JP2008157920A - Capacitance detecting device - Google Patents

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加藤  学
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a capacitance detecting device capable of obtaining the output proportional to a distance to an object to be measured. <P>SOLUTION: In a condition where a reference capacity 13 and a closing switch 14 in parallel connected between an output terminal of an operational amplifier 11 and an input terminal (-), a closing switch 16 connected between a sensor electrode E1 and a potential V1 of a power supply, and a closing switch 15 connected between a sensor electrode E1 and an input terminal (-) of the operational amplifier 11 are all prepared to the capacitance detecting device, after performing switching operation putting the closing switch 14 at shut state to return to open state, a second switching operation putting the closing switch 15 at shut state to return again to open state and a third switching operation putting the closing switch 16 at shut state from open state to return again to open state are together implemented repeatedly. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、静電容量検出装置に関する。   The present invention relates to a capacitance detection device.

従来の静電容量検出装置には、例えば特許文献1,2に記載されたものがある。
米国特許第6466036号明細書 特開2005−106665号公報
Examples of conventional capacitance detection devices include those described in Patent Documents 1 and 2.
US Pat. No. 6,466,036 JP 2005-106665 A

静電容量検出装置は、例えば自動車等の車両用ドアの開閉を制御するシステムに組込まれ、その静電容量検出装置の検出信号が、開錠をするときのトリガとして用いられている。具体的には、ユーザが車両に近づいて、車載された制御装置とユーザとの間でIDコードの照合が行われた結果、制御システムがアンロック許可モードに遷移する。この際に、ユーザが車両用ドアのアウトサイドハンドル内に配置されたアンロックセンサ(電極)に触れると、静電容量検出装置がその電極の静電容量の変化を検出し、開解のトリガ信号を出力する。換言すると、静電容量検出装置はユーザからのアンロックの意思を静電容量の変化で検出し、制御システムが開錠のトリガ信号を出力する。   The capacitance detection device is incorporated in a system that controls opening and closing of a vehicle door such as an automobile, for example, and a detection signal of the capacitance detection device is used as a trigger when unlocking. Specifically, as a result of the user approaching the vehicle and collating the ID code between the control device mounted on the vehicle and the user, the control system transitions to the unlock permission mode. At this time, when the user touches an unlock sensor (electrode) disposed in the outside handle of the vehicle door, the capacitance detection device detects a change in the capacitance of the electrode, and a trigger signal for the opening is detected. Is output. In other words, the capacitance detection device detects the intention of unlocking from the user by a change in capacitance, and the control system outputs an unlocking trigger signal.

また、静電容量検出装置には、車両の後突時の鞭打ちを低減するために乗員の頭部と座席のヘッドレストとの距離を制御する安全装置に組み込まれ、ヘッドレストに内蔵された電極と人体との距離に応じて静電容量が変化することを利用し、頭部とヘッドレストとの間の距離を検出する距離センサとして用いられるというニーズもある。   In addition, the capacitance detection device is incorporated in a safety device that controls the distance between the head of the occupant and the headrest of the seat in order to reduce whipping at the time of rear-end collision of the vehicle. There is also a need to be used as a distance sensor that detects the distance between the head and the headrest using the fact that the capacitance changes according to the distance between the head and the headrest.

上記特許文献1に示された静電容量検出装置では、図44のように、基準容量Csの一端に開閉スイッチS1を介して直流電圧源が接続され、基準容量Csの他端にはセンサ電極E1を介して片側が接地あるいは自由空間に接続された被測定容量Cxが接続され、基準容量Csの他端とグランドとの間には、開閉スイッチS2が接続され、基準容量Csの両端には開閉スイッチS3が接続され、基準容量Csの一端には該一端の電位を測定する電位測定部としてのコンパレータCMP及び制御回路が接続されている。   In the capacitance detection device disclosed in Patent Document 1, a DC voltage source is connected to one end of a reference capacitor Cs via an open / close switch S1 as shown in FIG. 44, and a sensor electrode is connected to the other end of the reference capacitor Cs. A measured capacitor Cx having one side grounded or connected to a free space is connected via E1, an open / close switch S2 is connected between the other end of the reference capacitor Cs and the ground, and both ends of the reference capacitor Cs are connected to both ends. The open / close switch S3 is connected, and one end of the reference capacitor Cs is connected to a comparator CMP and a control circuit as a potential measuring unit for measuring the potential of the one end.

この静電容量検出装置は、図45のように、まずスイッチS2及びスイッチS3を閉操作して基準容量Cs及び被測定容量Cxの電荷を放電させる。つぎに、スイッチS1を閉操作して直流電圧源によって基準容量Csと被測定容量Cxを充電し、基準容量の電位を、基準容量Csと被測定容量Cxの容量比で定まる電圧に上昇させた後にスイッチS1を開操作し、さらにスイッチS2を閉じて基準容量Csの他端を接地して被測定容量Cxの電荷を放電させるとともに、制御部によって基準容量Csの電位を測定する動作を繰り返し、基準容量Csの電位が設定電位に上昇するまでの回数をカウントする。そして、この基準容量Csの電位が設定電位に上昇するまでの回数の増減により、被測定容量Cxの容量値の変化の有無を検出している。   As shown in FIG. 45, this capacitance detection device first closes the switch S2 and the switch S3 to discharge the charges of the reference capacitor Cs and the measured capacitor Cx. Next, the switch S1 is closed to charge the reference capacitor Cs and the measured capacitor Cx with a DC voltage source, and the potential of the reference capacitor is increased to a voltage determined by the capacitance ratio of the reference capacitor Cs and the measured capacitor Cx. Later, the switch S1 is opened, the switch S2 is closed, the other end of the reference capacitor Cs is grounded to discharge the charge of the capacitor Cx to be measured, and the operation of measuring the potential of the reference capacitor Cs by the control unit is repeated. The number of times until the potential of the reference capacitor Cs rises to the set potential is counted. The presence or absence of a change in the capacitance value of the measured capacitance Cx is detected by increasing or decreasing the number of times until the potential of the reference capacitance Cs rises to the set potential.

特許文献1には、また、2つの被測定容量の変化の有無を検出する静電容量検出装置も記載されている。この静電容量検出装置では、基準容量Csの両端にそれぞれセンサ電極が接続され、各センサ電極に片側が接地或いは自由空間に接続された2つの被測定容量Cx1,Cx2がそれぞれ接続されている。基準容量Csの一端は、開閉スイッチS1を介して直流電圧源が接続されると共に開閉スイッチS2を介して接地されている。基準容量Csの他端は、開閉スイッチS3を介して直流電圧源が接続されると共に開閉スイッチS4を介して接地されている。静電容量検出装置では、開閉スイッチS1〜S4を操作し、基準容量Csの両端の電位をそれぞれ測定する2つの電位測定部により測定して、2つの被測定容量Cx1,Cx2の変化の有無を検出している。   Patent Document 1 also describes a capacitance detection device that detects the presence or absence of changes in two measured capacitances. In this capacitance detection device, sensor electrodes are connected to both ends of a reference capacitor Cs, and two measured capacitors Cx1 and Cx2 having one side connected to ground or free space are connected to each sensor electrode. One end of the reference capacitor Cs is connected to a DC voltage source via an open / close switch S1 and grounded via an open / close switch S2. The other end of the reference capacitor Cs is connected to a DC voltage source via an open / close switch S3 and grounded via an open / close switch S4. In the capacitance detection device, the open / close switches S1 to S4 are operated, and the potentials at both ends of the reference capacitor Cs are measured by the two potential measuring units to determine whether there are changes in the two measured capacitances Cx1 and Cx2. Detected.

さらに、特許文献2に示された静電容量検出装置は、両端間に開閉スイッチS1が接続された基準容量Csの一端が直流電圧源に接続され、その基準容量Csの他端が開閉スイッチS2を介して被測定容量Cxの一端に接続され、被測定容量Cxの他端が接地され、被測定容量Cxの両端間には開閉スイッチS3が接続されている。この静電容量検出装置では、開閉スイッチS1を閉にし、開に戻す第1のスイッチ動作を行った後、開閉スイッチS2を閉にしてから開にする第2のスイッチ操作と、開閉スイッチS3を閉にしてから開に戻す第3のスイッチ操作を交互に繰り返し、基準容量Csの他端の電位が所定電位に変化するまでの第2のスイッチ動作の回数に基づいて、被測定容量Cxの静電容量値の変化を検出している。   Further, in the capacitance detection device disclosed in Patent Document 2, one end of a reference capacitor Cs having an open / close switch S1 connected between both ends thereof is connected to a DC voltage source, and the other end of the reference capacitor Cs is connected to the open / close switch S2. Is connected to one end of the measured capacitance Cx, the other end of the measured capacitance Cx is grounded, and an open / close switch S3 is connected between both ends of the measured capacitance Cx. In this capacitance detection device, after performing the first switch operation for closing and opening the open / close switch S1, the second switch operation for opening and closing the open / close switch S2 and the open / close switch S3 are performed. The third switch operation of closing and returning to the open is alternately repeated, and the static capacitance of the measured capacitor Cx is determined based on the number of times of the second switch operation until the potential of the other end of the reference capacitor Cs changes to a predetermined potential. A change in the capacitance value is detected.

しかしながら、上記従来例では、充電された基準容量に被測定容量を接続する処理を繰り返して、基準容量の電位を測定するので、その電位が、基準容量を被測定容量と基準容量の和で割った値を被測定容量の接続回数乗じた値、つまり、基準容量を被測定容量と基準容量との和で割った値を底とし、前記接続回数を指数とする指数関数の一次関数となる。よって、被測定容量であるセンサ電極が形成する静電容量の値が小さく、また、その変化量が少ないと、容量検出の精度が低くなる。また、静電容量検出装置をセンサ電極間の距離を測定する距離センサとして使用した場合、基準容量の電位が前述の指数関数の一次関数となるため、簡便な回路で距離に比例した出力にすることが困難であった。
本発明は、以上のような現状を鑑みてなされた発明であり、簡便な回路でセンサ電極の距離に比例した出力を得られる静電容量検出装置を提供することを目的とする。
However, in the above conventional example, the process of connecting the measured capacitor to the charged reference capacitor is repeated and the potential of the reference capacitor is measured. Therefore, the potential is divided by the sum of the measured capacitor and the reference capacitor. The value obtained by multiplying the measured value by the number of connections of the measured capacity, that is, a value obtained by dividing the reference capacity by the sum of the measured capacity and the reference capacity, is a linear function of an exponential function with the number of connections as an index. Therefore, if the value of the capacitance formed by the sensor electrode that is the capacitance to be measured is small and the amount of change is small, the accuracy of capacitance detection is low. In addition, when the capacitance detection device is used as a distance sensor for measuring the distance between sensor electrodes, the potential of the reference capacitance is a linear function of the exponential function described above, so that the output is proportional to the distance with a simple circuit. It was difficult.
The present invention has been made in view of the above situation, and an object of the present invention is to provide a capacitance detection device that can obtain an output proportional to the distance of a sensor electrode with a simple circuit.

上記目的を達成するために、本発明の第1の観点に係る静電容量検出装置は、反転入力端子と非反転入力端子と出力端子とを有し、該非反転入力端子には第1の固定電位が入力された第1の差動増幅器と、
前記第1の差動増幅器の前記反転入力端子に一方の電極が接続されると共に該第1の差動増幅器の前記出力端子に他方の電極が接続された第1の基準容量と、
前記第1の差動増幅器の前記反転入力端子に一端が接続されると共に該第1の差動増幅器の前記出力端子に他端が接続された第1の開閉スイッチと、
前記第1の差動増幅器の前記反転入力端子に一端が接続された第2の開閉スイッチと、
前記第2の開閉スイッチの他端に一端が接続されると共に他端が第1の電源電位に接続された第3の開閉スイッチと、
前記第2の開閉スイッチの他端に接続されると共にほぼ定電位の導電体に対向して該導電体との間の距離に応じた静電容量を示すコンデンサを形成する第1のセンサ電極と、
前記第1の開閉スイッチを閉状態にしてから開状態にする第1のスイッチ操作を行った後、前記第2の開閉スイッチを閉状態にしてから開状態に戻す第2のスイッチ操作と、前記第3の開閉スイッチを閉状態にしてから開状態に戻す第3のスイッチ操作とを交互に繰り返すスイッチ制御手段と、
前記第1の差動増幅器の出力端子に一方の入力端子が接続され、該第1の差動増幅器の出力電圧と他方の入力端子に入力された電圧とを比較する比較器と、
前記第2のスイッチ操作の繰り返された回数をカウントするカウント手段と、
前記比較器の両入力端子の入力電圧のレベルが反転するまでに前記カウント手段でカウントされた前記第2のスイッチ操作の回数に基づき、前記第1のセンサ電極と前記導電体との間の静電容量の変化を判定する判定手段と、
を備えることを特徴とする。
In order to achieve the above object, a capacitance detection device according to a first aspect of the present invention has an inverting input terminal, a non-inverting input terminal, and an output terminal, and the non-inverting input terminal has a first fixed state. A first differential amplifier to which a potential is input;
A first reference capacitor having one electrode connected to the inverting input terminal of the first differential amplifier and the other electrode connected to the output terminal of the first differential amplifier;
A first open / close switch having one end connected to the inverting input terminal of the first differential amplifier and the other end connected to the output terminal of the first differential amplifier;
A second open / close switch having one end connected to the inverting input terminal of the first differential amplifier;
A third open / close switch having one end connected to the other end of the second open / close switch and the other end connected to a first power supply potential;
A first sensor electrode which is connected to the other end of the second open / close switch and forms a capacitor which faces a substantially constant potential conductor and exhibits a capacitance according to the distance from the conductor; ,
A second switch operation for closing the first open / close switch and then opening the first open / close switch and then returning the open / close switch to the open state after closing the second open / close switch; Switch control means for alternately repeating the third switch operation for returning the open state to the open state after closing the third open / close switch;
A comparator that has one input terminal connected to the output terminal of the first differential amplifier and compares the output voltage of the first differential amplifier with the voltage input to the other input terminal;
Counting means for counting the number of times the second switch operation is repeated;
Based on the number of times of the second switch operation counted by the counting means until the level of the input voltage at both input terminals of the comparator is inverted, the static between the first sensor electrode and the conductor is determined. Determining means for determining a change in electric capacity;
It is characterized by providing.

なお、前記比較器の前記他方の入力端子に入力される電圧が、当該比較器の前記一方の入力端子に入力される電圧とは逆相であってもよい。   The voltage input to the other input terminal of the comparator may be out of phase with the voltage input to the one input terminal of the comparator.

さらにまた、前記第1の差動増幅器の反転入力端子に一端が接続された第4の開閉スイッチと、
前記第4の開閉スイッチの他端に一方の電極が接続されると共に他方の電極が第1の補正電位に接続された第1の補正容量と、
前記第4の開閉スイッチの他端に一端が接続されると共に他端が前記第1の補正電位に接続された第5の開閉スイッチと、
前記スイッチ制御手段は、前記第4の開閉スイッチを前記第2の開閉スイッチと同じタイミングで開閉し、前記第5の開閉スイッチを前記第3の開閉スイッチと同じタイミングで開閉する、ようにしてもよい。
Furthermore, a fourth open / close switch having one end connected to the inverting input terminal of the first differential amplifier;
A first correction capacitor having one electrode connected to the other end of the fourth open / close switch and the other electrode connected to a first correction potential;
A fifth open / close switch having one end connected to the other end of the fourth open / close switch and the other end connected to the first correction potential;
The switch control means opens and closes the fourth open / close switch at the same timing as the second open / close switch, and opens and closes the fifth open / close switch at the same timing as the third open / close switch. Good.

また、前記第1のセンサ電極の前記導電体に対向した面以外の面及び該第1のセンサ電極と前記第2及び第3の開閉スイッチとの間を接続する配線の少なくとも一部を包囲する第1のシールド部材と、
前記第1のシールド部材を、少なくとも前記第2の開閉スイッチが閉状態から開状態に遷移するときに前記第1の固定電位に保つ第1の電位供給回路と、
前記第1のシールド部材を少なくとも前記第3の開閉スイッチが閉状態から開状態に遷移するときに前記第1の電源電位に保つ第2の電位供給回路と、
を備えてもよい。
In addition, the surface of the first sensor electrode other than the surface facing the conductor and at least a part of the wiring connecting the first sensor electrode and the second and third open / close switches are surrounded. A first shield member;
A first potential supply circuit that maintains the first shield member at the first fixed potential when at least the second opening / closing switch transitions from a closed state to an open state;
A second potential supply circuit for maintaining the first shield member at the first power supply potential when at least the third opening / closing switch transitions from a closed state to an open state;
May be provided.

この場合、前記第1の電位供給回路と前記第1のシールド部材との間に接続された第1の電流検出回路と、
前記第3の開閉スイッチが閉状態の所定の期間に前記第1のシールド部材に前記第1の電源電位とは異なる電位を印加する第1の電位印加手段と、
を備えてもよい。
In this case, a first current detection circuit connected between the first potential supply circuit and the first shield member;
First potential applying means for applying a potential different from the first power supply potential to the first shield member during a predetermined period when the third open / close switch is closed;
May be provided.

また、前記第1のセンサ電極の前記導電体に対向した面以外の面、該第1のセンサ電極と前記第2及び第3の開閉スイッチとの間を接続する配線及び前記第1のシールド部材の少なくとも一部を包囲する第1の外部シールド部材を備え、
前記第1の外部シールド部材は定電位に設定されてもよい。
A surface of the first sensor electrode other than the surface facing the conductor, wiring connecting the first sensor electrode and the second and third on / off switches, and the first shield member; A first outer shield member surrounding at least a part of
The first outer shield member may be set to a constant potential.

上記目的を達成するために、本発明の第2の観点に係る静電容量検出装置は、反転入力端子と非反転入力端子と出力端子とを有し、該非反転入力端子には第1の固定電位が入力された第1の差動増幅器と、
前記第1の差動増幅器の前記反転入力端子に一方の電極が接続されると共に該第1の差動増幅器の前記出力端子に他方の電極が接続された第1の基準容量と、
前記第1の差動増幅器の前記反転入力端子に一端が接続されると共に該第1の差動増幅器の前記出力端子に他端が接続された第1の開閉スイッチと、
前記第1の差動増幅器の前記反転入力端子に一端が接続された第2の開閉スイッチと、
前記第2の開閉スイッチの他端に一端が接続されると共に他端が第1の電源電位に接続された第3の開閉スイッチと、
前記第2の開閉スイッチの他端に接続されると共にほぼ定電位の導電体に対向して該導電体との間の距離に応じた静電容量を示すコンデンサを形成する第1のセンサ電極と、
反転入力端子と非反転入力端子と出力端子とを有し、該非反転入力端子には第2の固定電位が入力された第2の差動増幅器と、
前記第2の差動増幅器の前記反転入力端子に一方の電極が接続されると共に該第2の差動増幅器の前記出力端子に他方の電極が接続された第2の基準容量と、
前記第2の差動増幅器の前記反転入力端子に一端が接続されると共に該第2の差動増幅器の前記出力端子に他端が接続された第4の開閉スイッチと、
前記第2の差動増幅器の前記反転入力端子に一端が接続された第5の開閉スイッチと、
前記第5の開閉スイッチの他端に一端が接続されると共に他端が第2の電源電位に接続された第6の開閉スイッチと、
前記第5の開閉スイッチの他端に接続されると共に前記導電体に対向して該導電体との間の距離に応じた静電容量を示すコンデンサを形成する第2のセンサ電極と、
前記第1の開閉スイッチ及び第4の開閉スイッチを閉状態にしてから開状態にする第1のスイッチ操作を行った後、前記第2の開閉スイッチ及び第5の開閉スイッチを閉状態にしてから開状態に戻す第2のスイッチ操作と、前記第3の開閉スイッチ及び第6の開閉スイッチを閉状態にしてから開状態に戻す第3のスイッチ操作とを交互に繰り返すスイッチ制御手段と、
前記第1の差動増幅器の出力端子に一方の入力端子が接続されると共に前記第2の差動増幅器の出力端子に他方の入力端子が接続され、該第1の差動増幅器の出力電圧と該第2の差動増幅器の出力電圧とを比較する比較器と、
前記第2のスイッチ操作の繰り返された回数をカウントするカウント手段と、
前記比較器の両入力端子の入力電圧のレベルが反転するまでに前記カウント手段でカウントされた前記第2のスイッチ操作の回数に基づき、前記第1のセンサ電極及び前記第2のセンサ電極の少なくとも一方と前記導電体との間の静電容量の変化を判定する判定手段と、
を備えることを特徴とする。
In order to achieve the above object, a capacitance detection device according to a second aspect of the present invention has an inverting input terminal, a non-inverting input terminal, and an output terminal, and the non-inverting input terminal has a first fixed state. A first differential amplifier to which a potential is input;
A first reference capacitor having one electrode connected to the inverting input terminal of the first differential amplifier and the other electrode connected to the output terminal of the first differential amplifier;
A first open / close switch having one end connected to the inverting input terminal of the first differential amplifier and the other end connected to the output terminal of the first differential amplifier;
A second open / close switch having one end connected to the inverting input terminal of the first differential amplifier;
A third open / close switch having one end connected to the other end of the second open / close switch and the other end connected to a first power supply potential;
A first sensor electrode which is connected to the other end of the second open / close switch and forms a capacitor which faces a substantially constant potential conductor and exhibits a capacitance according to the distance from the conductor; ,
A second differential amplifier having an inverting input terminal, a non-inverting input terminal, and an output terminal, the second fixed potential being input to the non-inverting input terminal;
A second reference capacitor having one electrode connected to the inverting input terminal of the second differential amplifier and the other electrode connected to the output terminal of the second differential amplifier;
A fourth open / close switch having one end connected to the inverting input terminal of the second differential amplifier and the other end connected to the output terminal of the second differential amplifier;
A fifth open / close switch having one end connected to the inverting input terminal of the second differential amplifier;
A sixth open / close switch having one end connected to the other end of the fifth open / close switch and the other end connected to a second power supply potential;
A second sensor electrode which is connected to the other end of the fifth open / close switch and forms a capacitor which faces the conductor and exhibits a capacitance according to the distance from the conductor;
After performing the first switch operation for opening the first open / close switch and the fourth open / close switch after closing the first open / close switch and the fourth open / close switch, the second open / close switch and the fifth open / close switch are closed. Switch control means for alternately repeating a second switch operation for returning to the open state and a third switch operation for returning the open state to the open state after closing the third open / close switch and the sixth open / close switch;
One input terminal is connected to the output terminal of the first differential amplifier and the other input terminal is connected to the output terminal of the second differential amplifier, and the output voltage of the first differential amplifier is A comparator for comparing the output voltage of the second differential amplifier;
Counting means for counting the number of times the second switch operation is repeated;
Based on the number of times of the second switch operation counted by the counting means until the level of the input voltage at both input terminals of the comparator is inverted, at least one of the first sensor electrode and the second sensor electrode. Determining means for determining a change in capacitance between one and the conductor;
It is characterized by providing.

なお、前記第1の差動増幅器の反転入力端子に一端が接続された第7の開閉スイッチと、
前記第7の開閉スイッチの他端に一方の電極が接続されると共に他方の電極が第1の補正電位に接続された第1の補正容量と、
前記第7の開閉スイッチの他端に一端が接続されると共に他端が前記第1の補正電位に接続された第8の開閉スイッチと、
前記第2の差動増幅器の反転入力端子に一端が接続された第9の開閉スイッチと、
前記第9の開閉スイッチの他端に一方の電極が接続されると共に他方の電極が第2の補正電位に接続された第2の補正容量と、
前記第9の開閉スイッチの他端に一端が接続されると共に他端が前記第2の補正電位に接続された第10の開閉スイッチとを備え、
前記スイッチ制御手段は、前記第7の開閉スイッチ及び第9の開閉スイッチを前記第2の開閉スイッチ及び第5の開閉スイッチと同じタイミングで開閉し、前記第8の開閉スイッチ及び第10の開閉スイッチを前記第3の開閉スイッチ及び第6の開閉スイッチと同じタイミングで開閉する、ようにしてもよい。
A seventh open / close switch having one end connected to the inverting input terminal of the first differential amplifier;
A first correction capacitor having one electrode connected to the other end of the seventh open / close switch and the other electrode connected to a first correction potential;
An eighth open / close switch having one end connected to the other end of the seventh open / close switch and the other end connected to the first correction potential;
A ninth open / close switch having one end connected to the inverting input terminal of the second differential amplifier;
A second correction capacitor having one electrode connected to the other end of the ninth open / close switch and the other electrode connected to a second correction potential;
A tenth open / close switch having one end connected to the other end of the ninth open / close switch and the other end connected to the second correction potential;
The switch control means opens and closes the seventh open / close switch and the ninth open / close switch at the same timing as the second open / close switch and the fifth open / close switch, and the eighth open / close switch and the tenth open / close switch. May be opened and closed at the same timing as the third open / close switch and the sixth open / close switch.

また、前記第1のセンサ電極の前記導電体に対向した面以外の面及び該第1のセンサ電極と前記第2及び第3の開閉スイッチとの間を接続する配線の少なくとも一部を包囲する第1のシールド部材と、
前記第1のシールド部材を、少なくとも前記第2の開閉スイッチが閉状態から開状態に遷移するときに前記第1の固定電位に保つ第1の電位供給回路と、
前記第1のシールド部材を少なくとも前記第3の開閉スイッチが閉状態から開状態に遷移するときに前記第1の電源電位に保つ第2の電位供給回路と、
前記第2のセンサ電極の前記導電体に対向した面以外の面及び該第2のセンサ電極と前記第5及び第6の開閉スイッチとの間を接続する配線の少なくとも一部を包囲する第2のシールド部材と、
前記第2のシールド部材を、少なくとも前記第5の開閉スイッチが閉状態から開状態に遷移するときに前記第2の固定電位に保つ第3の電位供給回路と、
前記第2のシールド部材を少なくとも前記第6の開閉スイッチが閉状態から開状態に遷移するときに前記第2の電源電位に保つ第4の電位供給回路と、
を備えてもよい。
In addition, the surface of the first sensor electrode other than the surface facing the conductor and at least a part of the wiring connecting the first sensor electrode and the second and third open / close switches are surrounded. A first shield member;
A first potential supply circuit that maintains the first shield member at the first fixed potential when at least the second opening / closing switch transitions from a closed state to an open state;
A second potential supply circuit for maintaining the first shield member at the first power supply potential when at least the third opening / closing switch transitions from a closed state to an open state;
A second surrounding the surface of the second sensor electrode other than the surface facing the conductor and at least a part of the wiring connecting the second sensor electrode and the fifth and sixth open / close switches. A shielding member of
A third potential supply circuit that maintains the second shield member at the second fixed potential when at least the fifth open / close switch transitions from a closed state to an open state;
A fourth potential supply circuit for maintaining the second shield member at the second power supply potential when at least the sixth open / close switch transits from a closed state to an open state;
May be provided.

この場合、前記第1の電位供給回路と前記第1のシールド部材との間に接続された第1の電流検出回路と、
前記第3の開閉スイッチが閉状態の所定の期間に前記第1のシールド部材に前記第1の電源電位とは異なる電位を印加する第1の電位印加手段と、
前記第3の電位供給回路と前記第2のシールド部材との間に接続された第2の電流検出回路と、
前記第4の開閉スイッチが閉状態の所定の期間に前記第2のシールド部材に前記第2の電源電位とは異なる電位を印加する第2の電位印加手段と、
を備えてもよい。
In this case, a first current detection circuit connected between the first potential supply circuit and the first shield member;
First potential applying means for applying a potential different from the first power supply potential to the first shield member during a predetermined period when the third open / close switch is closed;
A second current detection circuit connected between the third potential supply circuit and the second shield member;
Second potential applying means for applying a potential different from the second power supply potential to the second shield member during a predetermined period when the fourth open / close switch is closed;
May be provided.

また、前記第1のセンサ電極の前記導電体に対向した面以外の面、該第1のセンサ電極と前記第2及び第3の開閉スイッチとの間を接続する配線及び前記第1のシールド部材の少なくとも一部を包囲する第1の外部シールド部材と、
前記第2のセンサ電極の前記導電体に対向した面以外の面、該第2のセンサ電極と前記第5及び第6の開閉スイッチとの間を接続する配線及び前記第2のシールド部材の少なくとも一部を包囲する第2の外部シールド部材とを備え、
前記第1の外部シールド部材及び第2の外部シールド部材は、任意の定電位に設定されてもよい。
A surface of the first sensor electrode other than the surface facing the conductor, wiring connecting the first sensor electrode and the second and third on / off switches, and the first shield member; A first outer shield member surrounding at least a portion of
At least one of a surface of the second sensor electrode other than the surface facing the conductor, a wiring connecting the second sensor electrode and the fifth and sixth open / close switches, and at least the second shield member A second outer shield member surrounding the part,
The first outer shield member and the second outer shield member may be set to an arbitrary constant potential.

さらに、前記第1のセンサ電極と前記第2のセンサ電極の面積は等しく、該第1のセンサ電極の重心と該第2のセンサ電極の重心とはほぼ一致してもよい。   Furthermore, the areas of the first sensor electrode and the second sensor electrode may be equal, and the center of gravity of the first sensor electrode and the center of gravity of the second sensor electrode may substantially coincide.

この場合、前記第1のセンサ電極と前記第2のセンサ電極は、前記重心を通る2つ以上の平面に対して対称に配されてもよい。   In this case, the first sensor electrode and the second sensor electrode may be arranged symmetrically with respect to two or more planes passing through the center of gravity.

