JP2570391Y2 - Pressure sensor circuit - Google Patents
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Description
【考案の詳細な説明】[Detailed description of the invention]
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】この考案は、静電容量変化型の圧
力センサの容量を検出する圧力センサ回路に関するもの
である。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a pressure sensor circuit for detecting the capacitance of a capacitance-change type pressure sensor.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来、この種の一般的な圧力センサ回路
20は、図2に示すように、タイマーIC11と、2つ
の抵抗12、13と、誤動作防止用のコンデンサ14
と、圧力の変化に対応して静電容量が変化するコンデン
サ2とで構成され、その発振周期または発振周波数を検
出できるようにしたものであった。2. Description of the Related Art Conventionally, a general pressure sensor circuit 20 of this type includes a timer IC 11, two resistors 12, 13 and a capacitor 14 for preventing malfunction, as shown in FIG.
And a capacitor 2 whose capacitance changes in response to a change in pressure, so that its oscillation cycle or oscillation frequency can be detected.
【0003】[0003]
【考案が解決しょうとする課題】]前記のような従来の
圧力センサ回路にあっては、コンデンサ2の静電容量を
C1 とし、抵抗12の抵抗値をR3 とし、抵抗13の抵
抗値をR4 とすと、発振周期Tは、An invention is to you'll solve]] The In the conventional pressure sensor circuit, such as, the electrostatic capacitance of the capacitor 2 and C 1, the resistance value of the resistor 12 and R 3, the resistance value of the resistor 13 Is R 4 , the oscillation period T is
【数1】T=ln2・(R3 +R4 )・C1 のように表される。しかし、前記のコンデンサ2の静電
容量C1 は、一般的に温度特性を持っているため、その
静電容量が温度により変化し、また、数1の理論式には
表れていないが、タイマーIC11自体も温度特性を持
っているので、精度のよい圧力検出は困難であった。ま
た、前記のコンデンサ2の静電容量が圧力によりΔC変
化すると、発振周期の変化ΔTは、## EQU1 ## It is expressed as T = ln2 · (R 3 + R 4 ) · C 1 . However, since the capacitance C 1 of the capacitor 2 generally has a temperature characteristic, the capacitance changes according to the temperature. Since the IC 11 itself has a temperature characteristic, it is difficult to detect the pressure with high accuracy. When the capacitance of the capacitor 2 changes by ΔC due to pressure, the change ΔT of the oscillation cycle becomes
【数2】ΔT=ln2・(R3 +R4 )・ΔC であるが、センサとして利用する場合、基準を0として
ΔTの圧力に応じた変化が表れるのが利用しやすい。ま
た、基準が0でない場合、常に一定の既知の値であれば
よいが、従来品にあっては、基準がC1 、R1 、R2 や
タイマーIC11のばらつきによりまちまちで、センサ
ーとして応用するには不都合な面が多かった。## EQU2 ## ΔT = ln2 · (R 3 + R 4 ) · ΔC However, when used as a sensor, it is easy to use that a change corresponding to the pressure of ΔT appears with the reference being 0. When the reference is not 0, it is sufficient that the reference is always a fixed known value. However, in the case of the conventional product, the reference varies depending on variations in C 1 , R 1 , R 2 and the timer IC 11, and is applied as a sensor. Had many disadvantages.
【0004】[0004]
【課題を解決するための手段】この考案は、上記のよう
な問題点を解決するためになされたもので、2つのワン
ショット・マルチバイブレータの出力パルスを決定する
コンデンサに、圧力によって静電容量の変化するコンデ
ンサと温度補償用のコンデンサをそれぞれ使用し、それ
ぞれの出力を他方のワンショット・マルチバイブレータ
の入力とすることによりアステーブル・マルチバイブレ
ータを構成し、前記2つのワンショット・マルチバイブ
レータの出力をそれぞれ積分回路を通して差動増幅し、
圧力によって静電容量が変化するコンデンサの温度特性
に起因する誤差や、抵抗、ICによる誤差を相殺可能と
すると共に、基準点の0設定を容易に行える、広い温度
範囲で高精度な圧力検出が可能な圧力センサ回路を得る
ことを目的とする。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and a capacitor for determining output pulses of two one-shot multivibrators is provided with a capacitance by pressure. Of the two one-shot multivibrators by using a capacitor that changes in temperature and a capacitor for temperature compensation, and using each output as an input to the other one-shot multivibrator. Each output is differentially amplified through an integration circuit,
High-precision pressure detection over a wide temperature range enables the offset caused by the temperature characteristics of the capacitor, the capacitance of which varies with pressure, and the errors due to the resistance and IC to be eliminated, and the reference point to be easily set to zero. The aim is to obtain a possible pressure sensor circuit.
