JP2007334690A - Capacitance sensor circuit - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a capacitance sensor circuit less affected by the frequency of a transmitter.
SOLUTION: A detection voltage Vo is obtained by amplifying a difference between a voltage Va between a resistor Ro and a capacitor Co and a voltage Vb between the capacitor Co and a detection electrode 2 in a differential amplifier circuit 3. At the time, the difference (the voltage Va - the voltage Vb) between the voltage Va and the voltage Vb is obtained by the voltage Va × the capacitance of a detection capacitor C / (capacitance of the capacitor Co + capacitance of the detection capacitor C), and the influence of the frequency of the transmitter Vc is suppressed. As a result, the result of detecting whether or not a human body touches the detection electrode 2 is output to the detection voltage Vo and the capacitance sensor circuit 1 less affected by the frequency of the transmitter Vc is provided.
COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、静電容量センサ回路に関する。 The present invention relates to an electrostatic capacitance sensor circuit.

従来、機器の操作用スイッチ等として、機械構造を持たず、操作者が操作面に触れた事を検出するセンサ回路が用いられている。 Conventionally, as an operation switch or the like of the device, no mechanical structure, the operator sensor circuit for detecting is used that touches the operation surface. 前記センサ回路は機械構造によるスイッチと比べて設置スペースが少なくて済む等の利点があり、様々な形態の前記センサ回路が提案されている。 The sensor circuit has advantages such requires less installation space compared to the switch by the machine structure have been proposed wherein the sensor circuit of various forms. それらセンサ回路のひとつとして広く用いられている回路に、操作者が操作面等に指等で触れることで、操作面等に生じる静電容量の変化に基づいて前記静電容量の変化を検出する静電容量センサがある。 A widely used circuit as one of the sensors circuit, by the operator touches with a finger or the like on the operating surface or the like, for detecting a change in the electrostatic capacitance on the basis of changes in electrostatic capacitance generated operation surface or the like there is a capacitance sensor.

静電容量センサ回路は、例えば特許文献1に示すように、パルス信号発生回路と抵抗、第1コンデンサ、第2コンデンサ、検出電極、差動増幅回路、交流−直流変換回路、比較回路を備える。 Capacitive sensor circuit, for example as shown in Patent Document 1, the pulse signal generating circuit and the resistor, the first capacitor, the second capacitor, the detection electrodes, the differential amplifier circuit, the AC - comprises DC converter circuit, the comparison circuit. そして、前記パルス信号発生回路の出力は差動増幅回路の反転(マイナス)入力端子に入力され、前記パルス信号発生回路の出力は抵抗を介して差動増幅回路の非反転(プラス)入力端子に入力される。 The output of the pulse signal generating circuit is input to the inverting (negative) input terminal of the differential amplifier circuit, to the non-inverting (positive) input terminal of the differential amplifier circuit via the output resistance of the pulse signal generating circuit It is input. 又、差動増幅回路の非反転(プラス)入力端子には、第1コンデンサを介して検出電極が接続されると共に、第2コンデンサが接続されている。 Further, to the non-inverting (positive) input terminal of the differential amplifier circuit, with the detection electrode through the first capacitor is connected, the second capacitor is connected. このように構成された静電容量センサ回路によれば、検出電極の静電容量が変化すると、差動増幅回路の反転(マイナス)入力端子と非反転(プラス)入力端子との間の電圧の位相差が変化し、前記位相差の変化に基づいて差動増幅回路の出力電圧に変化が生じる。 According to the thus constructed capacitive sensor circuit, the capacitance of the sense electrode changes, the voltage between the inverting (negative) input terminal and the non-inverting (positive) input terminal of the differential amplifier circuit phase difference change, the change occurs in the output voltage of the differential amplifier circuit based on the change of the phase difference. そして、前記出力電圧を交流−直流変換回路にて直流にし、その直流電圧の変化を比較回路によって予め設定された閾値と比較することで、検出電極に操作者が接触したか否かを判断することのできる信号を出力する。 Then, the AC said output voltage - the DC at a DC converter, is compared with a preset threshold by the comparator circuit changes the DC voltage, the operator in the detection electrode is determined whether the contact and it outputs a signal that can be.

しかしながら、特許文献1に記載された静電容量センサ回路は、検出電極側からの信号とパルス信号発生回路からの信号との位相差から操作者が検出電極に接触しているか否かの判定をした。 However, the capacitance sensor circuit described in Patent Document 1, a determination operator whether in contact with the detection electrode from the phase difference between the signals from the signal and the pulse signal generation circuit from the detection electrode side did. その為、操作者が検出電極に接触しているか否かの判定を行なうために比較回路で用いる閾値は、差動増幅回路の出力状態に合わせて調整が必要であった。 Therefore, the threshold used in the comparison circuit in order to make a determination of whether the operator is in contact with the detection electrode, it was necessary adjusted to the output state of the differential amplifier circuit. そして、差動増幅回路の出力状態はパルス信号発生回路の周波数によって変化するので、前記閾値の設定には前記周波数の影響を考慮する必要があった。 Then, the output state of the differential amplifier circuit is so changed by the frequency of the pulse signal generating circuit, the setting of the threshold it is necessary to consider the influence of the frequency.

そこで、従来、図2に示すような静電容量センサ11が提案されている。 Therefore, conventionally, the capacitance sensor 11 as shown in FIG. 2 has been proposed.
図2に示す静電容量センサ11は、静電容量検出回路12、操作面13を備え、操作面13には検出電極14が埋設されている。 The capacitance sensor 11 shown in FIG. 2, the electrostatic capacitance detection circuit 12, an operation surface 13, the detection electrode 14 is embedded in the operation surface 13. そして、検出電極14は電線で静電容量検出回路12の検出電圧端子12aと接続されている。 The detecting electrode 14 is connected to a detection voltage terminal 12a of the electrostatic capacitance detection circuit 12 in the wire.

