JPH03123814A - 静電容量式変位センサ - Google Patents

静電容量式変位センサ

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JPH03123814A
JPH03123814A JP26223489A JP26223489A JPH03123814A JP H03123814 A JPH03123814 A JP H03123814A JP 26223489 A JP26223489 A JP 26223489A JP 26223489 A JP26223489 A JP 26223489A JP H03123814 A JPH03123814 A JP H03123814A
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JP
Japan
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electrode
displacement sensor
movable electrode
fixed electrode
movable
Prior art date
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Pending
Application number
JP26223489A
Other languages
English (en)
Inventor
Masahiro Sato
正博 佐藤
Michio Nemoto
根本 道夫
Tetsuo Baba
馬場 哲郎
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Tokin Corp
Original Assignee
Tokin Corp
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Publication date
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  • Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
  • Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (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。

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野コ 本発明は直線上の位置変化を検出する静電容量式変位セ
ンサに関するものである。
[従来の技術] 従来の静電容量式変位センサの一例を第8図に示し、そ
の側面図を第9図に示す。
第8図及び第9図を参照して、従来の静電容量式変位セ
ンサは、平板の固定導体1′と、この固定導体1′上を
ギャップ長dをおいて形成される平板の可動導体2′と
を有しており、固定導体1と可動導体2′は、相対移動
可能に対向配置されていて、固定導体1′と可動導体2
′のオーバーラツプ面積が測定位置に対応して変化する
ことにより移動距離を静電容量の変化に変換する。上記
の原理について以下、第8図及び第9図に基づいて説明
する。
可動導体2′が固定導体1′を完全にオーバーラツプし
ている場合、この時の両電極間の静電容量は誘電率をε
、オーバーラツプ電極面積をg1w’(可動導体2′の
幅w′、固定導体1′の長さg、)として、電極間隔を
dとすれば移動前の静電容量Cは、 となり、また上記可動導体2′が6g1移動し、オーバ
ーラツプ面積がΔΩ1W’変化した時の静電容量の変化
量△Cは、 となり移動後の静電容量C′は、 C’ −C−八〇 となり移動距離に比例した静電容量が得られる。
よってこの静電容量の変化より移動距離を検出する。
[発明が解決しようとする課題] 次に、従来の静電容量式変位センサの問題点を以下に示
す。
■固定導体1′と可動導体2′とはギャップ長dを有し
た空気を誘導体としているため検出する静電容量の値が
小さく通常109F以下となり浮遊容量の影響を受けや
すい。
(面積500mm2、ギャップ長d : 0.5 ++
++sの場合、容量C: g、85pP) ■空壁を用いた構造のためその空壁内に湿度、水滴、ご
みなどが侵入しやすくそのため静電容量を変化させる方
向に働き、誤動作の原因となる。
■固定導体1′と可動導体2′は平行に保つために高精
度の加工、組み立てが必要でありコストがかかるという
欠点を持っている。
それ故に、本発明の課題は、従来よりも浮遊容量の影響
が小さく、また、誤動作が生じることがなく、更に低コ
ストな静電容量式変位センサを提供することにある。
[課題を解決すための手段] 本発明によれば、固定電極と、該固定電極に対して平行
移動可能に対向配置された可動電極とを含む静電容量式
変位センサにおいて、強誘電体板を備え、上記固定電極
は、上記強誘電体板の一面に形成され、上記可動電極は
、上記強誘電体板の他面上に摺接可能に配置されている
