JP2009033306A - Operation distance adjusting method of proximity sensor, and proximity sensor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、検出物体に当該近接センサが、接近して動作する動作距離と、離れて復帰する復帰距離とに応差がある高周波発振・振幅検出型の近接センサにおいて上記動作距離を調整する方法ならびにその近接センサに関するものである。 The present invention relates to a method for adjusting the operating distance in a high-frequency oscillation / amplitude detecting proximity sensor in which there is a difference between an operating distance in which the proximity sensor operates close to a detection object and a return distance in which the proximity sensor returns. It relates to the proximity sensor.
高周波発振・振幅検出型の近接センサは、一定の周波数で発振を行い金属体等の検出物体の接近によって発振の振幅の変化を検出するものである。この近接センサでは、高周波で発振する発振回路部を備え、金属体や磁性体等からなる検出物体が発振回路部内の発振コイルに接近すると、電磁誘導作用によって渦電流損が生じて発振コイルの実効抵抗値であるインピーダンスが変化することにより発振回路部の発振振幅が変化することを利用したものであり、検出物体の近接状態に応じて発振回路部の発振振幅が跳躍的に変化して、発振または発振停止させることによる発振振幅の変化で検出物体の有無の判定を行うことができる(特許文献1参照)。この場合、発振回路部の出力を直流化してなる検出出力は、検出物体が接近すると小さくなり、検出物体が離れていくと大きくなっていく。 The proximity sensor of the high-frequency oscillation / amplitude detection type oscillates at a constant frequency and detects a change in the amplitude of oscillation by the approach of a detection object such as a metal body. This proximity sensor has an oscillation circuit section that oscillates at a high frequency. When a detection object made of a metal body or a magnetic body approaches the oscillation coil in the oscillation circuit section, an eddy current loss occurs due to electromagnetic induction and the oscillation coil becomes effective. It utilizes the fact that the oscillation amplitude of the oscillation circuit changes as the impedance, which is the resistance value, changes, and the oscillation amplitude of the oscillation circuit changes dramatically according to the proximity state of the detection object. Alternatively, the presence / absence of a detection object can be determined based on a change in oscillation amplitude caused by stopping oscillation (see Patent Document 1). In this case, the detection output obtained by converting the output of the oscillation circuit unit into a direct current decreases as the detection object approaches, and increases as the detection object moves away.
このような高周波発振・振幅検出型の近接センサでは、検出物体が接近して検出出力が小さくなって検出閾値と一致すると、検出物体有りとする信号を生成し、検出物体が離れて検出出力が大きくなると、検出物体無しとする信号を生成する。この検出物体有りの信号と,検出物体無しの信号とにヒステリシスを設けて信号のオンオフを行っている。この検出物体有りの信号と,検出物体無しの信号の生成をするための検出出力にレベル差を設けてチャタリングにより誤動作を防止している結果、動作距離と復帰距離との間に応差がある(特許文献2参照)。 In such a high-frequency oscillation / amplitude detection type proximity sensor, when the detection object approaches and the detection output becomes small and coincides with the detection threshold value, a signal indicating the presence of the detection object is generated, and the detection object is separated and the detection output is output. When it becomes larger, a signal indicating no detected object is generated. Hysteresis is provided between the signal with the detection object and the signal without the detection object to turn the signal on and off. As a result of providing a level difference in the detection output for generating the signal with the detection object and the detection output without the detection object to prevent malfunction by chattering, there is a difference between the operation distance and the return distance ( Patent Document 2).
上記構成において、同一の動作距離に対応する発振回路部の発振振幅は製品ごとに微妙に異なる。そのため、検出閾値を設定していても動作距離が製品ごとに微妙に異なっていることがある。 In the above configuration, the oscillation amplitude of the oscillation circuit unit corresponding to the same operating distance is slightly different for each product. Therefore, even if the detection threshold is set, the operating distance may be slightly different for each product.
