JP2000028309A - 静電容量センサ - Google Patents
静電容量センサInfo
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- G01D5/24—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage by varying capacitance
- G01D5/2405—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage by varying capacitance by varying dielectric
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- Measurement Of Resistance Or Impedance (AREA)
- Geophysics And Detection Of Objects (AREA)
- Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)
- Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】検出電極の大きさにかかわらず、検出精度が高
く、かつ感度が高い静電容量センサを提供する。 【解決手段】静電容量センサ１ａは、静電容量型の検出
素子２と、検出回路が実装された回路基板６と、電源部
７とで構成されている。検出素子２は、検出電極３と、
帯電板４と、アース電極５とで構成されている。帯電板
４は、検出電極３とアース電極５との間に位置し、これ
ら検出電極３、帯電板４およびアース電極５は、互いに
絶縁された状態で配置されている。検出電極３、帯電板
４およびアース電極５は、それぞれ、端部において図示
しない絶縁材（支持部材）により支持さている。回路基
板６は、検出電極３の面３２に設置され、帯電板４から
絶縁されている。
く、かつ感度が高い静電容量センサを提供する。 【解決手段】静電容量センサ１ａは、静電容量型の検出
素子２と、検出回路が実装された回路基板６と、電源部
７とで構成されている。検出素子２は、検出電極３と、
帯電板４と、アース電極５とで構成されている。帯電板
４は、検出電極３とアース電極５との間に位置し、これ
ら検出電極３、帯電板４およびアース電極５は、互いに
絶縁された状態で配置されている。検出電極３、帯電板
４およびアース電極５は、それぞれ、端部において図示
しない絶縁材（支持部材）により支持さている。回路基
板６は、検出電極３の面３２に設置され、帯電板４から
絶縁されている。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、静電容量センサに
関する。
関する。
【０００２】
【従来の技術】被検物の接近を検出する静電容量センサ
が知られている。従来の静電容量センサは、電極部と、
この電極部に接続された検出回路とで構成されている。
前記電極部は、被検物の接近を検出するための検出電極
と、所定の部位に接地されたアース電極とで構成されて
いる。
が知られている。従来の静電容量センサは、電極部と、
この電極部に接続された検出回路とで構成されている。
前記電極部は、被検物の接近を検出するための検出電極
と、所定の部位に接地されたアース電極とで構成されて
いる。
【０００３】このような静電容量センサでは、被検物が
検出電極に接近すると、検出電極の静電容量が増加する
ので、検出回路により前記検出電極の静電容量の変化を
検出し、これにより被検物の接近を感知する。
検出電極に接近すると、検出電極の静電容量が増加する
ので、検出回路により前記検出電極の静電容量の変化を
検出し、これにより被検物の接近を感知する。
【０００４】しかしながら、実際には、静電容量センサ
では、検出電極の静電容量のみでなく、電極部全体の静
電容量、検出回路の静電容量等が検出され、しかも、こ
れらの静電容量は、温度や湿度、あるいは振動等の何ら
かの外的環境の変化により変動し、それがノイズとなる
ので、検出精度が低い。そして、外的環境が変動すると
静電容量センサが誤動作することがある。特に、静電容
量センサを屋外で使用する場合には、季節や時間帯、あ
るいは天候等によって温度や湿度が大幅に変動するの
で、検出精度は、さらに低下する。
では、検出電極の静電容量のみでなく、電極部全体の静
電容量、検出回路の静電容量等が検出され、しかも、こ
れらの静電容量は、温度や湿度、あるいは振動等の何ら
かの外的環境の変化により変動し、それがノイズとなる
ので、検出精度が低い。そして、外的環境が変動すると
静電容量センサが誤動作することがある。特に、静電容
量センサを屋外で使用する場合には、季節や時間帯、あ
るいは天候等によって温度や湿度が大幅に変動するの
で、検出精度は、さらに低下する。
【０００５】また、前記従来の静電容量センサは、電極
部自体の感度が低いとともにその感度が不安定であり、
このため、検出電極から被検物までの検出距離（以下、
単に「検出距離」という）を長くすることが困難であっ
た。
部自体の感度が低いとともにその感度が不安定であり、
このため、検出電極から被検物までの検出距離（以下、
単に「検出距離」という）を長くすることが困難であっ
た。
【０００６】特に、検出電極の検出面の面積が大きい
程、前記外的環境の変動による電極部の静電容量の変動
が大きく、これによりノイズが増大するので、静電容量
センサの検出精度が低い。そして、検出電極の検出面の
面積が比較的大きい場合には、前記検出精度を向上させ
るために、検出回路におけるしきい値を高く設定しなけ
ればならないので、検出距離を十分に大きく設定するの
が困難であった。
程、前記外的環境の変動による電極部の静電容量の変動
が大きく、これによりノイズが増大するので、静電容量
センサの検出精度が低い。そして、検出電極の検出面の
面積が比較的大きい場合には、前記検出精度を向上させ
るために、検出回路におけるしきい値を高く設定しなけ
ればならないので、検出距離を十分に大きく設定するの
が困難であった。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、検出
電極の大きさにかかわらず、検出精度が高く、かつ感度
が高い静電容量センサを提供することにある。
電極の大きさにかかわらず、検出精度が高く、かつ感度
が高い静電容量センサを提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】このような目的は、下記
（１）〜（１３）の本発明により達成される。
（１）〜（１３）の本発明により達成される。
【０００９】（１） 検出電極と、アース電極と、前記
検出電極とアース電極との間に位置する少なくとも１つ
の帯電板とが互いに絶縁された状態で配置された静電容
量型の検出素子と、被検物による前記検出電極の静電容
量の変化を検出する検出回路と、前記検出回路に電力を
供給するための電源部とを有することを特徴とする静電
容量センサ。
検出電極とアース電極との間に位置する少なくとも１つ
の帯電板とが互いに絶縁された状態で配置された静電容
量型の検出素子と、被検物による前記検出電極の静電容
量の変化を検出する検出回路と、前記検出回路に電力を
供給するための電源部とを有することを特徴とする静電
容量センサ。
【００１０】（２） 前記アース電極は、前記電源部の
マイナス側端子に電気的に接続されている上記（１）に
記載の静電容量センサ。
マイナス側端子に電気的に接続されている上記（１）に
記載の静電容量センサ。
【００１１】（３） 前記アース電極は、中継回路を介
して前記電源部のマイナス側端子に電気的に接続されて
いる上記（１）に記載の静電容量センサ。
して前記電源部のマイナス側端子に電気的に接続されて
いる上記（１）に記載の静電容量センサ。
【００１２】（４） 前記中継回路が抵抗を有する上記
（３）に記載の静電容量センサ。
（３）に記載の静電容量センサ。
【００１３】（５） 前記抵抗が可変抵抗である上記
（４）に記載の静電容量センサ。
（４）に記載の静電容量センサ。
【００１４】（６） 前記中継回路がコンデンサを有す
る上記（３）ないし（５）のいずれかに記載の静電容量
センサ。
る上記（３）ないし（５）のいずれかに記載の静電容量
センサ。
【００１５】（７） 前記コンデンサが可変コンデンサ
である上記（６）に記載の静電容量センサ。
である上記（６）に記載の静電容量センサ。
【００１６】（８） 前記中継回路は、静電容量センサ
の感度を設定する機能を有するものである上記（３）に
記載の静電容量センサ。
の感度を設定する機能を有するものである上記（３）に
記載の静電容量センサ。
【００１７】（９） 前記中継回路は、静電容量センサ
の感度を安定させる機能を有するものである上記（３）
または（８）に記載の静電容量センサ。
の感度を安定させる機能を有するものである上記（３）
