JP6550172B2 - Object detection sensor - Google Patents
Object detection sensor Download PDFInfo
- Publication number
- JP6550172B2 JP6550172B2 JP2018099007A JP2018099007A JP6550172B2 JP 6550172 B2 JP6550172 B2 JP 6550172B2 JP 2018099007 A JP2018099007 A JP 2018099007A JP 2018099007 A JP2018099007 A JP 2018099007A JP 6550172 B2 JP6550172 B2 JP 6550172B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- frequency
- circuit
- detection
- oscillation signal
- signal
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000001514 detection method Methods 0.000 title claims description 188
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 claims description 144
- 230000008859 change Effects 0.000 claims description 39
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 claims description 34
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims description 27
- 238000000034 method Methods 0.000 description 30
- 230000008569 process Effects 0.000 description 29
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 25
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 17
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 10
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 10
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 8
- 238000010408 sweeping Methods 0.000 description 8
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 7
- 230000004397 blinking Effects 0.000 description 4
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 4
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 4
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 3
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 3
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 2
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 2
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 2
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 2
- 230000006870 function Effects 0.000 description 2
- 244000145845 chattering Species 0.000 description 1
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 1
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 1
- 230000001939 inductive effect Effects 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 239000012212 insulator Substances 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 1
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 1
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 1
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 1
- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
- 230000002441 reversible effect Effects 0.000 description 1
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 230000002123 temporal effect Effects 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Measurement Of Levels Of Liquids Or Fluent Solid Materials (AREA)
Description
この発明は、レベルセンサなどの対象物検出センサに関するものである。 The present invention relates to an object detection sensor such as a level sensor.
対象物検出センサは、対象物の有無を静電容量の変化等で検出するセンサである。たとえば、容器中の粉体や液体などが所定のレベルまで満たされているかどうかを判定するために用いられている(特許文献1)。 The object detection sensor is a sensor that detects the presence or absence of an object by a change in capacitance or the like. For example, it is used to determine whether powder or liquid in a container is filled to a predetermined level (Patent Document 1).
従来の静電容量式レベルセンサの回路構成を、図31に示す。正弦波を発振する発振回路2は、LC発振回路で構成されている。LC発振回路を構成する可変コンデンサ4の容量を変化させることにより、発振周波数fsを変化させることができるようになっている。発振回路2の出力は、結合コンデンサ6を介して共振トランス8のタップa,b間に与えられている。
The circuit configuration of a conventional electrostatic capacitance type level sensor is shown in FIG. The
共振トランス8の反対側には、共振回路10の共振コイルLが接続されて結合されている。共振コイルLには共振コンデンサCが接続されている。共振コンデンサCの一端には、検出電極12が接続されている。
The resonant coil L of the
発振回路2の発振周波数fsと共振回路10の共振周波数が合致していれば、共振回路10のインピーダンスは高くなるので、発振回路2の出力はトランス8のタップb、c間に現れる。検波回路14はこの出力を検波し、検波電圧として出力する。したがって、共振状態では検波電圧が最大となる。
If the oscillation frequency fs of the
検出電極12に検出対象物(粉体・液体など)が接すると、検出対象物によって静電容量が変化し、上記の共振状態が崩れる。このため、共振回路10のインピーダンスが低くなり、検波電圧が低下する。したがって、検波電圧を監視することで、検出対象物の有無を判断することができる。
When an object to be detected (powder, liquid, etc.) contacts the
ところで、このような静電容量式レベルセンサを設置する場合には、取付後に、検出対象物が無い状態にて、発振回路2の発振周波数fsを変化させ、共振回路10の共振周波数と合致させる必要がある。図31の従来例では、ドライバを用いて、発振回路2の可変コンデンサ4の容量を変化させつつ、検波電圧をテスタにて計測し、共振状態を見いだすようにしていた。
By the way, when installing such a capacitance type level sensor, the oscillation frequency fs of the
しかしながら、上記のような従来の静電容量式レベルセンサにおいては、設置時の調整が容易ではなかった。すなわち、テスタとドライバが必要であり、また、その調整には熟練が必要であった。特に、大型のタンクなどに取り付けられる場合や、狭い場所に取り付けられるような場合には、高所や閉所による作業となって、なおさらであった。 However, in the conventional capacitance level sensor as described above, adjustment at the time of installation has not been easy. That is, a tester and a driver were required, and the adjustment required skill. In particular, when attached to a large tank or the like, or when attached to a narrow place, the work was caused by the high place or the closed place, which was even more serious.
また、周囲環境の温度変化によって特性が変化し、共振状態がずれてしまうことがあった。従来は、逆の温度特性を持つコンデンサなどを温度補償用に用いて、温度変化に対応するようにしていた。しかし、理想的な逆特性を持つ素子を探し出すことは困難であった。 In addition, the characteristics may change due to the temperature change of the surrounding environment, and the resonance state may be shifted. Conventionally, a capacitor or the like having reverse temperature characteristics is used for temperature compensation to cope with temperature changes. However, it was difficult to find an element having an ideal inverse characteristic.
このような各問題は、静電容量式センサにとどまらず、誘導式などの他の方式のセンサにおいても同様に生じていた。また、レベルセンサに留まらず、近接センサなどにおいても同様であった。 Such problems have occurred not only in the capacitive sensor but also in other sensors such as the inductive sensor. In addition to the level sensor, the same applies to proximity sensors and the like.
この発明は上記のような問題点の少なくともいずれかを解決して、調整が容易な対象物検出センサまたは検出精度のよい対象物検出センサを提供することを目的とする。 An object of the present invention is to solve at least one of the problems as described above, and to provide an object detection sensor that can be easily adjusted or an object detection sensor with high detection accuracy.
この発明の独立して適用可能な特徴を以下に列挙する。 The independently applicable features of the invention are listed below.
(1)(2)この発明に係る対象物検出センサは、高周波発振回路からの高周波クロックを計数し、所定数のクロックを計数するごとに出力を変化させて分周し、所望の周波数の矩形発振信号を出力するカウンタと、前記矩形発振信号に結合され、測定対象物の有無によって共振周波数が変化する共振回路と、前記矩形発振信号を与えた時の共振回路の出力信号を、直接または間接的に取り出し、その振幅に基づいて測定対象物の有無を検出する検出回路と、測定対象物が無い状態または有る状態において初期設定を行う際に、前記カウンタの分周のための所定数を変化させて、矩形発振信号の周波数をスイープし、検出回路によって検出される検出信号の振幅が最大または最小となるように矩形発振信号の周波数を選択して設定する周波数設定手段とを備えている。 (1) (2) The object detection sensor according to the present invention counts the high frequency clock from the high frequency oscillation circuit, changes the output and divides the frequency each time the predetermined number of clocks are counted, and creates a rectangular shape of the desired frequency. A counter that outputs an oscillation signal, a resonant circuit that is coupled to the rectangular oscillation signal and whose resonant frequency changes according to the presence or absence of a measurement target, and an output signal of the resonant circuit when the rectangular oscillation signal is given, directly or indirectly Detection circuit that detects the presence or absence of the measurement object based on its amplitude, and changes the predetermined number for frequency division of the counter when initialization is performed in the absence or presence of the measurement object Frequency setting means for sweeping the frequency of the rectangular oscillation signal and selecting and setting the frequency of the rectangular oscillation signal such that the amplitude of the detection signal detected by the detection circuit is maximized or minimized It is equipped with a.
カウンタによる矩形発振信号を用いているので、分周数を変更することでその周波数を容易に制御でき、共振周波数と合致させることが容易である。 Since the rectangular oscillation signal by the counter is used, the frequency can be easily controlled by changing the frequency division number, and it is easy to match the resonance frequency.
(3)この発明に係る対象物検出センサは、カウンタは、第1の所定数での分周による周波数と、第1の所定数に隣接する第2の所定数での分周による周波数との間の周波数を実現するために、第1の所定数での分周による信号と、第2の所定数での分周による信号とを所定の比率で時間的に混在させて、矩形発振信号を出力し、周波数設定手段は、前記分周のための所定数と、前記混在の比率とに基づいて、周波数を変化させることを特徴としている。 (3) In the object detection sensor according to the present invention, the counter has a frequency by dividing by a first predetermined number and a frequency by dividing by a second predetermined number adjacent to the first predetermined number. In order to realize the frequency between them, a rectangular oscillation signal is generated by temporally mixing a signal by division by a first predetermined number and a signal by division by a second predetermined number at a predetermined ratio. The frequency setting means may change the frequency based on the predetermined number for the division and the mixed ratio.
したがって、より細かく周波数を変更することができる。 Therefore, the frequency can be changed more finely.
(15)(16)この発明に係る対象物検出センサは、所望の周波数の発振信号を出力する発振回路と、前記発振信号に結合され、測定対象物の有無によって共振周波数が変化する共振回路と、前記発振信号を与えた時の共振回路の出力信号を、直接または間接的に取り出し、その振幅に基づいて測定対象物の有無を検出する検出回路と、測定対象物が無い状態または有る状態において初期設定を行う際に、発振信号の周波数を変化させてスイープし、検出回路によって検出される検出信号の振幅が最大または最小となるように発振信号の周波数を選択して設定する周波数設定手段とを備え、
前記周波数設定手段は、前記初期設定の際に、i)検出信号がしきい値を超えなければ第1の速度で発振信号の周波数を変化させ、検出信号がしきい値を越えると前記第1の速度よりも遅い第2の速度で発振信号の周波数を変化させて、検出信号の振幅が最大となるように発振信号の周波数を選択し、またはii)検出信号がしきい値を下まわらなければ第1の速度で発振信号の周波数を変化させ、検出信号がしきい値を下まわると前記第1の速度よりも遅い第2の速度で発振信号の周波数を変化させて、検出信号の振幅が最小となるように発振信号の周波数を選択することを特徴としている。
(15) (16) An object detection sensor according to the present invention includes an oscillation circuit that outputs an oscillation signal of a desired frequency, and a resonance circuit that is coupled to the oscillation signal and that changes the resonance frequency depending on the presence or absence of the measurement object. An output signal of the resonance circuit when the oscillation signal is applied is directly or indirectly taken out, and a detection circuit for detecting the presence or absence of the measurement object based on the amplitude, and in a state without or with the measurement object Frequency setting means for changing and sweeping the frequency of the oscillation signal at the time of initial setting, and selecting and setting the frequency of the oscillation signal so that the amplitude of the detection signal detected by the detection circuit becomes maximum or minimum Equipped with
The frequency setting means changes the frequency of the oscillation signal at the first speed if the detection signal does not exceed the threshold at the time of the initial setting, and if the detection signal exceeds the threshold at the first speed. Change the frequency of the oscillation signal at a second speed that is slower than the speed of c to select the frequency of the oscillation signal so that the amplitude of the detection signal is maximized, or ii) the detection signal falls below the threshold For example, the frequency of the oscillation signal is changed at a first speed, and when the detection signal falls below the threshold, the frequency of the oscillation signal is changed at a second speed slower than the first speed, and the amplitude of the detection signal is It is characterized in that the frequency of the oscillation signal is selected so as to minimize.
