JPH10173437A - Ｌｃ発振回路及びこれを用いた近接センサ - Google Patents
Ｌｃ発振回路及びこれを用いた近接センサInfo
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- JPH10173437A JPH10173437A JP32832696A JP32832696A JPH10173437A JP H10173437 A JPH10173437 A JP H10173437A JP 32832696 A JP32832696 A JP 32832696A JP 32832696 A JP32832696 A JP 32832696A JP H10173437 A JPH10173437 A JP H10173437A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 ＬＣ発振回路においてＬＣ共振回路のコンデ
ンサやコイルのリアクタンスを変化させることなく発振
周波数を変化させること。 【解決手段】 ＬＣ自励振動回路１，信号検出手段２，
増幅素子３と帰還回路４により帰還型の発振回路を構成
する。この発振回路において、ＬＣ自励振動回路１の共
振周波数を変えずに増幅素子３の直流バイアス点を変化
させ、動作点を変えることにより、発振回路の発振周波
数を変化させるようにしている。
ンサやコイルのリアクタンスを変化させることなく発振
周波数を変化させること。 【解決手段】 ＬＣ自励振動回路１，信号検出手段２，
増幅素子３と帰還回路４により帰還型の発振回路を構成
する。この発振回路において、ＬＣ自励振動回路１の共
振周波数を変えずに増幅素子３の直流バイアス点を変化
させ、動作点を変えることにより、発振回路の発振周波
数を変化させるようにしている。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は発振周波数を変化さ
せることができるＬＣ発振回路及びこれを用いた高周波
発振型の近接センサに関するものである。
せることができるＬＣ発振回路及びこれを用いた高周波
発振型の近接センサに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来発振周波数を高精度に変化させるこ
とができる発振器として、ＬＣ発振回路が用いられてい
る。ＬＣ発振回路の発振周波数を変化するためには、Ｌ
Ｃ共振回路を構成するコンデンサやコイル等を可変容量
コンデンサ又は可変インダクタとし、これらの可変リア
クタンス素子を変化させることにより発振周波数を変化
させるように構成されている。
とができる発振器として、ＬＣ発振回路が用いられてい
る。ＬＣ発振回路の発振周波数を変化するためには、Ｌ
Ｃ共振回路を構成するコンデンサやコイル等を可変容量
コンデンサ又は可変インダクタとし、これらの可変リア
クタンス素子を変化させることにより発振周波数を変化
させ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】しかしながらこれらの
従来の可変リアクタンス素子は公称値の変化が大きく、
又リアクタンスを変化させたときの繰り返し精度や温度
変化に対する安定度が悪い。又温度補償係数の公称値も
数種類に限定されているため、精密な周波数の調整が難
しいという欠点があった。
従来の可変リアクタンス素子は公称値の変化が大きく、
又リアクタンスを変化させたときの繰り返し精度や温度
変化に対する安定度が悪い。又温度補償係数の公称値も
数種類に限定されているため、精密な周波数の調整が難
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着目し
てなされたものであって、共振回路のリアクタンスを変
化させることなく、精密に発振周波数を変化させること
を目的とする。又このような正確な発振回路を用いた近
接センサを提供することを目的とする。
てなされたものであって、共振回路のリアクタンスを変
化させることなく、精密に発振周波数を変化させること
を目的とする。又このような正確な発振回路を用いた近
接センサを提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本願の請求項１の発明
は、コイル及びコンデンサによって構成されるＬＣ自励
振動回路と、前記ＬＣ自励振動回路の振動信号を増幅す
る増幅回路と、前記増幅回路の出力を前記ＬＣ自励振動
回路に帰還する帰還回路と、ＬＣ自励振動回路の共振周
波数を変えることなく前記増幅回路の帰還ループのルー
プ利得を変化させるループ利得制御手段と、を具備する
ことを特徴とするものである。
は、コイル及びコンデンサによって構成されるＬＣ自励
振動回路と、前記ＬＣ自励振動回路の振動信号を増幅す
る増幅回路と、前記増幅回路の出力を前記ＬＣ自励振動
回路に帰還する帰還回路と、ＬＣ自励振動回路の共振周