本発明によれば、距離センサとして使用した場合でも、簡便な回路構成で距離に比例した出力を得られる静電容量検出装置を実現できる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, even when it uses as a distance sensor, the electrostatic capacitance detection apparatus which can obtain the output proportional to distance with a simple circuit structure is realizable.

以下、図面に基づき、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
[第1の実施形態]
図1は、本発明の第1の実施形態に係る静電容量検出装置10を示す回路図である。
図2は、図1のA部を示す図である。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[First Embodiment]
FIG. 1 is a circuit diagram showing a capacitance detection device 10 according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram showing a part A of FIG.

この静電容量検出装置10は、第1の差動増幅器(以下、オペアンプという)11と、比較器としてのコンパレータ12と、第1の基準容量13と、第1の開閉スイッチ14と、第2の開閉スイッチ15と、第3の開閉スイッチ16と、第1のセンサ電極E1と、制御部17とを備えている。制御部17は、開閉スイッチ14〜16のスイッチングを制御するスイッチ制御手段17a、開閉スイッチ15のオン・オフ回数をカウントするカウント手段17bと、コンパレータ12の出力レベルが変化したか否かを判定し、コンパレータ22の出力レベルが変化するまでにカウント手段17bでカウントされた数に応じた出力信号を出力する判定手段17cとを備えている。   The capacitance detection device 10 includes a first differential amplifier (hereinafter referred to as an operational amplifier) 11, a comparator 12 as a comparator, a first reference capacitor 13, a first opening / closing switch 14, and a second Open / close switch 15, third open / close switch 16, first sensor electrode E 1, and controller 17. The control unit 17 determines whether or not the output level of the comparator 12 has changed, the switch control unit 17a for controlling the switching of the open / close switches 14 to 16, the count unit 17b for counting the number of on / off times of the open / close switch 15. And determining means 17c for outputting an output signal corresponding to the number counted by the counting means 17b until the output level of the comparator 22 changes.

オペアンプ11の出力端子は、基準容量13の一方の電極と開閉スイッチ14の一端とコンパレータ12の一方の入力端子(−)とに接続されている。オペアンプ11の反転入力端子(−)に、基準容量13の他方の電極と開閉スイッチ14の他端と開閉スイッチ15の一端が接続されている。開閉スイッチ15の他端は、一端が第1の電源電位V1に接続された開閉スイッチ16の他端とセンサ電極E1とに接続されている。オペアンプ11の非反転入力端子(+)は、第1の固定電位V3に接続されている。コンパレータ12の他方の入力端子(+)の電位Vin+は電源電位V4に固定され、コンパレータ12の出力端子が制御部17に接続されている。   The output terminal of the operational amplifier 11 is connected to one electrode of the reference capacitor 13, one end of the open / close switch 14, and one input terminal (−) of the comparator 12. The other electrode of the reference capacitor 13, the other end of the open / close switch 14, and one end of the open / close switch 15 are connected to the inverting input terminal (−) of the operational amplifier 11. The other end of the open / close switch 15 is connected to the other end of the open / close switch 16 whose one end is connected to the first power supply potential V1 and the sensor electrode E1. The non-inverting input terminal (+) of the operational amplifier 11 is connected to the first fixed potential V3. The potential Vin + of the other input terminal (+) of the comparator 12 is fixed to the power supply potential V 4, and the output terminal of the comparator 12 is connected to the control unit 17.

センサ電極E1は、図2に示すように、ほぼ定電位の導電体E0に対向して導電体E0との間にコンデンサを形成する。センサ電極E1がそのコンデンサの一方の電極となる。このコンデンサの容量が被測容量Cx11となる。   As shown in FIG. 2, the sensor electrode E1 forms a capacitor between the sensor E1 and the conductor E0 facing the conductor E0 having a substantially constant potential. The sensor electrode E1 is one electrode of the capacitor. The capacity of this capacitor is the measured capacity Cx11.

次に、図1の静電容量検出装置の動作を、図3を参照して説明する。
図3(a)〜(f)は、図1の動作を説明するためのタイミングチャートである。尚、この図3では、電位V1,V3,V4の高さの関係をV1>V3>V4としているが、電位V1,V3,V4の高さの関係をV1<V3<V4としてもよい。
Next, the operation of the capacitance detection device of FIG. 1 will be described with reference to FIG.
3A to 3F are timing charts for explaining the operation of FIG. In FIG. 3, the relationship between the heights of the potentials V1, V3, and V4 is V1>V3> V4, but the relationship between the heights of the potentials V1, V3, and V4 may be V1 <V3 <V4.

図3は、初期状態として、電位VE1が電源電位V1に充電され、コンパレータ12の反転入力端子の電位Vin−が電位V4よりも低くなっているものとして示されている。
制御部17による制御により、開閉スイッチ14を開状態から所定期間閉状態にして開状態に戻す第1のスイッチ操作(図3(a))を行った後、開閉スイッチ15を開状態から所定期間閉状態にして再び開状態に戻す第2のスイッチ操作(図3(b))と、開閉スイッチ16を開状態から所定期間閉状態にして再び開状態に戻す第3のスイッチ操作(図3(c))とを繰り返し行う。
FIG. 3 shows an initial state in which the potential VE1 is charged to the power supply potential V1, and the potential Vin− of the inverting input terminal of the comparator 12 is lower than the potential V4.
Under the control of the control unit 17, after performing the first switch operation (FIG. 3A) for returning the open / close switch 14 from the open state to the closed state for a predetermined period, the open / close switch 15 is changed from the open state to the predetermined period. The second switch operation (FIG. 3 (b)) for returning to the open state again after closing, and the third switch operation (FIG. 3 (b) for returning the open / close switch 16 from the open state to the closed state for a predetermined period. c)) is repeated.

第1のスイッチ操作により、基準容量13の両電極間が短絡され、オペアンプ11の出力端子及びコンパレータ12の反転入力端子の電位Vin−が電位V4を超えて電位V3に上昇し(図3(e)),コンパレータ12の出力信号Voutが高レベルから低レベルに遷移する(図3(f))。   By the first switch operation, both electrodes of the reference capacitor 13 are short-circuited, and the potential Vin− of the output terminal of the operational amplifier 11 and the inverting input terminal of the comparator 12 exceeds the potential V4 and rises to the potential V3 (FIG. 3 (e )), The output signal Vout of the comparator 12 transits from a high level to a low level (FIG. 3 (f)).

第2のスイッチ操作により、それまでにセンサ電極E1に充電されていた電荷により、基準容量13が充電されると共に、電位Vin−が低下する。センサ電極E1の電位VE1は、第2のスイッチング操作により低下するが、第3のスイッチ操作により、センサ電極E1の電位VE1が再び電源電位V1となる。   By the second switch operation, the reference capacitor 13 is charged and the potential Vin− is lowered by the charge that has been charged in the sensor electrode E1 so far. Although the potential VE1 of the sensor electrode E1 is lowered by the second switching operation, the potential VE1 of the sensor electrode E1 becomes the power supply potential V1 again by the third switch operation.

第2のスイッチ操作及び第3のスイッチ操作を繰り返すことにより、コンパレータ12の反転入力端子の電位Vin−が、繰り返しの回数に応じて低下する。コンパレータ12の反転入力端子の電位Vin−が電位V4以下になると、コンパレータ12の出力信号が高レベルに遷移する。制御部17は、コンパレータ12の出力信号Voutが遷移するまでに繰り返し行われた第2のスイッチ操作の回数をカウントし、それを関数とする計算結果を出力する。   By repeating the second switch operation and the third switch operation, the potential Vin− of the inverting input terminal of the comparator 12 decreases according to the number of repetitions. When the potential Vin− of the inverting input terminal of the comparator 12 becomes equal to or lower than the potential V4, the output signal of the comparator 12 transitions to a high level. The control unit 17 counts the number of times of the second switch operation repeatedly performed until the output signal Vout of the comparator 12 transitions, and outputs a calculation result using this as a function.

ここで、基準容量13と開閉スイッチ14の並列回路は、オペアンプ11の負帰還インピーダンスとなり、第1のスイッチ操作により、オペアンプ11の出力端子の電位、つまりコンパレータ12の反転入力端子の電位Vin−は、固定電位V3と同電位となる。第2のスイッチ操作及び第3のスイッチ操作を繰り返すと、コンパレータ12の反転入力端子の電位Vin−は、第2のスイッチ操作の繰り返し回数nと、センサ電極E1を一方の電極とするコンデンサの被測定容量Cx11と、基準容量13の容量値Cs1と、電位V1,V3の関係から、
Vin−=V3−n×(V1−V3)×Cx11/Cs1・・・(1)
となり、第2のスイッチ操作の回数nに比例して変化する。
Here, the parallel circuit of the reference capacitor 13 and the open / close switch 14 becomes a negative feedback impedance of the operational amplifier 11, and the potential of the output terminal of the operational amplifier 11, that is, the potential Vin− of the inverting input terminal of the comparator 12 is generated by the first switch operation. The same potential as the fixed potential V3. When the second switch operation and the third switch operation are repeated, the potential Vin− of the inverting input terminal of the comparator 12 is equal to the number n of repetitions of the second switch operation and the capacitance of the capacitor having the sensor electrode E1 as one electrode. From the relationship between the measurement capacitor Cx11, the capacitance value Cs1 of the reference capacitor 13, and the potentials V1 and V3,
Vin− = V3−n × (V1−V3) × Cx11 / Cs1 (1)
And changes in proportion to the number of times n of the second switch operation.

上式より、コンパレータ12の出力信号のレベルが遷移するまでの第2のスイッチ操作の回数n0が十分大きければ、被測定容量Cx11は、Cx11×(V1−V3)×n0≒Cs1×(V3−V4)より、次の式で表すことができる。
Cx11=(V3−V4)/(V1−V4)×Cs1/n0・・・(2)
From the above equation, if the number n0 of second switch operations until the level of the output signal of the comparator 12 transitions is sufficiently large, the measured capacitance Cx11 is Cx11 × (V1−V3) × n0≈Cs1 × (V3− From V4), it can be expressed by the following equation.
Cx11 = (V3-V4) / (V1-V4) × Cs1 / n0 (2)

センサ電極E1が一方の電極となるコンデンサが平板コンデンサで構成されていると仮定すると、対象となる導電体E0までの距離dと被測定容量Cx11は反比例の関係があり、(2)式より被測定容量Cx11と回数n0は反比例の関係にあるので、距離dと回数n0は比例の関係にあり、図1の静電容量検出装置10の構成を変えることなく直接、距離センサとして用いることができ、静電容量検出装置10の出力を直接、距離情報として用いることができる。   Assuming that the capacitor whose sensor electrode E1 is one electrode is a flat plate capacitor, the distance d to the target conductor E0 and the measured capacitance Cx11 are in an inversely proportional relationship. Since the measurement capacitance Cx11 and the number of times n0 are in an inversely proportional relationship, the distance d and the number of times n0 are in a proportional relationship, and can be used directly as a distance sensor without changing the configuration of the capacitance detection device 10 in FIG. The output of the capacitance detection device 10 can be directly used as distance information.

[第2の実施形態]
前述の第1の実施形態では、コンパレータ12の他方の入力端子(+)に固定の電源電位V4を与えていたが、コンパレータ12の一方の入力端子(−)の電位Vin−に対して逆相に変化する電位Vin+を入力してもよい。その一例を第2の実施形態で示す。
[Second Embodiment]
In the first embodiment described above, the fixed power supply potential V4 is applied to the other input terminal (+) of the comparator 12. However, the phase is opposite to the potential Vin− of the one input terminal (−) of the comparator 12. Alternatively, a potential Vin + that changes to may be input. One example is shown in the second embodiment.

図4は、本発明の第2の実施形態に係る静電容量検出装置20を示す回路図である。
図5は、図4の静電容量検出装置20のA部を示す図である。
FIG. 4 is a circuit diagram showing a capacitance detection device 20 according to the second embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a diagram showing a part A of the capacitance detection device 20 of FIG.

静電容量検出装置20は、第1のオペアンプ21を備えている。オペアンプ21の出力端子がコンパレータ22の一方の入力端子(−)に接続される共に、オペアンプ21の出力端子には、第1の基準容量23の一方の電極と第1の開閉スイッチ24の一端とが接続されている。オペアンプ21の反転入力端子に基準容量23の他方の電極と開閉スイッチ24の他端と第2の開閉スイッチ25の一端とが、接続されている。開閉スイッチ25の他端は、一端が第1の電源電位V1に接続される第3の開閉スイッチ26の他端と第1のセンサ電極E1とに、接続されている。オペアンプ21の非反転入力端子(+)は、第1の固定電位V3に接続されている。   The capacitance detection device 20 includes a first operational amplifier 21. The output terminal of the operational amplifier 21 is connected to one input terminal (−) of the comparator 22, and the output terminal of the operational amplifier 21 includes one electrode of the first reference capacitor 23 and one end of the first opening / closing switch 24. Is connected. The other electrode of the reference capacitor 23, the other end of the open / close switch 24, and one end of the second open / close switch 25 are connected to the inverting input terminal of the operational amplifier 21. The other end of the open / close switch 25 is connected to the other end of the third open / close switch 26 whose one end is connected to the first power supply potential V1 and the first sensor electrode E1. The non-inverting input terminal (+) of the operational amplifier 21 is connected to the first fixed potential V3.

静電容量検出装置20には、さらに、第2のオペアンプ31が設けられている。オペアンプ31の出力端子に、第2の基準容量33の一方の電極と第4の開閉スイッチ34の一端が接続されると共に、コンパレータ22の他方の入力端子(+)が接続されている。オペアンプ31の反転入力端子(−)に基準容量33の他方の電極と開閉スイッチ34の他端と第5の開閉スイッチ35の一端とが接続されている。   The capacitance detection device 20 is further provided with a second operational amplifier 31. One electrode of the second reference capacitor 33 and one end of the fourth open / close switch 34 are connected to the output terminal of the operational amplifier 31, and the other input terminal (+) of the comparator 22 is connected. The other electrode of the reference capacitor 33, the other end of the open / close switch 34, and one end of the fifth open / close switch 35 are connected to the inverting input terminal (−) of the operational amplifier 31.

開閉スイッチ35の他端は、一端が第2の電源電位V2に接続される第6の開閉スイッチ36の他端と第2のセンサ電極E2とに接続されている。オペアンプ31の非反転入力端子(+)は、第2の固定電位V5に接続されている。コンパレータ22の出力端子が制御部37に接続されている。制御部37は、開閉スイッチ25〜26,34〜36のスイッチングを制御するスイッチ制御手段37a、開閉スイッチ25,35のオン・オフ回数をカウントするカウント手段37bと、コンパレータ22の出力レベルが変化したか否かを判定し、コンパレータ22の出力レベルが変化するまでにカウント手段37bでカウントされた数に応じた出力信号を出力する判定手段37cとを備えている。   The other end of the opening / closing switch 35 is connected to the other end of the sixth opening / closing switch 36 whose one end is connected to the second power supply potential V2 and the second sensor electrode E2. The non-inverting input terminal (+) of the operational amplifier 31 is connected to the second fixed potential V5. The output terminal of the comparator 22 is connected to the control unit 37. The control unit 37 includes a switch control unit 37a that controls switching of the open / close switches 25 to 26 and 34 to 36, a count unit 37b that counts the number of on / off times of the open / close switches 25 and 35, and the output level of the comparator 22 has changed. Determination means 37c for outputting an output signal corresponding to the number counted by the counting means 37b until the output level of the comparator 22 changes.

センサ電極E1,E2は、図5に示すように、検出対象の導電体E0に対向して導電体E0との間に被測定容量がCx11,Cx21のコンデンサをそれぞれ形成し、センサ電極E1,E2が各コンデンサの一方の電極になる。また、センサ電極E1,E2は、近接して配置される。図5のCx0は、センサ電極E1,E2間に形成される寄生容量である。
電位V1,V2,V3,V5の高さの関係は、V1>V3>V5>V2であってもよいし、V1<V3<V5<V2でもよい。
As shown in FIG. 5, the sensor electrodes E1 and E2 are opposite to the conductor E0 to be detected and form capacitors having measured capacitances Cx11 and Cx21 between the conductor E0 and the sensor electrodes E1 and E2, respectively. Becomes one electrode of each capacitor. The sensor electrodes E1 and E2 are arranged close to each other. Cx0 in FIG. 5 is a parasitic capacitance formed between the sensor electrodes E1 and E2.
The relationship between the heights of the potentials V1, V2, V3, and V5 may be V1>V3>V5> V2 or V1 <V3 <V5 <V2.

次に、この静電容量検出装置20の動作を図6を参照して説明する。
図6(a)〜(g)は、図4の静電容量検出装置20の動作を説明するためのタイミングチャートである。初期状態として、センサ電極E1の電位VE1が電源電位V1に充電され、センサ電極E2の電位VE2が電源電位V2に充電されているものとして示されている。
Next, the operation of the capacitance detection device 20 will be described with reference to FIG.
6A to 6G are timing charts for explaining the operation of the capacitance detection device 20 of FIG. As an initial state, the potential VE1 of the sensor electrode E1 is charged to the power supply potential V1, and the potential VE2 of the sensor electrode E2 is shown to be charged to the power supply potential V2.

制御部37は、開閉スイッチ24,34を開状態から所定期間閉状態にして開状態に戻す第1のスイッチ操作を行った後、開閉スイッチ25,35を開状態から所定期間閉状態にして再び開状態に戻す第2のスイッチ操作と、開閉スイッチ26,36を開状態から所定期間閉状態にして再び開状態に戻す第3のスイッチ操作とを繰り返し行う。   The control unit 37 performs the first switch operation to return the open / close switches 24 and 34 from the open state to the closed state for a predetermined period and then return the open / close switches 25 and 35 from the open state to the closed state for a predetermined period. The second switch operation for returning to the open state and the third switch operation for returning the open / close switches 26 and 36 from the open state to the closed state for a predetermined period are repeated.

第1のスイッチ操作により(図6(a))、基準容量23,33が放電され、オペアンプ21の出力端子、つまりコンパレータ22の一方の入力端子(−)の電位Vin−が上昇し、オペアンプ31の出力端子であるコンパレータ22の他方の入力端子(+)の電位Vin+が下降する(図6(e))。電位Vin−及び電位Vin+の高低が逆転すると、コンパレータ22の出力信号Voutが例えば高レベルから低レベルに遷移する(図6(g))。   By the first switch operation (FIG. 6A), the reference capacitors 23 and 33 are discharged, the potential Vin− of the output terminal of the operational amplifier 21, that is, one input terminal (−) of the comparator 22 rises, and the operational amplifier 31. The potential Vin + of the other input terminal (+) of the comparator 22, which is the output terminal of, drops (FIG. 6 (e)). When the levels of the potential Vin− and the potential Vin + are reversed, the output signal Vout of the comparator 22 transitions from, for example, a high level to a low level (FIG. 6G).

第2のスイッチ操作により(図6(b))、センサ電極E1,E2(図6(d),(f))に充電されていた電荷によって、基準容量23,33が充電されると共に、コンパレータ22の一方の入力端子(−)の電位Vin−が低下し,他方の入力端子(+)の電位Vin+が上昇する。第3のスイッチ操作により(図6(c))、センサ電極E1の電位VE1が再び電源電位V1となり、センサ電極E2の電位VE2が再び電源電位V2となる。   The reference capacitors 23 and 33 are charged by the charges charged in the sensor electrodes E1 and E2 (FIGS. 6D and 6F) by the second switch operation (FIG. 6B), and the comparators The potential Vin− of one input terminal (−) of 22 decreases, and the potential Vin + of the other input terminal (+) increases. By the third switch operation (FIG. 6C), the potential VE1 of the sensor electrode E1 becomes the power supply potential V1 again, and the potential VE2 of the sensor electrode E2 becomes the power supply potential V2 again.

第2のスイッチ操作及び第3のスイッチ操作を繰り返すことにより、コンパレータ22の入力端子(−)の電位Vin−のレベルと入力端子(+)の電位Vin+のレベルが反転し、コンパレータ22の出力信号Voutのレベルが遷移し、再び高レベルになる。   By repeating the second switch operation and the third switch operation, the level of the potential Vin− of the input terminal (−) of the comparator 22 and the level of the potential Vin + of the input terminal (+) are inverted, and the output signal of the comparator 22 is inverted. The level of Vout transitions and becomes high again.

制御部37は、コンパレータ22の出力信号Voutが高レベルに遷移するまでに繰り返し行われた第2のスイッチ操作の回数をカウントし、それを関数とする計算結果を出力する。   The control unit 37 counts the number of times of the second switch operation repeatedly performed until the output signal Vout of the comparator 22 transitions to a high level, and outputs a calculation result using this as a function.

以上のように、本実施形態では、オペアンプ21、基準容量23、開閉スイッチ24〜26及びセンサ電極E1が、第1の実施形態のオペアンプ11、基準容量13、開閉スイッチ14〜16及びセンサ電極E1と同様に動作する。そして、オペアンプ21、基準容量23、開閉スイッチ24〜26及びセンサ電極E1が低下する電位Vin−を生成するのに対し、オペアンプ31、基準容量33、開閉スイッチ34〜36及びセンサ電極E2が、逆相の電位Vin+を生成してコンパレータ22に与える。   As described above, in the present embodiment, the operational amplifier 21, the reference capacitor 23, the open / close switches 24 to 26, and the sensor electrode E1 are the operational amplifier 11, the reference capacitor 13, the open / close switches 14 to 16 and the sensor electrode E1 of the first embodiment. Works as well. The operational amplifier 21, the reference capacitor 23, the open / close switches 24 to 26, and the sensor electrode E1 generate a potential Vin−, whereas the operational amplifier 31, the reference capacitor 33, the open / close switches 34 to 36, and the sensor electrode E2 are reversed. A phase potential Vin + is generated and applied to the comparator 22.

ここで、電位Vin−の変化は、第2のスイッチ操作の回数に比例すると共に被測定容量Cx11にほぼ比例し、電位Vin+の変化も第2のスイッチ操作の回数に比例すると共に被測定容量Cx21にほぼ比例する。被測定容量Cx11,Cx21は、センサ電極E1,E2と導電体E0との距離dに反比例するので、コンパレータ22の出力信号Voutが高レベルに遷移するまでにカウント手段でカウントされる数も距離dの関数となる。よって、静電容量検出装置20を距離センサとして使用した場合に、静電容量検出装置20の出力を距離情報として用いることができる。   Here, the change of the potential Vin− is proportional to the number of times of the second switch operation and substantially proportional to the measured capacitance Cx11, and the change of the potential Vin + is also proportional to the number of times of the second switch operation and the measured capacitance Cx21. Is almost proportional to Since the measured capacitances Cx11 and Cx21 are inversely proportional to the distance d between the sensor electrodes E1 and E2 and the conductor E0, the number counted by the counting means before the output signal Vout of the comparator 22 transits to a high level is also the distance d. Is a function of Therefore, when the capacitance detection device 20 is used as a distance sensor, the output of the capacitance detection device 20 can be used as distance information.

また、被測定容量Cx11,Cx21に対応する電荷を基準容量23,33に蓄積し、基準容量23,33の両端の電位差に基づいた信号をコンパレータ22で比較して被測定容量23,33の静電容量を検出する構成であるが、センサ電極E1の面積SE1と第1の基準容量23の容量Cs2の比SE1/Cs2と、センサ電極E2の面積SE2と第2の基準容量33の容量Cs3の比SE2/Cs3を等しくすることにより、電磁気的外乱の影響を抑制でき、センサ電極E1の面積SE1とセンサ電極E1の電位変動幅SE1(V1−V3)とセンサ電極E2の面積SE2とセンサ電極E2の電位変動幅SE1(V5−V2)を等しくすることにより、ラジオノイズの発生も抑制できる。   In addition, charges corresponding to the measured capacitors Cx11 and Cx21 are accumulated in the reference capacitors 23 and 33, and a signal based on the potential difference between both ends of the reference capacitors 23 and 33 is compared by the comparator 22 and the static capacitance of the measured capacitors 23 and 33 is measured. In the configuration for detecting the capacitance, the ratio SE1 / Cs2 of the area SE1 of the sensor electrode E1 and the capacitance Cs2 of the first reference capacitor 23, and the area SE2 of the sensor electrode E2 and the capacitance Cs3 of the second reference capacitor 33 are included. By making the ratio SE2 / Cs3 equal, the influence of electromagnetic disturbance can be suppressed, and the area SE1 of the sensor electrode E1, the potential fluctuation width SE1 (V1-V3) of the sensor electrode E1, the area SE2 of the sensor electrode E2, and the sensor electrode E2 The generation of radio noise can also be suppressed by equalizing the potential fluctuation width SE1 (V5-V2).

例えば、センサ電極E1,E2の面積を等しくし、第1の基準容量23と第2の基準容量33の容量を等しくすることにより、コンパレータ22に入力される電磁気的外乱の影響を抑制できる。さらに、V1−V3=V5−V2とすることにより、センサ電極E1,E2でのラジオノイズの発生も抑制できる。   For example, the influence of the electromagnetic disturbance input to the comparator 22 can be suppressed by making the areas of the sensor electrodes E1 and E2 equal and the capacitances of the first reference capacitor 23 and the second reference capacitor 33 equal. Furthermore, by setting V1−V3 = V5−V2, the generation of radio noise at the sensor electrodes E1 and E2 can be suppressed.

[第3の実施形態]
図7は、本発明の第3の実施形態に係る静電容量検出装置40を示す回路図であり、図1中の要素と共通する要素には共通の符号が付されている。
[Third Embodiment]
FIG. 7 is a circuit diagram showing a capacitance detection device 40 according to the third embodiment of the present invention. Elements common to those in FIG. 1 are denoted by common reference numerals.

この静電容量検出装置40は、第1の実施形態と同様に接続された第1のオペアンプ11と、コンパレータ12と、第1の基準容量13と、第1の開閉スイッチ14と、第2の開閉スイッチ15と、第3の開閉スイッチ16と、第1のセンサ電極E1と、制御部17とを備えている。   The capacitance detection device 40 includes a first operational amplifier 11, a comparator 12, a first reference capacitor 13, a first open / close switch 14, and a second switch connected in the same manner as in the first embodiment. An open / close switch 15, a third open / close switch 16, a first sensor electrode E 1, and a control unit 17 are provided.

静電容量検出装置40には、さらに、第7の開閉スイッチ41と、第8の開閉スイッチ42と、第1の補正容量43とが設けられている。
開閉スイッチ41の一端が、オペアンプ11の反転入力端子(−)に接続され、開閉スイッチ41の他端が、補正容量43の一方の電極と開閉スイッチ42の一端とに接続されている。開閉スイッチ42の他端と補正容量43の他方の電極とが、第1の補正電位V6に接続されている。尚、補正容量43の他方の電極は、補正電位V6以外の定電位に接続されていてもよい。
The capacitance detection device 40 is further provided with a seventh open / close switch 41, an eighth open / close switch 42, and a first correction capacitor 43.
One end of the open / close switch 41 is connected to the inverting input terminal (−) of the operational amplifier 11, and the other end of the open / close switch 41 is connected to one electrode of the correction capacitor 43 and one end of the open / close switch 42. The other end of the open / close switch 42 and the other electrode of the correction capacitor 43 are connected to the first correction potential V6. Note that the other electrode of the correction capacitor 43 may be connected to a constant potential other than the correction potential V6.

制御部17は、開閉スイッチ14〜16に加えて開閉41,42のスイッチングを制御する。ここで、開閉スイッチ41は、制御部17の制御により、開閉スイッチ15と同じタイミングで開閉し、開閉スイッチ42は、開閉スイッチ16と同じタイミングで開閉する。   The control unit 17 controls switching of the open / close 41 and 42 in addition to the open / close switches 14 to 16. Here, the open / close switch 41 opens and closes at the same timing as the open / close switch 15, and the open / close switch 42 opens and closes at the same timing as the open / close switch 16 under the control of the control unit 17.

電源電位V1,V3及び補正電位V6の関係は、V1>V3>V6又はV1<V3<V6である。
補正容量43の容量値Cc1又は補正電位V6の少なくとも一方は、調整可能とし、センサ電極E1及びセンサ電極E1と開閉スイッチ15,16とを接続する配線に寄生する寄生容量Cα1に対して、次の(3)式となるように、容量値Cc1及び補正電位V6を調整しておく。
(V1−V3)Cα1=(V3−V6)Cc1・・・(3)
The relationship between the power supply potentials V1 and V3 and the correction potential V6 is V1>V3> V6 or V1 <V3 <V6.
At least one of the capacitance value Cc1 or the correction potential V6 of the correction capacitor 43 is adjustable, and the following is applied to the parasitic capacitance Cα1 parasitic on the sensor electrode E1 and the wiring connecting the sensor electrode E1 and the open / close switches 15 and 16. The capacitance value Cc1 and the correction potential V6 are adjusted so as to satisfy the equation (3).
(V1-V3) Cα1 = (V3-V6) Cc1 (3)

この静電容量検出装置40は、制御部17による制御により、開閉スイッチ14を開状態から所定期間閉状態にして開状態に戻す第1のスイッチ操作を行った後、開閉スイッチ15,41を開状態から所定期間閉状態にして再び開状態に戻す第2のスイッチ操作と、開閉スイッチ16,42を開状態から所定期間閉状態にして再び開状態に戻す第3のスイッチ操作とを繰り返し行う。   The electrostatic capacitance detection device 40 performs the first switch operation to return the open / close switch 14 from the open state to the closed state for a predetermined period under the control of the control unit 17, and then open the open / close switches 15 and 41. The second switch operation for returning from the state to the closed state for a predetermined period and returning to the open state again, and the third switch operation for returning the open / close switches 16 and 42 from the open state to the closed state for a predetermined period and returning to the open state are repeated.