そして、この静電容量検出回路12は、図3に示すように、発信器V1c、出力抵抗R1o、整流回路21、フィルタ回路22、差動増幅回路23、基準電圧源Vref及び分圧抵抗R1、R2を備える。 Then, this electrostatic capacitance detection circuit 12, as shown in FIG. 3, oscillator V1c, output resistance R1o, rectifier circuit 21, filter circuit 22, a differential amplifier circuit 23, a reference voltage source Vref and the voltage dividing resistors R1, equipped with a R2. 発信器V1cは、出力抵抗R1oと整流回路21、フィルタ回路22を介して差動増幅回路23の非反転(プラス)入力端子に接続されている。 Transmitter V1c is output resistance R1o the rectifier circuit 21 are connected via the filter circuit 22 to the non-inverting (positive) input terminal of the differential amplifier circuit 23. 又、出力抵抗R1oと整流回路21との間には、検出電圧端子12aを介して検出電極14が接続されている。 Further, between the output resistor R1o a rectifier circuit 21, the detection electrode 14 are connected via a detection voltage terminal 12a. さらに、差動増幅回路23の反転(マイナス)入力端子は、分圧抵抗R2を介して差動増幅回路23の出力端子に接続されると共に、分圧抵抗R1を介して基準電圧源Vrefの陽極側に接続されている。 Further, the inverted (minus) input terminal of the differential amplifier circuit 23, minute through the resistors R2 is connected to the output terminal of the differential amplifier circuit 23, voltage dividing resistors reference voltage source Vref via the R1 anode It is connected to the side.

このように構成された静電容量検出回路12によれば、検出電極14に人体が接触すると、検出電極14の静電容量が人体と検出電極14との間にある静電容量C1の分だけ増加し、検出電圧端子12aにかかる検出電圧Vdが下がる。 According to the configured electrostatic capacitance detection circuit 12, detects when a human body comes into contact with the electrodes 14, an amount corresponding to the capacitance C1 located between the capacitance of the sense electrode 14 and the human body detection electrode 14 increase, decreases the detection voltage Vd applied to the detection voltage terminal 12a. その結果、差動増幅回路23の出力電圧V1oに変化が生じる。 As a result, variation occurs in the output voltage V1o of the differential amplifier circuit 23. 前記出力電圧V1oの変化を図示しない判定回路に入力することによって、判定回路が操作面13に操作者が接触したか否かを判定した信号を出力する。 Wherein by inputting the decision circuit (not shown) a change in output voltage V1o, judging circuit outputs a signal the operator decides whether or not the contact with the operating surface 13.
特開2000−230983号公報 JP 2000-230983 JP

しかしながら、静電容量センサ11の静電容量検出回路12は、差動増幅回路23の出力を効率よく増幅するために、差動増幅回路23の反転(マイナス)入力端子には、操作者が操作面13に接触していない場合に非反転(プラス)入力端子に入力される電圧に近い電圧を、基準電圧源Vrefを調整して供給しなければならなかった。 However, the electrostatic capacitance detection circuit 12 of the capacitance sensor 11, in order to efficiently amplify the output of the differential amplifier circuit 23, to the inverting (negative) input terminal of the differential amplifier circuit 23, the operator operation a voltage close to the voltage inputted to the non-inverting (positive) input terminal when not in contact with the surface 13, had to be supplied by adjusting the reference voltage source Vref. 又、操作者が操作面13に接触した場合に、検出電極14にかかる電圧Vdの変化を大きくするためには発信器V1cの周波数を高くする必要があった。 Also, the operator when in contact with the operation surface 13, in order to increase the change in the voltage Vd applied to the detection electrode 14 was necessary to increase the frequency of the oscillator V1c. そこで、静電容量検出回路12の周波数を高くすると回路に用いる素子が高価になる問題があった。 Therefore, there is a problem that element used in the circuit A higher frequency of the electrostatic capacitance detection circuit 12 becomes expensive. さらに、発信器V1cの周波数を高くすると、放射が起こる問題もあった。 Further, increasing the frequency of the oscillator V1c, there is a problem that emission occurs.

本発明の目的は、発信器の周波数の影響の少ない静電容量センサ回路を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a small electrostatic capacitance sensor circuit affected by the frequency of the transmitter.

請求項1に記載の静電容量センサ回路は、発信器から出力される発信信号を、抵抗を介して検出電極に印加し、その検出電極の静電容量の変化を検出する静電容量センサ回路において、前記抵抗と前記検出電極との間に接続したコンデンサと、前記コンデンサの前記抵抗側の電圧と前記コンデンサの前記検出電極側の電圧との差の電圧を増幅する増幅回路とを備えたことを要旨とする。 The capacitance sensor circuit of claim 1, the oscillation signal outputted from the oscillator, is applied to the detection electrode via a resistor, a capacitance sensor circuit for detecting a change in capacitance of the detection electrode in, further comprising a capacitor connected between said detecting electrode and said resistor, and an amplifier circuit for amplifying the voltage difference between the detection electrode side voltage of the resistor-side voltage and the capacitor of the capacitor the the gist.

請求項2に記載の静電容量センサ回路は、請求項1に記載の静電容量センサ回路において、前記増幅器は、差動増幅回路であることを要旨とする。 The capacitance sensor circuit according to claim 2, in the electrostatic capacitance sensor circuit of claim 1, wherein the amplifier is summarized in that a differential amplifier circuit.
請求項3に記載の静電容量センサ回路は、請求項1又は2に記載の静電容量センサ回路において、前記増幅回路の出力端子には整流回路が接続され、前記増幅回路からの検出信号を前記整流回路を介して出力させることを要旨とする。 The capacitance sensor circuit according to claim 3, in the electrostatic capacitance sensor circuit according to claim 1 or 2, wherein the output terminal of the amplifier circuit is a rectifier circuit are connected, a detection signal from the amplifier circuit and gist be output via the rectifying circuit.

