧VC1は、第２図イに示
すようにR1C1なる時定数で上昇する。そしてVC1
がCP1の設定値Vaに達すると、FF1はリセツトさ
れ、SW1がオンに、SW2がオフになり、コンデン
サC1側が放電され、C2側が充電される。コンデ
ンサC2側の充電電圧VC2は、第２図ロに示すよう
にC2R1なる時定数で上昇し、CP2の設定値Vaに
達するとFF1が再びセツトされ、上述の動作を繰
り返す。したがつて、C1が充電されている時間t1
およびC2が充電されている時間t2はそれぞれ次式
で表わされる。
形図を参照して以下に説明する。第２図におい
て、イはC1の充電電圧VC1の波形、ロはC2の充電
電圧VC2の波形、ハはパルス幅信号PW1の波形、
ニはパルス幅信号PW2の波形、ホはパルス幅信
号PW3の波形である。いまフリツプフロツプFF1
がセツト状態で、PW1が発生しておりスイツチ
SW1がオフ、SW2がオンであると、コンデンサ
C1側が充電され、コンデンサC2側が放電される。
コンデンサC1側の充電電圧VC1は、第２図イに示
すようにR1C1なる時定数で上昇する。そしてVC1
がCP1の設定値Vaに達すると、FF1はリセツトさ
れ、SW1がオンに、SW2がオフになり、コンデン
サC1側が放電され、C2側が充電される。コンデ
ンサC2側の充電電圧VC2は、第２図ロに示すよう
にC2R1なる時定数で上昇し、CP2の設定値Vaに
達するとFF1が再びセツトされ、上述の動作を繰
り返す。したがつて、C1が充電されている時間t1
およびC2が充電されている時間t2はそれぞれ次式
で表わされる。
t1＝C1R1Va／Vr (1)
t2＝C2R2Va／Vr (2)
ただし、Vr≫Va
よつて、FF1の出力端子Ｑに生ずるパルス幅出力
PW1のデユテイレシオt1／Ｔは、R1＝R2＝Ｒとする と、 t1／Ｔ＝t1／t1＋t2＝C1／C1＋C2 (3) となり、FF1の出力端子Ｑに生ずるパルス幅出力
PW2のデユテイレシオt2／Ｔは、 t2／Ｔ＝t2／t1＋t2＝C2／C1＋C2 (4) となる。そして、PW1，PW2はフイルタ回路
FC1，FC2でそれぞれ平滑され、FC1，FC2の出力
には次式に示す如き平均値電圧V1，V2が生ずる。
PW1のデユテイレシオt1／Ｔは、R1＝R2＝Ｒとする と、 t1／Ｔ＝t1／t1＋t2＝C1／C1＋C2 (3) となり、FF1の出力端子Ｑに生ずるパルス幅出力
PW2のデユテイレシオt2／Ｔは、 t2／Ｔ＝t2／t1＋t2＝C2／C1＋C2 (4) となる。そして、PW1，PW2はフイルタ回路
FC1，FC2でそれぞれ平滑され、FC1，FC2の出力
には次式に示す如き平均値電圧V1，V2が生ずる。
V1＝C1／C1＋C2Vb (5)
V2＝C2／C1＋C2Vb (6)
ただし、VbはPW1，PW2の振幅
したがつて、信号電圧V3は
V3＝V1―V2＝C1―C2／C1＋C2Vb (7)
となり、一対の可変コンデンサC1，C2の容量の
差を容量の和で除したものとなる。
差を容量の和で除したものとなる。
一方、ワンシヨツト回路MMが比較器CP2で駆
動されているので、その出力には一対の可変コン
デンサC1，C2の容量の和に対応した周期Ｔで、
一定パルス幅tsの補償用のパルス幅信号PW3が得
られる。この補償用のパルス幅信号PW3でスイ
ツチSWfを駆動し、係数器KCの出力kVoをオン
オフした後フイルタ回路FCfに加えているので、
FCfの出力に生ずる補償用電圧Vfは、 Vf＝ts／ＴkVo＝Vr／RVa・ts／C1＋C2kVo (8) となる。この補償電圧Vfが加算器AD2に与えら
れ、信号電圧V3と加算されるので、AD2の出力
電圧Voは次式で与えられる。
動されているので、その出力には一対の可変コン
デンサC1，C2の容量の和に対応した周期Ｔで、
一定パルス幅tsの補償用のパルス幅信号PW3が得
られる。この補償用のパルス幅信号PW3でスイ
ツチSWfを駆動し、係数器KCの出力kVoをオン
オフした後フイルタ回路FCfに加えているので、
FCfの出力に生ずる補償用電圧Vfは、 Vf＝ts／ＴkVo＝Vr／RVa・ts／C1＋C2kVo (8) となる。この補償電圧Vfが加算器AD2に与えら
