JPS63165771A - 容量測定又はアドミツタンス測定用回路装置 - Google Patents
容量測定又はアドミツタンス測定用回路装置Info
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- JPS63165771A JPS63165771A JP62248234A JP24823487A JPS63165771A JP S63165771 A JPS63165771 A JP S63165771A JP 62248234 A JP62248234 A JP 62248234A JP 24823487 A JP24823487 A JP 24823487A JP S63165771 A JPS63165771 A JP S63165771A
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R27/00—Arrangements for measuring resistance, reactance, impedance, or electric characteristics derived therefrom
- G01R27/02—Measuring real or complex resistance, reactance, impedance, or other two-pole characteristics derived therefrom, e.g. time constant
- G01R27/26—Measuring inductance or capacitance; Measuring quality factor, e.g. by using the resonance method; Measuring loss factor; Measuring dielectric constants ; Measuring impedance or related variables
- G01R27/2605—Measuring capacitance
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- Physics & Mathematics (AREA)
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- Measurement Of Resistance Or Impedance (AREA)
- Measurement Of Current Or Voltage (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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明は被測定容量ないしアドミッタンスに、固定した
大きさと固定周波数の交流電圧が加えられ上記容量とア
ドミッタンスを流れる交流電流が測定値に対する尺度と
して用いられる皮相電流測定方式による容量−又はアド
ミッタンス測定用回路装置に関する。
大きさと固定周波数の交流電圧が加えられ上記容量とア
ドミッタンスを流れる交流電流が測定値に対する尺度と
して用いられる皮相電流測定方式による容量−又はアド
ミッタンス測定用回路装置に関する。
従来の技術
皮相電流測定方式による容量測定用の種々の形式の回路
が公知であり、その際固定周波数の固定交流電圧が、測
定しようとする容量を有する測定物に加えられる。測定
物を流れる交流電流は電圧、周波数、被測定容量に比例
する。電圧と周波数が一定に保持される場合、交流電流
は容量に対する尺度となる。
が公知であり、その際固定周波数の固定交流電圧が、測
定しようとする容量を有する測定物に加えられる。測定
物を流れる交流電流は電圧、周波数、被測定容量に比例
する。電圧と周波数が一定に保持される場合、交流電流
は容量に対する尺度となる。
そのような容量測定回路の公知の適用領域は容量的充填
(位)レベル測定であり、ソの際測定(対象)物は容器
中に突入する容量性ゾンデであり、このゾンデの容量は
容器における充填レベルに依存する。測定物を流れる交
流電流はアドミッタンス(すなわち複素コンダクタンス
)に比例するので、同じ測定回路によって測定物のアド
ミッタンスを測定することもできる。
(位)レベル測定であり、ソの際測定(対象)物は容器
中に突入する容量性ゾンデであり、このゾンデの容量は
容器における充填レベルに依存する。測定物を流れる交
流電流はアドミッタンス(すなわち複素コンダクタンス
)に比例するので、同じ測定回路によって測定物のアド
ミッタンスを測定することもできる。
この測定方式では測定物を流れる測定交流電流が測定値
に比例するので、公知測定回路は生起する最大測定値に
相応する所要電流に対して設計されている。その際消費
電流は比較的小さな測定値の場合は、それ自体そのよう
な比較的小さな測定値にとって必要なものより大である
。
に比例するので、公知測定回路は生起する最大測定値に
相応する所要電流に対して設計されている。その際消費
電流は比較的小さな測定値の場合は、それ自体そのよう
な比較的小さな測定値にとって必要なものより大である
。
したがって、大きな範囲にて可変の測定値を有する測定
値の際できるだけわずかな消費電流という要求が起った
シ又は利用可能な電流が測定値に依存する場合は公知測
定回路は余シ適しない。上記の一番後に述べた条件は殊
に、広く普及した測定回路にて存在し、その際その測定
回路は遠隔の個所から2線線路を介して給電直流電流を
受取る。その際その2線線路を介して、測定値信号が次
のようにして伝送される、即ち2巌線路を介して流れる
、給電直流電流をも含む全電流が、測定値に依存して2
つの限界値間で(4と23 mAとの間で)変化される
ようにして伝送される。従って、十分な大きさの測定交
流電流を得るため、公知測定回路は屡々、相当の著しい
測定電圧で動作しなければならず、このことは多くの適
用例では不都合又は許容され得ない。多くの公知の測定
回路は狭い周波数領域においてのみ動作し得る。
値の際できるだけわずかな消費電流という要求が起った
シ又は利用可能な電流が測定値に依存する場合は公知測
定回路は余シ適しない。上記の一番後に述べた条件は殊
に、広く普及した測定回路にて存在し、その際その測定
回路は遠隔の個所から2線線路を介して給電直流電流を
受取る。その際その2線線路を介して、測定値信号が次