請求項4に記載の静電容量センサ回路は、請求項3に記載の静電容量センサ回路において、前記整流回路の出力端子にはフィルタ回路が接続され、前記整流回路からの検出信号を前記フィルタ回路を介して出力させることを要旨とする。 The capacitance sensor circuit according to claim 4, in the electrostatic capacitance sensor circuit of claim 3, the output terminal of the rectifier circuit is connected filter circuit, the filter detection signal from the rectifier circuit and gist be output through a circuit.

請求項5に記載の静電容量センサ回路は、請求項1〜4のいずれか1つに記載の静電容量センサ回路において、前記コンデンサの静電容量は、検出電極の静電容量よりも十分小さい静電容量を有することを要旨とする。 The capacitance sensor circuit of claim 5, in the electrostatic capacitance sensor circuit according to any one of claims 1 to 4, the capacitance of the capacitor is sufficiently than the capacitance of the detection electrode and summarized in that with a small capacitance.

請求項1の発明によれば、増幅回路は、抵抗とコンデンサ間の電圧と、コンデンサと検出電極間の電圧との差分を増幅する。 According to the present invention, the amplifier circuit amplifies the voltage between the resistor and the capacitor, the difference between the voltage across the capacitor and the detecting electrode. この時、抵抗とコンデンサ間の電圧と、コンデンサと検出電極間の電圧の関係は、コンデンサの静電容量と検出電極の静電容量との関係で求められ、発信器の周波数の影響を受けない。 At this time, the voltage across the resistor and the capacitor, the relationship in voltage between the capacitor and the detecting electrode is sought in relation to the capacitance of the sense electrodes and the capacitance of the capacitor is not affected by the frequency of the transmitter . その結果、発信器の周波数の影響の少ない静電容量センサ回路を構成することができる。 As a result, it is possible to construct a small capacitance sensor circuit affected by the frequency of the transmitter.

又、周波数の影響が少ないため、好適に検出電極の静電容量の変化を検出するために発信器の周波数を高くする必要がなく、発信器の周波数が低くても好適に検出電極の静電容量の変化を検出できる。 Further, since a small influence of the frequency, the electrostatic preferred detection is not necessary to increase the frequency of the oscillator in order to detect the change in capacitance of the electrode, transmitter suitably detection electrodes even when the frequency is low in It can detect the change in capacitance. 従って、周波数が高いと問題となる放射を抑制できると共に、回路の部品に高い精度を求められない。 Therefore, it is possible to suppress the radiation becomes a frequency higher problem, not required a high precision circuit components. さらに、発信器の周波数の変更に伴う回路の調整も不要になる。 Further, it becomes unnecessary adjustment of the circuit due to a change of the frequency of the transmitter. その結果、低い周波数でも好適に検出電極の静電容量の変化が検出できて、調整の煩わしさの少ない静電容量センサ回路を提供することができる。 As a result, it is possible to be detected is a change in the capacitance of suitably detecting electrodes at low frequencies, provides a small capacitance sensor circuit of troublesome adjustment.

請求項2の発明によれば、差動増幅回路は、非反転(プラス)入力端子に入力された抵抗とコンデンサ間の電圧から反転(マイナス)入力端子に入力されたコンデンサと検出電極間電圧を引いた差分の電圧を増幅する。 According to the invention of claim 2, differential amplifier circuit, a non-inverting (positive) inverted from the voltage across the resistor and capacitor is input to the input terminal (minus) and a capacitor which is input to the input terminal detects the voltage between the electrodes amplifying the difference of voltage obtained by subtracting. その結果、増幅回路の構造を容易にすることができる。 As a result, it is possible to facilitate the construction of the amplifier circuit.

請求項3の発明によれば、増幅回路からの検出信号は、整流回路にて整流される。 According to the invention of claim 3, the detection signal from the amplifier is rectified by the rectifier circuit. 検出信号は利用が容易な直流成分の信号として出力することができる。 Detection signals may be output as a signal easy DC component utilized.
請求項4の発明によれば、整流回路からの検出信号は、フィルタ回路にてノイズが除去される。 According to the invention of claim 4, the detection signal from the rectifier circuit, the noise is removed by the filter circuit. 従って、ノイズが混入した検出信号であってもフィルタ回路を通ることによって、信号に混入したノイズを好適に除去され、誤差の少ない検出結果信号をフィルタ回路から出力することができる。 Therefore, by passing through the filter circuit even detection signal noise is mixed, are suitably eliminated noise mixed in the signal, it is possible to output a low detection result signal of the error from the filter circuit.

請求項5の発明によれば、コンデンサの静電容量が検出電極の静電容量より十分小さければ、増幅回路からの検出信号にコンデンサの静電容量がほとんど影響しなくなる。 According to the invention of claim 5, if more sufficiently small capacitance of the capacitance detection electrodes of the capacitor, the capacitance of the capacitor to a detection signal from the amplifier circuit is not substantially affect. なぜなら、増幅回路が増幅する、抵抗とコンデンサ間の電圧と、コンデンサと検出電極間の電圧の差は、コンデンサの静電容量と検出電極の静電容量との和で検出電極の静電容量を除した値に比例する。 This is because the amplifier circuit amplifies a voltage between the resistor and the capacitor, the voltage difference between the capacitor and the detecting electrode, a capacitance of the sense electrode by the sum of the capacitance of the sense electrodes and the capacitance of the capacitor proportional to the value obtained by dividing. その為、コンデンサの静電容量が検出電極の静電容量より十分小さければ、前記値に対するコンデンサの静電容量の影響が小さくなるからである。 Therefore, if more sufficiently small capacitance of the capacitance detection electrodes of the capacitor, because the influence of the capacitance of the capacitor is small relative to the value. その結果、電気的にはコンデンサの静電容量をほとんど考慮する必要がなくなり、より調整に煩わされない静電容量センサ回路を提供することができる。 As a result, the electrical eliminates the most necessary to consider the capacitance of the capacitor, it is possible to provide a capacitive sensor circuit which is not bothered more adjustment.