れ、信号電圧V3と加算されるので、AD2の出力
電圧Voは次式で与えられる。
Vo＝C1−C2／C1＋C2−Vr／RVatsｋVb(9)
そして、一対の可変コンデンサC1，C2の容量
が、可動電極１０の変位量ｘ（被測定量に応じた
量）に対し、C1，C2の初期容量をCo、固定電極
１１，１２間の距離の１／２をｄ，およびストレイ 容量をCsとすると、 C1＝Coｄ／ｄ−ｘ＋Cs (10) C2＝Coｄ／ｄ＋ｘ＋Cs (11) のように変化するので、出力電圧Voは次式で与
えられる。
が、可動電極１０の変位量ｘ（被測定量に応じた
量）に対し、C1，C2の初期容量をCo、固定電極
１１，１２間の距離の１／２をｄ，およびストレイ 容量をCsとすると、 C1＝Coｄ／ｄ−ｘ＋Cs (10) C2＝Coｄ／ｄ＋ｘ＋Cs (11) のように変化するので、出力電圧Voは次式で与
えられる。
Vo2xCodvb／（2Co＋2Cs−Vr／RVatsｋ）d2−（
2Cs―Vr／RVatsｋ）x2(12) ここで、 2Cs―Vr／RVatsｋ＝０ （13） を満足するように係数ｋの値を調整すれば、出力
電圧Voは Vo＝ｘ／ｄVb （14） となり、ストレイ容量Csの影響を受せず、第３
図イに示すように変位量ｘに正確に比例したもの
となる。
2Cs―Vr／RVatsｋ）x2(12) ここで、 2Cs―Vr／RVatsｋ＝０ （13） を満足するように係数ｋの値を調整すれば、出力
電圧Voは Vo＝ｘ／ｄVb （14） となり、ストレイ容量Csの影響を受せず、第３
図イに示すように変位量ｘに正確に比例したもの
となる。
また係数器KCの係数ｋの値を2Cs＞Vr／RVatsｋ
になるように調整すれば、第３図ロに示すように
変位量ｘが大きくなるほど増加率が増大し、2Cs
＜Vr／RVatsｋとすれば第３図ハに示すように変位 量ｘが大きくなるほど増加率が減少するようにな
り、入出力関係を非直線にできる。しかもその非
直線性の大きさは係数器KCの係数ｋを変えるこ
とで設定できる。したがつて、例えば金属ダイヤ
フラムで差圧を変位に変換する場合のように、被
測定量（差圧）と可動電極１０の変位量ｘとの非
直線性や、一対の可変コンデンサの機械的配置や
電気部品のバラツキ等の種々の条件に基づく入出
力関係の非直線性を係数器KCの係数k′を適宜選
定することによつて補正できる。
変位量ｘが大きくなるほど増加率が増大し、2Cs
＜Vr／RVatsｋとすれば第３図ハに示すように変位 量ｘが大きくなるほど増加率が減少するようにな
り、入出力関係を非直線にできる。しかもその非
直線性の大きさは係数器KCの係数ｋを変えるこ
とで設定できる。したがつて、例えば金属ダイヤ
フラムで差圧を変位に変換する場合のように、被
測定量（差圧）と可動電極１０の変位量ｘとの非
直線性や、一対の可変コンデンサの機械的配置や
電気部品のバラツキ等の種々の条件に基づく入出
力関係の非直線性を係数器KCの係数k′を適宜選
定することによつて補正できる。
なおワンシヨツト回路MMとしては、モノマル
チに限らず、タイマICやＶ／Ｆ変換IC等を用い
ることができる。さらに第４図に示す如くフリツ
プフロツプFF2とtsを定める固定コンデンサC3の
充放電回路で構成したものであつてもよい。すな
わち第４図においては、比較器CP2の出力により
FF2がセツトされると、FF2の出力Ｑが“Ｌ”レ
ベルになり、スイツチSW3がオフとなつて、固定
用コンデンサC3が充電され、その充電電圧VC3は
C3R3なる時定数で上昇する。そしてVC3が、CP3
の設定値Vaに達すると、FF2はリセツトされ、
SW3がオンとなりコンデンサC3の電荷が放電さ
れる。この状態はCP2の出力でFF2がセツトされ
るまで続く。
チに限らず、タイマICやＶ／Ｆ変換IC等を用い
ることができる。さらに第４図に示す如くフリツ
プフロツプFF2とtsを定める固定コンデンサC3の
充放電回路で構成したものであつてもよい。すな
わち第４図においては、比較器CP2の出力により
