JP7628835B2 - Capacitive Sensor - Google Patents
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Description
本発明は、圧力センサ等に利用される静電容量型センサに関するものである。 The present invention relates to a capacitance type sensor used as a pressure sensor, etc.
従来より、物理量に応じて静電容量が変動する静電容量型センサが例えば圧力センサとして利用されている(特許文献1参照)。静電容量型センサの回路を図9に示す。静電容量型センサでは、計測対象の物理量(例えば圧力)に応じて静電容量CXが変化するセンサ部100に信号発生器101から正弦波を印加する。容量CFとオペアンプA1とからなる電荷増幅回路102は、センサ部100から出力される電流を電圧に変換して増幅する。
Conventionally, capacitance sensors whose capacitance varies according to a physical quantity have been used as pressure sensors, for example (see Patent Document 1). The circuit of a capacitance sensor is shown in FIG. 9. In a capacitance sensor, a sine wave is applied from a
検波回路103は、電荷増幅回路102によって増幅された信号を全波整流する。ローパスフィルタ(LPF)104は、検波回路103の出力を平滑化する。こうして、静電容量CXに基づいた静電容量信号が得られる。この静電容量信号は、AD変換器105(例えばΔΣ型AD変換器)によってデジタル信号に変換される。マイクロプロセッサ106は、デジタル信号を圧力計測値に変換する。
The
上記圧力センサは、デジタル入力端子を有しており、ユーザがデジタル入力端子をグラウンド電位にショートさせることで、製品の設定を自由に変更することができる。例えば、圧力ゼロ点調整(ゼロ圧力のときにセンサの出力値をゼロになるように調整する)したいときに特定のデジタル入力端子をグラウンドにショートさせることで調整が可能となる。 The above pressure sensor has a digital input terminal, and the user can freely change the product settings by shorting the digital input terminal to ground potential. For example, when performing pressure zero point adjustment (adjusting the sensor output value to zero at zero pressure), the adjustment can be made by shorting a specific digital input terminal to ground.
一方、圧力センサによっては、複数の電源構成に対応した製品もあり、1つの製品で配線を変えるだけで電源電圧が±15Vの両電源でも+24Vの単電源でも使用できるようになっている。このような電源構成の場合、ユーザが両電源使用時でも単電源使用時でも、デジタル入力の有効時における電圧値ならびにデジタル入力の無効時の電圧値がそれぞれの電源構成の場合で同じになる必要がある。しかしながら、従来の圧力センサでは、複数の電源構成に対応した製品であっても、デジタル入力の電圧値が電源構成によって変わってしまうという課題があった。 On the other hand, some pressure sensors are compatible with multiple power supply configurations, allowing one product to be used with either dual power supplies of ±15V or a single power supply of +24V by simply changing the wiring. With such power supply configurations, whether the user is using dual power supplies or a single power supply, the voltage value when the digital input is enabled and the voltage value when the digital input is disabled must be the same for each power supply configuration. However, conventional pressure sensors had an issue where the voltage value of the digital input would change depending on the power supply configuration, even in products that were compatible with multiple power supply configurations.
近年、主に半導体製造工程で使用される圧力センサ(隔膜真空計)において、半導体の製膜プロセスやクリーニングプロセスなど、プロセスによって装置内温度を変更することに伴い、圧力センサのセンサ部の温度を装置内温度に合わせて加熱する必要が生じている。また、圧力センサの出力において、プロセスのたびにゼロ点調整を行うことで、圧力を正確に計測することが可能である。圧力センサにおける設定変更は、作業者がひとつひとつ手動で行うことが多いが、例えば中央制御システムから圧力センサへのデジタル入力を行うことができれば、効率よく設定変更が行える。このような中央からの設定変更に対応するためには、圧力センサのデジタル入力が両電源、単電源のどちらにも対応していることが望ましい。 In recent years, pressure sensors (diaphragm vacuum gauges) used primarily in semiconductor manufacturing processes have become necessary to heat the sensor part of the pressure sensor to match the temperature inside the device as the temperature inside the device changes depending on the process, such as the semiconductor film formation process or cleaning process. In addition, it is possible to accurately measure pressure by performing zero point adjustment for the output of the pressure sensor after each process. Settings on the pressure sensor are often changed manually by the worker, but if digital input could be made to the pressure sensor from a central control system, for example, settings could be changed efficiently. To accommodate such central setting changes, it is desirable for the digital input of the pressure sensor to be compatible with both dual and single power supplies.
本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、静電容量型センサにおいて、両電源、単電源のどちらにも対応可能なデジタル入力を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above problems, and aims to provide a digital input for a capacitance sensor that can be used with both dual and single power supplies.
