JP2000230983A - 静電容量センサ - Google Patents
静電容量センサInfo
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Abstract
簡素な構成により広い検出領域を形成することができ
る。 【解決手段】検出回路1と比較的面積の大きい検出電極
2とを備え、検出回路1と検出電極2との間に直列に接
続された第1コンデンサ8と、第1コンデンサ8と並列
に設けた第2コンデンサ9とを有すると共に、第2コン
デンサ9はアースされている。
Description
関し、特に、広い検出領域を容易に形成することができ
る静電容量センサに関する。
積等を拡大すると、被検出物が接近又は接触していない
状態(静的状態)での検出電極の静電容量が増大するた
め、検出回路のしきい値を変更しなければならないとい
う問題点があった。
の検出電極の静電容量や被検出物により増加する静電容
量に適合するように設計されている。即ち、検出回路に
予めしきい値を設定し、当該しきい値を越える静電容量
の変化を検出すると、検出信号を出力するように設計さ
れている。しかし、検出電極の面積等を拡大すると、静
的状態での検出電極の静電容量も増大するため、上記し
きい値を変更しなければならない。
ち、電圧値の変更等を伴う。そして、この電圧値と静的
状態における検出電極の静電容量とは、単純な比例関係
にならない。故に、しきい値の変更作業は、実際に検出
回路を作動させながら調整してゆく時間と手間のかかる
作業が必要となる。
決を目的としたものではないが、検出電極の拡大に関
し、日本国特許公開公報平成8−64365号は、静電
容量センサを用いた照明器具の点滅用スイッチを開示し
ている。このスイッチは、スイッチユニット内部に設け
た検出回路及び金属板の検出電極と、一方の表面を該検
出電極に離間して対向すると共に他方の表面をスイッチ
ユニット表面に露出した金属板の補助電極とを有する。
けることにより、検知可能な面積を検出電極の約150
%の面積に拡大することが可能であることを開示してい
る。また、補助電極の大きさ、形状、検出電極からの設
置距離及び補助電極と検出電極間に挿入される物体の特
性により、センサの検出能力が影響を受ける場合には、
検出回路の電気的な定数を調整し対処することを開示し
ている。さらに、補助電極と検出電極との間には、プラ
スチック等の誘電体を介在させることも可能であること
も開示している。
は、補助電極と検出電極とを金属板により形成するた
め、両電極間の静電容量そのものを調整するためには、
両電極の金属板の配置関係や大きさを調整する必要があ
り、調整の自由度が制限されるという問題点があった。
また、両電極間を所定距離に維持するために、両電極を
形成する各金属板を支持する支持部材が必要であり、製
造コストが高価になるという問題点があった。
である補助電極を、同じく金属板である検出電極と対向
して配置する必要があるため、補助電極と検出電極を隣
接して配置しなければならないという問題点があった。
さらに、両電極を隣接して配置しなくてはならないた
め、これら両電極は、外界の湿度や温度等の変化の影響
を受けやすいという問題点があった。
度変化にも検出精度を維持すると共に簡素な構成により
広い検出領域を容易に形成することができる静電容量セ
ンサを提供することを目的とする。
センサは、1以上の検出回路と1の検出電極とを有する
静電容量センサであって、該各検出回路と該検出電極と
の間に直列に接続された1以上のコンデンサを備えると
共に、該コンデンサは、該検出電極と離間して設けられ
ていることを特徴とする。
の検出回路と1の検出電極とを有する静電容量センサで
あって、該各検出回路と該検出電極との間に直列に接続
された1以上の第1コンデンサと、該第1コンデンサと
並列に設けた1以上の第2コンデンサとを有すると共
に、該第2コンデンサはアースされていることを特徴と
する。
の検出回路と1の検出電極とを有する静電容量センサで
あって、該各検出回路と該検出電極との間に直列に接続
された1以上の第1コンデンサと、該検出電極と該第1
コンデンサに接続された1以上の第2コンデンサとを有
すると共に、該第2コンデンサはアースされていること
を特徴とする。
前記の各コンデンサは、その静電容量を可変できるよう
に構成されているというものである。
前記検出電極が、ガラス板又は合成樹脂シートの表面に
設けた導電層又は導電物質を混入したガラス板又は合成
樹脂シートであるというものである。
静電容量センサを図1を参照しつつ説明する。この静電
容量センサは、検出回路1と、比較的広い面積を有する
検出電極2と、第1コンデンサ8と、第2コンデンサ9
とから構成されている。この検出回路1は、公知の検出
回路であり、一連に接続されたパルス信号発生回路3
と、差動増幅器4と、AC−DC変換器5と、比較器6
と、さらに、パルス信号発生回路3の分枝線に設けた抵
抗7とから構成されている。
続されており、この第1コンデンサ8の電極8bには、
さらにリード線8cを介して検出電極2に接続されてい
る。また、抵抗7には、第1コンデンサ8と並列に第2
コンデンサ9が接続されており、さらにこのコンデンサ
9の電極9bは、リード線9cを介してアースされてい
る。
2m×約2mの面積を有する厚さ0.3mm程度の透明
の導電性を有する透明の合成樹脂製のシートである。こ
のシートは、合成樹脂の基材に導電性物質を混入して形
成したものであり、鋏等により所望の大きさに切断でき