(実施形態) (Embodiment)
以下、本発明を具体化した実施形態を図1に従って説明する。 Hereinafter, an embodiment embodying the present invention in accordance with FIG.
図1に、静電容量センサ回路1の回路図を示す。 Figure 1 shows a circuit diagram of an electrostatic capacitance sensor circuit 1.

静電容量センサ回路1は、発信器Vc、抵抗Ro、コンデンサCo、検出電極2、増幅回路としての差動増幅回路3、整流回路4、フィルタ回路5、外部出力端子6を備える。 Capacitance sensor circuit 1 includes transmitter Vc, resistance Ro, a capacitor Co, the detection electrodes 2, the differential amplifier circuit 3 serving as amplifying circuit, the rectifier circuit 4, a filter circuit 5, an external output terminal 6.
発信器Vcは、交流信号発信回路(例えば正弦波発信回路)であって、抵抗RoとコンデンサCoを介して検出電極2に接続されている。 Transmitter Vc is an AC signal transmission circuit (e.g., a sine wave oscillator circuit), via a resistor Ro and the capacitor Co is connected to the detection electrode 2.

検出電極2は、人が指などで接触するため電極であり、導電性のある部材、例えば、金属などのような部材である。 Detecting electrode 2 is an electrode for human contact with a finger or the like, conductivity is member, for example, a member such as a metal.
差動増幅回路3の非反転(プラス)入力端子は、抵抗RoとコンデンサCoとの間の接続点Paに接続されると共に、その反転(マイナス)入力端子は、コンデンサCoと検出電極2との間の接続点Pbに接続されている。 The non-inverting (positive) input terminal of the differential amplifier circuit 3 is connected to the connection point Pa between the resistor Ro and the capacitor Co, an inverted (minus) input terminal, the capacitor Co and the detecting electrode 2 It is connected to the connection point Pb between. さらに、差動増幅回路3の出力端子は整流回路4とフィルタ回路5を介して外部出力端子6に接続されている。 Further, the output terminal of the differential amplifier circuit 3 is connected to an external output terminal 6 via the rectifier circuit 4 and the filter circuit 5. 又、差動増幅回路3の電圧増幅率は、増幅率Gとする。 The voltage amplification factor of the differential amplifier circuit 3, the amplification factor G.

整流回路4は、交流信号を直流信号に変換する回路、例えば、全波整流回路であって、フィルタ回路5は、信号に含まれるノイズを除去するための回路、例えば、ローパスフィルタである。 Rectifier circuit 4 is a circuit for converting an AC signal into a DC signal, for example, a full-wave rectifier circuit, the filter circuit 5 is a circuit for removing noise contained in the signal, for example, a low-pass filter. 又、整流回路4から出力される直流信号の電力と、整流回路4に入力される交流信号の電力の比を、整流効率Aとする。 Further, the power of the DC signal output from the rectifier circuit 4, the power ratio of the AC signal inputted to the rectifying circuit 4, the rectification efficiency A.

本実施形態の静電容量センサ回路1の作用を説明する。 A description will be given of the operation of the capacitance sensor circuit 1 of the present embodiment. 尚、説明の便宜上、発信器Vc For convenience of explanation, the transmitter Vc
は動作状態であるとする。 And is an operation state.
検出電極2に人体が触れていない通常の状態(非検出状態)では、検出電極2は開放状態である。 In the normally to the detection electrode 2 does not touch the human body state (non-detection state), the detection electrodes 2 are in an open state. 従って、発信器Vcが抵抗RoとコンデンサCoに電力を供給しようとしても、検出電極2が開放状態なので、抵抗RoとコンデンサCoに電気は流れない。 Thus, transmitter Vc who attempts powering the resistor Ro and the capacitor Co, since the detection electrodes 2 of open, no electricity flows through the resistor Ro and capacitor Co. 抵抗RoやコンデンサCoに電気が流れないことから、抵抗RoとコンデンサCoの間の接続点Paの電圧Vaも、コンデンサCoと検出電極2の間の接続点Pbの電圧Vbも発生しないため、前記電圧Va,Vbはともに0Vである。 Because since the electricity to the resistor Ro and capacitor Co does not flow, the voltage Va at the connection point Pa between the resistor Ro and capacitor Co is also the voltage Vb at the connection point Pb between the capacitor Co and the detecting electrode 2 does not occur, the voltage Va, Vb are both 0V.

一方、検出電極2に人体が触れた場合(検出状態)では、検出電極2は人体を通してグランドに接続される。 On the other hand, in the case where a human body touches the detection electrode 2 (detection state), the detection electrode 2 is connected to the ground through the human body. 人体は静電容量を持つコンデンサとして電気的に等価表現できるので人体を検出容量Cとすると、発信器Vcは、抵抗Ro、コンデンサCo、検出電極2を介し検出容量Cからグランドに接続されたことになる。 When the human body is a human body to detect capacitance C since it electrically equivalent expressed as a capacitor having a capacitance, oscillator Vc is resistance Ro, the capacitor Co that was connected to ground from the detection capacitor C through the detection electrode 2 become. この時、発信器Vcが抵抗RoとコンデンサCoに電力を供給すると、抵抗RoやコンデンサCoには電気が流れる。 At this time, when the transmitter Vc supplies power to the resistor Ro and the capacitor Co, electricity flows through the resistor Ro and capacitor Co. 従って、抵抗RoとコンデンサCo間の接続点Pa及びコンデンサCoと検出電極2の間の接続点Pbに、それぞれ電圧Va、Vbが発生する。 Therefore, the connection point Pb between the connection points Pa and capacitor Co and the detection electrodes 2 between resistor Ro and capacitor Co, respectively voltages Va, Vb are generated.