そこで一般に、製品出荷前に発振回路部の発振振幅を調整することにより動作距離を正確に調整することが行われている。 In general, therefore, the operating distance is accurately adjusted by adjusting the oscillation amplitude of the oscillation circuit section before shipping the product.
この動作距離の調整方法として、従来では、製造工程で発振回路部に流れる発振電流を制限する抵抗器を付け替え変更したり、あるいは、抵抗値レーザトリミングにより抵抗値を調整したりすることにより行っている。 As a method of adjusting the operating distance, conventionally, the resistor for limiting the oscillation current flowing in the oscillation circuit section is changed or changed in the manufacturing process, or the resistance value is adjusted by resistance value laser trimming. Yes.
しかしながら、前者では抵抗器の付け替え変更を数度繰り返したうえで動作距離を測定しなおしたりする必要があるなど作業性が非常に悪く、また、後者では高価なレーザトリミング装置が必要であることに加えてレーザトリミングの作業効率が必ずしも高いものではない。
したがって、本発明により解決すべき課題は、検出物体に接近して動作する動作距離を動作距離調整点に容易に調整可能にすることである。 Therefore, the problem to be solved by the present invention is to make it possible to easily adjust the operating distance that moves close to the detection object to the operating distance adjustment point.
本発明による方法は、検出物体の接近距離に応じて発振振幅レベルが変化する発振回路部と、検出物体の接近に伴い発振振幅レベルが検出閾値に一致するまでに変化したことを検出して動作信号を出力する検波回路部とを備え、その動作信号が出力された時点での検出物体からの距離を動作距離とする近接センサに対して、動作距離調整モードにおいて、発振振幅レベルをデータとして取り込むと共に、取り込んだデータが示す発振振幅レベルが所定の動作距離において検出閾値と一致するように発振回路部の発振動作をフィードバック制御することを特徴とするものである。 The method according to the present invention operates by detecting an oscillation circuit unit in which the oscillation amplitude level changes according to the approach distance of the detection object, and that the oscillation amplitude level changes with the detection object approaching until it matches the detection threshold. A detection circuit unit that outputs a signal, and for a proximity sensor whose operating distance is the distance from the detected object at the time when the operating signal is output, the oscillation amplitude level is captured as data in the operating distance adjustment mode. At the same time, the oscillation operation of the oscillation circuit unit is feedback-controlled so that the oscillation amplitude level indicated by the captured data coincides with the detection threshold at a predetermined operating distance.
本発明によると、発振振幅レベルをデータとして取り込むと共に、取り込んだデータが示す発振振幅レベルが所定の動作距離において検出閾値と一致するように発振回路部の発振動作をフィードバック制御することで、動作距離を調整することができるようになるので、動作距離の調整を行うのに、従来のように発振回路部の動作電流を制限する抵抗器の抵抗値を変更する必要なく、動作距離を動作距離調整点に調整することができる。例えば工場出荷前に、検波回路部の検出閾値を動作距離調整点に対応させて補正することで動作距離を動作距離調整点に調整することができ、従来の発振回路部における抵抗器の付け替え変更や高価なレーザトリミング装置による抵抗器のレーザトリミングが不要となる。 According to the present invention, the oscillation amplitude level is captured as data, and the oscillation distance of the oscillation circuit unit is feedback-controlled so that the oscillation amplitude level indicated by the captured data coincides with the detection threshold at a predetermined operation distance. Therefore, to adjust the operating distance, the operating distance can be adjusted without changing the resistance value of the resistor that limits the operating current of the oscillation circuit. Can be adjusted to a point. For example, before the factory shipment, the detection distance of the detection circuit unit can be corrected to correspond to the operation distance adjustment point, and the operation distance can be adjusted to the operation distance adjustment point. In addition, laser trimming of resistors by an expensive laser trimming apparatus is not necessary.
