JPH06314962A - Static capacitance type sensor - Google Patents
Static capacitance type sensorInfo
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- JPH06314962A JPH06314962A JP10463193A JP10463193A JPH06314962A JP H06314962 A JPH06314962 A JP H06314962A JP 10463193 A JP10463193 A JP 10463193A JP 10463193 A JP10463193 A JP 10463193A JP H06314962 A JPH06314962 A JP H06314962A
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、検出電極とこれに対向
する接地電極との間に検出物体が接近することにより生
じる両電極間の静電容量の変化に基づいて検出体の有
無、厚さ、枚数などを検出し、アナログ電圧として出力
する静電容量式センサに関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention is based on a change in electrostatic capacitance between a detection electrode and a ground electrode facing it, which is caused by a detection object approaching the detection electrode, and the presence or absence of the detection object. The present invention relates to a capacitance type sensor that detects the number of sheets and the like and outputs them as an analog voltage.
【0002】[0002]
【従来の技術】図5に従来の静電容量式センサの構成の
一例を示す。2. Description of the Related Art FIG. 5 shows an example of the configuration of a conventional capacitance type sensor.
【0003】ここで、1は発振回路である。検出電極3
はコイルL2に接続され、接地電極2は回路の0V(大
地電位)に接続され、両電極2と3とによってコンデン
サC2を形成する。このコンデンサC2と基準コンデン
サC1とコイルL1とコイルL2とはLCブリッジ回路
4を構成している。ブリッジ回路4の出力は、交流増幅
回路5に供給され、その増幅出力は平滑回路7で直流電
圧に変換された後、直流増幅回路8で増幅され、出力回
路9よりアナログ電圧として出力される。コイルL1お
よびL2には、発振回路1の出力端子に接続されたコイ
ルL3を結合し、以て発振回路1によりコイルL3を介
してコイルL1およびL2を励磁する。ブリッジ回路4
からは、コンデンサC1とC2の静電容量の大小関係に
よって、図6に示す発振回路1の発振電圧と同相または
位相反転した交流電圧信号が出力される。ブリッジ回路
4の出力としては、コンデンサC1とC2の静電容量が
等しい状態から、図示しない検出体が検出電極3と接地
電極2との間に挿入され、C1<C2の状態になったと
き、図7に実線で示す波形aが出力される。他方、これ
ら両電極1および2の設定ズレによりコンデンサC2の
静電容量が小さくC1>C2の状態にある場合には、図
7に破線で示す波形bのように出力aとは反転した位相
を持つ電圧信号が出力される。Here, 1 is an oscillation circuit. Detection electrode 3
Is connected to the coil L2, the ground electrode 2 is connected to 0 V (ground potential) of the circuit, and both electrodes 2 and 3 form a capacitor C2. The capacitor C2, the reference capacitor C1, the coil L1, and the coil L2 form an LC bridge circuit 4. The output of the bridge circuit 4 is supplied to the AC amplification circuit 5, and the amplified output is converted into a DC voltage by the smoothing circuit 7, amplified by the DC amplification circuit 8, and output from the output circuit 9 as an analog voltage. A coil L3 connected to the output terminal of the oscillation circuit 1 is coupled to the coils L1 and L2, and the oscillation circuit 1 excites the coils L1 and L2 via the coil L3. Bridge circuit 4
From the above, an AC voltage signal having the same phase or a phase inversion with the oscillation voltage of the oscillation circuit 1 shown in FIG. 6 is output depending on the magnitude relationship between the electrostatic capacitances of the capacitors C1 and C2. As an output of the bridge circuit 4, when the capacitances of the capacitors C1 and C2 are equal to each other and a detection body (not shown) is inserted between the detection electrode 3 and the ground electrode 2 and C1 <C2, A waveform a indicated by a solid line in FIG. 7 is output. On the other hand, when the capacitance of the capacitor C2 is small and C1> C2 due to the setting deviation of both electrodes 1 and 2, a phase inverted from the output a as shown by the waveform b in FIG. 7 is obtained. The voltage signal that it has is output.
【0004】ブリッジ回路4の出力を交流増幅回路5に
て増幅した後、平滑回路7を通して直流化した電圧信号
を出力する。すなわち、図8に示すように、C1<C
2、またはC1>C2のいずれの状態においても、出力
回路9からの出力は正の電圧となる。After the output of the bridge circuit 4 is amplified by the AC amplifier circuit 5, the voltage signal converted to DC through the smoothing circuit 7 is output. That is, as shown in FIG. 8, C1 <C
In either state of 2 or C1> C2, the output from the output circuit 9 becomes a positive voltage.