この時、接続点Pbの電圧Vbは、接続点Paの電圧Vaと静電容量(コンデンサ)の合成・分圧の関係とから式(1)の様に表すことができる。 At this time, the voltage Vb at the connection point Pb can be expressed as voltage Va and the capacitance of the connection point Pa related to the color type of synthesis and partial pressure (condenser) (1). 尚、式(1)〜(4)では、便宜上、検出容量Cの静電容量をC、コンデンサCoの静電容量をCoと表現している。 In the formula (1) to (4), for convenience, the capacitance of the sense capacitor C C, expresses the capacitance of the capacitor Co and Co.

一方、差動増幅回路3の非反転(プラス)入力端子には接続点Paの電圧Vaが入力されている。 On the other hand, the voltage Va at the connection point Pa is inputted to the non-inverting (positive) input terminal of the differential amplifier circuit 3. さらに、差動増幅回路3の反転(マイナス)入力端子には接続点Pbの電圧Vbが入力されている。 Further, the voltage Vb at the connection point Pb is input to the inverting (negative) input terminal of the differential amplifier circuit 3.

差動増幅回路3の非反転(プラス)入力端子に前記電圧Vaが、反転(マイナス)入力端子に前記電圧Vbが入力されることから、差動増幅回路3は電圧Vaと電圧Vbの差分、(電圧Va−電圧Vb)を増幅することとなる。 The voltage Va to the non-inverting (positive) input terminal of the differential amplifier circuit 3, the inverting (negative) since the voltage Vb to the input terminal is input, the differential amplifier circuit 3 of the voltage Va and the voltage Vb difference, the amplifying (voltage Va- voltage Vb). 差動増幅回路3の増幅対象である(電圧Va−電圧Vb)は式(1)の結果を利用すると、式(2)の様に表すことができる。 When an amplified differential amplifier circuit 3 (voltage Va- voltage Vb) utilizes the results of the formula (1) can be expressed as equation (2).

差動増幅回路3に入力された増幅対象(電圧Va−電圧Vb)の電圧は、差動増幅回路3の増幅率Gで増幅されて差動増幅回路3の出力端子に出力される。 Voltage amplified (voltage Va- voltage Vb) input to the differential amplifier circuit 3 is output is amplified by the gain G of the differential amplifier circuit 3 to the output terminal of the differential amplifier circuit 3. 従って、差動増幅回路3の出力端子の出力電圧Vgは、電圧Vg=増幅率G×(電圧Va−電圧Vb)となり、式(2)の結果を用いると、差動増幅回路3の出力端子の出力電圧Vgは式(3)の様に表すことができる。 Therefore, the output voltage Vg of the output terminal of the differential amplifier circuit 3, a voltage Vg = gain G × (voltage Va- voltage Vb) becomes, using the results of Equation (2), the output terminal of the differential amplifier circuit 3 the output voltage Vg of can be expressed as equation (3).

出力電圧Vg=G×(Va×C/(Co+C))・・・(3) Output voltage Vg = G × (Va × C / (Co + C)) ··· (3)
差動増幅回路3の出力端子の出力電圧Vgは、整流回路4とフィルタ回路5からなる信号調整回路を介して外部出力端子6に検出信号としての検出電圧Voとして出力される。 Output voltage Vg of the output terminal of the differential amplifier circuit 3 is output to the external output terminal 6 via the signal conditioning circuit comprising a rectifying circuit 4 and the filter circuit 5 as the detection voltage Vo as a detection signal.

整流回路4は、例えば整流効率Aの全波整流回路であるから、出力電圧Vgは、おおよそ整流効率A×|出力電圧Vg|に変換される。 Rectifier circuit 4, since for example a full-wave rectifier circuit of the rectifier efficiency A, the output voltage Vg is roughly rectification efficiency A × | is converted into | output voltage Vg. 又、フィルタ回路5は|出力電圧Vg|に含まれる不要なノイズ成分を除去することが目的であることから、|出力電圧Vg|の主成分には変化を与えない。 Further, the filter circuit 5 | since removing unnecessary noise components contained in it is an object, | | output voltage Vg output voltage Vg | in the main component not give change. 従って、外部出力端子6に出力される検出電圧Voは、おおよそ検出電圧Vo∝整流効率A×|出力電圧Vg|となる。 Therefore, the detection voltage Vo output to the external output terminal 6 is roughly detected voltage Voα rectification efficiency A × | a | output voltage Vg. これに式(3)の結果を用いると検出電圧Voは式(4)の様に表すことができる。 The detection voltage Vo using the results of this equation (3) can be expressed as equation (4).

検出電圧Vo∝(A×G|Va|×C)/(Co+C)・・・(4) Detection Voltage Voα (A × G | Va | × C) / (Co + C) ··· (4)
上記作用により、検出電極2に人体が触れていない非検出状態の場合は、電圧Vaも検出容量Cも0であるので、検出電圧Voは0となる。 By the action, in the case of non-detection state to the detection electrode 2 does not touch the human body, since the voltage Va is also detected capacitance C is also at 0, the detected voltage Vo is zero. 一方、検出電極2に人体が触れている検出状態の場合は、検出容量Cがあり、電圧Vaも発生し、検出電圧Voに式(4)に基づいた電圧が出力される。 On the other hand, if the detection state in which a human body is touching the detection electrode 2, it is detected capacitance C, also occurs voltages Va, voltage based on equation (4) is output to the detection voltage Vo.

