JPH0634307A - 静電容量形変位センサ - Google Patents
静電容量形変位センサInfo
- Publication number
- JPH0634307A JPH0634307A JP21355492A JP21355492A JPH0634307A JP H0634307 A JPH0634307 A JP H0634307A JP 21355492 A JP21355492 A JP 21355492A JP 21355492 A JP21355492 A JP 21355492A JP H0634307 A JPH0634307 A JP H0634307A
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- Japan
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- trigger inverter
- capacitance
- electrode
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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)
- Switches That Are Operated By Magnetic Or Electric Fields (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 物体までの静電容量によって距離を正確に測
定できるようにすること。 【構成】 検知電極１と物体までの距離により定まる静
電容量Ｃｄと、検知電極１が入力端に接続され帰還抵抗
Ｒを有するシュミットトリガインバータ２を設ける。そ
してこのシュミットトリガインバータ２の帰還抵抗Ｒと
静電容量値によって定まる周波数で発振させる。この発
振周波数を周期カウンタ３で計測することによって、物
体までの距離を検出している。
定できるようにすること。 【構成】 検知電極１と物体までの距離により定まる静
電容量Ｃｄと、検知電極１が入力端に接続され帰還抵抗
Ｒを有するシュミットトリガインバータ２を設ける。そ
してこのシュミットトリガインバータ２の帰還抵抗Ｒと
静電容量値によって定まる周波数で発振させる。この発
振周波数を周期カウンタ３で計測することによって、物
体までの距離を検出している。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は静電容量を用いて物体ま
での距離を検知する静電容量形の変位センサに関するも
のである。
での距離を検知する静電容量形の変位センサに関するも
のである。
【０００２】
【従来の技術】静電容量によって物体の有無を検出する
静電容量形の近接スイッチが用いられている。このよう
な静電容量形近接スイッチでは、発振回路の特定の端子
を電極としており、物体の近接によってその電極の静電
容量が大きくなった場合に発振が開始する。従ってその
出力を包絡線検波して物体の有無を判別するように構成
されている。
静電容量形の近接スイッチが用いられている。このよう
な静電容量形近接スイッチでは、発振回路の特定の端子
を電極としており、物体の近接によってその電極の静電
容量が大きくなった場合に発振が開始する。従ってその
出力を包絡線検波して物体の有無を判別するように構成
されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかるにこのような従
来の静電容量形近接スイッチでは、発振条件が回路定数
のばらつきに大きく依存するため、近接スイッチの固体
差が大きくなる。又温度ドリフトも大きいため安定して
物体を検出することができなかった。又検出物体との距
離を静電容量値として検出するため、電極を被検出物体
に近づける必要がある。しかしながら電極と他の電子回
路部との間を大きくすれば、電極の固定の静電容量値が
大きくなる。従って電極部と電子回路部とを分離する、
いわゆるアンプ分離型のセンサを構成することが難しい
という欠点があった。
来の静電容量形近接スイッチでは、発振条件が回路定数
のばらつきに大きく依存するため、近接スイッチの固体
差が大きくなる。又温度ドリフトも大きいため安定して
物体を検出することができなかった。又検出物体との距
離を静電容量値として検出するため、電極を被検出物体
に近づける必要がある。しかしながら電極と他の電子回
路部との間を大きくすれば、電極の固定の静電容量値が
大きくなる。従って電極部と電子回路部とを分離する、
いわゆるアンプ分離型のセンサを構成することが難しい
という欠点があった。
【０００４】本発明はこのような従来の問題点に鑑みて
なされたものであって、検出物体の接近を高精度で測定
できるようにすることを技術的課題とする。又本願の請
求項２の発明では、このような課題に加えてセンサ部と
