DE102007047887A1 - Kapazitätserfassungsvorrichtung - Google Patents

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Abstract

Eine Kapazitätserfassungsvorrichtung (10) umfasst einen ersten Differenzverstärker (11), einen ersten Bezugskondensator (13), einen ersten Ein-/Aus-Sc einen dritten Ein-/Aus-Schalter (16), eine erste Sensorelektrode (E1), die einer Erdungselektrode (E0) zugewandt ist, eine erste variable Kapazität (Cx11), die zwischen der ersten Sensorelektrode und der Erdungselektrode als Reaktion auf einen Abstand zwischen der ersten Sensorelektrode und der Erdungselektrode gebildet ist, eine Schaltsteuereinrichtung (17a) zur Durchführung eines ersten bis dritten Schaltbetriebs, einen Komparator (12) zum Vergleich einer Ausgangsspannung aus dem ersten Differenzverstärker und einer Spannung, die in einen von Eingangsanschlüssen eingegeben wird, eine Zähleinrichtung (17b) zum Zählen der Anzahl einer Wiederholung des zweiten Schaltbetriebs, und eine Bestimmungseinrichtung (17c) zur Bestimmung von Änderungen der ersten variablen Kapazität auf der Grundlage der Anzahl von Wiederholungen des zweiten Schaltbetriebs, bevor ein Ausgabepegel des Komparators geändert wird.

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf eine Kapazitätserfassungsvorrichtung.
  • US-Patent Nr. 6466036 (Dokument 1) und JP2005-106665A (Dokument 2) offenbaren eine herkömmliche Kapazitätserfassungsvorrichtung.
  • Die Kapazitätserfassungsvorrichtung ist in einem System zur Steuerung eines Öffnungs-/Schließbetriebs einer Tür für ein Fahrzeug, wie beispielsweise ein Automobil, eingebaut. Ein Erfassungssignal der Kapazitätserfassungsvorrichtung kommt als ein Triggersignal zum Entriegeln der Fahrzeugtür zum Einsatz. Insbesondere wird ein Steuersystem in eine Betriebsart zum Zulassen einer Türentriegelung gesetzt, wenn ein ID-Code zwischen einer im Fahrzeug eingebauten Steuereinheit und einer sich dem Fahrzeug nähernden Bedienperson übereinstimmt. In diesem Fall erfasst die Kapazitätserfassungsvorrichtung, wenn die Bedienperson einen Entriegelungssensor (Elektrode) berührt, die in einem Außentürgriff der Fahrzeugtür aufgenommen ist, Änderungen der Kapazität an der Elektrode und gibt ein Triggersignal zum Entriegeln der Fahrzeugtür aus. Mit anderen Worten, die Kapazitätserfassungsvorrichtung erfasst eine Absicht der Bedienperson zum Entriegeln auf der Grundlage der Änderungen der Kapazität, so dass das Triggersignal zum Entriegeln ausgegeben wird.
  • Eine Kapazitätserfassungsvorrichtung ist in einer Sicherheitsvorrichtung zur Steuerung einer Abstand zwischen einem Kopf eines Insassen und einer Kopfstütze eines Sitzes eingebaut, wodurch eine Schleudertraumaverletzung vermieden wird, die bei einem Fahrzeugheckaufprall auftreten kann. Die Kapazitätserfassungsvorrichtung kann als ein Abstandssensor zur Erfassung eines Abstands zwischen dem Kopf des Insassen und der Kopfstütze auf der Grundlage von Änderungen der Kapazität als Reaktion auf einen Abstand zwischen einer in die Kopfstütze eingebetteten Elektrode und dem Kopf des Insassen zu Einsatz kommen.
  • Wie in 36 veranschaulicht, ist gemäß der in Dokument 1 offenbarten Kapazitätserfassungsvorrichtung ein Ende eines Bezugskondensators Cs über einen Ein-/Aus-Schalter S1 mit einer Gleichspannungsenergieversorgung verbunden. Der Bezugskondensator Cs ist an dem anderen Ende mit einem variablen Kondensator Cx und einem Ein-/Aus-Schalter S2 verbunden. Ein Ende des variablen Kondensators Cx ist über eine Sensorelektrode E1 geerdet oder mit einem freien Raum verbunden. Beide Enden des Bezugskondensators Cs sind mit einem Ein-/Aus-Schalter S3 verbunden. Der Bezugskondensator Cs ist an dem einen Ende mit einem Komparator CMP und einer Steuerschaltung verbunden. Der Komparator CMP dient als eine Spannungsmesseinheit zum Messen einer Spannung an dem einen Ende des Bezugskondensators Cs.
  • Wie in 37 veranschaulicht, sind zuerst die Ein-/Aus-Schalter S2 und S3 geschlossen, so dass der Bezugskondensator Cs und der variable Kondensator Cx elektrisch entladen werden. Als Nächstes wird der Ein-/Aus-Schalter S1 geschlossen, so dass der Bezugskondensator Cs und der variable Kondensator Cx durch die Gleichspannungsenergieversorgung elektrisch geladen werden. Die Spannung an dem Bezugskondensator Cs nimmt daher bis zu einem Spannungspegel zu, die durch ein Verhältnis zwischen einer Kapazität des Bezugskondensators Cs und einer Kapazität des variablen Kondensators Cx definiert ist. Dann wird der Ein-/Aus-Schalter S1 geöffnet und dann wird der Ein-/Aus-Schalter S2 geschlossen, wodurch das andere Ende des Bezugskondensators Cs geerdet wird. Der variable Kondensator Cx wird elektrisch entladen, und die Spannungsmesseinheit misst wiederholt die Spannung des Bezugskondensators Cs. Die Steuerschaltung zählt eine Anzahl von Zeiten, bevor die Spannung des Bezugskondensators Cs einen vorbestimmten Spannungspegel erreicht. Ein Vorhandensein oder ein Nichtvorhandensein von Änderungen bei der variablen Kapazität Cx wird auf der Grundlage eines Heraufsetzens/Herabsetzens bzw. Inkrementierens/Dekrementierens der Anzahl von Zeiten erfasst.
  • Dokument 1 offenbart zudem eine Kapazitätserfassungsvorrichtung zur Erfassung eines Vorhandenseins, oder eines Nichtvorhandenseins, von Änderungen bei zwei variablen Kapazitäten. Bei dieser Kapazitätserfassungsvorrichtung ist ein Bezugskondensator Cs an einem Ende mit einer ersten Sensorelektrode und an dem anderen Ende mit einer zweiten Sensorelektrode verbunden. Die erste Sensorelektrode ist mit einem variablen Kondensator Cx1 verbunden, dessen eines Ende geerdet oder mit einem freien Raum verbunden ist. Die zweite Sensorelektrode ist mit einem variablen Kondensator Cx2 verbunden, dessen eines Ende geerdet oder mit einem freien Raum verbunden ist. Das eine Ende des Bezugskondensators Cs ist über einen Ein-/Aus-Schalter S1 mit einer Gleichspannungsenergieversorgung verbunden und ist über einen Ein-/Aus-Schalter S2 geerdet. Das andere Ende des Bezugskondensators Cs ist über einen Ein-/Aus-Schalter S3 mit einer Gleichspannungsenergieversorgung verbunden und ist über einen Ein-/Aus-Schalter S4 geerdet. Bei dieser Kapazitätserfassungsvorrichtung werden die Ein-/Aus-Schalter S1 bis S4 betätigt bzw. betrieben und Spannungen an beiden Enden des Bezugskondensators Cs jeweils durch zwei Spannungsmesseinheiten gemessen. Als Folge davon wird ein Vorhandensein oder ein Nichtvorhandensein von Änderungen der Kapazität bei jedem Kondensator Cx1, Cx2 erfasst.
  • Bei der in Dokument 2 offenbarten Kapazitätserfassungsvorrichtung ist ein Ende eines Bezugskondensators Cs, welches mit einem Ein-/Aus-Schalter S1 verbunden ist, mit einer Gleichspannungsenergieversorgung verbunden, das andere Ende des Bezugskondensators Cs ist mit einem Ende eines variablen Kondensators Cx verbunden, und das andere Ende des variablen Kondensators Cx ist geerdet. Mit dem einen Ende, und dem anderen Ende, des variablen Kondensators Cx ist ein Ein-/Aus-Schalter S3 verbunden. Die Kapazitätserfassungsvorrichtung wiederholt wechselweise einen zweiten Schaltbetrieb, bei welchem der Ein-/Aus-Schalter S2 in einen geschlossenen Zustand geschaltet und in einen geöffneten Zustand zurückgebracht wird, und einen dritten Schaltbetrieb, bei welchem der Ein-/Aus-Schalter S3 in einen geschlossenen Zustand geschaltet und in einen geöffneten Zustand zurückgebracht wird, einem ersten Schaltbetrieb folgend, bei welchem der erste Ein-/Aus-Schalter S1 in einen geschlossenen Zustand geschaltet wird. Die Kapazitätserfassungsvorrichtung erfasst Änderungen bei einem Kapazitätswert des variablen Kondensators Cx auf der Grundlage einer Anzahl des zweiten Schaltbetriebs, bevor die Spannung des anderen Endes des Bezugskondensators Cs einen vorbestimmten Spannungspegel erreicht.
  • Gemäß jeder in Dokument 1 oder 2 offenbarten Kapazitätserfassungsvorrichtung wird die Spannung des Bezugskondensators Cs durch Wiederholung eines Vorgangs eines Verbindens des variablen Kondensators Cx mit dem Bezugskondensator Cs gemessen, der elektrisch geladen wurde. Folglich ist die Spannung des Bezugskondensators Cs eine lineare Funktion eines Werts der durch Multiplikation eines Werts, der durch Division eines Kapazitätswerts des Bezugskondensators Cs durch eine Summe aus Kapazitätswerten des Bezugskondensators Cx und des Bezugskondensators Cs, erzielt wird, mit der Anzahl von Zeiten erlangt wird, die der variable Kondensator Cx mit dem Bezugskondensator Cs verbunden ist. Daher kann bei den Fällen, bei welchen ein durch die Sensorelektroden des variablen Kondensators Cx erzeugter Kapazitätswert klein ist und auch ein Änderungsmaß des Kapazitätswerts klein ist, eine Erfassungsgenauigkeit der Kapazitätsänderung abnehmen. Darüber hinaus ist bei den Fällen, bei welchen die Kapazitätserfassungsvorrichtung als ein Abstandssensor zum Messen eines Abstands zwischen den Sensorelektroden zum Einsatz kommt, die Spannung des Bezugskondensators Cs die lineare Funktion, wie zuvor erwähnt, um dadurch zu verhindern, dass eine Ausgabe proportional zu einem Abstand zwischen den Sensorelektroden mit einer einfachen Schaltung erzielt wird.
  • Folglich besteht ein Bedarf nach einer Kapazitätserfassungsvorrichtung, die eine Ausgabe proportional zu einem Abstand zwischen Sensorelektroden erlangen kann.
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst eine Kapazitätserfassungsvorrichtung einen ersten Differenzverstärker, der einen invertierenden Eingangsanschluss, einen nichtinvertierenden Eingangsanschluss, und einen Ausgangsanschluss umfasst, wobei der nichtinvertierende Eingangsanschluss eine erste Fixspannung bzw. Festspannung eingibt bzw. empfängt, einen ersten Bezugskondensator, der eine erste Elektrode, die mit dem Ausgangsanschluss des ersten Differenzverstärkers verbunden ist, und eine zweite Elektrode umfasst, die mit dem invertierenden Eingangsanschluss des ersten Differenzverstärkers verbunden ist, einen ersten Ein-/Aus-Schalter, der ein erstes Ende, das mit dem Ausgangsanschluss des ersten Differenzverstärkers verbunden ist, und ein zweites Ende umfasst, das mit dem invertierenden Eingangsanschluss des ersten Differenzverstärkers verbunden ist, einen zweiten Ein-/Aus-Schalter, der ein erstes Ende umfasst, das mit dem invertierenden Eingangsanschluss des ersten Differenzverstärkers verbunden ist, einen dritten Ein-/Aus-Schalter, der ein erstes Ende, das mit einer ersten Energieversorgungsspannung verbunden ist, und ein zweites Ende umfasst, das mit dem zweiten Ende des zweiten Ein-/Aus-Schalters verbunden ist, eine erste Sensorelektrode, die mit dem zweiten Ende des zweiten Ein-/Aus-Schalters verbunden ist und einer Erdungselektrode zugewandt ist, die ein konstantes elektrisches Potential hat, wobei eine erste variable Kapazität zwischen der ersten Sensorelektrode und der Erdungselektrode als Reaktion auf einen Abstand zwischen der ersten Sensorelektrode und der Erdungselektrode gebildet wird, eine Schaltsteuereinrichtung zur Durchführung eines ersten Schaltbetriebs, bei welchem der erste Ein-/Aus-Schalter in einen geschlossenen Zustand geschaltet und in einen geöffneten Zustand zurückgebracht wird, und dann zum wechselweisen Wiederholen eines zweiten Schaltbetriebs, bei welchem der zweite Ein-/Aus-Schalter in einen geschlossenen Zustand geschaltet und in einen geöffneten Zustand zurückgebracht wird, und eines dritten Schaltbetriebs, bei welchem der dritte Ein-/Aus-Schalter in einen geschlossenen Zustand geschaltet und in einen geöffneten Zustand zurückgebracht wird, einen Komparator, der einen ersten Eingangsanschluss, der mit dem Ausgangsanschluss des ersten Differenzverstärkers verbunden ist, und einen zweiten Eingangsanschluss umfasst, der eine Spannung eingibt bzw. empfängt, wobei der Komparator eine Ausgangsspannung aus dem ersten Differenzverstärker und die in den zweiten Eingangsanschluss eingegebene Spannung vergleicht, eine Zähleinrichtung zum Zählen der Anzahl von Wiederholungen des zweiten Schaltbetriebs, und eine Bestimmungseinrichtung zur Bestimmung von Änderungen der ersten variablen Kapazität, die zwischen der ersten Sensorelektrode und der Erdungselektrode gebildet wird, auf der Grundlage der Anzahl von Wiederholungen des zweiten Schaltbetrieb, welche durch die Zähleinrichtung gezählt wird, bevor ein Ausgabepegel des Komparators geändert wird.
  • Gemäß der vorangehenden Erfindung kann bei den Fällen, bei welchen die Kapazitätserfassungsvorrichtung als ein Abstandssensor verwendet wird, die Kapazitätserfassungsvorrichtung mit einer einfachen Struktur eine Ausgabe proportional zu einem Abstand d zwischen den Elektroden erlangen.
  • Bei dem Vorangehenden wird die Spannung dem zweiten Eingangsanschluss des Komparators bereitgestellt. Jedoch kann dem zweiten Eingangsanschluss des Komparators alternativ das elektrische Potential bereitgestellt werden, welches sich in umgekehrter Phase zu einem elektrischen Potential des ersten Eingangsanschlusses des Komparators ändert.
  • Es wird bevorzugt, dass die Kapazitätserfassungsvorrichtung zudem umfassen kann einen vierten Ein-/Aus-Schalter, der ein erstes Ende hat, das mit dem invertierenden Eingangsanschluss des ersten Differenzverstärkers verbunden ist, einen ersten Korrekturkondensator, welcher eine erste Elektrode, die mit einem zweiten Ende des vierten Ein-/Aus-Schalters verbunden ist, und eine zweite Elektrode umfasst, die mit einer ersten Korrekturspannung verbunden ist, und einen fünften Ein-/Aus-Schalter, der ein erstes Ende, das mit dem zweiten Ende des vierten Ein-/Aus-Schalters verbunden ist, und ein zweites Ende umfasst, das mit der ersten Korrekturspannung verbunden ist. Die Schaltsteuereinrichtung steuert den vierten Ein-/Aus-Schalter, dass er mit derselben Zeitvorgabe wie der zweite Ein-/Aus-Schalter geöffnet und geschlossen wird, und steuert den fünften Ein-/Aus-Schalter, dass er mit derselben Zeitvorgabe wie der dritte Ein-/Aus-Schalter geöffnet und geschlossen wird.
  • Bei dem Vorangehenden wird die Spannung dem zweiten Eingangsanschluss des Komparators bereitgestellt. Jedoch kann dem zweiten Eingangsanschluss des Komparators alternativ das elektrische Potential bereitgestellt werden, welches sich in umgekehrter Phase zu einem elektrischen Potential des ersten Eingangsanschlusses des Komparators ändert.
  • Zudem ist es vorzuziehen, dass die Kapazitätserfassungsvorrichtung zudem umfassen kann ein erstes Abschirmelement, das zumindest einen Abschnitt von Elektrodenflächen der ersten Sensorelektrode mit Ausnahme einer Fläche, welche der Erdungselektrode zugewandt ist, und eine Verdrahtung umgibt, welche die erste Sensorelektrode und den zweiten und dritten Ein-Aus-Schalter verbindet, eine erste Elektropotentialversorgungsschaltung, welche das erste Abschirmelement auf der ersten Festspannung zumindest bei einer Zeit hält, bei welcher der zweite Ein-/Aus-Schalter von dem geschlossenen Zustand in den geöffneten Zustand geschaltet wird, und einen Ein-/Aus-Schalter, welcher das erste Abschirmelement auf der ersten Energieversorgungsspannung zumindest bei einer Zeit hält, bei welcher der dritte Ein-/Aus-Schalter von dem geschlossenen Zustand in den geöffneten Zustand geschaltet wird. Als Folge davon kann der Effekt des parasitären Kondensators, der auf die Verdrahtung parasitär ist, verhindert werden.
  • Zudem ist es vorzuziehen, dass die Kapazitätserfassungsvorrichtung zudem umfassen kann eine erste Stromerfassungsschaltung, die derart angeordnet ist, dass sie zwischen der ersten Elektropotentialversorgungsschaltung und dem ersten Abschirmelement verbunden bzw. zwischen diese geschaltet ist, und eine erste Elektropotentialanlegeeinrichtung zum Anlegen eines elektrischen Potentials, das von der ersten Energieversorgungsspannung verschieden ist, an das erste Abschirmelement während einer vorbestimmten Zeit, während welcher sich der dritte Ein-/Aus-Schalter in einem geschlossenen Zustand befindet. Als Folge davon kann der Isolationsfehler zwischen der Sensorelektrode und dem Abschirmelement erfasst werden.
  • Zudem ist es vorzuziehen, dass die Kapazitätserfassungsvorrichtung zudem umfassen kann ein erstes externes Abschirmelement, das zumindest einen Abschnitt von Elektrodenflächen der ersten Sensorelektrode mit Ausnahme einer Fläche, welche der Erdungselektrode zugewandt ist, eine Verdrahtung, welche die erste Sensorelektrode und den zweiten und dritten Ein-/Aus-Schalter verbindet, und das erste Abschirmelement umgibt, wobei das erste externe Abschirmelement auf ein vorbestimmtes konstantes elektrisches Potential gesetzt ist. Als Folge davon kann der Isolationsfehler zwischen der Sensorelektrode und dem Abschirmelement weiter einfach erfasst werden.
  • Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst eine Kapazitätserfassungsvorrichtung einen ersten Differenzverstärker, der einen invertierenden Eingangsanschluss, einen nichtinvertierenden Eingangsanschluss, und einen Ausgangsanschluss umfasst, wobei der nichtinvertierende Eingangsanschluss eine erste Festspannung eingibt bzw. empfängt, einen ersten Bezugskondensator, der eine erste Elektrode, die mit dem Ausgangsanschluss des ersten Differenzverstärkers verbunden ist, und eine zweite Elektrode umfasst, die mit dem invertierenden Eingangsanschluss des ersten Differenzverstärkers verbunden ist, einen ersten Ein-/Aus-Schalter, der ein erstes Ende, das mit dem Ausgangsanschluss des ersten Differenzverstärkers verbunden ist, und ein zweites Ende umfasst, das mit dem invertierenden Eingangsanschluss des ersten Differenzverstärkers verbunden ist, einen zweiten Ein-/Aus-Schalter, der ein erstes Ende umfasst, das mit dem invertierenden Eingangsanschluss des ersten Differenzverstärkers verbunden ist, einen dritten Ein-/Aus-Schalter, der ein erstes Ende, das mit einer ersten Energieversorgungsspannung verbunden ist, und ein zweites Ende umfasst, das mit dem zweiten Ende des zweiten Ein-/Aus-Schalters verbunden ist, eine erste Sensorelektrode, die mit dem zweiten Ende des zweiten Ein-/Aus-Schalters verbunden ist und einer Erdungselektrode zugewandt ist, die ein konstantes elektrisches Potential hat, wobei eine erste variable Kapazität zwischen der ersten Sensorelektrode und der Erdungselektrode als Reaktion auf einen Abstand zwischen der ersten Sensorelektrode und der Erdungselektrode gebildet wird, einen zweiten Differenzverstärker, der einen invertierenden Eingangsanschluss, einen nichtinvertierenden Eingangsanschluss, und einen Ausgangsanschluss umfasst, wobei der nichtinvertierende Eingangsanschluss eine zweite Festspannung eingibt bzw. empfängt, einen zweiten Bezugskondensator, der eine erste Elektrode, die mit dem Ausgangsanschluss des zweiten Differenzverstärkers verbunden ist, und eine zweite Elektrode umfasst, die mit dem invertierenden Eingangsanschluss des zweiten Differenzverstärkers verbunden ist, einen vierten Ein-/Aus-Schalter, der ein erstes Ende, das mit dem Ausgangsanschluss des zweiten Differenzverstärkers verbunden ist, und ein zweites Ende umfasst, das mit dem invertierenden Eingangsanschluss des zweiten Differenzverstärkers verbunden ist, einen fünften Ein-/Aus-Schalter, der ein erstes Ende umfasst, das mit dem invertierenden Eingangsanschluss des zweiten Differenzverstärkers verbunden ist, einen sechsten Ein-/Aus-Schalter, der ein erstes Ende, das mit einer zweiten Energieversorgungsspannung verbunden ist, und ein zweites Ende umfasst, das mit dem zweiten Ende des fünften Ein-/Aus-Schalters verbunden ist, eine zweite Sensorelektrode, die mit dem zweiten Ende des fünften Ein-/Aus-Schalters verbunden ist und einer Erdungselektrode zugewandt ist, wobei eine zweite variable Kapazität zwischen der zweiten Sensorelektrode und der Erdungselektrode als Reaktion auf einen Abstand zwischen der zweiten Sensorelektrode und der Erdungselektrode gebildet wird, eine Schaltsteuereinrichtung zur Durchführung eines ersten Schaltbetriebs, bei welchem der erste Ein-/Aus-Schalter und der vierte Ein-/Aus-Schalter jeder in einen geschlossenen Zustand geschaltet und in einen geöffneten Zustand zurückgebracht werden, und dann zum wechselweisen Wiederholen eines zweiten Schaltbetriebs, bei welchem der zweite Ein-/Aus-Schalter und der fünfte Ein-/Aus-Schalter jeder in einen geschlossenen Zustand geschaltet und in einen geöffneten Zustand zurückgebracht werden, und eines dritten Schaltbetriebs, bei welchem der dritte Ein-/Aus-Schalter und der sechste Ein-/Aus-Schalter jeder in einen geschlossenen Zustand geschaltet und in einen geöffneten Zustand zurückgebracht werden, einen Komparator, der einen ersten Eingangsanschluss, der mit dem Ausgangsanschluss des ersten Differenzverstärkers verbunden ist, und einen zweiten Eingangsanschluss umfasst, der mit dem Ausgangsanschluss des zweiten Differenzverstärkers verbunden ist, wobei der Komparator eine Ausgangsspannung aus dem ersten Differenzverstärker und eine Ausgangsspannung aus dem zweiten Differenzverstärker vergleicht, eine Zähleinrichtung zum Zählen der Anzahl von Wiederholungen des zweiten Schaltbetriebs, und eine Bestimmungseinrichtung zur Bestimmung von Änderungen von einer der ersten und zweiten variablen Kapazität, die jeweils zwischen der ersten und zweiten Sensorelektrode und der Erdungselektrode gebildet wird, auf der Grundlage der Anzahl von Wiederholungen des zweiten Ein-/Aus-Schaltbetriebs, welche durch die Zähleinrichtung gezählt wird, bevor ein Ausgabepegel des Komparators geändert wird.
  • Es ist vorzuziehen, dass die Kapazitätserfassungsvorrichtung zudem umfasst einen siebenten Ein-/Aus-Schalter, der ein erstes Ende hat, das mit dem invertierenden Eingangsanschluss des ersten Differenzverstärkers verbunden ist, einen ersten Korrekturkondensator, welcher eine erste Elektrode, die mit einem zweiten Ende des siebenten Ein-/Aus-Schalters verbunden ist, und eine zweite Elektrode umfasst, die mit einer ersten Korrekturspannung verbunden ist, einen achten Ein-/Aus-Schalter, der ein erstes Ende, das mit dem zweiten Ende des siebenten Ein-/Aus-Schalters verbunden ist, und ein zweites Ende umfasst, das mit der ersten Korrekturspannung verbunden ist, einen neunten Ein-/Aus-Schalter, der ein erstes Ende umfasst, das mit dem invertierenden Eingangsanschluss des zweiten Differenzverstärkers verbunden ist, einen zweiten Korrekturkondensator, welcher eine erste Elektrode, die mit einem zweiten Ende des neunten Ein-/Aus-Schalters verbunden ist, und eine zweite Elektrode umfasst, die mit einer zweiten Korrekturspannung verbunden ist, und einen zehnten Ein-/Aus-Schalter, der ein erstes Ende, das mit dem zweiten Ende des neunten Ein-/Aus-Schalters verbunden ist, und ein zweites Ende umfasst, das mit der zweiten Korrekturspannung verbunden ist. Die Schaltsteuereinrichtung steuert den siebenten und neunten Ein-/Aus-Schalter, dass sie mit derselben Zeitvorgabe wie der zweite und fünfte Ein-/Aus-Schalter geöffnet und geschlossen werden, und steuert den achten und zehnten Ein-/Aus-Schalter, dass sie mit derselben Zeitvorgabe wie der dritte und sechste Ein-/Aus-Schalter geöffnet und geschlossen werden.
  • Zudem ist es vorzuziehen, dass die Kapazitätserfassungsvorrichtung zudem umfassen kann ein erstes Abschirmelement, das zumindest einen Abschnitt von Elektrodenflächen der ersten Sensorelektrode mit Ausnahme einer Fläche, welche der Erdungselektrode zugewandt ist, und eine Verdrahtung umgibt, welche die erste Sensorelektrode und den zweiten und dritten Ein-Aus-Schalter verbindet, eine erste Elektropotentialversorgungsschaltung, welche das erste Abschirmelement auf der ersten Festspannung zumindest bei einer Zeit hält, bei welcher der zweite Ein-/Aus-Schalter von dem geschlossenen Zustand in den geöffneten Zustand geschaltet wird, eine zweite Elektropotentialversorgungsschaltung, welche das erste Abschirmelement auf der ersten Energieversorgungsspannung zumindest bei einer Zeit hält, bei welcher der dritte Ein-/Aus-Schalter von dem geschlossenen Zustand in den geöffneten Zustand geschaltet wird, ein zweites Abschirmelement, das zumindest einen Abschnitt von Elektrodenflächen der zweiten Sensorelektrode mit Ausnahme einer Fläche, welche der Erdungselektrode zugewandt ist, und eine Verdrahtung umgibt, welche die zweite Sensorelektrode und den fünften und sechsten Ein-Aus-Schalter verbindet, eine dritte Elektropotentialversorgungsschaltung, welche das zweite Abschirmelement auf der zweiten Festspannung zumindest bei einer Zeit hält, bei welcher der fünfte Ein-/Aus-Schalter von dem geschlossenen Zustand in den geöffneten Zustand geschaltet wird, und eine vierte Elektropotentialversorgungsschaltung, welche das zweite Abschirmelement auf der zweiten Energieversorgungsspannung zumindest bei einer Zeit hält, bei welcher der sechste Ein-/Aus-Schalter von dem geschlossenen Zustand in den geöffneten Zustand geschaltet wird. Als Folge davon kann der Isolationsfehler zwischen den Sensorelektroden und jeweils dem Abschirmelement erfasst werden.