好ましい態様の1つは、上記フィードバック制御により所定の動作距離で発振振幅レベルが検出閾値に一致したときの発振回路部の発振動作を記憶すると共に、動作モードでは発振回路部を上記記憶してある発振動作で発振制御することである。 One of the preferred embodiments stores the oscillation operation of the oscillation circuit unit when the oscillation amplitude level matches the detection threshold at a predetermined operating distance by the feedback control, and stores the oscillation circuit unit in the operation mode. Oscillation is controlled by oscillation operation.
この態様では、一旦、所定の動作距離で検出物体の近接を検出できるように発振回路部の発振動作をフィードバック制御した後、この発振回路部の発振動作を記憶するので、例えば、近接センサの工場出荷前に一度動作距離の調整を行うと、以後の動作距離の調整が不要となり、ユーザに対しては、動作距離の正確な近接センサを提供することができるようになる。 In this aspect, once the oscillation operation of the oscillation circuit unit is feedback-controlled so that the proximity of the detection object can be detected at a predetermined operating distance, the oscillation operation of this oscillation circuit unit is stored. If the operating distance is adjusted once before shipment, the subsequent adjusting of the operating distance becomes unnecessary, and a proximity sensor with an accurate operating distance can be provided to the user.
本発明によれば、発振回路部の抵抗器を付け替えたり、あるいはレーザトリミングしたりする必要なく、動作距離を容易に調整することができる。 According to the present invention, the operating distance can be easily adjusted without having to replace the resistor of the oscillation circuit section or perform laser trimming.
以下、添付した図面を参照して、本発明の実施の形態に係る高周波発振・振幅検出型の近接センサ(以下、近接センサという)の動作距離調整方法を詳細に説明する。図1に、実施の形態が適用される近接センサの概略ブロック構成を示す。 Hereinafter, a method for adjusting an operating distance of a high-frequency oscillation / amplitude detection type proximity sensor (hereinafter referred to as a proximity sensor) according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 shows a schematic block configuration of a proximity sensor to which the embodiment is applied.
この近接センサ1は、発振コイル3aおよび検出回路3bを含む発振回路部3と、発振回路部3の発振出力を整流して直流化する整流回路部5と、検出物体11の接近に伴い発振振幅レベルOUTが検出閾値Vst1に一致するまでに変化したことを検出して動作信号を出力する検波回路部7と、この検波回路部7の出力に応じて検出物体の有無を示す検出信号を発生する出力回路部9と、を備えている。
The
そして、実施の形態では、所定の動作距離において発振振幅レベルOUTが検出閾値Vst1に一致するよう発振回路部3をフィードバック制御信号によりフィードバック制御する動作距離調整回路部13を備えたことを特徴とする。この場合、動作距離調整回路部13は、整流回路部5からの直流化出力により上記フィードバック制御を行うが、説明の都合で発振振幅レベルOUTで説明する。また、動作距離調整回路部13は、マイクロコンピュータで構成されているので、動作距離調整回路部13内部では整流回路部5の直流化出力のAD変換値と、デジタル値である検出閾値Vst1とから処理が行われ、この処理結果がDA変換されフィードバック制御信号として発振回路部3に与えられる。
In the embodiment, an operating distance
上記構成で、発振回路部3は、金属体や磁性体等からなる検出物体11が発振コイルに接近すると、電磁誘導作用によって渦電流損が生じて発振コイル3aの実効抵抗値であるインピーダンスが変化することにより発振回路部3の発振出力の振幅(発振振幅)が変化するものであり、検出物体11の近接状態に応じて発振回路部3の発振振幅が変化して、発振または発振停止することでそのことにより検出回路3bで検出物体の有無の検出を行うことができる。整流回路部5は、発振回路部3の発振出力を発振振幅の大きさに対応して直流化し発振振幅レベルOUTとして出力するものであり、検出物体11が接近すると発振振幅レベルOUTデータが小さくなり、検出物体11が離れていくと発振振幅レベルOUTが大きくなっていく。