波数を変えることなく前記増幅回路の帰還ループのルー
プ利得を変化させるループ利得制御手段と、を具備する
ことを特徴とするものである。
【０００６】本願の請求項２の発明では、前記ループ利
得制御手段は、前記増幅回路の動作点及び増幅率の少な
くとも一方を変化させることにより、ループ利得を制御
することを特徴とするものである。
得制御手段は、前記増幅回路の動作点及び増幅率の少な
くとも一方を変化させることにより、ループ利得を制御
することを特徴とするものである。
【０００７】本願の請求項３の発明では、前記ループ利
得制御手段は、ループ利得を変化させる素子として温度
補償素子を用い、温度変化による発振周波数の変化を少
なくなるように構成したことを特徴とするものである。
得制御手段は、ループ利得を変化させる素子として温度
補償素子を用い、温度変化による発振周波数の変化を少
なくなるように構成したことを特徴とするものである。
【０００８】本願の請求項４の発明は、請求項１〜３の
いずれか１項記載の前記ＬＣ発振回路と、前記ＬＣ発振
回路の発振周波数を弁別する周波数弁別手段と、前記周
波数弁別手段の周波数変化に基づいて物体を検出する比
較手段と、を具備することを特徴とするものである。
いずれか１項記載の前記ＬＣ発振回路と、前記ＬＣ発振
回路の発振周波数を弁別する周波数弁別手段と、前記周
波数弁別手段の周波数変化に基づいて物体を検出する比
較手段と、を具備することを特徴とするものである。
【０００９】本願の請求項５の発明は、ループ利得を変
化させることによって動作距離を変化させるようにした
請求項１〜３のいずれか１項記載の前記ＬＣ発振回路
と、前記ＬＣ発振回路の発振周波数を弁別する周波数弁
別手段と、前記周波数弁別手段の周波数変化に基づいて
物体を検出する比較手段と、を具備することを特徴とす
るものである。
化させることによって動作距離を変化させるようにした
請求項１〜３のいずれか１項記載の前記ＬＣ発振回路
と、前記ＬＣ発振回路の発振周波数を弁別する周波数弁
別手段と、前記周波数弁別手段の周波数変化に基づいて
物体を検出する比較手段と、を具備することを特徴とす
るものである。
【００１０】このような特徴を有する本願の請求項１〜
３の発明によれば、コイルとコンデンサにより構成され
るＬＣ自励振動回路の共振周波数を変化させることな
く、帰還ループのループ利得を変化させることによっ
て、発振周波数を微調整するものである。請求項２の発
明では、ループ利得を変化させるために増幅回路の動作
点及び増幅率の少なくとも一方を変化させることによ
り、ループ利得を変化させ発振周波数を変化させてい
る。又請求項３の発明では、このようなループ利得を変
化させることにより発振周波数が変化するため、正又は
負の温度特性を有する温度補償素子を用いて温度変化に
よる発振周波数の変化を少なくなるようにしている。又
請求項４及び５の発明では、これらのＬＣ発振回路を用
いて発振周波数の変化により近接する金属体を検出する
近接センサを構成している。
３の発明によれば、コイルとコンデンサにより構成され
るＬＣ自励振動回路の共振周波数を変化させることな
く、帰還ループのループ利得を変化させることによっ
て、発振周波数を微調整するものである。請求項２の発
明では、ループ利得を変化させるために増幅回路の動作
点及び増幅率の少なくとも一方を変化させることによ
り、ループ利得を変化させ発振周波数を変化させてい
る。又請求項３の発明では、このようなループ利得を変
化させることにより発振周波数が変化するため、正又は
負の温度特性を有する温度補償素子を用いて温度変化に
よる発振周波数の変化を少なくなるようにしている。又
請求項４及び５の発明では、これらのＬＣ発振回路を用
いて発振周波数の変化により近接する金属体を検出する
近接センサを構成している。
【００１１】
【発明の実施の形態】図１は本発明の第１の実施の形態
によるＬＣ発振回路の基本構成を示すブロック図であ
る。本図においてＬＣ自励振動回路１は、コイルＬ及び
コンデンサＣを含む自励振動回路であって、信号検出手
段２によりその一部の交流信号が検出され、増幅素子３
に与えられる。増幅素子３は入力信号を増幅し帰還回路
４を介してＬＣ自励振動回路１に正帰還するように構成
される。そして直流バイアス回路５によって増幅素子３
の直流バイアス点及び動作点を決定する。このようにＬ
Ｃ自励振動回路１と信号検出手段２，増幅素子３及び帰
還回路４によって帰還ループを形成し、帰還型のＬＣ発
振回路を構成している。ここで直流バイアス回路５は増
幅素子３の直流バイアス点を変化させることによって動
作点を異ならせ、これによって発振周波数を変化させる
ようにしている。この直流バイアス回路５は抵抗だけで
なくダイオードやＦＥＴ等の半導体等によって構成する
ことができる。
によるＬＣ発振回路の基本構成を示すブロック図であ
る。本図においてＬＣ自励振動回路１は、コイルＬ及び