  • Zudem ist es vorzuziehen, dass die Kapazitätserfassungsvorrichtung zudem umfassen kann eine erste Stromerfassungsschaltung, die derart angeordnet ist, dass sie zwischen der ersten Elektropotentialversorgungsschaltung und dem ersten Abschirmelement verbunden bzw. zwischen diese geschaltet ist, eine erste Elektropotentialanlegeeinrichtung zum Anlegen eines elektrischen Potentials, das von der ersten Energieversorgungsspannung verschieden ist, an das erste Abschirmelement während einer vorbestimmten Zeit, während welcher sich der dritte Ein-/Aus-Schalter in einem geschlossenen Zustand befindet, eine zweite Stromerfassungsschaltung, die derart angeordnet ist, dass sie zwischen der dritten Elektropotentialversorgungsschaltung und dem zweiten Abschirmelement verbunden bzw. zwischen diese geschaltet ist, und eine zweite Elektropotentialanlegeeinrichtung zum Anlegen eines elektrischen Potentials, das von der zweiten Energieversorgungsspannung verschieden ist, an das zweite Abschirmelement während einer vorbestimmten Zeit, während welcher sich der sechste Ein-/Aus-Schalter in einem geschlossenen Zustand befindet. Als Folge davon kann der Isolationsfehler einfach durch die Stromerfassungsschaltung erfasst werden.
  • Zudem ist es vorzuziehen, dass die Kapazitätserfassungsvorrichtung zudem umfassen kann ein erstes externes Abschirmelement, das zumindest einen Abschnitt von Elektrodenflächen der ersten Sensorelektrode mit Ausnahme einer Fläche, welche der Erdungselektrode zugewandt ist, eine Verdrahtung, welche die erste Sensorelektrode und den zweiten und dritten Ein-Aus-Schalter verbindet, und das erste Abschirmelement umgibt, und ein zweites externes Abschirmelement, das zumindest einen Abschnitt von Elektrodenflächen der zweiten Sensorelektrode mit Ausnahme einer Fläche, welche der Erdungselektrode zugewandt ist, eine Verdrahtung, welche die zweite Sensorelektrode und den fünften und sechsten Ein-Aus-Schalter verbindet, und das zweite Abschirmelement umgibt. Das erste externe Abschirmelement und das zweite externe Abschirmelement sind jedes auf ein vorbestimmtes konstantes elektrisches Potential gesetzt.
  • Zudem ist es vorzuziehen, dass ein Bereich der ersten Sensorelektrode gleich einem Bereich der zweiten Sensorelektrode ist, und ein Schwerpunkt der ersten Sensorelektrode mit einem Schwerpunkt der zweiten Sensorelektrode übereinstimmt. Als Folge davon kann ein Auftreten einer Funkstörung unterbunden werden.
  • In diesem Fall ist die erste Sensorelektrode symmetrisch in Bezug auf zumindest zwei Symmetrieebenen, welche die übereinstimmenden Schwerpunkte kreuzen bzw. schneiden, und die zweite Sensorelektrode ist symmetrisch in Bezug auf die zumindest zwei Symmetrieebenen, welche die übereinstimmenden Schwerpunkte kreuzen bzw. schneiden. Als Folge davon kann ein Auftreten einer Funkstörung weiter unterbunden werden, und es kann der Effekt von durch Störung bzw. Beeinträchtigung induzierter elektrischer Ladung der Sensorelektrode entschärft werden.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • Die vorangehenden und zusätzliche Merkmale und Charakteristika der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden ausführlichen Beschreibung bei Betrachtung unter Bezugnahme auf die Zeichnung offensichtlicher. Es zeigen:
  • 1 ein schematisches Schaltungsdiagramm, welches eine Kapazitätserfassungsvorrichtung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung veranschaulicht;
  • 2 eine erläuternde Ansicht eines in 1 mit A dargestellten Abschnitts;
  • 3A bis 3F Zeitverlaufsdiagramme zur Erläuterung eines Betriebs der in 1 dargestellten Kapazitätserfassungsvorrichtung;
  • 4 ein schematisches Schaltungsdiagramm, welches eine Kapazitätserfassungsvorrichtung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung veranschaulicht;
  • 5 eine erläuternde Ansicht eines 4 mit A dargestellten Abschnitts;
  • 6A bis 6G Zeitverlaufsdiagramme zur Erläuterung eines Betriebs der in 4 dargestellten Kapazitätserfassungsvorrichtung;
  • 7 ein schematisches Schaltungsdiagramm, welches eine Kapazitätserfassungsvorrichtung gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung veranschaulicht;
  • 8 ein schematisches Schaltungsdiagramm, welches eine Kapazitätserfassungsvorrichtung gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung veranschaulicht;
  • 9A, 9B und 9C jeweils ein schematisches Schaltungsdiagramm, welche eine Kapazitätserfassungsvorrichtung gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung veranschaulichen;
  • 10 eine erläuternde Ansicht eines in 9A, 9B und 9C mit A dargestellten Abschnitts;
  • 11A bis 11G Zeitverlaufsdiagramme zur Erläuterung eines Betriebs der in 9A, 9B und 9C dargestellten Kapazitätserfassungsvorrichtung;
  • 12 ein schematisches Schaltungsdiagramm, welches eine Kapazitätserfassungsvorrichtung gemäß einem sechsten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung veranschaulicht;
  • 13A bis 13G Zeitverlaufsdiagramme zur Erläuterung eines Betriebs der in 12 dargestellten Kapazitätserfassungsvorrichtung;
  • 14A bis 14G andere Zeitverlaufsdiagramme zur Erläuterung eines Betriebs der in 12 dargestellten Kapazitätserfassungsvorrichtung;
  • 15 ein schematisches Schaltungsdiagramm, welches eine Kapazitätserfassungsvorrichtung gemäß einem siebenten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung veranschaulicht;
  • 16 eine erläuternde Ansicht eines in 15 mit A dargestellten Abschnitts;
  • 17A bis 17G Zeitverlaufsdiagramme zur Erläuterung eines Betriebs der in 15 dargestellten Kapazitätserfassungsvorrichtung;
  • 18A bis 18G andere Zeitverlaufsdiagramme zur Erläuterung eines Betriebs der in 15 dargestellten Kapazitätserfassungsvorrichtung;
  • 19 ein schematisches Schaltungsdiagramm, welches eine Kapazitätserfassungsvorrichtung gemäß einem achten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung veranschaulicht;
  • 20 eine erläuternde Ansicht eines in 19 mit A dargestellten Abschnitts;
  • 21A bis 21I Zeitverlaufsdiagramme zur Erläuterung eines Betriebs der in 20 dargestellten Kapazitätserfassungsvorrichtung;
  • 22 ein schematisches Schaltungsdiagramm, welches eine Kapazitätserfassungsvorrichtung gemäß einem neunten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung veranschaulicht;
  • 23A bis 23I Zeitverlaufsdiagramme zur Erläuterung eines Betriebs der in 22 dargestellten Kapazitätserfassungsvorrichtung;
  • 24A bis 24B andere Zeitverlaufsdiagramme zur Erläuterung eines Betriebs der in 22 dargestellten Kapazitätserfassungsvorrichtung;
  • 25 ein schematisches Schaltungsdiagramm, welches eine Kapazitätserfassungsvorrichtung gemäß einem zehnten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung veranschaulicht;
  • 26 eine erläuternde Ansicht eines in 25 mit A dargestellten Abschnitts;
  • 27A bis 27I Zeitverlaufsdiagramme zur Erläuterung eines Betriebs der in 25 dargestellten Kapazitätserfassungsvorrichtung;
  • 28A bis 28I andere Zeitverlaufsdiagramme zur Erläuterung eines Betriebs der in 25 dargestellten Kapazitätserfassungsvorrichtung;
  • 29 eine Ansicht, die ein Beispiel einer ersten und zweiten Sensorelektrode veranschaulicht;
  • 30 eine Ansicht, die ein anderes Beispiel einer ersten und zweiten Sensorelektrode veranschaulicht;
  • 31 eine Ansicht, die noch ein anderes Beispiel einer ersten und zweiten Sensorelektrode veranschaulicht;
  • 32 eine Ansicht, die noch ein anderes Beispiel einer ersten und zweiten Sensorelektrode veranschaulicht;
  • 33 eine Ansicht, die noch ein anderes Beispiel einer ersten und zweiten Sensorelektrode veranschaulicht;
  • 34 eine Ansicht, die noch ein anderes Beispiel einer ersten und zweiten Sensorelektrode veranschaulicht;
  • 35 eine Ansicht, die noch ein anderes Beispiel einer ersten und zweiten Sensorelektrode veranschaulicht;
  • 36 ein schematisches Schaltungsdiagramm, welches eine herkömmliche Kapazitätserfassungsvorrichtung veranschaulicht; und
  • 37 ein Zeitverlaufsdiagramm zur Erläuterung eines Betriebs der in 36 dargestellten Kapazitätserfassungsvorrichtung.
  • AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
  • Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung erläutert.
  • [Erstes Ausführungsbeispiel]
  • 1 ist ein schematisches Schaltungsdiagramm, welches eine Kapazitätserfassungsvorrichtung 10 gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel veranschaulicht. 2 ist eine erläuternde Ansicht eines in 1 mit A dargestellten Abschnitts.
  • Die Kapazitätserfassungsvorrichtung 10 umfasst einen ersten Differenzverstärker, das heißt, (einen nachfolgend als "OP-Amp" bezeichneten) Operationsverstärker 11, einen Komparator 12, einen Bezugskondensator 13 (erster Bezugskondensator), einen ersten Ein-/Aus-Schalter 14 (S14), einen zweiten Ein-/Aus-Schalter 15 (S15), einen dritten Ein-/Aus-Schalter 16 (S16), eine erste Sensorelektrode E1, und eine Steuereinheit 17. Die Steuereinheit 17 umfasst eine Schaltsteuereinrichtung 17a zur Steuerung eines Schaltbetriebs von jedem der Ein-/Aus-Schalter 14 bis 16, eine Zähleinrichtung 17b zum Zählen der Anzahl von „Ein" und „Aus" des Ein-/Aus-Schalters 15, und eine Bestimmungseinrichtung 17c zur Bestimmung, ob ein Ausgabepegel des Komparators 12 derart geändert wird oder nicht, um ein Signal (das heißt Ausgangssignal) als Reaktion auf die Anzahl auszugeben, die durch die Zähleinrichtung 17b gezählt wird, bevor es scheint, dass sich der Ausgabepegel des Komparators 12 ändert.
  • Ein Ausgangsanschluss des Op-Amp 11 ist mit der ersten Elektrode des Bezugskondensators 13, einem ersten Ende des Ein-/Aus-Schalters 14 und einem ersten Eingangsanschluss, das heißt, Eingangsanschluss (-) des Komparators 12 verbunden. Ein invertierender Eingangsanschluss (-) des Op-Amp 11 ist mit einer zweiten Elektrode des Bezugskondensators 13, einem zweiten Ende des Ein-/Aus-Schalters 14 und einem ersten Ende des Ein-/Aus-Schalters 15 verbunden. Ein zweites Ende des Ein-/Aus-Schalters 15 ist mit einem zweiten Ende des Ein-/Aus-Schalters 16 verbunden, dessen erstes Ende mit einer ersten Energieversorgungsschaltung V1 und mit der Sensorelektrode E1 verbunden ist. Ein nichtinvertierender Eingangsanschluss (+) des Op-Amp 11 ist mit einer ersten Fixspannung bzw. Festspannung V3 verbunden. Ein elektrisches Potential Vin+ eines zweiten Eingangsanschlusses, das heißt, Eingangsanschluss (+), des Komparators 12 ist mit einem elektrischen Potential mit einer Festspannung V4 verbunden. Ein Ausgangsanschluss des Komparators 12 ist mit der Steuerschaltung 17 verbunden.
  • Wie in 2 veranschaulicht, stellt ein Bezugszeichen Cx11 nachfolgend eine erste variable Kapazität oder einen ersten variablen Kondensator dar. Der erste variable Kondensator Cx11 umfasst eine Erdungselektrode E0, die ein im Wesentlichen konstantes elektrisches Potential hat, und die erste Sensorelektrode E1, die derart angeordnet ist, dass sie der Erdungselektrode E0 zugewandt ist. Daher dient die Sensorelektrode E1 als eine Elektrode an einem Ende des ersten variablen Kondensators Cx11, und die Erdungselektrode E0 ist ein geerdetes Medium (Messobjekt), wie beispielsweise eine Hand einer Bedienperson oder ein Kopf eines Insassen. Die erste variable Kapazität Cx11 variiert als Reaktion auf einen Abstand zwischen der Sensorelektrode E1 und der Erdungselektrode E0.
  • Unter Bezugnahme auf 3A bis 3F wird ein Betrieb der in 1 veranschaulichten Kapazitätserfassungsvorrichtung 10 erläutert. 3A bis 3F sind Zeitverlaufsdiagramme zur Erläuterung eines Betriebs der in 1 dargestellten Kapazitätserfassungsvorrichtung. In 3A bis 3F ist eine Beziehung einer Größe von Spannungen (elektrischen Potentialen) V1, V3, und V4 als V1 > V3 > V4 definiert. Jedoch kann sie alternativ als V1 < V3 < V4 definiert sein.
  • In 3D und 3E wird zu Anfangs ein elektrisches Potential VE1 der Sensorelektrode E1 mit der Energieversorgungsspannung V1 elektrisch geladen, während sich ein elektrisches Potential Vin des Komparators 12 unter der Spannung V4 befindet. Die Steuereinheit 17 führt einen ersten Schaltbetrieb durch und danach führt sie wiederholt und wechselweise einen zweiten Schaltbetrieb und einen dritten Schaltbetrieb durch. Bei dem ersten Schaltbetrieb wird der Ein-/Aus-Schalter 14 von einem geöffneten Zustand für eine vorbestimmte Zeit in einen geschlossenen Zustand gebracht und wird dann in den geöffneten Zustand zurückgebracht, wie in 3A gezeigt. Bei dem zweiten Schaltbetrieb wird der Ein-/Aus-Schalter 15 von einem geöffneten Zustand für eine vorbestimmte Zeit in einen geschlossenen Zustand gebracht und wird dann in den geöffneten Zustand zurückgebracht, wie in 3B gezeigt. Bei dem dritten Schaltbetrieb wird der Ein-/Aus-Schalter 16 von einem geöffneten Zustand für eine vorbestimmte Zeit in einen geschlossenen Zustand gebracht und wird dann in den geöffneten Zustand zurückgebracht, wie in 3C gezeigt. In diesem Fall kann der Ein-/Aus-Schalter 16 für zumindest einen Abschnitt bzw. Teil einer Zeitdauer in dem geschlossenen Zustand gehalten werden, während der Ein-/Aus-Schalter 14 in dem geschlossenen Zustand gehalten wird. Dann kann der Ein-/Aus-Schalter 16, bevor der Ein-/Aus-Schalter 15 von dem geöffneten Zustand in den geschlossenen Zustand geschaltet wird, von dem geöffneten Zustand in den geschlossenen Zustand geschaltet werden.
  • Gemäß dem ersten Schaltbetrieb sind beide Elektroden des Bezugskondensators 13 miteinander kurzgeschlossen. Dann übersteigen ein elektrisches Potential des Ausgangsanschlusses des Op-Amp 11 und das elektrische Potential Vin- des Eingangsanschlusses (-) des Komparators 12 beide die Spannung V4 und nehmen auf die Spannung V3 zu, wie in 3E veranschaulicht. Als Ergebnis davon ändert sich ein Ausgangssignal Vout des Komparators 12 von dem hohen Pegel auf den niedrigen Pegel, wie in 3F veranschaulicht.
  • Gemäß dem zweiten Schaltbetrieb wird der Bezugskondensator 13 bis zu diesem Moment durch die an der Sensorelektrode E1 gespeicherte elektrische Ladung elektrisch geladen, und zu derselben Zeit nimmt das elektrische Potential Vin- ab. Darüber hinaus nimmt das elektrische Potential VE1 der Sensorelektrode E1 durch den zweiten Schaltbetrieb ab. Jedoch ändert sich das elektrische Potential VE1 der Sensorelektrode E1 durch den dritten Schaltbetrieb wieder auf die Energieversorgungsschaltung V1.
  • Als Reaktion auf die Anzahl einer Wiederholung des zweiten und dritten Schaltbetriebs nimmt das elektrische Potential Vin- des Eingangsanschlusses des Komparators 12 ab. Wenn das elektrische Potential Vin- des Eingangsanschlusses des Komparators 12 gleich oder kleiner als die Spannung V4 wird, ändert sich das Ausgangssignal Vout des Komparators 12 von dem niedrigen Pegel auf den hohen Pegel. Die Steuereinheit 17 zählt die Anzahl einer Wiederholung des zweiten Schaltbetriebs, bevor es scheint, dass sich das Ausgabesignal Vout des Komparators 12 auf den hohen Pegel ändert, und gibt dann ein Berechnungsergebnis einer Funktion der gezählten Anzahl aus.
  • Eine durch den Bezugskondensator 13 und den Ein-/Aus-Schalter 14 gebildete Parallelschaltung funktioniert bzw. arbeitet als eine negative Rückkopplungsimpedanz des Op-Amp 11. Gemäß dem ersten Schaltbetrieb wird das elektrische Potential des Ausgangsanschlusses des Op-Amp 11, das heißt das elektrische Potential Vin- des Eingangsanschlusses des Komparators 12 gleich der Festspannung V3. Bei Wiederholung des zweiten und dritten Schaltbetriebs wird das elektrische Potential Vin- des Eingangsanschlusses des Komparators 12 aus einer nachfolgenden Gleichung 1 auf der Grundlage einer Beziehung zwischen einer Wiederholungsanzahl des zweiten Schaltbetriebs, welche durch „n" repräsentiert wird, der variablen Kapazität Cx11 des die Sensorelektrode E1 an einem Ende umfassenden Kondensators, einem Kapazitätswert Cs1 des Bezugskondensators 13 und den Spannungen V1 und V3 erlangt. Vin- = V3 – n·(V1 – V3)·Cx11/Cs1 Gleichung 1
  • Das elektrische Potential des Eingangsanschlusses des Komparators 12 ändert sich proportional zu der Wiederholungsanzahl des zweiten Schaltbetriebs.
  • Solange die Wiederholungsanzahl des zweiten Schaltbetriebs vor dem Schalten des Ausgangssignalpegels des Komparators 12, welche durch „n0" repräsentiert wird, ausreichend groß ist, wird die variable Kapazität Cx11 aus einer nachfolgenden Gleichung 2 erlangt, da eine Beziehung Cx11·(V1 – V3)·n0 ≅ Cs1·(V3 – V4) gilt. Cx11 = (V3 – V4)/V1 – V3)·Cx1/n0 Gleichung 2
  • Unter der Annahme, dass der die Sensorelektrode E1 an einem Ende umfassenden Kondensator als ein Plattenkondensator gebildet ist, ist ein Abstand d zwischen der Sensorelektrode E1 und der Erdungselektrode E0, die ein zu erfassendes Objekt ist, umgekehrt proportional zu der variablen Kapazität Cx11. Darüber hinaus sind die variable Kapazität Cx11 und die Wiederholungsanzahl des zweiten Schaltbetriebs n0 umgekehrt proportional zueinander gemäß der Gleichung 2, was zu einer proportionalen Beziehung zwischen dem Abstand d und der Wiederholungsanzahl des zweiten Schaltbetriebs n0 führt. Daher kann die in 1 veranschaulichte Kapazitätserfassungsvorrichtung 10 als ein Abstandssensor verwendet werden, ohne dass ihre Struktur geändert wird. Eine Ausgabe der Kapazitätserfassungsvorrichtung 10 kann direkt als Abstandsinformationen verwendet werden.
  • [Zweites Ausführungsbeispiel]
  • Gemäß dem zuvor erwähnten ersten Ausführungsbeispiel wird die Festspannung V4 dem Eingangsanschluss (+) des Komparators 12 zur Verfügung gestellt. Jedoch kann das elektrische Potential Vin+, das sich in umgekehrter Phase zu dem elektrischen Potential Vin- des Eingangsanschlusses (-) des Komparators 12 ändert, alternativ an dem Eingangsanschluss (+) des Komparators 12 zur Verfügung gestellt werden. Ein derartiges Beispiel wird nachfolgend als ein zweites Ausführungsbeispiel erläutert.
  • 4 ist ein schematisches Schaltungsdiagramm, das eine Kapazitätserfassungsvorrichtung 20 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel veranschaulicht. 5 ist eine erläuternde Ansicht eines in 4 mit A dargestellten Abschnitts bzw. Teils.
  • Die Kapazitätserfassungsvorrichtung 20 umfasst einen ersten Differenzverstärker, das heißt, (einen nachfolgend als "OP-Amp" bezeichneten) Operationsverstärker 21. Ein Ausgangsanschluss des Op-Amp 21 ist mit einem ersten Eingangsanschluss, das heißt Eingangsanschluss (-), des Komparators 22, einer ersten Elektrode des ersten Bezugskondensators 23, und einem ersten Ende eines Ein-/Aus-Schalters 24 (S24) verbunden. Ein invertierender Eingangsanschluss (-) des Op-Amp 21 ist mit einer zweiten Elektrode des Bezugskondensators 23, einem zweiten Ende des ersten Ein-/Aus-Schalters 24 und einem ersten Ende eines zweiten Ein-/Aus-Schalters 25 (S25) verbunden. Ein zweites Ende des zweiten Ein-/Aus-Schalters 25 ist mit einem zweiten Ende eines dritten Ein-/Aus-Schalters 26 (S26) verbunden, dessen erstes Ende mit einer ersten Energieversorgungsschaltung V1 und mit der Sensorelektrode E1 verbunden ist. Ein nichtinvertierender Eingangsanschluss (+) des Op-Amp 21 ist mit der ersten Festspannung V3 verbunden.
  • Die Kapazitätserfassungsvorrichtung 20 umfasst zudem einen zweiten Differenzverstärker, das heißt einen (nachfolgend als „OP-Amp" bezeichneten) Operationsverstärker 31. Ein Ausgangsanschluss des Op-Amp 31 ist mit einer ersten Elektrode eines zweiten Bezugskondensators 33, einem ersten Ende eines vierten Ein-/Aus-Schalters 34, und einem zweiten Eingangsanschluss, das heißt Eingangsanschluss (+), des Komparators 22, verbunden. Ein invertierender Eingangsanschluss (-) des Op-Amp 31 ist mit der zweiten Elektrode des Bezugskondensators 33, einem zweiten Ende des Ein-/Aus-Schalters 34 und einem ersten Ende eines fünften Ein-/Aus-Schalters 35 verbunden.
  • Ein zweites Ende des Ein-/Aus-Schalters 35 ist mit einem zweiten Ende eines sechsten Ein-/Aus-Schalters 36 verbunden, dessen erstes Ende mit einer zweiten Energieversorgungsschaltung V2 und einer zweiten Sensorelektrode E2 verbunden ist. Ein nichtinvertierender Eingangsanschluss (+) des Op-Amp 31 ist mit einer zweiten Festspannung V5 verbunden. Ein Ausgangsanschluss des Komparators 22 ist mit einer Steuereinheit 37 verbunden. Die Steuereinheit 37 umfasst eine Schaltsteuereinrichtung 37a zur Steuerung eines Schaltbetriebs von jedem der Ein-/Aus-Schalter 25, 26 und 34 bis 36, eine Zähleinrichtung 37b zum Zählen der Anzahl von „Ein" und „Aus" der Ein-/Aus-Schalters 25 und 35, und eine Bestimmungseinrichtung 37c zur Bestimmung, ob ein Ausgabe- bzw. Ausgangspegel des Komparators 22 derart geändert wird oder nicht, um ein Signal (das heißt Ausgangssignal) als Reaktion auf die Anzahl auszugeben, die durch die Zähleinrichtung 37b gezählt wird, bevor es scheint, dass sich der Ausgabepegel des Komparators 22 ändert.
  • Wie in 5 veranschaulicht, stellt ein Bezugszeichen Cx21, auf die gleiche Weise wie das Bezugszeichen Cx11, nachfolgend eine zweite variable Kapazität oder einen zweiten variablen Kondensator dar. Der zweite variable Kondensator Cx21 umfasst die Erdungselektrode E0 und die zweite Sensorelektrode E2, die derart angeordnet ist, dass sie der Erdungselektrode E0 zugewandt ist. Daher dient die zweite Sensorelektrode E2 als eine Elektrode an einer Seite des zweiten variablen Kondensators Cx21, und die Erdungselektrode E0 ist ein geerdetes Medium (Messobjekt), wie beispielsweise eine Hand einer Bedienperson oder ein Kopf eines Insassen. Die zweite variable Kapazität Cx21 variiert als Reaktion auf einen Abstand zwischen der Sensorelektrode E2 und der Erdungselektrode E0. Die erste und zweite Sensorelektrode E1 und E2 sind benachbart zueinender angeordnet. Ein in 5 veranschaulichter Kondensator Cx0 ist ein parasitärer Kondensator, der zwischen der ersten Sensorelektrode E1 und der zweiten Sensorelektrode E2 gebildet wird. Eine Größenbeziehung der Spannungen (elektrische Potentiale) V1, V2, V3 und V5 ist als V1 > V3 > V5 > V2 definiert. Alternativ kann die Beziehung V1 < V3 < V5 < V2 sein.
  • Als Nächstes wird unter Bezugnahme auf 6A bis 6G ein Betrieb der Kapazitätserfassungsvorrichtung 20 erläutert. 6A bis 6G sind Zeitverlaufsdiagramme zur Erläuterung des Betriebs der in 4 dargestellten Kapazitätserfassungsvorrichtung 20. Zu Anfangs wird ein elektrisches Potential VE1 der Sensorelektrode E1 auf die Energieversorgungsspannung V1 elektrisch geladen, während ein elektrisches Potential VE2 der Sensorelektrode E2 auf die Energieversorgungsspannung V2 elektrisch geladen wird.
  • Die Steuereinheit 37 führt einen ersten Schaltbetrieb durch und danach führt sie wiederholt und wechselweise einen zweiten Schaltbetrieb und einen dritten Schaltbetrieb durch. Bei dem ersten Schaltbetrieb werden die Ein-/Aus-Schalter 24 und 34 jeder von einem geöffneten Zustand für eine vorbestimmte Zeit in einen geschlossenen Zustand gebracht und dann werden sie in den geöffneten Zustand zurückgebracht. Bei dem zweiten Schaltbetrieb werden die Ein-/Aus-Schalter 25 und 35 jeder von einem geöffneten Zustand für eine vorbestimmte Zeit in einen geschlossenen Zustand gebracht und dann werden sie in den geöffneten Zustand zurückgebracht. Bei dem dritten Schaltbetrieb werden die Ein-/Aus-Schalter 26 und 36 von einem geöffneten Zustand für eine vorbestimmte Zeit in einen geschlossenen Zustand gebracht und dann werden sie in den geöffneten Zustand zurückgebracht.
  • Gemäß dem ersten Schaltbetrieb (vgl. 6A) werden die Bezugskondensatoren 23 und 33 elektrisch entladen. Dann nimmt der Ausgangsanschluss des Op-Amp 21, das heißt das elektrische Potential Vin- des Eingangsanschlusses (-) des Komparators 22, zu, während der Ausgangsanschluss des Op-Amp 31, das heißt das elektrische Potential Vin+ des Eingangsanschlusses (+) des Komparators 22, abnimmt, wie in 6E veranschaulicht. In den Fällen, in welchen Pegel der elektrischen Potentiale Vin- und Vin+, das heißt eine Beziehung, die höher oder niedriger ist, invertiert sind, ändert sich das Ausgangssignal Vout des Komparators 22 beispielsweise von einem hohen Pegel in einen niedrigen Pegel, wie in 6G veranschaulicht.
  • Gemäß dem zweiten Schaltbetrieb (vgl. 68) werden die Bezugskondensatoren 23 und 33 durch die an den Sensorelektroden E1 und E2 gespeicherte elektrische Ladung elektrisch geladen (vgl. 6D und 6F). Darüber hinaus nimmt das elektrische Potential Vin- des Eingangsanschlusses (-) des Komparators 22 ab, während das elektrische Potential Vin+ des Eingangsanschlusses (+) des Komparators 22 zunimmt. Gemäß dem dritten Schaltbetrieb (vgl. 6C) kehrt das elektrische Potential VE1 der Sensorelektrode E1 zu der Energieversorgungsspannung V1 zurück, während das elektrische Potential VE2 der Sensorelektrode E2 zu der Energieversorgungsspannung V2 zurückkehrt.
  • Als Reaktion auf die Anzahl einer Wiederholung des zweiten und dritten Schaltbetriebs sind Pegel des elektrischen Potentials Vin- des Eingangsanschlusses (-) des Komparators 22 und des elektrischen Potentials Vin+ des Eingangsanschlusses (+) des Komparators 22, das heißt die Beziehung, welcher höher oder niedriger ist, zueinander umgekehrt. Als Ergebnis davon ändert sich das Ausgangssignal Vout des Komparators 22 wieder zu dem hohen Pegel.
