JP2009077169A - Proximity sensor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、高周波発振型の近接センサに関するものである。 The present invention relates to a high-frequency oscillation type proximity sensor.
従来から、非接触で金属体(導電体)や磁性体などからなる被検知体を検知する近接センサとして、高周波発振型の近接センサが提案されている。 Conventionally, a high-frequency oscillation type proximity sensor has been proposed as a proximity sensor that detects a detection object made of a metal body (conductor) or a magnetic body in a non-contact manner.
上記高周波発振型の近接センサは、検知コイルとコンデンサとの並列回路よりなるLC共振回路部と、LC共振回路部に電流を正帰還させることによってLC共振回路部を発振させる発振回路部とを有している。 The high-frequency oscillation type proximity sensor has an LC resonance circuit unit including a parallel circuit of a detection coil and a capacitor, and an oscillation circuit unit that oscillates the LC resonance circuit unit by positively feeding back current to the LC resonance circuit unit. is doing.
このような近接センサでは、LC共振回路部を構成する検知コイルに被検知体が接近した際に、電磁誘導作用によって渦電流損が生じて検知コイルのコンダクタンスが変化するという現象を利用して被検知体の検知を行っている。つまり、LC共振回路部が発振するための条件は、検知コイルのコンダクタンスと共振回路部の負性コンダクタンスとの和が0以下となることであるから、検知コイルのコンダクタンスが変化して、検知コイルのコンダクタンスと発振回路部の負性コンダクタンスとが上記発振条件を満たさなくなると、LC共振回路部の発振振幅が減衰してやがて発振が停止する。 In such a proximity sensor, when the object to be detected approaches the detection coil constituting the LC resonance circuit unit, an eddy current loss occurs due to electromagnetic induction and the detection coil conductance changes. The detection object is being detected. That is, the condition for the LC resonance circuit unit to oscillate is that the sum of the conductance of the detection coil and the negative conductance of the resonance circuit unit is 0 or less. And the negative conductance of the oscillation circuit section do not satisfy the oscillation condition, the oscillation amplitude of the LC resonance circuit section attenuates and the oscillation stops before long.
したがって、上記近接センサでは、LC共振回路部の発振が停止または発振振幅が所定値以上減衰した際に、被検知体が存在していると判定する。 Therefore, the proximity sensor determines that the detection target exists when the oscillation of the LC resonance circuit section stops or the oscillation amplitude attenuates by a predetermined value or more.
ところで、検知コイルのコンダクタンスは正の温度係数(温度特性)を有しており、温度によってその値が増減することになる。そのため、検知コイルの温度が変化した場合には、検知コイルと被検知体との距離が変化していないにも関わらず、検知コイルのコンダクタンスと発振回路部の負性コンダクタンスとが上記発振条件を満たさなくなって、LC共振回路部の発振が停止または発振振幅が所定値以上減衰して、近接センサが誤動作してしまうおそれがあった。 By the way, the conductance of the detection coil has a positive temperature coefficient (temperature characteristic), and the value increases or decreases depending on the temperature. For this reason, when the temperature of the detection coil changes, the detection coil conductance and the negative conductance of the oscillation circuit section satisfy the above oscillation condition even though the distance between the detection coil and the object to be detected does not change. There is a risk that the proximity sensor may malfunction because the LC resonance circuit unit stops oscillating or the oscillation amplitude is attenuated by a predetermined value or more because the condition is not satisfied.