本発明の静電容量型センサは、計測対象の物理量に応じて静電容量が変化するように構成されたセンサ部と、前記静電容量を前記物理量の計測値に変換するように構成されたプロセッサと、静電容量型センサのデジタル入力端子と前記プロセッサの入力ポートとの間に設けられた、前記プロセッサの機能設定のためのデジタル入力回路とを備え、前記デジタル入力回路は、前記デジタル入力端子の電圧の高低を前記プロセッサの入力ポートの電圧の高低に変換するレベルシフト回路を含むものであり、エミッタ端子にユーザ電源電圧が供給されるPNP型トランジスタと、コレクタ端子がデジタル入力回路の出力端子に接続され、エミッタ端子がグラウンドに接続されたNPN型トランジスタと、一端が前記PNP型トランジスタのエミッタ端子に接続され、他端が前記PNP型トランジスタのベース端子に接続された第1の抵抗と、一端が前記デジタル入力端子に接続され、他端が前記PNP型トランジスタのベース端子に接続された第2の抵抗と、一端が前記PNP型トランジスタのコレクタ端子に接続され、他端が前記NPN型トランジスタのベース端子に接続された第3の抵抗と、一端に前記プロセッサ用の電源電圧が供給され、他端が前記NPN型トランジスタのコレクタ端子に接続された第4の抵抗と、一端が前記NPN型トランジスタのベース端子に接続され、他端が前記NPN型トランジスタのエミッタ端子に接続された第5の抵抗とから構成されることを特徴とするものである。 The capacitance type sensor of the present invention comprises a sensor unit configured to change capacitance in response to a physical quantity of a measurement target, a processor configured to convert the capacitance into a measurement value of the physical quantity, and a digital input circuit for setting functions of the processor, which is provided between a digital input terminal of the capacitance type sensor and an input port of the processor, the digital input circuit including a level shift circuit for converting a high/low voltage of the digital input terminal into a high/low voltage of the input port of the processor, the level shift circuit including a PNP transistor having an emitter terminal supplied with a user power supply voltage, an NPN transistor having a collector terminal connected to an output terminal of the digital input circuit and an emitter terminal connected to ground, a first resistor having one end connected to the emitter terminal of the PNP transistor and the other end connected to the base terminal of the PNP transistor; a second resistor having one end connected to the digital input terminal and the other end connected to the base terminal of the PNP transistor; a third resistor having one end connected to the collector terminal of the PNP transistor and the other end connected to the base terminal of the NPN transistor; a fourth resistor having one end supplied with a power supply voltage for the processor and the other end connected to the collector terminal of the NPN transistor; and a fifth resistor having one end connected to the base terminal of the NPN transistor and the other end connected to the emitter terminal of the NPN transistor .
また、本発明の静電容量型センサは、計測対象の物理量に応じて静電容量が変化するように構成されたセンサ部と、前記静電容量を前記物理量の計測値に変換するように構成されたプロセッサと、静電容量型センサのデジタル入力端子と前記プロセッサの入力ポートとの間に設けられた、前記プロセッサの機能設定のためのデジタル入力回路とを備え、前記デジタル入力回路は、前記デジタル入力端子の電圧の高低を前記プロセッサの入力ポートの電圧の高低に変換するレベルシフト回路を含むものであり、ソース端子にユーザ電源電圧が供給されるP型MOSFETと、ドレイン端子がデジタル入力回路の出力端子に接続され、ソース端子がグラウンドに接続されたN型MOSFETと、一端が前記P型MOSFETのソース端子に接続され、他端が前記P型MOSFETのゲート端子に接続された第1の抵抗と、一端が前記デジタル入力端子に接続され、他端が前記P型MOSFETのゲート端子に接続された第2の抵抗と、一端が前記P型MOSFETのドレイン端子に接続され、他端が前記N型MOSFETのゲート端子に接続された第3の抵抗と、一端に前記プロセッサ用の電源電圧が供給され、他端が前記N型MOSFETのドレイン端子に接続された第4の抵抗と、一端が前記N型MOSFETのゲート端子に接続され、他端が前記N型MOSFETのソース端子に接続された第5の抵抗とから構成されることを特徴とするものである。 The capacitance type sensor of the present invention comprises a sensor unit configured to change capacitance in response to a physical quantity of a measurement target, a processor configured to convert the capacitance into a measurement value of the physical quantity, and a digital input circuit for setting functions of the processor, which is provided between a digital input terminal of the capacitance type sensor and an input port of the processor, the digital input circuit including a level shift circuit for converting a high/low voltage of the digital input terminal into a high/low voltage of the input port of the processor, and a P-type MOSFET having a source terminal supplied with a user power supply voltage, an N- type MOSFET having a drain terminal connected to an output terminal of the digital input circuit and a source terminal connected to ground. a first resistor having one end connected to the source terminal of the P-type MOSFET and the other end connected to the gate terminal of the P-type MOSFET; a second resistor having one end connected to the digital input terminal and the other end connected to the gate terminal of the P-type MOSFET; a third resistor having one end connected to the drain terminal of the P-type MOSFET and the other end connected to the gate terminal of the N-type MOSFET; a fourth resistor having one end supplied with a power supply voltage for the processor and the other end connected to the drain terminal of the N-type MOSFET; and a fifth resistor having one end connected to the gate terminal of the N-type MOSFET and the other end connected to the source terminal of the N-type MOSFET.