【0005】[0005]
【発明が解決しようとする課題】このように、従来の静
電容量式センサにおいては、両電極間の容量C2が基準
コンデンサC1より大きい場合でも、小さい場合でも、
出力電圧は正の電圧である。すなわち、電極設置時の電
極間距離のズレに起因して、非検出状態で容量C2が基
準容量C1より小さいとき出力電圧は正電圧となり、電
極間に挿入される、例えばCの枚数が増加することによ
って出力電圧がいったん0Vまで低下した後に電圧が再
び増加するため、図8に示すように同じ電圧値で2つの
状態を表すことになるという問題があった。As described above, in the conventional capacitance type sensor, whether the capacitance C2 between both electrodes is larger or smaller than the reference capacitor C1,
The output voltage is a positive voltage. That is, due to the deviation of the distance between the electrodes when the electrodes are installed, the output voltage becomes a positive voltage when the capacitance C2 is smaller than the reference capacitance C1 in the non-detection state, and the number of C, for example, inserted between the electrodes increases. As a result, the output voltage once drops to 0 V and then increases again, so that there is a problem that two states are represented by the same voltage value as shown in FIG.
【0006】そこで、本発明の目的は、このような問題
点を解決し、同じ電圧値で2つの状態を表すことなく検
出出力を得るようにした静電容量式センサを提供するこ
とにある。SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to solve the above problems and provide a capacitance type sensor capable of obtaining a detection output without showing two states at the same voltage value.
【0007】[0007]
【課題を解決するための手段】この課題を解決するため
に、請求項1記載の発明は、検出電極と、該検出電極に
対向して設けた接地電極とにより構成した測定コンデン
サと基準コンデンサとを含むブリッジ回路に発振回路か
らの発振出力を供給し、前記ブリッジ回路からの交流出
力を直流出力に変換して、アナログ検出出力を取り出す
ようにして、前記検出電極と接地電極との間に、被検出
物体が接近することにより生じる前記検出電極と前記接
地電極との間の静電容量の変化に応じて被検出物体の有
無、厚さ、枚数などを検出するようにした静電容量式セ
ンサにおいて、前記発振回路の発振出力の位相を検出
し、その検出された位相に同期して、前記ブリッジ回路
からの交流出力を通過させる位相検出回路を設け、該位
相検出回路の出力を直流出力に変換してアナログ検出出
力を得るようにしたことを特徴とする。In order to solve this problem, the present invention according to claim 1 provides a measuring capacitor and a reference capacitor each comprising a detection electrode and a ground electrode provided so as to face the detection electrode. The oscillation output from the oscillation circuit is supplied to the bridge circuit including, the AC output from the bridge circuit is converted into the DC output, and the analog detection output is taken out between the detection electrode and the ground electrode. Capacitance sensor for detecting presence / absence, thickness, number, etc. of the detected object according to a change in electrostatic capacitance between the detection electrode and the ground electrode caused by the approach of the detected object. In, the phase of the oscillation output of the oscillation circuit is detected, a phase detection circuit that passes the AC output from the bridge circuit in synchronization with the detected phase is provided, and the output of the phase detection circuit is It is converted into flow output, characterized in that to obtain an analog detection output.
【0008】請求項2に記載の発明は、前記直流出力
が、前記測定電極および前記接地電極間の距離の予め定
めたしきい値内にあるときにのみ出力を生じるコンパレ
ータ回路と、該コンパレータ回路の出力により付勢され
て、前記電極間の距離が予め定めたしきい値内にあると
きのみ表示を行う表示手段とを備えたことを特徴とす
る。According to a second aspect of the present invention, a comparator circuit that produces an output only when the DC output is within a predetermined threshold value of the distance between the measurement electrode and the ground electrode, and the comparator circuit. And a display means for displaying only when the distance between the electrodes is within a predetermined threshold value.