With the above configuration, when the
検波回路部7は、検出物体11の接近に応じて発振振幅レベルOUTが検出閾値Vst1になると検出物体11有りとしてハイレベルの動作信号Hを出力する回路である。また検波回路部7は検出物体11を検出していないときはローレベル信号Lを出力している。
The
動作距離調整回路部13は、上記したごとくマイクロコンピュータで構成されており、図2で示すように、動作距離換算の検出閾値を書き換え可能に記憶する検出閾値記憶手段131と、所定の動作距離に対応して定められる動作距離調整点Vonを記憶する動作距離調整点記憶手段132と、所定の動作距離で発振振幅レベルOUTが検出閾値Vst1に一致するよう当該発振振幅レベルOUTを制御する制御手段133と、を有する。制御手段133はCPUにより構成する。134は整流回路部5からの検出出力OUTをAD変換するAD変換インターフェース、135は発振回路部3へのフィードバック信号をDA変換するDA変換インターフェース、136は制御手段133の制御プログラムが格納されるプログラムメモリ、137は上記両記憶手段131,132に検出閾値や動作距離調整点Vonを設定するデータや、動作距離調整回路部13を動作距離調整モードにしたり、動作距離調整モードを停止したり、通常の動作モードにしたりする各種モード制御信号を外部から取り込むための外部インターフェースである。なお、上記両記憶手段131,132は構成的に2つであるがデータメモリ1つで構成することができるものであり、また、CPUからなる制御手段133の作業エリアであるワークメモリやその他の図示は略する。
As described above, the operating distance
制御手段133による動作を説明する。 The operation by the control means 133 will be described.
制御手段133は、近接センサ1を動作距離調整モードにするモード制御信号が外部インターフェース137に入力されると、近接センサ1を動作距離調整モードとする。一方、検出物体11を動作距離調整点Vonに対応する所定の動作距離をあけて近接センサ1に対向配置する。この状態で、制御手段133は、プログラムメモリ136に格納している動作距離調整制御プログラムを読み込み、以下の制御を行う。まず、検出閾値記憶手段131から検出閾値Vst1データ、動作距離調整点記憶手段から動作距離調整点Vonデータをそれぞれ読み出し、AD変換インターフェース134を介して、整流回路部5から発振振幅レベルOUTデータを取り込む。制御手段133は、動作距離調整点Vonでの発振振幅レベルOUTを測定しこの発振振幅レベルOUTが検出閾値Vst1に一致するようにDA変換インターフェース135を介してフィードバック制御信号を発振回路部3にフィードバックする。発振回路部3はこのフィードバック制御信号に応答して発振動作を行うことでその発振振幅レベルOUTを検出閾値Vst1に一致させる。そして、制御手段133は、このときの発振回路部3の発振動作の条件を図示略の適宜のメモリに記憶保存する。
When a mode control signal for setting the
次に、制御手段133は近接センサ1を通常の動作モードにするモード制御信号が外部インターフェース137に入力されると、近接センサ1を通常の動作モードとする。通常の動作モードでは、制御手段133は、上記記憶した発振回路部3の発振動作の条件で発振回路部3の発振動作を制御するので、検波回路部7では、出力回路部9に対して非検出時Voffでは検出物体11の検出無しを示すローレベル信号L、また、検出物体11が所定の動作距離に近接したときにハイレベル信号Hを出力することができるようになる。
Next, when a mode control signal for setting the
図3、図4を参照して上記動作を説明する。図3は動作距離調整前、図4は動作距離調整後を示す。動作距離調整前において、図3(a)で示すように検出物体11が矢印向きに近接センサ1に接近していき、図3(b)で示すように接近位置Aでの発振回路部3の発振振幅レベルがOUTAになると、この発振振幅レベルOUTAは、図3(c)で示すように検出閾値Vst1と一致する結果、検波回路部7が動作して動作信号を出力する。この場合、所定の動作距離は図3(a)では接近位置Bであり、この接近位置Bに対応する発振振幅レベルは図3(b)のOUTBであり、また、これに対応する動作距離調整点は図3(c)のVonである。すなわち、所定の動作距離である接近位置Bでの発振回路部の発振振幅レベルOUTBは、接近位置Aでの発振振幅レベルOUTAより小さく、近接センサ1は所定の動作距離に調整されていない。
The above operation will be described with reference to FIGS. FIG. 3 shows before adjustment of the operating distance, and FIG. 4 shows after adjustment of the operating distance. Before adjusting the operating distance, the
動作距離調整後において、図4(a)で示すように検出物体11が矢印向きに近接センサ1に接近していき、接近位置A´での発振回路部3の発振振幅レベルOUTA´は図4(b)で示すように所定の動作距離に対応する検出閾値Vst1よりも大きいので、検波回路部7は動作しない。そして、検出物体11がさらに矢印向きに近接センサ1に接近していき、所定の動作距離に対応する接近位置B´での発振回路部3の発振振幅レベルOUTB´は図4(b)で示すように検出閾値Vst1に一致するまで小さくなって、検波回路部7が動作して動作信号を出力する。図4(c)では、検出閾値Vst1と所定の動作距離に対応して定められる動作距離調整点Vonとが一致していて、近接センサ1は所定の動作距離に調整されている。
