高い応答速度の容量検出器の作り方について教えて下さい。

質問

1kHzまたはそれ以上の速さで変化する容量を計測したい場合、どうすれば良いでしょうか？

本などで調べたところ
http://www.rlc.gr.jp/project/e_circuit/analog/opamp/wien_bridge/genri/genri.htm

このページに書かれてあるようにオペアンプを使ったウィーンブリッジ発振回路を使えば、手動でバリコンや抵抗器を変えなくても容量に応じた正弦波（？）が出力されることが分かりました。
これをf→V変換器で電圧に変換してやれば、高い応答速度で容量計測が可能になるのではないかと考えているのですが、
本当にこれで1kHz以上の計測が可能なのでしょうか？
アナログICでこういうことが簡単にできるものってあるのでしょうか？
よろしくお願いいたします。

回答No.2

anachrockt · ベストアンサー

正弦波発振回路はコンデンサが余分に必要で，応答の遅い振幅制御回路が必要であり，この手の検出には向いていません．
フリーラン・マルチのようなパルス発生器（下記資料のp.5 Figure 4）の方がエエでしょう．
http://www.national.com/JPN/ds/LM/LMC555.pdf
Cのところに被測定容量を入れますが，積分動作のため発振周波数は必要速度の10倍以上にします．

回答No.3

anachrockt

回答がダブり失礼しました．
お詫びに，高精度の回路（ここのFIGURE 3）を紹介します．
http://www.national.com/ds/LM/LM231.pdf
RINをVS=15Vに接続するときは150kにし，被測定容量はCtのところに入れます．
CINとCLはいわゆるパスコンです．
発振周波数の注意は同様です．

直接電圧で測定したいときは，2位相発振器（0度と90度）と反転増幅器を使用します．
反転増幅器の入力インピーダンスをRと被測定容量の並列，帰還インピーダンスをRと基準容量の並列とします．
Rを容量のリアクタンスが無視できるほど大きく（R>>(1/(wC))）して，入力信号に90度を加えます．
0度の信号のゼロクロス点からサンプリングパルスを作って，反転増幅器出力をサンプルホールドすれば，直接電圧で測定できます．
10年以上前容量センサの測定用に作り，校正はデジボルで行いましたが，非常に正確（0.5％以内）でした．

回答No.1

tance

どの程度の精度が必要かにもよりますが、ご呈示のウィーンブリッジ
とかLC共振回路だと周波数がCのルートに比例します。Cが10%変化
すると周波数は4.988%変化します。つまり変化が半分になって
しまいます。

参考URLのFigure4の回路なら発振周期とCが比例します。

Cの変化が1kHzなのであれば、発振周波数は少なくとも10kHzくらい
以上にした方が良いでしょう。100kHzくらいが適当かもしれません。
Cを周期に変換したあとをどうするは、カウンターで周波数を計って
逆数を計算しても良いし、周期を直接カウントしても良いでしょう。

参考URL：

http://www.national.com/JPN/ds/LM/LMC555.pdf