JP2010066021A - 静電容量型近接センサ - Google Patents

Abstract

【課題】 電極の前側に誘電体の部材が位置し、前側部材の表面に近付いて来る検出対象物を前側部材の裏面側で検出する場合、前側部材の前側の検出距離を長くする。
【解決手段】 コンデンサを構成する電極に検出対象物の人体などの接地体が接近すると、静電容量が変化し、電気回路が検出対象物の接近を検出する静電容量型近接センサにおいて、電極の前側に誘電体の部材が位置し、前側部材の表面に近付いて来る検出対象物を前側部材の裏面側で検出する構成にした。電気回路は、電極によるコンデンサ、コイルと発信源を接続して直列共振回路を構成し、静電容量の変化を電流又は電圧の変化に変換し、電圧又は電流の変化量に基づいて検出対象物の接近を検出する構成にした。発信源の発信交流の周波数ｆは、前側部材があるときの直列共振特性曲線に基づいて、前側部材がある状態で電圧Ｅ又は電流の変化量ΔＥが大きくなる周波数ｆｓに設定する構成にした。
【選択図】 図３

Description

本発明は、静電容量の変化に基づいて人体などの接近を検出する近接センサに関する。

静電容量型近接センサは、電極と電気回路を備えている。
電極は、２枚の平板状の電極を並列して対面している。両電極は、コンデンサを構成している。また、電極と大地は、コンデンサを構成している。電極に検出対象物の人体などの接地体が接近すると、両電極間の静電容量と、電極と大地間の静電容量が変化する。
電気回路は、静電容量の変化を電流又は電圧の変化に変換し、電圧又は電流の変化量に基づいて検出対象物の接近を検出する。

特開２００６−７８４２２号公報

［課 題］
静電容量型近接センサは、機械、器具や建造物に組み込まれて使用される。電極の前側には、機械、器具や建造物のパネル、カバーや壁などの部材が位置することがある。静電容量型近接センサは、前側に部材が存在すると、前側の部材の表面に近付いて来る人体などの検出対象物を、前側の部材の裏面側で検出することになる。
この場合、静電容量型近接センサは、前側部材の表面からの検出可能距離、前側の検出距離が短い。前側部材の前側の検出距離は、長いことが望まれる。また、誤作動が少ないことが望まれる。

［課題を解決するための着想］
静電容量型近接センサの前側に位置することになる部材は、材質が合成樹脂、陶器、ガラスや紙などであり、誘電体である。このような誘電体は、誘電率が空気より大きい。電極の前側に、誘電体の部材が存在すると、部材が存在せずに空気がある場合とは、両電極間の静電容量と、電極と大地間の静電容量が異なる。そこで、静電容量型近接センサは、前側に誘電体の部材が存在することを前提に設計して設定することにした。

また、静電容量型近接センサは、前側に誘電体の部材が存在すると、存在しない場合に比較して、検出対象物の電極への最接近距離が長くなり、検出対象物の接近による静電容量の変化量が減少する。電気回路は、検出対象物の接近による電圧又は電流の変化量が減少する。この変化量が減少すると、検出距離が短くなる。そこで、電気回路は、静電容量の小さな変化で電圧又は電流の変化が大きくなる回路、直列共振回路にすることにした。

［課題の解決原理（図１〜図３参照）］
実験例の静電容量型近接センサに基づいて説明する。この静電容量型近接センサは、電極に一対の電極を用い、電気回路に直列共振回路を用いる。

電極は、図１に示すように、一対の平板状の金属板１、２にし、前側電極１と後側電極２を並列して対面している。前後の電極１、２は、コンデンサ３を構成している。両電極１、２は、ケース４に内蔵している。ケース４は、前側を検出領域にしている。このケース４は、機械、器具や建造物に組み込まれたときに、前側に誘電体の部材５が位置することになる。