FF2がセツトされると、FF2の出力Ｑが“Ｌ”レ
ベルになり、スイツチSW3がオフとなつて、固定
用コンデンサC3が充電され、その充電電圧VC3は
C3R3なる時定数で上昇する。そしてVC3が、CP3
の設定値Vaに達すると、FF2はリセツトされ、
SW3がオンとなりコンデンサC3の電荷が放電さ
れる。この状態はCP2の出力でFF2がセツトされ
るまで続く。
C3が充電されている時間tsは、
ts＝C3R3Va／Vr （15）
ただしVr≫Va
で表わされ、C3，R3，Va，Vrが一定であるの
で、tsも一定となる。そして抵抗R3として図示の
ように可変抵抗を用いれば、tsの大きさを所望値
に容易に設定でき、（13）式の関係をtsを調整す
ることによつて満足させることができる。この場
合係数ｋの値は一定値に固定できる。また第４図
の演算回路OPC1においては、V1とV2との減算を
行い信号電圧V3を取り出す減算器AD1と、信号
電圧V3と補償電圧Vfとの加算を行う加算器AD2
の代りに、V1とV2およびVfの加減算（V1―V2＋
Vf）を行う加減算器ADを用いてV3を得るV1と
V2の減算と、V3とVfとの加算を同時に行う場合
が例示されている。さらに演算回路OPC1として
第５図に示すように、演算増幅器OP1を用いて、
実質的に同じ演算を行いフイルタ機能を持たせれ
ばさらに全体構成を簡単にできる。なお第４図お
よび第５図に示すように、一定時間オフとなるワ
ンシヨツト回路MMの出力PW3でスイツチSWfを
駆動してもよい。また第５図に示すように、演算
回路OPC1の出力を一定ゲインＡの増幅器AMPを
介して出力電圧Vpとして取り出すようにしても
よい。また上述では、（13）式の関係を満足させ
るために、ｋやtsを調整する場合を説明したが、
VaとVrの比や抵抗R1，R2の値を調整してもよ
い。さらに上述では、一対のコンデンサC1，C2
の容量が可動電極１０の変位に対し差動的に変化
する場合を例示したが、変位に対しいずれか一方
の容量が変化するものであつてもよい。
で、tsも一定となる。そして抵抗R3として図示の
ように可変抵抗を用いれば、tsの大きさを所望値
に容易に設定でき、（13）式の関係をtsを調整す
ることによつて満足させることができる。この場
合係数ｋの値は一定値に固定できる。また第４図
の演算回路OPC1においては、V1とV2との減算を
行い信号電圧V3を取り出す減算器AD1と、信号
電圧V3と補償電圧Vfとの加算を行う加算器AD2
の代りに、V1とV2およびVfの加減算（V1―V2＋
Vf）を行う加減算器ADを用いてV3を得るV1と
V2の減算と、V3とVfとの加算を同時に行う場合
が例示されている。さらに演算回路OPC1として
第５図に示すように、演算増幅器OP1を用いて、
実質的に同じ演算を行いフイルタ機能を持たせれ
ばさらに全体構成を簡単にできる。なお第４図お
よび第５図に示すように、一定時間オフとなるワ
ンシヨツト回路MMの出力PW3でスイツチSWfを
駆動してもよい。また第５図に示すように、演算
回路OPC1の出力を一定ゲインＡの増幅器AMPを
介して出力電圧Vpとして取り出すようにしても
よい。また上述では、（13）式の関係を満足させ
るために、ｋやtsを調整する場合を説明したが、
VaとVrの比や抵抗R1，R2の値を調整してもよ
い。さらに上述では、一対のコンデンサC1，C2
の容量が可動電極１０の変位に対し差動的に変化
する場合を例示したが、変位に対しいずれか一方
の容量が変化するものであつてもよい。
第６図は本発明変換器の他の実施例を示す接続
図である。第６図において、第１図の実施例と異
るところは一対のコンデンサC1，C2の容量に対
応したパルス幅信号PW1，PW2を発生させる容
量・パルス幅変換回路PWMの構成にある。すな
わち、C1の固定電極１１はスイツチSW1に、C2
の固定電極１２はスイツチSW2にそれぞれ接続さ
れている。SW1のオン側とSWのオフ側とがP1点
で共通に接続され、SW1のオフ側とSW2のオン側
とがP2点で共通に接続されている。BAは演算増
幅器OP2を用いたバツフア増幅器で、OP2の非反