他の電子回路部とを分離してセンサ部を小型化できるよ
うにすることを技術的課題とする。
なされたものであって、検出物体の接近を高精度で測定
できるようにすることを技術的課題とする。又本願の請
求項２の発明では、このような課題に加えてセンサ部と
他の電子回路部とを分離してセンサ部を小型化できるよ
うにすることを技術的課題とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本願の請求項１の発明
は、検知電極と、入力端に検知電極、入出力端間に帰還
抵抗が接続され、ヒステリシスを有し、検知電極と検知
物体との間の静電容量及び帰還抵抗に基づく周期によっ
て発振するシュミットトリガインバータと、シュミット
トリガインバータの発振周期を検知する周期カウンタ
と、を具備し、該周期に基づいて物体までの距離を検知
することを特徴とするものである。
は、検知電極と、入力端に検知電極、入出力端間に帰還
抵抗が接続され、ヒステリシスを有し、検知電極と検知
物体との間の静電容量及び帰還抵抗に基づく周期によっ
て発振するシュミットトリガインバータと、シュミット
トリガインバータの発振周期を検知する周期カウンタ
と、を具備し、該周期に基づいて物体までの距離を検知
することを特徴とするものである。
【０００６】本願の請求項２の発明は、検知電極に芯線
の一端が接続されたシールド線と、シールド線の芯線の
他端及び帰還抵抗がその入力端が接続され、その出力端
がシュミットトリガインバータの入力端とシールド線の
アースラインに接続されたバッファ回路と、を具備する
ことを特徴とするものである。
の一端が接続されたシールド線と、シールド線の芯線の
他端及び帰還抵抗がその入力端が接続され、その出力端
がシュミットトリガインバータの入力端とシールド線の
アースラインに接続されたバッファ回路と、を具備する
ことを特徴とするものである。
【０００７】
【作用】このような特徴を有する本発明によれば、検知
電極と物体との容量及びシュミットトリガインバータの
帰還抵抗の抵抗値により定まる発振周波数によってシュ
ミットトリガインバータより連続的に発振する発振出力
が得られる。この発振周期を検知することによって物体
までの距離を検出するようにしている。又本願の請求項
２の発明では、検知電極とシュミットトリガインバータ
の入力端との間をシールド線及びバッファ回路により接
続し、バッファ回路の出力をシールド線のアースライン
に接続している。そのため検知電極とシュミットトリガ
インバータの入力端と検知電極の電位差がなくなる。こ
のためセンサ回路と電子回路部との距離を大きくするこ
とができ、センサ部の分離型のセンサを実現できること
となる。
電極と物体との容量及びシュミットトリガインバータの
帰還抵抗の抵抗値により定まる発振周波数によってシュ
ミットトリガインバータより連続的に発振する発振出力
が得られる。この発振周期を検知することによって物体
までの距離を検出するようにしている。又本願の請求項
２の発明では、検知電極とシュミットトリガインバータ
の入力端との間をシールド線及びバッファ回路により接
続し、バッファ回路の出力をシールド線のアースライン
に接続している。そのため検知電極とシュミットトリガ
インバータの入力端と検知電極の電位差がなくなる。こ
のためセンサ回路と電子回路部との距離を大きくするこ
とができ、センサ部の分離型のセンサを実現できること
となる。
【０００８】
【実施例】図１は本発明の一実施例による静電容量形近
接センサの全体構成を示すブロック図である。本図にお
いて電極１は一定の面積を有する電極であって、近接ス
イッチの前面に固定される。そしてこの電極１にはヒス
テリシスを有するシュミットトリガインバータ２が接続
される。シュミットトリガインバータ２には図示のよう
に帰還抵抗Ｒが入出力端間に接続されている。この電極
１と接地端間に物体が存在すればその間で静電容量が生
じる。この静電容量Ｃｄは次式で示される。 Ｃｄ＝εＳ／ｄ ここでＳは電極１の面積，ｄは物体までの距離，εは空
気中の誘電率である。
接センサの全体構成を示すブロック図である。本図にお
いて電極１は一定の面積を有する電極であって、近接ス
イッチの前面に固定される。そしてこの電極１にはヒス
テリシスを有するシュミットトリガインバータ２が接続
される。シュミットトリガインバータ２には図示のよう
に帰還抵抗Ｒが入出力端間に接続されている。この電極
１と接地端間に物体が存在すればその間で静電容量が生
じる。この静電容量Ｃｄは次式で示される。 Ｃｄ＝εＳ／ｄ ここでＳは電極１の面積，ｄは物体までの距離，εは空
気中の誘電率である。
【０００９】シュミットドリガインバータ２はこの静電
容量Ｃｄと帰還抵抗Ｒを時定数として発振するものであ
って、その出力は周期カウンタ３に与えられる。周期カ
ウンタ３はこのシュミットトリガインバータによる発振
回路の発振周期を測定するものであって、その出力はリ