したがって、検出回路による検出に時間を要する場合であっても、検出精度と設定速度を両立させることができる。 Therefore, even when it takes time for detection by the detection circuit, both detection accuracy and set speed can be achieved.
(17)この発明に係る対象物検出センサは、周波数設定手段は、発振信号の周波数のスイープ中において、今回取得した検出信号の振幅がスイープ開始からの最大値または最小値であれば、第2の速度よりもさらに遅い第3の速度で発振信号の周波数を変化させることを特徴としている。 (17) In the object detection sensor according to the present invention, the second frequency setting means may perform the second operation if the amplitude of the detection signal acquired this time is the maximum value or the minimum value from the start of the sweep during the sweep of the frequency of the oscillation signal. Changing the frequency of the oscillation signal at a third speed that is even slower than the speed of.
したがって、さらに、検出精度と設定速度の両立を図ることができる。 Therefore, both detection accuracy and set speed can be further achieved.
(27)(28)この発明に係る対象物検出センサは、所望の周波数の発振信号を出力する発振回路と、前記発振信号に結合され、測定対象物の有無によって共振周波数が変化する共振回路と、前記発振信号を与えた時の共振回路の出力信号を、直接または間接的に取り出し、その振幅に基づいて測定対象物の有無を検出する検出回路と、測定対象物が無い状態または有る状態において初期設定を行う際に、発振信号の周波数を変化させてスイープし、検出回路によって検出される検出信号の振幅が最大または最小となるように発振信号の周波数を選択して設定する周波数設定手段とを備え、前記周波数設定手段は、前記初期設定の際に、高い周波数から低い周波数へとスイープさせることを特徴としている。 (27) (28) The object detection sensor according to the present invention includes an oscillation circuit that outputs an oscillation signal of a desired frequency, and a resonance circuit that is coupled to the oscillation signal and that changes the resonance frequency depending on the presence or absence of the measurement object. An output signal of the resonance circuit when the oscillation signal is applied is directly or indirectly taken out, and a detection circuit for detecting the presence or absence of the measurement object based on the amplitude, and in a state without or with the measurement object Frequency setting means for changing and sweeping the frequency of the oscillation signal at the time of initial setting, and selecting and setting the frequency of the oscillation signal so that the amplitude of the detection signal detected by the detection circuit becomes maximum or minimum The frequency setting means sweeps from a high frequency to a low frequency during the initial setting.
したがって、基本波による検出信号よりも高調波による検出信号が先に現れることがなく、精度の良い検出を行うことができる。 Therefore, the detection signal due to the harmonic does not appear earlier than the detection signal due to the fundamental wave, and accurate detection can be performed.
(29)この発明に係る対象物検出センサは、発振信号は正弦波でない周期波形であることを特徴としている。 (29) The object detection sensor according to the present invention is characterized in that the oscillation signal is a periodic waveform which is not a sine wave.
このような高調波が生じやすい周期波形に対しても正確な検出を行うことができる。 Accurate detection can be performed even on a periodic waveform in which such harmonics easily occur.
(37)(38)この発明に係る対象物検出センサは、所望の周波数の発振信号を出力する発振回路と、前記発振信号に結合され、測定対象物の有無によって共振周波数が変化する共振回路と、前記発振信号を与えた時の共振回路の出力信号を、直接または間接的に取り出し、その振幅に基づいて測定対象物の有無を検出する検出回路と、測定対象物が無い状態または有る状態において初期設定を行う際に、発振信号の周波数を変化させてスイープし、検出回路によって検出される検出信号の振幅が最大または最小となるように発振信号の周波数を選択して設定する周波数設定手段とを備え、前記周波数設定手段は、スイープ開始周波数からスイープ終了周波数まで発振信号の周波数を離散的に変化させ、スイープを複数回実行し、所定回数連続して検出信号の振幅が最大または最小となる周波数が同一であった場合に、当該周波数を選択して設定周波数とすることを特徴としている。 (37) (38) The object detection sensor according to the present invention includes an oscillation circuit that outputs an oscillation signal of a desired frequency, and a resonance circuit that is coupled to the oscillation signal and that changes the resonance frequency depending on the presence or absence of the measurement object. An output signal of the resonance circuit when the oscillation signal is applied is directly or indirectly taken out, and a detection circuit for detecting the presence or absence of the measurement object based on the amplitude, and in a state without or with the measurement object Frequency setting means for changing and sweeping the frequency of the oscillation signal at the time of initial setting, and selecting and setting the frequency of the oscillation signal so that the amplitude of the detection signal detected by the detection circuit becomes maximum or minimum The frequency setting means discretely changes the frequency of the oscillation signal from the sweep start frequency to the sweep end frequency, executes the sweep a plurality of times, and continuously detects a predetermined number of times. If the frequency at which the amplitude of the signal becomes maximum or minimum was identical, it is characterized by a set frequency by selecting the frequency.
したがって、ノイズや揺らぎが生じた場合であっても、正確に周波数を設定することができる。 Therefore, even if noise or fluctuation occurs, the frequency can be set accurately.
(39)この発明に係る対象物検出センサは、周波数設定手段は、周波数ごとに検出信号を複数回取得し、その振幅の平均値を検出信号の振幅とすることを特徴としている。 (39) The object detection sensor according to the present invention is characterized in that the frequency setting means acquires the detection signal a plurality of times for each frequency, and uses the average value of the amplitude as the amplitude of the detection signal.
したがって、突発的なノイズが重畳した場合であっても、正確に周波数を設定することができる。 Therefore, even when sudden noise is superimposed, the frequency can be set accurately.
(45)(46)この発明に係る対象物検出センサは、所望の周波数の発振信号を出力する発振回路と、前記発振信号に結合され、測定対象物の有無によって共振周波数が変化する共振回路と、前記発振信号を与えた時の共振回路の出力信号を、直接または間接的に取り出し、その振幅に基づいて測定対象物の有無を検出する検出回路とを備えた静電容量センサであって、動作モードを表示するための発光部を複数連続して配置し、当該連続して配置した発光部によって検出信号のレベルを表示するようにしたことを特徴としている。 (45) (46) An object detection sensor according to the present invention includes an oscillation circuit that outputs an oscillation signal of a desired frequency, and a resonance circuit that is coupled to the oscillation signal and that changes the resonance frequency depending on the presence or absence of the measurement object. A capacitance sensor comprising: a detection circuit for directly or indirectly taking out an output signal of a resonance circuit when the oscillation signal is given, and detecting presence or absence of an object to be measured based on the amplitude thereof, A plurality of light emitting units for displaying the operation mode are continuously arranged, and the level of the detection signal is displayed by the continuously arranged light emitting units.
したがって、動作モード表示のための発光部を検出信号のレベル表示とすることができ、簡素な構成の発光部によって、直感的に分かりやすいレベル表示を行うことができる。 Therefore, the light emitting unit for displaying the operation mode can be used as the level display of the detection signal, and the light emitting unit having a simple configuration can perform level display that is intuitively easy to understand.
(47)この発明に係る対象物検出センサは、連続して配置された発光部において、前記検出信号のレベルと異なる表示形態にて、検出回路の出力をオンとするしきい値を併せて表示するようにしたことを特徴としている。 (47) In the object detection sensor according to the present invention, in the light emitting unit arranged continuously, the display mode is also displayed in which the output of the detection circuit is turned on in a display mode different from the level of the detection signal. It is characterized by having done it.
したがって、しきい値も併せて表示して、検出マージンを容易に知ることができる。 Therefore, the threshold can be displayed together to easily know the detection margin.
(48)この発明に係る対象物検出センサは、検出信号のレベルは連続点灯によって表示し、しきい値は点滅によって表示することを特徴としている。 (48) The object detection sensor according to the present invention is characterized in that the level of the detection signal is displayed by continuous lighting, and the threshold is displayed by blinking.
したがって、両者を容易に区別することができる。 Therefore, both can be easily distinguished.
「周波数設定手段」とは、少なくとも発振信号の周波数を変動させて検出信号の振幅を取得し周波数を設定する機能を有するものをいい、実施形態においては、ステップS1〜S11がこれに対応する。 The "frequency setting means" refers to one having a function of changing at least the frequency of the oscillation signal to acquire the amplitude of the detection signal and setting the frequency, and in the embodiment, steps S1 to S11 correspond to this.
「温度補償手段」とは、少なくとも温度変化による共振周波数の変動に追従して共振状態を保つための機能を有するものをいい、実施形態においてはステップS41、S42がこれに対応する。 "Temperature compensation means" refers to one having a function to keep the resonance state following at least the fluctuation of the resonance frequency due to temperature change, and in the embodiment, steps S41 and S42 correspond to this.
「プログラム」とは、CPUにより直接実行可能なプログラムだけでなく、ソース形式のプログラム、圧縮処理がされたプログラム、暗号化されたプログラム等を含む概念である。 The “program” is a concept including not only a program directly executable by the CPU but also a program in source format, a program subjected to compression processing, an encrypted program and the like.