  • Die Steuereinheit 37 zählt die Anzahl einer Wiederholung des zweiten Schaltbetriebs, bevor sich das Ausgangssignal Vout des Komparators 22 auf den hohen Pegel zu ändern scheint, und gibt dann ein Berechnungsergebnis einer Funktion dieser gezählten Anzahl aus.
  • Wie zuvor erwähnt, arbeiten gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der Op-Amp 21, der Bezugskondensator 23, die Ein-/Aus-Schalter 24 bis 26, und die Sensorelektrode E1 auf dieselbe Weise wie der Op-Amp 11, der Bezugskondensator 13, die Ein-/Aus-Schalter 14 bis 16, und die Sensorelektrode E1 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel. Während der Op-Amp 21, der Bezugskondensator 23, die Ein-/Aus-Schalter 24 bis 26, und die Sensorelektrode E1 das abnehmende elektrische Potential Vin- erzeugen, das dem Komparator 22 zuzuführen ist, erzeugen der Op-Amp 31, der Bezugskondensator 33, die Ein-/Aus-Schalter 34 bis 36, und die Sensorelektrode E2 das elektrische Potential Vin+, welches die umgekehrte Phase zu dem elektrischen Potential Vin- ist, das dem Komparator 22 zuzuführen ist.
  • Die Änderung des elektrischen Potentials Vin- ist proportional zu der Wiederholungsanzahl des zweiten Schaltbetriebs und ist auch im Wesentlichen proportional zu einem Wert der variablen Kapazität Cx11. Darüber hinaus ist die Änderung des elektrischen Potentials Vin+ proportional zu der Wiederholungsanzahl des zweiten Schaltbetriebs und ist auch im Wesentlichen proportional zu einem Wert der variablen Kapazität Cx21. Da die variablen Kapazitäten Cx11 und Cx21 jeweils umgekehrt proportional zu dem Abstand d zwischen den Sensorelektroden E1 und E2, und der Erdungselektrode E0 sind, ist die durch die Zähleinrichtung 37b gezählte Anzahl, bevor sich das Ausgangssignal Vout des Komparators 22 auf einen hohen Pegel zu ändern scheint, eine Funktion des Abstands d. Folglich kann die Ausgabe der Kapazitätserfassungsvorrichtung 20 in den Fällen, in welchen die Kapazitätserfassungsvorrichtung 20 als ein Abstandssensor Verwendung findet, als Abstandsinformationen Verwendung finden.
  • Zudem werden gemäß dem zuvor erwähnten Ausführungsbeispiel die den variablen Kapazitäten Cx11 und Cx21 entsprechenden elektrischen Ladungen jeweils in den Bezugskondensatoren 23 und 33 gespeichert. In dem Komparator 22 werden ein Signal auf der Grundlage einer Differenz zwischen elektrischen Potentialen an beiden Enden des Bezugskondensators 23 und ein Signal auf der Grundlage einer Differenz zwischen elektrischen Potentialen an beiden Enden des Bezugskondensators 33 verglichen, um so Werte der variablen Kapazitäten Cx11 und Cx21 zu erfassen. Dann werden ein Verhältnis von SE1 zu Cs2, das heißt SE1/Cs2, wobei SE1 ein Bereich der Sensorelektrode E1 ist und Cs2 eine Kapazität des ersten Bezugskondensators 23 ist, und ein Verhältnis von SE2 zu Cs3, das heißt SE2/Cs3, wobei SE2 ein Bereich der Sensorelektrode E2 ist und Cs3 eine Kapazität des zweiten Bezugskondensators 33 ist, einander gleich gemacht, so dass ein Effekt von elektromagnetischen Störungen verhindert werden kann. Darüber hinaus werden SE1·(V1 – V3) und SE2·(V5 – V2) einander gleich gemacht, so dass die Erzeugung von Funkstörung verhindert werden kann. Zum Beispiel sind Bereiche der Sensorelektroden E1 und E2 einander gleich und Kapazitäten des ersten und zweiten Bezugskondensators 23 und 33 sind einander gleich, um dadurch den Effekt von in den Komparator 22 eingegebenen elektromagnetischen Störungen zu verhindern. Zudem kann gemäß einer Beziehung V1 – V3 = V5 – V2 eine Erzeugung von Verhältnisrauschen an den Sensorelektroden E1 und E2 verhindert werden.
  • [Drittes Ausführungsbeispiel]
  • 7 ist ein schematisches Schaltungsdiagramm, welches eine Kapazitätserfassungsvorrichtung 40 gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel veranschaulicht. Teile oder Elmente in 7, welche im Wesentlichen dieselben sind wie diejenigen in 1, tragen dieselben Bezugszeichen.
  • Die Kapazitätserfassungsvorrichtung 40 umfasst den OP-Amp 11, den Komparator 12, den Bezugskondensator 13, den ersten Ein-/Aus-Schalter 14, den zweiten Ein-/Aus-Schalter 15, den dritten Ein-/Aus-Schalter 16, die erste Sensorelektrode E1, und die Steuereinheit 17, die alle im Wesentlichen auf dieselbe Weise verbunden sind, wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel.
  • Die Kapazitätserfassungsvorrichtung 40 umfasst zudem einen siebenten Ein-/Aus-Schalter 41, einen achten Ein-/Aus-Schalter 42, und einen Korrekturkondensator 43. Ein erstes Ende des Ein-/Aus-Schalters 41 ist mit einem invertierenden Eingangsanschluss (-) des Op-Amp 11 verbunden, während ein zweites Ende des Ein-/Aus-Schalters 41 mit einer ersten Elektrode des Korrekturkondensators 43 und einem ersten Ende des Ein-/Aus-Schalters 42 verbunden. Ein zweites Ende des Ein-/Aus-Schalters 42 und eine zweite Elektrode des Korrekturkondensators 43 sind mit einer Korrekturspannung V6 verbunden. Die zweite Elektrode des Korrekturkondensators 43 kann mit einem elektrischen Potential verbunden werden, das eine andere konstante Spannung als die Korrekturspannung V6 hat. Der Korrekturkondensator 43 und die Korrekturspannung V6 sind derart vorgesehen, um einen elektrischen Ladungstransfer zu dem Bezugskondensator 13 aufgrund einer parasitären Kapazität zu kompensieren.
  • Die Steuereinheit 17 steuert Schaltbetriebe der Ein-/Aus-Schalter 41 und 42 zusätzlich zu den Ein-/Aus-Schaltern 14 bis 16. Gemäß der Steuerung der Steuereinheit 17 wird der Ein-/Aus-Schalter 41 bei derselben Zeitvorgabe ein und ausgeschaltet wie der Ein-/Aus-Schalter 15, während der Ein-/Aus-Schalter 42 bei derselben Zeitvorgabe ein und ausgeschaltet wird wie der Ein-/Aus-Schalter 16.
  • Eine Größenbeziehung der Spannungen (elektrische Potentiale) V1, V3 und die Korrekturspannung V6 ist als V1 > V3 > V6 oder als V1 < V3 < V6 definiert. Zumindest eine der Größen Kapazitätswert Cc0 des Korrekturkondensators 43 und Korrekturspannung V6 ist einstellbar, um die folgende Gleichung 3 als eine Maßnahme gegen eine parasitäre Kapazität oder einen (nicht abgebildeten) Kondensator Cα1 zu erzielen, der auf der Sensorelektrode E1 und einer Verdrahtung parasitär ist, welche die Sensorelektrode E1 und die Ein-/Aus-Schalter 15 und 16 verbindet. (V1 – V3)·Cα1 = (V3 – V6)·Cc0 Gleichung 3
  • Die Steuereinheit 17 der Kapazitätserfassungsvorrichtung 40 führt einen ersten Schaltbetrieb durch und danach führt sie wiederholt und wechselweise einen zweiten Schaltbetrieb und einen dritten Schaltbetrieb durch. Bei dem ersten Schaltbetrieb wird der Ein-/Aus-Schalter 14 von einem geöffneten Zustand für eine vorbestimmte Zeit in einen geschlossenen Zustand gebracht und dann wird er in den geöffneten Zustand zurückgebracht. Bei dem zweiten Schaltbetrieb werden die Ein-/Aus-Schalter 15 und 41 jeder von einem geöffneten Zustand für eine vorbestimmte Zeit in einen geschlossenen Zustand gebracht und dann werden sie in den geöffneten Zustand zurückgebracht. Bei dem dritten Schaltbetrieb werden die Ein-/Aus-Schalter 16 und 42 von einem geöffneten Zustand für eine vorbestimmte Zeit in einen geschlossenen Zustand gebracht und dann wird jeder in den geöffneten Zustand zurückgebracht.
  • In den Fällen, in welchen der zweite Schaltbetrieb und der dritte Schaltbetrieb wiederholt und wechselweise durchgeführt werden, wird der parasitäre Kondensator Cα1 zusätzlich zu einem Kondensator, dessen eine Elektrode durch die Sensorelektrode E1 gebildet wird, gemäß dem dritten Schaltbetrieb elektrisch geladen. Dann werden der Kondensator, dessen eine Elektrode durch die Sensorelektrode E1 gebildet wird, und der parasitäre Kondensator Cα1 mit dem invertierenden Eingangsanschluss (-) des Op-Amp 11 derart verbunden, dass sie gemäß dem zweiten Schaltbetrieb elektrisch entladen werden.
  • Der Korrekturkondensator 43 wird durch den dritten Schaltbetrieb elektrisch entladen, und durch den zweiten Schaltbetrieb mit dem invertierenden Eingangsanschluss (-) des OP-Amp 11 verbunden. Nach einem Zyklus von Schaltbetrieben der vier Ein-/Aus-Schalter, das heißt Öffnungsbetrieben der Ein-Aus-Schalter 16 und 42, nachdem die Ein-/Aus-Schalter 16 und 42 für eine vorbestimmte Zeitdauer in den geschlossenen Zustand geschaltet und gehalten wurden, und anschließenden Öffnungsbetrieben der Ein-/Aus-Schalter 15 und 41, nachdem die Ein-/Aus-Schalter 15 und 41 für eine vorbestimmte Zeitdauer in den geschlossenen Zustand geschaltet und gehalten wurden, wird der Bezugskondensator 13 durch die elektrische Ladung elektrisch geladen, die durch eine nachfolgend gezeigte Gleichung 4 repräsentiert wird. In diesem Fall wird, da der Kapazitätswert Cc0 des Korrekturkondensators 43 in der zuvor erwähnten Gleichung 3 eingestellt wird, der Bezugskondensator 13 mit einem Wert entsprechend der elektrischen Ladung elektrisch geladen, die in dem parasitären Kondensator Cα1 bis zu diesem Moment gespeichert ist. Dementsprechend wird auf der Grundlage der Beziehung zwischen dem parasitären Kondensator Cα1 und dem Kapazitätswert Cc0 in der Gleichung 3 der Bezugskondensator 13 auf (V1 – V3)·Cx11 elektrisch geladen, was im Wesentlichen gleich der elektrischen Ladung ist, die von dem Kondensator entladen wird, dessen eine Elektrode durch die Sensorelektrode E1 gebildet wird. Dementsprechend kann der Effekt der parasitären Kapazität Cα1 auf den Bezugskondensator 13 und auch auf das Ausgangssignal des Op-Amp 11, das heißt das elektrische Potential Vin- des invertierenden Eingangsanschlusses (-) des Komparators 12 beseitigt werden. (V1 – V3)·(Cx11 + Cα1) + (V6 – V3)·Cc0 Gleichung 4
  • Als Reaktion auf die Anzahl einer Wiederholung des zweiten und dritten Schaltbetriebs nimmt das elektrische Potential Vin- des Eingangsanschlusses (-) des Komparators 12 ab. Wenn das elektrische Potential Vin- des Eingangsanschlusses des Komparators 12 kleiner oder gleich der Spannung V4 wird, ändert sich das Ausgangssignal Vout des Komparators 12 von dem niedrigen Pegel auf den hohen Pegel. Die Steuereinheit 17 zählt die Anzahl einer Wiederholung des zweiten Schaltbetriebs, bevor sich das Ausgangssignal Vout des Komparators 12 auf den hohen Pegel zu ändern scheint, und gibt dann ein Berechnungsergebnis einer Funktion dieser gezählten Anzahl aus.
  • Die Kapazitätserfassungsvorrichtung 40 gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel umfasst den Op-Amp 11, den Komparator 12, den Bezugskondensator 13, die Ein-/Aus-Schalter 14 bis 16, und die Sensorelektrode E1. Da die Ein-/Aus-Schalter 14 bis 16 auf dieselbe Weise wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel ein- und ausgeschaltet werden, kann eine Ausgabe der Kapazitätserfassungsvorrichtung 40 mit hoher Genauigkeit in Abstandsinformationen in den Fällen umgewandelt werden, in welchen die Kapazitätserfassungsvorrichtung 40 als ein Abstandssensor Verwendung findet. Ferner umfasst die Kapazitätserfassungsvorrichtung 40 die Ein-/Aus-Schalter 41, 42 und den Korrekturkondensator 43. Der Ein-/Aus-Schalter 41 wird mit derselben Zeitvorgabe wie der Ein-/Aus-Schalter 15 ein- und ausgeschaltet, während der Ein-/Aus-Schalter 42 mit derselben Zeitvorgabe wie der Ein-/Aus-Schalter 16 ein- und ausgeschaltet wird. Daher kann der Effekt der parasitären Kapazität Cα1, die auf die Verdrahtung parasitär ist, welche die Sensorelektrode E1 und die Ein-/Aus-Schalter 15 und 16 verbindet, beseitigt werden, wodurch die Genauigkeit einer Erfassung der Kapazität verbessert wird.
  • [Viertes Ausführungsbeispiel]
  • 8 ist ein schematisches Schaltungsdiagramm, welches eine Kapazitätserfassungsvorrichtung 50 gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel veranschaulicht. Teile oder Elemente in 8, welche im Wesentlichen dieselben sind wie diejenigen in 4, tragen dieselben Bezugszeichen. Die Kapazitätserfassungsvorrichtung 50 umfasst den ersten und zweiten OP-Amp 21 und 31, den Komparator 22, den ersten und zweiten Bezugskondensator 23 und 33, den ersten bis sechsten Ein-/Aus-Schalter 24, 25, 26, 34, 35, und 36, die erste und zweite Sensorelektrode E1 und E2, und die Steuereinheit 37, die alle im Wesentlichen auf die selbe Weise verbunden sind, wie bei dem in 4 veranschaulichten zweiten Ausführungsbeispiel.
  • Die Kapazitätserfassungsvorrichtung 50 umfasst zudem einen siebenten Ein-/Aus-Schalter 51, einen achten Ein-/Aus-Schalter 52, einen ersten Korrekturkondensator 53, einen neunten Ein-/Aus-Schalter 54, einen zehnten Ein-/Aus-Schalter 55, und einen zweiten Korrekturkondensator 56.
  • Ein erstes Ende des Ein-/Aus-Schalters 51 ist mit dem invertierenden Eingangsanschluss (-) des Op-Amp 21 verbunden, während ein zweites Ende des Ein-/Aus-Schalters 51 mit einer ersten Elektrode des Korrekturkondensators 53 und einem ersten Ende des Ein-/Aus-Schalters 52 verbunden ist. Ein zweites Ende des Ein-/Aus-Schalters 52 und eine zweite Elektrode des Korrekturkondensators 53 sind mit der ersten Korrekturspannung V6 verbunden. Die zweite Elektrode des Korrekturkondensators 53 kann mit einem elektrischen Potential verbunden sein, das eine andere konstante Spannung als die Korrekturspannung V6 hat.
  • Zudem ist ein erstes Ende des Ein-/Aus-Schalters 54 mit dem invertierenden Eingangsanschluss (-) des Op-Amp 31 verbunden, während ein zweites Ende des Ein-/Aus-Schalters 54 mit einer ersten Elektrode des Korrekturkondensators 56 und einem ersten Ende des Ein-/Aus-Schalters 55 verbunden ist. Ein zweites Ende des Ein-/Aus-Schalters 55 und eine zweite Elektrode des Korrekturkondensators 56 sind mit einer zweiten Korrekturspannung V7 verbunden. Die zweite Elektrode des Korrekturkondensators 56 kann mit einem elektrischen Potential verbunden werden, das eine andere konstante Spannung als die Korrekturspannung V7 hat. Eine Größenbeziehung der Spannungen (elektrische Potentiale) V1 bis V3 und V5 bis V7 ist als V1 > V3 > V5 > V2, V3 > V6 und V7 > V5 definiert.
  • Der Kapazitätswert Cc1 des Korrekturkondensators 53 und/oder die Korrekturspannung V6 ist einstellbar, während der Kapazitätswert Cc2 des Korrekturkondensators 56 und/oder die Korrekturspannung V7 einstellbar ist. Der Kapazitätswert Cc1 und die Korrekturspannung V6 werden im Voraus eingestellt, um so eine Beziehung (V1 – V3)·Cα1 = (V3 – V6)·Cc1 (Gleichung 5) als eine Maßnahme gegen eine/n (nicht abgebildete/n) parasitäre Kapazität oder Kondensator Cα1 zu erzielen, die/der auf der Sensorelektrode E1 und einer Verdrahtung parasitär ist, welche die Sensorelektrode E1 und die Ein-/Aus-Schalter 15 und 16 verbindet.
  • Darüber hinaus werden der Kapazitätswert Cc2 und die Korrekturspannung V7 im Voraus eingestellt, um so eine Beziehung (V5 – V2)·Cα2 = (V7 – V5)·Cc2 (Gleichung 6) als eine Maßnahme gegen eine/n (nicht abgebildete/n) parasitäre Kapazität oder Kondensator Cα2 zu erzielen, die/der auf der Sensorelektrode E2 und einer Verdrahtung parasitär ist, welche die Sensorelektrode E2 und die Ein-/Aus-Schalter 35 und 36 verbindet.
  • Die Steuereinheit 37 steuert die Schaltbetriebe der Ein-/Ausschalter 51, 52, 54 und 55 zusätzlich zu den Ein-/Aus-Schaltern 24 bis 26 und 34 bis 36. Gemäß der Steuerung der Steuereinheit 37 werden die Ein-/Aus-Schalter 51 und 54 mit derselben Zeitvorgabe ein- und ausgeschaltet wie die Ein-/Aus-Schalter 25 und 35, und die Ein-/Aus-Schalter 52 und 55 werden mit derselben Zeitvorgabe ein- und ausgeschaltet wie die Ein-/Aus-Schalter 26 und 36.
  • Die Steuereinheit 37 der Kapazitätserfassungsvorrichtung 50 führt, auf die selbe Weise wie die Kapazitätserfassungsvorrichtung 20 des zweiten Ausführungsbeispiels, einen ersten Schaltbetrieb durch und danach führt sie wiederholt und wechselweise einen zweiten Schaltbetrieb und einen dritten Schaltbetrieb durch. Bei dem ersten Schaltbetrieb werden die Ein-/Aus-Schalter 24 und 34 jeder von einem geöffneten Zustand für eine vorbestimmte Zeit in einen geschlossenen Zustand gebracht und dann werden sie jeder in den geöffneten Zustand zurückgebracht. Bei dem zweiten Schaltbetrieb werden die Ein-/Aus-Schalter 25, 35, 51 und 54 jeder von einem geöffneten Zustand für eine vorbestimmte Zeit in einen geschlossenen Zustand gebracht und dann werden sie jeder in den geöffneten Zustand zurückgebracht. Bei dem dritten Schaltbetrieb werden die Ein-/Aus-Schalter 26, 36, 52 und 55 jeder von einem geöffneten Zustand für eine vorbestimmte Zeit in einen geschlossenen Zustand gebracht und dann werden sie jeder in den geöffneten Zustand zurückgebracht.
  • In den Fällen, in denen der zweite Schaltbetrieb und der dritte Schaltbetrieb wiederholt und wechselweise durchgeführt werden, werden die parasitären Kondensatoren Cα1 und Cα2 zusätzlich zu Kondensatoren, deren Elektroden jeweils an einem Ende durch die Sensorelektroden E1 und E2 gebildet sind, gemäß dem dritten Schaltbetrieb elektrisch geladen. Dann werden der Kondensator, dessen Elektrode an dem einen Ende durch die Sensorelektrode E1 gebildet wird, und der parasitäre Kondensator Cα1 mit dem invertierenden Eingangsanschluss (-) des Op-Amp 21 verbunden, während der Kondensator, dessen Elektrode an dem einen Ende durch die Sensorelektrode E2 gebildet wird, und der parasitäre Kondensator Cα2 mit dem invertierenden Eingangsanschluss (-) des Op-Amp 31 gemäß dem zweiten Schaltbetrieb verbunden werden.
  • Andererseits werden die Korrekturkondensatoren 53 und 56 durch den dritten Schaltbetrieb elektrisch entladen, und durch den zweiten Schaltbetrieb mit dem jeweiligen invertierenden Eingangsanschluss (-) der OP-Amps 21 und 31 verbunden. Dementsprechend wird nach einem Zyklus von Schaltbetrieben, das heißt einem Mal eines zweiten Schaltbetriebs und einem Mal eines dritten Schaltbetriebs, der Bezugskondensator 23 auf einen Wert elektrisch geladen, der durch eine nachfolgend gezeigte Gleichung 7 repräsentiert wird. Darüber hinaus wird der Bezugskondensator 33 auf einen Wert elektrisch geladen, der durch eine nachfolgend gezeigte Gleichung 8 repräsentiert wird. Da die Kapazitätswerte Cc1 und Cc2 der Korrekturkondensatoren 53 und 56 jeweils gemäß den zuvor erwähnten Gleichungen 5 und 6 eingestellt werden, werden die Bezugskondensatoren 23 und 33 mit Werten entsprechend elektrischer Ladungen elektrisch geladen, die jeweils bis zu diesem Moment in den parasitären Kondensatoren Cα1 und Cα2 gespeichert sind. Gemäß einer Beziehung zwischen Cα1 und Cc1 in der Gleichung 5 und einer Beziehung zwischen Cα2 und Cc2 in der Gleichung 6 wird der Bezugskondensator 23 bei (V1 – V3)·Cx11 elektrisch geladen, während der Bezugskondensator 33 bei (V2 – V5)·Cx21 elektrisch geladen wird. Das heißt, die Bezugskondensatoren 23 und 33 werden mit Werten elektrisch geladen, die im Wesentlichen gleich den elektrischen Ladungen sind, die von den Kondensatoren entladen wird, deren jeweilige Elektroden an einem Ende durch die Sensorelektroden E1 und E2 gebildet werden. Dementsprechend kann der Effekt der parasitären Kapazitäten Cα1 und Cα2 auf die Bezugskondensatoren 23 und 33 jeweils beseitigt werden, um dadurch jeweils den Effekt der parasitären Kapazitäten Cα1 und Cα2 auf die Ausgangssignale der Op-Amps 21 und 31, das heißt elektrische Potentiale von beiden Eingangsanschlüssen des Komparators 22 zu beseitigen. (V1 – V3)·(Cx11 + Cα1) + (V6 – V3)·Cc1 Gleichung 7 (V2 – V5)·(Cx21 + Cα2) + (V7 – V5)·Cc2 Gleichung 8
  • Die Steuereinheit 37 zählt die Anzahl einer Wiederholung des zweiten Schaltbetriebs, bevor sich das Ausgangssignal Vout des Komparators 22 von einem niedrigen Pegel auf einen hohen Pegel zu ändern scheint, und gibt dann ein Berechnungsergebnis einer Funktion dieser gezählten Anzahl aus.
  • Die zuvor erwähnte Kapazitätserfassungsvorrichtung 50 umfasst zusätzlich zu dem in 4 veranschaulichten zweiten Ausführungsbeispiel die Ein-/Aus-Schalter 51 bis 55 und die Korrekturkondensatoren 53 und 56. Die Werte von Cc1 oder V6 und Cc2 oder V7 werden eingestellt, um jeweils Gleichungen (V1 – V3)·Cα1 = (V3 – V6)·Cc1 und (V5 – V2)·Cα2 = (V7 – V5)·Cc2 zu erzielen, um so den Effekt der parasitären Kondensatoren Cα1 und Cα2 zu beseitigen und die Genauigkeit zur Erfassung der Kapazität zu verbessern. Darüber hinaus ist gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel auf die gleiche Weise wie bei der Kapazitätserfassungsvorrichtung 20 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel die Anzahl von Zyklen von Schaltbetrieben, die durchgeführt wird, während der Komparator 22 auf den niedrigen Pegel und dann auf den hohen Pegel geschaltet ist, im Wesentlichen proportional zu dem Abstand d zwischen der Erdungselektrode E0 und den Sensorelektroden E1 oder E2. Zudem kann der Effekt der parasitären Kondensatoren Cα1 und Cα2 beseitigt werden, um dadurch die Genauigkeit einer Kapazitätserfassung zu verbessern. In den Fällen, in welchen die Kapazitätserfassungsvorrichtung 50 als ein Abstandssensor Verwendung findet, kann die Ausgabe der Kapazitätserfassungsvorrichtung 50 mit hoher Genauigkeit in Abstandsinformationen umgewandelt werden.
  • Zudem werden auf die gleiche Weise wie bei der Kapazitätserfassungsvorrichtung 20 des zweiten Ausführungsbeispiels ein Verhältnis von SE1 zu Cs2, das heißt SE1/Cs2, wobei SE1 ein Bereich der Sensorelektrode E1 ist und Cs2 eine Kapazität des ersten Bezugskondensators 23 ist, und ein Verhältnis von SE2 zu Cs3, das heißt SE2/Cs3, wobei SE2 ein Bereich der Sensorelektrode E2 ist und Cs3 eine Kapazität des zweiten Bezugskondensators 33 ist, einander gleich gemacht, so dass ein Effekt von elektromagnetischen Störungen verhindert werden kann. Darüber hinaus werden SE1·(V1 – V3) und SE2·(V5 – V2) einander gleich gemacht, so dass die Erzeugung von Funkstörung verhindert werden kann. Beispielsweise sind Bereiche der Sensorelektroden E1 und E2 einander gleich und Kapazitäten des ersten und zweiten Bezugskondensators 23 und 33 sind einander gleich, um dadurch den Effekt von in den Komparator 22 eingegebenen elektromagnetischen Störungen zu verhindern. Zudem kann gemäß einer Beziehung V1 – V3 = V5 – V2 eine Erzeugung von Verhältnisrauschen an den Sensorelektroden E1 und E2 verhindert werden.
  • [Fünftes Ausführungsbeispiel]
  • Gemäß dem zuvor erwähnten dritten und vierten Ausführungsbeispiel wird ein Effekt der parasitären Kondensatoren Cα1 und Cα2, die auf die Verdrahtung parasitär sind, beseitigt und die Kapazitätserfassungsgenauigkeit wird durch Verwendung der Korrekturkondensatoren 43, 53, 56 und der Korrekturspannungen V6 und V7 verbessert. Alternativ kann der Effekt der parasitären Kondensatoren Cα1 und Cα2 mittels eines Abschirmelements für die Sensorelektrode und Ein-/Aus-Schalter beseitigt werden. Gemäß dem fünften bis zehnten Ausführungsbeispiel wird die Kapazitätserfassungsvorrichtung erläutert, welche ein Abschirmelement hat.
  • 9A ist ein schematisches Schaltungsdiagramm, welches eine Kapazitätserfassungsvorrichtung 60 gemäß einem ersten Beispiel des fünften Ausführungsbeispiels veranschaulicht. Teile oder Elemente in 9A, welche im Wesentlichen dieselben sind wie diejenigen in 1, tragen dieselben Bezugszeichen. 10 ist eine erläuternde Ansicht eines in 9A mit A dargestellten Abschnitts.
  • Die Kapazitätserfassungsvorrichtung 60 umfasst den ersten OP-Amp 11, den Komparator 12, den Bezugskondensator 13, den ersten Ein-/Aus-Schalter 14, den zweiten Ein-/Aus-Schalter 15, den dritten Ein-/Aus-Schalter 16, die Sensorelektrode E1, die einen Kondensator bildet, welcher der Erdungselektrode E0 zugewandt ist, die ein im Wesentlichen konstantes elektrisches Potential hat, und die Steuereinheit 17, die alle im Wesentlichen auf die selbe Weise verbunden sind, wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel.