【0009】[0009]
【作用】本発明によれば、発振回路に同期した位相検出
回路を設け、発振回路の発振出力の正負に応じて、ブリ
ッジ回路の出力を通すか否かを制御しているから、発振
電圧が正のとき、位相検出回路に設けた例えばアナログ
・スイッチを閉じて、ブリッジ回路の出力を通過させ、
逆に発振電圧が負のときには、そのアナログ・スイッチ
を開放して、ブリッジ回路の出力信号を阻止する。すな
わち、発振電圧の半サイクルに同期して、ブリッジ出力
の状態が正か負かを判定するため、基準コンデンサC1
と検出容量C2との関係がC1<C2のときは、発振が
正のときブリッジ出力は正となり、その正のブリッジ出
力が位相検出回路から取り出される。他方、C1>C2
のときは発振が正のとき、ブリッジ出力は負となり、そ
の負のブリッジ出力が位相検出回路から取り出される。
このように、本発明では、両コンデンサC1とC2の大
小によって正または負のいずれか一方の出力を持ったア
ナログ出力電圧が得られる。According to the present invention, since the phase detection circuit synchronized with the oscillation circuit is provided and whether the output of the bridge circuit is passed or not is controlled according to the positive / negative of the oscillation output of the oscillation circuit, the oscillation voltage is When positive, close the analog switch provided in the phase detection circuit and let the output of the bridge circuit pass,
On the contrary, when the oscillation voltage is negative, the analog switch is opened to block the output signal of the bridge circuit. That is, in order to determine whether the state of the bridge output is positive or negative in synchronization with the half cycle of the oscillation voltage, the reference capacitor C1
When the relationship between C1 and C2 is C1 <C2, the bridge output becomes positive when the oscillation is positive, and the positive bridge output is taken out from the phase detection circuit. On the other hand, C1> C2
In this case, when the oscillation is positive, the bridge output becomes negative, and the negative bridge output is taken out from the phase detection circuit.
Thus, according to the present invention, an analog output voltage having either a positive or negative output can be obtained depending on the size of both capacitors C1 and C2.
【0010】さらにまた、本発明では、このようにして
得られたアナログ出力電圧を入力とするコンパレータ回
路により出力電圧が所定値、たとえば0V付近の所定の
しきい値内にあれば、表示手段によりその旨を表示たと
えば点灯させることにより、電極間の設定距離が予め定
めたしきい値内にあることの確認を容易に行うことがで
きる。Further, according to the present invention, if the output voltage is within a predetermined value, for example, a predetermined threshold value near 0V, by the comparator circuit having the analog output voltage thus obtained as an input, the display means It is possible to easily confirm that the set distance between the electrodes is within a predetermined threshold value by displaying, for example, turning on that effect.
【0011】[0011]
【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細
に説明する。Embodiments of the present invention will now be described in detail with reference to the drawings.
【0012】図1は本発明の一実施例を示すブロック図
である。FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of the present invention.
【0013】図1において、図5と同様の個所には同一
符号を付す。すなわち、コイルL3を有する発振回路
1、基準コンデンサC1、接地電極2と検出電極3とか
らなるコンデンサC2、コンデンサC1およびC2とコ
イルL1およびL2により構成されるブリッジ回路4、
交流増幅回路5、平滑回路7、直流増幅回路8および出
力回路9は従来と同様である。In FIG. 1, the same parts as those in FIG. 5 are designated by the same reference numerals. That is, the oscillation circuit 1 having the coil L3, the reference capacitor C1, the capacitor C2 including the ground electrode 2 and the detection electrode 3, the bridge circuit 4 including the capacitors C1 and C2 and the coils L1 and L2,
The AC amplifier circuit 5, the smoothing circuit 7, the DC amplifier circuit 8 and the output circuit 9 are the same as those in the conventional case.
【0014】本発明による回路では、位相検出回路6お
よびコンパレータ回路10が設けられている点で従来と
異なる。The circuit according to the present invention is different from the conventional one in that the phase detection circuit 6 and the comparator circuit 10 are provided.
【0015】位相検出回路6は、発振回路1の出力をコ
イルL3を介して受けており、この発振回路1と同期し
て、ブリッジ回路4の出力を通すか否かを制御するアナ
ログ・スイッチの如きゲート回路を有し、図2の(A)
に示すように、発振電圧が正のときのみ、図2の(B)
に示すように位相検出回路6を動作させ、そのアナログ
・スイッチを用いて、以て、ブリッジ回路4の出力を交
流増幅回路5で増幅して得た出力のうち、発振電圧が正
の期間に対応する部分の交流信号のみを通過させ、平滑
して直流電圧を出力する。The phase detection circuit 6 receives the output of the oscillating circuit 1 via the coil L3, and in synchronization with the oscillating circuit 1, an analog switch for controlling whether or not the output of the bridge circuit 4 is passed. 2A has a gate circuit such as
As shown in (B) of FIG. 2, only when the oscillation voltage is positive.