1.第1の実施形態
1.1機能構成
図1に、この発明の一実施形態による対象物検出センサの機能構成図を示す。カウンタ20は、高周波クロックを計数して分周し、矩形発振信号を出力する。共振回路26は、対象物28が有る状態と無い状態において、静電容量やインダクタンスなどが変化し、その共振周波数を変化させる。また、共振回路26は、矩形発振信号に結合されている。
1. First embodiment
1.1 Functional Configuration FIG. 1 shows a functional configuration diagram of an object detection sensor according to an embodiment of the present invention. The counter 20 counts and divides a high frequency clock and outputs a rectangular oscillation signal. The
検出回路24は、前記矩形発振信号が与えられた共振回路26の出力信号を取得し、その振幅に基づいて対象物の有無を判断する。したがって、対象物が有るか無いかを検出することができる。
The
この対象物検出センサを設置する際には、対象物28が無い(あるいは有る)状態において、矩形発振信号の周波数と共振回路の共振周波数を合致させておく必要がある。この実施形態では、次のようにしてこの処理を行うようにしている。周波数設定手段22によって、カウンタの分周数を徐々に変化させて、矩形発振信号の周波数をスイープさせる。周波数設定手段22は、このように矩形発振信号の周波数を変化させた時の検出信号の振幅を取得する。その振幅が最大(もしくは最小)となった時の周波数に、矩形発振信号を設定する。
When installing this object detection sensor, it is necessary to match the frequency of the rectangular oscillation signal with the resonant frequency of the resonant circuit in the absence (or presence) of the
このようにして、矩形発振信号の周波数と共振回路の共振周波数を自動的に合致するようにしている。 In this way, the frequency of the rectangular oscillation signal and the resonant frequency of the resonant circuit are automatically matched.
1.2外観およびハードウエア構成
図2に、この発明の一実施形態による対象物検出センサの断面図を示す。この実施形態では、静電容量式レベルセンサとして構成した例を示している。
1.2 Appearance and Hardware Configuration FIG. 2 shows a cross-sectional view of an object detection sensor according to an embodiment of the present invention. In this embodiment, an example configured as a capacitance type level sensor is shown.
筐体30の内部には、制御回路32が収納されている。筐体30から突出するように、測定電極36とアース電極34が設けられている。測定電極36は先端部において円柱状に形成され、根元部は細く形成されて、制御回路32に接続されている。アース電極34は、測定電極36の根元部分において円筒状に設けられており、絶縁体44,46によって測定電極36と絶縁されている。アース電極34は、制御回路32のアースに接続されている。
A
筐体30の後端部には、LED(図示せず)を配置した表示部38が設けられている。モードの切替や調整の際に、表示部38に状態を表示することで、作業者を支援するものである。表示部38は、通常は蓋40によって覆われており外部からは見えないようになっている。必要時には、蓋40を開くことで表示部38を見ることができる。
At the rear end of the
図3に、静電容量式レベルセンサ1の取付例を示す。収納タンク80には、液体82が収納されている。弁(図示せず)を開くと液体82を収納タンク80から取り出すことができる。また、収納タンク80に液体82を供給するための供給路(図示せず)が設けられており、液体82を収納タンク80に供給することができる。この際、液体82が静電容量式レベルセンサ1の位置に達すると、静電容量式レベルセンサ1がこれを検知して、液体82の供給を停止する。
FIG. 3 shows an attachment example of the
このように、所定レベルまで液体82が達したかどうかを、静電容量式レベルセンサ1によって検出することができる。
In this manner, whether or not the liquid 82 has reached a predetermined level can be detected by the
図4に、制御回路32およびその周辺のハードウエア構成を示す。アース電極34、測定電極36は、制御回路32の共振トランスLの1次側のインダクタンスL1に接続されている。アース電極34、測定電極36は上記のように、近接して配置されているので、容量成分C0を有している。この実施形態では、容量C0とインダクタンスL1によって、共振回路が構成される。
FIG. 4 shows the
共振トランスLの2次側のインダクタンスL2には、カウンタ部56からの矩形発振信号が、ドライバ52、結合コンデンサ50を介して与えられる。カウンタ部56は、CPU60によって制御され、矩形発振信号の周波数を変化させることができる。
The rectangular oscillation signal from the
共振トランスLの2次側には、共振回路の信号を取り出すためのインダクタンスL3も設けられている。取り出された信号は、検波回路54によって振幅が直流化され、検波信号とされる。検波信号は、A/Dコンバータ55によってディジタル信号にされ、I/Oポート64を介して、CPU60が取得できるようになっている。この実施形態では、共振トランスLを介して共振回路の信号を間接的に取り出しているが、共振回路から直接取り出すようにしてもよい。
The secondary side of the resonant transformer L is also provided with an inductance L3 for extracting a signal of the resonant circuit. The amplitude of the extracted signal is converted to a direct current by the
CPU60には、メモリ62、I/Oポート64、フラッシュメモリ66が接続されている。フラッシュメモリ66には、制御プログラム68が記録されている。
A
初期設定の際、CPU60は、この制御プログラム68にしたがって、液体82が静電容量式レベルセンサ1に達していない状態において、矩形発振信号の周波数を自動的に決定する。すなわち、CPU60は、カウンタ部56を制御して矩形発振信号の周波数を変化させて検波信号を取得し、共振回路の共振周波数に合致するように矩形発振信号の周波数を選択する。
At the time of initialization, the
使用時には、CPU60は、制御プログラム68にしたがって、検波信号を取得し、その振幅に基づいて、液体82が静電容量式レベルセンサ1のレベルに達したかどうかを判断する。すなわち、液体82が測定電極36とアース電極34まで達していないと、初期設定の際の共振状態が保たれており、検波信号の振幅は大きいものとなる。しかし、液体82が測定電極36とアース電極34まで達すると、液体82によって容量成分C0が変化して共振状態が崩れ、検波信号の振幅が小さくなる。
In use, the
CPU60は、この変化を検出することで、液体82が所定のレベルに達したことを検出し、出力リレー61の状態を変化させる。
The
また、CPU60は、I/Oポート64を介して、LED58の点灯を制御する。LED58により、静電容量式レベルセンサ1の現在のモードや、検波信号の振幅などを表示するようにしている。
The
1.3初期設定時の処理
図5に、制御プログラム68の初期設定処理のフローチャートを示す。上述のように、静電容量式レベルセンサ1を使用する際には、液体82が無い状態(静電容量式レベルセンサ1に達していない状態)にて、共振回路の共振周波数と矩形発振信号の発振周波数とを合致させる必要がある。これを初期設定と呼んでいる。
1.3 Process at Initial Setting FIG. 5 shows a flowchart of the initial setting process of the
使用者が入力器(入力ボタンなど)59を操作して、初期設定モードにすると、CPU60は初期設定処理を開始する。
When the user operates the input device (such as an input button) 59 to enter the initial setting mode, the
まず、CPU60は、カウンタ部56に与える分周比Nを初期値に設定する(ステップS3)。ここで、カウンタ部56の詳細を、図6に示す。カウンタ部56は、クロック発振回路55からのクロックを受ける。この実施形態では、CPU60の動作クロック(32MHz)を用いている。安定性の点からは、水晶振動子によって生成されたクロックを用いることが好ましい。なお、クロックの周波数が高いほど、より精度高く発振周波数を調整することができる。
First, the
カウンタ562は、与えられたクロックを計数する。計数値は周期イベント設定レジスタ564に与えられる。周期イベント設定レジスタ564は、カウンタ562の計数値が、CPU60によって設定された分周比Nの半分(N/2)に等しくなると、周期イベント信号を出力する。この周期イベント信号は、カウンタ562のリセット入力に与えられている。したがって、周期イベント設定レジスタ564からは、CPU60によって設定された分周数N/2のクロックごとに、周期イベント信号が出力されることになる。
The
周期イベント回路566は、周期イベント信号を受け取って、その出力状態を変更する(HからL、LからH)。したがって、周期イベント回路566からは、クロックがCPU60によって設定された分周数Nによって分周された矩形発振信号が出力されることになる。
The
次に、CPU60は、検波回路54からの検波信号を取り込み、その振幅値を取得する(ステップS4)。この実施形態では、連続して所定回数(この実施形態では5回)振幅値を取り込み、これを平均して検波信号の振幅値としている。これにより、瞬発的なノイズが重畳した場合であっても、その影響を平均化して小さくすることができる。
Next, the
CPU60は、分周比Nを変更して矩形発振信号の周波数をスイープし(この実施形態では、低い周波数から高い周波数にスイープさせている)、各周波数における検波信号の振幅値を取り込む。
The
CPU60は、取得した検波信号がこれまでの最大振幅値を超えていれば(ステップS5)、当該最大振幅値と分周比(周波数)をメモリ62に記録して更新する(ステップS6)。したがって、全ての周波数(この実施形態では、500KHz〜1.7MHz)をスイープすると、メモリ62には、最大振幅値とこの時の分周比Nmaxが記録されることになる。
If the acquired detection signal exceeds the maximum amplitude value so far (step S5), the
図7に、共振回路の周波数特性を示す。矩形発振信号の周波数をスイープすることで、検波信号の最大振幅を見いだし、この時の周波数を共振周波数として検出することができる。CPU60は、分周比Nmax(見いだした共振周波数)を設定候補として、メモリ62に記録する(ステップS8)。
FIG. 7 shows the frequency characteristics of the resonant circuit. By sweeping the frequency of the rectangular oscillation signal, the maximum amplitude of the detection signal can be found, and the frequency at this time can be detected as a resonant frequency. The
この実施形態では、CPU60は、上記のスイープ処理を再度実施し、同様にして設定候補としての分周比Nmaxを再度決定する。そして、前回の設定候補である分周比Nmaxと今回の設定候補である分周比Nmaxが等しければ、これを設定分周比として決定する(ステップS11)。したがって、カウンタ部56は、共振回路の共振周波数にて矩形発振信号を出力するように設定される。
In this embodiment, the
なお、前回の分周比Nmaxと今回の分周比Nmaxが等しくなければ、2回連続して分周比Nmaxが等しくなるまで、スイープ処理を繰り返す(ステップS9)。 If the previous division ratio Nmax and the current division ratio Nmax are not equal, the sweep process is repeated until the division ratio Nmax becomes equal twice in a row (step S9).
この実施形態では、矩形発振信号の周波数を離散的に変更しているので、前回の発振周波数(分周比)と今回の発振周波数(分周比)が同じであるかを明確に判断することができる。 In this embodiment, since the frequency of the rectangular oscillation signal is discretely changed, it is clearly determined whether the previous oscillation frequency (division ratio) and the present oscillation frequency (division ratio) are the same. Can.