  • Die Kapazitätserfassungsvorrichtung 60 umfasst zudem ein erstes Abschirmelement Es1, das nicht in dem ersten Ausführungsbeispiel umfasst ist. Das erste Abschirmelement Es1 umgibt Elektrodenflächen der Sensorelektrode E1 mit Ausnahme einer der Erdungselektrode E0 zugewandten Fläche, während eine vorbestimmte Lücke zwischen den Abschirmflächen gewahrt wird. Das Abschirmelement Es1 umgibt auch eine Verdrahtung, welche die Sensorelektrode E1 und die Ein-/Aus-Schalter 15 und 16 verbindet, während eine vorbestimmte Lücke dazwischen gewahrt wird. Das Abschirmelement Es1 umgibt auch eine Verdrahtung, welche die Sensorelektrode E1 und die Ein-/Aus-Schalter 15 und 16 verbindet, während eine vorbestimmte Lücke dazwischen gewahrt wird.
  • Das Abschirmelement Es1 ist über einen elften Ein-/Aus-Schalter 63 (erste Elektropotentialversorgungsschaltung) mit der Energieversorgungsspannung V1 und über einen zwölften Ein-/Aus-Schalter 64 (zweite Elektropotentialversorgungsschaltung) auch mit der Festspannung V3 verbunden. Alternativ können gemäß einem zweiten Beispiel des fünften Ausführungsbeispiels, wie in 9B veranschaulicht, ein Ausgangsanschluss eines Operationsverstärkers (Op-Amp) 61, ein invertierender Eingangsanschluss des Op-Amp 61 und das Abschirmelement Es1 elektrisch miteinander verbunden sein. Dann kann ein nichtinvertierender Eingangsanschluss des Op-Amp 61 über den Schalter 63 mit der Energieversorgungsspannung V1 und über den Ein-/Aus-Schalter 64 mit der Festspannung V3 verbunden sein. Nachfolgend wird ein gemeinsamer Betrieb zwischen den Beispielen der in 9A und 9B veranschaulichten Kapazitätserfassungsvorrichtung 60 erläutert.
  • Die Steuereinheit 37 steuert die Schaltbetriebe der Ein-/Ausschalter 63 und 64 zusätzlich zu den Ein-/Aus-Schaltern 14 bis 16. Eine Größenbeziehung der Spannungen (elektrische Potentiale) V1, V3 und V4 kann entweder als V1 > V3 > V4 oder als V1 < V3 < V4 definiert sein.
  • Ein Grundbetrieb der Kapazitätserfassungsvorrichtung 60 ist im Wesentlichen derselbe wie derjenige des ersten Ausführungsbeispiels. 11A bis 11G sind Zeitverlaufsdiagramme zur Erläuterung eines Betriebs der in 9A und 9B dargestellten Kapazitätserfassungsvorrichtung 60.
  • Gemäß der Kapazitätserfassungsvorrichtung 60 des fünften Ausführungsbeispiels führt die Steuereinheit 17 der Kapazitätserfassungsvorrichtung 60, auf dieselbe Weise wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel, einen ersten Schaltbetrieb durch und danach führt sie wiederholt und wechselweise einen zweiten Schaltbetrieb und einen dritten Schaltbetrieb durch. Bei dem ersten Schaltbetrieb wird der Ein-/Aus-Schalter 14 von einem geöffneten Zustand für eine vorbestimmte Zeit in einen geschlossenen Zustand gebracht und gehalten und wird dann in den geöffneten Zustand zurückgebracht (vgl. 11A). Bei dem zweiten Schaltbetrieb wird der Ein-/Aus-Schalter 15 von einem geöffneten Zustand für eine vorbestimmte Zeit in einen geschlossenen Zustand gebracht und gehalten und wird danach in den geöffneten Zustand zurückgebracht (vgl. 11B). Bei dem dritten Schaltbetrieb wird der Ein-/Aus-Schalter 16 von einem geöffneten Zustand für eine vorbestimmte Zeit in einen geschlossenen Zustand gebracht und gehalten und wird danach in den geöffneten Zustand zurückgebracht (vgl. 11C). In diesem Fall kann der Ein-/Aus-Schalter 16, wie in 11C veranschaulicht, von dem geöffneten Zustand in den geschlossenen Zustand geschaltet werden, um während des ersten Schaltbetriebs für eine vorbestimmte Zeit in dem geschlossenen Zustand gehalten zu werden.
  • Gemäß dem ersten Schaltbetrieb sind beide Elektroden des Bezugskondensators 13 miteinander kurzgeschlossen. Dann nimmt das elektrische Potential Vin- des Eingangsanschlusses (-) des Komparators 12 auf die Spannung V3 zu, wie in 11E veranschaulicht. Als Folge davon ändert sich das Ausgangssignal Vout des Komparators 12 von einem hohen Pegel zu einem niedrigen Pegel, wie in 11F veranschaulicht.
  • Gemäß dem zweiten Schaltbetrieb wird der Bezugskondensator 13 durch die an der Sensorelektrode E1 bis zu diesem Moment gespeicherte elektrische Ladung elektrisch geladen, und zu derselben Zeit nimmt das elektrische Potential Vin- ab. Darüber hinaus nimmt das elektrische Potential VE1 der Sensorelektrode E1 durch den zweiten Schaltbetrieb ab (vgl. 11D). Jedoch ändert sich das elektrische Potential VE1 der Sensorelektrode E1 durch den dritten Schaltbetrieb wieder auf die Energieversorgungsspannung V1.
  • Als Reaktion auf die Anzahl einer Wiederholung des zweiten und dritten Schaltbetriebs nimmt das elektrische Potential Vin- des Eingangsanschlusses des Komparators 12 ab. Wenn das elektrische Potential Vin- des Eingangsanschlusses des Komparators 12 gleich oder kleiner als die Spannung V4 wird, ändert sich das Ausgangssignal Vout des Komparators 12 von dem niedrigen Pegel auf den hohen Pegel. Die Steuereinheit 17 zählt die Anzahl einer Wiederholung des zweiten Schaltbetriebs, bevor es scheint, dass sich das Ausgabesignal Vout des Komparators 12 auf den hohen Pegel ändert, und gibt dann ein Berechnungsergebnis einer Funktion dieser gezählten Anzahl aus.
  • Wie zuvor erwähnt, umfasst die Kapazitätserfassungsvorrichtung 60 gemäß dem fünften Ausführungsbeispiel den OP-Amp 11, den Komparator 12, den Bezugskondensator 13, die Ein-/Aus-Schalter 14 bis 16 und die Sensorelektrode E1. Da die Ein-Aus-Schalter 14 bis 16 auf dieselbe Weise wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel ein- und ausgeschaltet werden, kann die Ausgabe der Kapazitätserfassungsvorrichtung 60 in den Fällen hochgenau in Abstandsinformationen umgewandelt werden, in welchen die Kapazitätserfassungsvorrichtung 60 als ein Abstandssensor Verwendung findet.
  • Elektrodenflächen der Sensorelektrode E1, die sich von der der Erdungselektrode E0 zugewandten Fläche unterscheiden, und die Verdrahtung, welche die Sensorelektrode E1 und die Ein-/Aus-Schalter 15 und 16 verbindet, erzeugen einen nicht abgebildeten parasitären Kondensator Cα1. Der parasitäre Kondensator C1 wird elektrisch geladen (das heißt elektrische Ladung wird gespeichert), wenn sich der Ein-/Aus-Schalter 16 in dem geschlossenen Zustand befindet, und wird dann elektrisch entladen (das heißt, elektrische Ladung wird zu dem Bezugskondensator 13 übertragen), wenn die elektrische Ladung, die in dem Kondensator gespeichert ist, dessen Elektrode an einem Ende durch die Sensorelektrode E1 gebildet wird, zu dem Bezugskondensator 13 übertragen wird. Folglich wird unnötige elektrische Ladung aufgrund eines Vorhandenseins des parasitären Kondensators in dem Bezugskondensator 13 gespeichert, um dadurch die Erfassungsgenauigkeit der Kapazitätserfassungsvorrichtung 60 zu vermindern und zu veranlassen, dass die Kapazitätserfassungsvorrichtung 60 einfach einen Effekt elektromagnetischer Störungen empfängt.
  • Daher steuert die Steuereinheit 17 die Ein-/Aus-Schalter 63 und 64 auf eine derartige Weise, dass der Ein-/Aus-Schalter 63 von dem geöffneten Zustand in den geschlossenen Zustand geschaltet wird, nachdem der Ein-/Aus-Schalter 15 von dem geschlossenen Zustand in den geöffneten Zustand geschaltet wird und bevor der Ein-/Aus-Schalter 16 von dem geschlossenen Zustand in den geöffneten Zustand geschaltet wird, dass der Ein-/Aus-Schalter 63 von dem geschlossenen Zustand in den geöffneten Zustand geschaltet wird, bevor der Ein-/Aus-Schalter 15 von dem geöffneten Zustand in den geschlossenen Zustand geschaltet wird, dass der Ein-/Aus-Schalter 64 zu derselben Zeit von dem geöffneten Zustand in den geschlossenen Zustand geschaltet wird wie der Ein-/Aus-Schalter 15, und dass es verhindert wird, dass die Ein-/Aus-Schalter 63 und 64 zu derselben Zeit in den geschlossenen Zustand geschaltet werden. Gemäß der zuvor erwähnten Steuerung der Ein-/Aus-Schalter 63 und 64 ist ein elektrisches Potential Vs1 des Abschirmelements Es1 (vgl. 11G) für zumindest eine Zeitdauer von unmittelbar davor als gleich der Spannung V3 bestimmt, bevor der Ein-/Aus-Schalter 15 von dem geöffneten Zustand in den geschlossenen Zustand geschaltet wird, bis unmittelbar nachdem der Ein-/Aus-Schalter 15 von dem geschlossenen Zustand in den geöffneten Zustand geschaltet wird.
  • Dementsprechend wird es verhindert, dass die elektrische Ladung bei einem Abschnitt gespeichert wird, bei welchem für zumindest eine Zeitdauer von unmittelbar bevor der Ein-/Aus-Schalter 15 von dem geöffneten Zustand in den geschlossenen Zustand geschaltet wird bis unmittelbar nachdem der Ein-/Aus-Schalter 15 von dem geschlossenen Zustand in den geöffneten Zustand geschaltet wird, ein Kondensator zwischen dem Abschirmelement Es1 und sowohl der Sensorelektrode E1 als auch der Verdrahtung gebildet wird, die die Sensorelektrode E1 und die Ein-/Aus-Schalter 15 und 16 verbindet. Die Übertragung der elektrischen Ladung von dem nicht notwendigen Kondensator (das heißt, dem parasitären Kondensator) zu dem Bezugskondensator 13 wird verhindert, um dadurch eine Verminderung der Genauigkeit der Kapazitätserfassung zu vermeiden, die durch einen Effekt der parasitären Kapazität Cα1 verursacht wird.
  • Wie zuvor erwähnt, verhindert die Kapazitätserfassungsvorrichtung 60 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel den Effekt des parasitären Kondensators Cα1, der auf die Sensorelektrode E1 und die Verdrahtung parasitär ist, welche die Sensorelektrode E1 und die Ein-/Aus-Schalter 15 und 16 verbindet, und erzeugt auch die folgenden zusätzlichen Vorteile.
  • Wie in 11G veranschaulicht, kann, da das elektrische Potential Vs1 des Abschirmelements Es1 für eine Zeitdauer von unmittelbar bevor der Ein-/Aus-Schalter 15 von dem geöffneten Zustand in den geschlossenen Zustand geschaltet wird bis zu unmittelbar nachdem der Ein-Aus-Schalter 15 von dem geschlossenen Zustand in den geöffneten Zustand geschaltet wird im Wesentlichen gleich dem elektrischen Potential VE1 der Sensorelektrode E1 ist, ein möglicher Leckstrom zwischen der Sensorelektrode E1 und dem Abschirmelement Es1 verhindert werden, auch wenn zwischen der Sensorelektrode E1 und dem Abschirmelement Es1 ein Isolationsfehler auftritt. Folglich kann durch die Kapazitätserfassungsvorrichtung 60 ein noch genaueres Erfassungsergebnis erlangt werden. In den Fällen, in welchen der Ausgangsanschluss des Op-Amp 61, der invertierende Eingangsanschluss (-) des Op-Amp 61, und das Abschirmelement Es1 elektrisch miteinander verbunden sind, während der nichtinvertierende Eingangsanschluss (+) des Op-Amp 11 mit der Sensorelektrode E1 verbunden ist, wie bei dem in 9C veranschaulichten dritten Beispiel des fünften Ausführungsbeispiels, kann ohne ein Bereitstellen der Ein-Aus-Schalter 63 und 64 ein Vorteil erlangt werden, der im Wesentlichen derselbe ist wie derjenige gemäß dem zuvor erwähnten ersten und zweiten Beispiel, die in 9A und 9B veranschaulicht sind.
  • [Sechstes Ausführungsbeispiel]
  • 12A ist ein schematisches Schaltungsdiagramm, welches eine Kapazitätserfassungsvorrichtung 70 gemäß einem Beispiel eines sechsten Ausführungsbeispiels veranschaulicht. Teile oder Elemente in 12A, welche im Wesentlichen dieselben sind wie diejenigen in 9B, tragen dieselben Bezugszeichen. Die Kapazitätserfassungsvorrichtung 70 umfasst eine Stromerfassungsschaltung 71 (erste Stromerfassungsschaltung) zwischen dem Abschirmelement Es1 und dem Ausgangsanschluss des Op-Amp 61. Die andere Struktur der Kapazitätserfassungsvorrichtung 70 ist die selbe wie diejenige der Kapazitätserfassungsvorrichtung 60 gemäß dem in 9B veranschaulichten fünften Ausführungsbeispiel.
  • 13A bis 13G sind Zeitverlaufsdiagramme zur Erläuterung eines Betriebs der Kapazitätserfassungsvorrichtung 70 und entsprechen 11A bis 11G. Ein Grundbetrieb der Kapazitätserfassungsvorrichtung 70 ist derselbe wie derjenige der Kapazitätserfassungsvorrichtung 60. Wie in 13A bis 13C veranschaulicht, wird ein erster Schaltbetrieb durchgeführt und dann werden ein zweiter und dritter Schaltbetrieb wiederholt durchgeführt.
  • Wie in 13A bis 13G veranschaulicht, ist gemäß einer Steuerung der Steuereinheit 17 (das heißt eine erste Elektropotentialanlegeeinrichtung) eine Zeit T1 definiert, nachdem der Ein-/Aus-Schalter 16 durch den dritten Schaltbetrieb von dem geöffneten Zustand in den geschlossenen Zustand geschaltet wird, und bevor der Ein-/Aus-Schalter 63 von dem geschlossenen Zustand in den geöffneten Zustand geschaltet wird und der Ein-/Aus-Schalter 64 in den geschlossenen Zustand geschaltet wird. Wenn die Isolationsbedingung zwischen der Sensorelektrode E1 und dem Abschirmelement Es1 exzellent ist, wird es verhindert, dass das elektrische Potential VE1 der Sensorelektrode E1 während der Zeit T1 gleich dem elektrischen Potential Vs1 des Abschirmelements Es1 ist.
  • Folglich wird die Stromerfassungsschaltung 71 hinzugefügt, um einen Strom zu erfassen, der während der Zeit T1 von dem Op-Amp 61 zu dem Abschirmelement Es1 fließt. Die Erfassung des zu dem Abschirmelement Es1 fließenden Stroms erzielt eine Erfassung eines möglichen Isolationsfehlers zwischen der Sensorelektrode E1 und dem Abschirmelement Es1.
  • Wie zuvor erwähnt, kann die Kapazitätserfassungsvorrichtung 70 gemäß dem sechsten Ausführungsbeispiel den möglichen Isolationsfehler zwischen der Sensorelektrode E1 und dem Abschirmelement Es1 unmittelbar erfassen, so dass eine Reaktion auf den Isolationsfehler ohne Verzögerung vorgenommen werden kann. Eine Zeitvorgabe zur Erfassung des Isolationsfehlers zwischen dem Abschirmelement Es1 und sowohl der Sensorelektrode E1 als auch einer damit verbundenen Verdrahtung liegt nicht notwendigerweise in der Zeit T1, das heißt, sie kann außerhalb der Zeit T1 liegen. Das heißt, der Isolationsfehler zwischen dem Abschirmelement Es1 und sowohl der Sensorelektrode E1 als auch der damit verbundenen Verdrahtung kann während einer Zeit T2 erfasst werden, die in 14A bis 14G veranschaulicht ist.
  • 14A bis 14G sind Zeitverläufe zur Erfassung des Isolationsfehlers bei einer verschiedenen Zeitvorgabe. Zuerst wird eine vorbestimmte Zeitdauer definiert, die gestartet wird, nachdem das Ausgangssignal Vout des Komparators 22 von einem niedrigen Pegel zu einem hohen Pegel geschaltet wird, und beendet ist, bevor der Ein-Aus-Schalter 15 von dem geöffneten Zustand in den geschlossenen Zustand geschaltet wird, was auftritt unmittelbar nachdem der Ein-/Aus-Schalter 14 von dem geschlossenen Zustand in den geöffneten Zustand geschaltet wird. Dann ist eine Zeit T2 während der zuvor erwähnten vorbestimmten Zeit definiert. Der zu dem Abschirmelement Es1 fließende Strom wird während zumindest einem Abschnitt der Zeit T2 durch die Stromerfassungsschaltung 71 gemessen und erfasst, um dadurch den möglichen Isolationsfehler zwischen der Sensorelektrode E1 und dem Abschirmelement Es1 zu erfassen. Wie in 14A bis 14G veranschaulicht, wird der Ein-/Aus-Schalter 16 von dem geöffneten Zustand in den geschlossenen Zustand geschaltet, wobei der Ein-/Aus-Schalter 15 in dem geöffneten Zustand ist (vgl. 14B und 14C), bevor der Ein-/Aus-Schalter 14 durch den ersten Schaltbetrieb von dem geöffneten Zustand in den geschlossenen Zustand geschaltet wird (vgl. 14A). Dann werden das elektrische Potential VE1 der Sensorelektrode E1 und ein elektrisches Potential der damit verbundenen Verdrahtung auf der Energieversorgungsspannung V1 fixiert. Zu dieser Zeit wird der Ein-/Aus-Schalter 64, während sich der Ein-/Aus-Schalter 16 in dem geschlossenen Zustand befindet, von dem geöffneten Zustand in den geschlossenen Zustand derart geschaltet, dass das elektrische Potential Vs1 des Abschirmelements Es1 als die Festspannung V3 spezifiziert ist (vgl. 14G). Unter derartigen Umständen wird der zwischen dem Op-Amp 61 und dem Abschirmelement Es1 fließende Strom während der Zeit T2 durch die Stromerfassungsschaltung 71 gemessen. Das elektrische Potential VE1 der Sensorelektrode E1 und ein elektrisches Potential der damit verbundenen Verdrahtung sind beide als die Spannung V1 spezifiziert, während das elektrische Potential Vs1 des Abschirmelements Es1 während der Zeit T2 als die Spannung V3 spezifiziert ist. Das heißt, VE1 ≠ Vs1 und folglich wird der fließende Strom nicht durch die Stromerfassungsschaltung 71 erfasst, solange die Isolation zwischen dem Abschirmelement Es1 und sowohl der Sensorelektrode E1 als auch der damit verbundenen Verdrahtung exzellent ist. Jedoch in den Fällen, in denen der Isolationsfehler zwischen dem Abschirmelement Es1 und sowohl der Sensorelektrode E1 als auch der damit verbundenen Verdrahtung auftritt, kann der Strom durch die Stromerfassungsschaltung 71 gemessen werden. Wie in 14A veranschaulicht, wird der Ein-/Aus-Schalter 14 von dem geöffneten Zustand in den geschlossenen Zustand geschaltet, während sich der Ein-/Aus-Schalter 16 in dem geschlossenen Zustand befindet. Alternativ kann der Ein-/Aus-Schalter 14 ungeachtet von „Ein-" und „Aus-Zuständen" der Ein-/Aus-Schalter 16 und 64 von dem geöffneten Zustand in den geschlossenen Zustand geschaltet werden. Nach dem Ablauf der Zeit T2 und vor dem Start des zweiten Schaltbetriebs wird der Ein-/Aus-Schalter 64 von dem geschlossenen Zustand in den geöffneten Zustand geschaltet, der Ein-/Aus-Schalter 63 wird von dem geöffneten Zustand in den geschlossenen Zustand geschaltet, und die Ein-/Aus-Schalter 14 und 16 werden jeder von dem geschlossenen Zustand in den geöffneten Zustand geschaltet. Gemäß einem anderen Beispiel der Kapazitätserfassungsvorrichtung 70, wie in 128 veranschaulicht, ist der Op-Amp 61 gegenüber dem in 12A veranschaulichten ersten Beispiel weggelassen. Darüber hinaus ist eine Verdrahtung, die mit einem Ende des Ein-/Aus-Schalters 63, einem Ende des Ein-/Aus-Schalters 64, und dem nichtinvertierenden Eingangsanschluss des Op-Amp 61 in 12A verbunden ist, durch eine Verdrahtung ersetzt, die mit einem Ende des Ein-/Aus-Schalters 63, einem Ende des Ein-/Aus-Schalters 64, und dem ersten Abschirmelement Es1 in 12B verbunden ist. Der Öffnungs- und Schließbetrieb von jedem der Ein-/Aus-Schalter in 128 ist derselbe wie derjenige in 12A, so dass derselbe Vorteil erlangt werden kann.
  • Die Kapazitätserfassungsvorrichtung 70 gemäß dem sechsten Ausführungsbeispiel, welche gegenüber der Kapazitätserfassungsvorrichtung 60 gemäß dem fünften Ausführungsbeispiel zusätzlich die Stromerfassungsschaltung 71 umfasst, kann im Wesentlichen denselben Vorteil erlangen wie denjenigen der Kapazitätserfassungsvorrichtung 60. Zudem kann die Kapazitätserfassungsvorrichtung 70 den Isolationsfehler zwischen der Sensorelektrode E1 und dem Abschirmelement Es1 prompt erfassen.
  • [Siebentes Ausführungsbeispiel]
  • 15A ist ein schematisches Schaltungsdiagramm, das eine Kapazitätserfassungsvorrichtung 80 gemäß einem Beispiel eines siebenten Ausführungsbeispiels zeigt. 16 ist eine erläuternde Ansicht eines in 15A mit A bezeichneten Abschnitts.
  • Die Kapazitätserfassungsvorrichtung 80 umfasst zusätzlich zu der Kapazitätserfassungsvorrichtung 70 gemäß dem sechsten Ausführungsbeispiel ein erstes externes Abschirmelement Eso1 und einen Ein-/Aus-Schalter 81. Das externe Abschirmelement Eso1 umgibt zumindest einen Abschnitt der Sensorelektrode E1, eine Verdrahtung, welche die Sensorelektrode E1 und den zweiten und dritten Ein-/Aus-Schalter 15 und 16 verbindet, und das erste Abschirmelement Es1. Darüber hinaus ist das externe Abschirmelement Eso1 mit einer dritten Festspannung Vso1 verbunden. Ein erstes Ende des Ein-/Aus-Schalters 81 ist mit der Festspannung Vso1 verbunden. Ein zweites Ende des Ein-/Aus-Schalters 81 ist mit dem nichtinvertierenden Anschluss des Op-Amp 61, mit einem zweiten Ende des Ein-/Aus-Schalters 63, dessen erstes Ende mit der ersten Energieversorgungsspannung V1 verbunden ist, und mit einem zweiten Ende des Ein-/Aus-Schalters 64 verbunden, dessen erstes Ende mit der ersten Festspannung V3 verbunden ist. Die Steuereinheit 17 steuert Zeitvorgaben von „Ein-" und „Aus"-Betrieben von jedem der Ein-/Aus-Schalter 14, 15, 16, 63, 64, und 81 auf eine derartige Weise, dass es verhindert wird, dass die Ein-/Aus-Schalter 15 und 16 zu derselben Zeit in den geschlossenen Zustand geschaltet werden und dass es verhindert wird, dass zwei oder mehr der Ein-/Aus-Schalter 63, 64 und 81 zu derselben Zeit in die geschlossenen Zustände geschaltet werden. Die andere Struktur der Kapazitätserfassungsvorrichtung 80 ist dieselbe wie diejenige der Kapazitätserfassungsvorrichtung 70 gemäß dem sechsten Ausführungsbeispiel.
  • In dem Fall, in dem ein Abschnitt von Elektrodenflächen der Sensorelektrode E1 mit Ausnahme einer dem variablen Kondensator Cx11 zugewandten Fläche und die Verdrahtung, welche die Sensorelektrode E1 und den zweiten und dritten Ein-/Aus-Schalter 15 und 16 verbindet, nicht durch das Abschirmelement Es1 umgeben sind, kann ein parasitärer Kondensator zwischen dem externen Abschirmelement Eso1 oder einer benachbarten Verdrahtung und einem elektrischen Element, wie beispielsweise einer Elektrode gebildet werden, was eine Zunahme von Messfehlern in der variablen Kapazität Cx11 verursachen kann. Daher sollten die Elektrodenflächen der Sensorelektrode E1, die nicht der Erdungselektrode E0 zugewandt sind, und die Verdrahtung, welche die Sensorelektrode E1 und die Ein-/Aus-Schalter 15 und 16 verbindet, vorzugsweise durch das Abschirmelement Es1 umgeben sein. Zudem fluktuiert das elektrische Potential Vs1 des Abschirmelements Es1 in Zusammenhang mit dem elektrischen Potential VE1 der Sensorelektrode E1, um dadurch mit hoher Wahrscheinlichkeit elektromagnetische Störungen zu erzeugen. Dementsprechend sollte das mit der dritten Festspannung Vso1 verbundene externe Abschirmelement Eso1 vorzugsweise das Abschirmelement Es1 umgeben.
  • 17A bis 17D sind Zeitverlaufsdiagramme zur Erläuterung eines Betriebs der Kapazitätserfassungsvorrichtung 80. Im Wesentlichen führt die Kapazitätserfassungsvorrichtung 80, genauer gesagt, die Steuereinheit 17 einen ersten Schaltbetrieb durch, bei welchem die Ein-/Aus-Schalter 14, 16 und 63 jeder von einem Zustand, bei welchem die Ein-/Aus-Schalter 14, 15, 64, und 81 jeder in dem geschlossenen Zustand sind, jeweils in den geschlossenen Zustand geschaltet werden, und danach werden sie in den geöffneten Zustand geschaltet, so dass zumindest die Ein-/Aus-Schalter 16 und 63 auf eine synchronisierte Weise geschaltet werden. Die Steuereinheit 17 führt danach wiederholt und wechselweise einen zweiten Schaltbetrieb, bei welchem die Ein-/Aus-Schalter 15 und 64 jeder auf die synchronisierte Weise für eine vorbestimmte Zeit in dem geschlossenen Zustand gehalten werden, und dann werden sie jeder in den geöffneten Zustand zurückgebracht, und einen dritten Schaltbetrieb durch, bei welchem der Ein-/Aus-Schalter 16 für eine vorbestimmte Zeit nachdem der zweite Schaltbetrieb durchgeführt wird in dem geschlossenen Zustand gehalten werden, und dann zumindest die Ein-/Aus-Schalter 16 und 63 beide auf die synchronisierte Weise von dem geschlossenen Zustand in den geöffneten Zustand geschaltet werden. Bei dem dritten Schaltbetrieb wird eine Zeitdauer definiert, während welcher die Ein-/Aus-Schalter 63 und 64 jeder in dem geöffneten Zustand gehalten werden und der Ein-/Aus-Schalter 81 in dem geschlossenen Zustand gehalten wird, während sich der Ein-/Aus-Schalter 16 in dem geschlossenen Zustand befindet. Gemäß den in 17A bis 17G veranschaulichten Zeitverläufen befindet sich der Ein-/Aus-Schalter 16 in dem geöffneten Zustand und der Ein-/Aus-Schalter 63 befindet sich in dem geschlossenen Zustand, bevor der erste Schaltbetrieb durchgeführt wird. Dann werden, durch den ersten Schaltbetrieb, die Ein-/Aus-Schalter 16 und 14 synchron von dem geöffneten Zustand in den geschlossenen Zustand geschaltet, und danach werden die Ein-/Aus-Schalter 14, 16 und 63 synchron von dem geschlossenen Zustand in den geöffneten Zustand geschaltet. Durch den zweiten Schaltbetrieb werden die Ein-/Aus-Schalter 15 und 64 für eine vorbestimmte Zeitdauer synchron in dem geschlossenen Zustand gehalten, und dann werden sie jeder in den geöffneten Zustand zurückgebracht. Durch den dritten Schaltbetrieb werden die Ein-/Aus-Schalter 16 und 81 synchron von dem geöffneten Zustand in den geschlossenen Zustand geschaltet, und danach wird nur der Ein-/Aus-Schalter 81 in den geöffneten Zustand geschaltet zusätzlich zu dem Schalten des Ein-/Aus-Schalters 63 von dem geöffneten Zustand in den geschlossenen Zustand und dem synchronen Schalten der Ein-/Aus-Schalter 16 und 63 von dem geschlossenen Zustand in den geöffneten Zustand.