又、本実施形態の静電容量センサ回路1の外部出力端子6の検出電圧Voは、式(4)に示すように、検出容量Cの静電容量、コンデンサCoの静電容量、整流効率A、増幅率G、電圧Vaの影響を受けるが、周波数の影響は抑制されている。 Further, the detection voltage Vo of the external output terminal 6 of the electrostatic capacitance sensor circuit 1 of the present embodiment, as shown in Equation (4), the electrostatic capacitance of the detection capacitor C, the capacitance of the capacitor Co, rectification efficiency A , the amplification factor G, although affected by the voltages Va, effect of frequency is suppressed.

本実施形態によれば以下のような効果を得ることができる。 According to the present embodiment can provide the following effects.
(1)本実施形態によれば、検出電圧Voは、抵抗RoとコンデンサCoとの間の電圧Vaと、コンデンサCoと検出電極2との間の電圧Vbの差分を差動増幅回路3で増幅して求めた。 (1) According to the present embodiment, the detection voltage Vo, amplifies the voltage Va between the resistors Ro and the capacitor Co, a difference between the voltage Vb between the capacitor Co and the detection electrode 2 by the differential amplifier circuit 3 to was determined. この時、電圧Vaと電圧Vbの差分である、(電圧Va−電圧Vb)は、式(2)に示すようにコンデンサCoと検出容量Cとの静電容量の関係だけで求められる。 When this is the difference voltage Va and the voltage Vb, (voltage Va- voltage Vb) is obtained by only the relationship of the capacitance of the capacitor Co, as shown in equation (2) and the detection capacitor C. その結果、発信器Vcの周波数による影響が少ない静電容量センサ回路1を構成することができた。 As a result, it was possible to configure an electrostatic capacitance sensor circuit 1 is less affected by the frequency of the oscillator Vc.

(2)本実施形態によれば、静電容量センサ回路1は発信器Vcの周波数による影響が少ないことから、静電容量センサ回路1は、静電容量センサ回路1の構成条件に発信器V (2) According to the present embodiment, the capacitance sensor circuit 1 since less affected by the frequency of the oscillator Vc, the capacitance sensor circuit 1, oscillator V to the configuration conditions of the electrostatic capacitance sensor circuit 1
cの周波数の影響を少なくすることができた。 It was able to reduce the influence of the frequency of c. その結果、発信器Vcの周波数を低くすることが可能となり、周波数が高いほど問題となる放射の影響を抑制することができた。 As a result, it is possible to lower the frequency of the oscillator Vc, it was possible to suppress the influence of frequency is higher problem radiation. 又、周波数の変更による回路調整が不要で、調整が非常に容易となる静電容量センサ回路1を提供することができた。 Moreover, unnecessary circuit adjustment by changing the frequency, it is possible to provide a capacitive sensor circuit 1 adjustment becomes very easy.

(3)本実施形態によれば、静電容量センサ回路1は発信器Vcの周波数による影響が少ないことから、発信器Vcの周波数が低くても検出状態を検出できることができた。 (3) According to this embodiment, the capacitance sensor circuit 1 since less affected by the frequency of the oscillator Vc, the frequency of the oscillator Vc is able to be detected with the detection state even lower. その結果、低い周波数でも良好に検出状態を検出することができる、静電容量センサ回路1を提供することができた。 As a result, it is possible to detect the good detection state even at low frequencies, it is possible to provide a capacitive sensor circuit 1.

(4)本実施形態によれば、静電容量センサ回路1は発信器Vcの周波数による影響が少ないことから、発信器Vcの周波数を低くすることが可能となり、周波数特性の低い安価な部品を採用することができた。 According to (4) In the present embodiment, the capacitance sensor circuit 1 from it is less affected by the frequency of the oscillator Vc, it is possible to lower the frequency of the oscillator Vc, the lower inexpensive components frequency characteristics It was able to adopt. その結果、静電容量センサ回路1のコストを抑えることができた。 As a result, it was possible to suppress the cost of the electrostatic capacitance sensor circuit 1.

(5)本実施形態によれば、静電容量センサ回路1の発信器Vcは、例えば、正弦波発信回路とした。 (5) According to this embodiment, transmitter Vc of the electrostatic capacitance sensor circuit 1, for example, a sine wave oscillating circuit. 従って、電圧Vaや電圧Vb、電圧Vgに混入したノイズをフィルタ回路5によって好適に取り除くことができた。 Thus, it was possible to eliminate the voltage Va and the voltage Vb, noise mixed in the voltage Vg suitably by the filter circuit 5. その結果、誤差の少ない検出電圧Voを出力する静電容量センサ回路1を提供することができた。 As a result, it was possible to provide a capacitive sensor circuit 1 for outputting a low detection voltage Vo of the error.

(6)本実施形態によれば、静電容量センサ回路1は整流回路4とフィルタ回路5を備えた。 (6) According to this embodiment, the capacitance sensor circuit 1 including a rectifying circuit 4 and the filter circuit 5. 従って、ノイズを好適に除去できた検出電圧Voを出力できると共に、検出電圧Voをその後の利用が容易な直流成分として出力をすることができた。 Therefore, it outputs a detection voltage Vo which could suitably remove noise, it was able to detect voltage Vo subsequent use the outputs as easy DC component. その結果、静電容量センサ回路1の検出電圧Voを誤差の少なく、利用を容易にすることができた。 As a result, less of the error detection voltage Vo of the electrostatic capacitance sensor circuit 1, it was possible to facilitate the use.