上述したような温度による近接センサの誤動作を防止するためには、検知コイルのコンダクタンスが温度変化したときでも、検知コイルのコンダクタンスと発振回路部の負性コンダクタンスとが上記発振条件を満たすように、負性コンダクタンスに温度特性を持たせることが提案されている(例えば、特許文献1,2参照)。
In order to prevent malfunction of the proximity sensor due to temperature as described above, even when the conductance of the detection coil changes in temperature, the conductance of the detection coil and the negative conductance of the oscillation circuit unit satisfy the above oscillation condition. Providing temperature characteristics to negative conductance has been proposed (see, for example,
例えば、特許文献1には、検出コイルとコンデンサとからなる並列共振回路(LC共振回路部)と、並列共振回路に電流を帰還するカレントミラー回路とを含む発振回路を備えた近接センサにおいて、カレントミラー回路の基準電流側のトランジスタのエミッタに温度によって電圧または抵抗が変化する温度補償素子(例えばサーミスタなど)を接続することが開示されている。
For example,
一方、特許文献2には、LC共振回路と、レベルシフト回路と、レベルシフト回路の出力電圧を電流に変換する電圧−電流変換回路と、電圧−電流変換回路の出力電流に等しい電流を共振回路に帰還させるカレントミラー回路とを備えた近接センサにおいて、カレントミラー回路の電流帰還回路に差動増幅器を挿入し、この差動増幅器の入力端に、当該入力端の電位差を調整する電位差発生回路を接続し、電位差発生回路の入力端にトランジスタからなる温度補償回路を接続したものが開示されている。
上記特許文献1に示す例では、温度補償素子によってカレントミラー回路から並列共振回路に帰還する電流に温度特性を持たせることで、発振回路部の負性コンダクタンスに温度特性を持たせ、これによって温度補償を行っている。上記特許文献1によれば、温度補償素子を付加するだけでよいので、回路構成は簡単であるが、温度補償素子として用いているサーミスタは抵抗値のばらつきが大きいために、負性コンダクタンスがばらついて、このことが検知精度の低下の一因となるという問題があった。
In the example shown in
一方、上記特許文献2によれば、サーミスタなどの温度補償素子を用いなくて済むから、上記特許文献1の問題点を解消することはできいていたが、差動増幅器や、電位差発生回路、温度補償回路などを付加する必要があり、回路構成が複雑になるという問題があった。
On the other hand, according to
本発明は上述の点に鑑みて為されたもので、その目的は、簡単な構成で温度補償が行える近接センサを提供することにある。 The present invention has been made in view of the above points, and an object thereof is to provide a proximity sensor capable of temperature compensation with a simple configuration.
上記の課題を解決するために、請求項1の発明では、被検知体の検知に用いられる検知コイルおよびコンデンサからなるLC共振回路部と、LC共振回路部を発振させる発振回路部と、LC共振回路部の発振振幅に基づいて被検知体の検知信号を作成する信号処理部とを備え、発振回路部は、LC共振回路にバイアス電流を供給するバイアス回路と、LC共振回路部の発振電圧をレベルシフトしてレベルシフト電圧を生成するレベルシフト回路と、当該レベルシフト電圧がベースに入力されるトランジスタからなるエミッタフォロワ回路と、エミッタフォロワ回路が出力する電流の大きさに応じた帰還電流をLC共振回路部に供給する電流帰還回路とを有し、レベルシフト回路とバイアス回路との少なくとも一方は、上記レベルシフト電圧の温度係数を上記トランジスタのベース−エミッタ間電圧の温度係数とは異ならせる温度係数設定手段を有していることを特徴とする。
In order to solve the above-described problems, in the invention of
請求項1の発明によれば、エミッタフォロワ回路のトランジスタのベース−エミッタ間電圧の温度係数と、このトランジスタのベースに入力されるレベルシフト電圧の温度係数とが異なっているために、ベース−エミッタ間電圧とレベルシフト電圧との差が温度によって増減するので、エミッタフォロワ回路の出力電流も温度によって増減して、当該出力電流が増減した際には、負性コンダクタンスの大きさを決定する帰還電流も増減することになるから、上記ベース−エミッタ間電圧の温度係数と、上記レベルシフト電圧の温度係数とを異ならせることによって、負性コンダクタンスの温度係数を検知コイルのコンダクタンスの温度係数と等しくすることが可能となって、温度補償を行うことができる。しかも、上記ベース−エミッタ間電圧の温度係数と、上記レベルシフト電圧の温度係数とを異なる値に設定するだけでよいから、温度補償のためにサーミスタなどの温度検知用の素子などを設けなくて済み、簡単な構成で温度補償を実現できる。 According to the first aspect of the present invention, since the temperature coefficient of the base-emitter voltage of the transistor of the emitter follower circuit is different from the temperature coefficient of the level shift voltage input to the base of this transistor, the base-emitter Because the difference between the voltage between the voltage and the level shift voltage increases and decreases with temperature, the output current of the emitter follower circuit also increases and decreases with temperature. When the output current increases and decreases, the feedback current determines the magnitude of negative conductance. Therefore, the temperature coefficient of the negative conductance is made equal to the temperature coefficient of the conductance of the detection coil by making the temperature coefficient of the base-emitter voltage different from the temperature coefficient of the level shift voltage. Temperature compensation can be performed. In addition, since the temperature coefficient of the base-emitter voltage and the temperature coefficient of the level shift voltage need only be set to different values, there is no need to provide a temperature detection element such as a thermistor for temperature compensation. Temperature compensation can be realized with a simple configuration.