  • Unmittelbar vor dem zweiten Schaltbetrieb werden die Ein-/Aus-Schalter 16 und 63 synchron von dem geschlossenen Zustand in den geöffneten Zustand geschaltet. Dann sind, da die Ein-/Aus-Schalter 15 und 64 durch den zweiten Schaltbetrieb synchron geöffnet und geschlossen werden, die elektrischen Potentiale VE1 und Vs1 der Sensorelektrode E1 und des Abschirmelements Es1 von unmittelbar bevor die Ein-/Aus-Schalter 16 und 63 synchron von dem geschlossenen Zustand in den geöffneten Zustand geschaltet werden bis zu einem Punkt, bei welchem die Ein-/Aus-Schalter 15 und 64 synchron von dem geschlossenen Zustand in den geöffneten Zustand geschaltet werden, jeweils im Wesentlichen einander gleich. Zu dieser Zeit sind daher keine elektrischen Ladungen vorhanden, die von dem parasitären Kondensator Cα11 resultieren, der zwischen dem Abschirmelement Es1 und sowohl der Sensorelektrode E1 und der Verdrahtung gebildet ist, welche die Sensorelektrode E1 und die Ein-/Aus-Schalter 15 und 16 verbindet. Zudem sind, auch wenn der Isolationsfehler zwischen dem Abschirmelement Es1 und sowohl der Sensorelektrode E1 und der Verdrahtung auftritt, welche die Sensorelektrode E1 und die Ein-/Aus-Schalter 15 und 16 verbinden, keine elektrischen Ladungen vorhanden, welche von dem Abschirmelement Es1 über den Isolationsfehlerabschnitt zu der Sensorelektrode E1 und der Verdrahtung übertragen werden, welche die Sensorelektrode E1 und die Ein-/Aus-Schalter 15 und 16 verbindet. Dementsprechend kann sich die Genauigkeit der Kapazitätserfassung erhöhen. Das elektrische Potential Vs1 des Abschirmelements Es1 ändert sich durch den zweiten und dritten Schaltbetrieb periodisch. Da das externe Abschirmelement Eso1 jedoch bei der Spannung Vso1 fixiert ist, kann ein Abstrahlen der Störung nach außen verhindert werden.
  • Gemäß der Steuerung der Steuereinheit 17 ist eine vorbestimmte Zeitdauer definiert, die gestartet wird, nachdem der Ein-/Aus-Schalter 16 von dem geschlossenen Zustand in den geöffneten Zustand geschaltet wird, und beendet ist, bevor der Ein-/Aus-Schalter 16 in den geöffneten Zustand zurückgebracht wird. Dann ist eine Zeit T1 während der zuvor erwähnten vorbestimmten Zeitdauer definiert, während welcher der Ein-/Aus-Schalter 81 in dem geschlossenen Zustand gehalten wird.
  • Da es verhindert wird, dass das elektrische Potential VE1 der Sensorelektrode E1 und das elektrische Potential Vs1 des Abschirmelements Es1 während der Zeit T1 einander gleich sind, ist die Kapazitätserfassungsvorrichtung 80 in der Lage, den während der Zeit T1 zwischen der Sensorelektrode E1 und dem Abschirmelement Es1 fließenden Strom mittels der Stromerfassungsschaltung 71 zu erfassen.
  • In den Fällen, in welchen die Isolation zwischen der Sensorelektrode E1 und dem Abschirmelement Es1 exzellent ist, fließt kein Strom zwischen der Sensorelektrode E1 und dem Abschirmelement Es1. Andererseits fließt bei dem Fall, bei welchem der Isolationsfehler zwischen der Sensorelektrode E1 und dem Abschirmelement Es1 auftritt, der Strom dazwischen, so dass der Sensorfehler erfasst werden kann, indem der zwischen der Sensorelektrode E1 und dem Abschirmelement Es1 fließende Strom erfasst wird.
  • Zudem ist das elektrische Potential Vs1 des Abschirmelements Es1 während der Zeit T1 gleich der Spannung Vso1 des externen Abschirmelements Eso1. Folglich fließt, auch wenn der Isolationsfehler zwischen dem Abschirmelement Es1 und dem externen Abschirmelement Eso1 auftritt, kein Strom von dem Abschirmelement Es1 zu dem externen Abschirmelement Eso1, um dadurch den Isolationsfehler zwischen dem Abschirmelement Es1 und sowohl der Sensorelektrode E1 als auch der Verdrahtung sicher zu erfassen, welche die Sensorelektrode E1 und die Ein-/Aus-Schalter 15 und 16 verbindet.
  • Der Isolationsfehler zwischen dem Abschirmelement Es1 und sowohl der Sensorelektrode E1 als auch der Verdrahtung, welche die Sensorelektrode E1 und die Ein-/Aus-Schalter 15 und 16 verbindet, wird nicht notwendigerweise zu der Zeit T1 erfasst. Beispielsweise kann der Isolationsfehler während einer Zeit T2 erfasst werden, wie in 18A bis 18G gezeigt.
  • 18A bis 18G sind Zeitverläufe zur Erfassung des Isolationsfehlers bei einer verschiedenen Zeitvorgabe. Es wird eine vorbestimmte Zeitdauer definiert, die gestartet wird, nachdem das Ausgangssignal Vout des Komparators 22 von einem niedrigen Pegel zu einem hohen Pegel geschaltet wird, und beendet ist, bevor der Ein-/Aus-Schalter 15 von dem geöffneten Zustand in den geschlossenen Zustand geschaltet wird, der unmittelbar danach auftritt, nachdem der Ein-/Aus-Schalter 14 von dem geschlossenen Zustand in den geöffneten Zustand geschaltet wird. Während der zuvor erwähnten vorbestimmten Zeitdauer ist die Zeit T2 definiert, während welcher sich der Ein-/Aus-Schalter 15 in dem geöffneten Zustand befindet, und sich die Ein-/Aus-Schalter 16 und 81 jeder in einem geschlossenen Zustand befinden. Dann wird der zu dem Abschirmelement Es1 fließende Strom zumindest während eines Abschnitts der Zeit T2 mittels der Stromerfassungsschaltung 71 gemessen, um dadurch den Isolationsfehler zwischen der Sensorelektrode E1 und dem Abschirmelement Es1 zu erfassen. In 18A bis 18G wird der Ein-/Aus-Schalter 63 von dem geschlossenen Zustand in den geöffneten Zustand geschaltet, bevor der Ein-/Aus-Schalter 14 durch den ersten Schaltbetrieb von dem geöffneten Zustand in den geschlossenen Zustand geschaltet wird (vgl. 18A), wobei sich der Ein-/Aus-Schalter 15 in dem geöffneten Zustand befindet. Dann werden die Ein-/Aus-Schalter 16 und 81 jeder von dem geöffneten Zustand in den geschlossenen Zustand geschaltet, so dass das elektrische Potential VE1 der Sensorelektrode E1 und ein elektrisches Potential der damit verbundenen Verdrahtung auf der Energieversorgungsspannung V1 fixiert wird, während das elektrische Potential Vs1 des Abschirmelements Es1 bei der Spannung Vso1 fixiert ist, um dadurch die elektrischen Potentiale zu differenzieren. Die Zeit T2 ist in der vorbestimmten Zeitdauer definiert, während welcher die zuvor erwähnten Ein-/Aus-Schalter 15, 63 und 64 jeweils in dem geöffneten Zustand gehalten werden, und die Ein-/Aus-Schalter 16 und 81 jeder in dem geschlossenen Zustand gehalten werden, so dass der zu dem Abschirmelement Es1 fließende Strom zumindest während der Zeit T2 mittels der Stromerfassungsschaltung 71 gemessen wird. Wenn der Ein-/Aus-Schalter 14 von dem geöffneten Zustand in den geschlossenen Zustand geschaltet wird und dann die Zeit T2 abgelaufen ist, wird der Ein-/Aus-Schalter 81 von dem geschlossenen Zustand in den geöffneten Zustand geschaltet, woraufhin der Ein-/Aus-Schalter 63 von dem geöffneten Zustand in den geschlossenen Zustand geschaltet wird. Danach werden die Ein-/Aus-Schalter 14, 16 und 63 synchron von dem geschlossenen Zustand in den geöffneten Zustand zurück geschaltet. Das heißt, die Steuereinheit 17 beendet den ersten Schaltbetrieb und bereitet den zweiten Schaltbetrieb vor. Gemäß einem anderen Beispiel des siebenten Ausführungsbeispiels, wie in 155 veranschaulicht, ist der Op-Amp 61 gegenüber dem in 15A veranschaulichten ersten Beispiel weggelassen. Darüber hinaus ist eine Verdrahtung, die mit einem Ende des Ein-/Aus-Schalters 63, einem Ende des Ein-/Aus-Schalters 64, und dem nichtinvertierenden Eingangsanschluss des Op-Amp 61 in 15A verbunden ist, durch eine Verdrahtung ersetzt, die mit einem Ende des Ein-/Aus-Schalters 63, einem Ende des Ein-/Aus-Schalters 64, und dem ersten Abschirmelement Es1 in 15B verbunden ist. Der Öffnungs- und Schließbetrieb von jedem Ein-/Aus-Schalter in 155 ist derselbe wie derjenige in 15A, so dass derselbe Vorteil erlangt werden kann.
  • Die zuvor erwähnte Kapazitätserfassungsvorrichtung 80 erfasst den von der Sensorelektrode E1 zu dem Abschirmelement Es1 fließenden Strom mittels der Stromerfassungsschaltung 71, um dadurch den möglichen Isolationsfehler zu erfassen, der zwischen der Sensorelektrode E1 und dem Abschirmelement Es1 auftritt.
  • [Achtes Ausführungsbeispiel]
  • 19B ist ein schematisches Schaltungsdiagramm, das eine Kapazitätserfassungsvorrichtung 90 gemäß einem Beispiel eines achten Ausführungsbeispiels zeigt. Teile oder Elemente in 19B, die im Wesentlichen dieselben sind wie diejenigen in 4, welche die Kapazitätserfassungsvorrichtung 20 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel veranschaulicht, tragen dieselben Bezugszeichen. 20 ist eine erläuternde Ansicht eines in 19B mit A bezeichneten Abschnitts. Die Kapazitätserfassungsvorrichtung 90 umfasst den ersten und zweiten OP-Amp 21 und 31, den Komparator 22, den ersten und zweiten Bezugskondensator 23 und 33, den ersten bis sechsten Ein-/Aus-Schalter 24, 25, 26, 34, 35, 36, die erste und zweite Sensorelektrode E1 und E2, und die Steuereinheit 37, die alle im Wesentlichen auf dieselbe Weise verbunden sind, wie bei dem in 4 veranschaulichten zweiten Ausführungsbeispiel.
  • Wie in 20 veranschaulicht, stellt ein Bezugszeichen Cx11 nachfolgend eine erste variable Kapazität oder einen ersten variablen Kondensator dar. Der erste variable Kondensator Cx11 umfasst eine Erdungselektrode E0, die ein im Wesentlichen konstantes Potential aufweist, und die erste Sensorelektrode E1, die derart angeordnet ist, dass sie der Erdungselektrode E0 zugewandt ist. Daher dient die Sensorelektrode E1 als eine Elektrode an einem Ende des ersten variablen Kondensators Cx11, und die Erdungselektrode E0 ist ein geerdetes Medium (Messobjekt), wie beispielsweise eine Hand einer Bedienperson oder ein Kopf eines Insassen. Die erste variable Kapazität Cx11 variiert als Reaktion auf einen Abstand zwischen der Sensorelektrode E1 und der Erdungselektrode E0. Auf die gleiche Weise wie das Bezugszeichen Cx11, stellt ein Bezugszeichen Cx21, nachfolgend eine zweite variable Kapazität oder einen zweiten variablen Kondensator dar. Der zweite variable Kondensator Cx21 umfasst die Erdungselektrode E0 und die zweite Sensorelektrode E2, die derart angeordnet ist, dass sie der Erdungselektrode E0 zugewandt ist. Daher dient die zweite Sensorelektrode E2 als eine Elektrode an einer Seite des zweiten variablen Kondensators Cx21, und die Erdungselektrode E0 ist ein geerdetes Medium (Messobjekt), wie beispielsweise eine Hand einer Bedienperson oder ein Kopf eines Insassen. Die zweite variable Kapazität Cx21 variiert als Reaktion auf einen Abstand zwischen der Sensorelektrode E2 und der Erdungselektrode E0. Da die erste und zweite Sensorelektrode E1 und E2 benachbart zueinander angeordnet sind, wird eine parasitäre Kapazität oder ein Kondensator Cx0 zwischen der ersten Sensorelektrode E1 und der zweiten Sensorelektrode E2 gebildet.
  • Die Kapazitätserfassungsvorrichtung 90 umfasst ein erstes Abschirmelement Es1 und ein zweites Abschirmelement Es2, welche nicht in dem zweiten Ausführungsbeispiel umfasst sind. Das erste Abschirmelement Es1 umgibt Elektrodenflächen der Sensorelektrode E1 mit Ausnahme einer der Erdungselektrode E0 zugewandten Fläche, während eine vorbestimmte Lücke zu den Abschirmflächen gewahrt wird. Das Abschirmelement Es1 umgibt auch eine Verdrahtung, welche die Sensorelektrode E1 und die Ein-/Aus-Schalter 25 und 26 verbindet, während eine vorbestimmte Lücke dazwischen gewahrt wird.
  • Das Abschirmelement Es2 umgibt Elektrodenflächen der Sensorelektrode E2 mit Ausnahme einer der Erdungselektrode E0 zugewandten Fläche, während eine vorbestimmte Lücke zu den Abschirmflächen gewahrt wird. Das Abschirmelement Es2 umgibt auch eine Verdrahtung, welche die Sensorelektrode E2 und die Ein-/Aus-Schalter 35 und 36 verbindet, während eine vorbestimmte Lücke dazwischen gewahrt wird.
  • Wie in 19B veranschaulicht, ist der Ausgangsanschluss des Op-Amp 61 mit dem Abschirmelement Es1 verbunden. Der nichtinvertierende Eingangsanschluss (+) des Op-Amp 61 ist mit einem ersten Ende des Ein-/Aus-Schalters 63 verbunden, dessen zweites Ende mit der ersten Energieversorgungsspannung V1 und auch mit einem ersten Ende des Ein-/Aus-Schalters 64 verbunden ist, dessen zweites Ende mit der ersten Festspannung V3 verbunden ist. Der invertierende Eingangsanschluss (-) des Op-Amp 61 ist mit seinem Ausgangsanschluss verbunden.
  • Ein Ausgangsanschluss eines Operationsverstärkers (das heißt Op-Amp) 91 ist mit dem Abschirmelement Es2 verbunden. Ein nichtinvertierender Eingangsanschluss (+) des Op-Amp 91 ist mit einem ersten Ende eines Ein-/Aus-Schalters 93 verbunden, dessen zweites Ende mit der zweiten Energieversorgungsspannung V2 und mit einem ersten Ende eines Ein-/Aus-Schalters 94 verbunden ist, dessen zweites Ende mit der zweiten Festspannung V5 verbunden ist. Ein invertierender Eingangsanschluss (-) des Op-Amp 91 ist mit seinem Ausgangsanschluss verbunden.
  • Die Steuereinheit 37 steuert die Schaltbetriebe der Ein-/Aus-Schalter 63, 64, 93 und 94 zusätzlich zu den Ein-/Aus-Schaltern 24 bis 26 und 34 bis 36. Zu dieser Zeit werden bei jeweiligen Kombinationen der Ein-/Aus-Schalter 25 und 26, der Ein-/Aus-Schalter 35 und 36, der Ein-/Aus-Schalter 63 und 64, und der Ein-/Aus-Schalter 93 und 94, sowohl die Ein-/Aus-Schalter mit der identischen Kombination niemals zu derselben Zeit in den geschlossenen Zustand geschaltet. Eine Größenbeziehung von Spannungen (elektrische Potentiale) V1, V2, V3 und V5 kann entweder als V1 > V3 > V5 > V2 oder als V1 < V3 < V5 < V2 definiert sein.
  • Ein Grundbetrieb der Kapazitätserfassungsvorrichtung 90 ist im Wesentlichen derselbe wie derjenige der Kapazitätserfassungsvorrichtung 20 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel. 21A bis 21I sind Zeitverlaufsdiagramme zur Erläuterung eines Betriebs der in 19A, 19B und 19C dargestellten Kapazitätserfassungsvorrichtung 90. In 21A bis 21I ist eine Größenbeziehung von Spannungen (elektrische Potentiale) V1, V2, V3 und V5 als V1 > V3 > V5 > V2 definiert.
  • Gemäß der Kapazitätserfassungsvorrichtung 90 führt die Steuereinheit, auf die selbe Weise wie bei dem zweiten Ausführungsbeispiel einen ersten Schaltbetrieb durch, bei welchem die Ein-/Aus-Schalter 24 und 34 jeder von einem geöffneten Zustand für eine vorbestimmte Zeit in einen geschlossenen Zustand gebracht werden und dann in den geöffneten Zustand zurückgebracht werden (vgl. 21A). Danach führt die Steuereinheit 37 wiederholt und wechselweise einen zweiten Schaltbetrieb, bei welchem die Ein-/Aus-Schalter 25 und 35 jeder von einem geöffneten Zustand für eine vorbestimmte Zeit in einen geschlossenen Zustand gebracht werden und dann in den geöffneten Zustand zurückgebracht werden (vgl. 21B), und einen dritten Schaltbetrieb durch, bei welchem die Ein-/Aus-Schalter 26 und 36 jeder von einem geöffneten Zustand für eine vorbestimmte Zeit in einen geschlossenen Zustand gebracht werden und dann in den geöffneten Zustand zurückgebracht werden (vgl. 21C). Zu dieser Zeit können die Ein-/Aus-Schalter 26 und 36 jeder von dem geöffneten Zustand in den geschlossenen Zustand geschaltet werden, um darin für eine vorbestimmte Zeit gehalten zu werden, nachdem der erste Schaltbetrieb durchgeführt ist, wie in 21C veranschaulicht. Bei den zuvor erwähnten Schaltbetrieben werden die Ein-/Aus-Schalter 63 und 93 jeder von dem geöffneten Zustand in den geschlossenen Zustand geschaltet, während sich die Ein-/Aus-Schalter 26 und 36 jeder in dem geschlossenen Zustand befinden, und dann werden sie jeder von dem geschlossenen Zustand in den geöffneten Zustand geschaltet, nachdem die Ein-/Aus-Schalter 26 und 36 jeder von dem geschlossenen Zustand in den geöffneten Zustand geschaltet werden und auch bevor der zweite Schaltbetrieb durchgeführt wird. Durch den zweiten Schaltbetrieb werden die Ein-/Aus-Schalter 25, 35, 64 und 94 jeder zu der selben Zeit von dem geöffneten Zustand in den geschlossenen Zustand geschaltet. Dann werden, nachdem die Ein-/Aus-Schalter 25 und 35 von dem geschlossenen Zustand in den geöffneten Zustand geschaltet werden gefolgt von dem Schalten der Ein-/Aus-Schalter 26 und 36 jeder von dem geöffneten Zustand in den geschlossenen Zustand, die Ein-/Aus-Schalter 64 und 94 von dem geschlossenen Zustand in den geöffneten Zustand geschaltet.
  • Gemäß dem ersten Schaltbetrieb werden beide Elektroden des Bezugskondensators 23 und beide Elektroden des Bezugskondensators 33 jeweils kurzgeschlossen. Dann nimmt das elektrische Potential Vin- des Eingangsanschlusses (-) des Komparators 22 auf V3 zu, während das elektrische Potential Vin+ des Eingangsanschlusses (+) des Komparators 22 auf V5 abnimmt, wie in 21E veranschaulicht. Als Folge davon ändert sich das Ausgangssignal Vout des Komparators 22 von einem hohen Pegel in einen niedrigen Pegel, wie in 21G veranschaulicht.
  • Gemäß dem zweiten Schaltbetrieb wird die elektrische Ladung (Cx11·(V1 – V3)) in Zusammenhang mit der Fluktuation des elektrischen Potentials VE1 der Sensorelektrode E1 in dem Bezugskondensator 23 gespeichert, und dann nimmt das elektrische Potential Vin- ab. Zu derselben Zeit wird die elektrische Ladung (Cx21·(V2 – V5)) in Zusammenhang mit der Fluktuation des elektrischen Potentials VE2 der Sensorelektrode E2 in dem Bezugskondensator 33 gespeichert, und dann nimmt das elektrische Potential Vin+ zu, wie in 21C veranschaulicht.
  • Das elektrische Potential VE1 der Sensorelektrode E1 nimmt durch den zweiten Schaltbetrieb ab und wird dann gleich der ersten Festspannung V3. Durch den dritten Schaltbetrieb nimmt das elektrische Potential VE1 der Sensorelektrode E1 jedoch erneut zu, so dass es gleich der Energieversorgungsspannung V1 wird, wie in 21D veranschaulicht. Das elektrische Potential VE2 der Sensorelektrode E2 nimmt durch den zweiten Schaltbetrieb zu und wird dann gleich der zweiten Festspannung V5. Durch den dritten Schaltbetrieb nimmt das elektrische Potential VE2 der Sensorelektrode E2 jedoch erneut zu, so dass es gleich der Energieversorgungsspannung V2 wird, wie in 21F veranschaulicht.
  • Als Reaktion auf die Anzahl einer Wiederholung des zweiten und dritten Schaltbetriebs nimmt das elektrische Potential Vin- des Eingangsanschlusses (-) des Komparators 22 ab während das elektrische Potential Vin+ des Eingangsanschlusses (+) des Komparators 22 zunimmt.
  • Wenn das elektrische Potential Vin- des Eingangsanschlusses (-) des Komparators 22 auf oder unter das elektrische Potential Vin+ des Eingangsanschlusses (+) des Komparators 22 abnimmt, ändert sich das Ausgangssignal Vout des Komparators 12 von dem niedrigen Pegel auf den hohen Pegel. Die Steuereinheit 37 zählt die Anzahl von Wiederholungen des zweiten Schaltbetriebs, bevor sich das Ausgangssignal Vout des Komparators 12 auf den hohen Pegel zu ändern scheint, und gibt dann ein Berechnungsergebnis einer Funktion dieser gezählten Anzahl aus.
  • Die Änderung des elektrischen Potentials Vin- ist proportional zu der Wiederholungsanzahl des zweiten Schaltbetriebs. Eine Größenänderung bei dem elektrischen Potential Vin- ist im Wesentlichen proportional zu der variablen Kapazität Cx11. Auf dieselbe Weise ist die Änderung des elektrischen Potentials Vin+ proportional zu der Wiederholungsanzahl des zweiten Schaltbetriebs. Eine Größenänderung bei dem elektrischen Potential Vin+ ist im Wesentlichen proportional zu der variablen Kapazität Cx21. Da die variablen Kapazitäten Cx11 und Cx21 jeweils umgekehrt proportional zu dem Abstand d zwischen den Sensorelektroden E1 und E2 und der Erdungselektrode E0 sind, ist das Ausgangssignal Vout des Komparators 22 eine Funktion des Abstands d. Folglich kann in den Fällen, in welchen die Kapazitätserfassungsvorrichtung 90 als ein Abstandssensor Verwendung findet, die Ausgabe der Kapazitätserfassungsvorrichtung 90 einfach in Abstandsinformationen umgewandelt werden.
  • Darüber hinaus werden ein Verhältnis von SE1 zu Cs2, das heißt SE1/Cs2, wobei SE1 ein Bereich der Sensorelektrode E1 ist und Cs2 eine Kapazität des ersten Bezugskondensators 23 ist, und ein Verhältnis von SE2 zu Cs3, das heißt SE2/Cs3, wobei SE2 ein Bereich der Sensorelektrode E2 ist und Cs3 eine Kapazität des zweiten Bezugskondensators 33 ist, einander gleich gemacht, so dass ein Effekt von elektromagnetischen Störungen verhindert werden kann. Darüber hinaus werden SE1·(V1 – V3) und SE2·(V5 – V2) einander gleich gemacht, so dass die Erzeugung von Funkrauschen verhindert werden kann.
  • In diesem Fall erzeugen Elektrodenflächen der Sensorelektrode E1 mit Ausnahme der Fläche, die der Erdungselektrode E0 zugewandt ist, und die Verdrahtung welche die Sensorelektrode E1 und die Ein-/Aus-Schalter 25 und 26 verbindet, einen (nicht abgebildeten) parasitären Kondensator Cα1. Unter der Annahme, dass das elektrische Potential der Erdungselektrode E0 konstant ist, wird die elektrische Ladung, die gleich Cα1·(V1 – V3) ist, die von dem parasitären Kondensator Cα1 resultiert, als Reaktion auf die Wiederholung des zweiten und dritten Schaltbetriebs zu dem Bezugskondensator 23 übertragen. Darüber hinaus wird unter der Annahme, dass das elektrische Potential der Erdungselektrode E0 konstant ist, die elektrische Ladung, die gleich Cx0·(V1 – V2 – V3 + V5) ist, die von dem parasitären Kondensator Cx0 resultiert, der zwischen den Sensorelektroden E1 und E2 gebildet ist, als Reaktion auf die Wiederholung des zweiten und dritten Schaltbetriebs zu dem Bezugskondensator 23 übertragen. Dementsprechend wird unnötige elektrische Ladung in dem Bezugskondensator 23 gespeichert.
  • Auf die gleiche Weise erzeugen Elektrodenflächen der Sensorelektrode E2 mit Ausnahme der Fläche, die der Erdungselektrode E0 zugewandt ist, und die Verdrahtung welche die Sensorelektrode E2 und die Ein-/Aus-Schalter 35 und 36 verbindet, einen (nicht abgebildeten) parasitären Kondensator Cα2. Die elektrische Ladung, die gleich Cα2·(V2 – V5) ist, die von dem parasitären Kondensator Cα2 resultiert, wird als Reaktion auf die Wiederholung des zweiten und dritten Schaltbetriebs zu dem Bezugskondensator 33 übertragen. Darüber hinaus wird die elektrische Ladung, die gleich Cx0·(V2 – V1 – V5 + V3) ist, die von dem parasitären Kondensator Cx0 resultiert, der zwischen den Sensorelektroden E1 und E2 gebildet wird, als Reaktion auf die Wiederholung des zweiten und dritten Schaltbetriebs zu dem Bezugskondensator 33 übertragen. Dementsprechend wird unnötige elektrische Ladung in dem Bezugskondensator 33 gespeichert. Auf diese Weise verursacht unnötige elektrische Ladung aufgrund eines Vorhandenseins der parasitären Kondensatoren Cα1, Cα2, und Cx0 eine Verminderung der Erfassungsgenauigkeit der Kapazitätserfassungsvorrichtung 90 und verursacht auch, dass die Kapazitätserfassungsvorrichtung 90 leicht einen Effekt von elektromagnetischen Störungen empfängt.