のようにして伝送される、即ち2巌線路を介して流れる
、給電直流電流をも含む全電流が、測定値に依存して2
つの限界値間で(4と23 mAとの間で)変化される
ようにして伝送される。従って、十分な大きさの測定交
流電流を得るため、公知測定回路は屡々、相当の著しい
測定電圧で動作しなければならず、このことは多くの適
用例では不都合又は許容され得ない。多くの公知の測定
回路は狭い周波数領域においてのみ動作し得る。
発明の目的
本発明の目的ないし課題とするところは、わすかな所要
電流及びわずかな測定交流電圧で広い測定領域にて最大
限測定値信号を供給しかつ殊に測定値依存の給電直流電
流の最適利用を可能にする容量−又はアドミッタンス測
定用の変相電流測定方式で動作する回路装置を提供する
ことにある。
電流及びわずかな測定交流電圧で広い測定領域にて最大
限測定値信号を供給しかつ殊に測定値依存の給電直流電
流の最適利用を可能にする容量−又はアドミッタンス測
定用の変相電流測定方式で動作する回路装置を提供する
ことにある。
発明の構成
上記課題の解決のため本発明によれば、冒頭に述べた形
式の装置において、当該容量又はアドミッタンスを測定
しようとする測定物が、電圧ホロワとして接続構成され
た増幅器素子の出力回路中に設けられており、前記増幅
器素子の制御電極には交流電圧が印加されるように構成
されており、前記増幅器素子の被制御電流路の、測定物
と接続された端子が可調整電流源を介して動作電圧源の
相応の抱子と接続されており、更に測定物と接続されて
いないほうの増幅器素子の被制御電流路の端子が、交流
に対して高オームのインピーダンスを介して動作電圧源
の他方の端子と整流器回路とに接続されており、該整流
器回路はこれに供給される交流電流をそれに比例する測
定直流電圧に変換し、更に可調整電流源を介して流れる
直流電流が測定直流電圧に依存して調整されるように構
成されているのである。
式の装置において、当該容量又はアドミッタンスを測定
しようとする測定物が、電圧ホロワとして接続構成され
た増幅器素子の出力回路中に設けられており、前記増幅
器素子の制御電極には交流電圧が印加されるように構成
されており、前記増幅器素子の被制御電流路の、測定物
と接続された端子が可調整電流源を介して動作電圧源の
相応の抱子と接続されており、更に測定物と接続されて
いないほうの増幅器素子の被制御電流路の端子が、交流
に対して高オームのインピーダンスを介して動作電圧源
の他方の端子と整流器回路とに接続されており、該整流
器回路はこれに供給される交流電流をそれに比例する測
定直流電圧に変換し、更に可調整電流源を介して流れる
直流電流が測定直流電圧に依存して調整されるように構
成されているのである。
本発明により構成された回路装置によシ奏される作用効
果は電圧ホロワによシ受容される直流電流が常に、測定
値によシ生じる交流電流に適合されることである。それ
によう全体的に、最小限の電流消費が得られる。就中、
測定値に依存する給電直流電流を有する測定装置の場合
、そのつと利用可能な給電直流が広い測定領域にて測定
値検出のため最適に利用され得る。従って本発明の回路
装置は殊に有利に次のような測定装置に適する、即ち測
定回路が2線線路を介してその給電直流電流を受取シ、
この2線線路を介しては測定値信号も2線式線路を介し
て流れる直流電流の変化によって伝送されるような測定
装置に殊に適する。
果は電圧ホロワによシ受容される直流電流が常に、測定
値によシ生じる交流電流に適合されることである。それ
によう全体的に、最小限の電流消費が得られる。就中、
測定値に依存する給電直流電流を有する測定装置の場合
、そのつと利用可能な給電直流が広い測定領域にて測定
値検出のため最適に利用され得る。従って本発明の回路
装置は殊に有利に次のような測定装置に適する、即ち測
定回路が2線線路を介してその給電直流電流を受取シ、
この2線線路を介しては測定値信号も2線式線路を介し
て流れる直流電流の変化によって伝送されるような測定
装置に殊に適する。
本発明の有利な実施態様が従属請求項に記載されている
。
。
本発明の他の特徴点及び利点は図示の実施例の以降の記
載から明らかである。
載から明らかである。
実施例
第1図に示す容量測定回路10はコンデンサ11の可変
容量CMの測定のために用いられ、その際そのコンデン
サ11は例えば容器中に突入する容量性ゾンデによって
形成されている。
容量CMの測定のために用いられ、その際そのコンデン
サ11は例えば容器中に突入する容量性ゾンデによって
形成されている。
その結果ゾンデ容量CMは充填位(レベル)に比例する
。容量CMの大きさは2つの限界値(これは空らの容器
状態と一杯の容器状態とに相応する)間で、大きな範囲
領域内で変化し得る。
。容量CMの大きさは2つの限界値(これは空らの容器
状態と一杯の容器状態とに相応する)間で、大きな範囲
領域内で変化し得る。
容量測定回路10は2線線路12を介して、遠隔の個所
にて配置された、図示してない評価装置と接続されてい
る。容量測定回路10は固有のエネルギ源を有しておら
ず、評価装置内に存在する直流電圧源から2線線路12
を介して、その作動に必要な直流電流エネルギを受取る
。
にて配置された、図示してない評価装置と接続されてい
る。容量測定回路10は固有のエネルギ源を有しておら
ず、評価装置内に存在する直流電圧源から2線線路12
を介して、その作動に必要な直流電流エネルギを受取る
。
2線線路12を介しては容量CMの測定値を表わす測定
値信号が、容量測定回路10から評価装置へ伝送される
。この目的のため、2線線路12を介して伝送される給
電直流電流IVに補正電流IRが重畳される。その際そ
の補正電流は次のように選定される、即ち、2線線路1
2を流れる全電流IM = Iy + IKが2つの限
界値間にある測定値を成すように選定される。通常の規
格に相応して、全電流IMは限界値4と20猷間で可変
である。
値信号が、容量測定回路10から評価装置へ伝送される
。この目的のため、2線線路12を介して伝送される給
電直流電流IVに補正電流IRが重畳される。その際そ
の補正電流は次のように選定される、即ち、2線線路1
2を流れる全電流IM = Iy + IKが2つの限
界値間にある測定値を成すように選定される。通常の規
格に相応して、全電流IMは限界値4と20猷間で可変
である。
容量測定回路10にて、2線線路12に接続された電圧
調整器13は容量測定回路10の種穐異なる回路部分に