ことを特徴とする静電容量式変位センサが得られる。
し作用] 本発明の静電容量式変位センサの場合、固定電極と可動
電極の間に強誘電体板が有るため、従来の場合と同一厚
さ(ギャップ長)、同一面積として比較すると、強誘電
体板の誘電率倍の静電容量を検出することが可能である
本発明の静電容量式変位センサの場合、可動電極が強誘
電体板の他面上に摺動可能に配置されている為、空壁が
生じることが無く、この為、湿度、水滴、ごみ等の影響
を受けず、誤作動が生じない。
本発明の静電容量式変位センサの場合、可動電極が強誘
電体板の他面上に摺動可能に配置されているので、従来
のように可動導体を固定導体に対して平行に保つために
高精度の加工、組み立てを必要とせず、コストが低減さ
れる。
[実施例] 第1図は本発明の第1の実施例による静電容量式変位セ
ンサの構成略図、第2図は本発明の第2の実施例による
静電容量式変位センサの構成略図、第3図は本発明の第
3の実施例による静電容量式変位センサの構成略図、第
4図は本発明の第4の実施例による静電容量式変位セン
サの構成略図、第5図は本発明の第5の実施例による静
電容量式変位センサの構成略図、第6図(a)、(b)
は本発明の第6の実施例による静電容量式変位センサの
構成略図、第7図(a)、(b)、(C)は本発明の第
7の実施例による静電容量式変位センサの構成略図であ
る。
第1図に示す第1の実施例の場合、厚さtの強誘電体板
1の下面には、その全面に固定電極3が形成されていて
、この固定電極3は出力端子41;接続されている。固
定電極3は、蒸着、スパッタ、印刷又は塗布により形成
され、同時に出力端子4との接続を行うことが可能であ
る。強誘電体板1の上面は凹凸、うねりのない鏡面研磨
が施してあり、同様に接触面に凹凸、うねりのない鏡面
研磨を施した可動電極2が強誘電体板1の上面と密着し
ている。この可動電極2は、固定電極3と二方向平行を
保ったまま、−直線方向に強誘電体板1上を密着移動可
能である。また、可動電極2の長さは、少なくとも最大
検出距離以上にしなくてはならない。可動電極2には出
力端子5が設けられている。そして、固定電極3側の出
力端子4と可動電極2側の出力端子5はそれぞれ静電容
量を検出する検出器(図示せず)に接続され測定子に連
動して可動電極2が強誘電体板1上を相対移動すること
より可動電極2と固定電極3のオーバーラツプ面積の変
化から静電容量の変化が検出される。
第2図に示す第2の実施例においては、第1の実施例と
同様に強誘電体板1の下面に固定電極3が形成されてい
る。ただし第1の実施例とは異なり、強誘電体板1の長
手方向の中間点までは、固定電極3の幅は、alであり
その後の固定電極3の幅は2a1である。また、強誘電
体板1は誘電体ガイド7に実装されている。強誘電体板
1の上面には、第1の実施例と同様に可動電極2が強誘
電体板1と密着している。この可動電極2は固定電極3
と2方向の平行を保ったまま移動させるため、口型形状
のヘッドガイド6の内側面に実装されている。また可動
電極2の長さは第1の実施例の場合と異なり、固定電極
3の形状を上述のように変えることにより最大検出距離
(強誘電体板1の長さ)の1/2とすることができる。
また可動電極2の幅は強誘電体板1の幅と略等しい。上
述の点以外、第2の実施例は、第1の実施例と同様であ
る。
第3図に示す第3の実施例においては、第2の実施例の
場合の固定電極3の形状を、等幅a2、等長さgの階段
状に形成したものである。このように固定電極3の形状
を、等幅、等長さの階段状にすることにより可動電極2
の長さを階段の長さgとすることができ、小スペース化
が可能である。
上述の点以外、第3の実施例は、第2の実施例と同様で
ある。
第4図に示す第4の実施例においては、第3の実施例と
同様に、第2の実施例の場合の固定電極3の形状を三角
形状に形成したものである。このように固定電極3の形
状を、三角形にすることにより可動電極2の長さを任意
に設定することが可能である。上述の点以外、第3の実
施例は、第2の実施例と同様である。
第5図に示す第5実施例においては、第4の実施例の場
合のように、誘電体ガイド7に強誘電体板1を実装した
段階で、誘電体ガイド7が凹形状と成るようにし、強誘
電体板1と幅の略等しい可動電極2が強誘電体板1と接
触している。この可動電極2は誘導体ガイド7と密着す
るヘッドガイド6に実装され、この状態でこれらは凸形
状となっており、上述の誘電体ガイド7の凹形状に適合
するようになっている。以上のような構造にすることに
より第4の実施例の場合よりも小スペース化が可能であ
る。上述の点以外、第5の実施例は、第4の実施例と同
様である。
第6図に示す第6の実施例においては、第1の実施例の
場合の強誘電体板1.2枚が強誘電体板1と同等の幅の
可動電極2を挟んで対向配置されていて、2枚の強誘電
体板1の固定電極3が形成されている面と反対側の面と
、可動電極2は密着している。この2枚の強誘電体板1
と可動電極2は口形状の誘電体ガイド7に実装されてい
て、可動電極2は2枚の強誘電体板1と密着しながら一
直線方向への移動が可能である。このような構造とする