  • Daher umgibt gemäß der Kapazitätserfassungsvorrichtung 90 des achten Ausführungsbeispiels das Abschirmelement Es1 Elektrodenflächen der Sensorelektrode E1 mit Ausnahme der der Erdungselektrode E0 zugewandten Fläche, während eine vorbestimmte Lücke zu den Abschirmflächen gewahrt wird. Das Abschirmelement Es1 umgibt auch die Verdrahtung, welche die Sensorelektrode E1 und die Ein-/Aus-Schalter 25 und 26 verbindet, während eine vorbestimmte Lücke dazwischen gewahrt wird. Darüber hinaus umgibt das Abschirmelement Es2 Elektrodenflächen der Sensorelektrode E2 mit Ausnahme der der Erdungselektrode E0 zugewandten Fläche, während eine vorbestimmte Lücke zu den Abschirmflächen gewahrt wird. Das Abschirmelement Es2 umgibt auch die Verdrahtung, welche die Sensorelektrode E2 und die Ein-/Aus-Schalter 35 und 36 verbindet, während eine vorbestimmte Lücke dazwischen gewahrt wird. Dementsprechend wird im Vergleich zu der Kapazitätserfassungsvorrichtung 20 des zweiten Ausführungsbeispiels, unter der Annahme, dass die gleich strukturierten Sensorelektroden und die damit verbundene Verdrahtung Verwendung finden, Bereiche der Sensorelektrode E1 und E2, welche den jeweils damit verbundenen Verdrahtungen zugewandt sind, geringer, um dadurch einen kleinen Wert der parasitären Kapazität Cc0 zu erzielen. Zudem wird der parasitäre Kondensator Cα1 gebildet, da das Abschirmelement Es1 Elektrodenflächen der Sensorelektrode E1 mit Ausnahme der der Erdungselektrode E0 zugewandten Fläche umgibt, während eine vorbestimmte Lücke zu den Abschirmflächen gewahrt wird, und auch die Verdrahtung umgibt, welche die Sensorelektrode E1 und die Ein-/Aus-Schalter 25 und 26 verbindet, während eine vorbestimmte Lücke dazwischen gewahrt wird. Auf dieselbe Weise wird der parasitäre Kondensator Cα2 gebildet, da das Abschirmelement Es2 Elektrodenflächen der Sensorelektrode E2 mit Ausnahme der der Erdungselektrode E0 zugewandten Fläche umgibt, während eine vorbestimmte Lücke zu den Abschirmflächen gewahrt wird, und auch die Verdrahtung umgibt, welche die Sensorelektrode E2 und die Ein-/Aus-Schalter 35 und 36 verbindet, während eine vorbestimmte Lücke dazwischen gewahrt wird. In diesem Fall werden, wie in 21D, 21F, 21H und 21I gezeigt, zumindest während einer Dauer von bevor die Ein-/Aus-Schalter 26 und 36 jeder von dem geschlossenen Zustand in den geöffneten Zustand geschaltet werden, bis unmittelbar nachdem die Ein-/Aus-Schalter 25 und 35 jeder von dem geschlossenen Zustand in den geöffneten Zustand geschaltet werden, das elektrische Potential VE1 der ersten Sensorelektrode E1 und das elektrische Potential Vs1 des ersten Abschirmelements Es1 einander gleich und das elektrische Potential VE2 der zweiten Sensorelektrode E2 und das elektrische Potential Vs2 des zweiten Abschirmelements Es2 einander gleich.
  • Wie zuvor erwähnt, sind das elektrische Potential VE1 der ersten Sensorelektrode E1 und das elektrische Potential Vs1 des ersten Abschirmelements Es1 zumindest während der Dauer von bevor der Ein-/Aus-Schalter 26 von dem geschlossenen Zustand in den geöffneten Zustand geschaltet wird bis unmittelbar nachdem der Ein-/Aus-Schalter 25 von dem geschlossenen Zustand in den geöffneten Zustand geschaltet werden einander gleich. Folglich wird in einem Zustand, in welchem keine elektrische Ladung in einem Kondensator gespeichert wird, der zwischen dem Abschirmelement Es1 und sowohl der Sensorelektrode E1 als auch der Verdrahtung gebildet wird, die zwischen der Sensorelektrode E1 und den Ein-/Aus-Schaltern 25 und 26 verbindet, die sich ändernde elektrische Ladung, die an der Sensorelektrode E1 gespeichert wird, die zusammen mit der die Sensorelektrode E1 und die Ein-/Aus-Schalter 25 und 26 verbindenden Verdrahtung eine Elektrode von Kondensatoren (das heißt, Cx11, Cα1 und Cx0) bildet, bei dem Bezugskondensator 23 gespeichert, bevor und nachdem der Ein-/Aus-Schalter 25 von dem geöffneten Zustand in den geschlossenen Zustand geschaltet wird. Zu dieser Zeit ist, wie zuvor erwähnt, der Wert von Cx0 kleiner als derjenige in der Kapazitätserfassungsvorrichtung 20 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel. Da das Abschirmelement Es1 Elektrodenflächen der Sensorelektrode E1 mit Ausnahme der der Erdungselektrode E0 zugewandten Fläche umgibt, während eine vorbestimmte Lücke zu den Abschirmflächen gewahrt wird, und auch die Verdrahtung umgibt, welche die Sensorelektrode E1 und die Ein-/Aus-Schalter 25 und 26 verbindet, während eine vorbestimmte Lücke dazwischen gewahrt wird, eine Hauptkomponente der parasitären Kapazität Cα1 gleich einer Kapazität, die zwischen dem Abschirmelement Es1 und sowohl der Sensorelektrode E1 als auch der Verdrahtung gebildet wird, welche die Sensorelektrode E1 und die Ein-/Aus-Schalter 25 und 26 verbindet. Als Folge davon wird die Übertragung der elektrischen Ladung zu dem Bezugskondensator 23, die von den parasitären Kondensatoren Cα1 und Cx0 resultiert, reduziert, um dadurch eine Verminderung bei der Kapazitätserfassungsgenauigkeit zu verhindern, die durch den Effekt der/des parasitären Kapazität oder Kondensators verursacht wird.
  • Auf die gleiche Weise sind das elektrische Potential VE2 der zweiten Sensorelektrode E2 und das elektrische Potential Vs2 des zweiten Abschirmelements Es2 zumindest von bevor der Ein-/Aus-Schalter 36 von dem geschlossenen Zustand in den geöffneten Zustand geschaltet wird bis unmittelbar nachdem der Ein-/Aus-Schalter 35 von dem geschlossenen Zustand in den geöffneten Zustand geschaltet wird einander gleich. Folglich wird in einem Zustand, in welchem keine elektrische Ladung zwischen dem Abschirmelement Es2 und sowohl der Sensorelektrode E2 als auch der Verdrahtung gespeichert wird, die zwischen der Sensorelektrode E2 und den Ein-/Aus-Schaltern 35 und 36 verbindet, die sich ändernde elektrische Ladung, die an der Sensorelektrode E2 gespeichert ist, die zusammen mit der die Sensorelektrode E2 und die Ein-/Aus-Schalter 35 und 36 verbindenden Verdrahtung eine Elektrode von Kondensatoren (das heißt, Cx21, Cα2 und Cx0) bildet, bei dem Bezugskondensator 33 gespeichert, bevor und nachdem der Ein-/Aus-Schalter 35 von dem geöffneten Zustand in den geschlossenen Zustand geschaltet wird. Zu dieser Zeit ist, wie zuvor erwähnt, der Wert von Cx0 kleiner als derjenige in der Kapazitätserfassungsvorrichtung 20 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel. Da das Abschirmelement Es2 Elektrodenflächen der Sensorelektrode E2 mit Ausnahme der der Erdungselektrode E0 zugewandten Fläche umgibt, während eine vorbestimmte Lücke zu den Abschirmflächen gewahrt wird, und auch die Verdrahtung umgibt, welche die Sensorelektrode E2 und die Ein-/Aus-Schalter 35 und 36 verbindet, während eine vorbestimmte Lücke dazwischen gewahrt wird, eine Hauptkomponente der parasitären Kapazität Cα2 gleich einer Kapazität, die zwischen dem Abschirmelement Es2 und sowohl der Sensorelektrode E2 als auch der Verdrahtung gebildet wird, die zwischen der Sensorelektrode E2 und den Ein-/Aus-Schaltern 35 und 36 verbindet. Als Folge davon wird die Übertragung der elektrischen Ladung zu dem Bezugskondensator 33, die von den parasitären Kondensatoren Cα2 und Cx0 resultiert, reduziert, um dadurch eine Verminderung bei der Kapazitätserfassungsgenauigkeit zu verhindern, die durch den Effekt der/des parasitären Kapazität oder Kondensators verursacht wird.
  • Die Kapazitätserfassungsvorrichtung 90 gemäß dem achten Ausführungsbeispiel besitzt zusätzlich zu einem Vorteil einer Reduktion des parasitären Kondensators, der auf Abschnitte zwischen den Sensorelektroden E1 und E2 und jeweiligen damit verbundenen Verdrahtungen parasitär ist, einen nachfolgend gezeigten Vorteil.
  • Sogar bei dem Fall eines zwischen der Sensorelektrode E1 und dem Abschirmelement Es1 auftretenden Isolationsfehlers wird es verhindert, dass die elektrische Ladung aufgrund des Stroms, der zwischen der Sensorelektrode E1 und dem Abschirmelement Es1 fließt, in dem Bezugskondensator 23 gespeichert wird, da das elektrische Potential VE1 der ersten Sensorelektrode E1 und das elektrische Potential Vs1 des ersten Abschirmelements Es1 zumindest von bevor der Ein-/Aus-Schalter 26 von dem geschlossenen Zustand in den geöffneten Zustand geschaltet wird bis unmittelbar nachdem der Ein-/Aus-Schalter 25 von dem geschlossenen Zustand in den geöffneten Zustand geschaltet wird, wie in 21D und 21H gezeigt.
  • Ferner wird es sogar bei dem Fall eines zwischen der Sensorelektrode E2 und dem Abschirmelement Es2 auftretenden Isolationsfehlers verhindert, dass die elektrische Ladung aufgrund des Stroms, der zwischen der Sensorelektrode E2 und dem Abschirmelement Es2 fließt, in dem Bezugskondensator 33 gespeichert wird, da das elektrische Potential VE2 der zweiten Sensorelektrode E2 und das elektrische Potential Vs2 des zweiten Abschirmelements Es2 zumindest von bevor der Ein-/Aus-Schalter 36 von dem geschlossenen Zustand in den geöffneten Zustand geschaltet wird bis unmittelbar nachdem der Ein-/Aus-Schalter 35 von dem geschlossenen Zustand in den geöffneten Zustand geschaltet wird, wie in 21F und 21I gezeigt. Als Folge davon kann die Genauigkeit zur Erfassung einer Kapazität verbessert werden, die zwischen den Sensorelektroden gebildet wird, von denen eine ein zu erfassendes Objekt ist.
  • Gemäß einem anderen Beispiel der in 19A veranschaulichten Kapazitätserfassungsvorrichtung 90 sind die Op-Amps 61 und 91 in dem in 19B veranschaulichten Beispiel weggelassen. In 19B ist ein Ende des Ein-/Aus-Schalters 63, ein Ende des Ein-/Aus-Schalters 64 und der nichtinvertierende Eingangsanschluss des Op-Amp 61 miteinander verbunden, während in 19A ein Ende des Ein-/Aus-Schalters 63, ein Ende des Ein-/Aus-Schalters 64 und das erste Abschirmelement Es1 miteinander verbunden sind. Auf dieselbe Weise sind in 19B ein Ende des Ein-/Aus-Schalters 93, ein Ende des Ein-/Aus-Schalters 94 und der nichtinvertierende Eingangsanschluss des Op-Amp 91 miteinander verbunden, während in 19A ein Ende des Ein-/Aus-Schalters 93, ein Ende des Ein-/Aus-Schalters 94 und das zweite Abschirmelement Es2 miteinander verbunden sind. Die Öffnungs- und Schließbetriebe von jedem der Ein-/Aus-Schalter in 19A sind gleich denjenigen in 19B, um dadurch denselben Vorteil zu erzielen. Zudem sind bei noch einem Beispiel der Kapazitätserfassungsvorrichtung 90, das in 19C veranschaulicht ist, die Ein-/Aus-Schalter 63, 64, 93 und 94 aus dem in 19B veranschaulichten Beispiel weggelassen. Eine mit der Sensorelektrode E1 in 19B verbundene Verdrahtung ist mit dem nichtinvertierenden Eingangsanschluss des Op-Amp 61 in 19C verbunden. Eine mit der Sensorelektrode E2 in 19B verbundene Verdrahtung ist mit dem nichtinvertierenden Eingangsanschluss des Op-Amp 91 in 19C verbunden. Dann wird durch Weglassen der Steuerung der Ein-/Aus-Schalter 63, 64, 93 und 94 derselbe Vorteil wie bei dem Beispiel in 19B erzielt werden.
  • [Neuntes Ausführungsbeispiel]
  • 22A ist ein schematisches Schaltungsdiagramm, welches eine Kapazitätserfassungsvorrichtung 100 gemäß einem Beispiel eines neunten Ausführungsbeispiels veranschaulicht. Teile oder Elemente in 22A, welche im Wesentlichen dieselben sind wie diejenigen in 19B, tragen dieselben Bezugszeichen. Die Kapazitätserfassungsvorrichtung 100 umfasst gegenüber der Kapazitätserfassungsvorrichtung 90 des achten Ausführungsbeispiels zudem eine erste Stromerfassungsschaltung 71 zwischen dem Abschirmelement Es1 und dem Ausgangsanschluss des Op-Amp 61 und eine zweite Stromerfassungsschaltung 101 zwischen dem Abschirmelement Es2 und dem Ausgangsanschluss des Op-Amp 91. Die andere Struktur der Kapazitätserfassungsvorrichtung 100 ist dieselbe wie diejenige der Kapazitätserfassungsvorrichtung 90 gemäß dem achten Ausführungsbeispiel.
  • 23A bis 23I sind Zeitverlaufsdiagramme zur Erläuterung eines Betriebs der Kapazitätserfassungsvorrichtung 100 und entsprechen 21A bis 21I. Ein Grundbetrieb der Kapazitätserfassungsvorrichtung 100 ist derselbe wie derjenige der Kapazitätserfassungsvorrichtung 90. Das heißt, es wird ein erster Schaltbetrieb durchgeführt, und dann werden wiederholt und wechselweise ein zweiter und dritter Schaltbetrieb durchgeführt. Zu dieser Zeit werden, auf die gleiche Weise wie bei der Kapazitätserfassungsvorrichtung 90 gemäß dem achten Ausführungsbeispiel, bei jeweiligen Kombinationen der Ein- /Aus-Schalter 25 und 26, der Ein-/Aus-Schalter 35 und 36, der Ein-/Aus-Schalter 63 und 64 und der Ein-/Aus-Schalter 93 und 94, beide Ein-/Aus-Schalter in der identischen Kombination niemals zu der selben Zeit in den geschlossenen Zustand geschaltet.
  • Gemäß der Steuerung der Steuereinheit 37 (das heißt, der ersten und zweiten Elektropotentialanlegeeinrichtung) werden die Ein-/Aus-Schalter 63 und 93 jeder von dem geöffneten Zustand in den geschlossenen Zustand geschaltet, bevor die Ein-/Aus-Schalter 26 und 36 jeder von dem geschlossenen Zustand in den geöffneten Zustand geschaltet werden, und dann werden sie jeder von dem geschlossenen Zustand in den geöffneten Zustand geschaltet, nachdem die Ein-/Aus-Schalter 26 und 36 jeder von dem geschlossenen Zustand in den geöffneten Zustand geschaltet werden. Dann werden durch den zweiten Schaltbetrieb die Ein-/Aus-Schalter 25, 35, 64 und 94 zu derselben Zeit von dem geöffneten Zustand in den geschlossenen Zustand geschaltet. Nachdem die Ein-/Aus-Schalter 25 und 35 jeder von dem geschlossenen Zustand in den geöffneten Zustand geschaltet sind, werden die Ein-/Aus-Schalter 64 und 94 jeder von dem geschlossenen Zustand in den geöffneten Zustand geschaltet. Danach wird eine Zeit T1 definiert, während welcher sich die Ein-/Aus-Schalter 26 und 36 jeder in dem geschlossenen Zustand befinden, sich die Ein-/Aus-Schalter 25 und 35 jeder in dem geöffneten Zustand befinden, sich die Ein-/Aus-Schalter 64 und 94 jeder in dem geschlossenen Zustand befinden, und sich die Ein-/Aus-Schalter 63 und 93 jeder in dem geöffneten Zustand befinden.
  • Die Kapazitätserfassungsvorrichtung 100 erfasst einen über den Ein-/Aus-Schalter 63 in das Abschirmelement Es1 fließenden Strom mittels der Stromerfassungsschaltung 71 während der Zeit T1 für die Zwecke eines Erfassens des möglichen Isolationsfehlers zwischen der Sensorelektrode E1 und dem Abschirmelement Es1. Darüber hinaus erfasst die Kapazitätserfassungsvorrichtung 100 einen über den Ein-/Aus-Schalter 93 in das Abschirmelement Es2 fließenden Strom mittels der Stromerfassungsschaltung 101 während der Zeit T1 für die Zwecke eines Erfassens des möglichen Isolationsfehlers zwischen der Sensorelektrode E2 und dem Abschirmelement Es2. Das elektrische Potential VE1 der Sensorelektrode E1 und ein elektrisches Potential der damit verbundenen Verdrahtung sind beide als die Spannung V1 bestimmt, und das elektrische Potential Vs1 des Abschirmelements Es1 ist während der Zeit T1 als die Spannung V3 bestimmt. Das heißt, es gilt VE1 ≠ Vs1, und folglich wird der fließende Strom nicht durch die Stromerfassungsschaltung 71 erfasst, so lange die Isolation zwischen dem Abschirmelement Es1 und sowohl der Sensorelektrode E1 als auch der damit verbundenen Verdrahtung exzellent ist. Bei den Fällen jedoch, bei welchen der Isolationsfehler zwischen dem Abschirmelement Es1 und sowohl der Sensorelektrode E1 als auch der damit verbundenen Verdrahtung auftritt, kann der fließende Strom durch die Stromerfassungsschaltung 71 erfasst werden. Zudem sind das elektrische Potential VE2 der Sensorelektrode E2 und ein elektrisches Potential der damit verbundenen Verdrahtung beide als die Spannung V2 bestimmt, und das elektrische Potential Vs2 des Abschirmelements Es2 ist während der Zeit T1 als die Spannung V5 bestimmt. Das heißt, VE2 ≠ Vs2, und folglich wird der fließende Strom nicht durch die Stromerfassungsschaltung 101 erfasst, so lange die Isolation zwischen dem Abschirmelement Es2 und sowohl der Sensorelektrode E2 als auch der damit verbundenen Verdrahtung exzellent ist. Bei den Fällen jedoch, bei welchen der Isolationsfehler zwischen dem Abschirmelement Es2 und sowohl der Sensorelektrode E2 als auch der damit verbundenen Verdrahtung auftritt, kann der fließende Strom durch die Stromerfassungsschaltung 101 erfasst werden. Dementsprechend erfasst die Stromerfassungsschaltung 71 den möglichen Isolationsfehler zwischen dem Abschirmelement Es1 und sowohl der Sensorelektrode E1 als auch der damit verbundenen Verdrahtung, während die Stromerfassungsschaltung 101 den Isolationsfehler zwischen dem Abschirmelement Es2 und sowohl der Sensorelektrode E2 als auch der damit verbundenen Verdrahtung erfasst.
  • Gemäß der Kapazitätserfassungsvorrichtung 100 des neunten Ausführungsbeispiels kann der Isolationsfehler zwischen der Sensorelektrode E1 und dem Abschirmelement Es1 und zwischen der Sensorelektrode E2 und dem Abschirmelement Es2 nicht sofort erfasst werden, so dass sofort eine Aktion gegen den möglichen Isolationsfehler unternommen werden kann.
  • Die Erfassung des Isolationsfehlers zwischen der Sensorelektrode E1 und dem Abschirmelement Es1 und zwischen der Sensorelektrode E2 und dem Abschirmelement Es2 wird nicht notwendigerweise während der Zeit T1 in 23A bis 23I durchgeführt. Das heißt, die Erfassung des Isolationsfehlers zwischen der Sensorelektrode E1 und dem Abschirmelement Es1 und zwischen der Sensorelektrode E2 und dem Abschirmelement Es2 kann während einer Zeit T2 durchgeführt werden, wie in 24A bis 24I veranschaulicht.
  • 24A bis 24I sind Zeitverläufe zur Erfassung des Isolationsfehlers bei einer verschiedenen Zeitvorgabe und entsprechen 23A bis 23I. Der zweite und dritte Schaltbetrieb in 248 und 24C sind dieselben wie diejenigen in 23B und 23C. Zuerst wird eine vorbestimmte Zeitdauer definiert, welche gestartet wird, nachdem das Ausgangssignal Vout des Komparators 22 von dem niedrigen Pegel auf den hohen Pegel geschaltet wird, und beendet ist, bevor die Ein-/Aus-Schalter 25 und 35 jeder von dem geöffneten Zustand in den geschlossenen Zustand geschaltet werden, welches unmittelbar danach auftritt, nachdem die Ein-/Aus-Schalter 24 und 34 jeder von dem geschlossenen Zustand in den geöffneten Zustand geschaltet werden. Dann ist die Zeit T2 während der zuvor erwähnten vorbestimmten Zeit definiert. Der zu dem Abschirmelement Es1 fließende Strom wird durch die Stromerfassungsschaltung 71 während zumindest eines Abschnitts der Zeit T2 gemessen und erfasst, um dadurch den möglichen Isolationsfehler zwischen der Sensorelektrode E1 und dem Abschirmelement Es1 zu erfassen. Darüber hinaus wird der zu dem Abschirmelement Es2 fließende Strom durch die Stromerfassungsschaltung 101 während zumindest eines Abschnitts der Zeit T2 gemessen und erfasst, um dadurch den möglichen Isolationsfehler zwischen der Sensorelektrode E2 und dem Abschirmelement Es2 zu erfassen. Wie in 24A und 24I veranschaulicht, werden die Ein-/Aus-Schalter 26 und 36 jeder von dem geöffneten Zustand in den geschlossenen Zustand geschaltet, wobei sich die Ein-/Aus-Schalter 25 und 35 in dem geöffneten Zustand befinden (vgl. 24C), bevor die Ein-/Aus-Schalter 24 und 34 durch den ersten Schaltbetrieb jeder von dem geöffneten Zustand in den geschlossenen Zustand geschaltet werden (vgl. 24A). Dann werden das elektrische Potential VE1 der Sensorelektrode E1 und die damit verbundene Verdrahtung auf der Energieversorgungsspannung V1 fixiert, und auch das elektrische Potential VE2 der Sensorelektrode E2 und die damit verbundene Verdrahtung auf der Energieversorgungsspannung V2 fixiert. Zu dieser Zeit werden die Ein-/Aus-Schalter 63 und 93 jeder in den geöffneten Zustand geschaltet, während sich die Ein-/Aus-Schalter 26 und 36 jeder in dem geschlossenen Zustand befinden. Dann werden die Ein-/Aus-Schalter 64 und 94 jeder von dem geöffneten Zustand in den geschlossenen Zustand geschaltet, und das elektrische Potential Vs1 des Abschirmelements Es1 wird mit der Festspannung V3 verbunden während das elektrische Potential Vs2 des Abschirmelements Es2 mit der zweiten Festspannung V5 verbunden wird. In derartigen Umständen wird der zwischen dem Op-Amp 61 und dem Abschirmelement Es1 fließende Strom durch die Stromerfassungsschaltung 71 gemessen und es wird auch der zwischen dem Op-Amp 91 und dem Abschirmelement Es2 fließende Strom durch die Stromerfassungsschaltung 101 während der Zeit T2 gemessen. Das elektrische Potential VE1 der Sensorelektrode E1 und ein elektrisches Potential der damit verbundenen Verdrahtung sind beide auf der Spannung V1 spezifiziert, und das elektrische Potential Vs1 des Abschirmelements Es1 ist während der Zeit T2 auf der Spannung V2 spezifiziert. Das heißt, es gilt VE1 ≠ Vs1 und folglich wird der fließende Strom nicht durch die Stromerfassungsschaltung 71 erfasst, solange die Isolation zwischen dem Abschirmelement Es1 und sowohl der Sensorelektrode E1 als auch der damit verbundenen Verdrahtung exzellent ist. Jedoch kann in den Fällen, in welchen der Isolationsfehler zwischen dem Abschirmelement Es1 und sowohl der Sensorelektrode E1 als auch der damit verbundenen Verdrahtung auftritt, der fließende Strom durch die Stromerfassungsschaltung 71 erfasst werden. Auf dieselbe Weise sind das elektrische Potential VE2 der Sensorelektrode E2 und ein elektrisches Potential der damit verbundenen Verdrahtung beide als die Spannung V2 spezifiziert, und das elektrische Potential Vs2 des Abschirmelements Es2 ist während der Zeit T2 als die Spannung V5 bestimmt. Das heißt, es gilt VE2 ≠ Vs2 und folglich wird der fließende Strom nicht durch die Stromerfassungsschaltung 101 erfasst, solange die Isolation zwischen dem Abschirmelement Es2 und sowohl der Sensorelektrode E2 als auch der damit verbundenen Verdrahtung exzellent ist. Jedoch kann in den Fällen, in welchen der Isolationsfehler zwischen dem Abschirmelement Es2 und sowohl der Sensorelektrode E2 als auch der damit verbundenen Verdrahtung auftritt, der fließende Strom durch die Stromerfassungsschaltung 101 erfasst werden. Wie in 24A veranschaulicht, werden die Ein-/Aus-Schalter 24 und 34 jeder von dem geöffneten Zustand in den geschlossenen Zustand geschaltet, wobei sich die Ein-/Aus-Schalter 26 und 36 jeder in dem geschlossenen Zustand befinden. Alternativ können die Ein-/Aus-Schalter 24 und 34 ungeachtet der „Ein-" und „Aus-" Zustände der Ein-/Aus-Schalter 26, 36, 64 und 94 jeder von dem geöffneten Zustand in den geschlossenen Zustand werden. Nach dem Verstreichen bzw. Ablauf der Zeit T2 und vor dem Start des zweiten Schaltbetriebs werden die Ein-/Aus-Schalter 64 und 94 jeder von dem geschlossenen Zustand in den geöffneten Zustand geschaltet, und die Ein-/Aus-Schalter 63 und 93 werden jeder von dem geöffneten Zustand in den geschlossenen Zustand. Danach werden die Ein-/Aus-Schalter 24 und 34, und die Ein-/Aus-Schalter 26 und 36 jeder von dem geschlossenen Zustand in den geöffneten Zustand geschaltet, um dadurch den ersten Schaltbetrieb zu beenden. Als Nächstes werden die Ein-/Aus-Schalter 63 und 93 jeder von dem geschlossenen Zustand in den geöffneten Zustand geschaltet, um dadurch auf den zweiten Schaltbetrieb vorzubereiten. Gemäß einem anderen in 22B veranschaulichten Beispiel, sind die Op-Amps 61 und 91 aus dem in 22A veranschaulichten Beispiel weggelassen. Die Verdrahtung, die ein Ende des Ein-/Aus-Schalters 63, ein Ende des Ein-/Aus-Schalters 64 und den nichtinvertierenden Eingangsanschluss des Op-Amp 61 in 22A verbindet, ist durch eine Verdrahtung ersetzt, die ein Ende des Ein-/Aus-Schalters 63, ein Ende des Ein-/Aus-Schalters 64 und die Stromerfassungsschaltung 71 in 22B verbindet. Zudem ist die Verdrahtung, die ein Ende des Ein-/Aus-Schalters 93, ein Ende des Ein-/Aus-Schalters 94 und den nichtinvertierenden Eingangsanschluss des Op-Amp 91 in 22A verbindet, durch eine Verdrahtung ersetzt, die ein Ende des Ein-/Aus-Schalters 93, ein Ende des Ein-/Aus-Schalters 94 und die Stromerfassungsschaltung 101 in 22B verbindet. Die Öffnungs- und Schließbetriebe der Ein-/Aus-Schalter in 22B sind dieselben wie diejenigen in 22A, um dadurch ihren selben Vorteil zu erzielen.
  • Gemäß der Kapazitätserfassungsvorrichtung 100 des neunten Ausführungsbeispiels wird der zu dem Abschirmelement Es1 fließende Strom durch die Stromerfassungsschaltung 71 gemessen, während der zu dem Abschirmelement Es2 fließende Strom durch die Stromerfassungsschaltung 101 während der Zeit T2 gemessen wird, um dadurch den möglichen Isolationsfehler zwischen der Sensorelektrode E1 und dem Abschirmelement Es1 und zwischen der Sensorelektrode E2 und dem Abschirmelement Es2 zu erfassen.
  • [Zehntes Ausführungsbeispiel]
  • 25A ist ein schematisches Schaltungsdiagramm, das eine Kapazitätserfassungsvorrichtung 110 gemäß einem Beispiel eines zehnten Ausführungsbeispiels zeigt. 26 ist eine erläuternde Ansicht eines in 25A mit A bezeichneten Abschnitts.