対する被制御動作直流電圧UBを生じさせる。上記動作
直流電圧は2つの給電線路14.15間に加わシ、これ
らのうち給電線路14はアースに接続され、一方、給電
線路15はアースに対して正の電位子〇Bを導くものと
する。
調整器13は容量測定回路10の種穐異なる回路部分に
対する被制御動作直流電圧UBを生じさせる。上記動作
直流電圧は2つの給電線路14.15間に加わシ、これ
らのうち給電線路14はアースに接続され、一方、給電
線路15はアースに対して正の電位子〇Bを導くものと
する。
電圧調整器13を介して給電直流電流IVが流れる。給
電直流電流IVに補正電流IKを重畳するため2線線路
120両嶽路導体が、分路分岐16によって橋絡されて
おり、この分路分岐中には電流補正回路17によシ制御
される可調整電流源18が設けられている。
電直流電流IVに補正電流IKを重畳するため2線線路
120両嶽路導体が、分路分岐16によって橋絡されて
おり、この分路分岐中には電流補正回路17によシ制御
される可調整電流源18が設けられている。
コンデンサ11の一方の電極はアース接続されており、
ヤの他方の電極は前置コンデンサ19を介してnpn
トランジスタ20のエミッタと接続されている。前置コ
ンデンサ19はコンデンサ11を回路の残りの部分から
直流的に分離するためにのみ用いられる。それの容量は
被測定容量CMに比して著しく大であり、その結果容量
CMの測定の際無視可能である。
ヤの他方の電極は前置コンデンサ19を介してnpn
トランジスタ20のエミッタと接続されている。前置コ
ンデンサ19はコンデンサ11を回路の残りの部分から
直流的に分離するためにのみ用いられる。それの容量は
被測定容量CMに比して著しく大であり、その結果容量
CMの測定の際無視可能である。
トランジスタ20のエミッタは可変電流源21を介して
アースされている線路14、即ち動作電圧UBの負端子
と接続されている。トランジスタ20のコレクタは可調
整電流源22を介して動作電圧UBの正端子と接続され
ている。
アースされている線路14、即ち動作電圧UBの負端子
と接続されている。トランジスタ20のコレクタは可調
整電流源22を介して動作電圧UBの正端子と接続され
ている。
トランジスタ20のベースはベースバイアス抵抗23を
介して線路15と接続されている。更に発振器24の出
力側は結合コンデンサ25を介してトランジスタ20の
ベースと接続されている。
介して線路15と接続されている。更に発振器24の出
力側は結合コンデンサ25を介してトランジスタ20の
ベースと接続されている。
トランジスタ20のコレクタには結合コンデンサ27を
介して整流器回路28が接続されている。整流器回路2
8の出力側は電流補正回路17の入力側に接続され、か
つ加算抵抗29を介して増幅器30の入力側と接続され
ている。
介して整流器回路28が接続されている。整流器回路2
8の出力側は電流補正回路17の入力側に接続され、か
つ加算抵抗29を介して増幅器30の入力側と接続され
ている。
更に増幅器30の入力側は第2加算抵抗31を介して、
動作電圧TJBの加わるポテンシオメータ32のタップ
に接続されている。増幅器30の出力側は可調整電流源
21の制御入力側と接続されている。可調整電流源22
の制御入力側はトランジスタ20のコレクタに接続され
ている。
動作電圧TJBの加わるポテンシオメータ32のタップ
に接続されている。増幅器30の出力側は可調整電流源
21の制御入力側と接続されている。可調整電流源22
の制御入力側はトランジスタ20のコレクタに接続され
ている。
上述の回路は次のように動作する。
ベースバイアス抵抗23によってトランジスタ20のベ
ースには所定の直流電圧の電位が加わシ、この電位には
発振器24によシ生ぜしめられる交流電圧UWが重畳さ
れている。このベース電位は次のように選定されている
、即ち、トランジスタ20が、ベースに加えられる交流
電圧UWによって直線的に励振されるように選定されて
いる。トランジスタ20は電圧ホロワとして接続構成さ
れており、それのエミッタ回路中にはコンデンサ11.
19の直列接続体が電流源21に並列接続されている。
ースには所定の直流電圧の電位が加わシ、この電位には
発振器24によシ生ぜしめられる交流電圧UWが重畳さ
れている。このベース電位は次のように選定されている
、即ち、トランジスタ20が、ベースに加えられる交流
電圧UWによって直線的に励振されるように選定されて
いる。トランジスタ20は電圧ホロワとして接続構成さ
れており、それのエミッタ回路中にはコンデンサ11.
19の直列接続体が電流源21に並列接続されている。
従って、交流電圧UWはエミッタ回路中のコンデンサ1
1゜19の直列接続体にも加わる。前置コンデンサ19
は七の大きな容量のため交流電圧UWの周波数のもとで
、実際上短絡経路を成し、その結果コンデンサ11には
交流電圧UW全全体加わる。
1゜19の直列接続体にも加わる。前置コンデンサ19
は七の大きな容量のため交流電圧UWの周波数のもとで
、実際上短絡経路を成し、その結果コンデンサ11には
交流電圧UW全全体加わる。
増幅器30の出力電圧によシ、電流源21を流れる直流
電流工lが定まる。電流源22は電流源21と同期制御
されるように構成されていて、その結果電流源22を流
れる直流電流工2が、無視可能なベース電流を度外視す
れば常に直流電流工1に等しい。
電流工lが定まる。電流源22は電流源21と同期制御
されるように構成されていて、その結果電流源22を流
れる直流電流工2が、無視可能なベース電流を度外視す
れば常に直流電流工1に等しい。
画策流源21.22は交流に対して高いインピーダンス
を形成し、その結果、印加される交流電圧によシ生ぜし
められる交流電流の無視可能に小さい部分のみが電流源
を流れる。エミッ夕回路中でコンデンサー1を介して流
れる、測定交流電流IMは印加電圧UWと容量Cy、と
にょシ定まシ、実際上エミッタ交流電流IEに等しい。
を形成し、その結果、印加される交流電圧によシ生ぜし
められる交流電流の無視可能に小さい部分のみが電流源
を流れる。エミッ夕回路中でコンデンサー1を介して流
れる、測定交流電流IMは印加電圧UWと容量Cy、と
にょシ定まシ、実際上エミッタ交流電流IEに等しい。
コレクタ回路中ではエミッタ交流電流に対して伝達係数
だけ低減されたコレクタ交流電流β が流れ、このコレクタ交流電流は十分高い電流増幅度β