または（８）に記載の静電容量センサ。
【００１８】（10） 前記帯電板と前記アース電極との
間の距離の設定により、静電容量センサの感度を設定す
るよう構成されている上記（１）ないし（９）のいずれ
かに記載の静電容量センサ。
間の距離の設定により、静電容量センサの感度を設定す
るよう構成されている上記（１）ないし（９）のいずれ
かに記載の静電容量センサ。
【００１９】（11） 前記帯電板と前記アース電極との
間の距離が、前記検出電極と前記帯電板との間の距離よ
り大きく設定されている上記（１）ないし（10）のいず
れかに記載の静電容量センサ。
間の距離が、前記検出電極と前記帯電板との間の距離よ
り大きく設定されている上記（１）ないし（10）のいず
れかに記載の静電容量センサ。
【００２０】（12） 前記検出回路は、前記検出電極の
検出面の反対側に設置されている上記（１）ないし（1
1）のいずれかに記載の静電容量センサ。
検出面の反対側に設置されている上記（１）ないし（1
1）のいずれかに記載の静電容量センサ。
【００２１】（13） 複数の帯電板が検出素子の厚さ方
向に沿って配置されている上記（１）ないし（12）のい
ずれかに記載の静電容量センサ。
向に沿って配置されている上記（１）ないし（12）のい
ずれかに記載の静電容量センサ。
【００２２】
【発明の実施の形態】以下、本発明の静電容量センサを
添付図面に示す好適実施例に基づいて詳細に説明する。
添付図面に示す好適実施例に基づいて詳細に説明する。
【００２３】図１は、本発明の静電容量センサの第１実
施例を示す側面図である。同図に示すように、静電容量
センサ１ａは、静電容量型の検出素子（電極部）２と、
検出回路が実装された回路基板６と、電源部（直流電
源）７とを有している。
施例を示す側面図である。同図に示すように、静電容量
センサ１ａは、静電容量型の検出素子（電極部）２と、
検出回路が実装された回路基板６と、電源部（直流電
源）７とを有している。
【００２４】検出素子２は、主に、検出電極３と、帯電
板４と、アース電極５とで構成されている。帯電板４
は、検出電極３とアース電極５との間に位置し、これら
検出電極３、帯電板４およびアース電極５は、互いに絶
縁された状態で配置されている。この場合、検出電極
３、帯電板４およびアース電極５は、互いに平行である
のが好ましい。
板４と、アース電極５とで構成されている。帯電板４
は、検出電極３とアース電極５との間に位置し、これら
検出電極３、帯電板４およびアース電極５は、互いに絶
縁された状態で配置されている。この場合、検出電極
３、帯電板４およびアース電極５は、互いに平行である
のが好ましい。
【００２５】検出電極３、帯電板４およびアース電極５
は、それぞれ、端部において図示しない絶縁材（支持部
材）により支持されている。そして、本実施例では、検
出電極３と帯電板４との間と、帯電板４とアース電極５
との間に、それぞれ、空隙が形成されている。
は、それぞれ、端部において図示しない絶縁材（支持部
材）により支持されている。そして、本実施例では、検
出電極３と帯電板４との間と、帯電板４とアース電極５
との間に、それぞれ、空隙が形成されている。
【００２６】なお、本発明では、検出電極３と帯電板４
との間に、これらを互いに絶縁する絶縁層（例えば、絶
縁板）を介在させてもよい。同様に、帯電板４とアース
電極５との間に、これらを互いに絶縁する絶縁層（例え
ば、絶縁板）を介在させてもよい。
との間に、これらを互いに絶縁する絶縁層（例えば、絶
縁板）を介在させてもよい。同様に、帯電板４とアース
電極５との間に、これらを互いに絶縁する絶縁層（例え
ば、絶縁板）を介在させてもよい。
【００２７】検出電極３の形状は、特に限定されない
が、本実施例では、平板状になっている。検出電極３の
構成材料は、検出電極として機能し得る材料であれば特
に限定されないが、通常、各種金属材料または導電材料
を用いる。検出電極３の構成材料としては、例えば、ア
ルミニウム、アルミニウム合金、銅、銅合金、ステンレ
ス鋼、導電フィルム、導電ゴム、導電ビニール等が挙げ
られる。
が、本実施例では、平板状になっている。検出電極３の
構成材料は、検出電極として機能し得る材料であれば特
に限定されないが、通常、各種金属材料または導電材料
を用いる。検出電極３の構成材料としては、例えば、ア
ルミニウム、アルミニウム合金、銅、銅合金、ステンレ
ス鋼、導電フィルム、導電ゴム、導電ビニール等が挙げ
られる。
【００２８】また、帯電板４の形状は、特に限定されな
いが、本実施例では、平板状になっている。帯電板４の
構成材料は、帯電板として十分な電荷を帯電する機能を
有する材料であれば特に限定されないが、通常、各種金
属材料または導電材料を用いる。帯電板４の構成材料と
しては、例えば、アルミニウム、アルミニウム合金、
銅、銅合金、ステンレス鋼、導電フィルム、導電ゴム、
導電ビニール等が挙げられる。
いが、本実施例では、平板状になっている。帯電板４の
構成材料は、帯電板として十分な電荷を帯電する機能を
有する材料であれば特に限定されないが、通常、各種金
属材料または導電材料を用いる。帯電板４の構成材料と
しては、例えば、アルミニウム、アルミニウム合金、
銅、銅合金、ステンレス鋼、導電フィルム、導電ゴム、
導電ビニール等が挙げられる。
【００２９】また、アース電極５の形状は、特に限定さ
れないが、本実施例では、平板状になっている。アース
電極５の構成材料は、アース電極として機能し得る材料
であれば特に限定されないが、通常、各種金属材料また
は導電材料を用いる。アース電極５の構成材料として
は、例えば、アルミニウム、アルミニウム合金、銅、銅
合金、ステンレス鋼、導電フィルム、導電ゴム、導電ビ
ニール等が挙げられる。また、前述した絶縁材、絶縁層
の構成材料としては、例えば、各種樹脂材料等の絶縁材
料が挙げられる。
れないが、本実施例では、平板状になっている。アース
電極５の構成材料は、アース電極として機能し得る材料
であれば特に限定されないが、通常、各種金属材料また
は導電材料を用いる。アース電極５の構成材料として
は、例えば、アルミニウム、アルミニウム合金、銅、銅
合金、ステンレス鋼、導電フィルム、導電ゴム、導電ビ
ニール等が挙げられる。また、前述した絶縁材、絶縁層
の構成材料としては、例えば、各種樹脂材料等の絶縁材
料が挙げられる。
【００３０】このように、静電容量センサ１ａでは、検
出素子２が帯電板４を有しているので、検出電極３と帯
電板４とでコンデンサが形成され、この帯電板４が、検
出電極３に蓄積されている電荷量に応じて、検出電極３
へ電荷を供給したり、または検出電極３から電荷を吸収
する（帯電板４が検出電極３への電荷の供給・吸収部と
して機能する）。これにより、検出電極３には、常に一
定量の電荷が迅速に補給、蓄積されるので、検出素子２
自体の感度が向上するとともに、その感度が安定する。
出素子２が帯電板４を有しているので、検出電極３と帯
電板４とでコンデンサが形成され、この帯電板４が、検
出電極３に蓄積されている電荷量に応じて、検出電極３
へ電荷を供給したり、または検出電極３から電荷を吸収
する（帯電板４が検出電極３への電荷の供給・吸収部と
して機能する）。これにより、検出電極３には、常に一
定量の電荷が迅速に補給、蓄積されるので、検出素子２
自体の感度が向上するとともに、その感度が安定する。
【００３１】また、検出電極３と、帯電板４と、アース
電極とで、直列に接続された２つのコンデンサが形成さ
れるので、その部位の静電容量が低下し、よって、外部
環境（温度や湿度、あるいは振動等の何らかの外部環
境）の変動による静電容量の変動によって生じるノイズ
が低減される。すなわち、外部環境の変動によって生じ
るノイズに対する信号の割合（Ｓ／Ｎ比）が増大し、静
電容量センサ１ａの検出精度が向上する。 回路基板６
は、検出電極３の検出面３１の反対側の面３２に設置さ
れている。この場合、回路基板６は、帯電板４から絶縁
されている。
電極とで、直列に接続された２つのコンデンサが形成さ
れるので、その部位の静電容量が低下し、よって、外部
環境（温度や湿度、あるいは振動等の何らかの外部環
境）の変動による静電容量の変動によって生じるノイズ
が低減される。すなわち、外部環境の変動によって生じ
るノイズに対する信号の割合（Ｓ／Ｎ比）が増大し、静
電容量センサ１ａの検出精度が向上する。 回路基板６
は、検出電極３の検出面３１の反対側の面３２に設置さ
れている。この場合、回路基板６は、帯電板４から絶縁
されている。
【００３２】回路基板６を検出電極３の面３２に設置す
ることにより、回路基板６が検出面３１と帯電板４との
間でコンデンサを形成し、このコンデンサが、直列に接
続された複数のコンデンサ（被検物９、検出電極３、帯
電板４、アース電極５等で形成された複数のコンデン
サ）のうちの１つを構成するので、外部環境の変動によ
る回路基板６の静電容量の変化量が減少し、このため、
外部環境の変動による静電容量センサ１ａの検出精度の
低下が抑制される。