また、本発明の静電容量型センサは、計測対象の物理量に応じて静電容量が変化するように構成されたセンサ部と、前記静電容量を前記物理量の計測値に変換するように構成されたプロセッサと、静電容量型センサのデジタル入力端子と前記プロセッサの入力ポートとの間に設けられた、前記プロセッサの機能設定のためのデジタル入力回路とを備え、前記デジタル入力回路は、前記デジタル入力端子の電圧の高低を前記プロセッサの入力ポートの電圧の高低に変換するレベルシフト回路を含むものであり、エミッタ端子にユーザ電源電圧が供給されるPNP型トランジスタと、ドレイン端子がデジタル入力回路の出力端子に接続され、ソース端子がグラウンドに接続されたN型MOSFETと、一端が前記PNP型トランジスタのエミッタ端子に接続され、他端が前記PNP型トランジスタのベース端子に接続された第1の抵抗と、一端が前記デジタル入力端子に接続され、他端が前記PNP型トランジスタのベース端子に接続された第2の抵抗と、一端が前記PNP型トランジスタのコレクタ端子に接続され、他端が前記N型MOSFETのゲート端子に接続された第3の抵抗と、一端に前記プロセッサ用の電源電圧が供給され、他端が前記N型MOSFETのドレイン端子に接続された第4の抵抗と、一端が前記N型MOSFETのゲート端子に接続され、他端が前記N型MOSFETのソース端子に接続された第5の抵抗とから構成されることを特徴とするものである。 The capacitance type sensor of the present invention comprises a sensor section configured to change capacitance in response to a physical quantity of a measurement target, a processor configured to convert the capacitance into a measurement value of the physical quantity, and a digital input circuit for setting functions of the processor, which is provided between a digital input terminal of the capacitance type sensor and an input port of the processor, the digital input circuit including a level shift circuit for converting a high/low voltage of the digital input terminal into a high/low voltage of the input port of the processor, and a P the first resistor having one end connected to the emitter terminal of the PNP transistor and the other end connected to the base terminal of the PNP transistor; a second resistor having one end connected to the digital input terminal and the other end connected to the base terminal of the PNP transistor; a third resistor having one end connected to the collector terminal of the PNP transistor and the other end connected to the gate terminal of the N-type MOSFET; a fourth resistor having one end supplied with a power supply voltage for the processor and the other end connected to the drain terminal of the N-type MOSFET; and a fifth resistor having one end connected to the gate terminal of the N-type MOSFET and the other end connected to the source terminal of the N-type MOSFET.
また、本発明の静電容量型センサは、計測対象の物理量に応じて静電容量が変化するように構成されたセンサ部と、前記静電容量を前記物理量の計測値に変換するように構成されたプロセッサと、静電容量型センサのデジタル入力端子と前記プロセッサの入力ポートとの間に設けられた、前記プロセッサの機能設定のためのデジタル入力回路とを備え、前記デジタル入力回路は、前記デジタル入力端子の電圧の高低を前記プロセッサの入力ポートの電圧の高低に変換するレベルシフト回路を含むものであり、ソース端子にユーザ電源電圧が供給されるP型MOSFETと、コレクタ端子がデジタル入力回路の出力端子に接続され、エミッタ端子がグラウンドに接続されたNPN型トランジスタと、一端が前記P型MOSFETのソース端子に接続され、他端が前記P型MOSFETのゲート端子に接続された第1の抵抗と、一端が前記デジタル入力端子に接続され、他端が前記P型MOSFETのゲート端子に接続された第2の抵抗と、一端が前記P型MOSFETのドレイン端子に接続され、他端が前記NPN型トランジスタのベース端子に接続された第3の抵抗と、一端に前記プロセッサ用の電源電圧が供給され、他端が前記NPN型トランジスタのコレクタ端子に接続された第4の抵抗と、一端が前記NPN型トランジスタのベース端子に接続され、他端が前記NPN型トランジスタのエミッタ端子に接続された第5の抵抗とから構成されることを特徴とするものである。
また、本発明の静電容量型センサは、計測対象の圧力に応じて静電容量が変化するように構成されたセンサ部と、前記静電容量を圧力計測値に変換するように構成されたプロセッサと、静電容量型センサのデジタル入力端子と前記プロセッサの入力ポートとの間に設けられた、前記プロセッサの機能設定のためのデジタル入力回路とを備え、前記デジタル入力回路は、前記デジタル入力端子の電圧の高低を前記プロセッサの入力ポートの電圧の高低に変換するレベルシフト回路を含み、前記プロセッサは、前記デジタル入力端子の電圧に応じた前記レベルシフト回路の出力に応じて圧力計測値の調整を行い、前記調整結果の圧力補正値を記憶することを特徴とするものである。
また、本発明の静電容量型センサの1構成例において、前記プロセッサは、前記レベルシフト回路の出力が有効を示す電圧になった場合に、ゼロ点調整を自動的に行い、前記調整結果の圧力補正値を記憶することを特徴とするものである。
The capacitance type sensor of the present invention comprises a sensor unit configured to change capacitance in response to a physical quantity of a measurement target, a processor configured to convert the capacitance into a measurement value of the physical quantity, and a digital input circuit for setting functions of the processor, which is provided between a digital input terminal of the capacitance type sensor and an input port of the processor, the digital input circuit including a level shift circuit for converting a high/low voltage of the digital input terminal into a high/low voltage of the input port of the processor, and a P-type MOSFET having a source terminal supplied with a user power supply voltage and an N- type MOSFET having a collector terminal connected to an output terminal of the digital input circuit and an emitter terminal connected to ground. the first resistor having one end connected to the source terminal of the P-type MOSFET and the other end connected to the gate terminal of the P-type MOSFET; a second resistor having one end connected to the digital input terminal and the other end connected to the gate terminal of the P-type MOSFET; a third resistor having one end connected to the drain terminal of the P-type MOSFET and the other end connected to the base terminal of the NPN transistor; a fourth resistor having one end supplied with a power supply voltage for the processor and the other end connected to the collector terminal of the NPN transistor; and a fifth resistor having one end connected to the base terminal of the NPN transistor and the other end connected to the emitter terminal of the NPN transistor.