のもとて同様に測定交流電流IMに近似的に等しい。電
流源22の高いインピーダンスのためほぼ全部の交流電
流IMが、整流器回路28の低オーム入力側に流れ込む
。整流器回路28は出力側にて、それの入力側に供給さ
れる交流電流に比例する測定直流電圧UMを生じさせる
。
だけ低減されたコレクタ交流電流β が流れ、このコレクタ交流電流は十分高い電流増幅度β
のもとて同様に測定交流電流IMに近似的に等しい。電
流源22の高いインピーダンスのためほぼ全部の交流電
流IMが、整流器回路28の低オーム入力側に流れ込む
。整流器回路28は出力側にて、それの入力側に供給さ
れる交流電流に比例する測定直流電圧UMを生じさせる
。
容量勉の測定は皮相電流測定方式に立脚する。トランジ
スタ20のエミッタ回路中でコンデンサ11.19の直
列接続体に加えられる交流電圧が一定であるので、当該
回路分岐を流れる交流電流IMが、上記回路分岐のアド
ミッタンス(複素コンダクタンス)に比例する。従って
、整流器回路28から送出される測定直流電圧UBが上
記アドミッタンスに比例する。上述のように、前置コン
デンサ19の容量は次のような大きさである、すなわち
当該コンデンサ19が交流電流に対して実際上短絡路と
見做され得るような大きさである。コンデンサ11が無
損失の場合それのアドミッタンスは値2πfCMの純然
たる複素コンダクタンス(リアクタンスの逆数)である
。従ってこの場合発振器24の一定の周波数fのもとて
上記電圧UMは被測定容量CMに比例する。但し、上述
の測定回路は基本的に、コンデンサ11の代わりに接続
される任意の測定(対象)物のアドミッタンスの測定に
も適する。上記の用途可能性は例えば容量性充填付測定
の際コンデンサ11を形成する容量性ゾンデが損失付き
のある(これはある種の充填物の充填位の測定の際起る
)場合にも、利用される。この場合にもアドミッタンス
は充填位に比例し、測定直流電圧UMはやはシ充填位(
レベル)に対する尺度である。
スタ20のエミッタ回路中でコンデンサ11.19の直
列接続体に加えられる交流電圧が一定であるので、当該
回路分岐を流れる交流電流IMが、上記回路分岐のアド
ミッタンス(複素コンダクタンス)に比例する。従って
、整流器回路28から送出される測定直流電圧UBが上
記アドミッタンスに比例する。上述のように、前置コン
デンサ19の容量は次のような大きさである、すなわち
当該コンデンサ19が交流電流に対して実際上短絡路と
見做され得るような大きさである。コンデンサ11が無
損失の場合それのアドミッタンスは値2πfCMの純然
たる複素コンダクタンス(リアクタンスの逆数)である
。従ってこの場合発振器24の一定の周波数fのもとて
上記電圧UMは被測定容量CMに比例する。但し、上述
の測定回路は基本的に、コンデンサ11の代わりに接続
される任意の測定(対象)物のアドミッタンスの測定に
も適する。上記の用途可能性は例えば容量性充填付測定
の際コンデンサ11を形成する容量性ゾンデが損失付き
のある(これはある種の充填物の充填位の測定の際起る
)場合にも、利用される。この場合にもアドミッタンス
は充填位に比例し、測定直流電圧UMはやはシ充填位(
レベル)に対する尺度である。
いずれにしろ、測定値を形成する測定直流電圧UMが電
流補正回路17に加えられ、この補正回路によシ、可調
整電流源18の制御を介して、分路分岐16を流れる補
正電流IKが次のように調整される、即ち、2線線路1
2を流れる全電流IMが、測定直流電圧UMと所定の関
係にありそれにより測定値を成すように調整される。
流補正回路17に加えられ、この補正回路によシ、可調
整電流源18の制御を介して、分路分岐16を流れる補
正電流IKが次のように調整される、即ち、2線線路1
2を流れる全電流IMが、測定直流電圧UMと所定の関
係にありそれにより測定値を成すように調整される。
トランジスタ20を有する電圧ホロワ段の特異性とする
ところはコレクターエミッタ間を動作電圧の両極と接続
する両回調整電流源21゜22によシ一定の直流電流の
取出が行なわれ、上記の一定直流電流に測定交流電流1
Mが画策流源間でのみ1畳され得ることにある。重畳さ
れた交流電圧によシベース電圧が上昇すると、コンデン
サ11はコレクターエミッタ間を介して、相応に増大す
る電流によシ充電される。この増大する電流は電流源2
2を介して送出され得ないので、整流器回路28から取
出される。
ところはコレクターエミッタ間を動作電圧の両極と接続
する両回調整電流源21゜22によシ一定の直流電流の
取出が行なわれ、上記の一定直流電流に測定交流電流1
Mが画策流源間でのみ1畳され得ることにある。重畳さ
れた交流電圧によシベース電圧が上昇すると、コンデン
サ11はコレクターエミッタ間を介して、相応に増大す
る電流によシ充電される。この増大する電流は電流源2
2を介して送出され得ないので、整流器回路28から取
出される。
ベース電圧が再びより小になるとコンデンサ11は逆向
きの電流で放電され、この電流は今や電流源21を介し
て流れることとなる。その際相応の電流成分が、電流源
22から整流器回路28中に流れ込む。
きの電流で放電され、この電流は今や電流源21を介し
て流れることとなる。その際相応の電流成分が、電流源
22から整流器回路28中に流れ込む。
上記の動作機能から明かになることは電流源21を介し
て流れる直流電流工lはコンデンサ11を介して流れる
交流電流IMのピーク値よシ常に大でなければならない
ことである。上記ピーク値は被測定容量C,に比例する
。電流源21が固定的に調整されているとしたら、直流
電流工lは継続的に被測定容量CMの現われる(出現)
最大値に相応して調整されていなけれはならないことと
なる。2線線路12を介して流れる全電流IMが容量C
Mの最小出現値の際4mAの下限限界値をとる場合でも
上記電流は利用可能でなければならない。この4 mA
の電流中には容量測定回路10の他の回路構成部分の給
電直流電流も含まれているので、容量測定のため、容量
CMの最大出現値の際にも4 mAの電流の端数部分の
みしか利用され得ない。測定交流電流IMの最大振幅が
上記端数部分に制限されることとなる。比較的に小さな
容量値の場合上記振幅は相応により小さくなる。
て流れる直流電流工lはコンデンサ11を介して流れる
交流電流IMのピーク値よシ常に大でなければならない
ことである。上記ピーク値は被測定容量C,に比例する
。電流源21が固定的に調整されているとしたら、直流