【0005】即ち、本考案に係る圧力センサ回路は、抵
抗1と圧力に応じて静電容量が変化するコンデンサ2と
を時定数部に持つワンショット・マルチバイブレータ3
の出力を、抵抗4と可変抵抗5と前記コンデンサ2の温
度特性を補償する温度補償用コンデンサ6とを時定数部
に持つワンショット・マルチバイブレータ7のトリガ入
力とし、かつ、このワンショット・マルチバイブレータ
7の出力をワンショット・マルチバイブレータ3の入力
としてアステーブル・マルチバイブレータを構成し、前
記ワンショット・マルチバイブレータ3およびワンショ
ット・マルチバイブレータ7の各々の出力に積分回路8
および積分回路9を設け、これら両積分回路の積分電圧
を差動増幅器10により増幅するように構成したことを
特徴とするものである。That is, the pressure sensor circuit according to the present invention comprises a one-shot multivibrator 3 having a time constant portion including a resistor 1 and a capacitor 2 whose capacitance changes according to pressure.
Is used as a trigger input of a one-shot multivibrator 7 having a resistor 4, a variable resistor 5, and a temperature compensating capacitor 6 for compensating the temperature characteristics of the capacitor 2 in a time constant section. An output of the vibrator 7 is used as an input to the one-shot multivibrator 3 to constitute an astable multivibrator, and an output of each of the one-shot multivibrator 3 and the one-shot multivibrator 7 is integrated by an integrating circuit 8.
And an integrating circuit 9 are provided, and the integrated voltages of the two integrating circuits are amplified by a differential amplifier 10.
【0006】[0006]
【実施例】以下、本考案の実施例を図面に基づいて説明
する。図1は、本考案の圧力センサ回路を示す図で、ワ
ンショット・マルチバイブレータ3は、時定数部に抵抗
1と圧力に応じて静電容量が変化するコンデンサ2とを
備えている。また、他方のワンショット・マルチバイブ
レータ7は、時定数部に抵抗4と可変抵抗5と前記コン
デンサ2の温度特性を補償する温度補償用コンデンサ6
とを備えている。そして、前記ワンショット・マルチバ
イブレータ3の出力を、他方のワンショット・マルチバ
イブレータ7のトリガ入力とし、かつ、このワンショッ
ト・マルチバイブレータ7の出力をワンショット・マル
チバイブレータ3の入力とすることによりアステーブル
・マルチバイブレータを構成している。また、前記ワン
ショット・マルチバイブレータ3およびワンショット・
マルチバイブレータ7の各々の出力には、積分回路8お
よび積分回路9が接続され、これら両積分回路の積分電
圧は、差動増幅器10によって増幅されるようになって
いる。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram showing a pressure sensor circuit of the present invention. A one-shot multivibrator 3 includes a resistor 1 and a capacitor 2 whose capacitance changes according to pressure in a time constant section. The other one-shot multivibrator 7 has a resistor 4, a variable resistor 5, and a temperature compensating capacitor 6 for compensating the temperature characteristics of the capacitor 2 in a time constant portion.
And The output of the one-shot multivibrator 3 is used as a trigger input of the other one-shot multivibrator 7 and the output of the one-shot multivibrator 7 is used as an input of the one-shot multivibrator 3. It constitutes an astable multivibrator. The one-shot multivibrator 3 and the one-shot multivibrator
Each output of the multivibrator 7 is connected to an integrating circuit 8 and an integrating circuit 9, and the integrated voltages of these integrating circuits are amplified by a differential amplifier 10.
【0007】[0007]
【作用】このように構成された圧力センサ回路の動作
を、図3のタイミングチャートにより説明する。図1の
抵抗1、抵抗4、可変抵抗5の抵抗値をそれぞれR1 、
R2 、RX とし、コンデンサ2、コンデンサ6の静電容
量をそれぞれCS 、CX とすると、A点におけるワンシ
ョット・マルチバイブレータ3の出力パルス幅T1 は、The operation of the pressure sensor circuit thus configured will be described with reference to the timing chart of FIG. Resistance 1 of Figure 1, the resistor 4, the resistance value of each of R 1 of the variable resistor 5,
And R 2, R X, the capacitor 2, C S, respectively the capacitance of the capacitor 6, when C X, the output pulse width T1 of one-shot multivibrator 3 in point A,
【数3】T1 =K・R1 ・CS また、B点におけるワンショット・マルチバイブレータ
7の出力パルス幅T2 は、Equation 3] T1 = K · R 1 · C S Also, the output pulse width T2 of the one-shot multivibrator 7 at point B,
【数4】T2 =K・(R2 +RX )・CX である。ワンショット・マルチバイブレータ3および7
は、入力の立下がりエッヂにより、T1 、もしくはT2
のパルスを出力する素子であり、ワンショット・マルチ
バイブレータ3およびワンショット・マルチバイブレー
タ7の出力は、それぞれ他方のワンショット・マルチバ
イブレータの入力となっているため、(T1 +T2 )の
周期で発振を持続するマルチバイブレータとなる。Equation 4 is a T2 = K · (R 2 + R X) · C X. One-shot multivibrators 3 and 7
Is T1 or T2 depending on the falling edge of the input.