第2のスイッチ操作と第3のスイッチ操作を繰り返す場合、第3のスイッチ操作によってセンサ電極E1を一方の電極とするコンデンサが充電されると同時に寄生容量Cα1も充電される。そして、第2のスイッチ操作でセンサ電極E1を一方の電極とするコンデンサ及び寄生容量Cα1が、オペアンプ11の反転入力端子(−)に接続されて放電する。   When the second switch operation and the third switch operation are repeated, the capacitor having the sensor electrode E1 as one electrode is charged by the third switch operation, and at the same time, the parasitic capacitance Cα1 is charged. Then, the capacitor having the sensor electrode E1 as one electrode and the parasitic capacitance Cα1 are connected to the inverting input terminal (−) of the operational amplifier 11 and discharged by the second switch operation.

一方、補正容量43は第3のスイッチ操作の時に放電し、第2のスイッチ操作のときにオペアンプ11の反転入力端子(−)に接続される。こうして、4つのスイッチ類の開閉操作の1サイクル、すなわち、開閉スイッチ16及び開閉スイッチ42の閉操作と同スイッチ16,42の閉状態の一定時間後の開操作、これに続く開閉スイッチ15及び開閉スイッチ41の閉操作と同スイッチ15,41の閉状態の一定時間後の開操作が行われた後に、基準容量13には、(4)式で示される電荷が充電される。   On the other hand, the correction capacitor 43 is discharged when the third switch is operated, and is connected to the inverting input terminal (−) of the operational amplifier 11 when the second switch is operated. Thus, one cycle of the opening / closing operation of the four switches, that is, the closing operation of the opening / closing switch 16 and the opening / closing switch 42 and the opening operation after a certain period of time when the switches 16 and 42 are closed, followed by the opening / closing switch 15 and opening / closing. After the closing operation of the switch 41 and the opening operation after a certain period of time in the closed state of the switches 15 and 41 are performed, the reference capacitor 13 is charged with the charge expressed by the equation (4).

ここで、補正容量43の容量値Cc1は、(3)式によって調整されているので、それまでに寄生容量Cαに充電されていた電荷に対応する電荷を充電することになる。よって、(3)式におけるCα1とCc1との関係式から、基準容量13には、(V1−V3)Cx11の電荷が、つまり、センサ電極E1を一方の電極とするコンデンサから放電された電荷に相当する電荷で充電される。即ち、基準容量13における寄生容量Cα1の影響をなくすことができ、オペアンプ11の出力信号、つまりコンパレータ12の反転入力端子(−)の電位Vin−における寄生容量Cα1の影響を除去できる。
(V1−V3)(Cx11+Cα1)+(V6−V3)Cc1・・・(4)
Here, since the capacitance value Cc1 of the correction capacitor 43 is adjusted by the equation (3), a charge corresponding to the charge that has been charged in the parasitic capacitance Cα is charged. Therefore, from the relational expression between Cα1 and Cc1 in the expression (3), the reference capacitor 13 has the charge of (V1−V3) Cx11, that is, the charge discharged from the capacitor having the sensor electrode E1 as one electrode. It is charged with the corresponding charge. That is, the influence of the parasitic capacitance Cα1 in the reference capacitor 13 can be eliminated, and the influence of the parasitic capacitance Cα1 on the output signal of the operational amplifier 11, that is, the potential Vin− of the inverting input terminal (−) of the comparator 12 can be eliminated.
(V1-V3) (Cx11 + Cα1) + (V6-V3) Cc1 (4)

第2のスイッチ操作及び第3のスイッチ操作を繰り返すことにより、コンパレータ12の反転入力端子(−)の電位Vin−が、繰り返しの回数に応じて低下する。コンパレータ12の反転入力端子の電位Vin−が電源電位V4以下になると、コンパレータ12の出力信号が高レベルに遷移する。制御部17は、コンパレータ12の出力信号Voutが高レベルに遷移するまでに繰り返し行われた第2のスイッチ操作の回数をカウントし、それを関数とする計算結果を出力する。   By repeating the second switch operation and the third switch operation, the potential Vin− of the inverting input terminal (−) of the comparator 12 decreases according to the number of repetitions. When the potential Vin− of the inverting input terminal of the comparator 12 becomes equal to or lower than the power supply potential V4, the output signal of the comparator 12 transits to a high level. The control unit 17 counts the number of times of the second switch operation repeatedly performed until the output signal Vout of the comparator 12 transits to a high level, and outputs a calculation result using this as a function.

以上のように、この第3の実施形態の静電容量検出装置40では、オペアンプ11と、コンパレータ12と、基準容量13と、開閉スイッチ14〜16と、センサ電極E1とを備え、第1の実施形態と同様に開閉スイッチ14〜16を開閉するので、第1の実施形態の静電容量検出装置10と同様に、距離センサとして用いた場合の距離情報への変換が簡便である。さらに、開閉スイッチ41,42及び補正容量43を設け、開閉スイッチ41を開閉スイッチ15と同じタイミングで開閉し、開閉スイッチ42を開閉スイッチ16と同じタイミングで開閉するため、寄生容量Cα1の影響をなくすことができ、静電容量の検出の精度が向上する。   As described above, the capacitance detection device 40 of the third embodiment includes the operational amplifier 11, the comparator 12, the reference capacitor 13, the open / close switches 14 to 16, and the sensor electrode E1, and includes the first electrode. Since the open / close switches 14 to 16 are opened and closed in the same manner as in the embodiment, conversion to distance information when used as a distance sensor is simple as in the capacitance detection device 10 of the first embodiment. Further, the open / close switches 41 and 42 and the correction capacitor 43 are provided. The open / close switch 41 is opened / closed at the same timing as the open / close switch 15, and the open / close switch 42 is opened / closed at the same timing as the open / close switch 16, thereby eliminating the influence of the parasitic capacitance Cα1. This can improve the accuracy of capacitance detection.

[第4の実施形態]
図8は、本発明の第4の実施形態に係る静電容量検出装置50を示す回路図であり、図4中の要素と共通する要素には、共通の符号が付されている。
静電容量検出装置50は、第1及び第2のオペアンプ21,31と、コンパレータ22と、第1及び第2の基準容量23,33と、第1〜第6の開閉スイッチ24,25,26,34,35,36と、第1及び第2のセンサ電極E1,E2と、制御部37とを備え、これらが第2の実施形態の図4と同様に接続されている。
[Fourth Embodiment]
FIG. 8 is a circuit diagram showing a capacitance detection device 50 according to the fourth embodiment of the present invention. Elements common to those in FIG. 4 are denoted by common reference numerals.
The capacitance detection device 50 includes first and second operational amplifiers 21 and 31, a comparator 22, first and second reference capacitors 23 and 33, and first to sixth open / close switches 24, 25 and 26. , 34, 35, 36, first and second sensor electrodes E1, E2, and a control unit 37, which are connected in the same manner as in FIG. 4 of the second embodiment.

この静電容量検出装置50には、さらに、第7の開閉スイッチ51、第8の開閉スイッチ52、第1の補正容量53、第9の開閉スイッチ54、第10の開閉スイッチ55及び第2の補正容量56が設けられている。   The capacitance detection device 50 further includes a seventh opening / closing switch 51, an eighth opening / closing switch 52, a first correction capacitor 53, a ninth opening / closing switch 54, a tenth opening / closing switch 55, and a second opening / closing switch. A correction capacitor 56 is provided.

開閉スイッチ51の一端が、オペアンプ21の反転入力端子(−)に接続され、開閉スイッチ51の他端が、補正容量53の一方の電極と開閉スイッチ52の一端とに接続されている。開閉スイッチ52の他端と補正容量53の他方の電極とが、第1の補正電位V6に接続されている。尚、補正容量53の他方の電極は、補正電位V6以外の定電位に接続されていてもよい。   One end of the open / close switch 51 is connected to the inverting input terminal (−) of the operational amplifier 21, and the other end of the open / close switch 51 is connected to one electrode of the correction capacitor 53 and one end of the open / close switch 52. The other end of the open / close switch 52 and the other electrode of the correction capacitor 53 are connected to the first correction potential V6. Note that the other electrode of the correction capacitor 53 may be connected to a constant potential other than the correction potential V6.

開閉スイッチ54の一端が、オペアンプ31の反転入力端子(−)に接続され、開閉スイッチ54の他端が、補正容量56の一方の電極と開閉スイッチ55の一端とに接続されている。開閉スイッチ55の他端と補正容量56の他方の電極とが、第2の補正電位V7に接続されている。尚、補正容量56の他方の電極は、補正電位V7以外の定電位に接続されていてもよい。
電位V1〜V5及び電位V6,V7の電位の高さとの関係は、V1>V3>V5>V2かつV3>V6かつV7>V5の関係がある。
One end of the open / close switch 54 is connected to the inverting input terminal (−) of the operational amplifier 31, and the other end of the open / close switch 54 is connected to one electrode of the correction capacitor 56 and one end of the open / close switch 55. The other end of the open / close switch 55 and the other electrode of the correction capacitor 56 are connected to the second correction potential V7. Note that the other electrode of the correction capacitor 56 may be connected to a constant potential other than the correction potential V7.
The relationship between the potentials V1 to V5 and the heights of the potentials V6 and V7 is that V1>V3>V5> V2 and V3> V6 and V7> V5.

補正容量53の容量値Cc1又は補正電位V6の少なくとも一方は、調整可能であり、補正容量56の容量値Cc2又は補正電位V7の少なくとも一方は、調整可能としている。そして、センサ電極E1及びセンサ電極E1と開閉スイッチ25,26とを接続する配線に寄生する寄生容量Cα1に対して、(V1−V3)Cα1=(V3−V6)Cc1となるように、容量値Cc1及び補正電位V6を調整しておく。   At least one of the capacitance value Cc1 and the correction potential V6 of the correction capacitor 53 can be adjusted, and at least one of the capacitance value Cc2 and the correction potential V7 of the correction capacitor 56 can be adjusted. The capacitance value is such that (V1−V3) Cα1 = (V3−V6) Cc1 with respect to the parasitic capacitance Cα1 parasitic on the sensor electrode E1 and the wiring connecting the sensor electrode E1 and the open / close switches 25 and 26. Cc1 and the correction potential V6 are adjusted in advance.

また、センサ電極E2及びセンサ電極E2と開閉スイッチ54,55とを接続する配線に寄生する寄生容量Cα2に対して、(V5−V2)Cα2=(V7−V5)Cc2となるように、容量値Cc2及び補正電位V5を調整しておく。
制御部37は、開閉スイッチ24〜26,34〜36に加えて開閉スイッチ51,52,54,55のスイッチングを制御する。ここで、開閉スイッチ51,54は、制御部37の制御により、開閉スイッチ25,35と同じタイミングで開閉し、開閉スイッチ52,55は、開閉スイッチ26,36と同じタイミングで開閉する。
The capacitance value is such that (V5−V2) Cα2 = (V7−V5) Cc2 with respect to the parasitic capacitance Cα2 parasitic on the sensor electrode E2 and the wiring connecting the sensor electrode E2 and the open / close switches 54 and 55. Cc2 and the correction potential V5 are adjusted in advance.
The control unit 37 controls switching of the open / close switches 51, 52, 54, 55 in addition to the open / close switches 24-26, 34-36. Here, the open / close switches 51, 54 are opened / closed at the same timing as the open / close switches 25, 35, and the open / close switches 52, 55 are opened / closed at the same timing as the open / close switches 26, 36 as controlled by the control unit 37.

この静電容量検出装置50は、第2の実施形態の静電容量検出装置20と同様に、制御部37による制御により、開閉スイッチ24,34を開状態から所定期間閉状態にして開状態に戻す第1のスイッチ操作を行った後、開閉スイッチ25,35,51,54を開状態から所定期間閉状態にして再び開状態に戻す第2のスイッチ操作と、開閉スイッチ26,36,52,55を開状態から所定期間閉状態にして再び開状態に戻す第3のスイッチ操作と繰り返し行う。   Similar to the capacitance detection device 20 of the second embodiment, this capacitance detection device 50 is opened by opening and closing the open / close switches 24 and 34 from the open state for a predetermined period under the control of the control unit 37. After performing the first switch operation for returning, the second switch operation for returning the open / close switches 25, 35, 51, and 54 from the open state to the closed state for a predetermined period and the open / close switches 26, 36, 52, 55 is repeatedly performed with the third switch operation to return the open state from the open state to the closed state for a predetermined period.

第2のスイッチ操作と第3のスイッチ操作を繰り返す場合、第3のスイッチ操作によってセンサ電極E1,E2を一方の電極とする各コンデンサが充電されると同時に寄生容量Cα1,Cα2も充電される。そして、第2のスイッチ操作でセンサ電極E1,E2を一方の電極とするコンデンサ及び寄生容量Cα1,Cα2が、オペアンプ21,31の反転入力端子(−)にそれぞれ接続されて放電する。   When the second switch operation and the third switch operation are repeated, the capacitors having the sensor electrodes E1, E2 as one electrode are charged by the third switch operation, and at the same time, the parasitic capacitances Cα1, Cα2 are charged. Then, the capacitor having the sensor electrodes E1 and E2 as one electrode and the parasitic capacitances Cα1 and Cα2 are connected to the inverting input terminals (−) of the operational amplifiers 21 and 31, respectively, and discharged by the second switch operation.

一方、補正容量53,56は第3のスイッチ操作の時に放電し、第2のスイッチ操作のときにオペアンプ21,31の反転入力端子(−)に接続される。こうして、第2のスイッチ操作1回と第3のスイッチ操作1回をセットにしたスイッチ類の開閉操作の1サイクルが行われた後に、基準容量23には下記の(5)式に示される電荷が、また、基準容量33には下記の(6)式に示される電荷が充電される。ここで、補正容量53の容量値Cc1は、前述のように(V1−V3)Cα1=(V3−V6)Cc1の式によって調整され、補正容量56の容量値Cc2は(V5−V2)Cα2=(V7−V5)Cc2の式によって調整されているので、それまでに寄生容量Cα1,Cα2に充電されていた電荷に対応する電荷を充電することになる。   On the other hand, the correction capacitors 53 and 56 are discharged when the third switch is operated, and are connected to the inverting input terminals (−) of the operational amplifiers 21 and 31 when the second switch is operated. In this way, after one cycle of opening / closing operation of the switches including one second switch operation and one third switch operation is performed, the charge indicated by the following equation (5) is stored in the reference capacitor 23. However, the reference capacitor 33 is charged with the charge represented by the following equation (6). Here, the capacitance value Cc1 of the correction capacitor 53 is adjusted by the formula of (V1-V3) Cα1 = (V3-V6) Cc1 as described above, and the capacitance value Cc2 of the correction capacitor 56 is (V5-V2) Cα2 = Since (V7−V5) Cc2 is adjusted, the charge corresponding to the charge that has been charged in the parasitic capacitances Cα1 and Cα2 is charged.

よって、それらの式Cα1とCc1との関係及びCα2とCc2の関係とから、基準容量23には(V1−V3)Cx11の電荷が、基準容量33には(V2−V5)Cx21の電荷が、つまり、センサ電極E1,E2を一方の電極とする各コンデンサから放電された電荷に相当する電荷で充電される。即ち、各基準容量23,33における寄生容量Cα1,Cα2の影響をそれぞれなくすことができ、オペアンプ21,31の出力信号、つまりコンパレータ37の各入力端子の電位における寄生容量Cα1,Cα2の影響を除去できる。
(V1−V3)(Cx11+Cα1)+(V6−V3)Cc1・・・(5)
(V2−V5)(Cx21+Cα2)+(V7−V5)Cc2・・・(6)
Therefore, from the relationship between the equations Cα1 and Cc1 and the relationship between Cα2 and Cc2, the reference capacitor 23 has a charge of (V1−V3) Cx11, and the reference capacitor 33 has a charge of (V2−V5) Cx21. That is, it is charged with a charge corresponding to the charge discharged from each capacitor having the sensor electrodes E1 and E2 as one electrode. That is, the influence of the parasitic capacitances Cα1 and Cα2 in the reference capacitors 23 and 33 can be eliminated, respectively, and the influence of the parasitic capacitances Cα1 and Cα2 on the output signals of the operational amplifiers 21 and 31, that is, the potentials of the input terminals of the comparator 37 is removed. it can.
(V1-V3) (Cx11 + Cα1) + (V6-V3) Cc1 (5)
(V2−V5) (Cx21 + Cα2) + (V7−V5) Cc2 (6)

制御部37は、コンパレータ37の出力信号Voutが高レベルに遷移するまでに繰り返し行われた第2のスイッチ操作の回数をカウントし、それを関数とする計算結果を出力する。   The control unit 37 counts the number of times of the second switch operation repeatedly performed until the output signal Vout of the comparator 37 transitions to a high level, and outputs a calculation result using this as a function.

静電容量検出装置50では、図4の第2の実施形態の静電容量検出装置20に対し、開閉スイッチ51,52,54,55及び補正容量53,56を設け、(V1−V3)Cα1=(V3−V6)Cc1及び(V5−V2)Cα2=(V7−V5)Cc2となるように、Cc1またはV6,Cc2またはV7を調整するので、寄生容量Cα1,Cα2の影響をなくすことができ、静電容量の検出の精度が向上する。   The electrostatic capacitance detection device 50 is provided with opening / closing switches 51, 52, 54, 55 and correction capacitors 53, 56, and (V1-V3) Cα1 with respect to the electrostatic capacitance detection device 20 of the second embodiment of FIG. = (V3−V6) Cc1 and (V5−V2) Cα2 = (V7−V5) Cc2 is adjusted so that Cc1 or V6, Cc2 or V7 is adjusted, so that the influence of the parasitic capacitances Cα1 and Cα2 can be eliminated. The accuracy of capacitance detection is improved.

さらに、第2の実施形態の静電容量検出装置20と同様に、コンパレータ22の出力が低レベルに遷移してから、ハイレベルに遷移するまで間に、上記スイッチ類が開閉操作されるサイクル数は、定電位の導体E0までの距離にほぼ比例するのに加えて、寄生容量Cα1,Cα2の影響をなくすことができるので、距離センサとして用いた場合の距離情報への変換が精度よくできる。   Further, like the capacitance detection device 20 of the second embodiment, the number of cycles in which the switches are opened and closed between the time when the output of the comparator 22 changes to a low level and the time when the output changes to a high level. In addition to being approximately proportional to the distance to the constant potential conductor E0, the influence of the parasitic capacitances Cα1 and Cα2 can be eliminated, so that conversion to distance information when used as a distance sensor can be performed with high accuracy.

また、第2の実施形態の静電容量検出装置20と同様に、センサ電極E1の面積SE1と第1の基準容量23の容量Cs2の比SE1/Cs2と、センサ電極E2の面積SE2と第2の基準容量33の容量Cs3の比SE2/Cs3を等しくすることにより、電磁気的外乱の影響を抑制でき、センサ電極E1の面積SE1とセンサ電極E1の電位変動幅SE1(V1−V3)とセンサ電極E2の面積SE2とセンサ電極E2の電位変動幅SE1(V4−V2)を等しくすることにより、ラジオノイズの発生も抑制できる。     Similarly to the capacitance detection device 20 of the second embodiment, the ratio SE1 / Cs2 of the area SE1 of the sensor electrode E1 and the capacity Cs2 of the first reference capacitor 23, the area SE2 of the sensor electrode E2, and the second By making the ratio SE2 / Cs3 of the capacitance Cs3 of the reference capacitance 33 equal, the influence of electromagnetic disturbance can be suppressed, and the area SE1 of the sensor electrode E1, the potential fluctuation width SE1 (V1-V3) of the sensor electrode E1, and the sensor electrode Generation of radio noise can be suppressed by making the area SE2 of E2 equal to the potential fluctuation width SE1 (V4-V2) of the sensor electrode E2.

[第5の実施形態]
前述の第3及び第4の実施形態では、配線に寄生した寄生容量Cα1,Cα2の影響を補正容量43,53,56を用いて排除し、静電容量の検出精度を向上させたが、シールド部材と開閉スイッチを用いて寄生容量Cα1,Cα2の影響をなくすことができる。この第5の実施形態から続く第10の実施形態では、シールド部材を用いた静電容量検出装置を説明する。
[Fifth Embodiment]
In the third and fourth embodiments described above, the influence of the parasitic capacitances Cα1 and Cα2 parasitic on the wiring is eliminated using the correction capacitors 43, 53, and 56, and the capacitance detection accuracy is improved. The influence of the parasitic capacitances Cα1 and Cα2 can be eliminated by using the member and the open / close switch. In the tenth embodiment continued from the fifth embodiment, a capacitance detection device using a shield member will be described.

図9,10,11は、本発明の第5の実施形態に係る静電容量検出装置60を示す回路図であり、図1中の要素と共通する要素には、共通の符号が付されている。
図12は、図9〜11中のA部のセンサ電極E1の周辺を模式的に示す説明図である。
9, 10 and 11 are circuit diagrams showing a capacitance detecting device 60 according to the fifth embodiment of the present invention. Elements common to those in FIG. 1 are denoted by common reference numerals. Yes.
FIG. 12 is an explanatory diagram schematically showing the periphery of the sensor electrode E1 of the A part in FIGS.

静電容量検出装置60は、第1の実施形態と同様に接続された第1のオペアンプ11と、コンパレータ12と、第1の基準容量13と、第1の開閉スイッチ14と、第2の開閉スイッチ15と、第3の開閉スイッチ16と、ほぼ定電位の導電体E0に対向してコンデンサを形成する第1のセンサ電極E1と、制御部17とを備えている。   The capacitance detection device 60 includes a first operational amplifier 11, a comparator 12, a first reference capacitor 13, a first opening / closing switch 14, and a second opening / closing that are connected in the same manner as in the first embodiment. A switch 15, a third open / close switch 16, a first sensor electrode E <b> 1 that forms a capacitor facing the conductor E <b> 0 having a substantially constant potential, and a control unit 17 are provided.

静電容量検出装置60には、第1の実施形態とは異なり、第1のシールド部材Es1が設けられている。シールド部材Es1は、センサ電極E1の導電体E0と対向する電極面以外の面を所定の絶縁層を介して包囲すると共に、センサ電極E1と開閉スイッチ15,16とを接続する配線の周囲を所定の絶縁層を介して囲んでいる。   Unlike the first embodiment, the capacitance detection device 60 is provided with a first shield member Es1. The shield member Es1 surrounds a surface other than the electrode surface facing the conductor E0 of the sensor electrode E1 with a predetermined insulating layer, and also surrounds the wiring connecting the sensor electrode E1 and the open / close switches 15 and 16 with a predetermined area. Surrounding through an insulating layer.

シールド部材Es1は、第11の開閉スイッチ63を介して第1の電源電位V1に、第12の開閉スイッチ64を介して第1の固定電位V3に接続されている。なお、図10のように、オペアンプ61の出力とオペアンプ61の反転入力端子及びシールド部材Es1を電気的に接続し、オペアンプ61の非反転入力端子をスイッチ63を介して電源電位V1に接続し、オペアンプ61の非反転入力端子をスイッチ64を介して固定電位V3に接続してもよい。   The shield member Es1 is connected to the first power supply potential V1 via the eleventh open / close switch 63 and to the first fixed potential V3 via the twelfth open / close switch 64. As shown in FIG. 10, the output of the operational amplifier 61 is electrically connected to the inverting input terminal of the operational amplifier 61 and the shield member Es1, and the non-inverting input terminal of the operational amplifier 61 is connected to the power supply potential V1 via the switch 63. The non-inverting input terminal of the operational amplifier 61 may be connected to the fixed potential V3 through the switch 64.

以下、図9及び図10の静電容量検出装置の共通の動作について説明する。
制御部17は、開閉スイッチ14〜16のスイッチングを制御すると共に、開閉スイッチ63,64のスイッチングも制御する。
電源電位V1,V3,V4の高さの関係は、V1>V3>V4としてもよいし、V1<V3<V4としてもよい。
Hereinafter, operations common to the capacitance detection devices of FIGS. 9 and 10 will be described.
The control unit 17 controls switching of the open / close switches 14 to 16 and also controls switching of the open / close switches 63 and 64.
The relationship between the heights of the power supply potentials V1, V3, and V4 may be V1>V3> V4 or V1 <V3 <V4.

静電容量検出装置60の基本的動作は、第1の実施形態と同じである。
図13(a)〜(g)は、図9及び図10の静電容量検出装置60の動作を説明するためのタイミングチャートであり、電源電位V1,V3,V4の高さの関係をV1>V3>V4としている。
The basic operation of the capacitance detection device 60 is the same as that of the first embodiment.
FIGS. 13A to 13G are timing charts for explaining the operation of the capacitance detection device 60 of FIGS. 9 and 10, and show the relationship between the heights of the power supply potentials V1, V3, and V4 as V1>. V3> V4.

静電容量検出装置60では、第1の実施形態と同様に、制御部17の制御により、開閉スイッチ14を開状態から所定期間閉状態にして開状態に戻す第1のスイッチ操作(図13(a))を行った後、開閉スイッチ15を開状態から所定期間閉状態にして再び開状態に戻す第2のスイッチ操作(図13(b))と、開閉スイッチ16を開状態から所定期間閉状にする第3のスイッチ操作(図13(c))とを繰り返す。尚、図13(c)のように、第1のスイッチ操作のときに、開閉スイッチ16を開状態から所定期間閉状にしてもよい。   In the electrostatic capacitance detection device 60, as in the first embodiment, the control unit 17 controls the first switch operation to return the open / close switch 14 from the open state to the closed state for a predetermined period of time (FIG. 13 ( After performing a)), the second switch operation (FIG. 13B) for returning the open / close switch 15 from the open state to the closed state for a predetermined period and returning the open state to the open state again, and the open / close switch 16 from the open state to the closed state for a predetermined period. The third switch operation (FIG. 13C) is repeated. As shown in FIG. 13C, the open / close switch 16 may be closed from the open state for a predetermined period during the first switch operation.

第1のスイッチ操作により、基準容量13の両電極間が短絡され、コンパレータ12の反転入力端子(−)の電位Vin−が電位V3に上昇し(図13(e)),コンパレータ12の出力信号Voutが高レベルから低レベルに遷移する(図13(f))。   By the first switch operation, both electrodes of the reference capacitor 13 are short-circuited, the potential Vin− of the inverting input terminal (−) of the comparator 12 rises to the potential V3 (FIG. 13 (e)), and the output signal of the comparator 12 Vout transitions from a high level to a low level (FIG. 13 (f)).

第2のスイッチ操作により、センサ電極E1に充電されていた電荷により、基準容量13が充電されると共に、電位Vin−が低下する。センサ電極E1の電位VE1(図13(d))は、第2のスイッチング操作により低下するが、第3のスイッチ操作により、センサ電極E1の電位VE1が再び電源電位V1となる。   By the second switch operation, the reference capacitor 13 is charged by the electric charge charged in the sensor electrode E1, and the potential Vin− is lowered. Although the potential VE1 (FIG. 13D) of the sensor electrode E1 is lowered by the second switching operation, the potential VE1 of the sensor electrode E1 becomes the power supply potential V1 again by the third switch operation.

第2のスイッチ操作及び第3のスイッチ操作を繰り返すことにより、コンパレータ12の反転入力端子の電位Vin−が、繰り返しの回数に応じて低下する。コンパレータ12の反転入力端子の電位Vin−が電源電位V4以下になると、コンパレータ12の出力信号が高レベルに遷移する。制御部17は、コンパレータ12の出力信号Voutが遷移するまでに繰り返し行われた第2のスイッチ操作の回数をカウントし、それを関数とする計算結果を出力する。   By repeating the second switch operation and the third switch operation, the potential Vin− of the inverting input terminal of the comparator 12 decreases according to the number of repetitions. When the potential Vin− of the inverting input terminal of the comparator 12 becomes equal to or lower than the power supply potential V4, the output signal of the comparator 12 transits to a high level. The control unit 17 counts the number of times of the second switch operation repeatedly performed until the output signal Vout of the comparator 12 transitions, and outputs a calculation result using this as a function.

以上のように、オペアンプ11と、コンパレータ12と、基準容量13と、開閉スイッチ14〜16と、センサ電極E1とを備え、第1の実施形態と同様に開閉スイッチ14〜16を開閉するので、第1の実施形態の静電容量検出装置10と同様に、距離センサとして用いた場合の距離情報への変換が簡便である。   As described above, the operational amplifier 11, the comparator 12, the reference capacitor 13, the open / close switches 14 to 16, and the sensor electrode E <b> 1 are provided, and the open / close switches 14 to 16 are opened and closed as in the first embodiment. Similar to the capacitance detection device 10 of the first embodiment, conversion to distance information when used as a distance sensor is simple.

ここで、センサ電極E1の導電体E0に対向する電極面以外の面と、センサ電極E1と開閉スイッチ15,16とを接続する配線とは、図示しない寄生容量Cα1を持つ。この寄生容量Cα1には、開閉スイッチ16が閉状態のときに電荷が蓄積され、センサ電極E1を一方の電極とするコンデンサに蓄積した電荷を基準容量13に移動させるときに、寄生容量Cα1に蓄積された電荷も基準容量13に移動する。そのため、不要な電荷が基準容量13に蓄積され、静電容量検出装置60としての検出精度を低下させると共に、電気的外乱の影響を受けやすい。   Here, the surface of the sensor electrode E1 other than the electrode surface facing the conductor E0 and the wiring connecting the sensor electrode E1 and the open / close switches 15 and 16 have a parasitic capacitance Cα1 (not shown). Charges are accumulated in the parasitic capacitance Cα1 when the open / close switch 16 is closed, and accumulated in the parasitic capacitance Cα1 when the charge accumulated in the capacitor having the sensor electrode E1 as one electrode is moved to the reference capacitor 13. The generated charge also moves to the reference capacitor 13. For this reason, unnecessary charges are accumulated in the reference capacitor 13, and the detection accuracy of the capacitance detection device 60 is lowered and is easily affected by an electrical disturbance.