転入力端子(十)に共通接続点P1が接続され、OP2の
出力端子が前記共通接続点P2に接続されるとと
もに非反転入力端子（−）に接続されて、P2の
電位VP2をP1の電位VP1に常に等しく保つ。CPは
比較器で、ブロツク図内に示す如くヒステリシス
特性を持つており、前記共通接続点P1の電位VP1
が上限域値Ｈを越えたときオンからオフに反転
し、VP1が下限域値Ｌに達するとオンに復するパ
ルス幅信号PW1を発生する。このパルス幅電圧
PW1は抵抗Ｒを介して前記共通接続点P1に与え
られるとともに、前記スイツチSW1，SW2を駆動
して、コンデンサC1の充電とコンデンサC2の放
電を制御する。またパルス幅信号PW1はOPC1の
フイルタ回路FC1に与えられるとともに、インバ
ータIVを介してFC2に与えられる。さらにPW1は
モノマルチ等のワンシヨツト回路MMに与えられ
る。比較器CPの具体的な構成の一例を第７図に
示す。第７図の比較器Cpは入力電圧VP1が反転入
力端子（−）に加えられる演算増幅器OP3と、
OP3に正帰還を施す抵抗r3と、一定電圧VCを分圧
してOP3の非反転入力端子(十)に加えられる抵抗
r1，r2と、OP3の出力で駆動され基準電圧Vbをオ
ンオフしてパルス幅信号PW1を出力させるスイ
ツチSWとからなつている。いまOP3の正の飽和
電圧をVH，負の飽和電圧を−VLとすると、上限
域値Ｈは（r2r3VC＋r1r2VH）／（r1r2＋r2r3＋
r3r1）となり、下限域値Ｌは（r2r3VC―
r1r2VL）／（r1r2＋r2r3＋r3r1）となる。なおOP3
の出力が安定な場合にはスイツチSWおよび基準
電圧Vbを省略して、OP3の出力をそのままパル
ス幅信号PW1として利用することもできる。
図である。第６図において、第１図の実施例と異
るところは一対のコンデンサC1，C2の容量に対
応したパルス幅信号PW1，PW2を発生させる容
量・パルス幅変換回路PWMの構成にある。すな
わち、C1の固定電極１１はスイツチSW1に、C2
の固定電極１２はスイツチSW2にそれぞれ接続さ
れている。SW1のオン側とSWのオフ側とがP1点
で共通に接続され、SW1のオフ側とSW2のオン側
とがP2点で共通に接続されている。BAは演算増
幅器OP2を用いたバツフア増幅器で、OP2の非反
転入力端子(十)に共通接続点P1が接続され、OP2の
出力端子が前記共通接続点P2に接続されるとと
もに非反転入力端子（−）に接続されて、P2の
電位VP2をP1の電位VP1に常に等しく保つ。CPは
比較器で、ブロツク図内に示す如くヒステリシス
特性を持つており、前記共通接続点P1の電位VP1
が上限域値Ｈを越えたときオンからオフに反転
し、VP1が下限域値Ｌに達するとオンに復するパ
ルス幅信号PW1を発生する。このパルス幅電圧
PW1は抵抗Ｒを介して前記共通接続点P1に与え
られるとともに、前記スイツチSW1，SW2を駆動
して、コンデンサC1の充電とコンデンサC2の放
電を制御する。またパルス幅信号PW1はOPC1の
フイルタ回路FC1に与えられるとともに、インバ
ータIVを介してFC2に与えられる。さらにPW1は
モノマルチ等のワンシヨツト回路MMに与えられ
る。比較器CPの具体的な構成の一例を第７図に
示す。第７図の比較器Cpは入力電圧VP1が反転入
力端子（−）に加えられる演算増幅器OP3と、
OP3に正帰還を施す抵抗r3と、一定電圧VCを分圧
してOP3の非反転入力端子(十)に加えられる抵抗
r1，r2と、OP3の出力で駆動され基準電圧Vbをオ
ンオフしてパルス幅信号PW1を出力させるスイ
ツチSWとからなつている。いまOP3の正の飽和
電圧をVH，負の飽和電圧を−VLとすると、上限
域値Ｈは（r2r3VC＋r1r2VH）／（r1r2＋r2r3＋
r3r1）となり、下限域値Ｌは（r2r3VC―
r1r2VL）／（r1r2＋r2r3＋r3r1）となる。なおOP3
の出力が安定な場合にはスイツチSWおよび基準
電圧Vbを省略して、OP3の出力をそのままパル
ス幅信号PW1として利用することもできる。
このように構成した本発明において、比較器