電流工lは継続的に被測定容量CMの現われる(出現)
最大値に相応して調整されていなけれはならないことと
なる。2線線路12を介して流れる全電流IMが容量C
Mの最小出現値の際4mAの下限限界値をとる場合でも
上記電流は利用可能でなければならない。この4 mA
の電流中には容量測定回路10の他の回路構成部分の給
電直流電流も含まれているので、容量測定のため、容量
CMの最大出現値の際にも4 mAの電流の端数部分の
みしか利用され得ない。測定交流電流IMの最大振幅が
上記端数部分に制限されることとなる。比較的に小さな
容量値の場合上記振幅は相応により小さくなる。
第1図に示す容量測定回路では増幅器30を肩する制御
回路によって、遥かによシ一層大の測定交流電流IMで
の容量測定が可能になる。
回路によって、遥かによシ一層大の測定交流電流IMで
の容量測定が可能になる。
上記制御回路によって、電流源21を介して流れる直流
電流工1が、測定直流電圧UMに依存して次のように調
整される、即ち当該直流電流工が常に、容量CMの当該
の値の際コンデンサ11全流れる交流電流iMのピーク
値よシわずかに大であるように調整される。それによシ
、容量CMの最大出現値の際、2線線路12を介して流
れる全電流IMの最大値(23mA )が利用され得る
。容量CMの比較的小さな値の際測定交流電流IMの振
幅も比較的小になるので、利用可能な給電直流電流IM
ではコンデンサ11の放電に十分大の直流電流工1を得
るのに十分である。従って、容量測定は常に、利用可能
な給電直流電流の最適利用下で行なわれる。
電流工1が、測定直流電圧UMに依存して次のように調
整される、即ち当該直流電流工が常に、容量CMの当該
の値の際コンデンサ11全流れる交流電流iMのピーク
値よシわずかに大であるように調整される。それによシ
、容量CMの最大出現値の際、2線線路12を介して流
れる全電流IMの最大値(23mA )が利用され得る
。容量CMの比較的小さな値の際測定交流電流IMの振
幅も比較的小になるので、利用可能な給電直流電流IM
ではコンデンサ11の放電に十分大の直流電流工1を得
るのに十分である。従って、容量測定は常に、利用可能
な給電直流電流の最適利用下で行なわれる。
ポテンシオメータ32を用いて、電流源21では当該回
路の始動を確保するため、測定電圧UMに無関係な小さ
な基本電流が調整され得る。
路の始動を確保するため、測定電圧UMに無関係な小さ
な基本電流が調整され得る。
電流源21は増幅器30の出力電圧により測定を圧UM
に依存して外部的に制御されるが、電流源22は自動的
に電流源21と同期制御される。このことが電流源の直
列接続の際必要となるのは、電流源の1つが一方又は他
方の方向にて限界いっばいのところまで動作するのを阻
止するためである。
に依存して外部的に制御されるが、電流源22は自動的
に電流源21と同期制御される。このことが電流源の直
列接続の際必要となるのは、電流源の1つが一方又は他
方の方向にて限界いっばいのところまで動作するのを阻
止するためである。
第2図は上記の作用を奏する画策流源21゜22の実施
例を示す。
例を示す。
電流源21はそれ自体公知の形式でオペアンf40を有
し、このオペアンプの出力側はnpnトランジスタ41
のベースに接続されている。
し、このオペアンプの出力側はnpnトランジスタ41
のベースに接続されている。
トランジスタ41のコレクタはトランジスタ20のエミ
ッタに接続されており、トランジスタ41のエミッタは
抵抗42を介して、アースされている線路14に接続さ
れている。オペアンプ40の反転入力側は直接抵抗42
とトランジスタ41のエミッタとの接続点に接続されて
いる。増幅器30の出力側はオペアンプ40の非反転入
力側に接続されている。トランジスタ41を介して流れ
る電流工1は増幅器30の出力電圧により定まる。
ッタに接続されており、トランジスタ41のエミッタは
抵抗42を介して、アースされている線路14に接続さ
れている。オペアンプ40の反転入力側は直接抵抗42
とトランジスタ41のエミッタとの接続点に接続されて
いる。増幅器30の出力側はオペアンプ40の非反転入
力側に接続されている。トランジスタ41を介して流れ
る電流工1は増幅器30の出力電圧により定まる。
同様にして、電流源22はオペアンプ50を有し、この
オペアンプの出力側はpnpトランジスタb1のベース
に接続されている。トランジスタ51のコレクタはトラ
ンジスタ20のコレクタに接続されており、一方、トラ
ンジスタ51のエミッタは抵抗52を介して、正電位十
UBの加わる線路15に接続されている。オペアンプ5
0の反転入力側は直接抵抗52とトランジスタ51のエ
ミッタとの接続点に接続されてい為。オペアンプ50の
非反転入力側は抵抗53(これにはコンデンサ54が並
列接続されている)を介して、線路15と接続されてい
る。
オペアンプの出力側はpnpトランジスタb1のベース
に接続されている。トランジスタ51のコレクタはトラ
ンジスタ20のコレクタに接続されており、一方、トラ
ンジスタ51のエミッタは抵抗52を介して、正電位十
UBの加わる線路15に接続されている。オペアンプ5
0の反転入力側は直接抵抗52とトランジスタ51のエ
ミッタとの接続点に接続されてい為。オペアンプ50の
非反転入力側は抵抗53(これにはコンデンサ54が並
列接続されている)を介して、線路15と接続されてい
る。
コンデンサ54が必要である理由は当該電流源が本例で
はインピーダンスとして使用されるからである。更にオ
ペアンプ50の非反転入力側は抵抗55を介してトラン
ジスタ51..20のコレクタ間の接続点に接続されて
いる。それによシ、トランジスタ51と抵抗51.55
とを介して流れる電流工、が、常に、トランジスタ41
’e介して流れる電流工lに等しく調整される。
はインピーダンスとして使用されるからである。更にオ
ペアンプ50の非反転入力側は抵抗55を介してトラン
ジスタ51..20のコレクタ間の接続点に接続されて
いる。それによシ、トランジスタ51と抵抗51.55
とを介して流れる電流工、が、常に、トランジスタ41
’e介して流れる電流工lに等しく調整される。
電流源22は交流に対して著しく高オーム性であるが大
きな直流電圧降下を惹起しないインピーダンスとして用
いられるので、同じ作用を有する別のインピーダンス、
殊にインダクタンスによって置換されてもよい。
きな直流電圧降下を惹起しないインピーダンスとして用