コンデンサＣを含む自励振動回路であって、信号検出手
段２によりその一部の交流信号が検出され、増幅素子３
に与えられる。増幅素子３は入力信号を増幅し帰還回路
４を介してＬＣ自励振動回路１に正帰還するように構成
される。そして直流バイアス回路５によって増幅素子３
の直流バイアス点及び動作点を決定する。このようにＬ
Ｃ自励振動回路１と信号検出手段２，増幅素子３及び帰
還回路４によって帰還ループを形成し、帰還型のＬＣ発
振回路を構成している。ここで直流バイアス回路５は増
幅素子３の直流バイアス点を変化させることによって動
作点を異ならせ、これによって発振周波数を変化させる
ようにしている。この直流バイアス回路５は抵抗だけで
なくダイオードやＦＥＴ等の半導体等によって構成する
ことができる。
【００１２】次に直流バイアス回路５により発振周波数
が変化する理由について説明する。図２は増幅素子３を
トランジスタとした場合のトランジスタのＩC −ＶCE特
性を示している。又図２の直線Ｌは負荷線を示してい
る。トランジスタは負荷線上で動作するが、その中心と
なる動作点Ｑはバイアス点によって定められる。例えば
信号電圧が０のとき、ＩB ＝３０μＡとなるように定め
られている場合には、図２中のＩB ＝３０μＡと負荷線
Ｌとの交点が動作点Ｑとなる。動作点Ｑが飽和領域に近
く振幅が小信号とは見なせないくらい大きなレベルの場
合には、ＩC ＝ｈFEＩB の比例関係は成り立たず、トラ
ンジスタは非線形動作をする。このときトランジスタへ
の出力信号は歪みを生じるため、入力信号とは異なった
信号となる。
が変化する理由について説明する。図２は増幅素子３を
トランジスタとした場合のトランジスタのＩC −ＶCE特
性を示している。又図２の直線Ｌは負荷線を示してい
る。トランジスタは負荷線上で動作するが、その中心と
なる動作点Ｑはバイアス点によって定められる。例えば
信号電圧が０のとき、ＩB ＝３０μＡとなるように定め
られている場合には、図２中のＩB ＝３０μＡと負荷線
Ｌとの交点が動作点Ｑとなる。動作点Ｑが飽和領域に近
く振幅が小信号とは見なせないくらい大きなレベルの場
合には、ＩC ＝ｈFEＩB の比例関係は成り立たず、トラ
ンジスタは非線形動作をする。このときトランジスタへ
の出力信号は歪みを生じるため、入力信号とは異なった
信号となる。
【００１３】図３はトランジスタのＩC −ＩB 特性を示
している。入力となるベース電流ＩB が図３で示すよう
に正弦波状に変化した場合には、トランジスタの非線形
動作によって負側は正弦波状に近い波形となるが、正側
は元の正弦波よりも振幅が抑圧された形となる。このよ
うな増幅素子３からの出力変化がＬＣ発振回路で生じる
と、ＬＣ自励振動回路１のコンデンサＣに対する充電作
用は負側ではＬＣ自励振動回路の信号波形に近い形で行
われるが、正側では負側に比べて十分な充電作用を行う
ことができず、完全に充電を完了するまでの時間が長く
なる。このため発振周波数がＬＣ自励振動回路１の共振
周波数よりも低下する原因となる。
している。入力となるベース電流ＩB が図３で示すよう
に正弦波状に変化した場合には、トランジスタの非線形
動作によって負側は正弦波状に近い波形となるが、正側
は元の正弦波よりも振幅が抑圧された形となる。このよ
うな増幅素子３からの出力変化がＬＣ発振回路で生じる
と、ＬＣ自励振動回路１のコンデンサＣに対する充電作
用は負側ではＬＣ自励振動回路の信号波形に近い形で行
われるが、正側では負側に比べて十分な充電作用を行う
ことができず、完全に充電を完了するまでの時間が長く
なる。このため発振周波数がＬＣ自励振動回路１の共振
周波数よりも低下する原因となる。
【００１４】従って動作点を飽和領域に近づけるか発振
振幅を大きくすると、増幅素子の直流バイアス点を変化
させたとき発振周波数を変化させることができる。
振幅を大きくすると、増幅素子の直流バイアス点を変化
させたとき発振周波数を変化させることができる。
【００１５】図４（ａ）は発振回路をコルピッツ発振回
路としたときの回路例を示す図である。この図ではコイ
ルＬとコンデンサＣ１，Ｃ２により共振回路が構成され
ており、この共振回路の１点にトランジスタＱ１のコレ
クタが接続される。トランジスタＱ１のエミッタはエミ
ッタ抵抗ＲE を介して電源Ｖccに接続され、又コンデン
サＣ１，Ｃ２の共通接続端に接続される。トランジスタ
Ｑ１のベースは直流バイアス回路を構成する抵抗ＲA ，
ＲB ，ＲE のうち可変抵抗ＲA に接続され、又その共通
接続点と接地端間には固定抵抗ＲB が接続される。この
回路例では可変抵抗ＲA を変化させたときの発振周波数
が変化し、抵抗値を小さくすると発振周波数を高くする
ことができる。尚図４（ａ）に示す回路例では、ベース
接地型のコルピッツ発振回路について説明したが、トラ
ンジスタＱ１はコレクタ接地やエミッタ接地でもよく、
又クラップ発振回路として構成してもよい。更にコイル