In addition, the capacitance type sensor of the present invention comprises a sensor unit configured to change the capacitance depending on the pressure of the object to be measured, a processor configured to convert the capacitance into a pressure measurement value, and a digital input circuit for setting the functions of the processor, which is provided between a digital input terminal of the capacitance type sensor and an input port of the processor, the digital input circuit including a level shift circuit that converts the high and low voltage of the digital input terminal into the high and low voltage of the input port of the processor, and the processor adjusts the pressure measurement value depending on the output of the level shift circuit which corresponds to the voltage of the digital input terminal, and stores a pressure correction value as a result of the adjustment.
In addition, in one configuration example of the capacitance type sensor of the present invention, the processor automatically performs zero point adjustment when the output of the level shift circuit becomes a voltage indicating validity, and stores a pressure correction value of the adjustment result.
本発明によれば、デジタル入力端子の電圧の高低をプロセッサの入力ポートの電圧の高低に変換するレベルシフト回路を含むデジタル入力回路を設けることにより、静電容量型センサに接続される電源が両電源、単電源のいずれの場合でも、プロセッサに入力される電圧が同じ電圧となる。したがって、本発明のデジタル入力は両電源、単電源のどちらにも対応することができる。 According to the present invention, by providing a digital input circuit including a level shift circuit that converts the high and low voltages of the digital input terminal to the high and low voltages of the processor's input port, the voltage input to the processor is the same regardless of whether the power supply connected to the capacitive sensor is dual power or single power. Therefore, the digital input of the present invention can be used with either dual power supplies or single power supplies.
[第1の実施例]
以下、本発明の実施例について図面を参照して説明する。図1は本発明の第1の実施例に係る静電容量型センサ1の構成を示すブロック図であり、図9と同一の構成には同一の符号を付してある。なお、図1では、図9の電荷増幅回路102と検波回路103とローパスフィルタ104とAD変換器105とを回路部107として記載している。
[First embodiment]
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. Fig. 1 is a block diagram showing the configuration of a capacitance type sensor 1 according to a first embodiment of the present invention, and the same components as those in Fig. 9 are given the same reference numerals. In Fig. 1, the
上記のとおり、回路部107のAD変換器によってデジタル信号に変換された静電容量信号は、マイクロプロセッサ106によって圧力計測値に変換される。マイクロプロセッサ106は、内部のメモリ(不図示)に格納されたプログラムに従って処理を実行する。
As described above, the capacitance signal converted to a digital signal by the AD converter of the
デジタル入力回路108は、静電容量型センサ1の機能設定のために設けられており、入力端子が静電容量型センサ1のデジタル入力端子DIに接続され、出力端子がマイクロプロセッサ106の入力ポートPIに接続されている。
電源回路109は、静電容量型センサ1に接続された電源200から供給される電圧を、プロセッサ用の電源電圧VCC=3.3V等に変換する。
The
The
図2は本実施例のデジタル入力回路108の構成を示す回路図である。デジタル入力回路は、エミッタ端子にユーザ電源電圧VU(=VI)が供給されるPNP型トランジスタQ1と、コレクタ端子がデジタル入力回路108の出力端子(マイクロプロセッサ106の入力ポートPI)に接続され、エミッタ端子がシステムグラウンドGNDに接続されたNPN型トランジスタQ2と、一端がトランジスタQ1のエミッタ端子に接続され、他端がトランジスタQ1のベース端子に接続された抵抗R1と、一端がデジタル入力端子DIに接続され、他端がトランジスタQ1のベース端子に接続された抵抗R2と、一端がトランジスタQ1のコレクタ端子に接続され、他端がトランジスタQ2のベース端子に接続された抵抗R3と、一端に電源電圧VCCが供給され、他端がトランジスタQ2のコレクタ端子に接続された抵抗R4と、一端がトランジスタQ2のベース端子に接続され、他端がトランジスタQ2のエミッタ端子に接続された抵抗R5とから構成される。
2 is a circuit diagram showing the configuration of the
図3は、図1に示すように静電容量型センサ1の正側電源端子VIとCOM端子と負側電源端子VMとに、電源200として±15Vの両電源が接続された場合のデジタル入力回路の動作を説明する図である。図3のDIsは短絡状態のときのデジタル入力端子DIの電圧、DIoは開放状態のときのデジタル入力端子DIの電圧、CTsはデジタル入力端子DIが短絡状態のときのトランジスタQ1のコレクタ端子の電圧、CToはデジタル入力端子DIが開放状態のときのトランジスタQ1のコレクタ端子の電圧、PIsはデジタル入力端子DIが短絡状態のときのデジタル入力回路108の出力端子の電圧、PIoはデジタル入力端子DIが開放状態のときのデジタル入力回路108の出力端子の電圧である。