請求項2の発明では、請求項1の発明において、上記レベルシフト回路は、上記LC共振回路部1と上記トランジスタのベースとの間に挿入された1乃至複数の抵抗を有し、上記温度係数設定手段は、上記抵抗であることを特徴とする。
According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the invention, the level shift circuit includes one or more resistors inserted between the LC
請求項2の発明によれば、簡単な構成で温度係数設定手段を有するレベルシフト回路を得ることができる。
According to the invention of
請求項3の発明では、請求項1または2の発明において、上記バイアス回路は、バイアス電流の大きさを設定するバイアス電流設定回路と、当該バイアス電流設定回路で設定された大きさのバイアス電流を出力するバイアス電流出力回路とを備え、バイアス電流設定回路は、少なくとも1つのダイオードと、バイアス電流設定用抵抗との直列回路からなり、上記温度係数設定手段は、バイアス電流設定回路であることを特徴とする。 According to a third aspect of the present invention, in the first or second aspect of the invention, the bias circuit includes a bias current setting circuit for setting a magnitude of the bias current, and a bias current having a magnitude set by the bias current setting circuit. A bias current output circuit for outputting, wherein the bias current setting circuit comprises a series circuit of at least one diode and a bias current setting resistor, and the temperature coefficient setting means is a bias current setting circuit. And
請求項3の発明によれば、簡単な構成で温度係数設定手段を有するバイアス回路を得ることができる。
According to the invention of
本発明は、簡単な構成で温度補償が行えるという効果を奏する。 The present invention has an effect that temperature compensation can be performed with a simple configuration.
(実施形態1)
本実施形態の近接センサは、図1に示すように、被検知体(図示せず)の検知に用いられる検知コイル10およびコンデンサ11の並列回路からなるLC共振回路部1と、LC共振回路部1を発振させる発振回路部2と、LC共振回路部1の発振振幅を検出するモニタ部3と、LC共振回路部1の発振振幅に基づいて被検知体の検知信号を作成する信号処理部4とを備えている。
(Embodiment 1)
As shown in FIG. 1, the proximity sensor according to the present embodiment includes an LC
LC共振回路部1に用いる検知コイル(検出コイル)10は、例えば、円筒状のコイルボビン(図示せず)の外周面に、コイルボビンの軸方向に巻軸方向を沿わせた形で巻回されたものを用いている。そして、被検知体は、例えば、金属体(導電体)や磁性体よりパイプ状に形成されたものであって、検知コイル10の巻軸方向に沿って検知コイル10のすぐ外側を通る形で配置されている。LC共振回路部1の発振電圧の周波数は、検知コイル10のインダクタンスとコンデンサ11の静電容量とにより決定される。なお、上述したような検知コイル10および被検知体の構成は一例に過ぎず、例えば、被検知体は磁性体により形成されたものであってもよく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で変更できる。
A detection coil (detection coil) 10 used in the LC
本実施形態の近接センサでは、発振回路部2と、モニタ部3と、信号処理部4とはモノリシックICとして一体化されている。
In the proximity sensor of the present embodiment, the
発振回路部2は、内部電源VccよりLC共振回路1に一定のバイアス電流を供給する定電流源であるバイアス回路20と、LC共振回路部1の発振電圧をレベルシフトしてレベルシフト電圧VLを生成するレベルシフト回路21と、当該レベルシフト電圧VLがベースに入力されるトランジスタQ1からなるエミッタフォロワ回路22と、エミッタフォロワ回路22が出力する電流の大きさに応じた帰還電流をLC共振回路部1に供給する電流帰還回路23と、感度設定用抵抗24とを有している。
The