The output of the one-shot multivibrator 3 and the output of the one-shot multivibrator 7 are input to the other one-shot multivibrator, and therefore oscillate at a period of (T1 + T2). It becomes a multivibrator that lasts.
【0008】ワンショット・マルチバイブレータ3およ
びワンショット・マルチバイブレータ7の出力は、それ
ぞれ積分回路8、積分回路9により積分されるため、積
分回路8の出力電圧、積分回路9の出力電圧をそれぞれ
V1 、V2 とすると、The outputs of the one-shot multivibrator 3 and the one-shot multivibrator 7 are integrated by the integrating circuits 8 and 9, respectively, so that the output voltage of the integrating circuit 8 and the output voltage of the integrating circuit 9 are V1 respectively. , V2,
【数5】 V1 =VH ・(T1 /T1 +T2 ) V2 =V’H ・(T2 /T1 +T2 ) ここで、VH 、V’H は、ワンショット・マルチバイブ
レータHigh時の電圧である。そこで、V1 、V2 を
差動増幅回路10(増幅度G)により増幅すれば、その
出力電圧Vout は、[Number 5] V1 = V H · (T1 / T1 + T2) V2 = V 'H · (T2 / T1 + T2) here, V H, V' H is the voltage at the time of one-shot multivibrator High. Therefore, if V1 and V2 are amplified by the differential amplifier circuit 10 (amplification degree G), the output voltage Vout becomes
【数6】 Vout =G・(V1 −V2 ) =G((VH ・T1 −V’H ・T2 )/(T1 +T2 )) =G((VH ・K・R1 ・CS −V’H ・K・(R2 +RX )・CX ) /(T1 +T2 )) となり、Vout はVH 、R1 、CS 、V’H 、R2 、R
X 、CX に依存し、下記により相殺効果が期待できる。[6] Vout = G · (V1 -V2) = G ((V H · T1 -V 'H · T2) / (T1 + T2)) = G ((V H · K · R 1 · C S -V ' H · K · (R 2 + R X ) · C X ) / (T 1 + T 2)), and Vout is V H , R 1 , C S , V ′ H , R 2 , R
Depending on X and C X , the following effect can be expected.
【0009】すなわち、上記のワンショット・マルチバ
イブレータは例として、74LS123、74LS22
1、4538などの型番のICが利用でき、どれも2回
路分を1パッケージ内に持っており、その温度特性、出
力電圧VH 、V’H は非常に特性が似通っている。さら
に、可変抵抗5のRX によりVout =0に調整しておけ
ば、圧力に応じて静電容量が変化するコンデンサ2のC
X の増減によりVoutが変化し、圧力センサとして非常
に使用しやすい。また、コンデンサ6のCX として、コ
ンデンサ2のCX と同一特性のものを使用すれば、温度
的に相殺する効果が得られ、出力電圧の温度特性を改善
することができる。また、抵抗、ワンショット・マルチ
バイブレータについても同様で、その特性を互いに相殺
するように働くことも容易に推察できる。That is, the above-mentioned one-shot multivibrator is, for example, 74LS123, 74LS22.
ICs with model numbers of 1,4538 and the like can be used, each having two circuits in one package, and their temperature characteristics and output voltages V H and V ′ H have very similar characteristics. Furthermore, if adjusted to Vout = 0 by R X of the variable resistor 5, the capacitor 2 whose capacitance changes according to the pressure C
Vout changes as X increases or decreases, making it very easy to use as a pressure sensor. Further, as the C X capacitor 6, the use of those C X the same characteristics of the capacitor 2, the temperature to offsetting effect is obtained, it is possible to improve the temperature characteristics of the output voltage. The same applies to the resistor and the one-shot multivibrator, and it can be easily inferred that the characteristics work to offset each other.