Cpの出力PW1がオンであると、SW1，SW2がオ
ン側となりコンデンサC1が抵抗Ｒを介して充電
され、充電電圧VC1はC1Rの時定数で上昇する。
この電圧VC1が比較器Cpの入力電圧VP1となつて
いるので、VC1が大きくなりCpの上限域値Ｈを越
えると、Cpの出力PW1はオフになる。Cpの出力
PW1がオンの間コンデンサC2の端子電圧VC2は
OP2によつてVC1を追従し、常にVC2＝VC1を保つ
ている。Cpの出力PW1がオフになりSW1，SW2
がオフ側に接続されると、コンデンサC2の電荷
が抵抗Ｒを介して放電され、C2の電圧VC2はC2R
の時定数で減少する。このVC2がCpの入力電圧
Vp1となつているので、VC2が減少し下限域値Ｌ
に達すると、Cpの出力PW1はオンに復する。Cp
がオフの間コンデンサC1の端子電圧VC1はOp2に
よつてVC2を追従し、常にVC1＝VC2を保つてい
る。このようにして比較器CpとスイツチSW1，
SW2および一対のコンデンサC1，C2からなるル
ープは周期的にオンオフを繰り返し自励振動す
る。これらの関係を示したのが第８図の波形図で
ある。自励振動ループがオンとなつている時間t1
はC1Rに、オフとなつている時間t2はC2Rにそれ
ぞれ比例する。したがつて、自励振動ループのパ
ルス幅信号PW1のデユテイレシオt1／Ｔは、(3)式と 同じになり、その反転出力PW2も(4)式と同じに
なる。
Cpの出力PW1がオンであると、SW1，SW2がオ
ン側となりコンデンサC1が抵抗Ｒを介して充電
され、充電電圧VC1はC1Rの時定数で上昇する。
この電圧VC1が比較器Cpの入力電圧VP1となつて
いるので、VC1が大きくなりCpの上限域値Ｈを越
えると、Cpの出力PW1はオフになる。Cpの出力
PW1がオンの間コンデンサC2の端子電圧VC2は
OP2によつてVC1を追従し、常にVC2＝VC1を保つ
ている。Cpの出力PW1がオフになりSW1，SW2
がオフ側に接続されると、コンデンサC2の電荷
が抵抗Ｒを介して放電され、C2の電圧VC2はC2R
の時定数で減少する。このVC2がCpの入力電圧
Vp1となつているので、VC2が減少し下限域値Ｌ
に達すると、Cpの出力PW1はオンに復する。Cp
がオフの間コンデンサC1の端子電圧VC1はOp2に
よつてVC2を追従し、常にVC1＝VC2を保つてい
る。このようにして比較器CpとスイツチSW1，
SW2および一対のコンデンサC1，C2からなるル
ープは周期的にオンオフを繰り返し自励振動す
る。これらの関係を示したのが第８図の波形図で
ある。自励振動ループがオンとなつている時間t1
はC1Rに、オフとなつている時間t2はC2Rにそれ
ぞれ比例する。したがつて、自励振動ループのパ
ルス幅信号PW1のデユテイレシオt1／Ｔは、(3)式と 同じになり、その反転出力PW2も(4)式と同じに
なる。
なお、スイツチSW1，SW2として第９図に示す
ようにダイオードD1〜D4を用いれば、全体構成
をさらに簡単にできる。またパルス幅信号PW1，
PW2，PW3をフオトカプラ等の絶縁結合手段を
介して出力側に伝達すれば、入出力の絶縁ができ
る。さらに上述では、乗算器OPC2としてスイツ
チSWfからなるものを例示したが、パルス幅信号
PW3と出力電圧Voに関連する電圧との乗算がで
きるものであれば、必要に応じて種々の構成のも
のを用いることができる。
ようにダイオードD1〜D4を用いれば、全体構成
をさらに簡単にできる。またパルス幅信号PW1，
PW2，PW3をフオトカプラ等の絶縁結合手段を
介して出力側に伝達すれば、入出力の絶縁ができ
る。さらに上述では、乗算器OPC2としてスイツ
チSWfからなるものを例示したが、パルス幅信号
PW3と出力電圧Voに関連する電圧との乗算がで
きるものであれば、必要に応じて種々の構成のも
のを用いることができる。
以上説明したように本発明においては、周期が
一対のコンデンサの容量の和に対応し、オン時間
またはオフ時間が一定な補償用のパルス幅信号を
発生させるとともに、この補償用のパルス幅信号
と出力電圧に関連する電圧とを乗算して得たパル