レベルシフト回路21は、LC共振回路部1とトランジスタQ1のベースとの間に挿入された抵抗RLからなる。したがって、レベルシフト回路21のレベルシフト電圧VLは、抵抗RLの両端電圧だけLC共振回路部1の発振電圧をレベルシフトさせてなる電圧である。抵抗RLの両端電圧は、バイアス回路20が出力するバイアス電流と抵抗RLの抵抗値とで決定され、本実施形態におけるバイアス回路20は一定のバイアス電流を出力するから、抵抗RLの両端電圧は、抵抗RLの抵抗値の温度係数に応じて温度変化する。
The
したがって、レベルシフト回路21の抵抗RLの温度係数を適宜設定することによって、レベルシフト電圧VLの温度係数を所望の値に設定することができる。つまり、本実施形態の近接センサでは、レベルシフト回路21の抵抗RLが、レベルシフト電圧VLの温度係数をトランジスタQ1のベース−エミッタ間電圧Vbeの温度係数とは異ならせる温度係数設定手段を構成している。
Therefore, the temperature coefficient of the level shift voltage VL can be set to a desired value by appropriately setting the temperature coefficient of the resistor RL of the
エミッタフォロワ回路(エミッタホロワ回路)22は、トランジスタQ1により構成され、トランジスタQ1のベースに入力された電圧に応じた電流を出力する電圧電流変換回路として用いられている。トランジスタQ1のエミッタは、感度設定用抵抗24を介してグラウンド(グランド)に接続され(接地され)ている。このエミッタフォロワ回路22のトランジスタQ1のベースには、レベルシフト回路21で生成されたレベルシフト電圧VLが入力される。したがって、エミッタフォロワ回路22のエミッタ電圧Veは、レベルシフト電圧VLからトランジスタQ1のベース−エミッタ電圧Vbeを差し引いた値(=VL−Vbe)となる。そのため、レベルシフト回路21の抵抗RLの抵抗は、トランジスタQ1のベース−エミッタ間電圧Vbe以上、発振電圧をレベルシフトさせる値に設定されている。
The emitter follower circuit (emitter follower circuit) 22 includes a transistor Q1, and is used as a voltage-current conversion circuit that outputs a current corresponding to a voltage input to the base of the transistor Q1. The emitter of the transistor Q1 is connected (grounded) to the ground via the
電流帰還回路23は、pnp形のトランジスタQ2,Q3により構成されたカレントミラー回路であり、LC共振回路部1の発振を維持するためにLC共振回路部1に電流を正帰還させる。トランジスタQ2は、エミッタフォロワ回路22のトランジスタQ1と内部電源Vccとの間に、コレクタをトランジスタQ1のコレクタに、エミッタを内部電源Vccにそれぞれ接続する形で挿入されている。トランジスタQ2のベースは、トランジスタQ3のベースに接続され、トランジスタQ3のエミッタは内部電源Vccに接続され、コレクタはLC共振回路部1とレベルシフト回路21との接続点に接続されている。
The
ここで、エミッタフォロワ回路22から電流が出力される際には、この電流に等しいトランジスタQ1のコレクタ電流が、トランジスタQ2のエミッタ−コレクタ間に流れることになる。そして、トランジスタQ3のエミッタ−コレクタ間には、トランジスタQ2のエミッタ−コレクタ間に流れた電流に等しい電流が流れ、この電流がLC共振回路部1に供給される帰還電流となる。つまり、本実施形態における電流帰還回路23は、エミッタフォロワ回路22が出力する電流に等しい帰還電流をLC共振回路部1に供給する。
Here, when a current is output from the
感度設定用抵抗24は、エミッタフォロワ22が出力する電流の大きさを制限、すなわち帰還電流を制限することで、LC共振回路部1の発振が停止する被検知体と検知コイル10との距離(つまり検知コイルの検知範囲)を設定するためのものである。なお、感度設定用抵抗24としては少なくとも近接センサの使用が想定される温度範囲において温度係数がほぼ0であるようなものを採用している。
The
モニタ部3は、トランジスタQ1のエミッタ電圧を監視することでLC共振回路部1の発振振幅を検出する検波回路からなる。このようなモニタ部3としては、例えば、発振振幅を示す値として、発振電圧のピーク値を検出する回路や、発振電圧の積分値を検出する回路、発振電圧の実効値を検出する回路などが採用できる。なお、モニタ部3は従来周知のものを採用できるから詳細な説明は省略する。
The
信号処理部4は、例えばCPUなどからなり、上述したように、モニタ部3で検出した発振振幅に基づいて、LC共振回路部1の発振状態を識別し、発振が停止していなければ、被検知体が検知コイル10の検知範囲内に存在しないことを示す検知信号を出力し、発振が停止していれば、被検知体が検知コイル10の検知範囲内に存在することを示す検知信号を作成し、外部へ出力する。
The
次に本実施形態の近接センサにおける温度補償の方法について説明する。 Next, a temperature compensation method in the proximity sensor of this embodiment will be described.