以上のようにして、CPU60による初期設定処理が行われる。使用者は、入力器59を押して初期設定モードにするだけでよく、煩雑な操作や微妙な調整を行う必要がない。
As described above, the initial setting process by the
1.4動作時の処理
図8に、制御プログラム68の実動作処理(動作モード)のフローチャートを示す。
1.4 Process in Operation FIG. 8 shows a flowchart of the actual operation process (operation mode) of the
使用者が、入力器59を操作することにより、動作モードに切り替えることができる。
The user can switch to the operation mode by operating the
動作モードにおいて、CPU60は、検波信号の振幅を取得する(ステップS51)。図3に示すように、液体82が静電容量式レベルセンサ1の電極に達していない状態にて、前記の初期設定が行われている。したがって、液体82が静電容量式レベルセンサ1まで達していなければ、共振回路の共振周波数と矩形発振信号の発振周波数が合致しており、検波信号の振幅は最大の状態となっている。
In the operation mode, the
次に、CPU62は、取得した検波信号の振幅が、予め設定された検出しきい値を下回ったかどうかを判断する(ステップS52)。検出しきい値は、たとえば、最大振幅の50%に設定することができる。前述のように、液体82が静電容量式レベルセンサ1まで達していなければ、検波信号の振幅は検出しきい値を超えているので、CPU60は、再び、ステップ51に戻って、検波信号の取得、しきい値との比較を繰り返す。
Next, the
液体82が静電容量式レベルセンサ1に達すると、共振回路の容量が変化し共振周波数が変化する。したがって、検波信号の振幅が低下する。CPU60は、検波信号の振幅が検出しきい値を下回ったと判断すると、出力リレー61の状態を変化させる(ステップS53)。したがって、これにより、液体82の液面が静電容量式レベルセンサ1に達したことを検知して、所定の処理(液体82の排出など)を行うことが可能となる。
When the liquid 82 reaches the
なお、検出しきい値は予め設定しておくことができ、高く設定(マージンを小さく設定)すると検出感度が良くなる一方、誤検出の可能性も増加する。低く設定(マージンを大きく設定)すると検出感度は落ちるものの、誤検出の可能性を小さくすることができる。 Note that the detection threshold can be set in advance, and setting high (setting the margin small) improves detection sensitivity, but also increases the possibility of false detection. If the setting is low (the margin is set large), although the detection sensitivity decreases, the possibility of false detection can be reduced.
また、出力リレー61の状態をどのように変化させるかについても、予め設定しておくことができる。初期状態においてオフとし、検出時にオンとするように設定したり、初期状態にオンとし、検出時にオフと設定することなどが可能である。
Also, how to change the state of the
これら設定内容は、初期設定時に、使用者が入力器59を操作することによって設定し、CPU60がフラッシュメモリ66に設定内容を記録する。
The setting contents are set by the user operating the
1.5その他
(1)上記実施形態では、検出対象物として液体82を例として説明したが、検出可能な比誘電率や導電率を持つ物質であれば、液体の他、粉体、流体、これらの混合物等についても適用することができる。
1.5 other
(1) In the above embodiment, the liquid 82 has been described as an example of the detection object, but if it is a substance having a detectable relative dielectric constant or conductivity, powder, fluid, a mixture of these, etc. besides liquid, etc. The same applies to
(2)上記実施形態では、検出対象物が静電容量式レベルセンサ1の電極を覆っていない状態にて初期設定を行い、検出対象物が静電容量式レベルセンサ1の電極を覆ったことを検出するようにしている。しかし、検出対象物が静電容量式レベルセンサ1の電極を覆っている状態にて初期設定を行い、検出対象物が静電容量式レベルセンサ1の電極を覆っていないことを検出するようにしてもよい。
(2) In the above embodiment, initialization is performed in a state in which the detection target does not cover the electrode of the capacitance
(3)上記実施形態では、静電容量式レベルセンサを例として説明したが、静電容量式の近接センサなど、他の静電容量センサにも適用することができる。 (3) In the above embodiment, although the capacitive level sensor has been described as an example, the present invention can be applied to other capacitive sensors such as a capacitive proximity sensor.
(4)上記実施形態では、静電容量式のセンサについて説明したが、対象物によってインダクタンスが変化するセンサ、抵抗が変化するセンサ、これらが複合的に変化するセンサなど、共振周波数が変化することによって検出を行うセンサに適用することができる。 (4) In the above embodiment, the capacitance type sensor has been described, but a sensor in which the inductance changes depending on the object, a sensor in which the resistance changes, a sensor in which these change collectively, etc. It can apply to the sensor which detects by.
(5)上記実施形態では、分周比を変えることによって矩形発振信号の周波数を変えるようにしている。矩形発振信号の周波数を、共振回路の共振周波数に精度良く合致させるためには、矩形発振信号の周波数を細かいステップで変更する必要がある。 (5) In the above embodiment, the frequency of the rectangular oscillation signal is changed by changing the division ratio. In order to precisely match the frequency of the rectangular oscillation signal with the resonant frequency of the resonant circuit, it is necessary to change the frequency of the rectangular oscillation signal in fine steps.
しかし、分周比のみで矩形発振信号の周波数を変えると、微細な周波数の変更が困難である。より細かいステップでの周波数変更を行うとすると、原クロック(図6のクロック発振回路の出力)の周波数を高くする必要があり、しかも高速で処理可能なカウンタ部56が必要となる。センサの種類や使用状況によっては、このような高い周波数のクロックや高速処理可能なカウンタの使用が問題となる場合がある。
However, if the frequency of the rectangular oscillation signal is changed only by the division ratio, it is difficult to finely change the frequency. If the frequency is changed in finer steps, it is necessary to increase the frequency of the original clock (the output of the clock oscillation circuit in FIG. 6), and a
このような場合、分周比を変えるだけでなく、分周比によって得られる隣接する周波数f1、f2の信号を時間的に混在させることによって、その中間的な周波数を実現するようにしてもよい。 In such a case, in addition to changing the division ratio, it is possible to realize an intermediate frequency by temporally mixing adjacent frequency signals f1 and f2 obtained by the division ratio. .
図9に、その例を示す。図9Aでは、全ての周期において周波数f1としているので、矩形発振信号の周波数はf1となる。図9Bでは、16回に1回だけ分周比を変えて、周波数f2としている。したがって、矩形発振信号の周波数は、(15・f1+f2)/16となる。同様に、図9Cでは、16回に2回だけ分周比を変えて、周波数f2としている。したがって、矩形発振信号の周波数は、(14・f1+2・f2)/16となる。同様に、図9Dでは、矩形発振信号の周波数は、(13・f1+3・f2)/16となる。
An example is shown in FIG. In FIG. 9A, the frequency of the rectangular oscillation signal is f1 because the frequency is f1 in all cycles. In FIG. 9B, the frequency division ratio is changed once in 16 times to obtain the frequency f2. Therefore, the frequency of the rectangular oscillation signal is (15 · f1 + f2) / 16. Similarly, in FIG. 9C, the frequency division ratio is changed twice in 16 times to obtain the frequency f2. Therefore, the frequency of the rectangular oscillation signal is (14 ·
このようにして、隣接する分周比における周波数f1とf2との間の中間的な周波数を実現することができる。上記では、できるだけ周波数f2が連続しないように混在させているが、どのように混在させるかは自由である。 In this way, it is possible to realize an intermediate frequency between the frequencies f1 and f2 at adjacent division ratios. In the above, the frequencies f2 are mixed so as not to be continuous as much as possible, but how to mix them is free.
図10に、このような矩形発振信号の中間的な周波数を実現するためのカウンタ部56の例を示す。周期イベント設定レジスタ564は、カウンタ562の計数値が、CPU60によって設定された分周比Nの半分(N/2)に等しくなると、周期イベント信号を出力する。調整レジスタ568は、周期イベント設定レジスタ564の出力を計数し、所定数を計数すると桁上げ出力を周期イベント設定レジスタ564に与える。周期イベント設定レジスタ564は、桁上げ出力を受けた場合だけ、設定された分周比Nの半分(N/2)に1を加えた値に等しくなると、周期イベント信号を出力する。したがって、桁上げ出力を出す所定数をCPU60から制御することで、所望の中間的な周波数を実現することができる。
FIG. 10 shows an example of the
(6)上記実施形態では、ステップS4において、検波信号を5回取得し平均値を算出するようにしている。しかし、取得した5回のうちの最大値、最小値を棄却して平均値を算出してもよい。あるいは、取得した5回のうちから、統計的な異常値を棄却して平均値を算出してもよい。 (6) In the above embodiment, in step S4, the detected signal is obtained five times and the average value is calculated. However, the average value may be calculated by discarding the maximum value and the minimum value among the five obtained values. Alternatively, the statistical outliers may be rejected and the average value may be calculated from among the acquired five times.
なお、所定回数取得して平均値を算出するようにしてもよい。また、1回だけ取得してこれを検波信号の振幅値としてもよい。 The average value may be calculated by acquiring a predetermined number of times. Alternatively, it may be acquired only once and used as the amplitude value of the detection signal.
(7)上記実施形態では、分周比Nmaxが連続して一致した場合にこれを設定分周比として採用するようにしている。しかし、所定回数連続して一致した場合にこれを設定分周比として採用するようにしてもよい。 (7) In the above embodiment, when the frequency division ratio Nmax continuously matches, this is adopted as the set frequency division ratio. However, when they coincide with each other a predetermined number of times, this may be adopted as the set frequency division ratio.
また、複数回スイープを行い、最も多かった分周比を設定分周比として採用するようにしてもよい。 Alternatively, the sweep may be performed a plurality of times, and the most frequent division ratio may be adopted as the set division ratio.
さらに、スイープを1回だけ行って、この時の分周比Nmaxを設定分周比として採用するようにしてもよい。 Furthermore, the sweep may be performed only once, and the division ratio Nmax at this time may be adopted as the set division ratio.
(7)上記実施形態では、初期設定の際に、低い周波数から高い周波数へとスイープしている。しかし、高い周波数から低い周波数へとスイープするようにしてもよい。 (7) In the above embodiment, sweeping from low frequency to high frequency is performed at the time of initial setting. However, it may sweep from high frequency to low frequency.
(8)上記実施形態では、矩形発振信号を用いているが、周期性があるなら三角波、正弦波などを用いてもよい。 (8) Although the rectangular oscillation signal is used in the above embodiment, a triangular wave, a sine wave or the like may be used if it has periodicity.
(9)上記実施形態では、共振回路の共振時に検波信号が最大となるような構成としている。しかし、共振回路の共振時に検波信号が最小となるような構成の場合であっても、同様に適用することができる。 (9) In the above embodiment, the detection signal is maximized when the resonance circuit resonates. However, even in the case of a configuration in which the detection signal is minimized at the time of resonance of the resonant circuit, the present invention can be similarly applied.