電気回路は、図２に示すように、コンデンサ３、コイル１１、抵抗器１２と発信源１３を直列に接続している。コンデンサ３は、前側電極１をコイル１１に、後側電極２を発信源１３に接続している。発信源１３と抵抗器１２の間は、接地している。抵抗器１２の両端の電圧Ｅを測定する測定器１４を設けている。前側電極１と大地は、コンデンサ１５を構成している。測定器１４が測定する電圧Ｅの変化量ΔＥに基づいて検出対象物の接近を検出する構成にしている。

コイル１１は、自己インダクタンスＬと巻き線間静電容量Ｃを有する。コンデンサ３は、静電容量Ｃdを有する。コンデンサ１５は、静電容量Ｃaを有する。抵抗器１２は、抵抗Ｒを有する。発信源１３は、発信交流の周波数fを変更可能にしている。

コイル１１の自己インダクタンスＬとコンデンサ３の静電容量Ｃd、コンデンサ１５の静電容量Ｃaで直列共振回路を構成している。なお、コイル１１の自己インダクタンスＬと巻き線間静電容量Ｃで並列共振回路を構成している。

電圧Ｅと発信源１３の発信交流の周波数fの関係は、図３に示した線図のようになる。直列共振の特性曲線は、山形になる。直列共振周波数は、並列共振周波数より低い。直列共振の特性曲線は、ケース４の前側に部材５がない状態で、図３の線図に実線で示すようになる。

ケース４の前側、電極１、２の前側に誘電体の部材５が存在すると、コンデンサ３の静電容量Ｃdが増加する。直列共振周波数が低くなる。また、抵抗器１２を通過する電流、測定器１４が測定する電圧Ｅが増加する。直列共振の特性曲線は、図３の線図に鎖線で示すようになる。山形の直列共振特性曲線は、周波数fの低い方に移動すると共に、電圧Ｅの高い方に移動する。

ケース４の前側に部材５がある状態で、前側部材５の表面に人体などの接地体が接近すると、コンデンサ３の静電容量Ｃdが少し減少し、コンデンサ１５の静電容量Ｃaが多く増加する。直列共振周波数が低くなる。また、抵抗器１２を通過する電流、測定器１４が測定する電圧Ｅが減少する。直列共振の特性曲線は、図３の線図に破線で示すようになる。山形の直列共振特性曲線は、周波数fの低い方に移動すると共に、電圧Ｅの低い方に移動する。

そこで、発信源１３の発信交流の周波数fは、図３の線図に示すように、前側部材５があって接地体が接近したときの直列共振周波数より少し低い周波数fsに設定する。すると、前側部材５の表面に接地体が接近したときに、電圧Ｅは、ΔＥ分変化する。その変化量ΔＥは、大きい。検出距離が長くなる。
即ち、前側部材５があるときの直列共振特性曲線に基づいて、前側部材５がある状態で変化量ΔＥが大きくなる周波数fsに設定する。

また、水滴などの非検出対象物による誤作動を減らす場合、前側部材５があるときの直列共振特性曲線に基づいて、前側部材がある状態で非接地の水滴などの非検出対象物に対して無感になる周波数に設定する。

［検出能力の比較例（図４、図５参照）］
１）実験例
本発明の実験例は、図１〜図３に示して説明した静電容量型近接センサである。

２）比較例
比較例の静電容量型近接センサは、実験例と同じケース４内蔵の電極１、２を用い、電気回路に直列共振回路に替えてＲＣ回路を用いる。ＲＣ回路は、図４に示すように、電極１、２によるコンデンサ３、抵抗器１７と発信源１８を直列に接続している。コンデンサ３は、前側電極１を抵抗器１７に、後側電極２を発信源１８に接続している。発信源１８と後側電極２の間は、接地している。コンデンサ３の両端の電圧Ｅを測定する測定器１９を設けている。

電圧Ｅと発信源１８の発信交流の周波数fの関係は、図５に示した線図のようになる。電圧Ｅは、周波数fが特定の周波数より低い領域でほぼ一定になり、高い領域で周波数の増加に従って減少する。特性曲線は、横線と斜線を繋いだ折線になる。ケース４の前側に部材５がない状態で、特性曲線は、図５の線図に実線で示すようになる。