そのため、制御部17は、開閉スイッチ63,64を制御し、開閉スイッチ15が閉
状態から開状態に遷移後且つ開閉スイッチ16が閉状態から開状態に遷移する前に開閉スイッチ63を開状態から閉状態に遷移させ、開閉スイッチ15が開状態から閉状態に遷移する前に開閉スイッチ63を閉状態から開状態に遷移させ、開閉スイッチ64を開閉スイッチ15と同時に開状態から閉状態に遷移させ、且つ制御部17は、開閉スイッチ63,64が同時に閉状態とならないように制御している。上記のように開閉スイッチ63,64を制御し、シールド部材Es1の電位Vs1(図13(g))を、少なくとも開閉スイッチ15が開状態から閉状態に遷移する直前から開閉スイッチ15が閉状態から開状態に遷移直後まで、電位V3と同電位にする。
Therefore, the control unit 17 controls the open / close switches 63 and 64 so that the open / close switch 63 is moved from the open state after the open / close switch 15 is changed from the closed state to the open state and before the open / close switch 16 is changed from the closed state to the open state. Before the opening / closing switch 15 changes from the open state to the closed state, the opening / closing switch 63 is changed from the closed state to the open state, and the opening / closing switch 64 is changed simultaneously from the open state to the closed state. And the control part 17 is controlling so that the opening-and-closing switches 63 and 64 may not be in a closed state simultaneously. As described above, the open / close switches 63 and 64 are controlled, and the potential Vs1 (FIG. 13G) of the shield member Es1 is changed from at least immediately before the open / close switch 15 changes from the open state to the closed state. The potential is the same as the potential V3 until immediately after the transition to the open state.

シールド部材Es1の電位Vs1(図13(g))を、少なくとも開閉スイッチ15が開状態から閉状態に遷移する直前から開閉スイッチ15が閉状態から開状態に遷移直後まで電位V3と同電位にすることにより、開閉スイッチ15が開状態から閉状態に遷移する直前から開閉スイッチ15が閉状態から開状態に遷移直後まで、センサ電極E1及びセンサ電極E1と開閉スイッチ15,16との間の配線と、シールド部材Es1との間の容量に電荷の蓄積がなくなる。よって、この容量からの基準容量13への電荷の移動がなくなり、寄生容量Cα1の影響による静電容量の検出精度の低下を抑制できる。   The potential Vs1 (FIG. 13 (g)) of the shield member Es1 is set to the same potential as the potential V3 at least immediately before the opening / closing switch 15 changes from the open state to the closed state until immediately after the opening / closing switch 15 changes from the closed state to the open state. As a result, the sensor electrode E1 and the wiring between the sensor electrode E1 and the open / close switches 15 and 16 from immediately before the open / close switch 15 transitions from the open state to the close state until immediately after the open / close switch 15 transitions from the closed state to the open state, No charge is accumulated in the capacity between the shield member Es1. Therefore, there is no charge transfer from the capacitor to the reference capacitor 13, and a decrease in the detection accuracy of the capacitance due to the influence of the parasitic capacitor Cα1 can be suppressed.

以上のように、本実施形態の静電容量検出装置60は、センサ電極E1及びセンサ電極E1と開閉スイッチ15,16との間の配線に寄生する寄生容量Cα1の影響を抑制すると共に、さらに、次のような利点を有する。   As described above, the electrostatic capacitance detection device 60 of the present embodiment suppresses the influence of the parasitic capacitance Cα1 parasitic on the sensor electrode E1 and the wiring between the sensor electrode E1 and the open / close switches 15 and 16, and further, It has the following advantages.

図13(g)のように、少なくとも開閉スイッチ15が開状態から閉状態に遷移する直前から開閉スイッチ15が閉状態から開状態に遷移直後まで、シールド部材Es1の電位Vs1とセンサ電極E1の電位VE1とをほぼ同電位とすることにより、センサ電極E1とシールド部材Es1との間に絶縁不良があつた場合でも、センサ電極E1とシールド部材Es1との間のリーク電流を抑制できる。よって、誤差の少ない、静電容量の検出結果が得られる。   As shown in FIG. 13G, the potential Vs1 of the shield member Es1 and the potential of the sensor electrode E1 from at least immediately before the opening / closing switch 15 transitions from the open state to the closed state until immediately after the opening / closing switch 15 transitions from the closed state to the open state. By setting VE1 to substantially the same potential, leakage current between the sensor electrode E1 and the shield member Es1 can be suppressed even when there is an insulation failure between the sensor electrode E1 and the shield member Es1. Therefore, a capacitance detection result with less error can be obtained.

なお、図11のように、オペアンプ61の出力端子とオペアンプ61の反転入力端子及びシールド部材Es1を電気的に接続し、オペアンプ61の非反転入力端子をセンサ電極E1に接続することにより、開閉スイッチ63,64を用いることなく、図9,10の静電容量検出装置60と同等の効果が得られる。   As shown in FIG. 11, the output terminal of the operational amplifier 61, the inverting input terminal of the operational amplifier 61, and the shield member Es1 are electrically connected, and the non-inverting input terminal of the operational amplifier 61 is connected to the sensor electrode E1, thereby opening and closing the switch. The same effect as that of the capacitance detection device 60 of FIGS. 9 and 10 can be obtained without using 63 and 64.

[第6の実施形態]
図14及び図15は、本発明の第6の実施形態に係る静電容量検出装置70を示す構成図であり、図10中の要素と共通する要素には、共通の符号が付されている。
図14に示す静電容量検出装置70は、図10の第5の実施形態の静電容量検出装置60のシールド部材Es1とオペアンプ61の出力端子との間に第1の電流検出回路(電流検出)71を設けたものであり、他の構成は、図10の静電容量検出装置60と同様である。
[Sixth Embodiment]
14 and 15 are configuration diagrams showing a capacitance detection device 70 according to the sixth embodiment of the present invention. Elements common to those in FIG. 10 are denoted by common reference numerals. .
The capacitance detection device 70 shown in FIG. 14 includes a first current detection circuit (current detection) between the shield member Es1 of the capacitance detection device 60 of the fifth embodiment of FIG. 10 and the output terminal of the operational amplifier 61. ) 71, and the other configuration is the same as that of the capacitance detection device 60 of FIG.

図16(a)〜(g)は、静電容量検出装置70の動作を説明するためのタイミングチャートであり、図13(a)〜(g)に対応している。
静電容量検出装置70の基本的動作は、静電容量検出装置60と同様であり、図16(a)〜(c)のように、第1のスイッチ操作を行い、その後に第2のスイッチ操作と第3のスイッチ操作を繰り返して行う。
16A to 16G are timing charts for explaining the operation of the capacitance detection device 70, and correspond to FIGS. 13A to 13G.
The basic operation of the capacitance detection device 70 is the same as that of the capacitance detection device 60. As shown in FIGS. 16A to 16C, the first switch operation is performed, and then the second switch Repeat the operation and the third switch operation.

ここで、制御部17の制御により、第3のスイッチ操作で開閉スイッチ16を開状態から閉状態に遷移させてから、開閉スイッチ63を閉状態から開状態に遷移させて開閉スイッチ64を閉状態とするまでに、期間T1を設けている。期間T1では、センサ電極E1の電位VE1とシールド部材Es1の電位Vs1とは同電位とならない。   Here, under the control of the control unit 17, the open / close switch 16 is changed from the open state to the closed state by the third switch operation, and then the open / close switch 63 is changed from the closed state to the open state to close the open / close switch 64. Until this time, a period T1 is provided. In the period T1, the potential VE1 of the sensor electrode E1 and the potential Vs1 of the shield member Es1 are not the same potential.

そこで、静電容量検出装置70は電流検出回路71を用い、オペアンプ61からシールド部材Es1に流れる電流を期間T1で検出する。シールド部材Es1に流れる電流を検出することにより、センサ電極E1とシールド部材Es1との間の絶縁不良を検出することができる。   Therefore, the capacitance detection device 70 uses the current detection circuit 71 to detect the current flowing from the operational amplifier 61 to the shield member Es1 in the period T1. By detecting the current flowing through the shield member Es1, an insulation failure between the sensor electrode E1 and the shield member Es1 can be detected.

以上のように、本実施形態の静電容量検出装置70では、センサ電極E1とシールド部材Es1との間の絶縁不良を素早く検出することができるので、絶縁不良が発生した場合の対処を早く実施できる。
なお、シールド部材Es1と、センサ電極E1及び該センサ電極E1に接続された配線との間の絶縁不良を検出するタイミングは、図16の期間T1である必要はない。次の図17に示す期間T2のタイミングでシールド部材Es1と、センサ電極E1及び該センサ電極E1に接続された配線との間の絶縁不良を検出してもよい。
As described above, the capacitance detection device 70 according to the present embodiment can quickly detect an insulation failure between the sensor electrode E1 and the shield member Es1, so that the countermeasure when an insulation failure occurs is quickly implemented. it can.
Note that the timing for detecting an insulation failure between the shield member Es1, the sensor electrode E1, and the wiring connected to the sensor electrode E1 does not have to be the period T1 in FIG. An insulation failure between the shield member Es1 and the sensor electrode E1 and the wiring connected to the sensor electrode E1 may be detected at the timing of a period T2 shown in FIG.

図17(a)〜(g)は、絶縁不良を検出する別のタイミングの説明図である。
コンパレータ22の出力Voutが低レベルから高レベルに遷移してから、開閉スイッチ14が閉状態から開状態に遷移した直後の開閉スイッチ15が開状態から閉状態に遷移するまでの期間に、開閉スイッチ15が開状態且つ開閉スイッチ16が閉状態且つ開閉スイッチ64が閉状態の第1の期間を設け、この第1の期間の少なくとも一部の期間に、電流検出回路71を介してシールド部材Es1に流れる電流を測定し、シールド部材Es1に流れる電流を検出することにより、センサ電極E1とシールド部材Es1との間の絶縁不良を検出することができる。
FIGS. 17A to 17G are explanatory diagrams of other timings for detecting an insulation failure.
In the period from when the output Vout of the comparator 22 changes from the low level to the high level and immediately after the open / close switch 14 changes from the closed state to the open state, the open / close switch 15 changes from the open state to the closed state. 15 is open, the open / close switch 16 is closed, and the open / close switch 64 is closed, and the shield member Es1 is provided via the current detection circuit 71 during at least a part of the first period. By measuring the flowing current and detecting the current flowing through the shield member Es1, an insulation failure between the sensor electrode E1 and the shield member Es1 can be detected.

図17に示す例では、第1のスイッチ操作(図17(a))により開閉スイッチ14を開状態から閉状態への遷移を行う前に、図17(c)のように、開閉スイッチ15が開状態のときに開閉スイッチ16を開状態から閉状態に遷移させ、センサ電極E1の電位VE1及びそれに接続された配線の電位を電源電位V1に固定する。   In the example shown in FIG. 17, before the opening / closing switch 14 is changed from the open state to the closed state by the first switch operation (FIG. 17A), the opening / closing switch 15 is moved as shown in FIG. In the open state, the open / close switch 16 is changed from the open state to the closed state, and the potential VE1 of the sensor electrode E1 and the potential of the wiring connected thereto are fixed to the power supply potential V1.

ここで、開閉スイッチ16の閉状態の期間中に開閉スイッチ64を開状態から閉状態に遷移させ、シールド部材Es1の電位Vs1を電源電位V3に接続する(図17(g))。この状態で、期間T2の間、電流検出回路71により、オペアンプ61とシールド部材Es1の間を流れる電流を測定する。   Here, the open / close switch 64 is changed from the open state to the closed state during the closed state of the open / close switch 16, and the potential Vs1 of the shield member Es1 is connected to the power supply potential V3 (FIG. 17 (g)). In this state, the current flowing between the operational amplifier 61 and the shield member Es1 is measured by the current detection circuit 71 during the period T2.

期間T2の間、センサ電極E1の電位VE1及びそれに接続された配線の電位はV1であり、シールド部材Es1の電位Vs1はV3であり、VE1≠VSで、センサ電極E1及びそれに接続された配線とシールド部材Es1の絶縁が良好であれば、電流検出回路71で流れる電流は検出されないが、センサ電極E1及びそれに接続された配線とシールド部材Es1の絶縁が破壊されていれば、電流検出回路71で流れる電流が検出される。   During the period T2, the potential VE1 of the sensor electrode E1 and the potential of the wiring connected thereto are V1, the potential Vs1 of the shield member Es1 is V3, and VE1 ≠ VS, the sensor electrode E1 and the wiring connected thereto If the insulation of the shield member Es1 is good, the current flowing in the current detection circuit 71 is not detected. However, if the insulation between the sensor electrode E1 and the wiring connected thereto and the shield member Es1 is broken, the current detection circuit 71 The flowing current is detected.

図17では、開閉スイッチ16が閉状態の期間中に開閉スイッチ14を開状態から閉状態に遷移させているが、開閉スイッチ16及び開閉スイッチ64の開閉に関係なく、開閉スイッチ14を開状態から閉状態に遷移させてもよい。期間T2の経過後、第2のスイッチ操作の開始前に、開閉スイッチ64を閉状態から開状態へ遷移させ、開閉スイッチ63を開状態から閉状態に遷移させ、開閉スイッチ14及び16を閉状態から開状態へ遷移させる。   In FIG. 17, the open / close switch 14 is changed from the open state to the closed state while the open / close switch 16 is in the closed state. You may make it change to a closed state. After the elapse of the period T2, before the start of the second switch operation, the open / close switch 64 is changed from the closed state to the open state, the open / close switch 63 is changed from the open state to the closed state, and the open / close switches 14 and 16 are closed. To the open state.

なお、図15の例では、図14のオペアンプ61を削除し、図14では開閉スイッチ63の一端と開閉スイッチ64の一端とオペアンプ61の非反転入力端子に接続された配線を、図15では開閉スイッチ63の一端と開閉スイッチ64の一端とシールド部材Es1に接続された配線とし、各開閉スイッチの開閉制御を図14と等しくすることにより、図14の例と同等の効果が得られる。
以上の静電容量検出装置70は、第5の静電容量検出装置60に電流検出回路71を設けた構成であり、静電容量検出装置60と同様の効果が得られると共に、センサ電極E1シールド部材Es1との間の絶縁不良を素早く検出できるという利点を有する。
In the example of FIG. 15, the operational amplifier 61 in FIG. 14 is deleted. In FIG. 14, the wiring connected to one end of the open / close switch 63, one end of the open / close switch 64, and the non-inverting input terminal of the operational amplifier 61. By using wiring connected to one end of the switch 63, one end of the open / close switch 64, and the shield member Es1, and making the open / close control of each open / close switch equal to that in FIG. 14, the same effect as in the example of FIG. 14 can be obtained.
The above-described capacitance detection device 70 has a configuration in which the current detection circuit 71 is provided in the fifth capacitance detection device 60, and the same effect as that of the capacitance detection device 60 is obtained, and the sensor electrode E1 shield is provided. There is an advantage that a poor insulation with the member Es1 can be detected quickly.

[第7の実施形態]
図18及び図19は、本発明の第7の実施形態に係る静電容量検出装置80の特徴を示す図である。
図20は、図18,19のA部を示す図である。
[Seventh Embodiment]
18 and 19 are views showing the characteristics of the capacitance detection device 80 according to the seventh embodiment of the present invention.
FIG. 20 is a diagram showing a part A of FIGS.

図18の静電容量検出容量80は、第6の実施形態の図14の静電容量検出装置70に、第1の外部シールド部材Eso1と開閉スイッチ81とを設けた装置である。外部シールド部材Eso1は、センサ電極E1、センサ電極E1と開閉スイッチ15,16とを接続する配線及びシールド部材Es1の少なくとも一部を包囲すると共に、第3の固定電位Vso1に接続されている。開閉スイッチ81は、一端を固定電位Vso1に接続され、他端はオペアンプ61の非反転入力端子、一端が第1の電源電位V1に接続された開閉スイッチ63の他端、一端が第1の固定電位V3に接続された開閉スイッチ64の他端に接続されている。   A capacitance detection capacitor 80 in FIG. 18 is a device in which a first external shield member Eso1 and an open / close switch 81 are provided in the capacitance detection device 70 in FIG. 14 of the sixth embodiment. The external shield member Eso1 surrounds at least a part of the shield electrode Es1 and the sensor electrode E1, the wiring connecting the sensor electrode E1 and the open / close switches 15 and 16, and is connected to the third fixed potential Vso1. The open / close switch 81 has one end connected to the fixed potential Vso1, the other end connected to the non-inverting input terminal of the operational amplifier 61, the other end connected to the first power supply potential V1, and the other end and one end connected to the first fixed potential V1. The other end of the open / close switch 64 connected to the potential V3 is connected.

制御部17は、各開閉スイッチ14,15,16,63,64,81の開閉を制御し、開閉スイッチ15,16が同時に閉状態にならないように、且つ開閉スイッチ63,64,81のうちの2つ以上が同時に閉状態にならないように制御する。
静電容量検出装置80の他の構成は、図14の第6の実施形態の静電容量検出装置70と同様である。
The control unit 17 controls the opening / closing of the respective open / close switches 14, 15, 16, 63, 64, 81, so that the open / close switches 15, 16 are not simultaneously closed, and the open / close switches 63, 64, 81 Two or more are controlled so as not to be closed simultaneously.
The other configuration of the capacitance detection device 80 is the same as that of the capacitance detection device 70 of the sixth embodiment in FIG.

尚、シールド部材Es1でセンサ電極E1の被測定容量Cx11に対向しない面及びセンサ電極E1と開閉スイッチ15,16とを接続する配線のうち、シールド部材Es1で包囲していない部分があると、外部シールド部材Eso1及び近傍の配線等の導電体などとの間に寄生容量が発生し、測定誤差が増大することが予測される。そのため、シールド部材Es1で可能な限り、センサ電極E1の導電体E0に対向しない面及びセンサ電極E1と開閉スイッチ15,16とを接続する配線を包囲することが望ましい。また、シールド部材Es1の電位Vsはセンサ電極E1の電位VE1に連動して変動する為、電磁気的雑音を発生する可能性が高く、シールド部材Es1は第3の固定電位Vso1に接続された外部シールド部材Eso1でシールド部材Es1を包囲することが望ましい。   In addition, if there is a portion that is not surrounded by the shield member Es1 in the surface that does not oppose the measured capacitance Cx11 of the sensor electrode E1 and the wiring that connects the sensor electrode E1 and the open / close switches 15 and 16 with the shield member Es1, It is predicted that a parasitic capacitance is generated between the shield member Eso1 and a conductor such as a nearby wiring, and the measurement error is increased. Therefore, it is desirable to surround the surface of the sensor electrode E1 that does not face the conductor E0 and the wiring that connects the sensor electrode E1 and the open / close switches 15 and 16 as much as possible with the shield member Es1. Further, since the potential Vs of the shield member Es1 fluctuates in conjunction with the potential VE1 of the sensor electrode E1, there is a high possibility of generating electromagnetic noise. The shield member Es1 is connected to the third fixed potential Vso1. It is desirable to surround the shield member Es1 with the member Eso1.

図21(a)〜(g)は、静電容量検出装置80の動作例を示すタイミングチャートである。
静電容量検出装置80の基本的動作は、開閉スイッチ14,15,64,81が閉状態から、開閉スイッチ14,16,63を閉状態とし、その後開閉スイッチ14,16,63を閉状態から開状態に少なくとも開閉スイッチ16,63を同期して遷移させる第1のスイッチ操作を行い、その後に開閉スイッチ15,64を同期させて一定期間閉状態にした後に開状態に戻す第2のスイッチ操作と第2のスイッチ操作後一定期間開閉スイッチ16を閉状態とし、少なくとも開閉スイッチ16と開閉スイッチ63とを同期して閉状態から開状態に遷移させる第3のスイッチ操作とを繰り返し行う。第3のスイッチ操作では開閉スイッチ16が閉状態の期間に開閉スイッチ63,64を開状態とし開閉スイッチ81を閉状態とする期間を設ける。
FIGS. 21A to 21G are timing charts showing an operation example of the capacitance detection device 80.
The basic operation of the capacitance detection device 80 is that the open / close switches 14, 15, 64, 81 are closed, the open / close switches 14, 16, 63 are closed, and then the open / close switches 14, 16, 63 are closed. A first switch operation is performed in which at least the open / close switches 16 and 63 are synchronously shifted to the open state, and then the open / close switches 15 and 64 are synchronized to be closed for a certain period and then returned to the open state. And a third switch operation in which the on / off switch 16 is closed for a certain period after the second switch operation, and at least the on / off switch 16 and the on / off switch 63 are synchronized to make a transition from the closed state to the open state. In the third switch operation, a period is provided in which the open / close switches 63 and 64 are opened and the open / close switch 81 is closed while the open / close switch 16 is closed.

図21のタイミングチャートでは、第1のスイッチ操作前に開閉スイッチ16は開状態、開閉スイッチ63は閉状態であり、第1のスイッチ操作で開閉スイッチ16と開閉スイッチ14とを同期して開状態から閉状態へ遷移させ、その後開閉スイッチ14,16,63を同期して閉状態から開状態に遷移させ、第2のスイッチ操作で開閉スイッチ15,64を同期させて一定期間閉状態にした後に開状態に戻し、第3のスイッチ操作で開閉スイッチ16,81を同期して開状態から閉状態に遷移させ、その後開閉スイッチ81のみの開状態への遷移、開閉スイッチ63の開状態から閉状態への遷移、開閉スイッチ16,63の閉状態から開状態へ同期した遷移を行う。   In the timing chart of FIG. 21, the open / close switch 16 is open and the open / close switch 63 is closed before the first switch operation, and the open / close switch 16 and the open / close switch 14 are synchronized and opened by the first switch operation. After the transition from the closed state to the closed state, the open / close switches 14, 16, and 63 are synchronized to transition from the closed state to the open state, and the open / close switches 15 and 64 are synchronized by the second switch operation and closed for a certain period of time. Returning to the open state, the third switch operation synchronizes the open / close switches 16 and 81 from the open state to the closed state. Thereafter, only the open / close switch 81 changes to the open state, and the open / close switch 63 changes from the open state to the closed state. And a transition synchronized with the open / close switches 16 and 63 from the closed state to the open state.

第2のスイッチ操作直前において開閉スイッチ16,63は同期して閉状態から開状態へ遷移しており、第2のスイッチ操作で開閉スイッチ15と開閉スイッチ64は同期して開閉操作が行われるので、開閉スイッチ16,63が同期して閉状態から開状態へ遷移する直前から開閉スイッチ15,64が同期して閉状態から開状態へ遷移するまでセンサ電極E1とシールド部材Es1の電位VE1とVs1はほぼ等しく、センサ電極E1及びセンサ電極E1と開閉スイッチ15,16を接続する配線とシールド部材Es1の間に形成される寄生容量Cα11に起因する電荷がなく、また、センサ電極E1及びセンサ電極E1と開閉スイッチ15,16を接続する配線とシールド部材Es1間に絶縁不良があった場合、絶縁不良部を介してシールド部材Es1からセンサ電極E1及びセンサ電極E1と開閉スイッチ15,16へ移動する電荷が無いのでセンサの検出精度が上がる。第2と第3のスイッチ操作によりシールド部材Es1の電位Vs1が周期的に変化し、ノイズを発生するが、シールド部材Eso1が電位Vso1に固定されているので、外部にノイズが放射されることが防止される。   Immediately before the second switch operation, the open / close switches 16, 63 are synchronously transitioned from the closed state to the open state, and the open / close switch 15 and the open / close switch 64 are synchronously opened / closed by the second switch operation. The potentials VE1 and Vs1 of the sensor electrode E1 and the shield member Es1 from immediately before the open / close switches 16, 63 are synchronized to transit from the closed state to the open state until the open / close switches 15, 64 are synchronized to transit from the closed state to the open state. Are substantially equal, there is no charge due to the parasitic capacitance Cα11 formed between the shield electrode Es1 and the sensor electrode E1 and the wiring connecting the sensor electrode E1 and the open / close switches 15 and 16, and the sensor electrode E1 and sensor electrode E1. If there is an insulation failure between the wiring connecting the open / close switches 15 and 16 and the shield member Es1, the sheet is connected via the insulation failure portion. The charge moving from the de member Es1 to the sensor electrodes E1 and the sensor electrodes E1 and closing switches 15 and 16 is not the detection accuracy of the sensor is increased. The potential Vs1 of the shield member Es1 is periodically changed by the second and third switch operations, and noise is generated. However, since the shield member Eso1 is fixed to the potential Vso1, noise may be radiated to the outside. Is prevented.

ここで、制御部17の制御により、第3のスイッチ操作で開閉スイッチ16を開状態から閉状態に遷移させてから、開閉スイッチ16を開状態にするまでの間に開閉スイッチ81を閉状態にする期間を設け、上記開閉スイッチ81を閉状態とする期間内に、期間T1を設けている。   Here, under the control of the control unit 17, the open / close switch 81 is closed after the open / close switch 16 is changed from the open state to the closed state by the third switch operation until the open / close switch 16 is opened. A period T1 is provided within a period during which the open / close switch 81 is closed.

期間T1には、センサ電極E1の電位VE1とシールド部材Es1の電位Vs1とは、同電位とならないので、静電容量検出装置80は電流検出回路71を用い、センサ電極E1とシールド部材Es1との間に流れる電流を期間T1で検出可能である。センサ電極E1とシールド部材Es1との間の絶縁が良好の場合、センサ電極E1とシールド部材Es1との間に流れる電流は無いが、センサ電極E1とシールド部材Es1との間が絶縁不良の場合、センサ電極E1とシールド部材Es1との間に電流が流れる。よって、センサ電極E1とシールド部材Es1との間に流れる電流を検出することにより、センサ電極E1とシールド部材Es1との間の絶縁不良を検出することができる。   In the period T1, since the potential VE1 of the sensor electrode E1 and the potential Vs1 of the shield member Es1 do not become the same potential, the capacitance detection device 80 uses the current detection circuit 71, and the sensor electrode E1 and the shield member Es1 The current flowing therebetween can be detected in the period T1. When the insulation between the sensor electrode E1 and the shield member Es1 is good, there is no current flowing between the sensor electrode E1 and the shield member Es1, but when the insulation between the sensor electrode E1 and the shield member Es1 is poor, A current flows between the sensor electrode E1 and the shield member Es1. Therefore, the insulation failure between the sensor electrode E1 and the shield member Es1 can be detected by detecting the current flowing between the sensor electrode E1 and the shield member Es1.

また、期間T1におけるシールド部材E1の電位Vs1は、外部シールド部材Eso1と同電位の電位Vso1になっているので、シールド部材Es1と外部シールド部材Eso1との間が絶縁不良であっても、シールド部材Es1から外部シールド部材Eso1に流れる電流がなく、センサ電極E1及びセンサ電極E1と開閉スイッチ15,16間を接続する配線と、シールド部材Es1との間の絶縁不良を検出できる。   Further, since the potential Vs1 of the shield member E1 in the period T1 is the same potential Vso1 as that of the external shield member Eso1, even if the insulation between the shield member Es1 and the external shield member Eso1 is poor, the shield member. There is no current flowing from Es1 to the external shield member Eso1, and the insulation failure between the shield member Es1 and the sensor electrode E1, the wiring connecting the sensor electrode E1 and the open / close switches 15 and 16, and the shield member Es1 can be detected.

なお、シールド部材Es1と、センサ電極E1及びセンサ電極E1と開閉スイッチ15,16とを接続する配線との間の絶縁不良を検出するタイミングは、図21の期間T1である必要はない。次の図22に示す期間T2のタイミングでシールド部材Es1と、センサ電極E1及びセンサ電極E1と開閉スイッチ15,16とを接続する配線との間の絶縁不良を検出してもよい。   Note that the timing for detecting an insulation failure between the shield member Es1 and the sensor electrode E1 and the wiring connecting the sensor electrode E1 and the open / close switches 15 and 16 need not be in the period T1 of FIG. An insulation failure between the shield member Es1 and the wiring connecting the sensor electrode E1 and the sensor electrode E1 and the open / close switches 15 and 16 may be detected at the timing of the period T2 shown in FIG.

図22(a)〜(g)は、絶縁不良を検出する別のタイミングの説明図である。
コンパレータ22の出力Voutが低レベルから高レベルに遷移してから、開閉スイッチ14が閉状態から開状態に遷移した直後の開閉スイッチ15が開状態から閉状態に遷移するまでの期間に、開閉スイッチ15が開状態且つ開閉スイッチ16が閉状態且つ開閉スイッチ81が閉状態の期間を設け、開閉スイッチ15が開状態且つ開閉スイッチ16が閉状態且つ開閉スイッチ81が閉状態の期間中に期間T2を設け、その期間T2の少なくとも一部の期間に、電流検出回路71を介してシールド部材Es1に流れる電流を測定し、シールド部材Es1に流れる電流を検出することにより、センサ電極E1とシールド部材Es1との間の絶縁不良を検出することができる。
22A to 22G are explanatory diagrams of other timings for detecting an insulation failure.
In the period from when the output Vout of the comparator 22 changes from the low level to the high level and immediately after the open / close switch 14 changes from the closed state to the open state, the open / close switch 15 changes from the open state to the closed state. 15 is open, the open / close switch 16 is closed, and the open / close switch 81 is closed. A period T2 is set during the open / close switch 15 is open, the open / close switch 16 is closed, and the open / close switch 81 is closed. The sensor electrode E1 and the shield member Es1 are provided by measuring the current flowing through the shield member Es1 via the current detection circuit 71 and detecting the current flowing through the shield member Es1 during at least a part of the period T2. It is possible to detect an insulation failure between the two.