(10)上記実施形態では、500Hz〜1.7MHzにわたってスイープを行っている。この範囲は、本件制御回路が実装される静電容量式レベルセンサ1の共振回路の共振周波数のバリエーション(電極の長さによって変動する)に応じて決定すればよい。
(10) In the above embodiment, the sweep is performed over 500 Hz to 1.7 MHz. This range may be determined according to the variation of the resonant frequency of the resonant circuit of the
(11)上記実施形態では、カウンタを用いて発振信号を生成している。しかし、周波数を変えることのできる発振器であればこれを用いることができる。 (11) In the above embodiment, the oscillation signal is generated using a counter. However, any oscillator that can change frequency can be used.
(12)上記実施形態および変形例は、その本質に反しない限り、他の実施形態と組み合わせて実施可能である。
(12) The above embodiment and modifications can be implemented in combination with other embodiments as long as the essence is not violated.
2.第2の実施形態
2.1機能構成
図11に、第2の実施形態による対象物検出センサの機能構成図を示す。基本的な構成は、第1の実施形態と同様である。ただし、この実施形態では、周波数設定手段22が周波数を変化させる速度を、状況によって変更するようにしている。
2. Second embodiment
2.1 Functional Configuration FIG. 11 shows a functional configuration of the object detection sensor according to the second embodiment. The basic configuration is the same as that of the first embodiment. However, in this embodiment, the speed at which the frequency setting means 22 changes the frequency is changed according to the situation.
これは以下のような理由によるものである。検出回路24によって共振回路の出力信号を検出するのに時間を要する場合がある。たとえば、検出回路24が検波のためのダイオードとコンデンサにて構成されている場合である。コンデンサに充放電を行うための時間が必要であり、このため、検出のための時間を要することになる。検出回路24の検出時間にあわせて周波数をスイープすると、初期設定に時間を要することとなる。
This is due to the following reasons. It may take time for the
そこで、この実施形態では、検出回路の検出値が小さいうちは、スイープの速度を速くし、検出回路の検出値が大きくなると(共振点に近づくと)スイープの速度を遅くするようにしている。すなわち、周波数設定手段22は、検出信号がしきい値を超えなければ第1の速度で発振信号の周波数を変化させ、検出信号がしきい値を超えると第1の速度よりも遅い第2の速度で周波数を変化させるようにしている。 Therefore, in this embodiment, while the detection value of the detection circuit is small, the speed of the sweep is increased, and when the detection value of the detection circuit is increased (when the resonance point is approached), the speed of the sweep is decreased. That is, the frequency setting means 22 changes the frequency of the oscillation signal at the first speed if the detection signal does not exceed the threshold, and the second speed lower than the first speed if the detection signal exceeds the threshold. I try to change the frequency by the speed.
以上のようにすることによって、精度良く設定周波数を決定しつつ処理速度の低下を防いでいる。 By doing as described above, the processing speed is prevented from being lowered while the setting frequency is accurately determined.
2.2外観およびハードウエア構成
対象物検出センサを、静電容量式レベルセンサとして構成した場合の外観およびハードウエア構成は、図2、図3と同様である。カウンタ部56の詳細は、図6に示すものと同様である。
2.2 Appearance and Hardware Configuration The appearance and hardware configuration when the object detection sensor is configured as a capacitance type level sensor are the same as those in FIGS. 2 and 3. The details of the
2.3初期設定時の処理
図12に、制御プログラム68の初期設定処理のフローチャートを示す。第1の実施形態における図5と同じ処理には、同一のステップ番号を付している。
2.3 Process at Initial Setting FIG. 12 shows a flowchart of an initial setting process of the
使用者が入力器59を操作して、初期設定モードにすると、CPU60は初期設定処理を開始する。
When the user operates the
CPU60は、矩形発振信号の周波数を変化させる際の遅延時間を最小(この例では0)に設定する(ステップS10)。つまり、初期状態では高速にて矩形発振信号をスイープさせるようにしている。
The
CPU60は、カウンタ部56に与える分周比Nを初期値に設定する(ステップS3)。したがって、カウンタ部56からは、クロックがCPU60によって設定された分周数Nによって分周された矩形発振信号が出力されることになる。なお、この実施形態では、高い周波数から低い周波数に向かうようにスイープを行うようにしている。
The
次に、CPU60は、設定された遅延時間が経過したかどうかを判断する(ステップS11)。ここでは、遅延時間は0に設定されているので、遅延時間を設けずに次のステップS4の処理を行うことになる。
Next, the
ステップS4において、CPU60は、検波回路54からの検波信号を取り込み、その振幅値を取得する。この実施形態では、連続して所定回数(この実施形態では5回)振幅値を取り込み、これを平均して検波信号の振幅値としている。これにより、瞬発的なノイズが重畳した場合であっても、その影響を平均化して小さくすることができる。
In step S4, the
続いて、CPU60は、検波信号の振幅がしきい値を超えているかどうかを判断する(ステップS12)。図13に、しきい値と検波信号との関係を示す。しきい値は、予想される検波信号のピーク値よりも十分低い値(1/5〜1/10程度)に設定することが好ましい。
Subsequently, the
スイープ開始周波数は、更新周波数よりも高く設定されているので、スイープ開始時には検波信号はしきい値を下回っている。したがって、CPU60は、次の分周比をカウンタ部56に設定する(ステップS3)。そして、検波信号の振幅を取得し(ステップS4)、しきい値を超えているかどうかを判断する(ステップS12)。
Since the sweep start frequency is set higher than the update frequency, the detection signal is below the threshold at the start of the sweep. Therefore, the
以上の処理を繰り返し、検波信号がしきい値を超えると(図13の時点A)、CPU60は、遅延時間を中(この例では1ms)に設定する(ステップS13)。さらに、CPU60は、検波信号の振幅がこれまでの最大値を更新していれば(ステップS5)、遅延時間を最大(この例では100ms)に設定する(ステップS14)。ここでは、検波信号の振幅が最大値を更新しているので、遅延時間は最大に設定されることになる。
The above processing is repeated, and when the detected signal exceeds the threshold (point A in FIG. 13), the
続いて、CPU60は、現在の振幅を最大値として記録して更新し、現在の分周比を記録する(ステップS6)。
Subsequently, the
以上のように、検波信号の振幅が最大値を更新している間(図13の時点Aから時点Bまでの間)は、正確に振幅を取得するため遅延時間を最大(低速)にしてスイープを行う。 As described above, while the amplitude of the detection signal is updating the maximum value (between time point A and time point B in FIG. 13), the delay time is maximized (slow speed) in order to obtain the amplitude accurately. I do.
矩形発振信号の周波数が共振周波数を下回ると、CPU60は、ステップS5からステップS7に進むので、遅延時間は中に設定されることになる。すなわち、図13の時点Bから時点Cの間は、中速でスイープを行うことになる。この間は、最大値を更新していないので、共振周波数を通過したと判断できるからである。ただし、しきい値を超えているので、安全のため高速ではなく中速でスイープするようにしている。なお、この区間も中速ではなく、高速でスイープするようにしてもよい。
When the frequency of the rectangular oscillation signal falls below the resonance frequency, the
CPU60は、さらにスイープを行い、検波信号の振幅がしきい値を下回ると、遅延時間を小に設定する(ステップS15)。したがって、高速にてスイープが行われることになる。
The
CPU60が更にスイープを続けると、矩形発振信号の高調波成分によって検波信号の振幅が現れる部分がある(図13の時点Dから時点E)。この実施形態では、制御の容易な矩形波を用いているので、発振周波数に対して高調波成分が生じる。高調波成分によって現れる検波信号の振幅は、本来の発振周波数による検波信号の振幅よりも小さい。したがって、振幅の最大値は更新されず、中速でスイープが行われることになる。
When the
CPU60が更にスイープを続けると、検波信号の振幅がしきい値を下回るので、CPU60は、高速でスイープを行う。そして、スイープ終了周波数に到達すると、スイープを終了する。
When the
このようにして1回目のスイープを終えた後の処理は、図5のステップS8以下と同様である。すなわち、設定候補として得た分周比が2回連続して同じであれば、これを設定分周比として決定する。 The processing after finishing the first sweep in this way is the same as that of step S8 and subsequent steps in FIG. That is, if the frequency division ratio obtained as the setting candidate is the same two consecutive times, this is determined as the setting frequency division ratio.
なお、上記では高い周波数から低い周波数へとスイープ処理を行っている。これは、図15Aに示すように、低い周波数から高い周波数へとスイープ処理を行うと、高調波成分が先に現れて、この部分を低速でスイープすることになるからである。すなわち、図14に示すような速度にてスイープが行われることになる。 In the above, the sweep process is performed from high frequency to low frequency. This is because, as shown in FIG. 15A, when the sweep process is performed from low frequency to high frequency, harmonic components appear first, and this part is swept at low speed. That is, the sweep is performed at a speed as shown in FIG.
高調波成分について正確に判定しても無駄である。したがって、図15Bに示すように高い周波数から低い周波数へとスイープ処理を行うことが好ましい。 It is useless even if it determines correctly about a harmonic component. Therefore, it is preferable to perform a sweep process from high frequency to low frequency as shown in FIG. 15B.
2.4動作時の処理
動作時の処理は、第1の実施形態と同様である。
2.4 Process at the time of operation The process at the time of operation is the same as that of the first embodiment.
2.5その他
(1)上記実施形態では、分周比のみを変化させてスイープを行うようにしている。しかし、図10に示すように、分周比によって得られる隣接する周波数f1、f2の信号を時間的に混在させることによって、その中間的な周波数を実現するようにしてもよい。
2.5 other
(1) In the above embodiment, only the division ratio is changed to perform the sweep. However, as shown in FIG. 10, intermediate signals may be realized by temporally mixing adjacent frequency signals f1 and f2 obtained by the division ratio.
(2)上記実施形態では、検波信号の振幅が最大値を更新している間は低速でスイープを行うようにしている。しかし、しきい値を超えれば低速、下回れば高速というようにしてスイープを行ってもよい。 (2) In the above embodiment, while the amplitude of the detection signal is updating the maximum value, the sweep is performed at a low speed. However, the sweep may be performed in such a manner as to be slow if it exceeds the threshold and to be fast if it is below the threshold.
(3)上記実施形態および変形例は、その本質に反しない限り、他の実施形態と組み合わせて実施可能である。
(3) The above embodiment and modifications can be implemented in combination with other embodiments as long as the essence is not violated.