とコンデンサとを入れ換えた形のハートレー発振回路と
してもよく、更に負性コンダクタンス発振回路として構
成することもできる。
路としたときの回路例を示す図である。この図ではコイ
ルＬとコンデンサＣ１，Ｃ２により共振回路が構成され
ており、この共振回路の１点にトランジスタＱ１のコレ
クタが接続される。トランジスタＱ１のエミッタはエミ
ッタ抵抗ＲE を介して電源Ｖccに接続され、又コンデン
サＣ１，Ｃ２の共通接続端に接続される。トランジスタ
Ｑ１のベースは直流バイアス回路を構成する抵抗ＲA ，
ＲB ，ＲE のうち可変抵抗ＲA に接続され、又その共通
接続点と接地端間には固定抵抗ＲB が接続される。この
回路例では可変抵抗ＲA を変化させたときの発振周波数
が変化し、抵抗値を小さくすると発振周波数を高くする
ことができる。尚図４（ａ）に示す回路例では、ベース
接地型のコルピッツ発振回路について説明したが、トラ
ンジスタＱ１はコレクタ接地やエミッタ接地でもよく、
又クラップ発振回路として構成してもよい。更にコイル
とコンデンサとを入れ換えた形のハートレー発振回路と
してもよく、更に負性コンダクタンス発振回路として構
成することもできる。
【００１６】さて発振回路は一般的には図４（ｂ）に示
すように増幅部６と帰還部７により構成される。増幅部
６の増幅率をＡ、帰還部７の帰還率をβf とする。この
ような帰還増幅回路におけるＡβf をループ利得とい
う。ループ利得は一般に周波数の関数であり、複素数と
して表される。そして発振時にはＡβf ＝１となるた
め、虚数項＝０を解くことによって発振周波数が求めら
れる。そのためループ利得Ａβf を変化させること、即
ちＡ又はβf のいずれかを変化させることにより発振周
波数を変化させることができる。この場合に本発明で
は、帰還回路のうちのＬＣ自励振動回路１のインダクタ
ンス又はコンデンサの値を変えずに共振周波数はそのま
まとして、それ以外の要素、例えば図１に示す直流バイ
アス回路５による増幅素子３の動作点を変化させること
により、又は帰還回路４の帰還抵抗の抵抗値を変えて増
幅素子３の増幅率を変えることにより、発振周波数を変
化させるものである。
すように増幅部６と帰還部７により構成される。増幅部
６の増幅率をＡ、帰還部７の帰還率をβf とする。この
ような帰還増幅回路におけるＡβf をループ利得とい
う。ループ利得は一般に周波数の関数であり、複素数と
して表される。そして発振時にはＡβf ＝１となるた
め、虚数項＝０を解くことによって発振周波数が求めら
れる。そのためループ利得Ａβf を変化させること、即
ちＡ又はβf のいずれかを変化させることにより発振周
波数を変化させることができる。この場合に本発明で
は、帰還回路のうちのＬＣ自励振動回路１のインダクタ
ンス又はコンデンサの値を変えずに共振周波数はそのま
まとして、それ以外の要素、例えば図１に示す直流バイ
アス回路５による増幅素子３の動作点を変化させること
により、又は帰還回路４の帰還抵抗の抵抗値を変えて増
幅素子３の増幅率を変えることにより、発振周波数を変
化させるものである。
【００１７】図５〜図９は本発明によるＬＣ発振回路を
用いた第１〜第９の実施の形態による近接センサを示す
ブロック図である。図５（ａ）において発振回路１０自
体の構成は図４に示す発振回路と同様であり、その出力
は周波数弁別手段１１に入力される。周波数弁別手段１
１は発振回路１０の発振周波数を弁別するものであり、
周波数の変化を例えば電圧信号として比較手段１２に与
える。比較手段１２は所定の閾値レベルで周波数に対応
した電圧信号を比較するものであり、その出力は出力回
路１３を介して物体検知信号として外部に出力される。
この場合には可変抵抗ＲA を微調整することによって発
振周波数を変化させることができる。発振周波数の変化
により動作距離を調整することができる。
用いた第１〜第９の実施の形態による近接センサを示す
ブロック図である。図５（ａ）において発振回路１０自
体の構成は図４に示す発振回路と同様であり、その出力
は周波数弁別手段１１に入力される。周波数弁別手段１
１は発振回路１０の発振周波数を弁別するものであり、
周波数の変化を例えば電圧信号として比較手段１２に与
える。比較手段１２は所定の閾値レベルで周波数に対応
した電圧信号を比較するものであり、その出力は出力回
路１３を介して物体検知信号として外部に出力される。
この場合には可変抵抗ＲA を微調整することによって発
振周波数を変化させることができる。発振周波数の変化
により動作距離を調整することができる。
【００１８】尚図５（ａ）では抵抗ＲA を変化させて発
振周波数を変化させているが、図５（ｂ）に示すように
抵抗ＲB を可変抵抗として発振周波数を変化させること
ができる。又図６（ａ）に示すようにトランジスタＱ１
のエミッタ抵抗ＲE を調整して増幅器の直流バイアスを
変化させることにより、動作点を変えて発振周波数を変