The phase detection circuit 6 is operated as shown in (1), and the output of the bridge circuit 4 is amplified by the AC amplification circuit 5 by using the analog switch thereof. Only the AC signal of the corresponding part is passed, smoothed, and the DC voltage is output.
【0016】このような構成において、コンデンサC1
とC2の大小関係により、ブリッジ回路4の出力は、図
3に示すように、C1<C2の状態では、実線aで示す
ように、発振回路1と同位相となり、位相検出回路6が
動作しているとき、正の電圧のみ平滑される。C1>C
2の状態では、図3に破線bで示すように、発振電圧と
逆位相となり、位相検出回路6が動作しているとき、負
の電圧のみ平滑されることになる。以上により、図4に
示すように、コンデンサC1とC2との大小関係に応じ
て、出力回路9からは正または負のアナログ電圧を出力
することができる。In such a configuration, the capacitor C1
The output of the bridge circuit 4 becomes in phase with the oscillation circuit 1 as shown by the solid line a in the state of C1 <C2 as shown in FIG. , Only positive voltage is smoothed. C1> C
In the state of No. 2, as shown by the broken line b in FIG. 3, the phase is opposite to the oscillation voltage, and when the phase detection circuit 6 is operating, only the negative voltage is smoothed. As described above, as shown in FIG. 4, a positive or negative analog voltage can be output from the output circuit 9 depending on the magnitude relation between the capacitors C1 and C2.
【0017】出力回路9からのアナログ電圧をコンパレ
ータ回路10に供給する。このコンパレータ回路10に
は、抵抗R1とR2による基準値をも供給する。通常、
コンデンサC1とC2の静電容量が等しいとき、出力回
路9からのアナログ出力電圧は0Vであるから、このO
V出力に対してあるしきい値内のアナログ出力電圧に対
して、すなわち、しきい値内の0V付近のアナログ電圧
に対して、コンパレータ回路10の出力により表示灯1
1を点灯させることにより、接地電極2と検出電極3と
の距離がC1=C2となるように容易に設定することが
できる。The analog voltage from the output circuit 9 is supplied to the comparator circuit 10. The comparator circuit 10 is also supplied with the reference value of the resistors R1 and R2. Normal,
When the capacitances of the capacitors C1 and C2 are equal, the analog output voltage from the output circuit 9 is 0V, so this O
For the analog output voltage within a certain threshold with respect to the V output, that is, for the analog voltage near 0 V within the threshold, the indicator lamp 1 is output by the output of the comparator circuit 10.
By turning on 1, the distance between the ground electrode 2 and the detection electrode 3 can be easily set to C1 = C2.
【0018】[0018]
【発明の効果】以上から明らかなように、本発明によれ
ば、静電容量式センサに位相検出回路を設けたことによ
り、基準コンデンサC1と測定容量C2との大小関係に
よって、同じ電圧値で2つの状態を表すことがなく、正
または負の一意的アナログ電圧を出力するため、正確な
検出を行うことができる。さらにまた、本発明では、出
力電圧が0V付近で表示灯を点灯するようにでき、これ
により電極間距離の設定が容易になる。As is apparent from the above, according to the present invention, since the capacitance type sensor is provided with the phase detection circuit, the reference voltage C1 and the measurement capacity C2 have the same voltage value. Since it outputs a positive or negative unique analog voltage without representing two states, accurate detection can be performed. Furthermore, in the present invention, the indicator lamp can be turned on when the output voltage is near 0 V, which facilitates the setting of the inter-electrode distance.
【図1】本発明の一実施例を示すブロック図である。FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of the present invention.
【図2】図1における発振回路の出力電圧(A)および
位相検出回路の出力(B)の説明図である。2 is an explanatory diagram of an output voltage (A) of an oscillation circuit and an output (B) of a phase detection circuit in FIG.
【図3】図1におけるブリッジ回路の出力電圧の説明図
である。FIG. 3 is an explanatory diagram of an output voltage of the bridge circuit in FIG.
【図4】図1におけるコンデンサC1およびC2と検出
出力電圧との関係の説明図である。4 is an explanatory diagram of a relationship between capacitors C1 and C2 in FIG. 1 and a detection output voltage.