ス幅信号を演算回路に与え、このパルス幅信号に
基づく補償電圧と、容量・パルス幅変換回路の出
力パルス幅信号に基づく一対のコンデンサの容量
の差を一対のコンデンサの容量の和で除した値に
関連する信号電圧とを実質的に加算するようにし
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。
一対のコンデンサの容量の和に対応し、オン時間
またはオフ時間が一定な補償用のパルス幅信号を
発生させるとともに、この補償用のパルス幅信号
と出力電圧に関連する電圧とを乗算して得たパル
ス幅信号を演算回路に与え、このパルス幅信号に
基づく補償電圧と、容量・パルス幅変換回路の出
力パルス幅信号に基づく一対のコンデンサの容量
の差を一対のコンデンサの容量の和で除した値に
関連する信号電圧とを実質的に加算するようにし
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。
第１図は本発明変換器の一実施例を示す接続
図、第２図はその動作説明のための波形図、第３
図はその特性線図、第４図は本発明変換器の他の
実施例を示す波形図、第５図は本発明に用いる加
減算器の具体的な構成の一例を示す接続図、第６
図は本発明の他の実施例を示す接続図、第７図は
第６図実施例に用いる比較器の具体的な構成の一
例を示す接続図、第８図は第６図実施例の動作説
明のための波形図、第９図は本発明変換器の他の
実施例の接続図である。 C1，C2……一対の可変コンデンサ、Cp，Cp1，
Cp2，Cp3……比較器、SW，SW1，SW2，SW3，
SWf……スイツチ、FF1，FF2、……フリツプフ
ロツプ、MM……ワンシヨツト回路、FC1，FC2，
CFf……フイルタ回路、AD1……減算器、AD2…
加算器、AD……加減算器、KC……係数器。
図、第２図はその動作説明のための波形図、第３
図はその特性線図、第４図は本発明変換器の他の
実施例を示す波形図、第５図は本発明に用いる加
減算器の具体的な構成の一例を示す接続図、第６
図は本発明の他の実施例を示す接続図、第７図は
第６図実施例に用いる比較器の具体的な構成の一
例を示す接続図、第８図は第６図実施例の動作説
明のための波形図、第９図は本発明変換器の他の
実施例の接続図である。 C1，C2……一対の可変コンデンサ、Cp，Cp1，
Cp2，Cp3……比較器、SW，SW1，SW2，SW3，
SWf……スイツチ、FF1，FF2、……フリツプフ
ロツプ、MM……ワンシヨツト回路、FC1，FC2，
CFf……フイルタ回路、AD1……減算器、AD2…
加算器、AD……加減算器、KC……係数器。
Claims (1)
- １ 被測定量に応じて少なくともいずれか一方の
容量が変化する一対のコンデンサと、この一対の
コンデンサの容量の和に対応した周期で、パルス
幅が一対のコンデンサのいずれか一方の容量に対
応し、かつ振幅が一定なパルス幅信号を発生する
容量・パルス幅変換回路と、この容量・パルス幅
変換回路の出力パルス幅信号を受ける演算回路
と、前記一対のコンデンサの容量の和に対応した
周期で、オン時間またはオフ時間が一定な補償用
のパルス幅信号を発生する手段と、この補償用の
パルス幅信号と前記演算回路の出力電圧に関連す
る電圧とを乗算した後前記演算回路の入力に加え
る手段とを具え、前記演算回路は実質的に、前記
容量・パルス幅変換回路の出力パルス幅信号に基
づく一対のコンデンサの容量の差を一対のコンデ
ンサの容量の和で除した値に関連する信号電圧
と、前記補償用のパルス幅信号と演算回路の出力
電圧に関連する電圧とを乗算した値に基づく補償
用電圧との加算を行うことを特徴とする容量式変
換器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5598081A JPS57171212A (en) | 1981-04-14 | 1981-04-14 | Capacity type converter |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5598081A JPS57171212A (en) | 1981-04-14 | 1981-04-14 | Capacity type converter |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS57171212A JPS57171212A (en) | 1982-10-21 |