ることにより、回路基板６が検出面３１と帯電板４との
間でコンデンサを形成し、このコンデンサが、直列に接
続された複数のコンデンサ（被検物９、検出電極３、帯
電板４、アース電極５等で形成された複数のコンデン
サ）のうちの１つを構成するので、外部環境の変動によ
る回路基板６の静電容量の変化量が減少し、このため、
外部環境の変動による静電容量センサ１ａの検出精度の
低下が抑制される。
【００３３】また、回路基板６を検出電極３の検出面３
１に設けないので、検出面３１を平面にすることができ
る。この回路基板６に実装されている検出回路は、電源
部７のプラス側端子７１およびマイナス側端子７２に電
気的に接続されており、この電源部７から前記検出回路
に電力が供給される。以下、「電気的に接続」を単に
「接続」という。なお、検出回路については、後に詳述
する。
１に設けないので、検出面３１を平面にすることができ
る。この回路基板６に実装されている検出回路は、電源
部７のプラス側端子７１およびマイナス側端子７２に電
気的に接続されており、この電源部７から前記検出回路
に電力が供給される。以下、「電気的に接続」を単に
「接続」という。なお、検出回路については、後に詳述
する。
【００３４】ところで、検出電極３の検出面３１の面積
が３０cm2 以上、特に１００cm2 以上、さらには３００
cm2 以上の検出素子２を有する静電容量センサの場合に
は、外部環境の変動による検出電極３の静電容量の変動
をより一層小さくする必要があるが、本発明では、検出
素子２が帯電板４を有しているので、前述したように、
外部環境の変動による検出電極３の静電容量の変動を抑
制することができる。
が３０cm2 以上、特に１００cm2 以上、さらには３００
cm2 以上の検出素子２を有する静電容量センサの場合に
は、外部環境の変動による検出電極３の静電容量の変動
をより一層小さくする必要があるが、本発明では、検出
素子２が帯電板４を有しているので、前述したように、
外部環境の変動による検出電極３の静電容量の変動を抑
制することができる。
【００３５】ここで、検出電極３の検出面３１から被検
物９までの検出距離（以下、単に「検出距離」という）
をＬ1 、検出電極３と帯電板４との間の距離をＬ2 、帯
電板４とアース電極５との間の距離をＬ3 とする。
物９までの検出距離（以下、単に「検出距離」という）
をＬ1 、検出電極３と帯電板４との間の距離をＬ2 、帯
電板４とアース電極５との間の距離をＬ3 とする。
【００３６】静電容量センサ１ａでは、帯電板４とアー
ス電極５との間の距離Ｌ3 が大きい程、検出素子２の感
度（静電容量センサ１ａの感度）が向上し、検出距離Ｌ
1 を大きくすることができる。その理由は、Ｌ3 を大き
くする程、帯電板４とアース電極５とで形成されたコン
デンサの静電容量が小さくなるので、帯電板４の電荷の
アース電極５側への放電が抑制され、帯電板４の電荷が
検出電極３側に移行し易くなる。これにより、検出電極
３には、一定量の電荷が迅速かつ確実に蓄積される。
ス電極５との間の距離Ｌ3 が大きい程、検出素子２の感
度（静電容量センサ１ａの感度）が向上し、検出距離Ｌ
1 を大きくすることができる。その理由は、Ｌ3 を大き
くする程、帯電板４とアース電極５とで形成されたコン
デンサの静電容量が小さくなるので、帯電板４の電荷の
アース電極５側への放電が抑制され、帯電板４の電荷が
検出電極３側に移行し易くなる。これにより、検出電極
３には、一定量の電荷が迅速かつ確実に蓄積される。
【００３７】このような理由から、帯電板４とアース電
極５との間の距離Ｌ3 は、検出電極３と帯電板４との間
の距離Ｌ2 より大きく設定されるのが好ましく、２Ｌ2
より大きく設定されるのがより好ましい。
極５との間の距離Ｌ3 は、検出電極３と帯電板４との間
の距離Ｌ2 より大きく設定されるのが好ましく、２Ｌ2
より大きく設定されるのがより好ましい。
【００３８】また、静電容量センサ１ａでは、帯電板４
とアース電極５との間の距離Ｌ3 の設定により検出素子
２の感度（静電容量センサ１ａの感度）を設定し、後述
するように、この感度の設定により検出距離Ｌ1 を設定
するのが好ましい。
とアース電極５との間の距離Ｌ3 の設定により検出素子
２の感度（静電容量センサ１ａの感度）を設定し、後述
するように、この感度の設定により検出距離Ｌ1 を設定
するのが好ましい。
【００３９】この場合、帯電板４とアース電極５との間
の距離Ｌ3 を大きくする程、検出素子２の感度が向上す
るが、静電容量センサ１ａの検出精度が低下するので、
これらを考慮して、Ｌ3 を適宜決定する。また、同一性
能のものを小型のもので達成し得るよう、検出電極３、
帯電板４およびアース電極５の面積をほぼ同一とするの
が好ましい。
の距離Ｌ3 を大きくする程、検出素子２の感度が向上す
るが、静電容量センサ１ａの検出精度が低下するので、
これらを考慮して、Ｌ3 を適宜決定する。また、同一性
能のものを小型のもので達成し得るよう、検出電極３、
帯電板４およびアース電極５の面積をほぼ同一とするの
が好ましい。
【００４０】このような静電容量センサ１ａを設置する
場合には、取り付け部８の所定の部位に、アース電極５
を固定する。この場合、アース電極５は、例えば、取り
付け部８や大地に接地されたり、または取り付け部８等
を介して大地に接地される。
場合には、取り付け部８の所定の部位に、アース電極５
を固定する。この場合、アース電極５は、例えば、取り
付け部８や大地に接地されたり、または取り付け部８等
を介して大地に接地される。
【００４１】次に、静電容量センサ１ａの検出回路を説
明する。図２は、静電容量センサ１ａの検出回路の構成
例を示すブロック図である。同図に示すように、検出回
路６０は、パルス信号発生回路６１と、抵抗６２と、差
動増幅器６４と、交流電圧を直流電圧に変換するＡＣ−
ＤＣ変換器６５と、比較器６６とで構成されている。
明する。図２は、静電容量センサ１ａの検出回路の構成
例を示すブロック図である。同図に示すように、検出回
路６０は、パルス信号発生回路６１と、抵抗６２と、差
動増幅器６４と、交流電圧を直流電圧に変換するＡＣ−
ＤＣ変換器６５と、比較器６６とで構成されている。
【００４２】前記パルス信号発生回路６１、抵抗６２、
差動増幅器６４、ＡＣ−ＤＣ変換器６５および比較器６
６は、この順序で接続されている。抵抗６２の一端側に
は、検出電極３が接続されている。なお、これら抵抗６
２および検出電極３（検出素子２）により、減衰器６３
が構成される。
差動増幅器６４、ＡＣ−ＤＣ変換器６５および比較器６
６は、この順序で接続されている。抵抗６２の一端側に
は、検出電極３が接続されている。なお、これら抵抗６
２および検出電極３（検出素子２）により、減衰器６３
が構成される。
【００４３】パルス信号発生回路６１からは、電圧ｖ1
のパルス信号が出力されている。このパルス信号発生回
路６１からの出力信号は、減衰器６３と、差動増幅器６
４のマイナス側端子とにそれぞれ入力される。検出電極
３の静電容量（検出素子２の静電容量）Ｃは、被検物９
が検出電極３の検出面３１に接近すると増加し、被検物
９が検出電極３の検出面３１から遠ざかると減少する。
のパルス信号が出力されている。このパルス信号発生回
路６１からの出力信号は、減衰器６３と、差動増幅器６
４のマイナス側端子とにそれぞれ入力される。検出電極
３の静電容量（検出素子２の静電容量）Ｃは、被検物９
が検出電極３の検出面３１に接近すると増加し、被検物
９が検出電極３の検出面３１から遠ざかると減少する。
【００４４】減衰器６３においては、パルス信号発生回
路６１からの出力信号を、検出電極３の静電容量Ｃの値
に応じて減衰して出力する。この減衰器６３からの出力
信号は、差動増幅器６４のプラス側端子に入力される。
この場合、減衰器６３からの出力信号の電圧、すなわち
検出電極３の片端電圧をｖ2 とする。
路６１からの出力信号を、検出電極３の静電容量Ｃの値
に応じて減衰して出力する。この減衰器６３からの出力
信号は、差動増幅器６４のプラス側端子に入力される。
この場合、減衰器６３からの出力信号の電圧、すなわち
検出電極３の片端電圧をｖ2 とする。
【００４５】差動増幅器６４は、前記ｖ1 とｖ2 との差
（差分値）を増幅し、電圧ｖ3 の信号を出力する。この
差動増幅器６４からの出力信号は、ＡＣ−ＤＣ変換器６
５に入力され、ＡＣ−ＤＣ変換器６５において、交流
（交流電圧）から直流（直流電圧）に変換される。この
場合、ＡＣ−ＤＣ変換器６５からの出力信号の電圧をＶ
4 とする。
（差分値）を増幅し、電圧ｖ3 の信号を出力する。この
差動増幅器６４からの出力信号は、ＡＣ−ＤＣ変換器６
５に入力され、ＡＣ−ＤＣ変換器６５において、交流
（交流電圧）から直流（直流電圧）に変換される。この
場合、ＡＣ−ＤＣ変換器６５からの出力信号の電圧をＶ
4 とする。
【００４６】ＡＣ−ＤＣ変換器６５からの出力信号は、
この比較器６６に入力され、予め設定されている所定の