Figure 3 is a diagram explaining the operation of the digital input circuit when both power supplies of ±15 V are connected as the
ユーザがデジタル入力端子DIとCOM端子間を短絡させると、トランジスタQ1がオンし、CTs=30Vの電圧が抵抗R3に印加される。これにより、トランジスタQ2がオンし、デジタル入力回路108の出力端子の電圧がPIs=0Vとなる。一方、ユーザがデジタル入力端子DIを開放状態にすると、トランジスタQ1がオフ状態となる。トランジスタQ1のコレクタ端子の電圧がCTo=0Vとなるため、トランジスタQ2もオフ状態となり、デジタル入力回路108の出力端子の電圧がPIo=3.3Vとなる。
When the user shorts the digital input terminal DI and the COM terminal, transistor Q1 turns on and a voltage of CTs = 30V is applied to resistor R3. This turns on transistor Q2 and the voltage of the output terminal of
図5は、図4に示すように静電容量型センサ1の正側電源端子VIとCOM端子と負側電源端子VMとに、電源200として+24Vの単電源が接続された場合のデジタル入力回路の動作を説明する図である。単電源の場合は、COM端子と負側電源端子VMとを短絡させて使用する。
Figure 5 is a diagram explaining the operation of the digital input circuit when a single power supply of +24 V is connected as the
電源200として+24Vの単電源が接続された場合、ユーザがデジタル入力端子DIとCOM端子間を短絡させると、トランジスタQ1がオンし、CTs=24Vの電圧が抵抗R3に印加される。これにより、トランジスタQ2がオンし、デジタル入力回路108の出力端子の電圧がPIs=0Vとなる。一方、ユーザがデジタル入力端子DIを開放状態にすると、トランジスタQ1がオフ状態となる。トランジスタQ1のコレクタ端子の電圧がCTo=0Vとなるため、トランジスタQ2もオフ状態となり、デジタル入力回路108の出力端子の電圧がPIo=3.3Vとなる。
When a +24V single power supply is connected as the
以上のように、本実施例では、2段のトランジスタQ1,Q2を含むデジタル入力回路108(レベルシフト回路)を設けることにより、静電容量型センサ1に接続される電源200が両電源、単電源のいずれの場合でも、マイクロプロセッサ106に入力される電圧が同じ電圧となる(デジタル入力端子DIが短絡状態のときにPIs=0V、デジタル入力端子DIが開放状態のときにPIo=3.3V)。したがって、本実施例のデジタル入力は両電源、単電源のどちらにも対応することができる。
As described above, in this embodiment, by providing a digital input circuit 108 (level shift circuit) including two stages of transistors Q1 and Q2, the voltage input to the
マイクロプロセッサ106は、入力ポートPIの状態に応じて、予め規定された機能を提供する。例えば、圧力ゼロ点調整機能を例に挙げて説明すると、マイクロプロセッサ106は、デジタル入力が有効(PIs=0V)になった場合、圧力計測値が0になるようにゼロ点調整を自動的に行い、調整結果の圧力補正値を記憶する。
The
[第2の実施例]
第1の実施例では、デジタル入力回路108にバイポーラトランジスタを使用しているが、MOSFETを使用してもよい。MOSFETを使用する場合のデジタル入力回路108の構成を図6に示す。本実施例は、第1の実施例のPNP型トランジスタQ1をP型MOSFETQ3に置き替え、NPN型トランジスタQ2をN型MOSFETQ4に置き替えたものである。
[Second embodiment]
In the first embodiment, bipolar transistors are used in the
P型MOSFETQ3のゲート端子を抵抗R1,R2に接続し、ソース端子にユーザ電源電圧VUを供給し、ドレイン端子を抵抗R3に接続する。また、N型MOSFETQ4のゲート端子を抵抗R3,R5に接続し、ドレイン端子をデジタル入力回路108の出力端子に接続し、ソース端子をシステムグラウンドGNDに接続する。
The gate terminal of P-type MOSFET Q3 is connected to resistors R1 and R2, the source terminal is supplied with the user power supply voltage VU, and the drain terminal is connected to resistor R3. The gate terminal of N-type MOSFET Q4 is connected to resistors R3 and R5, the drain terminal is connected to the output terminal of
すなわち、第1の実施例のトランジスタQ1のベース端子をP型MOSFETQ3のゲート端子に置き替え、トランジスタQ1のコレクタ端子をP型MOSFETQ3のドレイン端子に置き替え、トランジスタQ1のエミッタ端子をP型MOSFETQ3のソース端子に置き換えるようにすればよい。同様に、トランジスタQ2のベース端子をN型MOSFETQ4のゲート端子に置き替え、トランジスタQ2のコレクタ端子をN型MOSFETQ4のドレイン端子に置き替え、トランジスタQ2のエミッタ端子をN型MOSFETQ4のソース端子に置き換えるようにすればよい。 That is, the base terminal of transistor Q1 in the first embodiment can be replaced with the gate terminal of P-type MOSFET Q3, the collector terminal of transistor Q1 with the drain terminal of P-type MOSFET Q3, and the emitter terminal of transistor Q1 with the source terminal of P-type MOSFET Q3. Similarly, the base terminal of transistor Q2 can be replaced with the gate terminal of N-type MOSFET Q4, the collector terminal of transistor Q2 with the drain terminal of N-type MOSFET Q4, and the emitter terminal of transistor Q2 with the source terminal of N-type MOSFET Q4.