  • Die Kapazitätserfassungsvorrichtung 110 umfasst zusätzlich zu der Kapazitätserfassungsvorrichtung 100 gemäß dem neunten Ausführungsbeispiel ein erstes externes Abschirmelement Eso1, ein zweites externes Abschirmelement Eso2, einen Ein-/Aus-Schalter 81, und einen Ein-/Aus-Schalter 111. Das externe Abschirmelement Eso1 umgibt zumindest einen Abschnitt der Sensorelektrode E1, die Verdrahtung, welche die Sensorelektrode E1 und die Ein-/Aus-Schalter 25 und 26 verbindet, und das erste Abschirmelement Es1. Darüber hinaus ist das externe Abschirmelement Eso1 mit der dritten Festspannung Vso1 verbunden. Ein erstes Ende des Ein-/Aus-Schalters 81 ist mit der dritten Festspannung Vso1 verbunden, während ein zweites Ende des Ein-/Aus-Schalters 81 mit einem zweiten Ende des Ein-/Aus-Schalters 64, dessen erstes Ende mit der ersten Festspannung V3 verbunden ist, einem zweiten Ende des Ein-/Aus-Schalters 63, dessen erstes Ende mit der ersten Energieversorgungsspannung V1 verbunden ist, und dem nichtinvertierenden Eingangsanschluss des Op-Amp 61 verbunden ist. Die Öffnungs- und Schließbetriebe des Ein-/Aus-Schalters 81 werden durch die Steuereinheit 37 gesteuert.
  • Das externe Abschirmelement Eso2 umgibt zumindest einen Abschnitt der Sensorelektrode E2, eine Verdrahtung, welche die Sensorelektrode E2 und die Ein-/Aus-Schalter 35 und 36 verbindet, und das erste Abschirmelement Es1. Darüber hinaus ist das externe Abschirmelement Eso2 mit einer vierten Festspannung Vso2 verbunden. Ein erstes Ende des Ein-/Aus-Schalters 111 ist mit der vierten Festspannung Vso2 verbunden, während ein zweites Ende des Ein-/Aus-Schalters 111 mit einem zweiten Ende des Ein-/Aus-Schalters 94, dessen erstes Ende mit der zweiten Festspannung V5 verbunden ist, einem zweiten Ende des Ein-/Aus-Schalters 93, dessen erstes Ende mit der zweiten Energieversorgungsspannung V2, und dem nichtinvertierenden Eingangsanschluss des Op-Amp 91 verbunden ist. Die Öffnungs- und Schließbetriebe des Ein-/Aus-Schalters 111 werden durch die Steuereinheit 37 gesteuert. Die andere Struktur der Kapazitätserfassungsvorrichtung 110 als diejenige der externen Abschirmelemente Eso1 und Eso2, und der Ein-/Aus-Schalter 81 und 111 ist dieselbe wie diejenige der Kapazitätserfassungsvorrichtung 100 gemäß dem neunten Ausführungsbeispiel. Bei jeweiligen Kombinationen der Ein- /Aus-Schalter 25 und 26, der Ein-/Aus-Schalter 35 und 36, der Ein-/Aus-Schalter 63, 64 und 81, und der der Ein-/Aus-Schalter 93, 94 und 111 sind niemals zwei oder mehr Ein-/Aus-Schalter in der identischen Kombination zu der selben Zeit in den geschlossenen Zustand geschaltet.
  • In den Fällen, in welchen das Abschirmelement Es1 nicht einen Abschnitt der Elektrodenflächen der Sensorelektrode E1 mit Ausnahme der Fläche, die der Erdungselektrode E0 zugewandt ist, und die Verdrahtung umgibt, welche die Sensorelektrode E1 und die Ein-/Aus-Schalter 25 und 26 verbindet, wird ein parasitärer Kondensator zwischen demjenigen Abschnitt erzeugt, der nicht durch das Abschirmelement Es1 und das externe Abschirmelement Eso1 umgeben ist. Folglich sollte das Abschirmelement Es1 vorzugsweise mit dem größtmöglichen Maß die Elektrodenflächen der Sensorelektrode E1 mit Ausnahme der Fläche, die der Erdungselektrode E0 zugewandt ist, und die Verdrahtung umgeben, welche die Sensorelektrode E1 und die Ein-/Aus-Schalter 25 und 26 verbindet. Dann sollte das externe Abschirmelement Eso1 vorzugsweise das Abschirmelement Es1 umgeben.
  • Aus demselben Grund wie zuvor sollte das Abschirmelement Es2 vorzugsweise mit dem größtmöglichen Maß die Elektrodenflächen der Sensorelektrode E2 mit Ausnahme der Fläche umgeben, die der Erdungselektrode E0 und der Verdrahtung zugewandt ist, welche die Sensorelektrode E2 und die Ein-/Aus-Schalter 35 und 36 verbindet. Dann sollte das externe Abschirmelement Eso2 vorzugsweise das Abschirmelement Es2 umgeben.
  • 27A bis 27I sind Zeitverlaufsdiagramme zur Erläuterung eines Betriebs der Kapazitätserfassungsvorrichtung 110. Ein Grundbetrieb der Kapazitätserfassungsvorrichtung 110 ist derselbe wie derjenige der Kapazitätserfassungsvorrichtung 100 gemäß dem neunten Ausführungsbeispiel. Das heißt, die Kapazitätserfassungsvorrichtung 110 führt einen ersten Schaltbetrieb gefolgt durch Wiederholung eines zweiten und dritten Schaltbetriebs durch. Genau auf die selbe Weise wie bei dem zweiten Ausführungsbeispiel führt die Steuereinheit 37 den ersten Schaltbetrieb durch, bei welchem die Ein-/Aus-Schalter 24 und 34 jeder von dem geöffneten Zustand für eine vorbestimmte Zeit in den geschlossenen Zustand geschaltet werden, und dann jeder in den geöffneten Zustand zurückgebracht werden (vgl. 27A). Danach führt die Steuereinheit 37 wiederholt und wechselweise den zweiten Schaltbetrieb, bei welchem die Ein-/Aus-Schalter 25 und 35 jeder von dem geöffneten Zustand für eine vorbestimmte Zeit in einen geschlossenen Zustand gebracht und dann in den geöffneten Zustand zurückgebracht werden (vgl. 27B), und den dritten Schaltbetrieb durch, bei welchem die Ein-/Aus-Schalter 26 und 36 jeder von dem geöffneten Zustand für eine vorbestimmte Zeit in den geschlossenen Zustand gebracht und dann in den geöffneten Zustand zurückgebracht werden (vgl. 27C). In diesem Fall können, wie in 27A bis 27C veranschaulicht, die Ein-/Aus-Schalter 26 und 36 jeder von dem geöffneten Zustand in den geschlossenen Zustand gebracht und darin für eine vorbestimmte Zeit gehalten werden, bevor der zweite Schaltbetrieb nach dem ersten Schaltbetrieb durchgeführt wird. Durch den zweiten Schaltbetrieb werden die Ein-/Aus-Schalter 25, 35, 64 und 94 zu derselben Zeit von dem geöffneten Zustand in den geschlossenen Zustand geschaltet. Danach werden die Ein-/Aus-Schalter 64 und 94 jeder von dem geschlossenen Zustand in den geöffneten Zustand geschaltet, nachdem die Ein-/Aus-Schalter 25 und 35 jeder von dem geschlossenen Zustand in den geöffneten Zustand geschaltet werden. Dann ist, während sich die Ein-/Aus-Schalter 26 und 36 bei dem dritten Schaltbetrieb jeder in dem geschlossenen Zustand befinden, eine Zeit T1 definiert, während welcher sich die Ein-Aus-Schalter 63, 64, 93 und 94 jeder in dem geöffneten Zustand befinden und sich die Ein-/Aus-Schalter 81 und 111 jeder in dem geschlossenen Zustand befinden. Die Ein-/Aus-Schalter 64, 94, 81 und 111 werden jeder in den geöffneten Zustand geschaltet und die Ein-/Aus-Schalter 63 und 93 werden jeder in den geschlossenen Zustand geschaltet, bevor die Ein-/Aus-Schalter 26 und 36 jeder von dem geschlossenen Zustand in den geöffneten Zustand geschaltet werden. Nachdem die Ein-/Aus-Schalter 26 und 36 jeder von dem geschlossenen Zustand in den geöffneten Zustand geschaltet werden und bevor die Ein-/Aus-Schalter 25 und 35 jeder von dem geöffneten Zustand in den geschlossenen Zustand geschaltet werden, werden die Ein-/Aus-Schalter 63 und 93 jeder von dem geschlossenen Zustand in den geöffneten Zustand geschaltet.
  • In 27H und 27I ist zu der Zeit, zu welcher die Ein-/Aus-Schalter 25 und 35 durch den zweiten Schaltbetrieb von dem geschlossenen Zustand in den geöffneten Zustand zurückgebracht werden, das elektrische Potential Vs1 des Abschirmelements Es1 auf die erste Festspannung V3 gesetzt, und das elektrische Potential Vs2 des Abschirmelements Es2 ist auf die zweite Festspannung V5 gesetzt.
  • Zu der Zeit, zu welcher die Ein-/Aus-Schalter 26 und 36 jeder durch den dritten Schaltbetrieb von dem geschlossenen Zustand in den geöffneten Zustand zurückgebracht werden, ist das elektrische Potential Vs1 des Abschirmelements Es1 auf die Energieversorgungsspannung V1 gesetzt und das elektrische Potential Vs2 des Abschirmelements Es2 ist auf die Energieversorgungsspannung V2 gesetzt. Dementsprechend ändern sich als Reaktion auf die Wiederholung des zweiten und dritten Schaltbetriebs die elektrischen Potentiale Vs1 und Vs2 der Abschirmelemente Es1 und Es2 jeweils periodisch, wodurch eine Störung erzeugt wird. Da jedoch die externen Abschirmelemente Eso1 und Eso2 jeweils bei den Spannungen Vso1 und Vso2 fixiert sind, wird eine Abstrahlung von Störung nach außen verhindert. In diesem Fall können die Spannungen Vso1 und Vso2 einander gleich sein.
  • Gemäß der Steuerung der Steuereinheit 37 ist die Zeit T1 definiert, nachdem die Ein-/Aus-Schalter 26 und 36 jeder durch den dritten Schaltbetrieb von dem geöffneten Zustand in den geschlossenen Zustand geschaltet werden und bevor der Ein-/Aus-Schalter 63 und 93 jeder von geöffneten Zustand in den geschlossenen Zustand geschaltet werden. Die Ein-/Aus-Schalter 81 und 111 werden während der Zeit T1 jeder in dem geschlossenen Zustand gehalten. Während der Zeit T1 ist das elektrische Potential VE1 der Sensorelektrode E1 auf die Energieversorgungsspannung V1 gesetzt, und das elektrische Potential Vs1 des Abschirmelements Es1 ist auf die dritte Festspannung Vso1 gesetzt. Zusätzlich ist während der Zeit T1 das elektrische Potential VE2 der Sensorelektrode E2 auf die Energieversorgungsspannung V2 gesetzt, und das elektrische Potential Vs2 des Abschirmelements Es2 auf die vierte Festspannung Vso2 gesetzt.
  • Das elektrische Potential VE1 der Sensorelektrode E1 und ein elektrisches Potential der damit verbundenen Verdrahtung sind beide auf der Spannung V1 spezifiziert, und das elektrische Potential Vs1 des Abschirmelements Es1 ist als die Spannung Vso1 spezifiziert während der Zeit T1. Das heißt, es gilt VE1 ≠ Vs1 und folglich wird der fließende Strom nicht durch die Stromerfassungsschaltung 71 erfasst, solange die Isolation zwischen dem Abschirmelement Es1 und sowohl der Sensorelektrode E1 als auch der damit verbundenen Verdrahtung exzellent ist. Jedoch kann in den Fällen, in welchen der Isolationsfehler zwischen dem Abschirmelement Es1 und sowohl der Sensorelektrode E1 als auch der damit verbundenen Verdrahtung auftritt, der fließende Strom durch die Stromerfassungsschaltung 71 erfasst werden. Darüber hinaus sind das elektrische Potential VE2 der Sensorelektrode E2 und ein elektrisches Potential der damit verbundenen Verdrahtung beide auf der Spannung V2 spezifiziert, und das elektrische Potential Vs2 des Abschirmelements Es2 ist auf der Spannung Vso2 bestimmt während der Zeit T1. Das heißt, es gilt VE2 ≠ Vs2 und folglich wird der fließende Strom nicht durch die Stromerfassungsschaltung 101 erfasst, solange die Isolation zwischen dem Abschirmelement Es2 und sowohl der Sensorelektrode E2 als auch der damit verbundenen Verdrahtung exzellent ist. Jedoch kann in den Fällen, in welchen der Isolationsfehler zwischen dem Abschirmelement Es2 und sowohl der Sensorelektrode E2 als auch der damit verbundenen Verdrahtung auftritt, der fließende Strom durch die Stromerfassungsschaltung 101 erfasst werden. Als Folge davon erfasst die Stromerfassungsschaltung 71 den möglichen Isolationsfehler zwischen dem Abschirmelement Es1 und sowohl der Sensorelektrode E1 als auch der damit verbundenen Verdrahtung, während die Stromerfassungsschaltung 101 den möglichen Isolationsfehler zwischen dem Abschirmelement Es2 und sowohl der Sensorelektrode E2 als auch der damit verbundenen Verdrahtung erfasst. Da zudem die elektrischen Potentiale des Abschirmelements Es1 und des ersten externen Abschirmelements Eso1 während der Zeit T1 im Wesentlichen einander gleich sind, ist der zwischen dem Abschirmelement Es1 und dem ersten externen Abschirmelement Eso1 fließende Strom während der Zeit T1 im Wesentlichen Null, auch wenn der Isolationsfehler zwischen dem Abschirmelement Es1 und dem ersten externen Abschirmelement Eso1 auftritt. Auf dieselbe Weise ist, da die elektrischen Potentiale des Abschirmelements Es2 und des zweiten externen Abschirmelements Eso2 im Wesentlichen einander gleich sind, der zwischen dem Abschirmelement Es2 und dem zweiten externen Abschirmelement Eso2 fließende Strom während der Zeit T1 im Wesentlichen Null, auch wenn der Isolationsfehler zwischen dem Abschirmelement Es2 und dem zweiten externen Abschirmelement Eso2 auftritt. Als Folge davon kann es verhindert werden, dass der Effekt des Isolationsfehlers zwischen dem Abschirmelement Es1 und dem ersten externen Abschirmelement Eso1, und zwischen dem Abschirmelement Es2 und dem zweiten externen Abschirmelement Eso2 zu den jeweiligen Strömen addiert wird, die durch die Stromerfassungsschaltungen 71 und 101 fließen, und folglich kann nur der Isolationsfehler erfasst werden, der eine Folge der Verminderung bei der Kapazitätserfassungsgenauigkeit ist.
  • Der Isolationsfehler zwischen dem Abschirmelement Es1 und der Sensorelektrode E1 und zwischen dem Abschirmelement Es2 und der Sensorelektrode E2 wird nicht notwendigerweise während der Zeit T1 erfasst, die in 27A bis 27I veranschaulicht ist. Der Isolationsfehler zwischen dem Abschirmelement Es1 und der Sensorelektrode E1 und zwischen dem Abschirmelement Es2 und der Sensorelektrode E2 kann während einer Zeit T2 erfasst werden, die in 28A bis 28I veranschaulicht ist.
  • 28A bis 28I sind Zeitverlaufsdiagramme zur Erläuterung der Erfassung des Isolationsfehlers bei einer verschiedenen Zeitvorgabe und entsprechen 27A bis 27I. Der zweite und dritte Schaltbetrieb in 28B und 28C sind dieselben wie diejenigen in 27B und 27C. Zuerst ist eine vorbestimmte Zeitdauer definiert, die gestartet wird, nachdem das Ausgangssignal Vout des Komparators 22 von einem niedrigen Pegel auf einen hohen Pegel geschaltet wird, und ist beendet, bevor die Ein-/Aus-Schalter 25 und 35 jeder von dem geöffneten Zustand in den geschlossenen Zustand geschaltet werden, der unmittelbar danach auftritt, nachdem die Ein-/Aus-Schalter 24 und 34 jeder von dem geschlossenen Zustand in den geöffneten Zustand geschaltet werden. Dann ist die Zeit T2 während der zuvor erwähnten vorbestimmten Zeit definiert. Der zu dem Abschirmelement Es1 fließende Strom wird durch die Stromerfassungsschaltung 71 während zumindest eines Abschnitts der Zeit T2 gemessen und erfasst, um dadurch den möglichen Isolationsfehler zwischen der Sensorelektrode E1 und dem Abschirmelement Es1 zu erfassen. Darüber hinaus wird der zu dem Abschirmelement Es2 fließende Strom durch die Stromerfassungsschaltung 101 während zumindest eines Abschnitts der Zeit T2 gemessen und erfasst, um dadurch den möglichen Isolationsfehler zwischen der Sensorelektrode E2 und dem Abschirmelement Es2 zu erfassen. Wie in 28A bis 28I veranschaulicht, werden die Ein-/Aus-Schalter 26 und 36 jeder von dem geöffneten Zustand in den geschlossenen Zustand geschaltet, wobei sich die Ein-/Aus-Schalter 25 und 35 in dem geöffneten Zustand befinden (vgl. 28C) bevor die Ein-/Aus-Schalter 24 und 34 jeder durch den ersten Schaltbetrieb von dem geöffneten Zustand in den geschlossenen Zustand geschaltet werden (vgl. 28A). Dann sind das elektrische Potential VE1 der Sensorelektrode E1 und die damit verbundene Verdrahtung auf der Energieversorgungsspannung V1 fixiert, während das elektrische Potential VE2 der Sensorelektrode E2 und die damit verbundene Verdrahtung auf der Energieversorgungsspannung V2 fixiert ist. Zu dieser Zeit werden, während sich die Ein-/Aus-Schalter 26 und 36 jeder in dem geschlossenen Zustand befinden, die Ein-Aus-Schalter 63, 64, 93 und 94 jeder geschaltet, dass sie in dem geöffneten Zustand gehalten werden, und dann werden die Ein-/Aus-Schalter 81 und 111 jeder von dem geöffneten Zustand in den geschlossenen Zustand geschaltet. Das elektrische Potential Vs1 des Abschirmelements Es1 ist mit der Festspannung Vso1 verbunden und das elektrische Potential Vs2 des Abschirmelements Es2 ist mit der Festspannung Vso2 verbunden (vgl. 28H und 28I). Unter derartigen Umständen wird der zwischen dem Op-Amp 61 und dem Abschirmelement Es1 fließende Strom durch die Stromerfassungsschaltung 71 gemessen, während der zwischen dem Op-Amp 91 und dem Abschirmelement Es2 fließende Strom durch die Stromerfassungsschaltung 101 während der Zeit T2 gemessen wird. Das elektrische Potential VE1 der Sensorelektrode E1 und ein elektrisches Potential der damit verbundenen Verdrahtung sind beide als die Spannung V1 spezifiziert, und das elektrische Potential Vs1 des Abschirmelements Es1 ist als die Spannung V3 spezifiziert während der Zeit T2. Das heißt, es gilt VE1 ≠ Vs1 und folglich wird der fließende Strom nicht durch die Stromerfassungsschaltung 71 erfasst, solange die Isolation zwischen dem Abschirmelement Es1 und sowohl der Sensorelektrode E1 als auch der damit verbundenen Verdrahtung exzellent ist. Jedoch kann in den Fällen, in welchen der Isolationsfehler zwischen dem Abschirmelement Es1 und sowohl der Sensorelektrode E1 als auch der damit verbundenen Verdrahtung auftritt, der fließende Strom durch die Stromerfassungsschaltung 71 erfasst werden. Auf dieselbe Weise sind das elektrische Potential VE2 der Sensorelektrode E2 und ein elektrisches Potential der damit verbundenen Verdrahtung beide als die Spannung V2 spezifiziert, und das elektrische Potential Vs2 des Abschirmelements Es2 ist als die Spannung V5 bestimmt während der Zeit T2. Das heißt, es gilt VE2 ≠ Vs2 und folglich wird der fließende Strom nicht durch die Stromerfassungsschaltung 101 erfasst, solange die Isolation zwischen dem Abschirmelement Es2 und sowohl der Sensorelektrode E2 als auch der damit verbundenen Verdrahtung exzellent ist. Jedoch kann in den Fällen, in welchen der Isolationsfehler zwischen dem Abschirmelement Es2 und sowohl der Sensorelektrode E2 als auch der damit verbundenen Verdrahtung auftritt, der fließende Strom durch die Stromerfassungsschaltung 101 erfasst werden. Da zudem die elektrischen Potentiale des Abschirmelements Es1 und des ersten externen Abschirmelements Eso1 im Wesentlichen einander gleich sind, ist der zwischen dem Abschirmelement Es1 und dem ersten externen Abschirmelement Eso1 fließende Strom während der Zeit T2 im Wesentlichen Null, auch wenn der Isolationsfehler zwischen dem Abschirmelement Es1 und dem ersten externen Abschirmelement Eso1 auftritt. Auf dieselbe Weise ist, da die elektrischen Potentiale des Abschirmelements Es2 und des zweiten externen Abschirmelements Eso2 im Wesentlichen einander gleich sind, der zwischen dem Abschirmelement Es2 und dem zweiten externen Abschirmelement Eso2 fließende Strom während der Zeit T2 im Wesentlichen Null, auch wenn der Isolationsfehler zwischen dem Abschirmelement Es2 und dem zweiten externen Abschirmelement Eso2 auftritt. Als Folge davon kann es verhindert werden, dass der Effekt des Isolationsfehlers zwischen dem Abschirmelement Es1 und dem ersten externen Abschirmelement Eso1, und zwischen dem Abschirmelement Es2 und dem zweiten externen Abschirmelement Eso2 zu den jeweiligen Strömen addiert wird, die durch die Stromerfassungsschaltungen 71 und 101 fließen, und folglich kann nur der Isolationsfehler erfasst werden, der eine Folge der Verminderung bei der Kapazitätserfassungsgenauigkeit ist. In 28A und 28C werden die Ein-/Aus-Schalter 24 und 34 jeder von dem geöffneten Zustand in den geschlossenen Zustand geschaltet werden, während sich die Ein-/Aus-Schalter 26 und 36 jeder in dem geschlossenen Zustand befinden. Jedoch können die Ein-/Aus-Schalter 24 und 34 ungeachtet von „Ein-" und „Aus" Zuständen der Ein-/Aus-Schalter 26, 36, 81 und 111 von dem geöffneten Zustand in den geschlossenen Zustand geschaltet werden. Nach dem Ablauf der Zeit T2 und vor dem Start des zweiten Schaltbetriebs werden die Ein-/Aus-Schalter 81 und 111 von dem geschlossenen Zustand in den geöffneten Zustand geschaltet, und die Ein-/Aus-Schalter 63 und 93 werden jeder von dem geöffneten Zustand in den geschlossenen Zustand geschaltet. Danach werden die Ein-/Aus-Schalter 24 und 34 und die Ein-/Aus-Schalter 26 und 36 jeweils von dem geschlossenen Zustand in den geöffneten Zustand geschaltet, um dadurch den ersten Schaltbetrieb zu beenden. Als Nächstes werden die Ein-/Aus-Schalter 63 und 93 jeder von dem geschlossenen Zustand in den geöffneten Zustand geschaltet, um dadurch den zweiten Schaltbetrieb vorzubereiten. Gemäß einem anderen Beispiel, das in 25B veranschaulicht ist, sind die Op-Amps 61 und 91 gegenüber dem in 25A veranschaulichten Beispiel weggelassen. Die Verdrahtung, die ein Ende des Ein-/Aus-Schalters 63, ein Ende des Ein-/Aus-Schalters 64, und den nichtinvertierenden Eingangsanschluss des Op-Amp 61 in 25A verbindet, ist durch eine Verdrahtung ersetzt, die ein Ende des Ein-/Aus-Schalters 63, ein Ende des Ein-/Aus-Schalters 64, und die Stromerfassungsschaltung 71 in 25B verbindet. Zudem ist die Verdrahtung, die ein Ende des Ein-/Aus-Schalters 93, ein Ende des Ein-/Aus-Schalters 94, und den nichtinvertierenden Eingangsanschluss des Op-Amp 91 in 25A verbindet, durch eine Verdrahtung ersetzt, die ein Ende des Ein-/Aus-Schalters 93, ein Ende des Ein-/Aus-Schalters 94, und die Stromerfassungsschaltung 101 in 25B verbindet. Der Öffnungs- und Schließbetrieb der Ein-/Aus-Schalter in 25B ist derselbe wie derjenige in 25A, so dass derselbe Vorteil erlangt werden kann.
  • Gemäß der Kapazitätserfassungsvorrichtung 110 des zehnten Ausführungsbeispiels wird der zu dem Abschirmelement Es1 fließende Strom durch die Stromerfassungsschaltung 71 gemessen, und der zu dem Abschirmelement Es2 fließende Strom wird durch die Stromerfassungsschaltung 101 gemessen während der Zeit T2, um dadurch den möglichen Isolationsfehler zwischen der Sensorelektrode E1 und dem Abschirmelement Es1 und zwischen der Sensorelektrode E2 und dem Abschirmelement Es2 zu erfassen.
  • [Elftes Ausführungsbeispiel]
  • Die erste und zweite Sensorelektrode E1 und E2 des zweiten, vierten und achten bis zehnten Ausführungsbeispiels sind nicht auf die zuvor beschriebenen Strukturen beschränkt, und das Folgende ist anwendbar.
  • 29 ist eine Ansicht, die ein Beispiel der Sensorelektroden E1 und E2 veranschaulicht. Die erste und zweite Sensorelektrode E1 und E2 sind angeordnet, dass sie einander zugewandt sind. Die erste Sensorelektrode E1 ist durch erste Auskragungen charakterisiert, die sich in Richtung auf die zweite Sensorelektrode E2 erstrecken, und die zweite Sensorelektrode E2 ist durch zweite Auskragungen charakterisiert, die sich in Richtung auf die erste Sensorelektrode E1 erstrecken. Die erste und zweite Sensorelektrode E1 und E2 sind auf eine derartige Weise angeordnet, dass jede erste Projektion nicht die entsprechende zweite Projektion überlappt. Ein Bereich der ersten Sensorelektrode E1 ist im Wesentlichen gleich demjenigen der zweiten Sensorelektrode E2. Der Schwerpunkt der ersten Sensorelektrode E1 stimmt im Wesentlichen mit dem Schwerpunkt der zweiten Sensorelektrode E2 überein.
  • Wie zuvor beschrieben, ist die Summe der an jeder Elektrode E1 und E2 gespeicherten elektrischen Ladungen gleich, da der Bereich der ersten Sensorelektrode E1 im Wesentlichen gleich demjenigen der zweiten Sensorelektrode E2 ist. Wie zuvor beschrieben, sind die gespeicherten elektrischen Ladungen, wenn jeder Schwerpunkt im Wesentlichen miteinander übereinstimmt, auf den Schwerpunkt von jeder ersten und zweiten Sensorelektrode E1 und E2 fokussiert. Unter derartigen Umständen sind Ladungen in einem elektrischen Dipolmoment aufgrund von elektrischen Ladungen betrachtet von einer Außenumgebung reduziert, und es wird die Erzeugung von Funkrauschen unterdrückt. Zudem ist eine Menge von elektrischen Ladungen, die durch Störungen an der ersten Sensorelektrode E1 induziert werden, gleich einer Menge von elektrischen Ladungen, die durch Störungen an der zweiten Sensorelektrode E2 induziert werden, wodurch Einflüsse der Störungen reduziert werden.
  • 30 ist eine Ansicht eines weiteren Beispiels der Sensorelektroden E1 und E2. Die erste Sensorelektrode E1 ist im Wesentlichen in einer konzentrischen Konfiguration mit der zweiten Sensorelektrode E2 angeordnet. Die erste Sensorelektrode E1 umgibt eine externe Umgebung der zweiten Sensorelektrode E2. Der Schwerpunkt der ersten Sensorelektrode E1 stimmt im Wesentlichen mit dem Schwerpunkt der zweiten Sensorelektrode E2 überein. Zudem ist der Bereich der ersten Sensorelektrode E1 im Wesentlichen derselbe wie derjenige der zweiten Sensorelektrode E2. Die erste Sensorelektrode E1 ist zu zumindest zwei Symmetrieebenen relativ symmetrisch, die den identischen Schwerpunkt kreuzen. In ähnlicher Weise ist die zweite Sensorelektrode E2 zu den zumindest zwei Symmetrieebenen relativ symmetrisch, die den identischen Schwerpunkt kreuzen.