しきい値（基準電圧）と比較される。電圧ｖ4 がしきい
値より大きい場合には、ハイレベルの信号（Ｈ）が比較
器６６から出力され、電圧ｖ4 がしきい値以下の場合に
は、ローレベルの信号（Ｌ）が比較器６６から出力され
る。
この比較器６６に入力され、予め設定されている所定の
しきい値（基準電圧）と比較される。電圧ｖ4 がしきい
値より大きい場合には、ハイレベルの信号（Ｈ）が比較
器６６から出力され、電圧ｖ4 がしきい値以下の場合に
は、ローレベルの信号（Ｌ）が比較器６６から出力され
る。
【００４７】ここで、検出電極３の検出面３１に被検物
９が接近すると、検出電極３の静電容量Ｃが増加し、こ
れにより、減衰器６３からの出力信号の電圧ｖ2 が減少
する。そして、電圧ｖ2 が減少すると、作動増幅器６３
からの出力信号の電圧ｖ3 が増加し、ＡＣ−ＤＣ変換器
６５からの出力信号の電圧ｖ4 が増加する。この場合、
電圧ｖ4 がしきい値を超えるまでは、ローレベルの信号
（Ｌ）が検出回路６０から出力され、電圧ｖ4 がしきい
値を超えると、ハイレベルの信号（Ｈ）が検出回路６０
から出力される。この検出信号は、被検物９の接近の検
出に利用される。
９が接近すると、検出電極３の静電容量Ｃが増加し、こ
れにより、減衰器６３からの出力信号の電圧ｖ2 が減少
する。そして、電圧ｖ2 が減少すると、作動増幅器６３
からの出力信号の電圧ｖ3 が増加し、ＡＣ−ＤＣ変換器
６５からの出力信号の電圧ｖ4 が増加する。この場合、
電圧ｖ4 がしきい値を超えるまでは、ローレベルの信号
（Ｌ）が検出回路６０から出力され、電圧ｖ4 がしきい
値を超えると、ハイレベルの信号（Ｈ）が検出回路６０
から出力される。この検出信号は、被検物９の接近の検
出に利用される。
【００４８】この静電容量センサ１ａでは、検出距離Ｌ
1 は、検出素子２の感度と、しきい値との組み合わせに
より定まる。この検出距離Ｌ1 の設定や調整は、しきい
値を所定値に固定し、検出素子２の感度の設定や調整に
より行うのが好ましい。その理由は、下記の通りであ
る。
1 は、検出素子２の感度と、しきい値との組み合わせに
より定まる。この検出距離Ｌ1 の設定や調整は、しきい
値を所定値に固定し、検出素子２の感度の設定や調整に
より行うのが好ましい。その理由は、下記の通りであ
る。
【００４９】しきい値を変更し得るようにするために
は、比較器６６に、しきい値調整用の可変抵抗（可変抵
抗は、比較的大きい静電容量を有する）を設置する必要
があり、外部環境の変動により、可変抵抗の持つ静電容
量の変動がノイズとなり、検出電極３の静電容量Ｃの検
出に悪影響を及ぼすことがあるが、しきい値を所定値に
固定する場合には、比較器６６の前記可変抵抗を省略す
ることができるので、前記のようなノイズの発生を抑制
することができ、これにより静電容量センサ１ａの検出
精度が向上する。
は、比較器６６に、しきい値調整用の可変抵抗（可変抵
抗は、比較的大きい静電容量を有する）を設置する必要
があり、外部環境の変動により、可変抵抗の持つ静電容
量の変動がノイズとなり、検出電極３の静電容量Ｃの検
出に悪影響を及ぼすことがあるが、しきい値を所定値に
固定する場合には、比較器６６の前記可変抵抗を省略す
ることができるので、前記のようなノイズの発生を抑制
することができ、これにより静電容量センサ１ａの検出
精度が向上する。
【００５０】以上説明したように、静電容量センサ１ａ
によれば、検出素子２が帯電板４を有しているので、検
出素子２自体の感度が向上し、検出距離Ｌ1 を長くする
ことができるとともに、外部環境の変動による検出素子
２の静電容量の変化量が低減され、これによりノイズに
対する信号の割合（Ｓ／Ｎ比）が増大し、静電容量セン
サ１ａの検出精度が向上する。
によれば、検出素子２が帯電板４を有しているので、検
出素子２自体の感度が向上し、検出距離Ｌ1 を長くする
ことができるとともに、外部環境の変動による検出素子
２の静電容量の変化量が低減され、これによりノイズに
対する信号の割合（Ｓ／Ｎ比）が増大し、静電容量セン
サ１ａの検出精度が向上する。
【００５１】次に、本発明の静電容量センサの第２実施
例を説明する。図３は、本発明の静電容量センサの第２
実施例を示す側面図である。なお、前述した静電容量セ
ンサ１ａとの共通点については説明を省略し、主な相違
点を説明する。
例を説明する。図３は、本発明の静電容量センサの第２
実施例を示す側面図である。なお、前述した静電容量セ
ンサ１ａとの共通点については説明を省略し、主な相違
点を説明する。
【００５２】同図に示すように、静電容量センサ１ｂで
は、アース電極５が、電源部７のマイナス側端子７２に
接続されている。静電容量センサ１ｂのこの他の構成
は、前述した静電容量センサ１ａとほぼ同様である。
は、アース電極５が、電源部７のマイナス側端子７２に
接続されている。静電容量センサ１ｂのこの他の構成
は、前述した静電容量センサ１ａとほぼ同様である。
【００５３】この静電容量センサ１ｂでは、アース電極
５が電源部７のマイナス側端子７２に接続されていない
場合に比べ、アース電極５から電荷を効率良く放電する
ことができ、これにより検出素子２の感度が向上する。
５が電源部７のマイナス側端子７２に接続されていない
場合に比べ、アース電極５から電荷を効率良く放電する
ことができ、これにより検出素子２の感度が向上する。
【００５４】そして、アース電極５が、空中に存在する
電荷の影響や、アース電極５から大地までの間の静電容
量（例えば、取り付け台８やその付近の静電容量）の影
響を実質的に受けなくなり、静電容量の変動によって生
じるノイズが低減され、これにより静電容量センサ１ａ
の検出精度が向上する。
電荷の影響や、アース電極５から大地までの間の静電容
量（例えば、取り付け台８やその付近の静電容量）の影
響を実質的に受けなくなり、静電容量の変動によって生
じるノイズが低減され、これにより静電容量センサ１ａ
の検出精度が向上する。
【００５５】また、この静電容量センサ１ｂによれば、
前述した静電容量センサ１ａと同様に、検出素子２が帯
電板４を有しているので、検出素子２自体の感度が向上
し、検出距離Ｌ1 を長くすることができるとともに、外
部環境の変動による検出素子２の静電容量の変化量が低
減され、これによりＳ／Ｎ比が増大し、静電容量センサ
１ｂの検出精度が向上する。
前述した静電容量センサ１ａと同様に、検出素子２が帯
電板４を有しているので、検出素子２自体の感度が向上
し、検出距離Ｌ1 を長くすることができるとともに、外
部環境の変動による検出素子２の静電容量の変化量が低
減され、これによりＳ／Ｎ比が増大し、静電容量センサ
１ｂの検出精度が向上する。
【００５６】次に、本発明の静電容量センサの第３実施
例を説明する。図４は、本発明の静電容量センサの第３
実施例を示す側面図である。なお、前述した静電容量セ
ンサ１ｂとの共通点については説明を省略し、主な相違
点を説明する。
例を説明する。図４は、本発明の静電容量センサの第３
実施例を示す側面図である。なお、前述した静電容量セ
ンサ１ｂとの共通点については説明を省略し、主な相違
点を説明する。
【００５７】同図に示すように、静電容量センサ１ｃで
は、アース電極５が、中継回路１１を介して電源部７の
マイナス側端子７２に接続されている。この中継回路１
１は、その静電容量が検出回路６０により検出されない
ように、検出素子２から所定距離離間して配置するのが
好ましい。静電容量センサ１ｃのこの他の構成は、前述
した静電容量センサ１ｂとほぼ同様である。この静電容
量センサ１ｃの中継回路１１は、抵抗（抵抗器）１２で
構成されている。
は、アース電極５が、中継回路１１を介して電源部７の
マイナス側端子７２に接続されている。この中継回路１
１は、その静電容量が検出回路６０により検出されない
ように、検出素子２から所定距離離間して配置するのが
好ましい。静電容量センサ１ｃのこの他の構成は、前述
した静電容量センサ１ｂとほぼ同様である。この静電容
量センサ１ｃの中継回路１１は、抵抗（抵抗器）１２で
構成されている。
【００５８】このようにアース電極５とマイナス側端子
７２との間に抵抗１２を設けることにより、アース電極
５の感度が検出電極３の感度に対して十分に小さくな
り、アース電極５が検出電極として機能してしまうのを
防止することができる。これにより、検出素子２の感度
が安定し、静電容量センサ１ａの検出精度が向上する。
７２との間に抵抗１２を設けることにより、アース電極
５の感度が検出電極３の感度に対して十分に小さくな
り、アース電極５が検出電極として機能してしまうのを
防止することができる。これにより、検出素子２の感度
が安定し、静電容量センサ１ａの検出精度が向上する。
【００５９】なお、静電容量センサ１ｃでは、抵抗１２
の抵抗値が大きい程、検出素子２の感度は安定するが、
検出素子２の感度が低下してしまうので、抵抗１２の抵
抗値は、これらを考慮して適宜決定される。
の抵抗値が大きい程、検出素子２の感度は安定するが、
検出素子２の感度が低下してしまうので、抵抗１２の抵