いられるので、同じ作用を有する別のインピーダンス、
殊にインダクタンスによって置換されてもよい。
発振器24、及びトランジスタ20により形成されたエ
ミッタホロワは有限の内部抵抗を有するので、第1図の
容量測定回路中に付加的に電圧調整回路が設けられてお
り、この調整回路によってはトランジスタ20のエミッ
タにおける交流電圧が一定に保持される。電圧調整回路
はv−1変換回路60を有し、この変換回路には整流器
回路61が後置接続されている。V−1変換器60は容
量測定回路中でV−I変換器として用いられる、トラン
ジスタ20と両型流源21.22とを有する電圧ホロワ
と同じ構成を有し得、その際だんに可変の測定容量CM
を有するコンデンサ11の代わりに、固定基準容lCR
を有するコンデンサ62がトランジスタのエミッタ回路
中に設けられる。コンデンサ62を介して流れる、エミ
ッタ交流電圧に比例する交流電流はこれに比例する直流
電圧U工。tに変換される。整流器回路61の出力側は
差動アンプ63の一方の入力側U工、tに接続されてい
る。差動アンプ63の他方の入力側には一定の基準電圧
URefが加わる。その際その基準電圧は例えは基準ダ
イオード64と抵抗65とを用いて、動作電圧UBから
取出される。差動アンノロ3の出力側から送出される差
電圧は発振器24の電圧制御入力側に加えられる。それ
により、発振器24により生ぜしめられる交流電圧UW
の振幅が次のように制御される、即ち現存する制御偏差
が取除かれるように制御される。
ミッタホロワは有限の内部抵抗を有するので、第1図の
容量測定回路中に付加的に電圧調整回路が設けられてお
り、この調整回路によってはトランジスタ20のエミッ
タにおける交流電圧が一定に保持される。電圧調整回路
はv−1変換回路60を有し、この変換回路には整流器
回路61が後置接続されている。V−1変換器60は容
量測定回路中でV−I変換器として用いられる、トラン
ジスタ20と両型流源21.22とを有する電圧ホロワ
と同じ構成を有し得、その際だんに可変の測定容量CM
を有するコンデンサ11の代わりに、固定基準容lCR
を有するコンデンサ62がトランジスタのエミッタ回路
中に設けられる。コンデンサ62を介して流れる、エミ
ッタ交流電圧に比例する交流電流はこれに比例する直流
電圧U工。tに変換される。整流器回路61の出力側は
差動アンプ63の一方の入力側U工、tに接続されてい
る。差動アンプ63の他方の入力側には一定の基準電圧
URefが加わる。その際その基準電圧は例えは基準ダ
イオード64と抵抗65とを用いて、動作電圧UBから
取出される。差動アンノロ3の出力側から送出される差
電圧は発振器24の電圧制御入力側に加えられる。それ
により、発振器24により生ぜしめられる交流電圧UW
の振幅が次のように制御される、即ち現存する制御偏差
が取除かれるように制御される。
よって、トランジスタ20のエミッタ回路中で交流電圧
が、基準電圧URe fによシ定まる一定の値に保持さ
れる。
が、基準電圧URe fによシ定まる一定の値に保持さ
れる。
上述の容量測定回路の特別な利点とするところは発振器
24の種々の周波数で動作させ得ることである。このこ
とが望ましい理由は容量−又はアドミッタンス−測定回
路が、適用領域に応じて、著しく異なる周波数で作動さ
れなけれはならないからである。而して、容量性充填付
測定の際ある適用例でid 5 Q KHzよシ小さい
測定筒波数で動作し、別の適用例では500 KHzよ
シ大の測定周波数が用いられる。上述の容量測定回路は
測定直流電圧の相応の規格化の際無造作に著しく大きな
周波数領域で作動され得る。
24の種々の周波数で動作させ得ることである。このこ
とが望ましい理由は容量−又はアドミッタンス−測定回
路が、適用領域に応じて、著しく異なる周波数で作動さ
れなけれはならないからである。而して、容量性充填付
測定の際ある適用例でid 5 Q KHzよシ小さい
測定筒波数で動作し、別の適用例では500 KHzよ
シ大の測定周波数が用いられる。上述の容量測定回路は
測定直流電圧の相応の規格化の際無造作に著しく大きな
周波数領域で作動され得る。
いずれの周波数のもとでも、比較的小さな測定電圧で動
作させ得る。
作させ得る。
更に、第1図の接続図から明かなように、当該容量測定
回路によって片側(一端)でアースされた容量ないしア
ドミッタンスの測定か変成器なしで行なわれ得る。
回路によって片側(一端)でアースされた容量ないしア
ドミッタンスの測定か変成器なしで行なわれ得る。
上述の容量測定回路は異なる観点から変更され得る。殊
に、npnトランジスタ20の代わりに例えば別の増幅
器素子、例えばpnp トランジスタ又はFETを使用
できる。いずれにしろ、増幅器素子は電圧ホロワ段とし
て接続構成され、その際被制御電流路は夫々可p4整電
流源を介して動作電圧源の一方又は他方の極と接続され
、電流は測定直流電圧に依存して可調整電流源により制
御される。増幅器素子がpnp )ランジスタである場
合、第1図の接続構成が用いられるが、相違点となるの
はすべての電圧の極性が逆であることである。バイポー
ラトランジスタの画形式の場合、被制御電流路はコレク
ターエミッタ間である。増幅器素子がFETの場合、被
制御電流路はソース・ドレイン間である。
に、npnトランジスタ20の代わりに例えば別の増幅
器素子、例えばpnp トランジスタ又はFETを使用
できる。いずれにしろ、増幅器素子は電圧ホロワ段とし
て接続構成され、その際被制御電流路は夫々可p4整電
流源を介して動作電圧源の一方又は他方の極と接続され
、電流は測定直流電圧に依存して可調整電流源により制
御される。増幅器素子がpnp )ランジスタである場
合、第1図の接続構成が用いられるが、相違点となるの
はすべての電圧の極性が逆であることである。バイポー
ラトランジスタの画形式の場合、被制御電流路はコレク
ターエミッタ間である。増幅器素子がFETの場合、被
制御電流路はソース・ドレイン間である。
所要電流が被測定容量又はアドミッタンスに適合すると
いう上述の測定回路の特性は測定回路が2線−路(これ
を介して全直流電流の変化により測定信号も伝送される
)を介してその給電直流を受取る場合のみならず、最小
の所要電流が望ましい他のすべての場合に有利である。
いう上述の測定回路の特性は測定回路が2線−路(これ
を介して全直流電流の変化により測定信号も伝送される
)を介してその給電直流を受取る場合のみならず、最小