LC共振回路部1が発振する条件は、発振回路部2の負性コンダクタンスの絶対値が、検知コイル10のコンダクタンスの絶対値以上であること、すなわち、発振回路部2の負性コンダクタンスをGosc(ただしGoscは負の値である)、検知コイル10のコンダクタンスをGcoil(ただしGcoilは正の値である)とすれば、負性コンダクタンスGoscとコンダクタンスGcoilとが、Gcoil≦|Gosc|の関係にあるときである。そして、検知コイル10のコンダクタンスGcoilは、正の温度係数を有しているから、温度によって発振状態が変化しないためには(温度補償を行うためには)、発振回路部2の負性コンダクタンスGoscの絶対値が、検知コイル10のコンダクタンスGcoilと同様に正の温度係数を有している必要がある。
The condition that the LC
負性コンダクタンスGoscは、LC共振回路部1の発振振幅をVT、帰還電流をIfbとすると、次式(1)で表すことができる。
The negative conductance Gosc can be expressed by the following equation (1) where the oscillation amplitude of the LC
ここで、帰還電流Ifbは、エミッタフォロワ回路22のエミッタ電圧Veと、感度設定用抵抗24の抵抗値とで決まり、感度設定用抵抗24の抵抗値をReとすれば、次式(2)で表すことができる。
Here, the feedback current Ifb is determined by the emitter voltage Ve of the
そうすると、負性コンダクタンスGoscの絶対値がコンダクタンスGcoilと同様に正の温度係数を有するためには、エミッタ電圧Veが正の温度係数を有している必要がある。エミッタ電圧Veは、レベルシフト電圧VLからベース−エミッタ間電圧Vbeを差し引いた値であるから、レベルシフト電圧VLの温度係数と、ベース−エミッタ間電圧Vbeの温度係数とが同じでなければ、エミッタ電圧Veの値は温度依存性を示す。そして、エミッタ電圧Veが正の温度係数を有するためには、ベース−エミッタ間電圧Vbeの温度係数(一般には負の値をとる)よりも、レベルシフト電圧VLの温度係数が大きいことが必要である。 Then, in order for the absolute value of the negative conductance Gosc to have a positive temperature coefficient like the conductance Gcoil, the emitter voltage Ve needs to have a positive temperature coefficient. The emitter voltage Ve is a value obtained by subtracting the base-emitter voltage Vbe from the level shift voltage VL. Therefore, if the temperature coefficient of the level shift voltage VL and the temperature coefficient of the base-emitter voltage Vbe are not the same, the emitter voltage Ve The value of the voltage Ve shows temperature dependency. In order for the emitter voltage Ve to have a positive temperature coefficient, the temperature coefficient of the level shift voltage VL needs to be larger than the temperature coefficient of the base-emitter voltage Vbe (generally taking a negative value). is there.