図22では、例えば第1のスイッチ操作(図22(a))により開閉スイッチ14を開状態から閉状態に遷移を行う前に、図22(c)のように、開閉スイッチ63を閉状態から開状態に遷移させ、開閉スイッチ15を開状態とし、開閉スイッチ16と開閉スイッチ81を開状態から閉状態に遷移させ、センサ電極E1の電位VE1及びそれに接続された配線の電位を電源電位V1に固定させ、シールド部材Es1の電位Vs1を電位Vso1に固定し、両者の間に電位差を設ける。   In FIG. 22, for example, before the opening / closing switch 14 is changed from the open state to the closed state by the first switch operation (FIG. 22 (a)), the opening / closing switch 63 is moved from the closed state as shown in FIG. 22 (c). The open / close switch 15 is opened, the open / close switch 16 and the open / close switch 81 are changed from the open state to the closed state, and the potential VE1 of the sensor electrode E1 and the potential of the wiring connected thereto are changed to the power supply potential V1. The potential Vs1 of the shield member Es1 is fixed to the potential Vso1, and a potential difference is provided between them.

上記開閉スイッチ15,63,64を開状態、開閉スイッチ16,81を閉状態に維持する期間中に期間T2を設定し、少なくともこの期間T2中に電流検出回路71を介してシールド部材Es1に流れる電流を検出する。開閉スイッチ14を開状態から閉状態に遷移させ、期間T2終了後、開閉スイッチ81を開状態から閉状態に遷移させ、開閉スイッチ63を開状態から閉状態に遷移させた後、開閉スイッチ14,16,63を同期させて閉状態から開状態に戻す。則ち、第1のスイッチ操作を終了させ、第2のスイッチ操作に備える。   A period T2 is set during a period in which the open / close switches 15, 63, 64 are kept open and the open / close switches 16, 81 are kept closed, and flows to the shield member Es1 via the current detection circuit 71 at least during this period T2. Detect current. The open / close switch 14 is changed from the open state to the closed state, and after the period T2, the open / close switch 81 is changed from the open state to the closed state, and the open / close switch 63 is changed from the open state to the closed state. 16 and 63 are synchronized to return from the closed state to the open state. In other words, the first switch operation is terminated to prepare for the second switch operation.

なお、図19の静電容量検出装置80では、図18の静電容量検出装置80に対してオペアンプ61を省き、図18では開閉スイッチ63の一端と開閉スイッチ64の一端と開閉スイッチ81の一端とオペアンプ61の非反転入力端子に接続された配線を、図19では開閉スイッチ63の一端と開閉スイッチ64の一端と開閉スイッチ81の一端とシールド部材Es1に接続された配線とし、各開閉スイッチの開閉制御を図18と等しくすることにより、図18の例と同等の効果が得られる。   19, the operational amplifier 61 is omitted from the capacitance detection device 80 in FIG. 18. In FIG. 18, one end of the open / close switch 63, one end of the open / close switch 64, and one end of the open / close switch 81. In FIG. 19, the wiring connected to the non-inverting input terminal of the operational amplifier 61 is a wiring connected to one end of the open / close switch 63, one end of the open / close switch 64, one end of the open / close switch 81, and the shield member Es1. By making the opening / closing control equal to that in FIG. 18, the same effect as in the example of FIG. 18 can be obtained.

以上のように、静電容量検出装置80は電流検出回路71を用い、センサ電極E1とシールド部材Es1との間に流れる電流を期間T2で検出する。センサ電極E1とシールド部材Es1との間に流れる電流を検出することにより、センサ電極E1とシールド部材Es1との間の絶縁不良を検出することができる。   As described above, the capacitance detection device 80 uses the current detection circuit 71 to detect the current flowing between the sensor electrode E1 and the shield member Es1 in the period T2. By detecting the current flowing between the sensor electrode E1 and the shield member Es1, an insulation failure between the sensor electrode E1 and the shield member Es1 can be detected.

[第8の実施形態]
図23、図24、図25は、本発明の第8の実施形態に係る静電容量検出装置90を示す回路図であり、第2の実施形態を示す図4中の要素と共通する要素には、共通の符号が付されている。
図26は、図23〜25中のA部の概要を示す図である。
図23の静電容量検出装置90は、第1及び第2のオペアンプ21,31と、コンパレータ22と、第1及び第2の基準容量23,33と、第1〜第6の開閉スイッチ24,25,26,34,35,36と、第1及び第2のセンサ電極E1,E2と、制御部37とを備え、これらが第2の実施形態の図4と同様に接続されている。
[Eighth Embodiment]
23, 24, and 25 are circuit diagrams showing a capacitance detection device 90 according to the eighth embodiment of the present invention. Elements common to the elements in FIG. 4 showing the second embodiment are shown in FIG. Are denoted by a common reference numeral.
FIG. 26 is a diagram showing an outline of part A in FIGS.
23 includes a first and second operational amplifiers 21 and 31, a comparator 22, first and second reference capacitors 23 and 33, first to sixth open / close switches 24, 25, 26, 34, 35, 36, first and second sensor electrodes E1, E2, and a control unit 37, which are connected in the same manner as in FIG. 4 of the second embodiment.

センサ電極E1,E2は、図26に示すように、検出対象の導電体E0に対向して導電体E0との間に被測定容量がCx11,Cx21のコンデンサをそれぞれ形成し、センサ電極E1,E2が各コンデンサの一方の電極になる。また、センサ電極E1,E2は、近接して配置され、センサ電極E1,E2間にも静電容量Cx0が形成されている。   As shown in FIG. 26, the sensor electrodes E1 and E2 are formed with capacitors with measured capacitances Cx11 and Cx21 between the conductor E0 and the conductor E0, respectively. Becomes one electrode of each capacitor. The sensor electrodes E1 and E2 are arranged close to each other, and a capacitance Cx0 is also formed between the sensor electrodes E1 and E2.

静電容量検出装置90には、第2の実施形態とは異なり、第1のシールド部材Es1と第2のシールド部材Es2とが設けられている。
シールド部材Es1は、センサ電極E1の導電体E0と対向する電極面以外の面を所定の絶縁層を介して包囲すると共に、センサ電極E1と開閉スイッチ25,26とを接続する配線の周囲を所定の絶縁層を介して囲んでいる。
Unlike the second embodiment, the capacitance detection device 90 is provided with a first shield member Es1 and a second shield member Es2.
The shield member Es1 surrounds a surface of the sensor electrode E1 other than the electrode surface facing the conductor E0 via a predetermined insulating layer, and also surrounds the wiring connecting the sensor electrode E1 and the open / close switches 25 and 26 with a predetermined area. Surrounding through an insulating layer.

シールド部材Es2は、センサ電極E2の導電体E0と対向する電極面以外の面を所定の絶縁層を介して包囲すると共に、センサ電極E2と開閉スイッチ35,36とを接続する配線の周囲を所定の絶縁層を介して囲んでいる。   The shield member Es2 surrounds a surface of the sensor electrode E2 other than the electrode surface facing the conductor E0 with a predetermined insulating layer, and also surrounds the wiring connecting the sensor electrode E2 and the open / close switches 35 and 36 with a predetermined area. Surrounding through an insulating layer.

シールド部材Es1には、オペアンプ61の出力端子が接続されている。
オペアンプ61の非反転入力端子(+)は、他端が第1の電源電位V1に接続された開閉スイッチ63の一端及び他端が第1の固定電位V3に接続された開閉スイッチ64の一端に接続され、オペアンプ61の反転入力端子(−)は、オペアンプ61の出力端子に接続されている。
The output terminal of the operational amplifier 61 is connected to the shield member Es1.
The non-inverting input terminal (+) of the operational amplifier 61 has one end of the open / close switch 63 whose other end is connected to the first power supply potential V1 and one end of the open / close switch 64 whose other end is connected to the first fixed potential V3. The inverting input terminal (−) of the operational amplifier 61 is connected to the output terminal of the operational amplifier 61.

シールド部材Es2には、オペアンプ91の出力端子が接続されている。
オペアンプ91の非反転入力端子(+)は、他端が第2の電源電位V2に接続された開閉スイッチ93の一端及び他端が第2の固定電位V5に接続された開閉スイッチ94の一端に接続され、オペアンプ91の反転入力端子(−)は、オペアンプ91の出力端子に接続されている。
The output terminal of the operational amplifier 91 is connected to the shield member Es2.
The non-inverting input terminal (+) of the operational amplifier 91 has one end of the open / close switch 93 whose other end is connected to the second power supply potential V2 and one end of the open / close switch 94 whose other end is connected to the second fixed potential V5. The inverting input terminal (−) of the operational amplifier 91 is connected to the output terminal of the operational amplifier 91.

制御部37は、開閉スイッチ24〜26,34〜36のスイッチング動作を制御すると共に、開閉スイッチ63,64,93,94のスイッチング動作も制御する。なお、開閉スイッチ25と26、開閉スイッチ35と36、開閉スイッチ63,64、開閉スイッチ93と94の組み合わせにおいて、各組合わせ内の開閉スイッチが同時に閉状態になることはない。
電位V1,V2,V3,V5の高さの関係は、V1>V3>V5>V2としてもよいし、V1<V3<V5<V2としてもよい。
The control unit 37 controls the switching operations of the open / close switches 24 to 26 and 34 to 36 and also controls the switching operations of the open / close switches 63, 64, 93 and 94. In the combination of the open / close switches 25 and 26, the open / close switches 35 and 36, the open / close switches 63 and 64, and the open / close switches 93 and 94, the open / close switches in each combination are not simultaneously closed.
The relationship between the heights of the potentials V1, V2, V3, and V5 may be V1>V3>V5> V2, or may be V1 <V3 <V5 <V2.

静電容量検出装置90の基本的動作は、第2の実施形態の静電容量検出装置20の基本動作と同じである。
図27(a)〜(i)は、図23の静電容量検出装置90の動作を説明するためのタイミングチャートであり、電源電位V1,V2,V3,V5の高さの関係をV1>V3>V5>V2としている。
The basic operation of the capacitance detection device 90 is the same as the basic operation of the capacitance detection device 20 of the second embodiment.
FIGS. 27A to 27I are timing charts for explaining the operation of the capacitance detection device 90 of FIG. 23. The relationship between the heights of the power supply potentials V1, V2, V3, and V5 is represented by V1> V3. >V5> V2.

静電容量検出装置90では、第2の実施形態と同様に、制御部37の制御により、開閉スイッチ24,34を開状態から所定期間閉状態にして開状態に戻す第1のスイッチ操作(図27(a))を行った後、開閉スイッチ25,35を開状態から所定期間閉状態にして再び開状態に戻す第2のスイッチ操作(図27(b))と、開閉スイッチ26,36を開状態から所定期間閉状にする第3のスイッチ操作(図27(c))とを繰り返す。尚、図27のように、第1のスイッチ操作のときに、開閉スイッチ26,36を開状態から所定期間閉状態にしてもよい。   In the capacitance detection device 90, as in the second embodiment, the first switch operation (see FIG. 5) is performed by controlling the control unit 37 to return the open / close switches 24 and 34 from the open state to the closed state for a predetermined period. 27 (a)), the second switch operation (FIG. 27 (b)) for returning the open / close switches 25, 35 from the open state to the open state again for a predetermined period, and the open / close switches 26, 36 The third switch operation (FIG. 27 (c)) for closing from the open state for a predetermined period is repeated. As shown in FIG. 27, when the first switch is operated, the open / close switches 26 and 36 may be closed from the open state for a predetermined period.

上記スイッチ操作において、開閉スイッチ26,36が閉状態の期間に開閉スイッチ63,93を開状態から閉状態に遷移させ、開閉スイッチ26,36の閉状態から開状態への遷移以降且つ第2のスイッチ操作前に、開閉スイッチ63,93を閉状態から開状態に遷移させ、第2のスイッチ操作において開閉スイッチ25,35,64,94を同時に開状態から閉状態に遷移させ、開閉スイッチ25,35を閉状態から開状態に遷移し開閉スイッチ26,36の開状態から閉状態への遷移後に開閉スイッチ64,94を閉状態から開状態に遷移させる。   In the above switch operation, the open / close switches 63, 93 are changed from the open state to the closed state during the period in which the open / close switches 26, 36 are in the closed state, and after the transition of the open / close switches 26, 36 from the closed state to the open state. Before the switch operation, the open / close switches 63, 93 are changed from the closed state to the open state, and in the second switch operation, the open / close switches 25, 35, 64, 94 are simultaneously changed from the open state to the closed state. 35 is changed from the closed state to the open state, and the open / close switches 64, 94 are changed from the closed state to the open state after the open / close switches 26, 36 are changed from the open state to the closed state.

第1のスイッチ操作により、基準容量23,33の両電極間が短絡され、コンパレータ22の反転入力端子(−)の電位Vin−が電位V3に上昇し(図27(e)),コンパレータ22の非反転入力端子(+)の電位Vin+の電位が、電位V5に降下する(図27(e))。これにより、コンパレータ22の出力信号Voutが高レベルから低レベルに遷移する(図27(g))。   By the first switch operation, both electrodes of the reference capacitors 23 and 33 are short-circuited, and the potential Vin− of the inverting input terminal (−) of the comparator 22 rises to the potential V3 (FIG. 27E). The potential Vin + of the non-inverting input terminal (+) drops to the potential V5 (FIG. 27 (e)). As a result, the output signal Vout of the comparator 22 transits from a high level to a low level (FIG. 27 (g)).

第2のスイッチ操作により、センサ電極E1の電位VE1の変動に伴う電荷(Cx11(V1−V3))が基準容量23に充電されると共に、電位Vin−が低下する。これと同時に、センサ電極E2の電位VE2の変動に伴う電荷(Cx21(V2−V5)))が基準容量33が充電されると共に、電位Vin+が上昇する。   By the second switch operation, the charge (Cx11 (V1-V3)) associated with the fluctuation of the potential VE1 of the sensor electrode E1 is charged in the reference capacitor 23, and the potential Vin- is decreased. At the same time, the reference capacitor 33 is charged with the charge (Cx21 (V2-V5)) associated with the fluctuation of the potential VE2 of the sensor electrode E2, and the potential Vin + rises.

センサ電極E1の電位VE1(図27(d))は、第2のスイッチング操作により低下して第1の固定電位V3と同電位となるが、第3のスイッチ操作により、センサ電極E1の電位VE1が再び上昇して電源電位V1となる。
センサ電極E2の電位VE2(図27(f))は、第2のスイッチング操作により上昇して第2の固定電位V5と同電位となるが、第3のスイッチ操作により、センサ電極E2の電位VE2は、再び降下して電源電位V2となる。
The potential VE1 (FIG. 27 (d)) of the sensor electrode E1 is lowered by the second switching operation and becomes the same potential as the first fixed potential V3. However, the potential VE1 of the sensor electrode E1 is obtained by the third switch operation. Rises again to the power supply potential V1.
The potential VE2 (FIG. 27 (f)) of the sensor electrode E2 rises by the second switching operation and becomes the same potential as the second fixed potential V5, but the potential VE2 of the sensor electrode E2 by the third switch operation. Drops again to the power supply potential V2.

第2のスイッチ操作及び第3のスイッチ操作を繰り返すことにより、コンパレータ22の反転入力端子(−)の電位Vin−が、繰り返しの回数に応じて低下し、コンパレータ22の非反転入力端子(+)の電位Vin+が上昇する。   By repeating the second switch operation and the third switch operation, the potential Vin− of the inverting input terminal (−) of the comparator 22 decreases according to the number of repetitions, and the non-inverting input terminal (+) of the comparator 22. The potential Vin + rises.

コンパレータ22の反転入力端子(−)の電位Vin−が、コンパレータ22の非反転入力端子(+)の電位Vin+以下になると、コンパレータ22の出力信号が高レベルに遷移する。制御部37は、コンパレータ22の出力信号Voutが高レベルに遷移するまでに繰り返し行われた第2のスイッチ操作の回数をカウントし、それを関数とする計算結果を出力する。   When the potential Vin− of the inverting input terminal (−) of the comparator 22 becomes equal to or lower than the potential Vin + of the non-inverting input terminal (+) of the comparator 22, the output signal of the comparator 22 transitions to a high level. The control unit 37 counts the number of times of the second switch operation repeatedly performed until the output signal Vout of the comparator 22 transitions to a high level, and outputs a calculation result using this as a function.

電位Vin−の変化は、第2のスイッチ操作の回数に比例すると共に被測定容量Cx11にほぼ比例し、電位Vin+の変化も第2のスイッチ操作の回数に比例すると共に被測定容量Cx21にほぼ比例する。被測定容量Cx11,Cx21は、センサ電極E1,E2と導電体E0との距離に反比例するので、コンパレータ22の出力信号Voutも距離の関数となる。よって、静電容量検出装置90を距離センサとして使用した場合に、距離情報への変換が容易である。   The change of the potential Vin− is proportional to the number of times of the second switch operation and substantially proportional to the measured capacitance Cx11, and the change of the potential Vin + is also proportional to the number of times of the second switch operation and substantially proportional to the measured capacitance Cx21. To do. Since the measured capacitances Cx11 and Cx21 are inversely proportional to the distance between the sensor electrodes E1 and E2 and the conductor E0, the output signal Vout of the comparator 22 is also a function of the distance. Therefore, when the capacitance detection device 90 is used as a distance sensor, conversion into distance information is easy.

また、センサ電極E1の面積SE1と第1の基準容量23の容量Cs2の比SE1/Cs2と、センサ電極E2の面積SE2と第2の基準容量33の容量Cs3の比SE2/Cs3を等しくすることにより、電磁気的外乱の影響を抑制でき、センサ電極E1の面積SE1とセンサ電極E1の電位変動幅SE1(V1−V3)とセンサ電極E2の面積SE2とセンサ電極E2の電位変動幅SE1(V5−V2)を等しくすることにより、ラジオノイズの発生も抑制できる。   Further, the ratio SE1 / Cs2 of the area SE1 of the sensor electrode E1 and the capacity Cs2 of the first reference capacitor 23 and the ratio SE2 / Cs3 of the area SE2 of the sensor electrode E2 and the capacity Cs3 of the second reference capacitor 33 are made equal. Thus, the influence of electromagnetic disturbance can be suppressed, and the area SE1 of the sensor electrode E1, the potential variation width SE1 (V1-V3) of the sensor electrode E1, the area SE2 of the sensor electrode E2, and the potential variation width SE1 (V5-) of the sensor electrode E2. Generation of radio noise can also be suppressed by equalizing V2).

ここで、センサ電極E1の導電体E0に対向する電極面以外の面と、センサ電極E1と開閉スイッチ25,26とを接続する配線とは、図示しない寄生容量Cα1を持ち、導電体E0の電位が一定とすると、この寄生容量Cα1により第2のスイッチ操作と第3のスイッチ操作を繰り返すたびにCα1(V1−V3)の電荷が基準容量23に移動し、また導電体E0の電位が一定とすると、センサ電極E1とセンサ電極E2の間に形成される寄生容量Cx0により、第2のスイッチ操作と第3のスイッチ操作を繰り返すたびにCx0(V1−V2−V3+V5)の電荷が、基準容量23に移動する。そのため、不要な電荷が基準容量23に蓄積される。   Here, the surface of the sensor electrode E1 other than the electrode surface facing the conductor E0 and the wiring connecting the sensor electrode E1 and the open / close switches 25 and 26 have a parasitic capacitance Cα1 (not shown), and the potential of the conductor E0. Is constant, the charge of Cα1 (V1−V3) moves to the reference capacitor 23 every time the second switch operation and the third switch operation are repeated by the parasitic capacitance Cα1, and the potential of the conductor E0 is constant. Then, due to the parasitic capacitance Cx0 formed between the sensor electrode E1 and the sensor electrode E2, the charge of Cx0 (V1−V2−V3 + V5) is changed to the reference capacitance 23 every time the second switch operation and the third switch operation are repeated. Move to. Therefore, unnecessary charges are accumulated in the reference capacitor 23.

同様に、センサ電極E2の導電体E0に対向する電極面以外の面と、センサ電極E2と開閉スイッチ35,36とを接続する配線とは、図示しない寄生容量Cα2を持つ。この寄生容量Cα2により、第2のスイッチ操作と第3のスイッチ操作を繰り返すたびにCα2(V2−V5)の電荷が基準容量23に移動し、また、センサ電極E1とセンサ電極E2の間に形成される寄生容量Cx0により、第2のスイッチ操作と第3のスイッチ操作を繰り返すたびにCx0(V2−V1−V5+V3)の電荷が、基準容量33に移動する。こうして、これらの寄生容量Cα1、Cα2及びCx0の存在によって、静電容量検出装置90としての検出精度を低下させると共に、電気的外乱の影響を受けやすい。   Similarly, the surface of the sensor electrode E2 other than the electrode surface facing the conductor E0 and the wiring connecting the sensor electrode E2 and the open / close switches 35 and 36 have a parasitic capacitance Cα2 (not shown). With this parasitic capacitance Cα2, the charge of Cα2 (V2-V5) moves to the reference capacitor 23 each time the second switch operation and the third switch operation are repeated, and is formed between the sensor electrode E1 and the sensor electrode E2. Due to the parasitic capacitance Cx0, the charge of Cx0 (V2−V1−V5 + V3) moves to the reference capacitor 33 every time the second switch operation and the third switch operation are repeated. Thus, the presence of these parasitic capacitances Cα1, Cα2, and Cx0 reduces the detection accuracy of the capacitance detection device 90 and is easily affected by electrical disturbance.

そこで、静電容量検出装置90では、シールド部材Es1がセンサ電極E1の導電体E0と対向する電極面以外の面を所定の絶縁層を介して包囲すると共に、センサ電極E1と開閉スイッチ25,26とを接続する配線の周囲を所定の絶縁層を介して囲み、シールド部材Es2が、センサ電極E2の導電体E0と対向する電極面以外の面を所定の絶縁層を介して包囲すると共に、センサ電極E2と開閉スイッチ35,36とを接続する配線の周囲を所定の絶縁層を介して囲む為、第2の実施形態に係る静電容量検出装置20に比べて同じセンサ電極及びセンサ電極に接続される配線の構成を用いた場合、センサ電極E1とE2及びそれぞれに接続される配線が直接対向する面積が低減するため、Cx0が小さくなる。   Therefore, in the capacitance detection device 90, the shield member Es1 surrounds a surface of the sensor electrode E1 other than the electrode surface facing the conductor E0 via a predetermined insulating layer, and the sensor electrode E1 and the open / close switches 25, 26 And the shield member Es2 surrounds the surface of the sensor electrode E2 other than the electrode surface facing the conductor E0 via the predetermined insulating layer, and the sensor. Since the periphery of the wiring connecting the electrode E2 and the open / close switches 35 and 36 is surrounded by a predetermined insulating layer, it is connected to the same sensor electrode and sensor electrode as compared with the capacitance detection device 20 according to the second embodiment. When the wiring configuration to be used is used, the area where the sensor electrodes E1 and E2 and the wiring connected thereto are directly opposed to each other is reduced, so that Cx0 is reduced.

また、シールド部材Es1は、センサ電極E1の導電体E0と対向する電極面以外の面を所定の絶縁層を介して包囲すると共に、センサ電極E1と開閉スイッチ25,26とを接続する配線の周囲を所定の絶縁層を介して囲み、図27の(d),(h)に示すようにシールド部材Es2は、センサ電極E2の導電体E0と対向する電極面以外の面を所定の絶縁層を介して包囲すると共に、センサ電極E2と開閉スイッチ35,36とを接続する配線の周囲を所定の絶縁層を介して囲む為、寄生容量Cα1及びCα2が形成されるが、図27(d),(f),(h),(i)に示すように、少なくとも開閉スイッチ26,36の開状態から閉状態への遷移前から開閉スイッチ25,35の閉状態から開状態への遷移直後まで、第1のセンサ電極E1の電位VE1と第1のシールド部材Es1の電位Vs1は等しく、第2のセンサ電極E2の電位VE2と第1のシールド部材Es2の電位Vs2は等しい。   The shield member Es1 surrounds a surface of the sensor electrode E1 other than the electrode surface facing the conductor E0 via a predetermined insulating layer, and surrounds the wiring connecting the sensor electrode E1 and the open / close switches 25 and 26. Are surrounded by a predetermined insulating layer, and as shown in FIGS. 27D and 27H, the shield member Es2 has a predetermined insulating layer on the surface other than the electrode surface facing the conductor E0 of the sensor electrode E2. In addition, the parasitic capacitances Cα1 and Cα2 are formed in order to surround the wiring connecting the sensor electrode E2 and the open / close switches 35 and 36 with a predetermined insulating layer. As shown in (f), (h), (i), at least before the opening / closing switches 26, 36 are changed from the open state to the closed state until immediately after the opening / closing switches 25, 35 are changed from the closed state to the open state. First sensor electrode E The first potential VE1 and the potential Vs1 of the first shield member Es1 are equal, and the potential VE2 of the second sensor electrode E2 and the potential Vs2 of the first shield member Es2 are equal.

少なくとも、開閉スイッチ26の閉状態から開状態への遷移前から、開閉スイッチ25の閉状態から開状態への遷移直後まで、第1のセンサ電極E1の電位VE1と第1のシールド部材Es1の電位Vs1を等しくすることにより、センサ電極E1及びセンサ電極E1と開閉スイッチ25,26との間の配線と、シールド部材Es1との間の容量に電荷の蓄積が無い状態で、センサ電極E1及びセンサ電極E1と開閉スイッチ25,26との間の配線が一方の電極となる容量(CX11,Cα1,Cx0)における開閉スイッチ25の開状態から閉状態に遷移前後の変化量が基準容量23に蓄積される。   At least the potential VE1 of the first sensor electrode E1 and the potential of the first shield member Es1 from before the transition of the open / close switch 26 to the open state until immediately after the transition of the open / close switch 25 from the closed state to the open state. By making Vs1 equal, the sensor electrode E1 and the sensor electrode E1 in the state where there is no charge accumulation in the capacitance between the sensor electrode E1 and the wiring between the sensor electrode E1 and the open / close switches 25 and 26 and the shield member Es1. The amount of change before and after the transition from the open state to the closed state of the open / close switch 25 in the capacitance (CX11, Cα1, Cx0) in which the wiring between E1 and the open / close switches 25 and 26 serves as one electrode is accumulated in the reference capacitor 23. .

ここで、上記のようにCx0は第2の実施形態に係る静電容量検出装置20に比べて小さくなり、シールド部材Es1はセンサ電極E1の導電体E0と対向する電極面以外の面を所定の絶縁層を介して包囲すると共に、センサ電極E1と開閉スイッチ25,26とを接続する配線の周囲を所定の絶縁層を介して囲むため、Cα1の主成分は、センサ電極E1及びセンサ電極E1と開閉スイッチ25,26との間の配線と、シールド部材Es1との間の容量となるので、Cα1及びCx0に起因する基準容量23への電荷の移動が低減され、寄生容量の影響による静電容量の検出精度の低下を抑制できる。   Here, as described above, Cx0 is smaller than that of the capacitance detection device 20 according to the second embodiment, and the shield member Es1 has a predetermined surface other than the electrode surface facing the conductor E0 of the sensor electrode E1. The main component of Cα1 is composed of the sensor electrode E1 and the sensor electrode E1 in order to surround the wiring connecting the sensor electrode E1 and the open / close switches 25 and 26 with a predetermined insulating layer. Since the capacitance is between the wiring between the open / close switches 25 and 26 and the shield member Es1, the movement of charges to the reference capacitance 23 due to Cα1 and Cx0 is reduced, and the electrostatic capacitance due to the influence of parasitic capacitance It is possible to suppress a decrease in detection accuracy.

同様に、少なくとも、開閉スイッチ36の閉状態から開状態への遷移前から、開閉スイッチ35の閉状態から開状態への遷移直後まで、第2のセンサ電極E2の電位VE2と第2のシールド部材Es2の電位Vs2を等しくすることにより、センサ電極E2及びセンサ電極E2と開閉スイッチ35,36との間の配線と、シールド部材Es2との間の容量に電荷の蓄積が無い状態で、センサ電極E2及びセンサ電極E2と開閉スイッチ35,36との間の配線が一方の電極となる容量(CX21,Cα2,Cx0)における開閉スイッチ35の開状態から閉状態に遷移前後の変化量が基準容量33に蓄積される。   Similarly, the potential VE2 of the second sensor electrode E2 and the second shield member are at least before the opening / closing switch 36 transitions from the closed state to the open state until immediately after the opening / closing switch 35 transitions from the closed state to the open state. By equalizing the potential Vs2 of Es2, the sensor electrode E2 in the state where there is no charge accumulation in the capacitance between the sensor electrode E2, the wiring between the sensor electrode E2 and the open / close switches 35 and 36, and the capacitance between the shield member Es2. The change amount before and after the transition from the open state of the open / close switch 35 to the closed state in the capacitor (CX21, Cα2, Cx0) in which the wiring between the sensor electrode E2 and the open / close switches 35, 36 serves as one electrode becomes the reference capacitor 33. Accumulated.