FETQ3,Q4のオン/オフ動作は、トランジスタQ1,Q2のオン/オフ動作と同じなので、説明は省略する。 The on/off operation of FETs Q3 and Q4 is the same as that of transistors Q1 and Q2, so the explanation is omitted.
また、図7に示すように、第1の実施例のNPN型トランジスタQ2をN型MOSFETQ4に置き替えるようにしてもよい。
また、図8に示すように、第1の実施例のPNP型トランジスタQ1をP型MOSFETQ3に置き替えるようにしてもよい。
Also, as shown in FIG. 7, the NPN transistor Q2 in the first embodiment may be replaced with an N-type MOSFET Q4.
As shown in FIG. 8, the PNP transistor Q1 of the first embodiment may be replaced with a P-type MOSFET Q3.
本発明は、圧力センサ等の静電容量型センサに適用することができる。 The present invention can be applied to capacitance sensors such as pressure sensors.
1…静電容量型センサ、100…センサ部、101…信号発生器、102…電荷増幅回路、103…検波回路、104…ローパスフィルタ、105…AD変換器、106…マイクロプロセッサ、107…回路部、108…デジタル入力回路、109…電源回路、200…電源、Q1…PNP型トランジスタ、Q2…NPN型トランジスタ、Q3…P型MOSFET、Q4…N型MOSFET、R1~R4…抵抗。 1...capacitive sensor, 100...sensor section, 101...signal generator, 102...charge amplifier circuit, 103...detection circuit, 104...low-pass filter, 105...AD converter, 106...microprocessor, 107...circuit section, 108...digital input circuit, 109...power supply circuit, 200...power supply, Q1...PNP transistor, Q2...NPN transistor, Q3...P-type MOSFET, Q4...N-type MOSFET, R1 to R4...resistors.
Claims (6)
前記静電容量を前記物理量の計測値に変換するように構成されたプロセッサと、
静電容量型センサのデジタル入力端子と前記プロセッサの入力ポートとの間に設けられた、前記プロセッサの機能設定のためのデジタル入力回路とを備え、
前記デジタル入力回路は、前記デジタル入力端子の電圧の高低を前記プロセッサの入力ポートの電圧の高低に変換するレベルシフト回路を含むものであり、
エミッタ端子にユーザ電源電圧が供給されるPNP型トランジスタと、
コレクタ端子がデジタル入力回路の出力端子に接続され、エミッタ端子がグラウンドに接続されたNPN型トランジスタと、
一端が前記PNP型トランジスタのエミッタ端子に接続され、他端が前記PNP型トランジスタのベース端子に接続された第1の抵抗と、
一端が前記デジタル入力端子に接続され、他端が前記PNP型トランジスタのベース端子に接続された第2の抵抗と、
一端が前記PNP型トランジスタのコレクタ端子に接続され、他端が前記NPN型トランジスタのベース端子に接続された第3の抵抗と、
一端に前記プロセッサ用の電源電圧が供給され、他端が前記NPN型トランジスタのコレクタ端子に接続された第4の抵抗と、
一端が前記NPN型トランジスタのベース端子に接続され、他端が前記NPN型トランジスタのエミッタ端子に接続された第5の抵抗とから構成されることを特徴とする静電容量型センサ。 A sensor unit configured such that a capacitance changes in response to a physical quantity of a measurement target;
a processor configured to convert the capacitance into a measure of the physical quantity;
a digital input circuit for setting functions of the processor, the digital input circuit being provided between a digital input terminal of the capacitance type sensor and an input port of the processor;
the digital input circuit includes a level shift circuit that converts a high or low voltage of the digital input terminal into a high or low voltage of an input port of the processor;
A PNP transistor having an emitter terminal to which a user power supply voltage is supplied;
an NPN transistor having a collector terminal connected to an output terminal of the digital input circuit and an emitter terminal connected to ground;
a first resistor having one end connected to the emitter terminal of the PNP transistor and the other end connected to the base terminal of the PNP transistor;
a second resistor having one end connected to the digital input terminal and the other end connected to the base terminal of the PNP transistor;
a third resistor having one end connected to the collector terminal of the PNP transistor and the other end connected to the base terminal of the NPN transistor;
a fourth resistor having one end to which a power supply voltage for the processor is supplied and the other end connected to the collector terminal of the NPN transistor;
a fifth resistor having one end connected to the base terminal of the NPN transistor and the other end connected to the emitter terminal of the NPN transistor .