る。さらに、このシートの裏面には、感圧粘着層(図示
せず)が設けられており、所望の場所に簡単に貼付する
ことができる。リード線8cとの電気的接続のために
は、金属製のクリップ(図示せず)端子等を用いる。
い値は、静的状態における検出電極の静電容量が100
pF以上になると検出信号を出力するように設定されて
いる。検出電極2の静電容量値が10,000pFであ
る場合、両コンデンサ8、9の静電容量を夫々50pF
にすると、略静的状態における抵抗7からみた静電容量
値を100pF弱に減少することができる。第1コンデ
ンサ8と検出電極2は、直列に接続されているため、両
者の加算された静電容量値は、50pF弱になるからで
ある。
と、検出電極2の電荷量は増大し、この電荷は電流とな
って、リード線8cを介し、電極8bへ到達する。この
ため、両コンデンサ8、9の静電容量値が上昇し、パル
ス信号V2は、パルス信号V1に対して遅延する。当該
遅延により生じた位相差を差動増幅器4により増幅して
V3信号を生成し、さらに、当該V3信号をAC−DC
変換器5により直流電圧V4に変換する。最後に、当該
V4が所定のしきい値以上であれば、比較器6は、検出
信号を出力する。従って、検出回路1のしきい値を調整
することなく、両コンデンサの容量を計算値通り設定す
ることにより、容易に大容量の検出電極2に対応するこ
とが可能となる。
変化の激しい環境に設置せざるを得ない場合でも、リー
ド線8c、9cを介し、両コンデンサ8、9を検出電極
2から離間し、温度や湿度の変化の少ない場所に配設す
ることにより、両コンデンサ8、9の温度上昇を最小限
に抑えることが可能である。即ち、両コンデンサ8、9
内部の誘電体等が温度等の影響を受けることにより引き
起こされる両コンデンサ8、9の静電容量の変動を防止
することができ、検出回路1の誤動作を防止することが
できる。
の電界の変動の影響を受けないようにするために、シー
ルド線とすることが好ましい。また、図1においては、
リード線9cは、検出回路1の回路上のアースに接続さ
れているが、適宜、検出電極2周囲の大地に直接アース
しても良い。また、本実施の形態においては、検出回路
の安定動作のため第2コンデンサを設けたが、回路の安
定動作が確保されているのであれば、第2コンデンサは
必ずしも必要がない。この場合、第1コンデンサ8は、
100pFの容量を有するコンデンサを用いる。
電容量センサを図2を参照しつつ説明する。この静電容
量センサは、上記第1の実施の形態の検出回路1を用い
ている。しかし、第1コンデンサ10と第2コンデンサ
11とが、直列に接続されており、検出電極2は、各コ
ンデンサの電極10bと電極11aに接続されている。
0、11が直列接続されているため、上記第1の実施の
形態のコンデンサ8、9よりも更に小さな容量のコンデ
ンサを用いることができるという利点がある。
電容量センサを図3を参照しつつ説明する。この静電容
量センサは、上記第1の実施の形態の検出回路1を用い
ている。
て検出回路1に接続されている。また、検出電極2の裏
面側には、検出電極2と対向してアース電極21が配設
されている。このアース電極21は、検出電極2と同一
の導電性を有する透明の合成樹脂製のシートである。検
出電極2とアース電極21は、離間して設けることによ
り絶縁されているが、透明の絶縁性の合成樹脂製のシー
ト等を間に配設し、両者を絶縁しても良い。
電極21の間に極めて大きな静電容量が存在するが、第
1コンデンサ20が、これら電極と直列に接続されてい
るため、静的状態における抵抗7からみた静電容量値
が、略第1コンデンサ20と略同等であるという利点が
ある。
出電極2の表面側(図3においては、検出電極2の上面
側)のみに形成される。従って、アース電極21の裏面
側(図3においては、アース電極21の下面側)に、人
体等が接近等しても、この接近等により増大したアース
電極21の電荷は電流となってアースに流れ、検出回路
1が検出信号を出力することはない。
透明な導電層を形成し、これを検出電極2とし、また、
その裏面に、同様の透明な導電層を形成し、これをアー
ス電極21とした場合、この板ガラスの表面側は、人体
等の接触を感知できるが、この板ガラスの裏面側は、電
荷量の変動があっても検出信号を出力しない。この板ガ
ラスは、住宅等の防犯センサに用いることができ、特
に、アース電極を室内側に配置した場合には、カーテン
等がこの板ガラスに接触しても検出信号を出力しないと
いう利点がある。
電容量センサを図4を参照しつつ説明する。この静電容
量センサは、上記第1の実施の形態の検出回路1と略同
様の構成を有する第1検出回路1A及び第2検出回路1
Bを用いている。
出する検出回路であり、被検出物が検出電極2に接近又
は接触すると検出信号を出力する。一方、第2検出回路
1Bは、静電容量の減少を検出する検出回路であり、被
検出物が検出電極2から遠ざかって行くと検出信号を出
力する。
サ12、13を介して検出電極2に接続されている。し
かし、検出電極2を共用しているにもかかわらず、両コ
ンデンサ12、13により、両検出回路1A、1Bは、
互いに絶縁されているため、両回路間の電気的な干渉が
低減されている。このため、各検出回路1A、1Bは、
他の検出回路の影響をほとんど受けることなく、夫々、
安定した動作を行うことができる。
のために、比較的簡単な構成を有する検出回路として例
示したものであり、静電容量の変動を検出できる公知の
検出回路であれば、アナログ/デジタルの何れの動作方