化させることもできる。以上の発振回路はいずれも増幅
素子の直流バイアス点を変化させてループ利得を変え、
発振周波数を変えるようにしたものである。
振周波数を変化させているが、図５（ｂ）に示すように
抵抗ＲB を可変抵抗として発振周波数を変化させること
ができる。又図６（ａ）に示すようにトランジスタＱ１
のエミッタ抵抗ＲE を調整して増幅器の直流バイアスを
変化させることにより、動作点を変えて発振周波数を変
化させることもできる。以上の発振回路はいずれも増幅
素子の直流バイアス点を変化させてループ利得を変え、
発振周波数を変えるようにしたものである。
【００１９】更に図６（ｄ）に示すようにトランジスタ
Ｑ１のエミッタから共通のコンデンサ共通接続端に帰還
する帰還ループに抵抗ＲF を挿入し、この抵抗ＲF を可
変抵抗器とすることによって増幅回路のループ利得を変
化させ、発振周波数を変更することもできる。
Ｑ１のエミッタから共通のコンデンサ共通接続端に帰還
する帰還ループに抵抗ＲF を挿入し、この抵抗ＲF を可
変抵抗器とすることによって増幅回路のループ利得を変
化させ、発振周波数を変更することもできる。
【００２０】尚図５（ａ）では抵抗ＲA の値を大きくす
れば、トランジスタは飽和領域に近づき発振周波数が低
下する。これに対して図５（ｂ），図６（ｃ），（ｄ）
に示すように抵抗ＲB ，ＲE ，ＲF を可変抵抗器とした
ときには、抵抗値を小さくすると発振振幅が大きくなっ
てトランジスタでの歪みが大きくなり、発振周波数が低
下する。このように増幅器のループ利得を変化させるこ
とにより、発振周波数を調整することができる。
れば、トランジスタは飽和領域に近づき発振周波数が低
下する。これに対して図５（ｂ），図６（ｃ），（ｄ）
に示すように抵抗ＲB ，ＲE ，ＲF を可変抵抗器とした
ときには、抵抗値を小さくすると発振振幅が大きくなっ
てトランジスタでの歪みが大きくなり、発振周波数が低
下する。このように増幅器のループ利得を変化させるこ
とにより、発振周波数を調整することができる。
【００２１】このことからループ利得を変化させるため
の調整抵抗として温度補償素子を用いることにより、温
度補償に伴う発振周波数の変化を高精度に補償すること
ができる。図７（ａ）は抵抗ＲA の位置に負性温度特性
を有する温度補償素子ＮＴＣ１を挿入することにより温
度補償を行うようにした回路であり、図７（ｂ）、図８
（ｃ），（ｄ）は夫々可変抵抗器ＲB ，ＲE ，ＲF の位
置に正の温度特性を有する温度補償素子ＰＴＣ１，ＰＴ
Ｃ２，ＰＴＣ３を挿入した例を示すブロック図である。
又図９は抵抗ＲA の位置に負の温度特性の温度補償素子
ＮＴＣ２及び抵抗Ｒ２の並列接続体と抵抗Ｒ１とを直列
接続すると共に、コンデンサＣ１，Ｃ２に並列に負の温
度係数を持つコンデンサＣ３を用いて温度補償をした場
合の回路図である。抵抗ＲA の位置にある３素子によっ
て負の温度係数を有する抵抗体が形成され、これとコン
デンサＣ３の容量とを適宜選択することによって、精密
な温度補償を行うことができる。
の調整抵抗として温度補償素子を用いることにより、温
度補償に伴う発振周波数の変化を高精度に補償すること
ができる。図７（ａ）は抵抗ＲA の位置に負性温度特性
を有する温度補償素子ＮＴＣ１を挿入することにより温
度補償を行うようにした回路であり、図７（ｂ）、図８
（ｃ），（ｄ）は夫々可変抵抗器ＲB ，ＲE ，ＲF の位
置に正の温度特性を有する温度補償素子ＰＴＣ１，ＰＴ
Ｃ２，ＰＴＣ３を挿入した例を示すブロック図である。
又図９は抵抗ＲA の位置に負の温度特性の温度補償素子
ＮＴＣ２及び抵抗Ｒ２の並列接続体と抵抗Ｒ１とを直列
接続すると共に、コンデンサＣ１，Ｃ２に並列に負の温
度係数を持つコンデンサＣ３を用いて温度補償をした場
合の回路図である。抵抗ＲA の位置にある３素子によっ
て負の温度係数を有する抵抗体が形成され、これとコン
デンサＣ３の容量とを適宜選択することによって、精密
な温度補償を行うことができる。
【００２２】このような発振周波数を変化させる近接セ
ンサは非磁性体、例えばアルミニウム等の非磁性金属を
検出するようにした近接センサに有効となる。鉄等の磁
性体では高周波発振型近接センサに磁性金属体が接近す
ると抵抗率が大きくなり、コイルのＱが大きく減少する
ため発振振幅の低下が大きい。これに対してアルミニウ
ム等の非磁性体は、抵抗率が小さいためＱがあまり変化
しないが、大きな渦電流が発生し、インダクタンスが大
きく変化する。従って非磁性体を検出するには、発振周
波数の変化を検出することが有効となる。発振周波数の
変化によって物体の近接を検出する際には、発振周波数
を変化させることにより検出距離を調整することができ
る。
ンサは非磁性体、例えばアルミニウム等の非磁性金属を
検出するようにした近接センサに有効となる。鉄等の磁
性体では高周波発振型近接センサに磁性金属体が接近す
ると抵抗率が大きくなり、コイルのＱが大きく減少する