3.第3の実施形態
3.1機能構成
図16に、第3の実施形態による対象物検出センサの機能構成図を示す。初期設定時の処理は、第1の実施形態または第2の実施形態と同様である。ただし、この実施形態では、動作時の周囲環境の温度変化による共振周波数の変動を補償する構成を採用している。
3. Third embodiment
3.1 Functional Configuration FIG. 16 shows a functional configuration diagram of an object detection sensor according to the third embodiment. The process at the time of initialization is the same as that of the first embodiment or the second embodiment. However, in this embodiment, a configuration is employed which compensates for the fluctuation of the resonance frequency due to the temperature change of the surrounding environment at the time of operation.
測定電極36とアース電極34は、空気コンデンサとしてその静電容量C0が生じている(図4参照)。空気は温度によって誘電率がほとんど変動しないので、この静電容量C0は温度変化があっても、ほぼ一定している。しかし、共振回路26に用いているインダクタンス(コイル)L1は、正の温度特性(温度上昇とともにインダクタンスが増加)を有している。このため、初期設定において矩形発振信号の周波数を共振回路の共振周波数に合致させたとしても、使用時の温度変化によってずれてしまう可能性がある。
The
そこで、図17に示すように、従来より、負の温度特性(温度上昇とともに静電容量が減少)を持つ補償コンデンサCcを電極の静電容量C0に対して並列に接続し、温度変化による共振周波数のずれを相殺するようにしている。 Therefore, as shown in FIG. 17, a compensation capacitor Cc having a negative temperature characteristic (capacitance decreases with temperature rise) is connected in parallel to the electrode capacitance C0 so as to cause resonance due to temperature change, as in the prior art. It is intended to offset the frequency shift.
しかしながら、測定電極36、アース電極34は、使用部位や用途によってその長さが異なっている。このため、電極の長さによって電極間の静電容量C0も異なったものとなる。電極が長い時には静電容量C0も大きくなり、短い時には静電容量C0も小さくなる。
However, the lengths of the
静電容量C0の大きさに併せて補償コンデンサCcを用意することが好ましいが、それでは補償コンデンサCcの静電容量の異なる多種類の制御回路32を準備しなければならず、煩雑である。そこで、この実施形態では、電極の長さに拘わらず、同じ静電容量の補償コンデンサCcを用いて、温度補償を行うことのできる対象物検出センサを実現している。
Although it is preferable to prepare the compensation capacitor Cc in accordance with the size of the electrostatic capacitance C0, it is complicated because it is necessary to prepare various types of
図16において、共振回路26は補償コンデンサCcを設けたものである。しかし、電極が長くなり静電容量C0が大きくなると、補償コンデンサCcによる温度補償が上手く動作しなくなる。これは、以下のような理由によるものである。
In FIG. 16, a
電極の長さに拘わらず、インダクタンスL1は同じであるから、温度変化によるインダクタンスの変動ΔLは同じである。補償コンデンサの静電容量の変動をΔCとすれば、共振周波数は、(L1+ΔL)と(C0−ΔC)の積によって決定される。したがって、温度変化によるΔLのL1に対する割合ΔL/L1に対してΔC/C0が同じ程度の割合になるように、補償コンデンサの静電容量が変化(ΔC)しなければ、補償を行うことができない。 Since the inductance L1 is the same regardless of the length of the electrode, the variation ΔL of the inductance due to the temperature change is the same. The resonance frequency is determined by the product of (L1 + .DELTA.L) and (C0-.DELTA.C), where .DELTA.C is the variation of the capacitance of the compensation capacitor. Therefore, compensation can not be performed unless the capacitance of the compensation capacitor changes (ΔC) so that ΔC / C0 becomes a ratio of the same degree to the ratio ΔL / L1 of ΔL to L1 due to temperature change. .
しかし、電極が長くなって静電容量C0が大きくなると、ΔCが同じ容量であったとしても、その割合が小さくなってしまう。このため、静電容量C0が小さい場合は適切に補償ができたとしても、静電容量C0が大きくなると補償しきれなくなるという問題が生じる。 However, when the electrode lengthens and the capacitance C0 increases, the ratio decreases even if ΔC has the same capacitance. For this reason, even when the capacitance C0 is small, even if the compensation can be appropriately performed, there arises a problem that the compensation can not be completed when the capacitance C0 becomes large.
そこでこの実施形態では、補償コンデンサによって補償できない場合に、矩形発振信号の発振周波数を変動させることで温度補償を行うようにしている。 Therefore, in this embodiment, when it is not possible to compensate by the compensation capacitor, temperature compensation is performed by changing the oscillation frequency of the rectangular oscillation signal.
図16において、発振回路20は、共振回路26の共振周波数に合致した周波数の発振信号を生成し、共振回路26に与える。検出回路24は、対象物28による共振回路26の出力の変化を検出して、検出出力を出す。
In FIG. 16, the
共振回路26は補償コンデンサを含んでいる。温度補償手段27は、温度検出器29による検出温度を受けて、補償コンデンサによる温度補償で足りない分を矩形発振信号の周波数で補うように、発振回路20を制御する。すなわち、温度変化によって補償コンデンサによる補償が及ばずに変動した共振回路26の共振周波数に合致するように、発振回路20の発振信号の周波数を変化させる。
The
以上のようにして、温度変化に対する共振回路の共振周波数の変動に対応して、より正確な検出を行うことができるようにしている。 As described above, it is possible to perform more accurate detection in response to the variation of the resonant frequency of the resonant circuit with respect to the temperature change.
3.2外観およびハードウエア構成
対象物検出センサを、静電容量式レベルセンサとして構成した場合の外観は、図2と同様である。図17に、そのハードウエア構成を示す。電極間の静電容量C0に並列に、補償コンデンサCcを設けている。また、小信号用ダイオードDをコイルL1の近傍に設け、その順方向電圧にて周囲温度を計測するようにしている。順方向電圧は、A/D変換器63によってディジタル信号にされ、CPU60のI/Oポート64に入力される。CPU60は、この順方向電圧の大きさにより、温度を計測する。なお、小信号用ダイオードDに代えて温度センサを設けるようにしてもよい。また、CPU60に内蔵された温度センサを用いるようにしてもい。
3.2 Appearance and Hardware Configuration The appearance when the object detection sensor is configured as a capacitance type level sensor is the same as that shown in FIG. The hardware configuration is shown in FIG. A compensation capacitor Cc is provided in parallel with the electrostatic capacitance C0 between the electrodes. Further, the small signal diode D is provided in the vicinity of the coil L1, and the ambient temperature is measured by the forward voltage. The forward voltage is converted to a digital signal by the A /
なお、カウンタ部56の詳細は、図6または図10に示すものと同様である。
The details of the
3.3初期設定時の処理
図18に制御プログラム68の初期設定処理のフローチャートを示す。図18においては、初期設定のうちの温度補償に関するパラメータの設定に関する部分のみを示している。矩形発振信号の周波数設定などは、第1の実施形態、第2の実施形態と同様である。
3.3 Process at Initial Setting FIG. 18 shows a flowchart of the initial setting process of the
CPU60は、決定された矩形発振信号の周波数に応じて、補償カーブを決定する(ステップS31)。前述のように、電極による静電容量C0の大きさによって、補償コンデンサCcにて補償できる程度が変わってくる。電極が短く静電容量C0が小さい場合には、補償コンデンサCcによる補償が上手く行われる。電極が長く静電容量C0が大きい場合には、補償コンデンサCcによる補償は相対的に小さくなる。
The
したがって、静電容量C0が小さく共振周波数が高い場合には、図19Aに示すように、補償コンデンサCcによる補償が十分であるから、矩形発振信号の周波数変化による補償を行う必要はない。静電容量C0が大きく共振周波数が低くなるにつれて、図19Bに示すように、補償コンデンサCcによって補償できる程度が小さくなり、矩形発振信号の周波数変化による補償の必要性も大きくなる。したがって、補償カーブは、共振周波数が大きくなるほど、その方向きが大きくなることになる。 Therefore, when the capacitance C0 is small and the resonance frequency is high, as shown in FIG. 19A, since the compensation by the compensation capacitor Cc is sufficient, it is not necessary to compensate by the frequency change of the rectangular oscillation signal. As the capacitance C0 is large and the resonance frequency is low, as shown in FIG. 19B, the degree of compensation by the compensation capacitor Cc decreases, and the necessity of compensation due to the frequency change of the rectangular oscillation signal also increases. Therefore, the direction of the compensation curve becomes larger as the resonance frequency becomes larger.
この実施形態では、初期設定処理によって設定した矩形発振信号の周波数(共振回路の共振周波数に対応する)に応じて、予め、補償カーブの傾きを記録している。CPU60は、これを読み出して設定値として記録する(ステップS32)。
In this embodiment, the inclination of the compensation curve is recorded in advance in accordance with the frequency of the rectangular oscillation signal (corresponding to the resonant frequency of the resonant circuit) set by the initial setting process. The
なお、この実施形態では、矩形発振信号の周波数は離散的に変更されるものである。したがって、補償カーブの傾きは、次の周波数に変更するまでの温度幅として記録している。 In this embodiment, the frequency of the rectangular oscillation signal is discretely changed. Therefore, the slope of the compensation curve is recorded as the temperature width until changing to the next frequency.
以上のようにして、温度補償処理のためのカーブが設定される。 As described above, the curve for the temperature compensation process is set.
3.4動作時の処理
図20に、制御プログラム68の温度補償処理のフローチャートを示す。この温度補償処理は、実動作時の処理と並行して行われる。CPU60は、ダイオードDの電圧を取得し、予め記録された関係に基づいて周囲温度を決定する(ステップS41)。
3.4 Process in Operation FIG. 20 shows a flowchart of the temperature compensation process of the
次に、設定された温度補償カーブに基づいて、カウンタ部56に与える分周数(さらには隣接する周波数の混合比率)を変更して、矩形発振信号の周波数を変更する(ステップS42)。 Next, based on the set temperature compensation curve, the frequency division number given to the counter unit 56 (and the mixing ratio of adjacent frequencies) is changed to change the frequency of the rectangular oscillation signal (step S42).