ここで、上記のようにCx0は第2の実施形態に係る静電容量検出装置20に比べて小さくなり、シールド部材Es2はセンサ電極E2の導電体E0と対向する電極面以外の面を所定の絶縁層を介して包囲すると共に、センサ電極E2と開閉スイッチ35,36とを接続する配線の周囲を所定の絶縁層を介して囲むため、Cα2の主成分は、センサ電極E2及びセンサ電極E2と開閉スイッチ25,26との間の配線と、シールド部材Es2の間の容量となるので、Cα2及びCx0に起因する基準容量33への電荷の移動が低減され、寄生容量の影響による静電容量の検出精度の低下を抑制できる。   Here, as described above, Cx0 is smaller than that of the capacitance detection device 20 according to the second embodiment, and the shield member Es2 has a predetermined surface other than the electrode surface facing the conductor E0 of the sensor electrode E2. In addition to surrounding through the insulating layer and surrounding the wiring connecting the sensor electrode E2 and the open / close switches 35 and 36 with a predetermined insulating layer, the main component of Cα2 is the sensor electrode E2 and the sensor electrode E2. Since the capacitance is between the wiring between the open / close switches 25 and 26 and the shield member Es2, the movement of charges to the reference capacitance 33 due to Cα2 and Cx0 is reduced, and the capacitance due to the influence of parasitic capacitance is reduced. A decrease in detection accuracy can be suppressed.

以上のように、本実施形態の図23の静電容量検出装置90は、センサ電極E1及びセンサ電極E2とそれらに接続された配線との間の配線に寄生する寄生容量の影響を抑制すると共に、次のような利点を有する。   As described above, the capacitance detection device 90 of FIG. 23 according to the present embodiment suppresses the influence of parasitic capacitance that is parasitic on the wiring between the sensor electrode E1 and the sensor electrode E2 and the wiring connected thereto. Has the following advantages.

図27(h)のように、少なくとも開閉スイッチ26を開状態から閉状態への遷移前から開閉スイッチ25の閉状態から開状態への遷移直後まで、第1のセンサ電極E1の電位VE1と第1のシールド部材Es1の電位Vs1を等しくすることにより、センサ電極E1とシールド部材Es1との間に絶縁不良があった場合でも、センサ電極E1とシールド部材Es1との間に流れる電流に起因する電荷が基準容量23に蓄積されることがない。   As shown in FIG. 27H, the potential VE1 of the first sensor electrode E1 and the first potential are at least before the opening / closing switch 26 is changed from the open state to the closed state until immediately after the opening / closing switch 25 is changed from the closed state to the open state. By making the potential Vs1 of one shield member Es1 equal, even if there is an insulation failure between the sensor electrode E1 and the shield member Es1, the charge caused by the current flowing between the sensor electrode E1 and the shield member Es1 Is not stored in the reference capacitor 23.

また、図27(i)のように、少なくとも開閉スイッチ36を開状態から閉状態への遷移前から開閉スイッチ35の閉状態から開状態への遷移直後まで、第2のセンサ電極E2の電位VE2と第2のシールド部材Es2の電位Vs2を等しくすることにより、センサ電極E2とシールド部材Es2との間に絶縁不良があった場合でも、センサ電極E2とシールド部材Es2との間に流れる電流に起因する電荷が基準容量33に蓄積されることがない。よって、測定対象であるセンサ電極間で形成される静電容量を測定する際の精度を向上できる。   In addition, as shown in FIG. 27 (i), the potential VE2 of the second sensor electrode E2 is at least before the opening / closing switch 36 is changed from the open state to the closed state until immediately after the opening / closing switch 35 is changed from the closed state to the open state. And the potential Vs2 of the second shield member Es2 are equalized, even if there is an insulation failure between the sensor electrode E2 and the shield member Es2, this is caused by the current flowing between the sensor electrode E2 and the shield member Es2. The charge to be stored is not accumulated in the reference capacitor 33. Therefore, it is possible to improve the accuracy when measuring the capacitance formed between the sensor electrodes that are measurement targets.

なお、図24の静電容量検出装置90では、図23の静電容量検出装置90に対し、オペアンプ61,91を省き、図23では開閉スイッチ63の一端と開閉スイッチ64の一端とオペアンプ61の非反転入力端子に接続された配線を、図24では開閉スイッチ63の一端と開閉スイッチ64の一端とシールド部材Es1に接続された配線とし、図23では開閉スイッチ93の一端と開閉スイッチ94の一端とオペアンプ91の非反転入力端子に接続された配線を、図24では開閉スイッチ93の一端と開閉スイッチ94の一端とシールド部材Es2に接続された配線とし、各開閉スイッチの開閉制御を図23と等しくすることにより、図23の例と同等の効果が得られる。   24, the operational amplifiers 61 and 91 are omitted from the electrostatic capacitance detection apparatus 90 of FIG. 23. In FIG. 23, one end of the open / close switch 63, one end of the open / close switch 64, and the operational amplifier 61 are omitted. In FIG. 24, the wiring connected to the non-inverting input terminal is a wiring connected to one end of the open / close switch 63, one end of the open / close switch 64, and the shield member Es1, and in FIG. 23, one end of the open / close switch 93 and one end of the open / close switch 94. In FIG. 24, the wiring connected to the non-inverting input terminal of the operational amplifier 91 is the wiring connected to one end of the open / close switch 93, one end of the open / close switch 94, and the shield member Es2, and the open / close control of each open / close switch is as shown in FIG. By making them equal, the same effect as the example of FIG. 23 can be obtained.

また、図25の静電容量検出装置90では、図23の静電容量検出装置90に対し開閉スイッチ63,64,93,94を省き、センサ電極E1に接続された配線をオペアンプ61の非反転入力端子に接続し、センサ電極E2に接続された配線をオペアンプ91の非反転入力端子に接続したもので、図23の例の開閉スイッチの制御に対し、開閉スイッチスイッチ63,64,93,94の制御を無くすことにより、図25の静電容量検出装置90は、図23の静電容量検出装置90と同等の効果が得られる。   25, the open / close switches 63, 64, 93, and 94 are omitted from the capacitance detection device 90 of FIG. 23, and the wiring connected to the sensor electrode E1 is non-inverted by the operational amplifier 61. The wiring connected to the input terminal and the wiring connected to the sensor electrode E2 is connected to the non-inverting input terminal of the operational amplifier 91. For the control of the open / close switch in the example of FIG. By eliminating this control, the capacitance detection device 90 of FIG. 25 can obtain the same effect as the capacitance detection device 90 of FIG.

[第9の実施形態]
図28及び図29は、本発明の第9の実施形態に係る静電容量検出装置100を示す構成図であり、図23,24,25中の要素と共通する要素には、共通の符号が付されている。
[Ninth Embodiment]
28 and 29 are configuration diagrams showing the capacitance detection device 100 according to the ninth embodiment of the present invention. Elements common to those in FIGS. 23, 24 and 25 are denoted by common reference numerals. It is attached.

図28の静電容量検出装置100は、第8の実施形態の図23の静電容量検出装置90のシールド部材Es1とオペアンプ61の出力端子との間に、第1の電流検出回路71を設け、シールド部材Es2とオペアンプ91の出力端子との間に、第2の電流検出回路101を設けたものであり、他の構成は、図23の静電容量検出装置90と同様である。   The capacitance detection device 100 of FIG. 28 includes a first current detection circuit 71 between the shield member Es1 of the capacitance detection device 90 of FIG. 23 of the eighth embodiment and the output terminal of the operational amplifier 61. The second current detection circuit 101 is provided between the shield member Es2 and the output terminal of the operational amplifier 91, and the other configuration is the same as that of the capacitance detection device 90 of FIG.

図30(a)〜(i)は、静電容量検出装置100の動作を説明するためのタイミングチャートであり、図27(a)〜(i)に対応している。
図28の静電容量検出装置100の基本的動作は、図23の静電容量検出装置90と同様であり、図30(a)〜(c)のように、第1のスイッチ操作を行い、その後に第2のスイッチ操作と第3のスイッチ操作を繰り返して行う。
なお、静電容量検出装置90と同様、開閉スイッチ25と26、開閉スイッチ35と36、開閉スイッチ63と64、開閉スイッチ93と94の組み合わせにおいて、各組合わせの開閉スイッチが同時に閉状態になることはない。
FIGS. 30A to 30I are timing charts for explaining the operation of the capacitance detection apparatus 100, and correspond to FIGS. 27A to 27I.
The basic operation of the capacitance detection device 100 of FIG. 28 is the same as that of the capacitance detection device 90 of FIG. 23, and the first switch operation is performed as shown in FIGS. Thereafter, the second switch operation and the third switch operation are repeated.
As with the capacitance detecting device 90, in the combination of the open / close switches 25 and 26, the open / close switches 35 and 36, the open / close switches 63 and 64, and the open / close switches 93 and 94, the combination open / close switches are simultaneously closed. There is nothing.

ここで、制御部37の制御により、開閉スイッチ26,36を閉状態から開状態に遷移させる前に、開閉スイッチ63,93を開状態から閉状態に遷移させ、開閉スイッチ26,36の閉状態から開状態への遷移以降に開閉スイッチ63,93を閉状態から開状態に遷移させ、第2のスイッチ操作において開閉スイッチ25,35,64,94を同時に開状態から閉状態に遷移させ、開閉スイッチ25,35の閉状態から開状態への遷移以後に開閉スイッチ64,94を閉状態から開状態に遷移させ、開閉スイッチ26,36が閉状態、開閉スイッチ25,35が開状態、開閉スイッチ64,94が閉状態、開閉スイッチろ63,93が開状態の期間T1を設けている。   Here, before the open / close switches 26 and 36 are changed from the closed state to the open state by the control of the control unit 37, the open / close switches 63 and 93 are changed from the open state to the closed state, and the open / close switches 26 and 36 are closed. After the transition from the open state to the open state, the open / close switches 63, 93 are changed from the closed state to the open state, and in the second switch operation, the open / close switches 25, 35, 64, 94 are simultaneously changed from the open state to the closed state. After the transition of the switches 25, 35 from the closed state to the open state, the open / close switches 64, 94 are shifted from the closed state to the open state, the open / close switches 26, 36 are closed, the open / close switches 25, 35 are open, A period T1 is provided in which 64 and 94 are closed and the open / close switch filters 63 and 93 are open.

そこで、静電容量検出装置100は電流検出回路71を用い、開閉スイッチ63を介してシールド部材Es1に流れる電流を期間T1に検出し、電流検出回路101を用い、開閉スイッチ93を介してシールド部材Es2に流れる電流を期間T1で検出する。開閉スイッチ63を介してシールド部材Es1に流れる電流を検出することにより、センサ電極E1とシールド部材Es1との間の絶縁不良を検出することができる。開閉スイッチ93を介してシールド部材Es2に流れる電流を検出することにより、センサ電極E2とシールド部材Es2との間の絶縁不良を検出することができる。   Therefore, the electrostatic capacitance detection device 100 uses the current detection circuit 71 to detect the current flowing through the shield member Es1 via the open / close switch 63 during the period T1, and uses the current detection circuit 101 to detect the shield member via the open / close switch 93. The current flowing through Es2 is detected in period T1. By detecting the current flowing through the shield member Es1 via the open / close switch 63, it is possible to detect an insulation failure between the sensor electrode E1 and the shield member Es1. By detecting the current flowing through the shield member Es2 via the open / close switch 93, it is possible to detect an insulation failure between the sensor electrode E2 and the shield member Es2.

期間T1においてセンサ電極E1の電位VE1及びそれに接続された配線の電位はV1であり、シールド部材Es1の電位Vs1はV3で、VE1≠Vs1で、センサ電極E1及びそれに接続された配線とシールド部材Es1の絶縁が良好であれば電流検出回路71で流れる電流は検出されないが、センサ電極E1及びそれに接続された配線とシールド部材Es1の絶縁が破壊されていれば、電流検出回路71で流れる電流は検出される。一方、センサ電極E2の電位VE2及びそれに接続された配線の電位はV2であり、シールド部材Es2の電位Vs2はV5で、VE2≠Vs2で、センサ電極E2及びそれに接続された配線とシールド部材Es2の絶縁が良好であれば電流検出回路101で流れる電流は検出されないが、センサ電極E2及びそれに接続された配線とシールド部材Es2の絶縁が破壊されていれば、電流検出回路101で流れる電流は検出される。
よって、電流検出回路71により、センサ電極E1及びそれに接続された配線とシールド部材Es1の絶縁不良が検出できる。電流検出回路101により、センサ電極E2及びそれに接続された配線とシールド部材Es2の絶縁不良が検出できる。
In the period T1, the potential VE1 of the sensor electrode E1 and the potential of the wiring connected to the sensor electrode E1 are V1, the potential Vs1 of the shield member Es1 is V3, and VE1 ≠ Vs1, and the sensor electrode E1, the wiring connected thereto, and the shield member Es1. If the insulation is good, the current flowing in the current detection circuit 71 is not detected. However, if the insulation between the sensor electrode E1 and the wiring connected thereto and the shield member Es1 is broken, the current flowing in the current detection circuit 71 is detected. Is done. On the other hand, the potential VE2 of the sensor electrode E2 and the potential of the wiring connected thereto are V2, the potential Vs2 of the shield member Es2 is V5, and VE2 ≠ Vs2, and the sensor electrode E2 and the wiring connected thereto and the shield member Es2 If the insulation is good, the current flowing in the current detection circuit 101 is not detected. However, if the insulation between the sensor electrode E2 and the wiring connected thereto and the shield member Es2 is broken, the current flowing in the current detection circuit 101 is detected. The
Therefore, the current detection circuit 71 can detect an insulation failure between the sensor electrode E1 and the wiring connected thereto and the shield member Es1. The current detection circuit 101 can detect an insulation failure between the sensor electrode E2 and the wiring connected thereto and the shield member Es2.

以上のように、静電容量検出装置100では、センサ電極E1,E2とシールド部材Es1,Es2との間の絶縁不良を早く検出することができるので、絶縁不良が発生したときの対処を早く実施できる。
なお、シールド部材Es1,E2と、センサ電極E1,E2及びそれに接続された配線との間の絶縁不良を検出するタイミングは、図30(i)の期間T1である必要はない。次の図31(i)に示す期間T2のタイミングでシールド部材Es1,Es2と、センサ電極E1及びそれに接続された配線との間の絶縁不良を検出してもよい。
As described above, the capacitance detection device 100 can quickly detect an insulation failure between the sensor electrodes E1 and E2 and the shield members Es1 and Es2. it can.
Note that the timing of detecting an insulation failure between the shield members Es1 and E2, the sensor electrodes E1 and E2, and the wiring connected thereto does not have to be during the period T1 in FIG. An insulation failure between the shield members Es1, Es2 and the sensor electrode E1 and the wiring connected thereto may be detected at the timing of the period T2 shown in FIG.

図31(a)〜(i)は、絶縁不良を検出する別のタイミングの説明図であり、図30(a)〜(i)にそれぞれ対応しており、第2、第3のスイッチ操作は、図30のタイミングを用いた第2、第3のスイッチ操作と同じである。   FIGS. 31A to 31I are explanatory diagrams of other timings for detecting an insulation failure, corresponding to FIGS. 30A to 30I, respectively, and the second and third switch operations are as follows. This is the same as the second and third switch operations using the timing of FIG.

コンパレータ22の出力Voutが低レベルから高レベルに遷移してから開閉スイッチ24,34が閉状態から開状態に遷移した直後の開閉スイッチ25,35が開状態から閉状態に遷移するまでの期間に、開閉スイッチ25,35,63,93が開状態且つ開閉スイッチ26,36,64,94が閉状態の第1の期間を設け、上記第1の期間の少なくとも一部の期間に電流検出回路71を介してシールド部材Es1に流れる電流及び電流検出回路101を介してシールド部材Es2に流れる電流を測定し、シールド部材Es1に流れる電流を検出することにより、センサ電極E1とシールド部材Es1との間の絶縁不良を検出することができ、シールド部材Es2に流れる電流を検出することにより、センサ電極E2とシールド部材Es2との間の絶縁不良を検出することができる。   During a period from when the output Vout of the comparator 22 transits from a low level to a high level and immediately after the on / off switches 24 and 34 transit from the closed state to the open state, the on / off switches 25 and 35 transit from the open state to the closed state. A first period is provided in which the open / close switches 25, 35, 63, 93 are open and the open / close switches 26, 36, 64, 94 are closed, and the current detection circuit 71 is provided during at least a part of the first period. By measuring the current flowing through the shield member Es1 through the current and the current flowing through the shield member Es2 through the current detection circuit 101, and detecting the current flowing through the shield member Es1, the gap between the sensor electrode E1 and the shield member Es1 is detected. An insulation failure can be detected, and by detecting the current flowing through the shield member Es2, the sensor electrode E2 and the shield member Es2 It is possible to detect insulation failure between.

図31に示す例では、第1のスイッチ操作(図31(a))により開閉スイッチ24,34が開状態から閉状態への遷移を行う前に、図31(c)のように、開閉スイッチ25,35が開状態で開閉スイッチ26,36を開状態から閉状態に遷移させ、センサ電極E1の電位VE1及びそれに接続された配線の電位を電源電位V1に固定し、センサ電極E2の電位VE2及びそれに接続された配線の電位を電源電位V2に固定する。   In the example shown in FIG. 31, before the open / close switches 24, 34 are changed from the open state to the closed state by the first switch operation (FIG. 31 (a)), as shown in FIG. 31 (c). The open / close switches 26 and 36 are changed from the open state to the closed state when the pins 25 and 35 are open, the potential VE1 of the sensor electrode E1 and the potential of the wiring connected thereto are fixed to the power supply potential V1, and the potential VE2 of the sensor electrode E2 In addition, the potential of the wiring connected thereto is fixed to the power supply potential V2.

ここで、開閉スイッチ26,36の閉状態の期間中に開閉スイッチ63,93を開状態とし、開閉スイッチ64,94を開状態から閉状態に遷移させ、シールド部材Es1の電位Vs1を固定電位V3に接続し、シールド部材Es2の電位Vs2を固定電位V5に接続する(図31(g))。この状態で、期間T2の間、オペアンプ61とシールド部材Es1の間を流れる電流を電流検出回路71により測定し、オペアンプ91とシールド部材Es2の間を流れる電流を電流検出回路101により測定する。期間T2の間、センサ電極E1の電位VE1及びそれに接続された配線の電位はV1であり、シールド部材Es1の電位Vs1はV3で、VE1≠Vs1で、センサ電極E1及びそれに接続された配線とシールド部材Es1の絶縁が良好であれば電流検出回路71で流れる電流は検出されないが、センサ電極E1及びそれに接続された配線とシールド部材Es1の絶縁が破壊されていれば、電流検出回路71で流れる電流は検出される。   Here, the open / close switches 63, 93 are opened during the closed state of the open / close switches 26, 36, the open / close switches 64, 94 are changed from the open state to the closed state, and the potential Vs1 of the shield member Es1 is set to the fixed potential V3. And the potential Vs2 of the shield member Es2 is connected to the fixed potential V5 (FIG. 31 (g)). In this state, during the period T2, the current flowing between the operational amplifier 61 and the shield member Es1 is measured by the current detection circuit 71, and the current flowing between the operational amplifier 91 and the shield member Es2 is measured by the current detection circuit 101. During the period T2, the potential VE1 of the sensor electrode E1 and the potential of the wiring connected thereto are V1, the potential Vs1 of the shield member Es1 is V3, and VE1 ≠ Vs1, and the sensor electrode E1 and the wiring connected thereto and the shield are shielded. If the insulation of the member Es1 is good, the current flowing in the current detection circuit 71 is not detected. However, if the insulation between the sensor electrode E1 and the wiring connected thereto and the shield member Es1 is broken, the current flowing in the current detection circuit 71 Is detected.

また、期間T2の間、センサ電極E2の電位VE2及びそれに接続された配線の電位はV2であり、シールド部材Es2の電位Vs2はV5で、VE2≠Vs2で、センサ電極E2及びそれに接続された配線とシールド部材Es2の絶縁が良好であれば電流検出回路101で流れる電流は検出されないが、センサ電極E2及びそれに接続された配線とシールド部材Es2の絶縁が破壊されていれば、電流検出回路101で流れる電流は検出される。   In addition, during the period T2, the potential VE2 of the sensor electrode E2 and the potential of the wiring connected to the sensor electrode E2 are V2, the potential Vs2 of the shield member Es2 is V5, and VE2 ≠ Vs2, and the sensor electrode E2 and the wiring connected thereto. If the insulation between the shield member Es2 and the shield member Es2 is good, the current flowing in the current detection circuit 101 is not detected. However, if the insulation between the sensor electrode E2 and the wiring connected thereto and the shield member Es2 is broken, the current detection circuit 101 The flowing current is detected.

図31では、開閉スイッチ26,36が閉状態の期間中に開閉スイッチ24,34を開状態から閉状態に遷移させているが、開閉スイッチ26,36,64,94の開閉に関係なく、開閉スイッチ24,34を開状態から閉状態に遷移させてもよい。期間T2経過後、第2のスイッチ操作の開始前に、開閉スイッチ64,94を閉状態から開状態に遷移させ、開閉スイッチ63,93を開状態から閉状態に遷移させた後、開閉スイッチ24,34,26,36を閉状態から開状態に遷移させて第1のスイッチ操作を終了し、開閉スイッチ63,93を閉状態から開状態に遷移させて、第2のスイッチ操作に備える。   In FIG. 31, the open / close switches 24, 34 are changed from the open state to the closed state while the open / close switches 26, 36 are closed, but the open / close switches 26, 36, 64, 94 are open / closed regardless of whether they are open / closed. The switches 24 and 34 may be transitioned from the open state to the closed state. After the period T2 elapses and before the start of the second switch operation, the open / close switches 64, 94 are changed from the closed state to the open state, the open / close switches 63, 93 are changed from the open state to the closed state, and then the open / close switch 24 is opened. , 34, 26, and 36 are changed from the closed state to the open state to finish the first switch operation, and the open / close switches 63 and 93 are changed from the closed state to the open state to prepare for the second switch operation.

なお、図29の静電容量検出装置100では、図28の静電容量検出装置100に対してオペアンプ61,91を省き、図28では開閉スイッチ63の一端と開閉スイッチ64の一端とオペアンプ61の非反転入力端子に接続された配線を、図29では開閉スイッチ63の一端と開閉スイッチ64の一端とシールド部材Es1に接続された配線とし、且つ、開閉スイッチ93の一端と開閉スイッチ94の一端とオペアンプ91の非反転入力端子に接続された配線を、図29では開閉スイッチ93の一端と開閉スイッチ94の一端とシールド部材Es2に接続された配線とし、各開閉スイッチの開閉制御を図28と等しくすることにより、図28の例と同等の効果が得られる。   29, the operational amplifiers 61 and 91 are omitted from the electrostatic capacitance detection apparatus 100 of FIG. 28. In FIG. 28, one end of the open / close switch 63, one end of the open / close switch 64, and the operational amplifier 61 are omitted. In FIG. 29, the wiring connected to the non-inverting input terminal is a wiring connected to one end of the open / close switch 63, one end of the open / close switch 64, and the shield member Es1, and one end of the open / close switch 93 and one end of the open / close switch 94. In FIG. 29, the wiring connected to the non-inverting input terminal of the operational amplifier 91 is the wiring connected to one end of the open / close switch 93, one end of the open / close switch 94, and the shield member Es2, and the open / close control of each open / close switch is equal to FIG. By doing so, the same effect as the example of FIG. 28 is acquired.

以上のように、図29の静電容量検出装置100では、電流検出回路71を介してシールド部材Es1に流れる電流を検出し、電流検出回路101を介してシールド部材Es2に流れる電流を検出する。これにより、各センサ電極E1,E2とシールド部材Es1,Es2との間の絶縁不良を検出することができる。   As described above, in the capacitance detection device 100 of FIG. 29, the current flowing through the shield member Es1 is detected via the current detection circuit 71, and the current flowing through the shield member Es2 is detected via the current detection circuit 101. Thereby, the insulation defect between each sensor electrode E1, E2 and shield member Es1, Es2 is detectable.

[第10の実施形態]
図32及び図33は、本発明の第10の実施形態に係る静電容量検出装置110を示す構成図である。
図34は、図32及び図33のA部を示す図である。
[Tenth embodiment]
32 and 33 are configuration diagrams showing a capacitance detection device 110 according to the tenth embodiment of the present invention.
FIG. 34 is a diagram showing a part A of FIGS. 32 and 33.

図32の静電容量検出容量110は、第9の実施形態の図28の静電容量検出装置100に、第1の外部シールド部材Eso1と、第2の外部シールド部材Eso2と、開閉スイッチ81と、開閉スイッチ111とを設けた装置である。
外部シールド部材Eso1は、第1のセンサ電極E1、そのセンサ電極E1と開閉スイッチ25,26とを接続する配線及び第1のシールド部材Es1の少なくとも一部を包囲すると共に、第3の固定電位Vso1に接続されている。
The capacitance detection capacitor 110 of FIG. 32 is similar to the capacitance detection device 100 of FIG. 28 of the ninth embodiment except that the first outer shield member Eso1, the second outer shield member Eso2, the open / close switch 81, , An open / close switch 111.
The external shield member Eso1 surrounds at least a part of the first sensor electrode E1, the wiring connecting the sensor electrode E1 and the open / close switches 25 and 26, and the first shield member Es1, and the third fixed potential Vso1. It is connected to the.

開閉スイッチ81は、一端が第3の固定電位Vso1に固定され、他端は一端が第1の固定電位V3に接続された開閉スイッチ64の他端と一端が第1の電源電位V1に接続された開閉スイッチ63の他端とオペアンプ61の非反転入力端子に接続され、制御部37によりオン・オフが制御される。   The open / close switch 81 has one end fixed to the third fixed potential Vso1 and the other end connected to the first power supply potential V1 at the other end and one end of the open / close switch 64 whose one end is connected to the first fixed potential V3. The other end of the open / close switch 63 and the non-inverting input terminal of the operational amplifier 61 are connected, and ON / OFF is controlled by the control unit 37.

外部シールド部材Eso2は、第2のセンサ電極E2、そのセンサ電極E2と開閉スイッチ35,36とを接続する配線及びシールド部材Es2の少なくとも一部を包囲すると共に、第4の固定電位Vso2に接続されている。開閉スイッチ111は、一端が第4の固定電位Vso2に接続され、他端は一端が第2の固定電位V5に接続された開閉スイッチ94の他端と一端が第2の電源電位V2に接続された開閉スイッチ93の他端とオペアンプ91の非反転入力端子に接続され、制御部37によりオン・オフが制御される。   The external shield member Eso2 surrounds at least a part of the second sensor electrode E2, the wiring connecting the sensor electrode E2 and the open / close switches 35 and 36, and the shield member Es2, and is connected to the fourth fixed potential Vso2. ing. The open / close switch 111 has one end connected to the fourth fixed potential Vso2 and the other end connected to the second power supply potential V2 at the other end and one end of the open / close switch 94 connected to the second fixed potential V5. The other end of the open / close switch 93 and the non-inverting input terminal of the operational amplifier 91 are connected to each other, and ON / OFF is controlled by the control unit 37.

上記外部シールド部材Eso1,Eso2と、開閉スイッチ81,111以外の静電容量検出装置110の他の構成は、第9の実施形態の静電容量検出装置100と同様である。   Other configurations of the capacitance detection device 110 other than the external shield members Eso1 and Eso2 and the open / close switches 81 and 111 are the same as those of the capacitance detection device 100 of the ninth embodiment.

なお、開閉スイッチ25と26、開閉スイッチ35と36、開閉スイッチ63と64と81、開閉スイッチ93と94と111の組み合わせにおいて、各組合わせ内の開閉スイッチが同時に閉状態になることはない。
尚、シールド部材Es1でセンサ電極E1の導電体E0に対向しない面及びセンサ電極E1と開閉スイッチ25,26とを接続する配線のうち、シールド部材Es1で包囲していない部分があると、外部シールド部材Eso1との間に寄生容量が発生する。そのため、シールド部材Es1で可能な限り、センサ電極E1の導電体E0に対向しない面及びセンサ電極E1と開閉スイッチ25,26とを接続する配線を包囲し、外部シールド部材Eso1でシールド部材Es1を包囲することが望ましい。
In the combination of the open / close switches 25 and 26, the open / close switches 35 and 36, the open / close switches 63 and 64 and 81, and the open / close switches 93, 94 and 111, the open / close switches in each combination are not simultaneously closed.
It should be noted that if there is a portion of the shield member Es1 that does not oppose the conductor E0 of the sensor electrode E1 and the wiring that connects the sensor electrode E1 and the open / close switches 25 and 26, there is a portion that is not surrounded by the shield member Es1. A parasitic capacitance is generated between the member Eso1. Therefore, the shield member Es1 surrounds the surface of the sensor electrode E1 that does not face the conductor E0 and the wiring connecting the sensor electrode E1 and the open / close switches 25 and 26 as much as possible, and the external shield member Eso1 surrounds the shield member Es1. It is desirable to do.

同様の理由により、シールド部材Es2で可能な限り、センサ電極E2の導電体E0に対向しない面及びセンサ電極E2と開閉スイッチ35,36とを接続する配線を包囲し、外部シールド部材Eso2でシールド部材Es2を包囲することが望ましい。   For the same reason, the shield member Es2 surrounds the surface of the sensor electrode E2 that does not face the conductor E0 and the wiring connecting the sensor electrode E2 and the open / close switches 35 and 36 as much as possible, and the external shield member Eso2 shields the shield member. It is desirable to surround Es2.