ため発振振幅の低下が大きい。これに対してアルミニウ
ム等の非磁性体は、抵抗率が小さいためＱがあまり変化
しないが、大きな渦電流が発生し、インダクタンスが大
きく変化する。従って非磁性体を検出するには、発振周
波数の変化を検出することが有効となる。発振周波数の
変化によって物体の近接を検出する際には、発振周波数
を変化させることにより検出距離を調整することができ
る。
【００２３】
【実施例】前述した図４に示すコルピッツ発振回路にお
いて、回路定数として、抵抗ＲAを１０〜３０ＫΩ、Ｒ
B を２２ＫΩ、ＲE を１．２ＫΩ、Ｌを２０μＨ、Ｃ１
＝Ｃ２＝７８００ｐＦとしたとき、発振周波数の変化を
図１０に示す。この場合には抵抗ＲA を３０Ｋ〜１０Ｋ
Ωに変化させたときに発振周波数が４３４ＫHz〜４４０
ＫHzの範囲で変化することが実測された。
いて、回路定数として、抵抗ＲAを１０〜３０ＫΩ、Ｒ
B を２２ＫΩ、ＲE を１．２ＫΩ、Ｌを２０μＨ、Ｃ１
＝Ｃ２＝７８００ｐＦとしたとき、発振周波数の変化を
図１０に示す。この場合には抵抗ＲA を３０Ｋ〜１０Ｋ
Ωに変化させたときに発振周波数が４３４ＫHz〜４４０
ＫHzの範囲で変化することが実測された。
【００２４】図１１は上述した各回路での発振周波数の
温度に対する変化の一例を示すグラフである。図５，図
６に示すように温度補償がない場合には、図１１の曲線
Ａに示すように温度変化に対して発振周波数が大きく変
化する。一方図７（ａ）に示すようにＮＴＣのみを挿入
した場合に温度補償後の発振周波数変化率は直線Ｂに示
すように改善された。又図９においてコンデンサＣ３の
みを挿入した場合には、発振周波数変化率は図１１の曲
線Ｃに示すように改善され、更にコンデンサＣ３とＮＴ
Ｃ２を接続した図９に示す回路例では、曲線Ｄに示すよ
うに大幅に温度特性を改善することができた。
温度に対する変化の一例を示すグラフである。図５，図
６に示すように温度補償がない場合には、図１１の曲線
Ａに示すように温度変化に対して発振周波数が大きく変
化する。一方図７（ａ）に示すようにＮＴＣのみを挿入
した場合に温度補償後の発振周波数変化率は直線Ｂに示
すように改善された。又図９においてコンデンサＣ３の
みを挿入した場合には、発振周波数変化率は図１１の曲
線Ｃに示すように改善され、更にコンデンサＣ３とＮＴ
Ｃ２を接続した図９に示す回路例では、曲線Ｄに示すよ
うに大幅に温度特性を改善することができた。
【００２５】図１２は図９に示す近接センサにおいて、
その前面にコイルＬを検出用インダクタとして配置した
ときに鉄及びアルミニウムが接近したときの距離に対す
るＱの変化率と発振周波数の変化率とを示すグラフであ
る。このように磁性体金属が接近したときには図１２の
曲線Ａに示すようにＱが大幅に低下する一方、非磁性体
であるアルミニウムは曲線Ｂに示すように変化が小さく
なっている。これに対して発振周波数の変化率は図１２
（ｂ）の曲線Ｃに示すように、鉄の場合は変化率が小さ
く発振周波数が低下する。そしてアルミニウムが接近し
たときには曲線Ｄに示すように変化が大きく、発振周波
数が上昇する。このため発振周波数によって非磁性体を
検出することができる。前述したように精密な温度補償
を行い、発振周波数を一定とした発振回路を持つ近接セ
ンサでは、アルミニウム等の非磁性体の検出を確実にす
ることができる。更に非磁性体までの距離検出も可能と
なる。
その前面にコイルＬを検出用インダクタとして配置した
ときに鉄及びアルミニウムが接近したときの距離に対す
るＱの変化率と発振周波数の変化率とを示すグラフであ
る。このように磁性体金属が接近したときには図１２の
曲線Ａに示すようにＱが大幅に低下する一方、非磁性体
であるアルミニウムは曲線Ｂに示すように変化が小さく
なっている。これに対して発振周波数の変化率は図１２
（ｂ）の曲線Ｃに示すように、鉄の場合は変化率が小さ
く発振周波数が低下する。そしてアルミニウムが接近し
たときには曲線Ｄに示すように変化が大きく、発振周波
数が上昇する。このため発振周波数によって非磁性体を
検出することができる。前述したように精密な温度補償
を行い、発振周波数を一定とした発振回路を持つ近接セ
ンサでは、アルミニウム等の非磁性体の検出を確実にす
ることができる。更に非磁性体までの距離検出も可能と
なる。
【００２６】
【発明の効果】以上詳細に説明したように本願の請求項
１の発明によれば、可変リアクタンス素子を用いること
なくループ利得を微調整することにより、ＬＣ発振回路
の発振周波数を変化させることができる。又請求項２の
発明では、このループ利得を増幅回路の動作点や増幅率
の変化によって発振周波数を微調整することができる。
又請求項３の発明では、ループ利得を変化させる素子を
温度補償素子とすることにより高精度に温度補償を行う
ことができる。更に請求項４及び５の発明では、このよ
うなＬＣ発振回路を用いることにより正確な発振周波数