ことにより検出容量が増え、浮遊容量の影響を減少させ
ることが可能である。上述の点以外、第1の実施例の場
合と同様である。
第7図に示す第7の実施例においては、第6の実施例の
場合の2枚の強誘電体板1の固定電極3の形状を第4の
実施例及び第5の実施例と同様に三角形状に形成したも
のである。このような構造とすることにより、第4の実
施例及び第5の実施例の場合の2倍の検出容量が得られ
、第4の実施例及び第5の実施例の場合よりも浮遊容量
の影響を減少させることが可能である。
[発明の効果] 本発明の静電容量式変位センサは、従来よりも検出容量
値を増加させることができる。
また、本発明の静電容量式変位センサは、誤作動が少な
く、高分解能を発揮させることができる。
更に、本発明の静電容量式変位センサは、コストを低減
させることが可能である。
すの構成略図、第8図は従来の静電容量式変位センサの
一例の構成略図、第9図は同従来例の要部の側面図であ
る。
1・・・強誘電体板、2・・・可動電極、3・・・固定
電極、4.5・・・出力端子、6・・・ヘッドガイド、
7・・・誘電体ガイド。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の第1の実施例による静電容量式変位セ
ンサの構成略図、第2図は本発明の第2の実施例による
静電容量式変位センサの構成略図、第3図は本発明の第
3の実施例による静電容量式変位センサの構成略図、第
4図は本発明の第4の実施例による静電容量式変位セン
サの構成略図、第5図は本発明の第5の実施例による静
電容量式変位センサの構成略図、第6図(a)、(b)
は本発明の第6の実施例による静電容量式変位センサの
構成略図、第7図(a)、(b)、(C)は本発明の第
7の実施例による静電容量式変位セン第1図 第2図 第3図 第4図 第6図(b) 漉6図((1) 第7図((1)

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、固定電極と、該固定電極に対して相対的に平行移動
    可能に対向配置された可動電極とを含む静電容量式変位
    センサにおいて、強誘電体板を備え、上記固定電極は、
    上記強誘電体板の一面に形成され、上記可動電極は、上
    記強誘電体板の他面上に摺接可能に配置されていること
    を特徴とする静電容量式変位センサ。 2、上記固定電極の形状が、平面形状である請求項1記
    載の静電容量式変位センサ。 3、上記固定電極の形状が、L字型形状である請求項1
    記載の静電容量式変位センサ。 4、上記固定電極の形状が、階段形状である請求項1記
    載の静電容量式変位センサ。 5、上記固定電極の形状が、三角形状である請求項1記
    載の静電容量式変位センサ。 6、上記固定電極の形状が、上記強誘電体板の一面の全
    体にわたって単一平面に形成されており、上記可動電極
    の幅が、上記固定電極の幅よりも小に設定されており、
    上記可動電極の長さが、上記固定電極の長さと略等しく
    設定されている請求項1記載の静電容量式変位センサ。 7、上記可動電極の上記強誘電体板側面に鏡面研磨が施
    されている請求項1乃至請求項6記載の静電容量式変位
    センサ。 8、上記強誘電体板の上記可動電極側面に鏡面研磨が施
    されている請求項1乃至請求項7記載の静電容量式変位
    センサ。 9、凹部を有する誘電体ガイドと、口形状のヘッドガイ
    ドとを備え、上記固定電極を下にして上記強誘電体板を
    上記誘電体ガイドの凹部内に備え、上記可動電極を上記
    ヘッドガイド内に備え、該可動電極を備えたヘッドガイ
    ドを上記強誘電体板を備えた誘電体ガイドに摺動可能に
    装着して上記可動電極を上記固定電極に対して相対的に
    平行移動可能とした請求項1乃至請求項8記載の静電容
    量式変位センサ。 10、凹部を有する誘電体ガイドと、板状のヘッドガイ
    ドとを備え、上記固定電極を下にして上記強誘電体板を
    上記誘電体ガイドの凹部内に備え、上記可動電極を上記
    ヘッドガイドに備え、該可動電極を備えたヘッドガイド
    を上記強誘電体板を備えた誘電体ガイド上に摺動可能に
    配置して上記可動電極を上記固定電極に対して相対的に
    平行移動可能とした請求項1乃至請求項8記載の静電容
    量式変位センサ。 11、一面に上記固定電極を形成した上記強誘電体板を
    2枚備え、これらの強誘電体板の他面側で上記可動電極
    を摺動可能に挟持して上記可動電極を上記固定電極に対
    して相対的に平行移動可能とした請求項1乃至請求項8
    記載の静電容量式変位センサ。 12、上記2枚の強誘電体板、及び上記2枚の強誘電体
    板の間に配置された可動電極に口形状の誘電体ガイドを
    摺動可能に装着して上記可動電極を上記固定電極に対し
    て相対的に平行移動可能とした請求項11記載の静電容
    量式変位センサ。
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