前記静電容量を前記物理量の計測値に変換するように構成されたプロセッサと、
静電容量型センサのデジタル入力端子と前記プロセッサの入力ポートとの間に設けられた、前記プロセッサの機能設定のためのデジタル入力回路とを備え、
前記デジタル入力回路は、前記デジタル入力端子の電圧の高低を前記プロセッサの入力ポートの電圧の高低に変換するレベルシフト回路を含むものであり、
ソース端子にユーザ電源電圧が供給されるP型MOSFETと、
ドレイン端子がデジタル入力回路の出力端子に接続され、ソース端子がグラウンドに接続されたN型MOSFETと、
一端が前記P型MOSFETのソース端子に接続され、他端が前記P型MOSFETのゲート端子に接続された第1の抵抗と、
一端が前記デジタル入力端子に接続され、他端が前記P型MOSFETのゲート端子に接続された第2の抵抗と、
一端が前記P型MOSFETのドレイン端子に接続され、他端が前記N型MOSFETのゲート端子に接続された第3の抵抗と、
一端に前記プロセッサ用の電源電圧が供給され、他端が前記N型MOSFETのドレイン端子に接続された第4の抵抗と、
一端が前記N型MOSFETのゲート端子に接続され、他端が前記N型MOSFETのソース端子に接続された第5の抵抗とから構成されることを特徴とする静電容量型センサ。 A sensor unit configured such that a capacitance changes in response to a physical quantity of a measurement target;
a processor configured to convert the capacitance into a measure of the physical quantity;
a digital input circuit for setting functions of the processor, the digital input circuit being provided between a digital input terminal of the capacitance type sensor and an input port of the processor;
the digital input circuit includes a level shift circuit that converts a high or low voltage of the digital input terminal into a high or low voltage of an input port of the processor;
A P- type MOSFET having a source terminal supplied with a user power supply voltage;
an N- type MOSFET having a drain terminal connected to an output terminal of the digital input circuit and a source terminal connected to ground;
a first resistor having one end connected to a source terminal of the P-type MOSFET and the other end connected to a gate terminal of the P-type MOSFET;
a second resistor having one end connected to the digital input terminal and the other end connected to the gate terminal of the P-type MOSFET;
a third resistor having one end connected to the drain terminal of the P-type MOSFET and the other end connected to the gate terminal of the N-type MOSFET;
a fourth resistor having one end to which a power supply voltage for the processor is supplied and the other end connected to the drain terminal of the N-type MOSFET;
and a fifth resistor having one end connected to the gate terminal of the N-type MOSFET and the other end connected to the source terminal of the N-type MOSFET.
前記静電容量を前記物理量の計測値に変換するように構成されたプロセッサと、
静電容量型センサのデジタル入力端子と前記プロセッサの入力ポートとの間に設けられた、前記プロセッサの機能設定のためのデジタル入力回路とを備え、
前記デジタル入力回路は、前記デジタル入力端子の電圧の高低を前記プロセッサの入力ポートの電圧の高低に変換するレベルシフト回路を含むものであり、
エミッタ端子にユーザ電源電圧が供給されるPNP型トランジスタと、
ドレイン端子がデジタル入力回路の出力端子に接続され、ソース端子がグラウンドに接続されたN型MOSFETと、
一端が前記PNP型トランジスタのエミッタ端子に接続され、他端が前記PNP型トランジスタのベース端子に接続された第1の抵抗と、
一端が前記デジタル入力端子に接続され、他端が前記PNP型トランジスタのベース端子に接続された第2の抵抗と、
一端が前記PNP型トランジスタのコレクタ端子に接続され、他端が前記N型MOSFETのゲート端子に接続された第3の抵抗と、
一端に前記プロセッサ用の電源電圧が供給され、他端が前記N型MOSFETのドレイン端子に接続された第4の抵抗と、
一端が前記N型MOSFETのゲート端子に接続され、他端が前記N型MOSFETのソース端子に接続された第5の抵抗とから構成されることを特徴とする静電容量型センサ。 A sensor unit configured such that a capacitance changes in response to a physical quantity of a measurement target;
a processor configured to convert the capacitance into a measure of the physical quantity;
a digital input circuit for setting functions of the processor, the digital input circuit being provided between a digital input terminal of the capacitance type sensor and an input port of the processor;
the digital input circuit includes a level shift circuit that converts a high or low voltage of the digital input terminal into a high or low voltage of an input port of the processor;
A PNP transistor having an emitter terminal to which a user power supply voltage is supplied;
an N- type MOSFET having a drain terminal connected to an output terminal of the digital input circuit and a source terminal connected to ground;
a first resistor having one end connected to the emitter terminal of the PNP transistor and the other end connected to the base terminal of the PNP transistor;
a second resistor having one end connected to the digital input terminal and the other end connected to the base terminal of the PNP transistor;
a third resistor having one end connected to the collector terminal of the PNP transistor and the other end connected to the gate terminal of the N-type MOSFET;
a fourth resistor having one end to which a power supply voltage for the processor is supplied and the other end connected to the drain terminal of the N-type MOSFET;
and a fifth resistor having one end connected to the gate terminal of the N-type MOSFET and the other end connected to the source terminal of the N-type MOSFET.