抗値は、これらを考慮して適宜決定される。
【００６０】この静電容量センサ１ｃによれば、前述し
た静電容量センサ１ｂと同様に、検出素子２が帯電板４
を有しているので、検出素子２自体の感度が向上し、検
出距離Ｌ1 を長くすることができるとともに、外部環境
の変動による検出素子２の静電容量の変化量が低減さ
れ、これによりＳ／Ｎ比が増大し、静電容量センサ１ｃ
の検出精度が向上する。
た静電容量センサ１ｂと同様に、検出素子２が帯電板４
を有しているので、検出素子２自体の感度が向上し、検
出距離Ｌ1 を長くすることができるとともに、外部環境
の変動による検出素子２の静電容量の変化量が低減さ
れ、これによりＳ／Ｎ比が増大し、静電容量センサ１ｃ
の検出精度が向上する。
【００６１】次に、本発明の静電容量センサの第４実施
例を説明する。図５は、本発明の静電容量センサの第４
実施例を示す側面図である。なお、前述した静電容量セ
ンサ１ｃとの共通点については説明を省略し、主な相違
点を説明する。
例を説明する。図５は、本発明の静電容量センサの第４
実施例を示す側面図である。なお、前述した静電容量セ
ンサ１ｃとの共通点については説明を省略し、主な相違
点を説明する。
【００６２】同図に示すように、静電容量センサ１ｄで
は、中継回路１１が可変抵抗（可変抵抗器）１３で構成
されている。静電容量センサ１ｄのこの他の構成は、前
述した静電容量センサ１ｃとほぼ同様である。
は、中継回路１１が可変抵抗（可変抵抗器）１３で構成
されている。静電容量センサ１ｄのこの他の構成は、前
述した静電容量センサ１ｃとほぼ同様である。
【００６３】この静電容量センサ１ｃでは、可変抵抗１
３によりその抵抗値を調整（可変設定）することができ
るので、検出素子２の感度と、その感度の安定性とを考
慮しつつ、これらを容易に調整することができる。
３によりその抵抗値を調整（可変設定）することができ
るので、検出素子２の感度と、その感度の安定性とを考
慮しつつ、これらを容易に調整することができる。
【００６４】また、静電容量センサ１ｄによれば、前述
した静電容量センサ１ｃと同様に、検出素子２が帯電板
４を有しているので、検出素子２自体の感度が向上し、
検出距離Ｌ1 を長くすることができるとともに、外部環
境の変動による検出素子２の静電容量の変化量が低減さ
れ、これによりＳ／Ｎ比が増大し、静電容量センサ１ｄ
の検出精度が向上する。
した静電容量センサ１ｃと同様に、検出素子２が帯電板
４を有しているので、検出素子２自体の感度が向上し、
検出距離Ｌ1 を長くすることができるとともに、外部環
境の変動による検出素子２の静電容量の変化量が低減さ
れ、これによりＳ／Ｎ比が増大し、静電容量センサ１ｄ
の検出精度が向上する。
【００６５】次に、本発明の静電容量センサの第５実施
例を説明する。図６は、本発明の静電容量センサの第５
実施例を示す側面図である。なお、前述した静電容量セ
ンサ１ｃとの共通点については説明を省略し、主な相違
点を説明する。
例を説明する。図６は、本発明の静電容量センサの第５
実施例を示す側面図である。なお、前述した静電容量セ
ンサ１ｃとの共通点については説明を省略し、主な相違
点を説明する。
【００６６】同図に示すように、静電容量センサ１ｅで
は、中継回路１１がコンデンサ１４で構成されている。
静電容量センサ１ｅのこの他の構成は、前述した静電容
量センサ１ｃとほぼ同様である。
は、中継回路１１がコンデンサ１４で構成されている。
静電容量センサ１ｅのこの他の構成は、前述した静電容
量センサ１ｃとほぼ同様である。
【００６７】このようにアース電極５とマイナス側端子
７２との間にコンデンサ１４を設けることにより、検出
素子２の感度が向上する。特に、帯電板４とアース電極
５との間の距離Ｌ3 を一定にしたまま、すなわちＬ3 を
大きくすることなく、検出素子２の感度を向上させるこ
とができるので、静電容量センサ１ｅ（検出素子２）の
薄型化に有利である。
７２との間にコンデンサ１４を設けることにより、検出
素子２の感度が向上する。特に、帯電板４とアース電極
５との間の距離Ｌ3 を一定にしたまま、すなわちＬ3 を
大きくすることなく、検出素子２の感度を向上させるこ
とができるので、静電容量センサ１ｅ（検出素子２）の
薄型化に有利である。
【００６８】静電容量センサ１ｅでは、コンデンサ１４
の容量の設定により、検出素子２の感度を設定する。そ
して、前述したように、この感度の設定により検出距離
Ｌ1を設定するのが好ましい。
の容量の設定により、検出素子２の感度を設定する。そ
して、前述したように、この感度の設定により検出距離
Ｌ1を設定するのが好ましい。
【００６９】この場合、コンデンサ１４の容量を大きく
する程、検出素子２の感度が向上するが、静電容量セン
サ１ｅの検出精度が低下するので、これらを考慮して、
コンデンサ１４の容量を適宜決定する。
する程、検出素子２の感度が向上するが、静電容量セン
サ１ｅの検出精度が低下するので、これらを考慮して、
コンデンサ１４の容量を適宜決定する。
【００７０】この静電容量センサ１ｅによれば、前述し
た静電容量センサ１ｃと同様に、検出素子２が帯電板４
を有しているので、検出素子２自体の感度が向上し、検
出距離Ｌ1 を長くすることができるとともに、外部環境
の変動による検出素子２の静電容量の変化量が低減さ
れ、これによりＳ／Ｎ比が増大し、静電容量センサ１ｅ
の検出精度が向上する。
た静電容量センサ１ｃと同様に、検出素子２が帯電板４
を有しているので、検出素子２自体の感度が向上し、検
出距離Ｌ1 を長くすることができるとともに、外部環境
の変動による検出素子２の静電容量の変化量が低減さ
れ、これによりＳ／Ｎ比が増大し、静電容量センサ１ｅ
の検出精度が向上する。
【００７１】次に、本発明の静電容量センサの第６実施
例を説明する。図７は、本発明の静電容量センサの第６
実施例を示す側面図である。なお、前述した静電容量セ
ンサ１ｅとの共通点については説明を省略し、主な相違
点を説明する。
例を説明する。図７は、本発明の静電容量センサの第６
実施例を示す側面図である。なお、前述した静電容量セ
ンサ１ｅとの共通点については説明を省略し、主な相違
点を説明する。
【００７２】同図に示すように、静電容量センサ１ｆで
は、中継回路１１が可変コンデンサ１５で構成されてい
る。静電容量センサ１ｆのこの他の構成は、前述した静
電容量センサ１ｅとほぼ同様である。
は、中継回路１１が可変コンデンサ１５で構成されてい
る。静電容量センサ１ｆのこの他の構成は、前述した静
電容量センサ１ｅとほぼ同様である。
【００７３】この静電容量センサ１ｆでは、可変コンデ
ンサ１５によりその容量を調整することができるので、
検出素子２の感度、すなわち検出距離Ｌ1 を容易に調整
することができる。
ンサ１５によりその容量を調整することができるので、
検出素子２の感度、すなわち検出距離Ｌ1 を容易に調整
することができる。
【００７４】また、静電容量センサ１ｆによれば、前述
した静電容量センサ１ｅと同様に、検出素子２が帯電板
４を有しているので、検出素子２自体の感度が向上し、
検出距離Ｌ1 を長くすることができるとともに、外部環
境の変動による検出素子２の静電容量の変化量が低減さ
れ、これによりＳ／Ｎ比が増大し、静電容量センサ１ｆ
の検出精度が向上し、また、静電容量センサ１ｆの薄型
化にも有利である。
した静電容量センサ１ｅと同様に、検出素子２が帯電板
４を有しているので、検出素子２自体の感度が向上し、
検出距離Ｌ1 を長くすることができるとともに、外部環
境の変動による検出素子２の静電容量の変化量が低減さ
れ、これによりＳ／Ｎ比が増大し、静電容量センサ１ｆ
の検出精度が向上し、また、静電容量センサ１ｆの薄型
化にも有利である。
【００７５】次に、本発明の静電容量センサの第７実施
例を説明する。図８は、本発明の静電容量センサの第７
実施例を示す側面図である。なお、前述した静電容量セ
ンサ１ｅとの共通点については説明を省略し、主な相違
点を説明する。
例を説明する。図８は、本発明の静電容量センサの第７
実施例を示す側面図である。なお、前述した静電容量セ
ンサ１ｅとの共通点については説明を省略し、主な相違
点を説明する。
【００７６】同図に示すように、静電容量センサ１ｇで
は、中継回路１１が直列に接続された抵抗１２とコンデ
ンサ１４とで構成されている。静電容量センサ１ｇのこ
の他の構成は、前述した静電容量センサ１ｅとほぼ同様
である。この静電容量センサ１ｇでは、前述した静電容
量センサ１ｅと同様に、コンデンサ１４の作用により、
検出素子２の感度が向上する。
は、中継回路１１が直列に接続された抵抗１２とコンデ
ンサ１４とで構成されている。静電容量センサ１ｇのこ
の他の構成は、前述した静電容量センサ１ｅとほぼ同様
である。この静電容量センサ１ｇでは、前述した静電容
量センサ１ｅと同様に、コンデンサ１４の作用により、
検出素子２の感度が向上する。
【００７７】そして、前述した静電容量センサ１ｃと同