図21に、補償カーブの例を示す。周囲温度に応じて、階段状に矩形発振信号の周波数を変えるようにしている。この際、境界付近にて、周囲温度の小さな変化によって周波数が煩雑に変動するのを防ぐため、ヒステリシスを設けている。たとえば、図21において、周波数f1に設定されていた時に、周囲温度がT1に下がると、周波数f2に変更される。その後、再び周囲温度がT1を上回っても、周囲温度T2に達するまでは周波数f1に戻らないようになっている。このようにして、しきい値温度の境界付近にて生じるチャタリングを防止している。 FIG. 21 shows an example of the compensation curve. The frequency of the rectangular oscillation signal is changed stepwise in accordance with the ambient temperature. At this time, in order to prevent the frequency from being complicatedly fluctuated by a small change in the ambient temperature, a hysteresis is provided in the vicinity of the boundary. For example, in FIG. 21, when the ambient temperature is set to T1 when the frequency is set to f1, the frequency is changed to f2. Thereafter, even if the ambient temperature again exceeds T1, the frequency does not return to f1 until the ambient temperature T2 is reached. In this way, chattering that occurs near the threshold temperature boundary is prevented.
この実施形態によれば、周囲温度の変動によって、補償コンデンサによる補償が不十分になった場合、矩形発振信号の周波数を変動させることで、共振周波数との合致性を保つようにしている。したがって、周囲温度の変動があっても、正確な検出を行うことができる。 According to this embodiment, when the compensation by the compensation capacitor becomes insufficient due to the fluctuation of the ambient temperature, the frequency of the rectangular oscillation signal is fluctuated to maintain the coincidence with the resonance frequency. Therefore, even if there is a change in ambient temperature, accurate detection can be performed.
3.5その他
(1)上記実施形態では、分周率を変えること(さらに2つの周波数の時間的な混合比率を変えること)によって矩形発振信号の周波数を変えるようにしている。しかし、発振回路のLやCを変化させて矩形発振信号の周波数を変えるようにしてもよい。
3.5 other
(1) In the above embodiment, the frequency of the rectangular oscillation signal is changed by changing the division ratio (and further changing the temporal mixing ratio of two frequencies). However, the frequency of the rectangular oscillation signal may be changed by changing L and C of the oscillation circuit.
(2)上記実施形態では、補償コンデンサを用い、これによる補償の不足分を発振信号の周波数を変化させることで補うようにしている。しかし、補償コンデンサを用いずに、発振信号の周波数を変化させることだけで温度変化による変動を補償するようにしてもよい。 (2) In the above embodiment, the compensation capacitor is used, and the compensation shortage due to this is compensated by changing the frequency of the oscillation signal. However, the variation due to the temperature change may be compensated only by changing the frequency of the oscillation signal without using the compensation capacitor.
(3)上記実施形態では、コイルL1が直線的な温度特性を持っている場合について説明した。しかし、図22の曲線kやjに示すように、ある点から周波数特性を平坦で近似できるような特性を有するコイルも多い。このようなコイルを用いる場合には、図23A、図23Bに示すような補償カーブを用いることが好ましい。 (3) The above embodiment has described the case where the coil L1 has a linear temperature characteristic. However, as shown by curves k and j in FIG. 22, there are many coils having such characteristics that the frequency characteristics can be flat and approximated from a certain point. When such a coil is used, it is preferable to use a compensation curve as shown in FIGS. 23A and 23B.
図23Aは電極が短い(共振周波数が高い)場合であり、カーブの傾きGも小さく、発振周波数の変化による補償を行わなければならない範囲も狭い。これに対し、図23Bは電極が長い(共振周波数が低い)場合であり、カーブの傾きGも大きく、発振周波数の変化による補償を行わなければならない範囲も広い。このように、共振周波数が低くなるにつれて、カーブの傾きGを大きく、発振周波数の変化による補償を行わなければならない範囲を広くするようにする。 FIG. 23A shows the case where the electrode is short (the resonant frequency is high), the slope G of the curve is also small, and the range over which the compensation due to the change of the oscillation frequency has to be performed is narrow. On the other hand, FIG. 23B shows the case where the electrode is long (the resonance frequency is low), the slope G of the curve is also large, and the range over which compensation due to the change of the oscillation frequency has to be performed is wide. As described above, as the resonance frequency decreases, the slope G of the curve is increased to widen the range in which the compensation due to the change in the oscillation frequency has to be performed.
予めこのような補償カーブを複数記録しておき、共振周波数に応じて選択して用いるようにする。 A plurality of such compensation curves are recorded in advance and selected and used according to the resonance frequency.
(4)上記実施形態および変形例は、その本質に反しない限り、他の実施形態と組み合わせて実施可能である。
(4) The above embodiment and modifications can be implemented in combination with other embodiments as long as the essence is not violated.
4.第4の実施形態
4.1機能構成
図24に、第3の実施形態による対象物検出センサの機能構成図を示す。発振回路20は、共振回路26に対して発振信号を与える。対象物28が存在すると、共振回路26の共振周波数が変化するので、検出回路24はこの共振回路26の出力変化によって対象物28の有無を判断し、検出出力を出す。
4. Fourth embodiment
4.1 Functional Configuration FIG. 24 shows a functional configuration of the object detection sensor according to the third embodiment. The
設定手段21は、操作者による設定入力器25からの入力を受けて、動作モードや検出レベルなどを設定するためのものである。表示制御手段23は、初期設定の際に、発光部P1、P2・・・Pnにてモード選択のための表示を行うものである。
The setting
たとえば、検出回路24は、対象物28を検出したときに、「オン」の検出出力を出すモードと、「オフ」の検出出力を出すモードがある。現在の設定がどちらのモードになっているのかを示すために、発光部P1、P2・・・Pnに表示を行う。
For example, when the
さらに、表示制御手段23は、検出レベルの設定の際に、列状に並んだ発光部P1、P2・・・Pnを用いて、しきい値および検出信号のレベルを表示する。これにより、検出のためのしきい値と検出マージンを容易に知ることができる。 Furthermore, when setting the detection level, the display control means 23 displays the threshold and the level of the detection signal using the light emitting units P1, P2,. This makes it possible to easily know the threshold for detection and the detection margin.
4.2外観およびハードウエア構成
対象物検出センサを、静電容量式レベルセンサとして構成した場合の外観およびハードウエア構成は、図2、図3と同様である。カウンタ部56の詳細は、図6または図10に示すものと同様である。
4.2 Appearance and Hardware Configuration The appearance and hardware configuration when the object detection sensor is configured as a capacitance type level sensor are the same as those in FIGS. 2 and 3. The details of the
4.3発光部の構成および表示処理
初期設定時には、使用者は図2に示す蓋40を開けて、表示部38に設けられた入力ボタンや入力つまみを操作する。図25に、表示部38の詳細を示す。発光部P1、P2・・・P10であるLED58a、58b・・・58jが設けられている。LED58a、58b・・・58jの左横には、レベルを表示するための「1」〜「10」までの数字が表示されている。右横には、モードを表示するための表示が示されている。
4.3 Configuration and Display Process of Light Emitting Unit At the time of initial setting, the user opens the
中央部には入力つまみ591が設けられている。この入力つまみ591は回転をさせることで入力値を変えることができるものである。また、この入力つまみ591自体を押下することで信号を発生する押下スイッチも備えられている。
An
入力つまみ591の下には、出力リレー61の状態を示すLED581が設けられている。このLED581は、出力リレー61がオンになると点灯し、オフになると消灯するように構成されている。
Below the
右側には、モード選択ボタン592とモード表示LED582a、582b・・・582eが設けられている。モード表示LED582a、582b・・・582eの右横には、モードの内容を示す「Operation」「Sensitivity」「Delay Timer」「Setup」「Test」が表示されている。「Operation」は実動作モード、「Sensitivity」は感度調整、「Delay Timer」は検出から出力リレーの出力変更までの遅延時間の設定、「Setup」はその他の初期設定、「Test」は動作テストを示している。
On the right side, a
これら入力つまみ591、モード選択ボタン592による操作内容は、I/Oポート64を介して、CPU60に取り込まれる。また、LED58a、58b・・・58j、LED581、LED582a、582b・・・582eは、I/Oポート64を介して、CPU60によってその点灯が制御される。
The contents of operations performed by the
初期状態では、図25に示すように、LED582aが点灯し、実動作モードにあることが示されている。使用者が、モード選択ボタン592を押下するごとに、モードが切り替わり、対応する582b・・・582eが点灯する。
In the initial state, as shown in FIG. 25, the
ここで、「Setup」を選択したとすると、さらに詳細内容を選択するために、入力つまみ591を回転することで、LED58i、58jが点灯した状態(「Tuning」発振周波数の自動設定モード)と、LED58d、58eが点灯した状態(「Output」)出力の設定モード)とを切り替えることができるようになっている。
Here, assuming that “Setup” is selected, the state in which the
使用者が、入力つまみ591を押下すると、その時のモードが選択される。図26aに示すようにLED58i、58jが点灯した状態で入力つまみ591が押下されると、発振周波数の自動設定モードとなる。この状態で、使用者が、さらに入力つまみ591を回転させ、図26bのように、LED58hを点滅させ、入力つまみ591を押下すると、たとえば第1の実施形態に示すような発振周波数の自動調整が実行される。
When the user presses the
LED58d、58eが点灯した状態で、入力つまみ591が押下されると、出力リレー61の出力の仕方を設定するモードとなる。このモードでは、入力つまみ591が回転されると、LED58a、58b、58cのいずれかが点滅するように切り替えがなされる。
When the
LED58cを選択すると(点灯させた状態で入力つまみ591を押下すると)、出力リレー61が対象物28を検出してから検出出力をオンにするまでの間に遅延時間を設けることができる。同様に、LED58bを選択すると、出力リレー61が対象物28を検出しなくなってから検出出力をオフにするまでの間に遅延時間を設けることができる。さらに、LED58aを選択すると、対象物28を検出すれば出力リレー61がオフになる(通常はオンになる)ように設定することができる。
When the
図27に示すように、モード選択ボタン592を押下して、LED582cを点灯させると、上記の遅延時間を設定するモードとなる。このモードにおいては、入力つまみ591を右回転させると、LED58a〜58jの順にいずれかが点滅していく。左回転させると、LED58j〜58aの順にいずれかが点滅していく。
As shown in FIG. 27, when the
図27では、58dが点滅している状態を示している。この状態で、入力つまみ591を押下すると、遅延時間が58dに対応する値(4秒の遅延)に設定される。この値は、各LED58a〜58jの左横に表示されているので、使用者は容易に遅延時間を把握することができる。
FIG. 27 shows a state in which 58 d is blinking. In this state, when the
この実施形態では、設定した4秒の遅延時間がどの程度のものであるかを使用者が感覚的に把握することができるようにしている。この状態で、検出電極36に手を触れると、CPU60によってこれが検知される。CPU60は、検知してから、4秒後に出力リレー61の状態を示すLED581を点灯させる。この際、CPU60は、検知から1秒後にLED58aを点灯させ、2秒後にLED58bを点灯させ、3秒後にLED58cを点灯させというように、バーグラフが伸びていくように遅延の状態を示すようにしている。
In this embodiment, the user can intuitively grasp how long the set delay time of 4 seconds is. In this state, when the
図28に示すように、モード選択ボタン592を押下して、LED582bを点灯させると、感度調整モードとなる。このモードにおいては、入力つまみ591を右回転させると、LED58a〜58jの順にいずれかが点滅していく。左回転させると、LED58j〜58aの順にいずれかが点滅していく。
As shown in FIG. 28, when the
図28では、LED58eが点滅している状態を示している。この状態で、入力つまみ591を押下すると、出力リレー61から検出出力を出すしきい値が、レベル「5」に設定される。このレベルは、各LED58a〜58jの左横に表示されているので、使用者は容易にしきい値のレベルを把握することができる。なお、レベルの数字が大きいほどしきい値が高く、小さいほどしきい値が低い。
FIG. 28 shows a state in which the
この実施形態では、設定したしきい値が検出信号の振幅との関係において適切であるかどうか(十分なマージンがあるかどうか)を把握できるようにしている。この状態で、検出電極36に手を近づけると、CPU60はその検出信号の振幅レベルに応じて、LED58a〜58jを順次バーグラフ状に表示する。図29は、手を近づけて検出信号がレベル「3」になった場合を表している。このとき、しきい値は点滅状態にて、検出信号の振幅は点灯状態にて表示するので、容易に区別することができる。
In this embodiment, it is possible to know whether the set threshold is appropriate in relation to the amplitude of the detection signal (whether there is a sufficient margin). In this state, when the hand approaches the
さらに、手を検出電極36に当接させると、図30に示すように検出信号がしきい値「5」を超えて(この例ではレベル「8」)、LED581が点灯する。したがって、今回設定したしきい値によって適切に動作することがわかる。また、検出時における検出信号の振幅の余裕(マージン)が、レベル3つ分であることがわかる。
Furthermore, when the hand is brought into contact with the
以上のようにして、感度の設定を容易に行うことができる。 As described above, the sensitivity can be easily set.