| JPS6352686B2 true JPS6352686B2 (ja) | 1988-10-19 |
Family
ID=13014217
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5598081A Granted JPS57171212A (en) | 1981-04-14 | 1981-04-14 | Capacity type converter |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS57171212A (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3786487T2 (de) * | 1986-05-05 | 1993-11-18 | Texas Instruments Inc | Messfühler hoher Präzision. |
| CN100593767C (zh) | 2006-06-30 | 2010-03-10 | 深圳市大族激光科技股份有限公司 | 电容传感器的控制方法 |
-
1981
- 1981-04-14 JP JP5598081A patent/JPS57171212A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS57171212A (en) | 1982-10-21 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4647905A (en) | Improved pulse-width-modulation signal converter | |
| JPS6352686B2 (ja) | ||
| JPS6139330Y2 (ja) | ||
| JPH0216450B2 (ja) | ||
| CN85103529A (zh) | 电压-频率转换电路 | |
| JPS5912311A (ja) | 容量式変換器 | |
| JPH0122085Y2 (ja) | ||
| JPS64646B2 (ja) | ||
| EP2747290A1 (en) | Analog-to-digital converter system, sensor arrangement and method for analog-to-digital conversion | |
| JPS5977311A (ja) | 容量式変換器 | |
| JP3322726B2 (ja) | 静電容量検出回路 | |
| JPS6020004Y2 (ja) | 容量式変換器 | |
| JPS59112223A (ja) | 容量式変換器 | |
| JPH049581Y2 (ja) | ||
| JPH0427218Y2 (ja) | ||
| JPH0346332Y2 (ja) | ||
| SU773912A1 (ru) | Устройство врем -импульсного преобразовани напр жени посто нного тока в число | |
| JPS59133422A (ja) | 容量式変換器 | |
| JP2592403Y2 (ja) | 波形整形装置 | |
| JPS64613Y2 (ja) | ||
| JPS59176622A (ja) | 容量式変換装置 | |
| JPS6342330Y2 (ja) | ||
| JPS59133421A (ja) | 容量式変換器 | |
| JPH0374324B2 (ja) | ||
| JPH069305Y2 (ja) | 変位変換装置 |