前記静電容量を前記物理量の計測値に変換するように構成されたプロセッサと、
静電容量型センサのデジタル入力端子と前記プロセッサの入力ポートとの間に設けられた、前記プロセッサの機能設定のためのデジタル入力回路とを備え、
前記デジタル入力回路は、前記デジタル入力端子の電圧の高低を前記プロセッサの入力ポートの電圧の高低に変換するレベルシフト回路を含むものであり、
ソース端子にユーザ電源電圧が供給されるP型MOSFETと、
コレクタ端子がデジタル入力回路の出力端子に接続され、エミッタ端子がグラウンドに接続されたNPN型トランジスタと、
一端が前記P型MOSFETのソース端子に接続され、他端が前記P型MOSFETのゲート端子に接続された第1の抵抗と、
一端が前記デジタル入力端子に接続され、他端が前記P型MOSFETのゲート端子に接続された第2の抵抗と、
一端が前記P型MOSFETのドレイン端子に接続され、他端が前記NPN型トランジスタのベース端子に接続された第3の抵抗と、
一端に前記プロセッサ用の電源電圧が供給され、他端が前記NPN型トランジスタのコレクタ端子に接続された第4の抵抗と、
一端が前記NPN型トランジスタのベース端子に接続され、他端が前記NPN型トランジスタのエミッタ端子に接続された第5の抵抗とから構成されることを特徴とする静電容量型センサ。 A sensor unit configured such that a capacitance changes in response to a physical quantity of a measurement target;
a processor configured to convert the capacitance into a measure of the physical quantity;
a digital input circuit for setting functions of the processor, the digital input circuit being provided between a digital input terminal of the capacitance type sensor and an input port of the processor;
the digital input circuit includes a level shift circuit that converts a high or low voltage of the digital input terminal into a high or low voltage of an input port of the processor;
A P- type MOSFET having a source terminal supplied with a user power supply voltage;
an NPN transistor having a collector terminal connected to an output terminal of the digital input circuit and an emitter terminal connected to ground;
a first resistor having one end connected to a source terminal of the P-type MOSFET and the other end connected to a gate terminal of the P-type MOSFET;
a second resistor having one end connected to the digital input terminal and the other end connected to the gate terminal of the P-type MOSFET;
a third resistor having one end connected to the drain terminal of the P-type MOSFET and the other end connected to the base terminal of the NPN transistor;
a fourth resistor having one end to which a power supply voltage for the processor is supplied and the other end connected to the collector terminal of the NPN transistor;
a fifth resistor having one end connected to the base terminal of the NPN transistor and the other end connected to the emitter terminal of the NPN transistor.
前記静電容量を圧力計測値に変換するように構成されたプロセッサと、a processor configured to convert the capacitance into a pressure measurement;
静電容量型センサのデジタル入力端子と前記プロセッサの入力ポートとの間に設けられた、前記プロセッサの機能設定のためのデジタル入力回路とを備え、a digital input circuit for setting functions of the processor, the digital input circuit being provided between a digital input terminal of the capacitance type sensor and an input port of the processor;
前記デジタル入力回路は、前記デジタル入力端子の電圧の高低を前記プロセッサの入力ポートの電圧の高低に変換するレベルシフト回路を含み、the digital input circuit includes a level shift circuit that converts a high or low voltage of the digital input terminal into a high or low voltage of an input port of the processor;
前記プロセッサは、前記デジタル入力端子の電圧に応じた前記レベルシフト回路の出力に応じて圧力計測値の調整を行い、前記調整結果の圧力補正値を記憶するThe processor adjusts the pressure measurement value in response to an output of the level shift circuit corresponding to the voltage of the digital input terminal, and stores a pressure correction value as a result of the adjustment.
ことを特徴とする静電容量型センサ。A capacitance type sensor characterized by:
前記プロセッサは、前記レベルシフト回路の出力が有効を示す電圧になった場合に、ゼロ点調整を自動的に行い、前記調整結果の圧力補正値を記憶するThe processor automatically performs zero point adjustment when the output of the level shift circuit becomes a valid voltage, and stores a pressure correction value as a result of the adjustment.
ことを特徴とする静電容量型センサ。A capacitance type sensor characterized by:
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