4.5その他
(1)上記実施形態では、遅延時間の設定値と時間経過とを区別するために発光形態(一方は点滅、他方は点灯)を変えるようにしている。しかし、発光色を変えるようにしてもよい。しきい値と検出信号のレベルについても同様である。
4.5 other
(1) In the above embodiment, in order to distinguish between the set value of the delay time and the elapsed time, the light emission form (one blinks and the other lights on) is changed. However, the emission color may be changed. The same applies to the threshold and the level of the detection signal.
(2)上記実施形態および変形例は、その本質に反しない限り、他の実施形態と組み合わせて実施可能である。 (2) The above embodiment and modifications can be implemented in combination with other embodiments as long as the essence is not violated.
Claims (4)
前記発振信号に結合され、測定対象物の有無によって共振周波数が変化する共振回路と、
前記発振信号を与えた時の共振回路の出力信号を、直接または間接的に取り出し、当該出力信号の振幅に基づいて測定対象物の有無を検出する検出回路と、
前記共振回路近傍の温度を検出する温度検出器と、
温度変化による前記共振回路の共振周波数の変動に追従するように、前記温度検出器による検出温度に対応して、前記発振回路の発振信号の周波数を変化させる温度補償手段と、
を備えた対象物検出センサ。 An oscillation circuit that outputs an oscillation signal of a desired frequency;
A resonant circuit which is coupled to the oscillation signal and whose resonant frequency changes depending on the presence or absence of a measurement object;
A detection circuit that directly or indirectly takes out an output signal of the resonance circuit when the oscillation signal is given, and detects the presence or absence of a measurement object based on the amplitude of the output signal ;
A temperature detector for detecting a temperature near the resonance circuit;
Temperature compensation means for changing the frequency of the oscillation signal of the oscillation circuit in accordance with the temperature detected by the temperature detector so as to follow the fluctuation of the resonance frequency of the resonance circuit due to a temperature change;
Object detection sensor with.
前記検出回路は、温度補償用のコンデンサを有しており、
前記温度補償手段は、温度補償用コンデンサによる温度補償のずれを補うために、温度変化に対して所定の関係にて発振信号の周波数を変化させ、
前記所定の関係は、共振周波数に応じて設定されることを特徴とする対象物検出センサ。 In the object detection sensor of claim 1,
The detection circuit has a capacitor for temperature compensation,
The temperature compensation means changes the frequency of the oscillation signal in a predetermined relationship with the temperature change in order to compensate for the deviation of the temperature compensation by the temperature compensation capacitor.
The object detection sensor characterized in that the predetermined relationship is set according to a resonance frequency.
温度変化による前記共振回路の共振周波数の変動に追従するように、前記共振回路近傍に設けた温度検出器による検出温度に対応して、前記発振回路の発振信号の周波数を変化させる温度補償手段として機能させるためのセンサプログラム。 An oscillation circuit that outputs an oscillation signal of a desired frequency, and an output signal when the oscillation signal is applied to the resonance circuit that is coupled to the oscillation signal and whose resonance frequency changes according to the presence or absence of the measurement object, directly or indirectly A sensor program for realizing an object detection sensor by controlling the detection circuit for taking out and detecting the presence or absence of the measurement object based on the amplitude of the output signal , and realizing the object detection sensor,
Temperature compensation means for changing the frequency of the oscillation signal of the oscillation circuit in accordance with the temperature detected by a temperature detector provided near the resonance circuit so as to follow the fluctuation of the resonance frequency of the resonance circuit due to a temperature change Sensor program to make it work.
前記検出回路は、温度補償用のコンデンサを有しており、
前記温度補償手段は、温度補償用コンデンサによる温度補償のずれを補うために、温度変化に対して所定の関係にて発振信号の周波数を変化させ、
前記所定の関係は、共振周波数に応じて設定されることを特徴とするセンサプログラム。 In the sensor program of claim 3,
The detection circuit has a capacitor for temperature compensation,
The temperature compensation means changes the frequency of the oscillation signal in a predetermined relationship with the temperature change in order to compensate for the deviation of the temperature compensation by the temperature compensation capacitor.
The sensor program characterized in that the predetermined relationship is set according to a resonant frequency.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2018099007A JP6550172B2 (en) | 2018-05-23 | 2018-05-23 | Object detection sensor |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2018099007A JP6550172B2 (en) | 2018-05-23 | 2018-05-23 | Object detection sensor |
Related Parent Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2016252322A Division JP6542188B2 (en) | 2016-12-27 | 2016-12-27 | Object detection sensor |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2018128474A JP2018128474A (en) | 2018-08-16 |
JP6550172B2 true JP6550172B2 (en) | 2019-07-24 |
Family
ID=63174457
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2018099007A Active JP6550172B2 (en) | 2018-05-23 | 2018-05-23 | Object detection sensor |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP6550172B2 (en) |
Family Cites Families (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS51106069A (en) * | 1974-06-28 | 1976-09-20 | Tokyo Keiki Kk | Hatsushingatariree doraibukairo |
JPS5414265A (en) * | 1977-07-04 | 1979-02-02 | Nippon Denpa Kk | Liquid flowmeter |
US4499766A (en) * | 1982-08-25 | 1985-02-19 | Berwind Corporation | Capacitance-type material level indicator |
JPH0225830U (en) * | 1988-08-05 | 1990-02-20 | ||
JPH0552797A (en) * | 1991-08-28 | 1993-03-02 | Mitsubishi Electric Corp | Dielectric constant detection device |
DE10007188A1 (en) * | 2000-02-17 | 2001-08-23 | Endress Hauser Gmbh Co | Device for determining the level of a medium in a container |
JP2006322770A (en) * | 2005-05-18 | 2006-11-30 | Kansai Ootomeishiyon Kk | Capacitance type level detection system |
JP2007064933A (en) * | 2005-09-02 | 2007-03-15 | Ngk Spark Plug Co Ltd | Correction method for liquid level detection device, and the liquid level detection device |
JP2013152131A (en) * | 2012-01-25 | 2013-08-08 | Meiji Shiryo Kk | Tank and system for managing contents in tank |
-
2018
- 2018-05-23 JP JP2018099007A patent/JP6550172B2/en active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2018128474A (en) | 2018-08-16 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US10978916B2 (en) | Power transmission device and wireless power transmission system | |
EP3312995B1 (en) | Touch detection device used in water handling equipment, and faucet apparatus including the same | |
KR100421573B1 (en) | Capacitance type detector | |
EP2988380B1 (en) | Light emitting device | |
JP6542188B2 (en) | Object detection sensor | |
US20180238945A1 (en) | Method and Device for Determining a Sensor Coil Inductance | |
JP6725588B2 (en) | Object detection sensor | |
JP6550172B2 (en) | Object detection sensor | |
JP6550171B2 (en) | Object detection sensor | |
JP6550170B2 (en) | Object detection sensor | |
JP6678198B2 (en) | Object detection sensor | |
US7724002B2 (en) | Capacitive sensor | |
JP2000187050A (en) | Method for search and decision of resonance frequency and tuner for search and maintenance of resonance frequency | |
US9462639B2 (en) | Induction heating cooker | |
JP3421122B2 (en) | Capacitive sensing device | |
BR102014024619A2 (en) | method for controlling a corona igniter and corona igniter | |
US5397988A (en) | Method and device for tuning a HF source, in particular for tuning a microwave source of an electron spin resonance spectrometer | |
JP2009128355A (en) | Automatic calibration method in electrostatic capacitance type proximity sensor | |
KR20040078917A (en) | Method and apparatus for determining the resonant frequency of a resonant circuit | |
JP2011232915A (en) | Timer | |
EP2988379B1 (en) | Method for adjusting light emitting device | |
Ruslan et al. | Voltage-controlled narrowband and wide, variable-range four-segment quartz crystal oscillator | |
SU135679A1 (en) | Device for measuring the consistency of substances, such as sludge | |
SU588512A1 (en) | Device for measuring thermal factor of quartz resonator frequency | |
KR20040014936A (en) | Method and device for evaporating a getter material in a vacuum tube |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20180524 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20180523 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20190327 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20190401 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20190422 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20190624 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20190628 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6550172 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
S531 | Written request for registration of change of domicile |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |