JPH0640876U - 静電センサ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 温度変化や振動等を受けたときに、発振回路
の発振周波数の変位を補正し、センサ出力の変動のない
静電センサ装置を提供する。 【構成】 １個の発振回路１を共有した共振回路２と検
出回路３を１系列のセンサ回路９とする複数（実施例で
は３系列）のセンサ回路９ａ，９ｂ，９ｃを並設する。
このうちの１系列のセンサ回路９ｃを補償用センサ回路
とする。この補償用センサ回路９ｃの検波回路３から前
記発振回路１に至るフィードバック経路11に検波回路３
の検波出力を検出して発振回路１の発振周波数の変位を
補正するＡＦＣ回路５を設ける。これにより、温度変化
や振動による発振周波数の変位が発生しても、この変位
を補正し、センサの感度変化を小さくし、ノイズ発生を
防止する。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、外部静電容量の変化を検出出力するセンサ回路が複数連設されてい る多チャンネルの静電センサ装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】

近年、静電センサ装置で検出される静電容量の検出信号を複数の異なる形態で 並行処理したり、各対の検出信号の差動出力を求めたいという様々な要望がある 。上記要望に応えるため、図５に示すような多チャンネルの静電センサ装置が用 いられている。この多チャンネルの静電センサ装置は、１個の発振回路１を共有 して共振回路２と検波回路３を１系列のセンサ回路９とする複数のセンサ回路９ （９ａ，９ｂ，９ｃ・・・）を並設し、各センサ回路９ａ，９ｂ，９ｃの出力側 には増幅回路４を接続したもので、各センサ回路の共振回路２に発振回路１から 搬送波が分配供給されるものである。図４には上記複数系列のセンサ回路のうち の１系列のセンサ回路が、発振回路１と増幅回路４との接続状態で示されている 。このセンサ回路９の共振回路２には誘電体共振器としてのセラミック共振器８ が設けられており、このセラミック共振器の入出力端子には被検出体との静電容 量の変化を検出する検出電極10が接続されている。また、センサ回路９に接続さ れる発振回路１は誘電体共振器としてのセラミック共振器６を有しており、例え ば、0.5 〜10ＧHzの高周波の発振周波数信号を出力する。

【０００３】 ところで、前記多チャンネル型の静電センサ装置を用いて外部静電容量の変化 を検出するときには、図３に示されるように、発振回路１の動作点の周波数であ る固定発振周波数ｆ₁ に対して共振回路２の共振周波数ｆ₀ を僅かにずれた位置 に設定しておき、検出電極10によって検出される微小静電容量の変化Δｃに対応 させて共振周波数をｆ₀ からΔｆだけ変倚させ、前記静電容量の変化Δｃを規準 電圧Ｖ₀ に対して出力電圧ΔＶ₁ の変化に変換し、発振回路１からの搬送波を利 用して振幅変調してセラミック共振器８から出力する。この振幅変調信号は検波 回路３で包絡線検波された後、増幅回路４で信号増幅され、検出信号として取り 出し、外部静電容量の変化を検出する。そして、図５に示される各チャンネルの センサ回路９ａ，９ｂ，９ｃ，・・・の出力信号は並行処理されたり、差動出力 が求められたり、所望の形態で信号処理されるものである。

【０００４】

【考案が解決しようとする課題】

しかしながら、前記静電センサ装置は外部等から温度変化や振動等を受けると 、発振回路１から出力する固定発振周波数ｆ₁ が微小に変化する。ところで、図 ２に示す如く、固定周波数ｆ₁ と共振カーブＡとの交点、すなわち、外部静電容 量の変化のないときの規準動作点Ｅの出力電圧は規準レベルの規準電圧Ｖ₀ とな るが、発振周波数が、例えば、ｆ₁ からｆ₂ に変化すると共振周波数のカーブＡ と発振周波数ｆ₂ との交点はＦとなり、規準電圧Ｖ₀ はΔＶ_F だけずれることに なる。この状態で外部静電容量の変化を検出しようとしても、零点（規準電圧） が狂っているため正確な容量変化の検出ができないという問題がある。

【０００５】 また、規準動作点Ｅは、予め共振周波数のカーブＡの直線部に近い位置に設定 してあるので、動作点がＥからＦに移動すると、Ｆ点はカーブＡの曲線部分に移 るのでセンサの感度が変わる等の問題があった。

【０００６】 さらに、静電センサ装置が振動を受けた場合には、同様に、発振回路からの発 振周波数が変化し、ノイズ発生等の問題があった。

【０００７】 本考案は上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、温度変 化や振動等を受けたときに、発振回路の発振周波数の変位を補正し、温度変化や 振動等の外乱に基因するセンサ出力の変動のない静電センサ装置を提供すること にある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】

本考案は上記目的を達成するために、次のように構成されている。すなわち、 本考案は、１個の発振回路を共有して、共振回路と検波回路を１系列のセンサ回 路とする複数のセンサ回路が配設され、前記１個の発振回路から各センサ回路の 共振回路に搬送波が分配供給されている静電センサ装置において、前記複数系列 のセンサ回路のうちの１系列のセンサ回路は補償用センサ回路として構成され、 この補償用センサ回路の検波回路から前記発振回路に至るフィードバック経路に は該検波回路の検波出力を検出して、発振回路の発振周波数の変位を補正する周 波数補正回路が設けられていることを特徴として構成されている。

【０００９】

【作用】

多チャンネル型の静電センサ装置に温度変化や振動等の外乱によって発振回路 の発振周波数が変動したときに、補償用センサ回路の検波回路の検波出力信号を 周波数補正回路に出力し、周波数補正回路は検波出力が一定となるように発振回 路の発振周波数を制御する。例えば、温度変化や振動等の外乱によって発振回路 の発振周波数が固定発振周波数から大の方向にずれたときには、検波出力は小さ い方向にずれる。検波出力が小さい方向にずれると、周波数補正回路は発振周波 数のずれを打ち消す方向、すなわち、発振容量を大となる方向に補正して発振周 波数を小さい方向に変化させ、発振回路の発振周波数の大きい方向のずれを打ち 消して発振周波数を一定の周波数に制御する。

【００１０】

【実施例】

以下、本考案の実施例を図面に基づいて説明する。なお、本実施例の説明にお いて、従来例と同一の名称部分には同一符号を付し、その詳細な重複説明は省略 する。

【００１１】 本実施例は従来例と同様に、１個の発振回路を共有して共振回路と検波回路の 直列回路を１系列のセンサ回路とする複数のセンサ回路を有し、各センサ回路の 共振回路に共通の発振回路から搬送波が分配供給される静電センサ装置であり、 本実施例の特徴的なことは、前記複数系列のセンサ回路のうちの１系列のセンサ 回路を補償用センサ回路として構成し、この補償用センサ回路の検波回路の検波 出力を検出して発振回路の発振周波数の変位を補正する周波数補正回路を、検波 回路から発振回路に至るフィードバック経路に設けたことである。

【００１２】 図１には、本実施例の静電センサ装置のブロック図が示されている。この静電 センサ装置には３系列のセンサ回路９ａ，９ｂ，９ｃが並設されており、そのう ちの１系列のセンサ回路９ｃが補償用センサ回路として構成される。この補償用 センサ回路９ｃの検波回路３から発振回路１に至るフィードバック経路11には、 周波数補正回路としてＡＦＣ（Automatic Frequency Control ）回路５が設けら れている。

【００１３】 前記静電センサ装置に振動等が加わったり、あるいは装置が温度変化したとき に、発振回路１はその影響を受けて発振周波数が変化する。このとき、補償用セ ンサ回路９ｃの検波回路３では、その周波数に対応した検出信号を周波数補正回 路ＡＦＣ５に出力する。ＡＦＣ回路５では、その信号を受けて容量変化量に変換 し、発振周波数の変化を打ち消す方向に発振回路１の発振容量を補正して発振周 波数を一定の周波数に制御する。

【００１４】 例えば、温度変化や振動等によって発振回路１からの発振周波数が固定発振周 波数から大きい方向にずれたときには、検波出力（出力電圧）は小さい方向に変 化し、検波出力が小さい方向に変わると、ＡＦＣ回路５に設けた、例えば、可変 容量ダイオード等により発振周波数の変化を打ち消す方向に発振回路１の発振容 量を大となる方向に補正する。発振容量が大の方向に補正されると、発振周波数 は小さい方向に変化し、発振回路１の発振周波数の大きい方向のずれを打ち消し て発振周波数を一定の周波数に制御する。

【００１５】 また、発振回路１からの発振周波数が固定発振周波数から小さい方向にずれた ときには、ＡＦＣ回路５によって発振周波数の変化を打ち消す方向に発振容量を 小の方向に補正し、発振回路１の発振周波数を一定の周波数に制御する。

【００１６】 上記のように、発振回路１の発振周波数は一定の周波数に制御されるので、検 波回路３の検波出力（出力電圧）は一定電圧に保たれて出力される。

【００１７】 なお、前記補償用センサ回路９ｃは、外部の浮遊容量等の影響を受けないよう にシールドされている。

【００１８】 本実施例によれば、多チャンネル型の静電センサ装置に形成した補償用センサ 回路９ｃの検波回路３から発振回路１に至るフィードバック経路に、周波数補正 回路としてＡＦＣ回路５を設けたので、静電センサ装置が温度変化しても発振回 路１の周波数は補正されて一定となり、共振カーブと発振周波数との動作点の変 動がなく、感度の変化を抑制することができる。

【００１９】 また、静電センサ装置に振動が加わっても発振回路１の発振周波数は補正され て一定に保たれるので、振動ノイズの発生を防止することができる。

【００２０】 さらに、発振周波数の規準出力電圧が一定に保たれるので、直流増幅が容易と なる。

【００２１】 なお、本考案は上記実施例に限定されることはなく、様々な実施の態様を採り 得る。例えば、上記実施例では、３系列のセンサ回路構成となっているが、２系 列あるいは４系列以上のセンサ回路構成としてもよく、この場合、１系列は実施 例と同様に補償用センサ回路とすることになる。

【００２２】 また、本考案の静電センサ装置の回路構成は、必ずしも図１に示すものに限定 されるものではなく、例えば、ＡＦＣ回路５の替わりに他の周波数補正回路を用 いることができ、あるいは他の回路を加えたり、他の様々な回路変更が可能であ る。

【００２３】

【考案の効果】 本考案は、多チャンネル型の静電センサ装置に形成した補償用センサ回路の検 波回路から発振回路に至るフィードバック経路に周波数補正回路を設けたので、 前記静電センサ装置が温度変化しても、発振回路の発振周波数は補正されて一定 となるため、発振周波数と共振カーブとの動作点の変動がなく、感度の変化を抑 制することができる。

【００２４】 また、静電センサ装置に振動が加わっても発振回路の発振周波数は補正されて 一定に保たれるので、振動ノイズの発生を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施例に係わる静電センサ装置のブロック図
である。

【図２】静電センサ装置における発振周波数の変化に伴
う動作点の変化を示す説明図である。

【図３】外部静電容量の変化を共振回路の共振周波数信
号の変化によって検出する静電センサ装置における微小
静電容量の検出動作の説明図である。

【図４】多チャンネル型の静電センサ装置のうちの１チ
ャンネルセンサ回路の回路図である。

【図５】従来の多チャンネル型の静電センサ装置のブロ
ック図である。

【符号の説明】

１ 発振回路 ２ 共振回路 ３ 検波回路 ４ 増幅回路 ５ 周波数補正回路（ＡＦＣ回路） ９ センサ回路 ９ｃ 補償用センサ回路 11 フィードバック経路

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 １個の発振回路を共有して、共振回路と
   検波回路を１系列のセンサ回路とする複数のセンサ回路
   が配設され、前記１個の発振回路から各センサ回路の共
   振回路に搬送波が分配供給されている静電センサ装置に
   おいて、前記複数系列のセンサ回路のうちの１系列のセ
   ンサ回路は補償用センサ回路として構成され、この補償
   用センサ回路の検波回路から前記発振回路に至るフィー
   ドバック経路には該検波回路の検波出力を検出して、発
   振回路の発振周波数の変位を補正する周波数補正回路が
   設けられていることを特徴とする静電センサ装置。