ニアライザ４に与えられる。リニアライサ４は周期の変
化を物体までの距離に対する変化として直線化するもの
である。リニアライザ４の出力は表示回路５によって表
示され、又比較回路６より所定の閾値で比較されて、物
体の有無の判別信号として出力回路７より出力される。
容量Ｃｄと帰還抵抗Ｒを時定数として発振するものであ
って、その出力は周期カウンタ３に与えられる。周期カ
ウンタ３はこのシュミットトリガインバータによる発振
回路の発振周期を測定するものであって、その出力はリ
ニアライザ４に与えられる。リニアライサ４は周期の変
化を物体までの距離に対する変化として直線化するもの
である。リニアライザ４の出力は表示回路５によって表
示され、又比較回路６より所定の閾値で比較されて、物
体の有無の判別信号として出力回路７より出力される。
【００１０】次に本実施例の動作を説明する。まず電源
を投入すると、シュミットトリガインバータ２の電源電
圧は図２（ａ）に示すようにすぐに立上る。シュミット
トリガインバータ２は一定のヒステリシスを有するた
め、その入力レベルは最初は０レベルであり、帰還抵抗
Ｒを介して徐々にコンデンサＣｄが充電される。従って
電極１の電位は図２（ｂ）に示すように徐々に上昇す
る。そしてシュミットトリガインバータ２の閾値を越え
れば出力は反転する。図２（ｃ）はシュミットトリガイ
ンバータ２の出力を示している。反転後は抵抗Ｒを介し
てコンデンサＣｄの容量が放電することとなる。
を投入すると、シュミットトリガインバータ２の電源電
圧は図２（ａ）に示すようにすぐに立上る。シュミット
トリガインバータ２は一定のヒステリシスを有するた
め、その入力レベルは最初は０レベルであり、帰還抵抗
Ｒを介して徐々にコンデンサＣｄが充電される。従って
電極１の電位は図２（ｂ）に示すように徐々に上昇す
る。そしてシュミットトリガインバータ２の閾値を越え
れば出力は反転する。図２（ｃ）はシュミットトリガイ
ンバータ２の出力を示している。反転後は抵抗Ｒを介し
てコンデンサＣｄの容量が放電することとなる。
【００１１】以後は図２（ｂ），（ｃ）に示すように一
定の周期で充放電を繰り返し、この周波数で発振する。
ここで物体が接近していなければＣｄは小さい値である
ため、高い周波数で発振する。そして物体が接近すれば
その物体までの距離をｄとすると、発振周期は検知電極
１と物体までの距離ｄにほぼ比例している。従ってその
周期を周期カウンタ３によって計数し、リニアライザ４
を介して直線化することによって物体までの距離を表示
することができる。この場合には物体の面積が固定され
ている必要があるため、同一の物体までの距離を測定す
るものとする。又リニアライザ４はこの物体を規定の位
置に設定したときの出力によってあらかじめ校正してお
くものとする。こうすれば物体までの距離を正確に表示
することができる。又その物体までの距離に基づいたス
イッチング信号を出力することも可能となる。
定の周期で充放電を繰り返し、この周波数で発振する。
ここで物体が接近していなければＣｄは小さい値である
ため、高い周波数で発振する。そして物体が接近すれば
その物体までの距離をｄとすると、発振周期は検知電極
１と物体までの距離ｄにほぼ比例している。従ってその
周期を周期カウンタ３によって計数し、リニアライザ４
を介して直線化することによって物体までの距離を表示
することができる。この場合には物体の面積が固定され
ている必要があるため、同一の物体までの距離を測定す
るものとする。又リニアライザ４はこの物体を規定の位
置に設定したときの出力によってあらかじめ校正してお
くものとする。こうすれば物体までの距離を正確に表示
することができる。又その物体までの距離に基づいたス
イッチング信号を出力することも可能となる。
【００１２】次に本発明の第２実施例について説明す
る。本実施例では検知電極１とシュミットトリガインバ
ータ２の入力端の間をシールド線で連結することによっ
て検知電極を有するセンサ部と電子回路部とを分離でき
るようにしている。即ちシールド線１１の芯線の一端に
検知電極１を接続し、他端にバッファ回路１２の入力端
を接続する。又バッファ回路１２の出力端を前述したシ
ュミットトリガインバータ２に接続する。又出力端をシ
ールド線１１のアースラインに接続する。又帰還抵抗Ｒ
はシュミットトリガインバータ２の出力とバッファ回路
１２の入力端に接続しておく。その他の構成は第１実施
例と同様である。ここで検知電極１とシールド線のアー
スライン間との電極の静電容量をＣｏとする。
る。本実施例では検知電極１とシュミットトリガインバ
ータ２の入力端の間をシールド線で連結することによっ
て検知電極を有するセンサ部と電子回路部とを分離でき
るようにしている。即ちシールド線１１の芯線の一端に
検知電極１を接続し、他端にバッファ回路１２の入力端
を接続する。又バッファ回路１２の出力端を前述したシ