【図5】従来例の一例を示すブロック図である。FIG. 5 is a block diagram showing an example of a conventional example.
【図6】図5における発振回路の出力電圧の説明図であ
る。6 is an explanatory diagram of an output voltage of the oscillation circuit in FIG.
【図7】図5におけるブリッジ回路の出力電圧の説明図
である。7 is an explanatory diagram of an output voltage of the bridge circuit in FIG.
【図8】図5におけるコンデンサC1およびC2と検出
出力電圧との関係の説明図である。8 is an explanatory diagram of a relationship between capacitors C1 and C2 in FIG. 5 and a detection output voltage.
1 発振回路 2 接地電極 3 検出電極 4 ブリッジ回路 5 交流増幅回路 6 位相検出回路 7 平滑回路 8 直流増幅回路 9 出力回路 10 コンパレータ回路 11 表示灯 C1 基準コンデンサ C2 測定容量 R1,R2 抵抗 1 Oscillation circuit 2 Ground electrode 3 Detection electrode 4 Bridge circuit 5 AC amplification circuit 6 Phase detection circuit 7 Smoothing circuit 8 DC amplification circuit 9 Output circuit 10 Comparator circuit 11 Indicator light C1 Reference capacitor C2 Measurement capacitance R1, R2 Resistance
Claims (2)
た接地電極とにより構成した測定コンデンサと基準コン
デンサとを含むブリッジ回路に発振回路からの発振出力
を供給し、前記ブリッジ回路からの交流出力を直流出力
に変換して、アナログ検出出力を取り出すようにして、
前記検出電極と接地電極との間に、被検出物体が接近す
ることにより生じる前記検出電極と前記接地電極との間
の静電容量の変化に応じて被検出物体の有無、厚さ、枚
数などを検出するようにした静電容量式センサにおい
て、前記発振回路の発振出力の位相を検出し、その検出
された位相に同期して、前記ブリッジ回路からの交流出
力を通過させる位相検出回路を設け、該位相検出回路の
出力を直流出力に変換してアナログ検出出力を得るよう
にしたことを特徴とする静電容量式センサ。1. A oscillating output from an oscillating circuit is supplied to a bridge circuit including a measuring capacitor and a reference capacitor which are composed of a detecting electrode and a ground electrode provided so as to face the detecting electrode, Convert the AC output to DC output and take out the analog detection output,
Presence / absence, thickness, number of objects to be detected, etc. according to a change in capacitance between the detection electrode and the ground electrode caused by an object to be detected approaching between the detection electrode and the ground electrode. In the electrostatic capacitance sensor configured to detect, a phase detection circuit that detects the phase of the oscillation output of the oscillation circuit and that allows the AC output from the bridge circuit to pass in synchronization with the detected phase is provided. A capacitance type sensor, wherein an output of the phase detection circuit is converted into a DC output to obtain an analog detection output.
記接地電極間の距離の予め定めたしきい値内にあるとき
にのみ出力を生じるコンパレータ回路と、該コンパレー
タ回路の出力により付勢されて、前記電極間の距離が予
め定めたしきい値内にあるときのみ表示を行う表示手段
とを備えたことを特徴とする請求項1に記載の静電容量
式センサ。2. A comparator circuit that produces an output only when the DC output is within a predetermined threshold value of the distance between the measurement electrode and the ground electrode, and is biased by the output of the comparator circuit. 2. The capacitance type sensor according to claim 1, further comprising: a display unit that displays only when the distance between the electrodes is within a predetermined threshold value.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10463193A JPH06314962A (en) | 1993-04-30 | 1993-04-30 | Static capacitance type sensor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10463193A JPH06314962A (en) | 1993-04-30 | 1993-04-30 | Static capacitance type sensor |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06314962A true JPH06314962A (en) | 1994-11-08 |
Family
ID=14385800
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10463193A Pending JPH06314962A (en) | 1993-04-30 | 1993-04-30 | Static capacitance type sensor |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06314962A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5705978A (en) * | 1995-09-29 | 1998-01-06 | Rosemount Inc. | Process control transmitter |
-
1993
- 1993-04-30 JP JP10463193A patent/JPH06314962A/en active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5705978A (en) * | 1995-09-29 | 1998-01-06 | Rosemount Inc. | Process control transmitter |
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