様に、抵抗１２の作用により、アース電極５の感度が検
出電極３の感度に対して十分に小さくなり、アース電極
５が検出電極として機能してしまうのを防止することが
できる。これにより、検出素子２の感度が安定し、静電
容量センサ１ｇの検出精度が向上する。
様に、抵抗１２の作用により、アース電極５の感度が検
出電極３の感度に対して十分に小さくなり、アース電極
５が検出電極として機能してしまうのを防止することが
できる。これにより、検出素子２の感度が安定し、静電
容量センサ１ｇの検出精度が向上する。
【００７８】また、静電容量センサ１ｇによれば、前述
した静電容量センサ１ｅと同様に、検出素子２が帯電板
４を有しているので、検出素子２自体の感度が向上し、
検出距離Ｌ1 を長くすることができるとともに、外部環
境の変動による検出素子２の静電容量の変化量が低減さ
れ、これによりＳ／Ｎ比が増大し、静電容量センサ１ｇ
の検出精度が向上し、また、静電容量センサ１ｇの薄型
化にも有利である。
した静電容量センサ１ｅと同様に、検出素子２が帯電板
４を有しているので、検出素子２自体の感度が向上し、
検出距離Ｌ1 を長くすることができるとともに、外部環
境の変動による検出素子２の静電容量の変化量が低減さ
れ、これによりＳ／Ｎ比が増大し、静電容量センサ１ｇ
の検出精度が向上し、また、静電容量センサ１ｇの薄型
化にも有利である。
【００７９】次に、本発明の静電容量センサの第８実施
例を説明する。図９は、本発明の静電容量センサの第８
実施例を示す側面図である。なお、前述した静電容量セ
ンサ１ｇとの共通点については説明を省略し、主な相違
点を説明する。
例を説明する。図９は、本発明の静電容量センサの第８
実施例を示す側面図である。なお、前述した静電容量セ
ンサ１ｇとの共通点については説明を省略し、主な相違
点を説明する。
【００８０】同図に示すように、静電容量センサ１ｈで
は、中継回路１１が直列に接続された可変抵抗１３と可
変コンデンサ１５とで構成されている。静電容量センサ
１ｈのこの他の構成は、前述した静電容量センサ１ｇと
ほぼ同様である。
は、中継回路１１が直列に接続された可変抵抗１３と可
変コンデンサ１５とで構成されている。静電容量センサ
１ｈのこの他の構成は、前述した静電容量センサ１ｇと
ほぼ同様である。
【００８１】この静電容量センサ１ｈでは、可変抵抗１
３によりその抵抗値を調整することができるので、検出
素子２の感度と、その感度の安定性とを考慮しつつ、こ
れらを容易に調整することができる。そして、可変コン
デンサ１５によりその容量を調整することができるの
で、検出素子２の感度、すなわち検出距離Ｌ1 を容易に
調整することができる。
３によりその抵抗値を調整することができるので、検出
素子２の感度と、その感度の安定性とを考慮しつつ、こ
れらを容易に調整することができる。そして、可変コン
デンサ１５によりその容量を調整することができるの
で、検出素子２の感度、すなわち検出距離Ｌ1 を容易に
調整することができる。
【００８２】また、静電容量センサ１ｈによれば、前述
した静電容量センサ１ｇと同様に、検出素子２が帯電板
４を有しているので、検出素子２自体の感度が向上し、
検出距離Ｌ1 を長くすることができるとともに、外部環
境の変動による検出素子２の静電容量の変化量が低減さ
れ、これによりＳ／Ｎ比が増大し、静電容量センサ１ｈ
の検出精度が向上し、また、静電容量センサ１ｈの薄型
化にも有利である。
した静電容量センサ１ｇと同様に、検出素子２が帯電板
４を有しているので、検出素子２自体の感度が向上し、
検出距離Ｌ1 を長くすることができるとともに、外部環
境の変動による検出素子２の静電容量の変化量が低減さ
れ、これによりＳ／Ｎ比が増大し、静電容量センサ１ｈ
の検出精度が向上し、また、静電容量センサ１ｈの薄型
化にも有利である。
【００８３】次に、本発明の静電容量センサの第９実施
例を説明する。図１０は、本発明の静電容量センサの第
９実施例を示す側面図である。なお、前述した静電容量
センサ１ｇとの共通点については説明を省略し、主な相
違点を説明する。
例を説明する。図１０は、本発明の静電容量センサの第
９実施例を示す側面図である。なお、前述した静電容量
センサ１ｇとの共通点については説明を省略し、主な相
違点を説明する。
【００８４】同図に示すように、静電容量センサ１ｉで
は、中継回路１１が並列に接続された抵抗１２とコンデ
ンサ１４とで構成されている。静電容量センサ１ｉのこ
の他の構成は、前述した静電容量センサ１ｇとほぼ同様
である。この静電容量センサ１ｉでは、前述した静電容
量センサ１ｇと同様に、コンデンサ１４の作用により、
検出素子２の感度が向上する。
は、中継回路１１が並列に接続された抵抗１２とコンデ
ンサ１４とで構成されている。静電容量センサ１ｉのこ
の他の構成は、前述した静電容量センサ１ｇとほぼ同様
である。この静電容量センサ１ｉでは、前述した静電容
量センサ１ｇと同様に、コンデンサ１４の作用により、
検出素子２の感度が向上する。
【００８５】そして、抵抗１２の作用により、アース電
極５の感度が検出電極３の感度に対して十分に小さくな
り、アース電極５が検出電極として機能してしまうのを
防止することができる。これにより、検出素子２の感度
が安定し、静電容量センサ１ｉの検出精度が向上する。
極５の感度が検出電極３の感度に対して十分に小さくな
り、アース電極５が検出電極として機能してしまうのを
防止することができる。これにより、検出素子２の感度
が安定し、静電容量センサ１ｉの検出精度が向上する。
【００８６】また、静電容量センサ１ｉによれば、前述
した静電容量センサ１ｈと同様に、検出素子２が帯電板
４を有しているので、検出素子２自体の感度が向上し、
検出距離Ｌ1 を長くすることができるとともに、外部環
境の変動による検出素子２の静電容量の変化量が低減さ
れ、これによりＳ／Ｎ比が増大し、静電容量センサ１ｉ
の検出精度が向上し、また、静電容量センサ１ｉの薄型
化にも有利である。
した静電容量センサ１ｈと同様に、検出素子２が帯電板
４を有しているので、検出素子２自体の感度が向上し、
検出距離Ｌ1 を長くすることができるとともに、外部環
境の変動による検出素子２の静電容量の変化量が低減さ
れ、これによりＳ／Ｎ比が増大し、静電容量センサ１ｉ
の検出精度が向上し、また、静電容量センサ１ｉの薄型
化にも有利である。
【００８７】次に、本発明の静電容量センサの第１０実
施例を説明する。図１１は、本発明の静電容量センサの
第１０実施例を示す側面図である。なお、前述した静電
容量センサ１ｈとの共通点については説明を省略し、主
な相違点を説明する。
施例を説明する。図１１は、本発明の静電容量センサの
第１０実施例を示す側面図である。なお、前述した静電
容量センサ１ｈとの共通点については説明を省略し、主
な相違点を説明する。
【００８８】同図に示すように、静電容量センサ１ｊで
は、中継回路１１が並列に接続された可変抵抗１３と可
変コンデンサ１５とで構成されている。静電容量センサ
１ｊのこの他の構成は、前述した静電容量センサ１ｈと
ほぼ同様である。
は、中継回路１１が並列に接続された可変抵抗１３と可
変コンデンサ１５とで構成されている。静電容量センサ
１ｊのこの他の構成は、前述した静電容量センサ１ｈと
ほぼ同様である。
【００８９】この静電容量センサ１ｊでは、可変抵抗１
３によりその抵抗値を調整することができるので、検出
素子２の感度と、その感度の安定性とを考慮しつつ、こ
れらを容易に調整することができる。そして、可変コン
デンサ１５によりその容量を調整することができるの
で、検出素子２の感度、すなわち検出距離Ｌ1 を容易に
調整することができる。
３によりその抵抗値を調整することができるので、検出
素子２の感度と、その感度の安定性とを考慮しつつ、こ
れらを容易に調整することができる。そして、可変コン
デンサ１５によりその容量を調整することができるの
で、検出素子２の感度、すなわち検出距離Ｌ1 を容易に
調整することができる。
【００９０】また、静電容量センサ１ｊによれば、前述
した静電容量センサ１ｈと同様に、検出素子２が帯電板
４を有しているので、検出素子２自体の感度が向上し、
検出距離Ｌ1 を長くすることができるとともに、外部環
境の変動による検出素子２の静電容量の変化量が低減さ
れ、これによりＳ／Ｎ比が増大し、静電容量センサ１ｊ
の検出精度が向上し、また、静電容量センサ１ｊの薄型
化にも有利である。
した静電容量センサ１ｈと同様に、検出素子２が帯電板
４を有しているので、検出素子２自体の感度が向上し、
検出距離Ｌ1 を長くすることができるとともに、外部環
境の変動による検出素子２の静電容量の変化量が低減さ
れ、これによりＳ／Ｎ比が増大し、静電容量センサ１ｊ
の検出精度が向上し、また、静電容量センサ１ｊの薄型
化にも有利である。
【００９１】次に、本発明の静電容量センサの第１１実
施例を説明する。図１２は、本発明の静電容量センサの
第１１実施例を示す側面図である。なお、前述した静電