図35(a)〜(i)は、静電容量検出装置110の動作例を示すタイミングチャートである。
静電容量検出装置110の基本的動作は、電容量検出装置100と同様、図35(a)〜(c)のように、第1のスイッチ操作を行い、その後に第2のスイッチ操作と第3のスイッチ操作を繰り返し行う。
FIGS. 35A to 35I are timing charts showing an operation example of the capacitance detection device 110. FIG.
The basic operation of the capacitance detection device 110 is the same as that of the capacitance detection device 100, as shown in FIGS. 35 (a) to 35 (c). Repeat step 3 for switch operation.

則ち、第2の実施形態と同様に、制御部37の制御により、開閉スイッチ24,34を開状態から所定期間閉状態にして開状態に戻す第1のスイッチ操作(図35(a))を行った後、開閉スイッチ25,35を開状態から所定期間閉状態にして再び開状態に戻す第2のスイッチ操作(図35(b))と、開閉スイッチ26,36を開状態から所定期間閉状態にする第3のスイッチ操作(図35(c))とを繰り返す。   That is, in the same manner as in the second embodiment, the first switch operation for returning the open / close switches 24 and 34 from the open state to the closed state for a predetermined period of time by the control of the control unit 37 (FIG. 35 (a)). , The second switch operation (FIG. 35 (b)) for returning the open / close switches 25, 35 from the open state to the open state again for a predetermined period, and the open / close switches 26, 36 from the open state for a predetermined period. The third switch operation (FIG. 35 (c)) for closing is repeated.

尚、第1のスイッチ操作後に第2のスイッチ操作で開閉スイッチ25,35を開状態から閉状態に遷移させる前に、開閉スイッチ26,36を開状態から所定期間閉状態にしてもよい。   Note that the open / close switches 26 and 36 may be closed from the open state for a predetermined period before the open / close switches 25 and 35 are changed from the open state to the closed state by the second switch operation after the first switch operation.

上記第2のスイッチ操作において開閉スイッチ25,35,64,94を同時に開状態から閉状態に遷移させ、開閉スイッチ25,35の閉状態から開状態への遷移以後に開閉スイッチ64,94を閉状態から開状態に遷移させ、第3のスイッチ操作において、開閉スイッチ26,36が閉状態の期間に、開閉スイッチ63,64,93,94を開状態且つ開閉スイッチ81,111を閉状態とする期間T1を設け、開閉スイッチ26,36が閉状態から開状態への遷移前に開閉スイッチ64,94,81,111を開状態且つ開閉スイッチ63,93を閉状態とし、開閉スイッチ26,36の閉状態から開状態への遷移以後且つ開閉スイッチ25,35の開状態から閉状態への遷移前に開閉スイッチ63,93を閉状態から開状態に遷移させる。   In the second switch operation, the open / close switches 25, 35, 64, 94 are simultaneously changed from the open state to the closed state, and the open / close switches 64, 94 are closed after the open / close switches 25, 35 are changed from the closed state to the open state. In the third switch operation, the open / close switches 63, 64, 93, 94 are opened and the open / close switches 81, 111 are closed during the third switch operation. A period T1 is provided, and the open / close switches 64, 94, 81, 111 are opened and the open / close switches 63, 93 are closed before the open / close switches 26, 36 transition from the closed state to the open state. After the transition from the closed state to the open state and before the transition of the open / close switches 25 and 35 from the open state to the closed state, the open / close switches 63 and 93 are changed from the closed state to the open state. That.

図35において第2のスイッチ操作で開閉スイッチ25,35を閉状態から開状態に戻すときには、シールド部材Es1の電位Vs1は固定電位V3に設定されると共に、シールド部材Es2の電位Vs2は固定電位V5に設定される。   In FIG. 35, when the open / close switches 25, 35 are returned from the closed state to the open state by the second switch operation, the potential Vs1 of the shield member Es1 is set to the fixed potential V3, and the potential Vs2 of the shield member Es2 is set to the fixed potential V5. Set to

第3のスイッチ操作で開閉スイッチ26,36を開状態から閉状態に戻すときには、シールド部材Es1の電位Vs1は電源電位V1に設定され、シールド部材Es2の電位Vs2は電源電位V2に設定される。よって、第2のスイッチ操作及び第3のスイッチ操作が繰り返されると、シールド部材Es1,Es2の電位Vs1,Vs2が周期的に変化し、ノイズを発生するが、外部シールド部材Eso1,Eso2が電位Vso1,Vso2に固定されているので、外部にノイズが放射されることが防止される。尚、電位Vso1,Vso2は同電位でもよい。   When the open / close switches 26 and 36 are returned from the open state to the closed state by the third switch operation, the potential Vs1 of the shield member Es1 is set to the power supply potential V1, and the potential Vs2 of the shield member Es2 is set to the power supply potential V2. Therefore, when the second switch operation and the third switch operation are repeated, the potentials Vs1 and Vs2 of the shield members Es1 and Es2 periodically change to generate noise, but the external shield members Eso1 and Eso2 are at the potential Vso1. , Vso2 is fixed to prevent external noise from being emitted. The potentials Vso1 and Vso2 may be the same potential.

ここで、制御部37の制御により、第3のスイッチ操作で開閉スイッチ26,36を閉状態から開状態に遷移させてから、開閉スイッチ63,93を開状態から閉状態に遷移するまでの間に期間T1を設け、その期間T1に開閉スイッチ81,111を閉状態にしている。期間T1では、センサ電極E1の電位VE1は電源電位V1に設定され、シールド部材Es1の電位Vs1は第3の固定電位Vso1に設定され、センサ電極E2の電位VE2は電源電位V2に設定され、シールド部材Es2の電位Vs2は第4の固定電位Vso2に設定される。   Here, under the control of the control unit 37, the third switch operation causes the open / close switches 26, 36 to transition from the closed state to the open state until the open / close switches 63, 93 transition from the open state to the closed state. A period T1 is provided, and the open / close switches 81 and 111 are closed during the period T1. In the period T1, the potential VE1 of the sensor electrode E1 is set to the power supply potential V1, the potential Vs1 of the shield member Es1 is set to the third fixed potential Vso1, the potential VE2 of the sensor electrode E2 is set to the power supply potential V2, and the shield The potential Vs2 of the member Es2 is set to the fourth fixed potential Vso2.

期間T1においてセンサ電極E1の電位VE1及びそれに接続された配線の電位はV1であり、シールド部材Es1の電位Vs1はVso1で、VE1≠Vs1で、センサ電極E1及びそれに接続された配線とシールド部材Es1の絶縁が良好であれば電流検出回路71で流れる電流は検出されないが、センサ電極E1及びそれに接続された配線とシールド部材Es1の絶縁が破壊されていれば、電流検出回路71で流れる電流は検出される。   In the period T1, the potential VE1 of the sensor electrode E1 and the potential of the wiring connected thereto are V1, the potential Vs1 of the shield member Es1 is Vso1, and VE1 ≠ Vs1, and the sensor electrode E1, the wiring connected thereto, and the shield member Es1. If the insulation is good, the current flowing in the current detection circuit 71 is not detected. However, if the insulation between the sensor electrode E1 and the wiring connected thereto and the shield member Es1 is broken, the current flowing in the current detection circuit 71 is detected. Is done.

一方、センサ電極E2の電位VE2及びそれに接続された配線の電位はV2であり、シールド部材Es2の電位Vs2はVso2で、VE2≠Vs2で、センサ電極E2及びそれに接続された配線とシールド部材Es2の絶縁が良好であれば電流検出回路101で流れる電流は検出されないが、センサ電極E2及びそれに接続された配線とシールド部材Es2の絶縁が破壊されていれば、電流検出回路101で流れる電流は検出される。   On the other hand, the potential VE2 of the sensor electrode E2 and the potential of the wiring connected thereto are V2, the potential Vs2 of the shield member Es2 is Vso2, and VE2 ≠ Vs2, and the sensor electrode E2 and the wiring connected thereto and the shield member Es2 If the insulation is good, the current flowing in the current detection circuit 101 is not detected. However, if the insulation between the sensor electrode E2 and the wiring connected thereto and the shield member Es2 is broken, the current flowing in the current detection circuit 101 is detected. The

よって、電流検出回路71を流れる電流によりセンサ電極E1及びそれに接続された配線とシールド部材Es1の絶縁不良が検出できる。電流検出回路101を流れる電流によりセンサ電極E2及びそれに接続された配線とシールド部材Es2の絶縁不良が検出できる。また、期間T1においてシールド部材Es1と第1の外部シールド部材Eso1の電位はほぼ等しいので、シールド部材Es1と外部シールド部材Eso1との間に絶縁不良があっても期間T1ではシールド部材Es1と外部シールド部材Eso1との間に流れる電流がほぼ0である。   Therefore, an insulation failure between the sensor electrode E1 and the wiring connected thereto and the shield member Es1 can be detected by the current flowing through the current detection circuit 71. The insulation failure between the sensor electrode E2 and the wiring connected thereto and the shield member Es2 can be detected by the current flowing through the current detection circuit 101. In addition, since the potentials of the shield member Es1 and the first external shield member Eso1 are substantially equal in the period T1, even if there is an insulation failure between the shield member Es1 and the external shield member Eso1, the shield member Es1 and the external shield in the period T1. The current flowing between the member Eso1 is almost zero.

同様に、期間T1においてシールド部材Es2と第2の外部シールド部材Eso2の電位はほぼ等しいので、シールド部材Es2と外部シールド部材Eso2との間に絶縁不良があっても期間T1ではシールド部材Es2と外部シールド部材Eso2との間に流れる電流がほぼ0である。よって、期間T1における電流検出回路71,111に流れる電流に、シールド部材Es1と第1の外部シールド部材Eso1間及びシールド部材Es2と第2の外部シールド部材Eso2間の絶縁不良に起因する影響を抑制でき、センサ動作の精度低下の原因となる絶縁不良のみを検出できる。   Similarly, since the potentials of the shield member Es2 and the second external shield member Eso2 are substantially equal in the period T1, even if there is a poor insulation between the shield member Es2 and the external shield member Eso2, the shield member Es2 and the external part in the period T1. The current flowing between the shield member Eso2 is almost zero. Therefore, the current flowing in the current detection circuits 71 and 111 in the period T1 is suppressed from being affected by the insulation failure between the shield member Es1 and the first outer shield member Eso1 and between the shield member Es2 and the second outer shield member Eso2. It is possible to detect only an insulation failure that causes a decrease in accuracy of sensor operation.

なお、シールド部材Es1,Es2と、センサ電極E1,E2及びそれに接続された配線との間の絶縁不良を検出するタイミングは、図35(i)の期間T1である必要はない。次の図36に示す期間T2のタイミングでシールド部材Es1,Es2と、センサ電極E1,E2及びそれに接続された配線との間の絶縁不良を検出してもよい。   Note that the timing for detecting an insulation failure between the shield members Es1 and Es2, the sensor electrodes E1 and E2, and the wiring connected thereto does not have to be during the period T1 in FIG. An insulation failure between the shield members Es1, Es2 and the sensor electrodes E1, E2 and the wiring connected thereto may be detected at the timing of the period T2 shown in FIG.

図36(a)〜(i)は、絶縁不良を検出する別のタイミングの説明図であり、図35(a)〜(i)にそれぞれ対応しており、第2、第3のスイッチ操作は、図34のタイミングを用いた第2、第3のスイッチ操作と同じである。   36 (a) to (i) are explanatory diagrams of other timings for detecting an insulation failure, and correspond to FIGS. 35 (a) to (i), respectively, and the second and third switch operations are as follows. This is the same as the second and third switch operations using the timing of FIG.

コンパレータ22の出力Voutが低レベルから高レベルに遷移してから開閉スイッチ24,34が閉状態から開状態に遷移した直後の開閉スイッチ25,35が開状態から閉状態に遷移するまでの期間に、開閉スイッチ25,35,63,93,64,94が開状態且つ開閉スイッチ26,36,81,111が閉状態の第1の期間を設け、上記第1の期間の少なくとも一部の期間に電流検出回路71を介してシールド部材Es1に流れる電流及び電流検出回路101を介してシールド部材Es2に流れる電流を測定し、シールド部材Es1に流れる電流を検出することにより、センサ電極E1とシールド部材Es1との間の絶縁不良を検出することができ、シールド部材Es2に流れる電流を検出することにより、センサ電極E2とシールド部材Es2との間の絶縁不良を検出することができる。   During a period from when the output Vout of the comparator 22 transits from a low level to a high level and immediately after the on / off switches 24 and 34 transit from the closed state to the open state, the on / off switches 25 and 35 transit from the open state to the closed state. , A first period in which the open / close switches 25, 35, 63, 93, 64, 94 are open and the open / close switches 26, 36, 81, 111 are closed is provided in at least a part of the first period. By measuring the current flowing through the shield member Es1 through the current detection circuit 71 and the current flowing through the shield member Es2 through the current detection circuit 101 and detecting the current flowing through the shield member Es1, the sensor electrode E1 and the shield member Es1 are detected. Insulation failure between the sensor electrode E2 and the sheet can be detected by detecting the current flowing through the shield member Es2. It is possible to detect insulation failure between the de member Es2.

図35に示す例では、第1のスイッチ操作(図35(a))により開閉スイッチ24,34が開状態から閉状態への遷移を行う前に、図35(c)のように、開閉スイッチ25,35が開状態で開閉スイッチ26,36を開状態から閉状態に遷移させ、センサ電極E1の電位VE1及びそれに接続された配線の電位を電源電位V1に固定し、センサ電極E2の電位VE2及びそれに接続された配線の電位を電源電位V2に固定する。   In the example shown in FIG. 35, before the open / close switches 24, 34 are changed from the open state to the closed state by the first switch operation (FIG. 35 (a)), as shown in FIG. 35 (c). The open / close switches 26 and 36 are changed from the open state to the closed state when the pins 25 and 35 are open, the potential VE1 of the sensor electrode E1 and the potential of the wiring connected thereto are fixed to the power supply potential V1, and the potential VE2 of the sensor electrode E2 In addition, the potential of the wiring connected thereto is fixed to the power supply potential V2.

ここで、開閉スイッチ26,36の閉状態の期間中に開閉スイッチ63,64,93,94を開状態とし、開閉スイッチ81,111を開状態から閉状態に遷移させ、シールド部材Es1の電位Vs1を固定電位Vso1に接続し、シールド部材Es2の電位Vs2を固定電位Vso2に接続する(図35(g))。この状態で、期間T2の間、オペアンプ61とシールド部材Es1の間を流れる電流を電流検出回路71により測定し、オペアンプ91とシールド部材Es2の間を流れる電流を電流検出回路101により測定する。   Here, the open / close switches 63, 64, 93, 94 are opened during the closed state of the open / close switches 26, 36, the open / close switches 81, 111 are changed from the open state to the closed state, and the potential Vs1 of the shield member Es1. Is connected to the fixed potential Vso1, and the potential Vs2 of the shield member Es2 is connected to the fixed potential Vso2 (FIG. 35 (g)). In this state, during the period T2, the current flowing between the operational amplifier 61 and the shield member Es1 is measured by the current detection circuit 71, and the current flowing between the operational amplifier 91 and the shield member Es2 is measured by the current detection circuit 101.

期間T2の間、センサ電極E1の電位VE1及びそれに接続された配線の電位はV1であり、シールド部材Es1の電位Vs1はV3で、VE1≠Vs1で、センサ電極E1及びそれに接続された配線とシールド部材Es1の絶縁が良好であれば電流検出回路71で流れる電流は検出されないが、センサ電極E1及びそれに接続された配線とシールド部材Es1の絶縁が破壊されていれば、電流検出回路71で流れる電流は検出される。   During the period T2, the potential VE1 of the sensor electrode E1 and the potential of the wiring connected thereto are V1, the potential Vs1 of the shield member Es1 is V3, and VE1 ≠ Vs1, and the sensor electrode E1 and the wiring connected thereto and the shield are shielded. If the insulation of the member Es1 is good, the current flowing in the current detection circuit 71 is not detected. However, if the insulation between the sensor electrode E1 and the wiring connected thereto and the shield member Es1 is broken, the current flowing in the current detection circuit 71 Is detected.

また、期間T2の間、センサ電極E2の電位VE2及びそれに接続された配線の電位はV2であり、シールド部材Es2の電位Vs2はV5で、VE2≠Vs2で、センサ電極E2及びそれに接続された配線とシールド部材Es2の絶縁が良好であれば電流検出回路101で流れる電流は検出されないが、センサ電極E2及びそれに接続された配線とシールド部材Es2の絶縁が破壊されていれば、電流検出回路101で流れる電流は検出される。   In addition, during the period T2, the potential VE2 of the sensor electrode E2 and the potential of the wiring connected to the sensor electrode E2 are V2, the potential Vs2 of the shield member Es2 is V5, and VE2 ≠ Vs2, and the sensor electrode E2 and the wiring connected thereto. If the insulation between the shield member Es2 and the shield member Es2 is good, the current flowing in the current detection circuit 101 is not detected. However, if the insulation between the sensor electrode E2 and the wiring connected thereto and the shield member Es2 is broken, the current detection circuit 101 The flowing current is detected.

期間T2においてシールド部材Es1と第1の外部シールド部材Eso1の電位はほぼ等しいので、シールド部材Es1と外部シールド部材Eso1との間に絶縁不良があっても期間T2ではシールド部材Es1と外部シールド部材Eso1との間に流れる電流がほぼ0である。   Since the potentials of the shield member Es1 and the first external shield member Eso1 are substantially equal in the period T2, even if there is a poor insulation between the shield member Es1 and the external shield member Eso1, the shield member Es1 and the external shield member Eso1 in the period T2. The current flowing between and is almost zero.

同様に、期間T2においてシールド部材Es2と第2の外部シールド部材Eso2の電位はほぼ等しいので、シールド部材Es2と外部シールド部材Eso2との間に絶縁不良があっても期間T2ではシールド部材Es2と外部シールド部材Eso2との間に流れる電流がほぼ0である。よって、期間T2における電流検出回路71,101に流れる電流に、シールド部材Es1と第1の外部シールド部材Eso1間及びシールド部材Es2と第2の外部シールド部材Eso2間の絶縁不良に起因する影響を抑制でき、センサ動作の精度低下の原因となる絶縁不良のみを検出できる。   Similarly, since the potentials of the shield member Es2 and the second external shield member Eso2 are substantially equal in the period T2, even if there is a poor insulation between the shield member Es2 and the external shield member Eso2, the shield member Es2 and the external part in the period T2 The current flowing between the shield member Eso2 is almost zero. Therefore, the current flowing through the current detection circuits 71 and 101 in the period T2 is restrained from being affected by poor insulation between the shield member Es1 and the first outer shield member Eso1 and between the shield member Es2 and the second outer shield member Eso2. It is possible to detect only an insulation failure that causes a decrease in accuracy of sensor operation.

図36では、開閉スイッチ26,36が閉状態の期間中に開閉スイッチ24,34を開状態から閉状態に遷移させているが、開閉スイッチ26,36,81,111の開閉に関係なく、開閉スイッチ24,34を開状態から閉状態に遷移させてもよい。
期間T2経過後、第2のスイッチ操作の開始前に、開閉スイッチ81,111を閉状態から開状態に遷移させ、開閉スイッチ63,93を開状態から閉状態に遷移させた後、開閉スイッチ24,34,26,36を閉状態から開状態に遷移させて第1のスイッチ操作を終了し、開閉スイッチ63,93を閉状態から開状態に遷移させて、第2のスイッチ操作に備える。
In FIG. 36, the open / close switches 24, 34 are changed from the open state to the closed state while the open / close switches 26, 36 are in the closed state, but the open / close switches 26, 36, 81, 111 are open / closed regardless of whether they are open or closed. The switches 24 and 34 may be transitioned from the open state to the closed state.
After the elapse of the period T2, before the start of the second switch operation, the open / close switches 81, 111 are changed from the closed state to the open state, the open / close switches 63, 93 are changed from the open state to the closed state, and then the open / close switch 24 is opened. , 34, 26, and 36 are changed from the closed state to the open state to finish the first switch operation, and the open / close switches 63 and 93 are changed from the closed state to the open state to prepare for the second switch operation.

なお、図33の静電容量検出装置110では、図32の静電容量検出装置100に対してオ61,91を省き、図32では開閉スイッチ63の一端と開閉スイッチ64の一端と開閉スイッチ81の一端とオペアンプ61の非反転入力端子に接続された配線を、図33では開閉スイッチ63の一端と開閉スイッチ64の一端と開閉スイッチ81の一端とシールド部材Es1に接続された配線とし、各開閉スイッチの開閉制御を図32と等しくすることにより、図32の例と同等の効果が得られる。   33 omits the switches 61 and 91 from the capacitance detection device 100 of FIG. 32. In FIG. 32, one end of the open / close switch 63, one end of the open / close switch 64, and the open / close switch 81 are omitted. In FIG. 33, the wiring connected to one end of the operational amplifier 61 and the non-inverting input terminal of the operational amplifier 61 is a wiring connected to one end of the open / close switch 63, one end of the open / close switch 64, one end of the open / close switch 81, and the shield member Es1. By making the switch open / close control the same as in FIG. 32, the same effect as in the example of FIG.

[第11の実施形態]
上記第2の実施形態、第4の実施形態、及び第8〜第10の実施形態の静電容量検出装置のセンサ電極E1,E2には、種々の形態が考えられる。本実施形態では、センサ電極の実施形態を説明する。
[Eleventh embodiment]
Various forms are conceivable for the sensor electrodes E1, E2 of the capacitance detection devices of the second embodiment, the fourth embodiment, and the eighth to tenth embodiments. In this embodiment, an embodiment of a sensor electrode will be described.

図37は、センサ電極E1,E2の一例を示す図である。
センサ電極E1とセンサ電極E2とは対向し、互いに相手側に突出する凸部を持っている。センサ電極E1の凸部とセンサ電極E2の凸部とが重ならないように、配置されている。また、センサ電極E1の面積とセンサ電極E2の面積とは等しい。センサ電極E1の重心とセンサ電極E2の重心は、ほぼ一致する。また、センサ電極E1及びセンサ電極E2の電位の変動幅は等しく逆相とする。
FIG. 37 is a diagram illustrating an example of the sensor electrodes E1 and E2.
The sensor electrode E1 and the sensor electrode E2 are opposed to each other and have convex portions that protrude to the other side. It arrange | positions so that the convex part of sensor electrode E1 and the convex part of sensor electrode E2 may not overlap. Further, the area of the sensor electrode E1 is equal to the area of the sensor electrode E2. The center of gravity of the sensor electrode E1 and the center of gravity of the sensor electrode E2 are substantially the same. In addition, the fluctuation ranges of the potentials of the sensor electrode E1 and the sensor electrode E2 are equal and opposite in phase.

面積を等しくすることにより、センサ電極E1及びセンサ電極E2に蓄積される電荷の変動幅が等しくなる。重心を一致させることにより、センサ電極E1及びセンサ電極E2に蓄積される電荷が重心付近に集中していると考えると、外部からみたときの電気モーメントの変化が低減され、ラジオノイズの発生が抑制される。また、外乱により誘導される電荷も、センサ電極E1及びセンサ電極E2で等しくなり、センサ電極E1,E2と接続される回路がコンパレータ22の入力前まで等価であれば、外乱の影響を低減することができる。   By equalizing the areas, the fluctuation ranges of the charges accumulated in the sensor electrode E1 and the sensor electrode E2 become equal. By matching the center of gravity, it is considered that the electric charges accumulated in the sensor electrode E1 and the sensor electrode E2 are concentrated near the center of gravity, so that the change in the electric moment when viewed from the outside is reduced and the generation of radio noise is suppressed. Is done. Further, the electric charges induced by the disturbance are also equal in the sensor electrode E1 and the sensor electrode E2, and if the circuit connected to the sensor electrodes E1, E2 is equivalent to the input before the comparator 22, the influence of the disturbance is reduced. Can do.

図38は、センサ電極E1及びE2の一例を示す図である。
このセンサ電極E1とセンサ電極E2とは同心円状に配置されている。センサ電極E1は、センサ電極E2の外側を囲んでいる。センサ電極E1の重とセンサ電極E2の重心は、ほぼ一致する。また、センサ電極E1の面積とセンサ電極E2の面積とは等しい。センサ電極E1及びE2は、重心を通る2つ以上の対称面に対称な形状になっている。
FIG. 38 is a diagram illustrating an example of the sensor electrodes E1 and E2.
The sensor electrode E1 and the sensor electrode E2 are arranged concentrically. The sensor electrode E1 surrounds the outside of the sensor electrode E2. The weight of the sensor electrode E1 and the center of gravity of the sensor electrode E2 are substantially the same. Further, the area of the sensor electrode E1 is equal to the area of the sensor electrode E2. The sensor electrodes E1 and E2 have a symmetrical shape with two or more planes of symmetry passing through the center of gravity.

このように、センサ電極E1及びE2を、重心を通る2つ以上の対称面に対称な形状することにより、外部からみたときの電気モーメントの変化が低減し、ラジオノイズをさらに抑制できる。また、外乱により誘導される電荷も、センサ電極E1及びセンサ電極E2でより均等にできるようになり、センサ電極E1,E2で接続される回路がコンパレータ22への入力直前で等価であれば、外乱の影響をより低減することができる。   As described above, by forming the sensor electrodes E1 and E2 symmetrically on two or more symmetry planes passing through the center of gravity, the change in electric moment when viewed from the outside is reduced, and radio noise can be further suppressed. Further, the charges induced by the disturbance can be made more uniform by the sensor electrode E1 and the sensor electrode E2, and if the circuit connected by the sensor electrodes E1 and E2 is equivalent immediately before the input to the comparator 22, the disturbance Can be further reduced.

図39は、センサ電極E1及びE2の一例を示す図である。
このセンサ電極E2は、正方形であり、センサ電極E1は、センサ電極E2を囲むように形成されている。
センサ電極E1の重心とセンサ電極E2の重心は、ほぼ一致する。また、センサ電極E1の面積とセンサ電極E2の面積とは等しい。センサ電極E1及びE2は、重心を通る2つ以上の対称面に対称な形状になっている。
FIG. 39 is a diagram illustrating an example of the sensor electrodes E1 and E2.
The sensor electrode E2 is square, and the sensor electrode E1 is formed so as to surround the sensor electrode E2.
The center of gravity of the sensor electrode E1 and the center of gravity of the sensor electrode E2 are substantially the same. Further, the area of the sensor electrode E1 is equal to the area of the sensor electrode E2. The sensor electrodes E1 and E2 have a symmetrical shape with two or more planes of symmetry passing through the center of gravity.

図40は、センサ電極E1及びE2の一例を示す図である。
このセンサ電極E2は、長方形であり、センサ電極E1は、センサ電極E2を囲むように形成されている。
センサ電極E1の重心とセンサ電極E2の重心は、ほぼ一致する。また、センサ電極E1の面積とセンサ電極E2の面積とは等しい。センサ電極E1及びE2は、重心を通る2つ以上の対称面に対称な形状になっている。
FIG. 40 is a diagram illustrating an example of the sensor electrodes E1 and E2.
The sensor electrode E2 is rectangular, and the sensor electrode E1 is formed so as to surround the sensor electrode E2.
The center of gravity of the sensor electrode E1 and the center of gravity of the sensor electrode E2 are substantially the same. Further, the area of the sensor electrode E1 is equal to the area of the sensor electrode E2. The sensor electrodes E1 and E2 have a symmetrical shape with two or more planes of symmetry passing through the center of gravity.

図41は、センサ電極E1及びE2の一例を示す図である。
センサ電極E1及びセンサ電極E2は、それぞれ任意数の導体で構成することができる。図11では、センサ電極E1を二つの正方形の導体で構成し、センサ電極E2を二つの正方形の導体で構成し、センサ電極E1の導体と、センサ電極E2の導体とを対角線上に配置している。
FIG. 41 is a diagram illustrating an example of the sensor electrodes E1 and E2.
Each of the sensor electrode E1 and the sensor electrode E2 can be composed of an arbitrary number of conductors. In FIG. 11, the sensor electrode E1 is composed of two square conductors, the sensor electrode E2 is composed of two square conductors, and the conductor of the sensor electrode E1 and the conductor of the sensor electrode E2 are arranged diagonally. Yes.

センサ電極E1の重心とセンサ電極E2の重心は、ほぼ一致する。また、センサ電極E1の面積とセンサ電極E2の面積とは等しい。センサ電極E1及びE2は、重心を通る2つ以上の対称面に対称になっている。   The center of gravity of the sensor electrode E1 and the center of gravity of the sensor electrode E2 are substantially the same. Further, the area of the sensor electrode E1 is equal to the area of the sensor electrode E2. The sensor electrodes E1 and E2 are symmetric with respect to two or more symmetry planes passing through the center of gravity.

図42は、センサ電極E1及びE2の一例を示す図である。
図34では、センサ電極E1を二つの正方形の導体で構成し、センサ電極E2を1つの長方形の導体で構成し、センサ電極E1の導体で、センサ電極E2の導体をはさんだ配置になっている。
センサ電極E1の重心とセンサ電極E2の重心は、ほぼ一致する。また、センサ電極E1の面積とセンサ電極E2の面積とは等しい。センサ電極E1及びE2は、重心を通る2つ以上の対称面に対称になっている。
FIG. 42 is a diagram illustrating an example of the sensor electrodes E1 and E2.
In FIG. 34, the sensor electrode E1 is composed of two square conductors, the sensor electrode E2 is composed of one rectangular conductor, and the sensor electrode E1 is sandwiched between the sensor electrode E2 and the conductor. .
The center of gravity of the sensor electrode E1 and the center of gravity of the sensor electrode E2 are substantially the same. Further, the area of the sensor electrode E1 is equal to the area of the sensor electrode E2. The sensor electrodes E1 and E2 are symmetric with respect to two or more symmetry planes passing through the center of gravity.