ュミットトリガインバータ２に接続する。又出力端をシ
ールド線１１のアースラインに接続する。又帰還抵抗Ｒ
はシュミットトリガインバータ２の出力とバッファ回路
１２の入力端に接続しておく。その他の構成は第１実施
例と同様である。ここで検知電極１とシールド線のアー
スライン間との電極の静電容量をＣｏとする。
【００１３】このように構成すればシールド線１１の芯
線と検知電極１との接続点ｄと、シールド線のアース線
とバッファ回路１２の入力端との接続点ｅとは常に同位
相，同電圧となる。そのため検知電極１に対して静電容
量Ｃｏの影響はなくなる。このためシールド線１１によ
って検知電極を有するセンサ部と電子回路部とを分離す
ることができる。
線と検知電極１との接続点ｄと、シールド線のアース線
とバッファ回路１２の入力端との接続点ｅとは常に同位
相，同電圧となる。そのため検知電極１に対して静電容
量Ｃｏの影響はなくなる。このためシールド線１１によ
って検知電極を有するセンサ部と電子回路部とを分離す
ることができる。
【００１４】
【発明の効果】以上詳細に説明したように本発明によれ
ば、シュミットトリガインバータを用いて常時発振さ
せ、その発振周期を検知するようにしているため、物体
までの距離を正確に検知することができる。又請求項２
の発明では、電子回路部とセンサ部を分離することがで
き、センサ部を小型化することができるという効果が得
られる。
ば、シュミットトリガインバータを用いて常時発振さ
せ、その発振周期を検知するようにしているため、物体
までの距離を正確に検知することができる。又請求項２
の発明では、電子回路部とセンサ部を分離することがで
き、センサ部を小型化することができるという効果が得
られる。
【図１】本発明の第１実施例による静電容量形センサの
全体構成を示すブロック図である。
全体構成を示すブロック図である。
【図２】本実施例の動作を示すタイムチャートである。
【図３】本発明の第２実施例による静電容量形変位セン
サの構成を示すブロック図である。
サの構成を示すブロック図である。
１ 検知電極 ２ シュミットトリガインバータ ３ 周期カウンタ ４ リニアライザ ５ 表示回路 ６ 比較回路 ７ 出力回路 １１ シールド線 １２ バッファ回路
Claims (2)
- 【請求項１】 検知電極と、 入力端に前記検知電極、入出力端間に帰還抵抗が接続さ
れ、ヒステリシスを有し、前記検知電極と検知物体との
間の静電容量及び帰還抵抗に基づく周期によって発振す
るシュミットトリガインバータと、 前記シュミットトリガインバータの発振周期を検知する
周期カウンタと、 を具備し、該周期に基づいて物体までの距離を検知する
ことを特徴とする静電容量形変位センサ。 - 【請求項２】 前記検知電極に芯線の一端が接続された
シールド線と、 前記シールド線の芯線の他端及び帰還抵抗がその入力端
が接続され、その出力端が前記シュミットトリガインバ
ータの入力端と前記シールド線のアースラインに接続さ
れたバッファ回路と、を具備することを特徴とする請求
項１記載の静電容量形変位センサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4213554A JP3044938B2 (ja) | 1992-07-17 | 1992-07-17 | 静電容量形変位センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4213554A JP3044938B2 (ja) | 1992-07-17 | 1992-07-17 | 静電容量形変位センサ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0634307A true JPH0634307A (ja) | 1994-02-08 |
| JP3044938B2 JP3044938B2 (ja) | 2000-05-22 |
Family
ID=16641131
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4213554A Expired - Lifetime JP3044938B2 (ja) | 1992-07-17 | 1992-07-17 | 静電容量形変位センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3044938B2 (ja) |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001091204A (ja) * | 1999-09-24 | 2001-04-06 | Fotonikusu:Kk | 距離測定装置 |
| US6320484B1 (en) | 1998-11-30 | 2001-11-20 | Nec Corporation | High frequency dielectric filter |