容量センサ１ｈとの共通点については説明を省略し、主
な相違点を説明する。
施例を説明する。図１２は、本発明の静電容量センサの
第１１実施例を示す側面図である。なお、前述した静電
容量センサ１ｈとの共通点については説明を省略し、主
な相違点を説明する。
【００９２】同図に示すように、静電容量センサ１ｋ
は、検出素子２の構成が前述した静電容量センサ１ｈと
異なり、この他の構成は、静電容量センサ１ｈとほぼ同
様である。
は、検出素子２の構成が前述した静電容量センサ１ｈと
異なり、この他の構成は、静電容量センサ１ｈとほぼ同
様である。
【００９３】静電容量センサ１ｋの検出素子２は、２つ
の帯電板、すなわち帯電板（第１の帯電板）４１および
帯電板（第２の帯電板）４２と、検出電極３と、アース
電極５とで構成されている。この場合、帯電板４１およ
び４２は、帯電板４１が検出素子３側に位置し、帯電板
４２がアース電極５側に位置するように、検出素子２の
厚さ方向（図１２中上下方向）に沿って配置されてい
る。
の帯電板、すなわち帯電板（第１の帯電板）４１および
帯電板（第２の帯電板）４２と、検出電極３と、アース
電極５とで構成されている。この場合、帯電板４１およ
び４２は、帯電板４１が検出素子３側に位置し、帯電板
４２がアース電極５側に位置するように、検出素子２の
厚さ方向（図１２中上下方向）に沿って配置されてい
る。
【００９４】なお、静電容量センサ１ｋでは、検出電極
３と帯電板４１との間の距離をＬ2、帯電板４２とアー
ス電極５との間の距離をＬ3 とする。この静電容量セン
サ１ｋでは、検出電極３と帯電板４１とで第１のコンデ
ンサが形成され、帯電板４１と帯電板４２とで第２のコ
ンデンサが形成され、帯電板４２とアース電極５とで第
３のコンデンサが形成されるので、静電容量センサ１ｈ
に比べ、直列に接続さたコンデンサの数が多い。このた
め、静電容量センサ１ｈに比べ、検出素子２自体の感度
が向上し、検出距離Ｌ1 を長くすることができるととも
に、外部環境の変動によって生じるノイズが減少し、静
電容量センサ１ｇの検出精度が向上する。
３と帯電板４１との間の距離をＬ2、帯電板４２とアー
ス電極５との間の距離をＬ3 とする。この静電容量セン
サ１ｋでは、検出電極３と帯電板４１とで第１のコンデ
ンサが形成され、帯電板４１と帯電板４２とで第２のコ
ンデンサが形成され、帯電板４２とアース電極５とで第
３のコンデンサが形成されるので、静電容量センサ１ｈ
に比べ、直列に接続さたコンデンサの数が多い。このた
め、静電容量センサ１ｈに比べ、検出素子２自体の感度
が向上し、検出距離Ｌ1 を長くすることができるととも
に、外部環境の変動によって生じるノイズが減少し、静
電容量センサ１ｇの検出精度が向上する。
【００９５】また、この静電容量センサ１ｋでは、前述
した静電容量センサ１ｈと同様に、可変抵抗１３により
その抵抗値を調整することができるので、検出素子２の
感度と、その感度の安定性とを考慮しつつ、これらを容
易に調整することができる。そして、可変コンデンサ１
５によりその容量を調整することができるので、検出素
子２の感度、すなわち検出距離Ｌ1 を容易に調整するこ
とができる。また、帯電板４とアース電極５との間の距
離Ｌ3 を一定にしたままで、検出素子２の感度を向上さ
せることができるので、静電容量センサ１ｋの薄型化に
も有利である。なお、本発明では、検出素子２の帯電板
の数は、３以上であってもよい。
した静電容量センサ１ｈと同様に、可変抵抗１３により
その抵抗値を調整することができるので、検出素子２の
感度と、その感度の安定性とを考慮しつつ、これらを容
易に調整することができる。そして、可変コンデンサ１
５によりその容量を調整することができるので、検出素
子２の感度、すなわち検出距離Ｌ1 を容易に調整するこ
とができる。また、帯電板４とアース電極５との間の距
離Ｌ3 を一定にしたままで、検出素子２の感度を向上さ
せることができるので、静電容量センサ１ｋの薄型化に
も有利である。なお、本発明では、検出素子２の帯電板
の数は、３以上であってもよい。
【００９６】ここで帯電板の数が多い程、直列に接続さ
れたコンデンサが多く形成されるので、感度の向上と、
検出精度の向上という観点からは、帯電板の数は多い程
好ましいが、帯電板の数が多い程、静電容量センサの厚
さ（図１２中上下方向の長さ）が大きくなってしまう。
これらの事情を考慮すると、検出素子２の帯電板の数
は、２〜１０程度が好ましく、２〜５程度がより好まし
い。
れたコンデンサが多く形成されるので、感度の向上と、
検出精度の向上という観点からは、帯電板の数は多い程
好ましいが、帯電板の数が多い程、静電容量センサの厚
さ（図１２中上下方向の長さ）が大きくなってしまう。
これらの事情を考慮すると、検出素子２の帯電板の数
は、２〜１０程度が好ましく、２〜５程度がより好まし
い。
【００９７】また、静電容量センサ１ｈ以外の各静電容
量センサ１ａ〜１ｇ、１ｉおよび１ｊでも、前述した静
電容量センサ１ｋと同様に、帯電板を複数設けるのが好
ましい。
量センサ１ａ〜１ｇ、１ｉおよび１ｊでも、前述した静
電容量センサ１ｋと同様に、帯電板を複数設けるのが好
ましい。
【００９８】本発明の静電容量センサの用途は特に限定
されないが、例えば、近接スイッチ（非接触スイッ
チ）、距離センサ、タッチセンサ、変位計、厚み計等の
各種センサに適用される。
されないが、例えば、近接スイッチ（非接触スイッ
チ）、距離センサ、タッチセンサ、変位計、厚み計等の
各種センサに適用される。
【００９９】そして、本発明の静電容量センサを近接ス
イッチとして用いる場合には、例えば、エレベータ、エ
スカレータ、トイレの便器、車のバンパー、リフト機構
等に設けることができる。
イッチとして用いる場合には、例えば、エレベータ、エ
スカレータ、トイレの便器、車のバンパー、リフト機構
等に設けることができる。
【０１００】
【実施例】次に、本発明の静電容量センサの具体的実施
例について説明する。
例について説明する。
【０１０１】（実施例１）図３に示す静電容量センサ１
ｂを製造した。諸条件は下記の通りである。
ｂを製造した。諸条件は下記の通りである。
【０１０２】［検出電極］ 材質：アルミニウム合金 検出面の寸法：３cm×１５０cm（４５０cm2 ） 厚さ：０．２cm
【０１０３】［帯電板］ 材質：アルミニウム合金 寸法：３cm×１５０cm（４５０cm2 ） 厚さ：０．２cm
【０１０４】［アース電極］ 材質：アルミニウム合金 寸法：３cm×１５０cm（４５０cm2 ） 厚さ：０．２cm
【０１０５】［検出電極、帯電板およびアース電極の支
持部材］ 材質：アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合
体（ＡＢＳ樹脂）
持部材］ 材質：アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合
体（ＡＢＳ樹脂）
【０１０６】［検出電極と帯電板との間の距離Ｌ2 ］ Ｌ2 ：０．２cm
【０１０７】［帯電板とアース電極との間の距離Ｌ3 ］ Ｌ3 ：１．５cm
【０１０８】（実施例２）帯電板とアース電極との間の
距離Ｌ3 を２．０cmとした以外は実施例１と同様の静電
容量センサ１ｂを製造した。
距離Ｌ3 を２．０cmとした以外は実施例１と同様の静電
容量センサ１ｂを製造した。
【０１０９】（実施例３）図９に示す静電容量センサ１
ｈを製造した。諸条件は実施例２と同様である。
ｈを製造した。諸条件は実施例２と同様である。
【０１１０】（比較例１）帯電板を省略し、かつ、検出
電極の寸法を３cm×３cm（９cm2 ）とした以外は実施例
１と同様の静電容量センサを製造した。
電極の寸法を３cm×３cm（９cm2 ）とした以外は実施例
１と同様の静電容量センサを製造した。
【０１１１】＜実験＞実施例１〜３および比較例１の静
電容量センサの検出距離Ｌ1 を測定した。なお、検出回
路６０の比較器６６におけるしきい値は、すべて同一値
に設定した。また、実施例３の静電容量センサ１ｈで
は、可変抵抗１３の抵抗値を０Ω（可変抵抗１３を短
絡）とし、可変コンデンサの容量を５００μF および１
０００μFとした。この結果は、下記表１に示す通りで
ある。
電容量センサの検出距離Ｌ1 を測定した。なお、検出回
路６０の比較器６６におけるしきい値は、すべて同一値
に設定した。また、実施例３の静電容量センサ１ｈで
は、可変抵抗１３の抵抗値を０Ω（可変抵抗１３を短
絡）とし、可変コンデンサの容量を５００μF および１
０００μFとした。この結果は、下記表１に示す通りで
ある。
【０１１２】
【表１】
【０１１３】上記表１に示すように、実施例１〜３の静
電容量センサは、帯電板を有しているので検出距離Ｌ1
が大きい。これに対し、比較例１の静電容量センサは、
検出距離Ｌ1 が小さい。
電容量センサは、帯電板を有しているので検出距離Ｌ1
が大きい。これに対し、比較例１の静電容量センサは、
検出距離Ｌ1 が小さい。
【０１１４】また、実施例１〜３の静電容量センサは、