法を採るものであっても適用できる。
やアース電極21は、シート状、あるいは、板状に限定
されず、導電性を有するものであれば、その形態は問わ
ない。また、上記第1及び第2コンデンサは、その静電
容量を可変できるようにしたものであっても良い。例え
ば、複数の小容量のコンデンサを切り替え可能に並列に
設け、適宜、その容量を可変できるようにし、検出電極
の静電容量の大小に合わせて静的状態の静電容量を調整
可能にすることができる。
サの説明図である。
サの説明図である。
サの説明図である。
サの説明図である。
Claims (7)
- 【請求項1】 1以上の検出回路と1の検出電極とを有
する静電容量センサであって、 該各検出回路と該検出電極との間に直列に接続された1
以上のコンデンサを備えると共に、該コンデンサは、該
検出電極と離間して設けられていることを特徴とする静
電容量センサ。 - 【請求項2】 1以上の検出回路と1の検出電極とを有
する静電容量センサであって、 該各検出回路と該検出電極との間に直列に接続された1
以上の第1コンデンサと、該第1コンデンサと並列に設
けた1以上の第2コンデンサとを有すると共に、該第2
コンデンサはアースされていることを特徴とする静電容
量センサ。 - 【請求項3】 1以上の検出回路と1の検出電極とを有
する静電容量センサであって、 該各検出回路と該検出電極との間に直列に接続された1
以上の第1コンデンサと、該検出電極と該第1コンデン
サに接続された1以上の第2コンデンサとを有すると共
に、該第2コンデンサはアースされていることを特徴と
する静電容量センサ。 - 【請求項4】 前記コンデンサは、その静電容量を可変
できるように構成されている請求項1記載の静電容量セ
ンサ。 - 【請求項5】 第1コンデンサおよび/又は前記第2コ
ンデンサは、その静電容量を可変できるように構成され
ている請求項2乃至請求項3記載の静電容量センサ。 - 【請求項6】 前記検出電極は、ガラス板表面に設けた
導電層又は導電物質を混入したガラス板である請求項1
乃至請求項5の何れかに記載の静電容量センサ。 - 【請求項7】 前記検出電極は、合成樹脂製シート表面
に設けた導電層又は導電物質を混入した合成樹脂製シー
トである請求項1乃至請求項5の何れかに記載の静電容
量センサ。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP6724099A JP4033999B2 (ja) | 1999-02-08 | 1999-02-08 | 防犯用の静電容量センサ |
Applications Claiming Priority (1)
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JP6724099A JP4033999B2 (ja) | 1999-02-08 | 1999-02-08 | 防犯用の静電容量センサ |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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JP2000230983A true JP2000230983A (ja) | 2000-08-22 |
JP4033999B2 JP4033999B2 (ja) | 2008-01-16 |
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ID=13339206
Family Applications (1)
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Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2006216004A (ja) * | 2005-02-04 | 2006-08-17 | Figla Co Ltd | 危険物探知装置 |
JP2007334690A (ja) * | 2006-06-15 | 2007-12-27 | Tokai Rika Co Ltd | 静電容量センサ回路 |
JP4813623B2 (ja) * | 2007-08-29 | 2011-11-09 | 韓國電子通信研究院 | 高解像度の静電容量−時間変換回路 |
-
1999
- 1999-02-08 JP JP6724099A patent/JP4033999B2/ja not_active Expired - Fee Related
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JP2006216004A (ja) * | 2005-02-04 | 2006-08-17 | Figla Co Ltd | 危険物探知装置 |
JP2007334690A (ja) * | 2006-06-15 | 2007-12-27 | Tokai Rika Co Ltd | 静電容量センサ回路 |
JP4602941B2 (ja) * | 2006-06-15 | 2010-12-22 | 株式会社東海理化電機製作所 | 静電容量センサ回路 |
JP4813623B2 (ja) * | 2007-08-29 | 2011-11-09 | 韓國電子通信研究院 | 高解像度の静電容量−時間変換回路 |
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