の近接センサを構成でき、検出距離を精密に規定するこ
とができるという効果が得られる。
１の発明によれば、可変リアクタンス素子を用いること
なくループ利得を微調整することにより、ＬＣ発振回路
の発振周波数を変化させることができる。又請求項２の
発明では、このループ利得を増幅回路の動作点や増幅率
の変化によって発振周波数を微調整することができる。
又請求項３の発明では、ループ利得を変化させる素子を
温度補償素子とすることにより高精度に温度補償を行う
ことができる。更に請求項４及び５の発明では、このよ
うなＬＣ発振回路を用いることにより正確な発振周波数
の近接センサを構成でき、検出距離を精密に規定するこ
とができるという効果が得られる。
【図１】本発明の第１の実施の形態によるＬＣ発振回路
の構成を示すブロック図である。
の構成を示すブロック図である。
【図２】増幅素子をトランジスタとしたときのＩC −Ｖ
CE特性を示すグラフである。
CE特性を示すグラフである。
【図３】増幅素子をトランジスタとしたときのＩC −Ｉ
B 特性を示すグラフである。
B 特性を示すグラフである。
【図４】（ａ）はＬＣ発振回路の構成を示す回路図、
（ｂ）はその概念的な構成を示すブロック図である。
（ｂ）はその概念的な構成を示すブロック図である。
【図５】第１，第２の実施の形態による近接センサの構
成を示すブロック図である。
成を示すブロック図である。
【図６】第３，第４の実施の形態による近接センサの構
成を示すブロック図である。
成を示すブロック図である。
【図７】第５，第６の実施の形態による温度補償を行っ
た発振回路を有する近接センサの構成を示すブロック図
である。
た発振回路を有する近接センサの構成を示すブロック図
である。
【図８】第７，第８の実施の形態による温度補償を行っ
た発振回路を有する近接センサの構成を示すブロック図
である。
た発振回路を有する近接センサの構成を示すブロック図
である。
【図９】第９の実施の形態による温度補償を行った発振
回路を有する近接センサの構成を示すブロック図であ
る。
回路を有する近接センサの構成を示すブロック図であ
る。
【図１０】第１の実施の形態による発振回路の抵抗値の
変化に対する発振周波数の変化を示すグラフである。
変化に対する発振周波数の変化を示すグラフである。
【図１１】各実施の形態による温度変化に対する発振周
波数の変化率を示すグラフである。
波数の変化率を示すグラフである。
【図１２】第９の実施の形態による発振回路の物体まで
の距離に対するＱ及び発振周波数の変化率を示すグラフ
である。
の距離に対するＱ及び発振周波数の変化率を示すグラフ
である。
１ ＬＣ自励振動回路 ２ 信号検出手段 ３ 増幅素子 ４ 帰還回路 ５ 直流バイアス回路 ６ 増幅部 ７ 帰還部 １０ 発振回路 １１ 周波数弁別手段 １２ 比較手段 １３ 出力回路 ＮＴＣ１，ＮＴＣ２，ＰＴＣ１，ＰＴＣ２，ＰＴＣ３
温度補償素子
温度補償素子
Claims (5)
- 【請求項１】 コイル及びコンデンサによって構成され
るＬＣ自励振動回路と、 前記ＬＣ自励振動回路の振動信号を増幅する増幅回路
と、 前記増幅回路の出力を前記ＬＣ自励振動回路に帰還する
帰還回路と、 ＬＣ自励振動回路の共振周波数を変えることなく前記増
幅回路の帰還ループのループ利得を変化させるループ利
得制御手段と、を具備することを特徴とするＬＣ発振回
路。 - 【請求項２】 前記ループ利得制御手段は、前記増幅回
路の動作点及び増幅率の少なくとも一方を変化させるこ
とにより、ループ利得を制御するものであることを特徴
とする請求項１又は２記載のＬＣ発振回路。 - 【請求項３】 前記ループ利得制御手段は、ループ利得
を変化させる素子として温度補償素子を用い、温度変化
による発振周波数の変化を少なくなるように構成したこ
とを特徴とする請求項１又は２記載のＬＣ発振回路。 - 【請求項４】 請求項１〜３のいずれか１項記載の前記
ＬＣ発振回路と、 前記ＬＣ発振回路の発振周波数を弁別する周波数弁別手
段と、 前記周波数弁別手段の周波数変化に基づいて物体を検出
する比較手段と、を具備することを特徴とする近接セン
サ。 - 【請求項５】 ループ利得を変化させることによって動
作距離を変化させるようにした請求項１〜３のいずれか
１項記載の前記ＬＣ発振回路と、 前記ＬＣ発振回路の発振周波数を弁別する周波数弁別手
段と、 前記周波数弁別手段の周波数変化に基づいて物体を検出
する比較手段と、を具備することを特徴とする近接セン
サ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32832696A JPH10173437A (ja) | 1996-12-09 | 1996-12-09 | Ｌｃ発振回路及びこれを用いた近接センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32832696A JPH10173437A (ja) | 1996-12-09 | 1996-12-09 | Ｌｃ発振回路及びこれを用いた近接センサ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10173437A true JPH10173437A (ja) | 1998-06-26 |