(7)本実施形態によれば、検出電極2が非検出状態の場合は、検出電圧Voは0Vであり、検出状態の場合に検出電圧Voに電圧が発生するようにした。 (7) According to the present embodiment, the detection electrodes 2 For non-detection state, the detection voltage Vo is 0V, the voltage was made to occur in the detection voltage Vo when the detection state. 従って、非検出状態と検出状態の区別を検出電圧Voの電圧から非常に容易にできる。 Therefore, very easily it can be made a distinction between the non-detection state detection state from the voltage of the detection voltage Vo. その結果、検出状態、非検出状態の判断の誤りの少ない、かつ、判断のための回路の調整を非常に容易とすることができる静電容量センサ回路1を提供することができる。 As a result, the detection state, less mistake.END_ITEMSTART_ITEMIf undetected state, and it is possible to provide an electrostatic capacitance sensor circuit 1 can be very easily adjust the circuit for the judgment.

(8)本実施形態によれば、コンデンサCoの両端の電圧Vaと電圧Vbの差分を差動増幅回路3で増幅する。 (8) According to this embodiment to amplify the difference between the voltage Va and the voltage Vb across the capacitor Co with the differential amplifier circuit 3. 従って、気温や湿度による他の構成要素の影響を抑制することができた。 Thus, it was possible to suppress the influence of other components in accordance with temperature and humidity. 又、比較のための基準電圧源なども省略することができた。 Moreover, it was possible to omit even such a reference voltage source for comparison. その結果、気温や湿度の変化にも影響を受けづらく、構成部品の少ない静電容量センサ回路1を構成することができた。 As a result, hardly affected the changes in temperature and humidity, it was possible to configure an electrostatic capacitance sensor circuit 1 less components.

(9)本実施形態によれば、電圧Vaと電圧Vbの差は式(2)のように求められるので、コンデンサCoと検出容量Cの比率を調整して、検出感度を調整することができた。 According to (9) In the present embodiment, since the difference between the voltage Va and the voltage Vb obtained by the equation (2), by adjusting the ratio of the capacitor Co and the detected capacitance C, can be adjusted detection sensitivity It was. 例えば、コンデンサCoの静電容量が検出容量Cの静電容量と比べて十分に小さければ、感度はほぼ「1」であり、コンデンサCoが検出容量Cと同じであれば、感度は1/2となる。 For example, sufficiently small in comparison capacitance of the capacitor Co is the capacitance of the detection capacitor C, the sensitivity is approximately "1", if the same capacitor Co and the detected capacitance C, sensitivity 1/2 to become. その結果、容易に感度調整が行える静電容量センサ回路1を構成することができた。 As a result, it was possible to configure an electrostatic capacitance sensor circuit 1 can be performed easily sensitivity adjustment.

尚、実施の形態は以下のように変更してもよい。 The embodiments may be modified as follows.
・上記実施形態では、検出電極2には人体が直接触れることとしたが、検出電極2に静電容量の変化が生じるのであれば、検出電極2は、例えば、合成樹脂フィルムで覆われていてもよい。 In the above embodiment, the detection electrode 2 was touching human body directly, if the change in capacitance occurs in the detection electrodes 2, the detecting electrode 2, for example, covered with a synthetic resin film it may be. そうすれば、対気候性、対環境性のある検出電極2を提供することができる。 That way, it is possible to provide pairs climatic, detection electrodes 2 with environmental resistance.

・上記実施形態では、発信器Vcは交流信号発信器、例えば、正弦波発信器とした。 In the above embodiment, the transmitter Vc AC signal transmitter, for example, as a sine wave oscillator. しかしこれに限らず、他の波形の発信器、例えば、パルス発信器、三角波発信器でもよい。 But not limited to this, the transmitter of the other waveforms, for example, the pulse generator may be a triangular wave oscillator. 又、直流電源でもよい。 In addition, it may be a DC power supply. そうすれば、回路特性や設置状況に応じた好適な発信器を静電容量センサ回路1に用いることができる。 That way, it is possible to use a suitable transmitter in accordance with the circuit characteristics and installation conditions in the electrostatic capacitance sensor circuit 1.

・上記実施形態では、整流回路4とフィルタ回路5からなる信号調整回路を設けた。 In the above embodiment, it is provided a signal conditioning circuit comprising a rectifying circuit 4 and the filter circuit 5. しかしこれに限らず、信号整流回路は、その他の回路を含んでもよい。 But not limited to this, the signal rectifier circuit may include other circuits. 又、整流回路4とフィルタ回路5とその他の回路の少なくとも一つの構成であってもよい。 Further, it may be at least one of the configuration of the other circuit and the rectifier circuit 4 and the filter circuit 5. そうすれば、差動増幅回路3の出力する電圧Vgを好適に調整する信号調整回路を設けることができる。 That way, it is possible to provide a signal conditioning circuit to suitably adjust the voltage Vg of the output of the differential amplifier circuit 3.

・上記実施形態では、信号調整回路を設けたが、これを省略しても良い。 In the above embodiment, is provided with the signal conditioning circuit may be omitted. そうすれば、差動増幅回路3の出力する電圧Vgを自由に処理することができる。 That way, it is possible to process freely the voltage Vg of the output of the differential amplifier circuit 3.
・上記実施形態では、検出容量CとコンデンサCoの静電容量の関係はどのような関係でもよい。 In the above embodiment, the detected capacitance C and may be any relationship the relationship of the capacitance of the capacitor Co. しかし、特に検出容量Cの静電容量に比べてコンデンサCoの静電容量を十分小さくすれば、外部出力端子6の検出電圧Voは式(5)のようにみなすことができる。 However, if sufficiently small capacitance of the capacitor Co, especially compared to the electrostatic capacitance of the detection capacitor C, the detected voltage Vo of the external output terminal 6 can be regarded as equation (5). そうすれば、より調整に煩わされない静電容量センサ回路1を提供することができる。 That way, it is possible to provide a capacitive sensor circuit 1 is not bothered more adjustment.