の所要電流が望ましい他のすべての場合に有利である。
このことは例えは電池作動の機器についても当嵌まり、
その際、容量ないしアドミッタンスの小さな測定値のと
き電流取出が低下されることにより電池の寿命が増大さ
れるのである。
その際、容量ないしアドミッタンスの小さな測定値のと
き電流取出が低下されることにより電池の寿命が増大さ
れるのである。
発明の効果
本発明によればわずかな所要電流及びわずかな測定交流
電圧で広い測定領域にて最大測定値信号を供給し且殊に
測定値依存の、給電直流電流の最適利用を可能にする容
量−又はアドミッタンス測定用の皮相電流測定方式で作
動する回路装置を実現できる。
電圧で広い測定領域にて最大測定値信号を供給し且殊に
測定値依存の、給電直流電流の最適利用を可能にする容
量−又はアドミッタンス測定用の皮相電流測定方式で作
動する回路装置を実現できる。
第1図は不発明により構成された回路装置の実施例のブ
ロック接続図、第2因は第1図の′回路装置の電圧ホロ
ワ段における2つの可調整電流源の詳細な接続図である
。 1U・・・容量測定回路、12・・・2線線路、13・
・・電圧調整器、14.15・・・給電線路 、−5
、イて、ルー、)−
ロック接続図、第2因は第1図の′回路装置の電圧ホロ
ワ段における2つの可調整電流源の詳細な接続図である
。 1U・・・容量測定回路、12・・・2線線路、13・
・・電圧調整器、14.15・・・給電線路 、−5
、イて、ルー、)−
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1、被測定容量ないしアドミッタンスに、固定した大き
さと固定周波数の交流電圧が加えられ上記容量とアドミ
ッタンスを流れる交流電流が測定値に対する尺度として
用いられる皮相電流測定方式による容量−又はアドミッ
タンス測定用回路装置において、当該容量又はアドミッ
タンスを測定しようとする測定物が、電圧ホロワとして
接続構成された増幅器素子の出力回路中に設けられてお
り、前記増幅器素子の制御電極には交流電圧が印加され
るように構成されており、前記増幅器素子の被制御電流
路の、測定物と接続された端子が可調整電流源を介して
動作電圧源の相応の端子と接続されており、更に測定物
と接続されていないほうの増幅器素子の被制御電流路の
端子が、交流に対して高オームのインピーダンスを介し
て動作電圧源の他方の端子と整流器回路とに接続されて
おり、該整流器回路はこれに供給される交流電流をそれ
に比例する測定直流電圧に変換し、更に可調整電流源を
介して流れる直流電流が測定直流電圧に依存して調整さ
れるように構成されていることを特徴とする容量測定又
はアドミッタンス測定用回路装置 2、可調整電流源を介して流れる直流電流が、測定直流
電圧に依存して調整される際、その直流電流は測定物を
介して流れる交流電流のピーク値より常にわずかに大で
あるように調整される特許請求の範囲第1項記載の回路
装置。 3、可調整電流源を介して流れる直流電流の調整のため
増幅器を有する制御回路が設けられており、前記増幅器
には一方では測定直流電圧が、他方では測定直流電圧に
無関係な固定の電圧が、一定の基本電流の調整のため供
給される特許請求の範囲第1項又は第2項記載の回路装
置。 4、交流に対して高オームのインピーダンスは第2の可
調整の電流源として構成され、該第2電流源は自動的に
第1の可調整電流源と同期されるように構成されている
特許請求の範囲第1項から第6項までのうちのいずれか
に記載の回路装置。 5、増幅器素子はバイポーラトランジスタとして構成さ
れ、このトランジスタのコレクターエミッタ間が被制御
電流路を形成し、該電流路のエミッタ回路中では測定物
が、第1の可調整電流源に並列に動作直流電圧源の一方
の端子に接続されており、前記電流路のコレクタは第2
の可調整電流源を介して動作電圧源の他方の端子と接続
され、当該コレクタには整流器回路が接続されている特
許請求の範囲第1項から第4項までのうちのいずれかに
記載の回路装置。 6、増幅器素子はFETであり、このFETのソース・
ドレイン間は被制御電流路を形成する特許請求の範囲第
1項から第4項までのうちのいずれかに記載の回路装置
。 7、測定物にて現われる交流電圧を測定する電圧調整回
路が設けられており、該調整回路は増幅器素子の制御電
極に加えられる交流電圧を被測定交流電圧の安定化のた
め制御するように構成されている前記特許請求の範囲各
項記載のうちいずれか1に記載の回路装置。 8、電圧調整回路は次の素子を有する: −測定物に現われる交流電圧をこれに比例する交流電流
に変換するV−I(電圧−電流)変換器 −該電圧−電流(V−I)変換器に後置接続されていて
交流電流をこれに比例する直流 電圧に変換する整流器回路 −直流電圧を固定基準電圧と比較しその偏差を表わす出
力信号を送出する差動増幅器を 有する特許請求の範囲第7項記載の回路装 置。 9、電圧調整回路のV−I(電圧−電流)変換器は測定
回路中でV−I変換器として用いられる電圧ホロワ段と
同じように構成されており、その場合、電圧ホロワ段の
出力回路中に測定物の代わりに固定の基準容量ないし基
準アドミッタンスが設けられている特許請求の範囲第8
項記載の回路装置。 10、交流的に高オーム性のインピーダンスが、インダ
クタンスによって形成されている前記特許請求の範囲各
項記載のうちいずれか1に記載の回路装置。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE3633792.7 | 1986-10-03 | ||
DE19863633792 DE3633792A1 (de) | 1986-10-03 | 1986-10-03 | Schaltungsanordnung zur kapazitaets- oder admittanz-messung |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS63165771A true JPS63165771A (ja) | 1988-07-09 |
JPH0644026B2 JPH0644026B2 (ja) | 1994-06-08 |
Family
ID=6311027
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP62248234A Expired - Fee Related JPH0644026B2 (ja) | 1986-10-03 | 1987-10-02 | 容量測定又はアドミツタンス測定用回路装置 |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US4833393A (ja) |