After adjusting the operating distance, the
なお、動作距離調整回路部13による発振回路部3の発振振幅レベルの調整は、特に図示しないが、例えば、発振回路部3を発振トランジスタのコレクタにコイルとコンデンサの並列共振回路を接続した構成とした場合では、その電源電圧をフィードバック制御することにより行うことができるし、また、その発振トランジスタのベース電流をフィードバック制御したりすることにより行うことができる。
The adjustment of the oscillation amplitude level of the
以上のように実施の形態では、動作距離調整回路部13に発振振幅レベルOUTをデータとして取り込むと共に、取り込んだデータが示す発振振幅レベルOUTが所定の動作距離において検出閾値と一致するように発振回路部3の発振動作をフィードバック制御することで動作距離を所定の動作距離に調整するようにしたので、発振回路部3内の抵抗器の調整をしたりする必要なく、動作距離を自動調整することができる。
As described above, in the embodiment, the oscillation distance level OUT is taken into the operating distance
1 近接センサ
3 発振回路部
7 検波回路部
13 動作距離調整回路部
DESCRIPTION OF
Claims (5)
動作距離調整モードにおいて、発振振幅レベルをデータとして取り込むと共に、取り込んだデータが示す発振振幅レベルが、所定の動作距離において検出閾値と一致するように発振回路部の発振動作をフィードバック制御する、ことを特徴とする近接センサの動作距離調整方法。 An oscillation circuit unit whose oscillation amplitude level changes according to the approach distance of the detection object, and a detection circuit that detects that the oscillation amplitude level has changed until the detection object approaches the detection threshold and outputs an operation signal A proximity sensor having a distance from the detection object at the time when the operation signal is output as an operation distance,
In the operating distance adjustment mode, the oscillation amplitude level is captured as data, and the oscillation operation of the oscillation circuit unit is feedback-controlled so that the oscillation amplitude level indicated by the captured data matches the detection threshold at a predetermined operating distance. A method for adjusting an operating distance of a proximity sensor.
動作距離調整モードにおいて、発振振幅レベルをデータとして取り込むと共に、取り込んだデータが示す発振振幅レベルが所定の動作距離で検出閾値と一致するように発振回路部の発振動作をフィードバック制御する動作距離調整回路を備えた、ことを特徴とする近接センサ。 An oscillation circuit unit whose oscillation amplitude level changes according to the approach distance of the detection object, and a detection circuit that detects that the oscillation amplitude level has changed until the detection object approaches the detection threshold and outputs an operation signal And a proximity sensor whose operation distance is the distance from the detection object at the time when the operation signal is output,
In the operating distance adjustment mode, the oscillation amplitude level is captured as data, and the oscillation distance of the oscillation circuit unit is feedback controlled so that the oscillation amplitude level indicated by the acquired data matches the detection threshold at a predetermined operating distance. A proximity sensor characterized by comprising:
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