| JP2003247966A (ja) * | 2001-11-20 | 2003-09-05 | Lifescan Inc | バイオセンサー装置内のサンプル量の適性の決定方法 |
| WO2005108912A1 (ja) * | 2004-05-07 | 2005-11-17 | National University Corporation Kanazawa University | 可視化センサ |
| JP2007107947A (ja) * | 2005-10-12 | 2007-04-26 | Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd | 膜厚計測装置及び方法 |
| JP2010122116A (ja) * | 2008-11-20 | 2010-06-03 | Asahi Kasei Electronics Co Ltd | 静電容量型距離センサ及び静電容量センサを備えた車高測定装置 |
| JP2010151836A (ja) * | 2010-03-17 | 2010-07-08 | Asmo Co Ltd | 異物検出センサ |
| US8093913B2 (en) | 2008-04-24 | 2012-01-10 | Ihi Corporation | Film thickness measurement device and method |
| US9647308B2 (en) | 2012-08-13 | 2017-05-09 | Nokia Solutions And Networks Oy | Dielectric filter having dielectric resonators disposed within a casing and secured by an intermediate member |
-
1992
- 1992-07-17 JP JP4213554A patent/JP3044938B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6320484B1 (en) | 1998-11-30 | 2001-11-20 | Nec Corporation | High frequency dielectric filter |
| JP2001091204A (ja) * | 1999-09-24 | 2001-04-06 | Fotonikusu:Kk | 距離測定装置 |
| JP2003247966A (ja) * | 2001-11-20 | 2003-09-05 | Lifescan Inc | バイオセンサー装置内のサンプル量の適性の決定方法 |
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| JPWO2005108912A1 (ja) * | 2004-05-07 | 2008-03-21 | 国立大学法人金沢大学 | 可視化センサ |
| JP4779119B2 (ja) * | 2004-05-07 | 2011-09-28 | 国立大学法人金沢大学 | 可視化センサ |
| JP2007107947A (ja) * | 2005-10-12 | 2007-04-26 | Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd | 膜厚計測装置及び方法 |
| US8093913B2 (en) | 2008-04-24 | 2012-01-10 | Ihi Corporation | Film thickness measurement device and method |
| JP2010122116A (ja) * | 2008-11-20 | 2010-06-03 | Asahi Kasei Electronics Co Ltd | 静電容量型距離センサ及び静電容量センサを備えた車高測定装置 |
| JP2010151836A (ja) * | 2010-03-17 | 2010-07-08 | Asmo Co Ltd | 異物検出センサ |
| US9647308B2 (en) | 2012-08-13 | 2017-05-09 | Nokia Solutions And Networks Oy | Dielectric filter having dielectric resonators disposed within a casing and secured by an intermediate member |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3044938B2 (ja) | 2000-05-22 |
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