つまり、負性コンダクタンスGoscの絶対値の温度係数はエミッタ電圧Veの温度係数によって決まり、エミッタ電圧Veの温度係数はレベルシフト電圧VLとベース−エミッタ間電圧Vbeそれぞれの温度係数によって決まり、レベルシフト電圧VLの温度係数はレベルシフト回路21の抵抗RLの温度係数によって決まるため、抵抗RLの温度係数によって、負性コンダクタンスGoscの絶対値の温度係数を設定することができる。
In other words, the temperature coefficient of the absolute value of the negative conductance Gosc is determined by the temperature coefficient of the emitter voltage Ve, and the temperature coefficient of the emitter voltage Ve is determined by the temperature coefficients of the level shift voltage VL and the base-emitter voltage Vbe. Since the temperature coefficient of VL is determined by the temperature coefficient of the resistor RL of the
そのため、抵抗RLの温度係数を、負性コンダクタンスGoscの絶対値の温度係数が、コンダクタンスGcoilの温度係数に等しくなる値に設定することによって、コンダクタンスGcoilと負性コンダクタンスGoscとの差が温度によらずに一定にすることができ、温度によって発振状態が変化することを抑制できるから、温度変化に起因する誤検知を防止できる。 Therefore, by setting the temperature coefficient of the resistor RL to a value at which the absolute temperature coefficient of the negative conductance Gosc is equal to the temperature coefficient of the conductance Gcoil, the difference between the conductance Gcoil and the negative conductance Gosc depends on the temperature. Therefore, it is possible to prevent the oscillation state from changing according to the temperature, and thus to prevent erroneous detection due to the temperature change.
このように本実施形態の近接センサでは、抵抗RLの温度係数を、コンダクタンスGcoilと負性コンダクタンスGoscとの温度係数が等しくなる値に設定することによって、温度補償を行っている。 As described above, in the proximity sensor of the present embodiment, the temperature compensation is performed by setting the temperature coefficient of the resistor RL to a value at which the temperature coefficients of the conductance Gcoil and the negative conductance Gosc are equal.
以上述べたように本実施形態の近接センサによれば、エミッタフォロワ回路22のトランジスタQ1のベース−エミッタ間電圧Vbeの温度係数と、このトランジスタQ1のベースに入力されるレベルシフト電圧VLの温度係数とが異なっているために、ベース−エミッタ間電圧Vbeとレベルシフト電圧VLとの差が温度によって増減するので、エミッタフォロワ回路22の出力電流も温度によって増減して、当該出力電流が増減した際には、負性コンダクタンスGoscの大きさを決定する帰還電流Ifbも増減することになるから、ベース−エミッタ間電圧Vbeの温度係数と、レベルシフト電圧VLの温度係数とを異ならせることによって、負性コンダクタンスGoscの温度係数を検知コイル10のコンダクタンスGcoilの温度係数と等しくすることが可能となって、温度補償を行うことができる。しかも、ベース−エミッタ間電圧Vbeの温度係数と、レベルシフト電圧VLの温度係数とを異なる値に設定するだけでよいから、上記特許文献1のように温度補償のためにサーミスタなどの温度補償用の素子などを設けなくて済み、温度補償用の素子を用いたことによって負性コンダクタンスがばらついて、検知精度が低下するといった問題が生じることもなく、上記特許文献2のように差動増幅器や、電位差発生回路、温度補償回路などを付加する必要がないから回路構成が複雑になることもなく、簡単な構成で温度補償を実現できる。