JP (1) | JPH0644026B2 (ja) |
DE (1) | DE3633792A1 (ja) |
GB (1) | GB2195778B (ja) |
Families Citing this family (13)
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---|---|---|---|---|
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US5365783A (en) * | 1993-04-30 | 1994-11-22 | Packard Instrument Company, Inc. | Capacitive sensing system and technique |
US5802728A (en) * | 1995-08-17 | 1998-09-08 | Watson Industries, Inc. | Liquid level and angle detector |
US5973415A (en) * | 1997-08-28 | 1999-10-26 | Kay-Ray/Sensall, Inc. | Capacitance level sensor |
US6392542B1 (en) | 1999-07-12 | 2002-05-21 | Automotive Systems Laboratory, Inc. | Occupant sensor |
US6825765B2 (en) | 1998-12-30 | 2004-11-30 | Automotive Systems Laboratory, Inc. | Occupant detection system |
DE19904608C2 (de) * | 1999-02-05 | 2002-01-10 | Vaclav Vancura | Vorrichtung zur Prüfung eines Elektrolyt-Kondensators und Verfahren zur Prüfung eines Elektrolyt-Kondensators |
US6598900B2 (en) | 1999-04-19 | 2003-07-29 | Automotive Systems Laboratory, Inc. | Occupant detection system |
DE60122159T2 (de) * | 2000-05-26 | 2007-07-05 | Automotive Systems Laboratory Inc., Farmington Hills | Besetzungssensor |
US9687169B2 (en) * | 2011-12-08 | 2017-06-27 | Kimberly-Clark Worldwide, Inc. | System, controller, and method for determining conductance of an object |
JP6168067B2 (ja) * | 2012-12-24 | 2017-07-26 | 新東工業株式会社 | 粉粒体の検出方法及び粉粒体検出装置 |
DE102013112794A1 (de) * | 2013-11-19 | 2015-05-21 | Alexander Gassinez | Vorrichtung sowie Verfahren zur Bestimmung der elektrischen Kapazität eines biologischen Objektes |
CN109045468B (zh) * | 2018-08-09 | 2022-05-24 | 西安科悦医疗技术有限公司 | 一种耳部迷走神经刺激***及其装置 |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE1249404B (de) * | 1967-09-07 | International Business Machines orporation, Armonk, N Y (V St A) | Direkt anzeigendes Kapazitatsmeßgerat " 1 65 V St Amerika | |
US4142144A (en) * | 1977-11-07 | 1979-02-27 | General Scanning, Inc. | Position detector |
US4243933A (en) * | 1978-09-20 | 1981-01-06 | Analogic Corporation | Capacitance measurement apparatus |
FR2454083A1 (fr) * | 1979-04-09 | 1980-11-07 | Facom | Dispositif de mesure de la position relative de deux objets |
JPS56114097A (en) * | 1980-02-15 | 1981-09-08 | Hokushin Electric Works | Physical quantity converter |
US4389646A (en) * | 1980-04-30 | 1983-06-21 | Fuji Electric Co. Ltd. | Displacement converting circuit arrangement |
US4719409A (en) * | 1985-10-02 | 1988-01-12 | Mechanical Technology Incorporated | Digital signal output capacitance sensor displacement gauging system |
-
1986
- 1986-10-03 DE DE19863633792 patent/DE3633792A1/de active Granted
-
1987
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