図43は、センサ電極E1及びE2の一例を示す図である。
図43では、センサ電極E1を3つの三角形の導体で構成し、センサ電極E2を3つの三角形の導体で構成し、これらを全体が6角形になるように、交互に配置している。
FIG. 43 is a diagram illustrating an example of the sensor electrodes E1 and E2.
In FIG. 43, the sensor electrode E1 is composed of three triangular conductors, the sensor electrode E2 is composed of three triangular conductors, and these are alternately arranged so as to form a hexagon as a whole.

センサ電極E1の重心とセンサ電極E2の重心は、ほぼ一致する。また、センサ電極E1の面積とセンサ電極E2の面積とは等しい。センサ電極E1及びE2は、重心を通る2つ以上の対称面に対称になっている。
なお、本発明は、上記実施形態に限定されず、種々の変形が可能である。
The center of gravity of the sensor electrode E1 and the center of gravity of the sensor electrode E2 are substantially the same. Further, the area of the sensor electrode E1 is equal to the area of the sensor electrode E2. The sensor electrodes E1 and E2 are symmetric with respect to two or more symmetry planes passing through the center of gravity.
In addition, this invention is not limited to the said embodiment, A various deformation | transformation is possible.

本発明の第1の実施形態に係る静電容量検出装置を示す回路図である。1 is a circuit diagram showing a capacitance detection device according to a first embodiment of the present invention. 図1のA部を示す図である。It is a figure which shows the A section of FIG. 図1の静電容量検出装置の動作を説明するためのタイミングチャートである。3 is a timing chart for explaining the operation of the capacitance detection device of FIG. 1. 本発明の第2の実施形態に係る静電容量検出装置を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the electrostatic capacitance detection apparatus which concerns on the 2nd Embodiment of this invention. 図4のA部を示す図である。It is a figure which shows the A section of FIG. 図4の静電容量検出装置の動作を説明するためのタイミングチャートである。It is a timing chart for demonstrating operation | movement of the electrostatic capacitance detection apparatus of FIG. 本発明の第3の実施形態に係る静電容量検出装置を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the electrostatic capacitance detection apparatus which concerns on the 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第4の実施形態に係る静電容量検出装置を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the electrostatic capacitance detection apparatus which concerns on the 4th Embodiment of this invention. 本発明の第5の実施形態に係る静電容量検出装置を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the electrostatic capacitance detection apparatus which concerns on the 5th Embodiment of this invention. 本発明の第5の実施形態に係る静電容量検出装置の他の例を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the other example of the electrostatic capacitance detection apparatus which concerns on the 5th Embodiment of this invention. 本発明の第5の実施形態に係る静電容量検出装置の他の例を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the other example of the electrostatic capacitance detection apparatus which concerns on the 5th Embodiment of this invention. 図9〜11のA部を示す図である。It is a figure which shows the A section of FIGS. 図9〜10の静電容量検出装置の動作を説明するためのタイミングチャートである。It is a timing chart for demonstrating operation | movement of the electrostatic capacitance detection apparatus of FIGS. 本発明の第6の実施形態に係る静電容量検出装置を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the electrostatic capacitance detection apparatus which concerns on the 6th Embodiment of this invention. 本発明の第6の実施形態に係る静電容量検出装置の他の例を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the other example of the electrostatic capacitance detection apparatus which concerns on the 6th Embodiment of this invention. 図14,15の静電容量検出装置の動作を説明するためのタイミングチャートである。16 is a timing chart for explaining the operation of the capacitance detection device of FIGS. 図14,15の静電容量検出装置の動作を説明するための他のタイミングチャートである。16 is another timing chart for explaining the operation of the capacitance detection device of FIGS. 本発明の第7の実施形態に係る静電容量検出装置を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the electrostatic capacitance detection apparatus which concerns on the 7th Embodiment of this invention. 本発明の第7の実施形態に係る静電容量検出装置の他の例を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the other example of the electrostatic capacitance detection apparatus which concerns on the 7th Embodiment of this invention. 図18,19のA部を示す図である。It is a figure which shows the A section of FIG. 図18,19の静電容量検出装置の動作を説明するためのタイミングチャートである。FIG. 20 is a timing chart for explaining the operation of the capacitance detection device of FIGS. 18 and 19. FIG. 図18,19の静電容量検出装置の動作を説明するための他のタイミングチャートである。FIG. 20 is another timing chart for explaining the operation of the capacitance detection device of FIGS. 18 and 19. FIG. 本発明の第8の実施形態に係る静電容量検出装置を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the electrostatic capacitance detection apparatus which concerns on the 8th Embodiment of this invention. 本発明の第8の実施形態に係る静電容量検出装置の他の例を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the other example of the electrostatic capacitance detection apparatus which concerns on the 8th Embodiment of this invention. 本発明の第8の実施形態に係る静電容量検出装置の他の例を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the other example of the electrostatic capacitance detection apparatus which concerns on the 8th Embodiment of this invention. 図23〜25のA部を示す図である。It is a figure which shows the A section of FIGS. 図23〜25の静電容量検出装置の動作を説明するためのタイミングチャートである。It is a timing chart for demonstrating operation | movement of the electrostatic capacitance detection apparatus of FIGS. 本発明の第9の実施形態に係る静電容量検出装置を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the electrostatic capacitance detection apparatus which concerns on the 9th Embodiment of this invention. 本発明の第9の実施形態に係る静電容量検出装置の他の例を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the other example of the electrostatic capacitance detection apparatus which concerns on the 9th Embodiment of this invention. 図28,29の静電容量検出装置の動作を説明するためのタイミングチャートである。30 is a timing chart for explaining the operation of the capacitance detection device of FIGS. 図28,29の静電容量検出装置の動作を説明するための他のタイミングチャートである。30 is another timing chart for explaining the operation of the capacitance detection device of FIGS. 本発明の第10の実施形態に係る静電容量検出装置を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the electrostatic capacitance detection apparatus which concerns on the 10th Embodiment of this invention. 本発明の第10の実施形態に係る静電容量検出装置の他の例を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the other example of the electrostatic capacitance detection apparatus which concerns on the 10th Embodiment of this invention. 図32,33のA部を示す図である。It is a figure which shows the A section of FIG. 図32,33の静電容量検出装置の動作を説明するためのタイミングチャートである。It is a timing chart for demonstrating operation | movement of the electrostatic capacitance detection apparatus of FIG. 図32,33の静電容量検出装置の動作を説明するための他のタイミングチャートである。It is another timing chart for demonstrating operation | movement of the electrostatic capacitance detection apparatus of FIG. センサ電極E1,E2の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of sensor electrode E1, E2. センサ電極E1,E2の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of sensor electrode E1, E2. センサ電極E1,E2の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of sensor electrode E1, E2. センサ電極E1,E2の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of sensor electrode E1, E2. センサ電極E1,E2の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of sensor electrode E1, E2. センサ電極E1,E2の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of sensor electrode E1, E2. センサ電極E1,E2の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of sensor electrode E1, E2. 従来の静電容量検出装置を示す図である。It is a figure which shows the conventional electrostatic capacitance detection apparatus. 図44の静電容量検出装置の動作を説明するタイミングチャートである。It is a timing chart explaining operation | movement of the electrostatic capacitance detection apparatus of FIG.

符号の説明Explanation of symbols

10,20,40,50,60,70,80,90,100,110・・・静電容量検出装置
11,21・・・第1のオペアンプ
31・・・第2のオペアンプ
12,22・・・コンパレータ
13,23・・・第1の基準容量
14,24・・・第1の開閉スイッチ
15,25・・・第2の開閉スイッチ
16,26・・・第3の開閉スイッチ
17,37・・・制御部(スイッチ制御手段、カウント手段、判定手段)
33・・・第2の基準容量
34・・・第4の開閉スイッチ
35・・・第5の開閉スイッチ
36・・・第6の開閉スイッチ
41・・・第7の開閉スイッチ
42・・・第8の開閉スイッチ
43・・・第1の補正容量
51・・・第7の開閉スイッチ
52・・・第8の開閉スイッチ
53・・・第1の補正容量
54・・・第7の開閉スイッチ
55・・・第8の開閉スイッチ
56・・・第2の補正容量
63・・・開閉スイッチ(第1の電位供給回路)
64・・・開閉スイッチ(第2の電位供給回路)
93・・・開閉スイッチ(第3の電位供給回路)
94・・・開閉スイッチ(第4の電位供給回路)
E1・・・第1のセンサ電極
E2・・・第2のセンサ電極
E0・・・導電体
Es1・・・第1のシールド部材
Es2・・・第2のシールド部材
Eso1・・・第1の外部シールド部材
Eso2・・・第2の外部シールド部材
V1・・・第1の電源電位
V2・・・第2の電源電位
V3・・・第1の固定電位
V5・・・第2の固定電位
V6・・・第1の補正電位
V7・・・第2の補正電位
10, 20, 40, 50, 60, 70, 80, 90, 100, 110... Capacitance detection device 11, 21... First operational amplifier 31. Comparator 13, 23 ... first reference capacitor 14, 24 ... first open / close switch 15, 25 ... second open / close switch 16, 26 ... third open / close switch 17, 37 ..Control unit (switch control means, count means, determination means)
33 ... Second reference capacity 34 ... Fourth open / close switch 35 ... Fifth open / close switch 36 ... Sixth open / close switch 41 ... Seventh open / close switch 42 ... First 8 open / close switch 43... 1st correction capacitor 51... 7th open / close switch 52... 8th open / close switch 53. ... Eighth open / close switch 56 ... Second correction capacitor 63 ... Open / close switch (first potential supply circuit)
64 .. Open / close switch (second potential supply circuit)
93. Open / close switch (third potential supply circuit)
94. Open / close switch (fourth potential supply circuit)
E1 ... 1st sensor electrode E2 ... 2nd sensor electrode E0 ... Conductor Es1 ... 1st shield member Es2 ... 2nd shield member Eso1 ... 1st exterior Shield member Eso2 ... second outer shield member V1 ... first power supply potential V2 ... second power supply potential V3 ... first fixed potential V5 ... second fixed potential V6. ..First correction potential V7 ... Second correction potential

Claims (13)

反転入力端子と非反転入力端子と出力端子とを有し、該非反転入力端子には第1の固定電位が入力された第1の差動増幅器と、
前記第1の差動増幅器の前記反転入力端子に一方の電極が接続されると共に該第1の差動増幅器の前記出力端子に他方の電極が接続された第1の基準容量と、
前記第1の差動増幅器の前記反転入力端子に一端が接続されると共に該第1の差動増幅器の前記出力端子に他端が接続された第1の開閉スイッチと、
前記第1の差動増幅器の前記反転入力端子に一端が接続された第2の開閉スイッチと、
前記第2の開閉スイッチの他端に一端が接続されると共に他端が第1の電源電位に接続された第3の開閉スイッチと、
前記第2の開閉スイッチの他端に接続されると共にほぼ定電位の導電体に対向して該導電体との間の距離に応じた静電容量を示すコンデンサを形成する第1のセンサ電極と、
前記第1の開閉スイッチを閉状態にしてから開状態にする第1のスイッチ操作を行った後、前記第2の開閉スイッチを閉状態にしてから開状態に戻す第2のスイッチ操作と、前記第3の開閉スイッチを閉状態にしてから開状態に戻す第3のスイッチ操作とを交互に繰り返すスイッチ制御手段と、
前記第1の差動増幅器の出力端子に一方の入力端子が接続され、該第1の差動増幅器の出力電圧と他方の入力端子に入力された電圧とを比較する比較器と、
前記第2のスイッチ操作の繰り返された回数をカウントするカウント手段と、
前記比較器の両入力端子の入力電圧のレベルが反転するまでに前記カウント手段でカウントされた前記第2のスイッチ操作の回数に基づき、前記第1のセンサ電極と前記導電体との間の静電容量の変化を判定する判定手段と、
を備えることを特徴とする静電容量検出装置。
A first differential amplifier having an inverting input terminal, a non-inverting input terminal, and an output terminal, the first fixed potential being input to the non-inverting input terminal;
A first reference capacitor having one electrode connected to the inverting input terminal of the first differential amplifier and the other electrode connected to the output terminal of the first differential amplifier;
A first open / close switch having one end connected to the inverting input terminal of the first differential amplifier and the other end connected to the output terminal of the first differential amplifier;
A second open / close switch having one end connected to the inverting input terminal of the first differential amplifier;
A third open / close switch having one end connected to the other end of the second open / close switch and the other end connected to a first power supply potential;
A first sensor electrode which is connected to the other end of the second open / close switch and forms a capacitor which faces a substantially constant potential conductor and exhibits a capacitance according to the distance from the conductor; ,
A second switch operation for closing the first open / close switch and then opening the first open / close switch and then returning the open / close switch to the open state after closing the second open / close switch; Switch control means for alternately repeating the third switch operation for returning the open state to the open state after closing the third open / close switch;
A comparator that has one input terminal connected to the output terminal of the first differential amplifier and compares the output voltage of the first differential amplifier with the voltage input to the other input terminal;
Counting means for counting the number of times the second switch operation is repeated;
Based on the number of times of the second switch operation counted by the counting means until the level of the input voltage at both input terminals of the comparator is inverted, the static between the first sensor electrode and the conductor is determined. Determining means for determining a change in electric capacity;
An electrostatic capacity detection device comprising:
前記比較器の前記他方の入力端子に入力される電圧が、当該比較器の前記一方の入力端子に入力される電圧とは逆相であることを特徴とする請求項1に記載の静電容量検出装置。   2. The electrostatic capacitance according to claim 1, wherein a voltage input to the other input terminal of the comparator is opposite in phase to a voltage input to the one input terminal of the comparator. Detection device. 前記第1の差動増幅器の反転入力端子に一端が接続された第4の開閉スイッチと、
前記第4の開閉スイッチの他端に一方の電極が接続されると共に他方の電極が第1の補正電位に接続された第1の補正容量と、
前記第4の開閉スイッチの他端に一端が接続されると共に他端が前記第1の補正電位に接続された第5の開閉スイッチと、
前記スイッチ制御手段は、前記第4の開閉スイッチを前記第2の開閉スイッチと同じタイミングで開閉し、前記第5の開閉スイッチを前記第3の開閉スイッチと同じタイミングで開閉する、
ことを特徴とする請求項1に記載の静電容量検出装置。
A fourth open / close switch having one end connected to the inverting input terminal of the first differential amplifier;
A first correction capacitor having one electrode connected to the other end of the fourth open / close switch and the other electrode connected to a first correction potential;
A fifth open / close switch having one end connected to the other end of the fourth open / close switch and the other end connected to the first correction potential;
The switch control means opens and closes the fourth open / close switch at the same timing as the second open / close switch, and opens and closes the fifth open / close switch at the same timing as the third open / close switch.
The electrostatic capacitance detection apparatus according to claim 1.
前記第1のセンサ電極の前記導電体に対向した面以外の面及び該第1のセンサ電極と前記第2及び第3の開閉スイッチとの間を接続する配線の少なくとも一部を包囲する第1のシールド部材と、
前記第1のシールド部材を、少なくとも前記第2の開閉スイッチが閉状態から開状態に遷移するときに前記第1の固定電位に保つ第1の電位供給回路と、
前記第1のシールド部材を少なくとも前記第3の開閉スイッチが閉状態から開状態に遷移するときに前記第1の電源電位に保つ第2の電位供給回路と、
を備えることを特徴とする請求項1に記載の静電容量検出装置。
The first sensor electrode surrounds at least a part of the wiring connecting the first sensor electrode other than the surface facing the conductor and the first sensor electrode and the second and third open / close switches. A shielding member of
A first potential supply circuit that maintains the first shield member at the first fixed potential when at least the second opening / closing switch transitions from a closed state to an open state;
A second potential supply circuit for maintaining the first shield member at the first power supply potential when at least the third opening / closing switch transitions from a closed state to an open state;
The capacitance detection device according to claim 1, further comprising:
前記第1の電位供給回路と前記第1のシールド部材との間に接続された第1の電流検出回路と、
前記第3の開閉スイッチが閉状態の所定の期間に前記第1のシールド部材に前記第1の電源電位とは異なる電位を印加する第1の電位印加手段と、
を備えることを特徴とする請求項4に記載の静電容量検出装置。
A first current detection circuit connected between the first potential supply circuit and the first shield member;
First potential applying means for applying a potential different from the first power supply potential to the first shield member during a predetermined period when the third open / close switch is closed;
The capacitance detection device according to claim 4, comprising:
前記第1のセンサ電極の前記導電体に対向した面以外の面、該第1のセンサ電極と前記第2及び第3の開閉スイッチとの間を接続する配線及び前記第1のシールド部材の少なくとも一部を包囲する第1の外部シールド部材を備え、
前記第1の外部シールド部材は定電位に設定されている、
ことを特徴とする請求項4に記載の静電容量検出装置。
At least one of the first sensor electrode other than the surface facing the conductor, wiring connecting the first sensor electrode and the second and third open / close switches, and at least the first shield member A first outer shield member surrounding a portion;
The first outer shield member is set to a constant potential;
The electrostatic capacitance detection apparatus according to claim 4.
反転入力端子と非反転入力端子と出力端子とを有し、該非反転入力端子には第1の固定電位が入力された第1の差動増幅器と、
前記第1の差動増幅器の前記反転入力端子に一方の電極が接続されると共に該第1の差動増幅器の前記出力端子に他方の電極が接続された第1の基準容量と、
前記第1の差動増幅器の前記反転入力端子に一端が接続されると共に該第1の差動増幅器の前記出力端子に他端が接続された第1の開閉スイッチと、
前記第1の差動増幅器の前記反転入力端子に一端が接続された第2の開閉スイッチと、
前記第2の開閉スイッチの他端に一端が接続されると共に他端が第1の電源電位に接続された第3の開閉スイッチと、
前記第2の開閉スイッチの他端に接続されると共にほぼ定電位の導電体に対向して該導電体との間の距離に応じた静電容量を示すコンデンサを形成する第1のセンサ電極と、
反転入力端子と非反転入力端子と出力端子とを有し、該非反転入力端子には第2の固定電位が入力された第2の差動増幅器と、
前記第2の差動増幅器の前記反転入力端子に一方の電極が接続されると共に該第2の差動増幅器の前記出力端子に他方の電極が接続された第2の基準容量と、
前記第2の差動増幅器の前記反転入力端子に一端が接続されると共に該第2の差動増幅器の前記出力端子に他端が接続された第4の開閉スイッチと、
前記第2の差動増幅器の前記反転入力端子に一端が接続された第5の開閉スイッチと、
前記第5の開閉スイッチの他端に一端が接続されると共に他端が第2の電源電位に接続された第6の開閉スイッチと、
前記第5の開閉スイッチの他端に接続されると共に前記導電体に対向して該導電体との間の距離に応じた静電容量を示すコンデンサを形成する第2のセンサ電極と、
前記第1の開閉スイッチ及び第4の開閉スイッチを閉状態にしてから開状態にする第1のスイッチ操作を行った後、前記第2の開閉スイッチ及び第5の開閉スイッチを閉状態にしてから開状態に戻す第2のスイッチ操作と、前記第3の開閉スイッチ及び第6の開閉スイッチを閉状態にしてから開状態に戻す第3のスイッチ操作とを交互に繰り返すスイッチ制御手段と、
前記第1の差動増幅器の出力端子に一方の入力端子が接続されると共に前記第2の差動増幅器の出力端子に他方の入力端子が接続され、該第1の差動増幅器の出力電圧と該第2の差動増幅器の出力電圧とを比較する比較器と、
前記第2のスイッチ操作の繰り返された回数をカウントするカウント手段と、
前記比較器の両入力端子の入力電圧のレベルが反転するまでに前記カウント手段でカウントされた前記第2のスイッチ操作の回数に基づき、前記第1のセンサ電極及び前記第2のセンサ電極の少なくとも一方と前記導電体との間の静電容量の変化を判定する判定手段と、
を備えることを特徴とする静電容量検出装置。
A first differential amplifier having an inverting input terminal, a non-inverting input terminal, and an output terminal, the first fixed potential being input to the non-inverting input terminal;
A first reference capacitor having one electrode connected to the inverting input terminal of the first differential amplifier and the other electrode connected to the output terminal of the first differential amplifier;
A first open / close switch having one end connected to the inverting input terminal of the first differential amplifier and the other end connected to the output terminal of the first differential amplifier;
A second open / close switch having one end connected to the inverting input terminal of the first differential amplifier;
A third open / close switch having one end connected to the other end of the second open / close switch and the other end connected to a first power supply potential;
A first sensor electrode which is connected to the other end of the second open / close switch and forms a capacitor which faces a substantially constant potential conductor and exhibits a capacitance according to the distance from the conductor; ,
A second differential amplifier having an inverting input terminal, a non-inverting input terminal, and an output terminal, the second fixed potential being input to the non-inverting input terminal;
A second reference capacitor having one electrode connected to the inverting input terminal of the second differential amplifier and the other electrode connected to the output terminal of the second differential amplifier;
A fourth open / close switch having one end connected to the inverting input terminal of the second differential amplifier and the other end connected to the output terminal of the second differential amplifier;
A fifth open / close switch having one end connected to the inverting input terminal of the second differential amplifier;
A sixth open / close switch having one end connected to the other end of the fifth open / close switch and the other end connected to a second power supply potential;
A second sensor electrode which is connected to the other end of the fifth open / close switch and forms a capacitor which faces the conductor and exhibits a capacitance according to the distance from the conductor;
After performing the first switch operation for opening the first open / close switch and the fourth open / close switch after closing the first open / close switch and the fourth open / close switch, the second open / close switch and the fifth open / close switch are closed. Switch control means for alternately repeating a second switch operation for returning to the open state and a third switch operation for returning the open state to the open state after closing the third open / close switch and the sixth open / close switch;
One input terminal is connected to the output terminal of the first differential amplifier and the other input terminal is connected to the output terminal of the second differential amplifier, and the output voltage of the first differential amplifier is A comparator for comparing the output voltage of the second differential amplifier;
Counting means for counting the number of times the second switch operation is repeated;
Based on the number of times of the second switch operation counted by the counting means until the level of the input voltage at both input terminals of the comparator is inverted, at least one of the first sensor electrode and the second sensor electrode. Determining means for determining a change in capacitance between one and the conductor;
An electrostatic capacity detection device comprising:
前記第1の差動増幅器の反転入力端子に一端が接続された第7の開閉スイッチと、
前記第7の開閉スイッチの他端に一方の電極が接続されると共に他方の電極が第1の補正電位に接続された第1の補正容量と、
前記第7の開閉スイッチの他端に一端が接続されると共に他端が前記第1の補正電位に接続された第8の開閉スイッチと、
前記第2の差動増幅器の反転入力端子に一端が接続された第9の開閉スイッチと、
前記第9の開閉スイッチの他端に一方の電極が接続されると共に他方の電極が第2の補正電位に接続された第2の補正容量と、
前記第9の開閉スイッチの他端に一端が接続されると共に他端が前記第1の補正電位に接続された第10の開閉スイッチとを備え、
前記スイッチ制御手段は、前記第7の開閉スイッチ及び第9の開閉スイッチを前記第2の開閉スイッチ及び第5の開閉スイッチと同じタイミングで開閉し、前記第8の開閉スイッチ及び第10の開閉スイッチを前記第3の開閉スイッチ及び第6の開閉スイッチと同じタイミングで開閉する、
ことを特徴とする請求項7に記載の静電容量検出装置。
A seventh open / close switch having one end connected to the inverting input terminal of the first differential amplifier;
A first correction capacitor having one electrode connected to the other end of the seventh open / close switch and the other electrode connected to a first correction potential;
An eighth open / close switch having one end connected to the other end of the seventh open / close switch and the other end connected to the first correction potential;
A ninth open / close switch having one end connected to the inverting input terminal of the second differential amplifier;
A second correction capacitor having one electrode connected to the other end of the ninth open / close switch and the other electrode connected to a second correction potential;
A tenth open / close switch having one end connected to the other end of the ninth open / close switch and the other end connected to the first correction potential;
The switch control means opens and closes the seventh open / close switch and the ninth open / close switch at the same timing as the second open / close switch and the fifth open / close switch, and the eighth open / close switch and the tenth open / close switch. Open and close at the same timing as the third open / close switch and the sixth open / close switch,
The electrostatic capacitance detection apparatus according to claim 7.
前記第1のセンサ電極の前記導電体に対向した面以外の面及び該第1のセンサ電極と前記第2及び第3の開閉スイッチとの間を接続する配線の少なくとも一部を包囲する第1のシールド部材と、
前記第1のシールド部材を、少なくとも前記第2の開閉スイッチが閉状態から開状態に遷移するときに前記第1の固定電位に保つ第1の電位供給回路と、
前記第1のシールド部材を少なくとも前記第3の開閉スイッチが閉状態から開状態に遷移するときに前記第1の電源電位に保つ第2の電位供給回路と、
前記第2のセンサ電極の前記導電体に対向した面以外の面及び該第2のセンサ電極と前記第5及び第6の開閉スイッチとの間を接続する配線の少なくとも一部を包囲する第2のシールド部材と、
前記第2のシールド部材を、少なくとも前記第5の開閉スイッチが閉状態から開状態に遷移するときに前記第2の固定電位に保つ第3の電位供給回路と、
前記第2のシールド部材を少なくとも前記第6の開閉スイッチが閉状態から開状態に遷移するときに前記第2の電源電位に保つ第4の電位供給回路と、
を備えることを特徴とする請求項7に記載の静電容量検出装置。
The first sensor electrode surrounds at least a part of the wiring connecting the first sensor electrode other than the surface facing the conductor and the first sensor electrode and the second and third open / close switches. A shielding member of
A first potential supply circuit that maintains the first shield member at the first fixed potential when at least the second opening / closing switch transitions from a closed state to an open state;
A second potential supply circuit for maintaining the first shield member at the first power supply potential when at least the third opening / closing switch transitions from a closed state to an open state;
A second surrounding the surface of the second sensor electrode other than the surface facing the conductor and at least a part of the wiring connecting the second sensor electrode and the fifth and sixth open / close switches. A shield member of
A third potential supply circuit that maintains the second shield member at the second fixed potential when at least the fifth open / close switch transitions from a closed state to an open state;
A fourth potential supply circuit for maintaining the second shield member at the second power supply potential when at least the sixth open / close switch transits from a closed state to an open state;
The capacitance detection device according to claim 7, further comprising:
前記第1の電位供給回路と前記第1のシールド部材との間に接続された第1の電流検出回路と、
前記第3の開閉スイッチが閉状態の所定の期間に前記第1のシールド部材に前記第1の電源電位とは異なる電位を印加する第1の電位印加手段と、
前記第3の電位供給回路と前記第2のシールド部材との間に接続された第2の電流検出回路と、
前記第4の開閉スイッチが閉状態の所定の期間に前記第2のシールド部材に前記第2の電源電位とは異なる電位を印加する第2の電位印加手段と、
を備えることを特徴とする請求項9に記載の静電容量検出装置。
A first current detection circuit connected between the first potential supply circuit and the first shield member;
First potential applying means for applying a potential different from the first power supply potential to the first shield member during a predetermined period when the third open / close switch is closed;
A second current detection circuit connected between the third potential supply circuit and the second shield member;
Second potential applying means for applying a potential different from the second power supply potential to the second shield member during a predetermined period when the fourth open / close switch is closed;
The capacitance detection device according to claim 9, further comprising:
前記第1のセンサ電極の前記導電体に対向した面以外の面、該第1のセンサ電極と前記第2及び第3の開閉スイッチとの間を接続する配線及び前記第1のシールド部材の少なくとも一部を包囲する第1の外部シールド部材と、
前記第2のセンサ電極の前記導電体に対向した面以外の面、該第2のセンサ電極と前記第5及び第6の開閉スイッチとの間を接続する配線及び前記第2のシールド部材の少なくとも一部を包囲する第2の外部シールド部材とを備え、
前記第1の外部シールド部材及び第2の外部シールド部材は、任意の定電位に設定されている、
ことを特徴とする請求項9に記載の静電容量検出装置。
At least one of the first sensor electrode other than the surface facing the conductor, wiring connecting the first sensor electrode and the second and third open / close switches, and at least the first shield member A first outer shield member surrounding a portion;
At least one of a surface of the second sensor electrode other than the surface facing the conductor, a wiring connecting the second sensor electrode and the fifth and sixth open / close switches, and at least the second shield member A second outer shield member surrounding the part,
The first outer shield member and the second outer shield member are set to an arbitrary constant potential,
The electrostatic capacitance detection apparatus according to claim 9.
前記第1のセンサ電極と前記第2のセンサ電極の面積は等しく、該第1のセンサ電極の重心と該第2のセンサ電極の重心とはほぼ一致することを特徴とする請求項7に記載の静電容量検出装置。   The area of the first sensor electrode and that of the second sensor electrode are equal, and the center of gravity of the first sensor electrode and the center of gravity of the second sensor electrode substantially coincide with each other. Capacitance detection device. 前記第1のセンサ電極と前記第2のセンサ電極は、前記重心を通る2つ以上の平面に対して対称に配されていることを特徴とする請求項12に記載の静電容量検出装置。   The capacitance detection device according to claim 12, wherein the first sensor electrode and the second sensor electrode are arranged symmetrically with respect to two or more planes passing through the center of gravity.
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