As described above, according to the proximity sensor of this embodiment, the temperature coefficient of the base-emitter voltage Vbe of the transistor Q1 of the
特に本実施形態におけるレベルシフト回路21は、LC共振回路部1とトランジスタQ1のベースとの間に挿入された抵抗RLからなり、温度係数設定手段は、抵抗RLであるので、簡単な構成で温度係数設定手段を有するレベルシフト回路21を得ることができる。
In particular, the
なお、本実施形態におけるレベルシフト回路21は、LC共振回路部1とトランジスタのベースとの間に挿入された抵抗RLを1つ有しているが、抵抗RLの数は1つに限定されず、複数であってもよく、その接続方法も、直列接続や並列接続に限らず種々の接続方法を採用できる。この場合においても複数の抵抗RLの合成抵抗の温度係数によって、レベルシフト電圧VLの温度係数を設定できるため、抵抗RLが温度係数設定手段を構成することになる。
The
また、本実施形態における近接センサは、常時はLC共振回路部1が発振しており、被検知体の接近によってLC共振回路部1の発振が停止する近接センサを利用しているが、常時はLC共振回路部1の発振が停止しており、被検知体の接近によってLC共振回路部1が発振する近接センサを利用するようにしてもよい。また、本実施形態における近接センサの例はあくまでも一例であり、本発明の趣旨を逸脱しない程度の変更は可能である。
In addition, the proximity sensor according to the present embodiment uses a proximity sensor in which the LC
(実施形態2)
本実施形態の近接センサは、図2に示すように、バイアス回路20の構成が実施形態1と異なっており、その他の構成は実施形態1と同様であるから、同様の構成については同一の符合を付して説明を省略する。
(Embodiment 2)
As shown in FIG. 2, the proximity sensor of the present embodiment is different from that of the first embodiment in the configuration of the
本実施形態におけるバイアス回路20は、バイアス電流の大きさを設定するバイアス電流設定回路20aと、当該バイアス電流設定回路20aで設定された大きさのバイアス電流を出力するバイアス電流出力回路20bとを備えている。
The
バイアス電流設定回路20aは、直列接続された複数のダイオードDと、バイアス電流設定用抵抗RBとの直列回路からなる。ダイオードDは、バイアス電流に温度依存を生じさせるためのものである。バイアス電流設定用抵抗RBは、直列接続された複数のダイオードDのカソード側とグラウンドとの間に挿入されている。バイアス電流設定用抵抗RBはレベルシフト回路21の抵抗RLと同種の抵抗を用いることが好ましく、このようにすれば、レベルシフト電圧VLのばらつきを抑制できる。
The bias
バイアス電流出力回路20bは、pnp形のトランジスタQ4,Q5により構成されたカレントミラー回路である。トランジスタQ4のエミッタは内部電源Vccに接続され、コレクタはバイアス設定用回路20aにおける直列接続された複数のダイオードDのアノード側に接続されている。またトランジスタQ4のコレクタとベースとは互いに接続されている。トランジスタQ5のベースはトランジスタQ4のベースに接続され、エミッタは内部電源Vccに接続されている。トランジスタQ5のコレクタはレベルシフト回路21の抵抗RLを介してLC共振回路部1に接続されている。
The bias
このようなバイアス電流出力回路20bからは、バイアス電流設定回路20aに流れる電流と同じ大きさのバイアス電流が出力されることになる。
Such a bias
ここで、バイアス電流設定回路20aに流れる電流は、主として、直列接続された複数のダイオードDの順方向電圧の合計値と、バイアス電流設定用抵抗RBの抵抗値とによって決定される。ここで、ダイオードDの順方向電圧は一般に負の温度係数を有しているので、バイアス電流設定回路20aに流れる電流の温度係数は、ダイオードDの温度係数によって決まる。
Here, the current flowing through the bias
そのためバイアス電流出力回路20bから出力されるバイアス電流も、ダイオードDの温度係数によって決まる温度係数を有することになる。
Therefore, the bias current output from the bias
そして、バイアス電流が温度によって変化すれば、バイアス電流と抵抗RLの抵抗値とで決まる抵抗RLの両端電圧も温度によって変化することになるから、レベルシフト電圧VLも温度によって変化することになる。 If the bias current changes with temperature, the voltage across the resistor RL determined by the bias current and the resistance value of the resistor RL also changes with temperature. Therefore, the level shift voltage VL also changes with temperature.