Family
ID=18208989
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP32832696A Pending JPH10173437A (ja) | 1996-12-09 | 1996-12-09 | Ｌｃ発振回路及びこれを用いた近接センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10173437A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008528948A (ja) * | 2004-03-08 | 2008-07-31 | マイクロ−エプシロン・メステヒニク・ゲーエムベーハー・ウント・コンパニー・カー・ゲー | 回転速度の非接触測定方法及び装置 |
| WO2013089205A1 (ja) | 2011-12-13 | 2013-06-20 | 株式会社アミテック | 位置検出装置 |
| WO2014200105A1 (ja) | 2013-06-13 | 2014-12-18 | 株式会社アミテック | 誘導型位置検出装置 |
| US10775198B2 (en) | 2015-11-04 | 2020-09-15 | Amiteq Co., Ltd. | Displacement detection device |
| JP2021108515A (ja) * | 2019-12-27 | 2021-07-29 | オムロン株式会社 | 共振発振回路及び非接触給電システム |
| CN117713793A (zh) * | 2023-12-21 | 2024-03-15 | 无锡德芯微电子有限公司 | 一种激励控制和跟随检测融合的电感式传感器控制电路 |
-
1996
- 1996-12-09 JP JP32832696A patent/JPH10173437A/ja active Pending
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008528948A (ja) * | 2004-03-08 | 2008-07-31 | マイクロ−エプシロン・メステヒニク・ゲーエムベーハー・ウント・コンパニー・カー・ゲー | 回転速度の非接触測定方法及び装置 |
| WO2013089205A1 (ja) | 2011-12-13 | 2013-06-20 | 株式会社アミテック | 位置検出装置 |
| EP3431318A1 (en) | 2011-12-13 | 2019-01-23 | Amiteq Co., Ltd. | Position detection device |
| WO2014200105A1 (ja) | 2013-06-13 | 2014-12-18 | 株式会社アミテック | 誘導型位置検出装置 |
| CN105308418A (zh) * | 2013-06-13 | 2016-02-03 | 株式会社阿米泰克 | 感应型位置检测装置 |
| US9752899B2 (en) | 2013-06-13 | 2017-09-05 | Amiteq Co., Ltd. | Inductive position detection device |
| US10775198B2 (en) | 2015-11-04 | 2020-09-15 | Amiteq Co., Ltd. | Displacement detection device |
| JP2021108515A (ja) * | 2019-12-27 | 2021-07-29 | オムロン株式会社 | 共振発振回路及び非接触給電システム |
| CN117713793A (zh) * | 2023-12-21 | 2024-03-15 | 无锡德芯微电子有限公司 | 一种激励控制和跟随检测融合的电感式传感器控制电路 |
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Effective date: 20040330 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20040531 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Effective date: 20050215 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 |