検出電極の検出面の面積が４５０cm2 であるにもかかわ
らず、検出距離Ｌ1 が一定であり、検出精度が高かっ
た。これに対し、比較例１の静電容量センサは、検出電
極の検出面の面積が９cm2であるが、検出距離Ｌ1 にバ
ラツキがあり、検出精度が低かった。 （実施例４）
検出電極の検出面の面積が４５０cm2 であるにもかかわ
らず、検出距離Ｌ1 が一定であり、検出精度が高かっ
た。これに対し、比較例１の静電容量センサは、検出電
極の検出面の面積が９cm2であるが、検出距離Ｌ1 にバ
ラツキがあり、検出精度が低かった。 （実施例４）
【０１１５】前記実施例１〜３において、それぞれ、帯
電板を検出素子の厚さ方向に沿って２つ設置し、前記と
同様の実験を行ったところ、検出距離Ｌ1 がさらに大き
くなり、検出精度もさらに向上した。
電板を検出素子の厚さ方向に沿って２つ設置し、前記と
同様の実験を行ったところ、検出距離Ｌ1 がさらに大き
くなり、検出精度もさらに向上した。
【０１１６】以上、本発明の静電容量センサを、図示の
各実施例に基づいて説明したが、本発明はこれらに限定
されるものではない。例えば、本発明では、検出回路６
０は、図示の構成のものに限定されない。
各実施例に基づいて説明したが、本発明はこれらに限定
されるものではない。例えば、本発明では、検出回路６
０は、図示の構成のものに限定されない。
【０１１７】また、本発明では、中継回路１１は、図示
の構成のもの、すなわち静電容量センサの感度を安定さ
せる機能を有するものや、静電容量センサの感度を設定
する機能を有するものに限定されず、任意の目的を達成
するものとすることができる。また、本発明では、回路
基板６が、検出電極３の面３２以外の部位（例えば、取
り付け部８の裏面や側面等）に設置されてもよい。
の構成のもの、すなわち静電容量センサの感度を安定さ
せる機能を有するものや、静電容量センサの感度を設定
する機能を有するものに限定されず、任意の目的を達成
するものとすることができる。また、本発明では、回路
基板６が、検出電極３の面３２以外の部位（例えば、取
り付け部８の裏面や側面等）に設置されてもよい。
【０１１８】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の静電容量
センサによれば、検出素子が帯電板を有しているので、
検出素子の感度が向上し、検出距離を大きくすることが
できるとともに、外部環境の変動による検出素子の静電
容量の変化量が低減され、これによりノイズに対する信
号の割合（Ｓ／Ｎ比）が増大し、静電容量センサの検出
精度が向上する。
センサによれば、検出素子が帯電板を有しているので、
検出素子の感度が向上し、検出距離を大きくすることが
できるとともに、外部環境の変動による検出素子の静電
容量の変化量が低減され、これによりノイズに対する信
号の割合（Ｓ／Ｎ比）が増大し、静電容量センサの検出
精度が向上する。
【０１１９】特に、複数の帯電板が検出素子の厚さ方向
に沿って配置されている場合には、帯電板が１つの場合
に比べ、検出素子の感度が高く、検出距離を大きくする
ことができるとともに、静電容量センサの検出精度が高
い。
に沿って配置されている場合には、帯電板が１つの場合
に比べ、検出素子の感度が高く、検出距離を大きくする
ことができるとともに、静電容量センサの検出精度が高
い。
【０１２０】また、帯電板とアース電極との間の距離
が、検出電極と帯電板との間の距離より大きく設定され
ている場合には、帯電板の電荷のアース電極側への放電
が抑制され、帯電板の電荷が検出電極側に移行し易くな
るので、検出素子の感度が高く、検出距離を大きくする
ことができる。
が、検出電極と帯電板との間の距離より大きく設定され
ている場合には、帯電板の電荷のアース電極側への放電
が抑制され、帯電板の電荷が検出電極側に移行し易くな
るので、検出素子の感度が高く、検出距離を大きくする
ことができる。
【０１２１】また、アース電極が電源部のマイナス側端
子に電気的に接続されている場合、特に、アース電極が
中継回路を介して電源部のマイナス側端子に電気的に接
続されている場合には、アース電極が電源部のマイナス
側端子に接続されていない場合に比べ、アース電極から
電荷を効率良く放電することができ、これにより検出素
子の感度が向上する。そして、アース電極が、空中に存
在する電荷の影響や、アース電極から大地までの間の静
電容量の影響を実質的に受けなくなり、静電容量の変動
によって生じるノイズが低減され、これにより静電容量
センサの検出精度が向上する。
子に電気的に接続されている場合、特に、アース電極が
中継回路を介して電源部のマイナス側端子に電気的に接
続されている場合には、アース電極が電源部のマイナス
側端子に接続されていない場合に比べ、アース電極から
電荷を効率良く放電することができ、これにより検出素
子の感度が向上する。そして、アース電極が、空中に存
在する電荷の影響や、アース電極から大地までの間の静
電容量の影響を実質的に受けなくなり、静電容量の変動
によって生じるノイズが低減され、これにより静電容量
センサの検出精度が向上する。
【図１】本発明の静電容量センサの第１実施例を示す側
面図である。
面図である。
【図２】本発明における検出回路の構成例を示すブロッ
ク図である。
ク図である。
【図３】本発明の静電容量センサの第２実施例を示す側
面図である。
面図である。
【図４】本発明の静電容量センサの第３実施例を示す側
面図である。
面図である。
【図５】本発明の静電容量センサの第４実施例を示す側
面図である。
面図である。
【図６】本発明の静電容量センサの第５実施例を示す側
面図である。
面図である。
【図７】本発明の静電容量センサの第６実施例を示す側
面図である。
面図である。
【図８】本発明の静電容量センサの第７実施例を示す側
面図である。
面図である。
【図９】本発明の静電容量センサの第８実施例を示す側
面図である。
面図である。
【図１０】本発明の静電容量センサの第９実施例を示す
側面図である。
側面図である。
【図１１】本発明の静電容量センサの第１０実施例を示
す側面図である。
す側面図である。
【図１２】本発明の静電容量センサの第１１実施例を示
す側面図である。
す側面図である。
１ａ〜１ｋ 静電容量センサ ２ 検出素子 ３ 検出電極 ３１ 検出面 ３２ 面 ４、４１、４２ 帯電板 ５ アース電極 ６ 回路基板 ６０ 検出回路 ６１ パルス信号発生回路 ６２ 抵抗 ６３ 減衰器 ６４ 差動増幅器 ６５ ＡＣ−ＤＣ変換器 ６６ 比較器 ７ 電源部 ７１ プラス側端子 ７２ マイナス側端子 ８ 取り付け部 ９ 被検物 １１ 中継回路 １２ 抵抗 １３ 可変抵抗 １４ コンデンサ １５ 可変コンデンサ
Claims (13)
- 【請求項１】 検出電極と、アース電極と、前記検出電
極とアース電極との間に位置する少なくとも１つの帯電
板とが互いに絶縁された状態で配置された静電容量型の
検出素子と、 被検物による前記検出電極の静電容量の変化を検出する
検出回路と、 前記検出回路に電力を供給するための電源部とを有する
ことを特徴とする静電容量センサ。 - 【請求項２】 前記アース電極は、前記電源部のマイナ
ス側端子に電気的に接続されている請求項１に記載の静
電容量センサ。 - 【請求項３】 前記アース電極は、中継回路を介して前
記電源部のマイナス側端子に電気的に接続されている請
求項１に記載の静電容量センサ。 - 【請求項４】 前記中継回路が抵抗を有する請求項３に
記載の静電容量センサ。 - 【請求項５】 前記抵抗が可変抵抗である請求項４に記
載の静電容量センサ。 - 【請求項６】 前記中継回路がコンデンサを有する請求
項３ないし５のいずれかに記載の静電容量センサ。 - 【請求項７】 前記コンデンサが可変コンデンサである
請求項６に記載の静電容量センサ。 - 【請求項８】 前記中継回路は、静電容量センサの感度
を設定する機能を有するものである請求項３に記載の静
電容量センサ。 - 【請求項９】 前記中継回路は、静電容量センサの感度
を安定させる機能を有するものである請求項３または８
に記載の静電容量センサ。 - 【請求項１０】 前記帯電板と前記アース電極との間の
距離の設定により、静電容量センサの感度を設定するよ
う構成されている請求項１ないし９のいずれかに記載の
静電容量センサ。 - 【請求項１１】 前記帯電板と前記アース電極との間の
距離が、前記検出電極と前記帯電板との間の距離より大
きく設定されている請求項１ないし１０のいずれかに記
載の静電容量センサ。 - 【請求項１２】 前記検出回路は、前記検出電極の検出
面の反対側に設置されている請求項１ないし１１のいず
れかに記載の静電容量センサ。 - 【請求項１３】 複数の帯電板が検出素子の厚さ方向に
沿って配置されている請求項１ないし１２のいずれかに
記載の静電容量センサ。
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