【0010】[0010]
【考案の効果】以上のように、本考案によれば、2つの
ワンショット・マルチバイブレータ3および7の出力パ
ルスを決定するそれぞれのコンデンサに、圧力によって
静電容量の変化するコンデンサ2と、温度補償用のコン
デンサ6とをそれぞれ使用し、それぞれの出力を他方の
ワンショット・マルチバイブレータの入力とすることに
よりアステーブル・マルチバイブレータを構成し、前記
2つのワンショット・マルチバイブレータの出力をそれ
ぞれ積分回路を通して差動増幅したものであるから、時
定数部に温度補償用のコンデンサ6を持つワンショット
・マルチバイブレータの作用により、圧力によって静電
容量が変化するコンデンサの温度特性に起因する誤差
や、抵抗、ICによる誤差が相殺できるため、広い温度
範囲で高精度な圧力検出が可能であり、また、基準点よ
り圧力に応じて出力電圧が増減するためセンサとして利
用しやすく、その実用的効果は大なるものである。As described above, according to the present invention, each of the capacitors for determining the output pulses of the two one-shot multivibrators 3 and 7 includes the capacitor 2 whose capacitance changes according to pressure, and the temperature. An astable multivibrator is constructed by using a compensating capacitor 6 and using each output as the input of the other one-shot multivibrator, and integrating the outputs of the two one-shot multivibrators. Since the signal is differentially amplified through a circuit, the action of a one-shot multivibrator having a temperature compensating capacitor 6 in a time constant section causes an error due to a temperature characteristic of a capacitor whose capacitance changes due to pressure, High accuracy pressure over a wide temperature range because errors due to resistance and IC can be offset Out are possible, also easily used as a sensor to increase or decrease the output voltage in response to pressure from the reference point, its practical effects are those large becomes.
【図1】 本考案による圧力センサ回路の回路図FIG. 1 is a circuit diagram of a pressure sensor circuit according to the present invention.
【図2】 従来の圧力センサ回路の回路図。FIG. 2 is a circuit diagram of a conventional pressure sensor circuit.
【図3】 本考案の圧力センサ回路のタイミングチャー
ト。FIG. 3 is a timing chart of the pressure sensor circuit of the present invention.
1 抵抗。 2 コンデンサ。 3 ワンショット・マ
ルチバイブレータ。4 抵抗。 5 可変抵抗。 6
温度補償用コンデンサ。7 ワンショット・マルチバイ
ブレータ。 8 積分回路。 9 積分回路。10 差
動増幅器。 11 タイマーIC。 12 抵抗。 1
3 抵抗。14 誤動作防止用コンデンサ。1 Resistance. 2 Capacitor. 3 One-shot multivibrator. 4 Resistance. 5 Variable resistance. 6
Temperature compensation capacitor. 7 One-shot multivibrator. 8 Integrating circuit. 9 Integrator circuit. 10 Differential amplifier. 11 Timer IC. 12 Resistance. 1
3 Resistance. 14 Malfunction prevention capacitor.
Claims (1)
るコンデンサ2とを時定数部に持つワンショット・マル
チバイブレータ3の出力を、抵抗4と可変抵抗5と前記
コンデンサ2の温度特性を補償する温度補償用コンデン
サ6とを時定数部に持つワンショット・マルチバイブレ
ータ7のトリガ入力とし、かつ、このワンショット・マ
ルチバイブレータ7の出力をワンショット・マルチバイ
ブレータ3の入力としてアステーブル・マルチバイブレ
ータを構成し、前記ワンショット・マルチバイブレータ
3およびワンショット・マルチバイブレータ7の各々の
出力に積分回路8および積分回路9を設け、これら両積
分回路の積分電圧を差動増幅器10により増幅するよう
に構成した圧力センサ回路。1. An output of a one-shot multivibrator 3 having a resistor 1 and a capacitor 2 whose capacitance changes according to pressure in a time constant part is output from a resistor 4, a variable resistor 5, and a temperature characteristic of the capacitor 2. Is used as a trigger input of a one-shot multivibrator 7 having a temperature compensating capacitor 6 as a time constant part, and an output of the one-shot multivibrator 7 is used as an input of the one-shot multivibrator 3 as an input. A multivibrator is constructed, and an integrating circuit 8 and an integrating circuit 9 are provided at the output of each of the one-shot multivibrator 3 and the one-shot multivibrator 7, and the integrated voltages of these two integrating circuits are amplified by the differential amplifier 10. Pressure sensor circuit configured as described above.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1745492U JP2570391Y2 (en) | 1992-02-24 | 1992-02-24 | Pressure sensor circuit |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1745492U JP2570391Y2 (en) | 1992-02-24 | 1992-02-24 | Pressure sensor circuit |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0569648U JPH0569648U (en) | 1993-09-21 |
JP2570391Y2 true JP2570391Y2 (en) | 1998-05-06 |
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ID=11944474
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JP (1) | JP2570391Y2 (en) |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP6161325B2 (en) | 2013-02-27 | 2017-07-12 | キヤノン株式会社 | Absolute encoder |
-
1992
- 1992-02-24 JP JP1745492U patent/JP2570391Y2/en not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP6161325B2 (en) | 2013-02-27 | 2017-07-12 | キヤノン株式会社 | Absolute encoder |
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