検出電圧Vo∝(A×G|Va|)・・・(5) Detection Voltage Voα (A × G | Va |) ··· (5)
・上記実施形態では、検出電極2に人体が触れることで生じる静電容量の変化により検出状態を検出することとした。 In the above embodiment, and detecting the detection state by the change in capacitance caused by the human body touches the detecting electrode 2. しかし、静電容量センサ回路1は、検出電極2にどのような手段で静電容量の変化があっても、検出状態であるか否かを検出することができるように構成しても良い。 However, the capacitance sensor circuit 1, even if there is a change in capacitance in any way to the detection electrode 2 may be configured so as to be able to detect whether the detection state.

例えば、オイルケース内に収容された液状の静電容量媒体と、前記静電容量媒体に浸漬された部分によりコンデンサを構成する差動電極及び共通電極を備える。 For example, it comprises a capacitive liquid medium contained in the oil casing, the differential electrodes and common electrodes constituting the capacitor by dipping portion to the capacitance medium. さらに、前記オイルケースの傾きに応じて移動する静電容量媒体により変化するコンデンサの容量に基づいて傾きを検出するようにした静電容量式傾斜角センサにおいて、静電容量媒体により変化するコンデンサの容量を検出するために用いてもよい。 Furthermore, the capacitive inclination sensor to detect the tilt based on the capacitance of the capacitor varies with the capacitance medium moving in accordance with the inclination of the oil case, the capacitor varies with the capacitance medium it may be used to detect the capacity. そうすれば、静電容量傾斜センサにも周波数の影響が少ない静電容量センサ回路1を備えることができる。 That way, may comprise a capacitive inclination sensor the capacitance sensor circuit 1 is small influence of frequencies.

本実施形態の静電容量センサ回路を示す回路図。 Circuit diagram showing an electrostatic capacitance sensor circuit of the present embodiment. 従来技術の静電容量センサ回路を示す概念図。 Conceptual diagram illustrating a capacitance sensor circuit of the prior art. 従来技術の静電容量センサ回路を示す回路図。 Circuit diagram showing an electrostatic capacitance sensor circuit of the prior art.

符号の説明 DESCRIPTION OF SYMBOLS

C…検出容量、Co…コンデンサ、Ro…抵抗、Va、Vb、Vg…電圧、Vc…発信器、Vo…検出電圧、1…静電容量センサ回路、2…検出電極、3…差動増幅回路、4…整流回路、5…フィルタ回路、6…外部出力端子。 C ... detected capacitance, Co ... capacitor, Ro ... resistance, Va, Vb, Vg ... voltage, Vc ... transmitter, Vo ... detection voltage, 1 ... capacitive sensor circuit, 2 ... detection electrode, 3 ... differential amplifier circuit , 4 ... rectifier circuit, 5 ... filter circuit, 6 ... external output terminal.

Claims (5)

  1. 発信器から出力される発信信号を、抵抗を介して検出電極に印加し、その検出電極の静電容量の変化を検出する静電容量センサ回路において、 The oscillation signal output from the oscillator, via a resistor is applied to the detection electrode, in the electrostatic capacitance sensor circuit for detecting a change in capacitance of the detection electrode,
    前記抵抗と前記検出電極との間に接続したコンデンサと、 A capacitor connected between said detecting electrode and said resistor,
    前記コンデンサの前記抵抗側の電圧と、前記コンデンサの前記検出電極側の電圧との差の電圧を増幅する増幅回路とを備えたことを特徴とする静電容量センサ回路。 Wherein the voltage of the resistor side, the electrostatic capacitance sensor circuit comprising the amplifier circuit for amplifying a voltage difference between the detection electrode side voltage of the capacitor of the capacitor.
  2. 請求項1に記載の静電容量センサ回路において、 In the capacitance sensor circuit of claim 1,
    前記増幅回路は、差動増幅回路であることを特徴とする静電容量センサ回路。 The amplifier circuit, an electrostatic capacitance sensor circuit, which is a differential amplifier circuit.
  3. 請求項1又は2に記載の静電容量センサ回路において、 In the capacitance sensor circuit according to claim 1 or 2,
    前記増幅回路の出力端子には整流回路が接続され、前記増幅回路からの検出信号を前記整流回路を介して出力させることを特徴とする静電容量センサ回路。 Wherein the output terminal of the amplifier circuit is a rectifier circuit is connected, the capacitance sensor circuit of the detection signal from the amplifier circuit, characterized in that to the output via the rectifying circuit.
  4. 請求項3に記載の静電容量センサ回路において、 In the capacitance sensor circuit of claim 3,
    前記整流回路の出力端子にはフィルタ回路が接続され、前記整流回路からの検出信号を前記フィルタ回路を介して出力させることを特徴とする静電容量センサ回路。 The rectifier to the output terminal of the circuit filter circuit is connected, the capacitance sensor circuit, wherein the detection signal from the rectifier circuit be output via the filter circuit.
  5. 請求項1〜4のいずれか1つに記載の静電容量センサ回路において、 In the capacitance sensor circuit according to any one of claims 1 to 4,
    前記コンデンサの静電容量は、検出電極の静電容量よりも十分小さい静電容量を有することを特徴とする静電容量センサ回路。 Capacitance of the capacitor, the capacitance sensor circuit and having a sufficiently small capacitance than the capacitance of the detection electrode.


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