したがって、バイアス回路20のバイアス電流設定回路20bに流れる電流の温度係数を適宜設定することによって、レベルシフト電圧VLの温度係数を所望の値に設定することができる。つまり、本実施形態の近接センサのバイアス回路20では、バイアス電流設定回路20bが、レベルシフト電圧VLの温度係数をトランジスタQ1のベース−エミッタ間電圧Vbeの温度係数とは異ならせる温度係数設定手段を構成している。
Therefore, the temperature coefficient of the level shift voltage VL can be set to a desired value by appropriately setting the temperature coefficient of the current flowing through the bias
なお、温度係数設定手段によって、温度補償を行う方法については実施形態1で述べたとおりであり、バイアス電流設定回路20bによっても同様の方法により温度補償を行うことができるから、詳細な説明は省略する。
Note that the method for performing temperature compensation by the temperature coefficient setting means is as described in the first embodiment, and the temperature compensation can be performed by the bias
以上述べた本実施形態の近接センサによれば、上記実施形態1と同様の効果を奏する上に、簡単な構成で温度係数設定手段を有するバイアス回路20を得ることができる。
According to the proximity sensor of the present embodiment described above, the same effect as that of the first embodiment can be obtained, and the
なお、本実施形態の近接センサは、レベルシフト回路21とバイアス回路20との両方に温度係数設定手段を設けているが、バイアス回路20にのみ温度係数設定手段を設けるようにしてもよい。
In the proximity sensor of this embodiment, the temperature coefficient setting means is provided in both the
ただし、レベルシフト回路21と、バイアス回路20との両方に温度係数設定手段を設けているほうが、レベルシフト回路21の温度係数設定手段だけでは、負性コンダクタンスGoscの絶対値の温度係数を所望の値に設定することが難しいような場合であっても、バイアス回路20の温度係数設定手段を併せて用いることで負性コンダクタンスGoscの絶対値の温度係数を所望の値に設定することができ、レベルシフト電圧VLの温度係数の設定が行いやすくなる点で好ましい。
However, if the temperature coefficient setting means is provided in both the
1 LC共振回路
2 発振回路部
4 信号処理部
10 検知コイル
11 コンデンサ
20 バイアス回路
20a バイアス電流設定回路
20b バイアス電流出力回路
21 レベルシフト回路
22 エミッタフォロワ回路
23 電流帰還回路
Q1 トランジスタ
RL 抵抗(温度係数設定手段)
RB バイアス電流設定用抵抗
D ダイオード(温度係数設定手段)
DESCRIPTION OF
RB Bias current setting resistor D Diode (Temperature coefficient setting means)
Claims (3)
発振回路部は、LC共振回路にバイアス電流を供給するバイアス回路と、LC共振回路部の発振電圧をレベルシフトしてレベルシフト電圧を生成するレベルシフト回路と、当該レベルシフト電圧がベースに入力されるトランジスタからなるエミッタフォロワ回路と、エミッタフォロワ回路が出力する電流の大きさに応じた帰還電流をLC共振回路部に供給する電流帰還回路とを有し、
レベルシフト回路とバイアス回路との少なくとも一方は、上記レベルシフト電圧の温度係数を上記トランジスタのベース−エミッタ間電圧の温度係数とは異ならせる温度係数設定手段を有していることを特徴とする近接センサ。 An LC resonance circuit unit consisting of a detection coil and a capacitor used to detect the detected object, an oscillation circuit unit that oscillates the LC resonance circuit unit, and a detection signal for the detected object based on the oscillation amplitude of the LC resonance circuit unit And a signal processing unit
The oscillation circuit unit includes a bias circuit that supplies a bias current to the LC resonance circuit, a level shift circuit that generates a level shift voltage by level shifting the oscillation voltage of the LC resonance circuit unit, and the level shift voltage is input to the base. An emitter follower circuit comprising a transistor and a current feedback circuit for supplying a feedback current corresponding to the magnitude of the current output from the emitter follower circuit to the LC resonance circuit unit,
At least one of the level shift circuit and the bias circuit has temperature coefficient setting means for making the temperature coefficient of the level shift voltage different from the temperature coefficient of the base-emitter voltage of the transistor. Sensor.
上記温度係数設定手段は、上記抵抗であることを特徴とする請求項1記載の近接センサ。 The level shift circuit has one or more resistors inserted between the LC resonance circuit unit 1 and the base of the transistor,
The proximity sensor according to claim 1, wherein the temperature coefficient setting means is the resistance.
バイアス電流設定回路は、少なくとも1つのダイオードと、バイアス電流設定用抵抗との直列回路からなり、
上記温度係数設定手段は、バイアス電流設定回路であることを特徴とする請求項1または2記載の近接センサ。 The bias circuit includes a bias current setting circuit that sets a magnitude of a bias current, and a bias current output circuit that outputs a bias current having a magnitude set by the bias current setting circuit.
The bias current setting circuit includes a series circuit of at least one diode and a bias current setting resistor.
3. The proximity sensor according to claim 1, wherein the temperature coefficient setting means is a bias current setting circuit.
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JP2007244340A JP2009077169A (en) | 2007-09-20 | 2007-09-20 | Proximity sensor |
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