  • Wie zuvor beschrieben, werden, wenn die erste und zweite Sensorelektrode E1 und E2 zu den zumindest zwei Symmetrieebenen relativ symmetrisch sind, die den identischen Schwerpunkt kreuzen, Änderungen eines elektrischen Dipolmoments aufgrund von elektrischen Ladungen betrachtet von einer Außenumgebung reduziert, und es wird die Erzeugung von Funkrauschen unterdrückt. Zudem ist eine Menge von elektrischen Ladungen, die durch Störungen an der ersten Sensorelektrode E1 induziert werden, gleich einer Menge von elektrischen Ladungen, die durch Störungen an der zweiten Sensorelektrode E2 induziert werden, wodurch Einflüsse der Störungen reduziert werden.
  • 31 ist eine Ansicht noch eines weiteres Beispiels der Sensorelektroden E1 und E2. Die zweite Sensorelektrode E2 hat eine quadratische Form, und die erste Sensorelektrode E1 ist derart angeordnet, dass sie die zweite Sensorelektrode E2 umgibt. Der Schwerpunkt der ersten Sensorelektrode E1 stimmt im Wesentlichen mit dem Schwerpunkt der zweiten Sensorelektrode E2 überein. Ein Bereich der ersten Sensorelektrode E1 ist im Wesentlichen gleich demjenigen der zweiten Sensorelektrode E2. Die erste Sensorelektrode E1 ist zu zumindest zwei Symmetrieebenen relativ symmetrisch, die den identischen Schwerpunkt kreuzen. In ähnlicher Weise ist die zweite Sensorelektrode E2 zu den zumindest zwei Symmetrieebenen relativ symmetrisch, die den identischen Schwerpunkt kreuzen.
  • 32 ist eine Ansicht noch eines weiteres Beispiels der Sensorelektroden E1 und E2. Die zweite Sensorelektrode E2 hat eine rechteckige Form, und die erste Sensorelektrode E1 ist derart angeordnet, dass sie die zweite Sensorelektrode E2 umgibt. Der Schwerpunkt der ersten Sensorelektrode E1 stimmt im Wesentlichen mit dem Schwerpunkt der zweiten Sensorelektrode E2 überein. Ein Bereich der ersten Sensorelektrode E1 ist im Wesentlichen gleich demjenigen der zweiten Sensorelektrode E2. Die erste Sensorelektrode E1 ist zu zumindest zwei Symmetrieebenen relativ symmetrisch, die den identischen Schwerpunkt kreuzen. In ähnlicher Weise ist die zweite Sensorelektrode E2 zu den zumindest zwei Symmetrieebenen relativ symmetrisch, die den identischen Schwerpunkt kreuzen.
  • 33 ist eine Ansicht noch eines weiteres Beispiels der Sensorelektroden E1 und E2. Jede der ersten und zweiten Sensorelektrode E1 und E2 ist mit einer beliebigen Menge von elektrischem Leiter strukturiert. In 33 ist die erste Sensorelektrode E1 mit zwei quadratischen elektrischen Leitern strukturiert, und die zweite Sensorelektrode E2 ist auch mit zwei quadratischen elektrischen Leitern strukturiert. Die beiden quadratischen elektrischen Leiter der ersten Sensorelektrode E1 sind diagonal angeordnet. In ähnlicher Weise sind die beiden quadratischen elektrischen Leiter der zweiten Sensorelektrode E2 diagonal angeordnet.
  • Der Schwerpunkt der ersten Sensorelektrode E1 stimmt im Wesentlichen mit dem Schwerpunkt der zweiten Sensorelektrode E2 überein. Ein Bereich der ersten Sensorelektrode E1 ist im Wesentlichen gleich demjenigen der zweiten Sensorelektrode E2. Die erste Sensorelektrode E1 ist zu zumindest zwei Symmetrieebenen relativ symmetrisch, die den identischen Schwerpunkt kreuzen. In ähnlicher Weise ist die zweite Sensorelektrode E2 zu den zumindest zwei Symmetrieebenen relativ symmetrisch, die den identischen Schwerpunkt kreuzen.
  • 34 ist eine Ansicht noch eines weiteres Beispiels der Sensorelektroden E1 und E2. Die erste Sensorelektrode E1 ist mit zwei quadratischen elektrischen Leitern strukturiert, und die zweite Sensorelektrode E2 ist mit einem einzelnen rechteckigen elektrischen Leiter strukturiert. Der elektrische Leiter der zweiten Sensorelektrode E2 ist zwischen den zwei quadratischen elektrischen Leitern der ersten Sensorelektrode E1 angeordnet. Der Schwerpunkt der ersten Sensorelektrode E1 stimmt im Wesentlichen mit dem Schwerpunkt der zweiten Sensorelektrode E2 überein. Ein Bereich der ersten Sensorelektrode E1 ist im Wesentlichen gleich demjenigen der zweiten Sensorelektrode E2. Die erste Sensorelektrode E1 ist zu zumindest zwei Symmetrieebenen relativ symmetrisch, die den identischen Schwerpunkt kreuzen. In ähnlicher Weise ist die zweite Sensorelektrode E2 zu den zumindest zwei Symmetrieebenen relativ symmetrisch, die den identischen Schwerpunkt kreuzen.
  • 35 ist eine Ansicht noch eines weiteres Beispiels der Sensorelektroden E1 und E2. Die erste Sensorelektrode E1 ist mit drei Stücken eines ersten dreieckigen Leiters strukturiert, und die zweite Sensorelektrode E2 ist mit drei Stücken eines zweiten dreieckigen Leiters strukturiert. Die sechs dreieckigen Leiter sind insgesamt wechselweise angeordnet, um ein Hexagon zu bilden.
  • Der Schwerpunkt der ersten Sensorelektrode E1 stimmt im Wesentlichen mit dem Schwerpunkt der zweiten Sensorelektrode E2 überein. Ein Bereich der ersten Sensorelektrode E1 ist im Wesentlichen gleich demjenigen der zweiten Sensorelektrode E2. Die erste Sensorelektrode E1 ist zu zumindest zwei Symmetrieebenen relativ symmetrisch, die den identischen Schwerpunkt kreuzen. In ähnlicher Weise ist die zweite Sensorelektrode E2 zu den zumindest zwei Symmetrieebenen relativ symmetrisch, die den identischen Schwerpunkt kreuzen. Die Form der Elektrode ist nicht auf die vorangehenden Ausführungsbeispiele beschränkt und kann auf verschiedenste Weisen modifiziert werden.
  • Eine Kapazitätserfassungsvorrichtung (10) umfasst einen ersten Differenzverstärker (11), einen ersten Bezugskondensator (13), einen ersten Ein-/Aus-Schalter (14), einen zweiten Ein-/Aus-Schalter (15), einen dritten Ein-/Aus-Schalter (16), eine erste Sensorelektrode (E1), die einer Erdungselektrode (E0) zugewandt ist, eine erste variable Kapazität (Cx11), die zwischen der ersten Sensorelektrode und der Erdungselektrode als Reaktion auf einen Abstand zwischen der ersten Sensorelektrode und der Erdungselektrode gebildet wird, eine Schaltsteuereinrichtung (17a) zur Durchführung eines ersten bis dritten Schaltbetriebs, einen Komparator (12) zum Vergleich einer Ausgangsspannung aus dem ersten Differenzverstärker und einer Spannung, die in einen von Eingangsanschlüssen eingegeben wird, eine Zähleinrichtung (17b) zum Zählen der Anzahl einer Wiederholung des zweiten Schaltbetriebs, und eine Bestimmungseinrichtung (17c) zur Bestimmung von Änderungen der ersten variablen Kapazität auf der Grundlage der Anzahl von Wiederholungen des zweiten Schaltbetriebs, bevor ein Ausgabepegel des Komparators geändert wird.

Claims (14)

  1. Kapazitätserfassungsvorrichtung (10), mit einem ersten Differenzverstärker (11), der einen invertierenden Eingangsanschluss, einen nichtinvertierenden Eingangsanschluss, und einen Ausgangsanschluss umfasst, wobei der nichtinvertierende Eingangsanschluss eine erste Festspannung (V3) eingibt, einem ersten Bezugskondensator (13), der eine erste Elektrode, die mit dem Ausgangsanschluss des ersten Differenzverstärkers (11) verbunden ist, und eine zweite Elektrode umfasst, die mit dem invertierenden Eingangsanschluss des ersten Differenzverstärkers (11) verbunden ist, einem ersten Ein-/Aus-Schalter (14), der ein erstes Ende, das mit dem Ausgangsanschluss des ersten Differenzverstärkers (11) verbunden ist, und ein zweites Ende umfasst, das mit dem invertierenden Eingangsanschluss des ersten Differenzverstärkers (11) verbunden ist, einem zweiten Ein-/Aus-Schalter (15), der ein erstes Ende umfasst, das mit dem invertierenden Eingangsanschluss des ersten Differenzverstärkers (11) verbunden ist, einem dritten Ein-/Aus-Schalter (16), der ein erstes Ende, das mit einer ersten Energieversorgungsspannung (V1) verbunden ist, und ein zweites Ende umfasst, das mit dem zweiten Ende des zweiten Ein-/Aus-Schalters (15) verbunden ist, einer ersten Sensorelektrode (E1), die mit dem zweiten Ende des zweiten Ein-/Aus-Schalters (15) verbunden ist und einer Erdungselektrode (E0) zugewandt ist, die ein konstantes elektrisches Potential hat, wobei eine erste variable Kapazität (Cx11) zwischen der ersten Sensorelektrode (E1) und der Erdungselektrode (E0) als Reaktion auf einen Abstand zwischen der ersten Sensorelektrode (E1) und der Erdungselektrode (E0) gebildet wird, einer Schaltsteuereinrichtung (17a) zur Durchführung eines ersten Schaltbetriebs, bei welchem der erste Ein-/Aus-Schalter (14) in einen geschlossenen Zustand geschaltet und in einen geöffneten Zustand zurückgebracht wird, und dann zum wechselweisen Wiederholen eines zweiten Schaltbetriebs, bei welchem der zweite Ein-/Aus-Schalter (15) in einen geschlossenen Zustand geschaltet und in einen geöffneten Zustand zurückgebracht wird, und eines dritten Schaltbetriebs, bei welchem der dritte Ein-/Aus-Schalter (16) in einen geschlossenen Zustand geschaltet und in einen geöffneten Zustand zurückgebracht wird, einem Komparator (12), der einen ersten Eingangsanschluss, der mit dem Ausgangsanschluss des ersten Differenzverstärkers (11) verbunden ist, und einen zweiten Eingangsanschluss umfasst, der eine Spannung eingibt, wobei der Komparator (12) eine Ausgangsspannung aus dem ersten Differenzverstärker (11) und die in den zweiten Eingangsanschluss eingegebene Spannung vergleicht, einer Zähleinrichtung (17b) zum Zählen der Anzahl von Wiederholungen des zweiten Schaltbetriebs, und einer Bestimmungseinrichtung (17c) zur Bestimmung von Änderungen der ersten variablen Kapazität, die zwischen der ersten Sensorelektrode (E1) und der Erdungselektrode (E0) gebildet ist, auf der Grundlage der Anzahl von Wiederholungen des zweiten Schaltbetrieb, welche durch die Zähleinrichtung (17b) gezählt wird, bevor ein Ausgabepegel des Komparators (12) geändert wird.
  2. Kapazitätserfassungsvorrichtung (10) nach Anspruch 1, wobei ein in den ersten Eingangsanschluss des Komparators (12) eingegebenes elektrisches Potential in umgekehrter Phase zu einem in den zweiten Eingangsanschluss des Komparators (12) eingegebenen elektrischen Potential ist.
  3. Kapazitätserfassungsvorrichtung (40) nach Anspruch 1, zudem mit einem vierten Ein-/Aus-Schalter (41), der ein erstes Ende hat, das mit dem invertierenden Eingangsanschluss des ersten Differenzverstärkers (11) verbunden ist, einem ersten Korrekturkondensator (43), welcher eine erste Elektrode, die mit einem zweiten Ende des vierten Ein-/Aus-Schalters (41) verbunden ist, und eine zweite Elektrode umfasst, die mit einer ersten Korrekturspannung (V6) verbunden ist, und einem fünften Ein-/Aus-Schalter (42), der ein erstes Ende, das mit dem zweiten Ende des vierten Ein-/Aus-Schalters (41) verbunden ist, und ein zweites Ende umfasst, das mit der ersten Korrekturspannung (V6) verbunden ist, wobei die Schaltsteuereinrichtung (17a) den vierten Ein-/Aus-Schalter (41) steuert, dass er mit derselben Zeitvorgabe wie der zweite Ein-/Aus-Schalter (15) geöffnet und geschlossen wird, und den fünften Ein-/Aus-Schalter (42) steuert, dass er mit derselben Zeitvorgabe wie der dritte Ein-/Aus-Schalter (16) geöffnet und geschlossen wird.
  4. Kapazitätserfassungsvorrichtung (50) nach Anspruch 3, wobei ein in den ersten Eingangsanschluss des Komparators (12) eingegebenes elektrisches Potential in umgekehrter Phase zu einem in den zweiten Eingangsanschluss des Komparators (12) eingegebenen elektrischen Potential ist.
  5. Kapazitätserfassungsvorrichtung (60) nach Anspruch 1, zudem mit einem ersten Abschirmelement (Es1), das zumindest einen Abschnitt von Elektrodenflächen der ersten Sensorelektrode (E1) mit Ausnahme einer Fläche, welche der Erdungselektrode (E0) zugewandt ist, und eine Verdrahtung umgibt, welche die erste Sensorelektrode (E1) und den zweiten und dritten Ein-Aus-Schalter (15, 16) verbindet, einer ersten Elektropotentialversorgungsschaltung (63), welche das erste Abschirmelement (Es1) auf der ersten Festspannung (V3) zumindest bei einer Zeit hält, bei welcher der zweite Ein-/Aus-Schalter (15) von dem geschlossenen Zustand in den geöffneten Zustand geschaltet wird, und einer zweiten Elektropotentialversorgungsschaltung (64), welche das erste Abschirmelement (Es1) auf der ersten Energieversorgungsspannung (V1) zumindest bei einer Zeit hält, bei welcher der dritte Ein-/Aus-Schalter (16) von dem geschlossenen Zustand in den geöffneten Zustand geschaltet wird.
  6. Kapazitätserfassungsvorrichtung (70) nach Anspruch 5, zudem mit einer ersten Stromerfassungsschaltung (71), die derart angeordnet ist, dass sie zwischen der ersten Elektropotentialversorgungsschaltung (63) und dem ersten Abschirmelement (Es1) verbunden ist, und einer ersten Elektropotentialanlegeeinrichtung (17) zum Anlegen eines elektrischen Potentials, das von der ersten Energieversorgungsspannung (V1) verschieden ist, an das erste Abschirmelement (Es1) während einer vorbestimmten Zeit (T1, T2), während welcher sich der dritte Ein-/Aus-Schalter (16) in einem geschlossenen Zustand befindet.
  7. Kapazitätserfassungsvorrichtung (80) nach Anspruch 5, zudem mit einem ersten externen Abschirmelement (Eso1), das zumindest einen Abschnitt von Elektrodenflächen der ersten Sensorelektrode (E1) mit Ausnahme einer Fläche, welche der Erdungselektrode (E0) zugewandt ist, eine Verdrahtung, welche die erste Sensorelektrode (E1) und den zweiten und dritten Ein-/Aus-Schalter (15, 16) verbindet, und das erste Abschirmelement (Es1) umgibt, wobei das erste externe Abschirmelement (Eso1) auf ein vorbestimmtes konstantes elektrisches Potential gesetzt ist.
  8. Kapazitätserfassungsvorrichtung (20), mit einem ersten Differenzverstärker (21), der einen invertierenden Eingangsanschluss, einen nichtinvertierenden Eingangsanschluss, und einen Ausgangsanschluss umfasst, wobei der nichtinvertierende Eingangsanschluss eine erste Festspannung (V3) eingibt, einem ersten Bezugskondensator (23), der eine erste Elektrode, die mit dem Ausgangsanschluss des ersten Differenzverstärkers (21) verbunden ist, und eine zweite Elektrode umfasst, die mit dem invertierenden Eingangsanschluss des ersten Differenzverstärkers (21) verbunden ist, einem ersten Ein-/Aus-Schalter (24), der ein erstes Ende, das mit dem Ausgangsanschluss des ersten Differenzverstärkers (21) verbunden ist, und ein zweites Ende umfasst, das mit dem invertierenden Eingangsanschluss des ersten Differenzverstärkers (21) verbunden ist, einem zweiten Ein-/Aus-Schalter (25), der ein erstes Ende umfasst, das mit dem invertierenden Eingangsanschluss des ersten Differenzverstärkers (21) verbunden ist, einem dritten Ein-/Aus-Schalter (26), der ein erstes Ende, das mit einer ersten Energieversorgungsspannung (V1) verbunden ist, und ein zweites Ende umfasst, das mit dem zweiten Ende des zweiten Ein-/Aus-Schalters (25) verbunden ist, einer ersten Sensorelektrode (E1), die mit dem zweiten Ende des zweiten Ein-/Aus-Schalters (25) verbunden ist und einer Erdungselektrode (E0) zugewandt ist, die ein konstantes elektrisches Potential hat, wobei eine erste variable Kapazität (Cx11) zwischen der ersten Sensorelektrode (E1) und der Erdungselektrode (E0) als Reaktion auf einen Abstand zwischen der ersten Sensorelektrode (E1) und der Erdungselektrode (E0) gebildet wird, einem zweiten Differenzverstärker (31), der einen invertierenden Eingangsanschluss, einen nichtinvertierenden Eingangsanschluss, und einen Ausgangsanschluss umfasst, wobei der nichtinvertierende Eingangsanschluss eine zweite Festspannung (V5) eingibt, einem zweiten Bezugskondensator (33), der eine erste Elektrode, die mit dem Ausgangsanschluss des zweiten Differenzverstärkers (31) verbunden ist, und eine zweite Elektrode umfasst, die mit dem invertierenden Eingangsanschluss des zweiten Differenzverstärkers (31) verbunden ist, einem vierten Ein-/Aus-Schalter (34), der ein erstes Ende, das mit dem Ausgangsanschluss des zweiten Differenzverstärkers (31) verbunden ist, und ein zweites Ende umfasst, das mit dem invertierenden Eingangsanschluss des zweiten Differenzverstärkers (31) verbunden ist, einem fünften Ein-/Aus-Schalter (35), der ein erstes Ende umfasst, das mit dem invertierenden Eingangsanschluss des zweiten Differenzverstärkers (31) verbunden ist, einem sechsten Ein-/Aus-Schalter (36), der ein erstes Ende, das mit einer zweiten Energieversorgungsspannung (V2) verbunden ist, und ein zweites Ende umfasst, das mit dem zweiten Ende des fünften Ein-/Aus-Schalters (35) verbunden ist, einer zweiten Sensorelektrode (E2), die mit dem zweiten Ende des fünften Ein-/Aus-Schalters (35) verbunden ist und einer Erdungselektrode (E0) zugewandt ist, wobei eine zweite variable Kapazität (Cx21) zwischen der zweiten Sensorelektrode (E2) und der Erdungselektrode (E0) als Reaktion auf einen Abstand zwischen der zweiten Sensorelektrode (E2) und der Erdungselektrode (E0) gebildet wird, einer Schaltsteuereinrichtung (37a) zur Durchführung eines ersten Schaltbetriebs, bei welchem der erste Ein-/Aus-Schalter (24) und der vierte Ein-/Aus-Schalter (34) jeder in einen geschlossenen Zustand geschaltet und in einen geöffneten Zustand zurückgebracht werden, und dann zum wechselweisen Wiederholen eines zweiten Schaltbetriebs, bei welchem der zweite Ein-/Aus-Schalter (25) und der fünfte Ein-/Aus-Schalter (35) jeder in einen geschlossenen Zustand geschaltet und in einen geöffneten Zustand zurückgebracht werden, und eines dritten Schaltbetriebs, bei welchem der dritte Ein-/Aus-Schalter (26) und der sechste Ein-/Aus-Schalter (36) jeder in einen geschlossenen Zustand geschaltet und in einen geöffneten Zustand zurückgebracht werden, einem Komparator (22), der einen ersten Eingangsanschluss, der mit dem Ausgangsanschluss des ersten Differenzverstärkers (21) verbunden ist, und einen zweiten Eingangsanschluss umfasst, der mit dem Ausgangsanschluss des zweiten Differenzverstärkers (31) verbunden ist, wobei der Komparator (22) eine Ausgangsspannung aus dem ersten Differenzverstärker (21) und eine Ausgangsspannung aus dem zweiten Differenzverstärker (31) vergleicht, einer Zähleinrichtung (37b) zum Zählen der Anzahl von Wiederholungen des zweiten Schaltbetriebs, und einer Bestimmungseinrichtung (37c) zur Bestimmung von Änderungen von einer der ersten und zweiten variablen Kapazität (Cx11, Cx21), die jeweils zwischen der ersten und zweiten Sensorelektrode (E1, E2) und der Erdungselektrode (E0) gebildet sind, auf der Grundlage der Anzahl von Wiederholungen des zweiten Schaltbetriebs, welcher durch die Zähleinrichtung (37a) gezählt wird, bevor ein Ausgabepegel des Komparators (22) geändert wird.
  9. Kapazitätserfassungsvorrichtung (50) nach Anspruch 8, zudem mit einem siebenten Ein-/Aus-Schalter (51), der ein erstes Ende hat, das mit dem invertierenden Eingangsanschluss des ersten Differenzverstärkers (21) verbunden ist, einem ersten Korrekturkondensator (53), welcher eine erste Elektrode, die mit einem zweiten Ende des siebenten Ein-/Aus-Schalters (51) verbunden ist, und eine zweite Elektrode umfasst, die mit einer ersten Korrekturspannung (V6) verbunden ist, einem achten Ein-/Aus-Schalter (52), der ein erstes Ende, das mit dem zweiten Ende des siebenten Ein-/Aus-Schalters (51) verbunden ist, und ein zweites Ende umfasst, das mit der ersten Korrekturspannung (V6) verbunden ist, einem neunten Ein-/Aus-Schalter (54), der ein erstes Ende umfasst, das mit dem invertierenden Eingangsanschluss des zweiten Differenzverstärkers (31) verbunden ist, einem zweiten Korrekturkondensator (56), welcher eine erste Elektrode, die mit einem zweiten Ende des neunten Ein-/Aus-Schalters (54) verbunden ist, und eine zweite Elektrode umfasst, die mit einer zweiten Korrekturspannung (V7) verbunden ist, und einem zehnten Ein-/Aus-Schalter (55), der ein erstes Ende, das mit dem zweiten Ende des neunten Ein-/Aus-Schalters (51) verbunden ist, und ein zweites Ende umfasst, das mit der zweiten Korrekturspannung (V7) verbunden ist, wobei die Schaltsteuereinrichtung (37a) den siebenten und neunten Ein-/Aus-Schalter (51, 54) steuert, dass sie mit derselben Zeitvorgabe wie der zweite und fünfte Ein-/Aus-Schalter (25, 35) geöffnet und geschlossen werden, und den achten und zehnten Ein-/Aus-Schalter (52, 55) steuert, dass sie mit derselben Zeitvorgabe wie der dritte und sechste Ein-/Aus-Schalter (26, 36) geöffnet und geschlossen werden.
  10. Kapazitätserfassungsvorrichtung (90) nach Anspruch 8, zudem mit einem ersten Abschirmelement (ES1), das zumindest einen Abschnitt von Elektrodenflächen der ersten Sensorelektrode (E1) mit Ausnahme einer Fläche, welche der Erdungselektrode (E0) zugewandt ist, und eine Verdrahtung umgibt, welche die erste Sensorelektrode (E1) und den zweiten und dritten Ein-Aus-Schalter (25, 26) verbindet, einer ersten Elektropotentialversorgungsschaltung (63), welche das erste Abschirmelement (Es1) auf der ersten Festspannung (V3) zumindest bei einer Zeit hält, bei welcher der zweite Ein-/Aus-Schalter (25) von dem geschlossenen Zustand in den geöffneten Zustand geschaltet wird, einer zweiten Elektropotentialversorgungsschaltung (64), welche das erste Abschirmelement (Es1) auf der ersten Energieversorgungsspannung (V1) zumindest bei einer Zeit hält, bei welcher der dritte Ein-/Aus-Schalter (26) von dem geschlossenen Zustand in den geöffneten Zustand geschaltet wird, einem zweiten Abschirmelement (Es2), das zumindest einen Abschnitt von Elektrodenflächen der zweiten Sensorelektrode (E2) mit Ausnahme einer Fläche, welche der Erdungselektrode (E0) zugewandt ist, und eine Verdrahtung umgibt, welche die zweite Sensorelektrode (E2) und den fünften und sechsten Ein-/Aus-Schalter (35, 36) verbindet, einer dritten Elektropotentialversorgungsschaltung (93), welche das zweite Abschirmelement (Es2) auf der zweiten Festspannung (V5) zumindest bei einer Zeit hält, bei welcher der fünfte Ein-/Aus-Schalter (35) von dem geschlossenen Zustand in den geöffneten Zustand geschaltet wird, und einer vierten Elektropotentialversorgungsschaltung (94), welche das zweite Abschirmelement (Es2) auf der zweiten Energieversorgungsspannung (V2) zumindest bei einer Zeit hält, bei welcher der sechste Ein-/Aus-Schalter (36) von dem geschlossenen Zustand in den geöffneten Zustand geschaltet wird.
  11. Kapazitätserfassungsvorrichtung (100) nach Anspruch 10, zudem mit einer ersten Stromerfassungsschaltung (71), die derart angeordnet ist, dass sie zwischen der ersten Elektropotentialversorgungsschaltung (63) und dem ersten Abschirmelement (Es1) verbunden ist, einer ersten Elektropotentialanlegeeinrichtung (37) zum Anlegen eines elektrischen Potentials, das von der ersten Energieversorgungsspannung (V1) verschieden ist, an das erste Abschirmelement (Es1) während einer vorbestimmten Zeit (T1, T2), während welcher sich der dritte Ein-/Aus-Schalter (26) in einem geschlossenen Zustand befindet, einer zweiten Stromerfassungsschaltung (101), die derart angeordnet ist, dass sie zwischen der dritten Elektropotentialversorgungsschaltung (93) und dem zweiten Abschirmelement (Es2) verbunden ist, und einer zweiten Elektropotentialanlegeeinrichtung (37) zum Anlegen eines elektrischen Potentials, das von der zweiten Energieversorgungsspannung (V2) verschieden ist, an das zweite Abschirmelement (Es2) während einer vorbestimmten Zeit (T1, T2), während welcher sich der sechste Ein-/Aus-Schalter (36) in einem geschlossenen Zustand befindet.
  12. Kapazitätserfassungsvorrichtung (110) nach Anspruch 10, zudem mit einem ersten externen Abschirmelement (Eso1), das zumindest einen Abschnitt von Elektrodenflächen der ersten Sensorelektrode (E1) mit Ausnahme einer Fläche, welche der Erdungselektrode (E0) zugewandt ist, eine Verdrahtung, welche die erste Sensorelektrode (E1) und den zweiten und dritten Ein-Aus-Schalter (25, 26) verbindet, und das erste Abschirmelement (Es1) umgibt, und einem zweiten externen Abschirmelement (Eso2), das zumindest einen Abschnitt von Elektrodenflächen der zweiten Sensorelektrode (E2) mit Ausnahme einer Fläche, welche der Erdungselektrode (E0) zugewandt ist, eine Verdrahtung, welche die zweite Sensorelektrode (E2) und den fünften und sechsten Ein-Aus-Schalter (35, 36) verbindet, und das zweite Abschirmelement (Es2) umgibt, wobei das erste externe Abschirmelement (Eso1) und das zweite externe Abschirmelement (Eso2) jedes auf ein vorbestimmtes konstantes elektrisches Potential gesetzt sind.
  13. Kapazitätserfassungsvorrichtung (10, 20, 40, 50, 60, 70, 80, 90, 100, 110) nach Anspruch 8, wobei ein Bereich der ersten Sensorelektrode (E1) gleich einem Bereich der zweiten Sensorelektrode (E2) ist, und ein Schwerpunkt der ersten Sensorelektrode mit einem Schwerpunkt der zweiten Sensorelektrode (E2) übereinstimmt.
  14. Kapazitätserfassungsvorrichtung (10, 20, 40, 50, 60, 70, 80, 90, 100, 110) nach Anspruch 13, wobei die erste Sensorelektrode (E1) symmetrisch in Bezug auf zumindest zwei Symmetrieebenen ist, welche die übereinstimmenden Schwerpunkte kreuzen, und die zweite Sensorelektrode (E2) symmetrisch in Bezug auf die zumindest zwei Symmetrieebenen ist, welche die übereinstimmenden Schwerpunkte kreuzen.
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