ケース４の前側、電極１、２の前側に誘電体の部材５が存在すると、コンデンサ３の静電容量が増加する。電圧Ｅは、周波数fの高い領域で減少する。特性曲線の斜線は、図５の線図に鎖線で示すように、電圧Ｅの低い方に移動する。

前側部材５がある状態で、前側部材５の表面に人体などの接地体が接近すると、コンデンサ３の静電容量、前側電極１と大地間の静電容量が増加する。電圧Ｅは、周波数fの高い領域で減少する。特性曲線の斜線は、図５の線図に破線で示すように、電圧Ｅの低い方に更に移動する。

発信源１８の発信交流の周波数fは、前側部材５がないとき、前側部材５があるとき、前側部材５があって接地体が接近したときに特性曲線の斜線部分になる周波数fsに設定する。

３）実験の方法と結果
実験例と比較例の静電容量型近接センサにおいて、発信源１３、１８の発信交流は、正弦波交流にし、電圧を５Ｖにし、周波数fをそれぞれ所定の周波数fsに設定する。測定器１４、１９が測定する電圧Ｅを読み取る。

3.1 前側部材なし
実験例では、ケース４の前側に部材５がない状態にし、その状態に適した周波数fsに設定する。電圧Ｅは、ケース４の前側の検出領域に人の手がないと、３Ｖになる。ケース４の前面に人の手が接触すると、２．９Ｖ変化する。変化量ΔＥは、２．９Ｖである。人の手がケース４の前面に近付いて来る際、変化量ΔＥが０．１Ｖになるときの、ケース４の前面からの手の距離は、８５mm位になる。

比較例では、ケース４の前側に部材５がない状態にする。電圧Ｅは、ケース４の前側の検出領域に人の手がないと、２．７Ｖになる。ケース４の前面に人の手が接触すると、１．７Ｖ変化する。変化量ΔＥは、１．７Ｖである。変化量ΔＥが０．１Ｖになるときの、ケース４の前面からの手の距離は、１１mm位になる。
実験例は、比較例より、変化量ΔＥが大きい。検出距離が長い。

3.2 アクリル板の前側部材
実験例では、ケース４の前面に前側部材５として厚さ３．６mmのアクリル板を重ねる。その状態に適した周波数fsに設定する。前側部材５の前側の検出領域に人の手がないときと、前側部材５の前面に人の手が接触したときの変化量ΔＥは、２．３Ｖになる。変化量ΔＥが０．１Ｖになるときの、前側部材５からの手の距離は、８０mm位になる。

比較例では、ケース４の前面に同じアクリル板５を重ねる。変化量ΔＥは、０．１５Ｖになる。変化量ΔＥが０．１Ｖになるときの、前側部材５の前面からの手の距離は、３mm位になる。
実験例は、比較例より、変化量ΔＥが大きい。検出距離が長い。検出能力が高い。

3.3 ビニルシートの前側部材
実験例では、前側部材５を厚さ２mm、８mm又は１４mmのビニルシートにする。その状態に適した周波数fsに設定する。変化量ΔＥは、前側部材５の厚さが２mmのときに２．４Ｖになり、８mmのときに１．５Ｖに、１４mmのときに１．２Ｖになる。変化量ΔＥが０．１Ｖになるときの、前側部材５の前面からの手の距離は、前側部材５の厚さがいずれのときも、８０mm位になる。

比較例では、前側部材５を同じビニルシートにする。変化量ΔＥは、前側部材５の厚さが２mmのときに０．４Ｖになり、８mmのときに０．１８Ｖに、１４mmのときに０．１１Ｖになる。変化量ΔＥが０．１Ｖになるときの、前側部材５の前面からの手の距離は、前側部材５の厚さが２mmのときに５mm位になり、厚さ８mmのときに２mm位になる。
実験例は、比較例より、変化量ΔＥが大きい。検出距離が長い。

3.4 タイルの前側部材
実験例では、前側部材５を厚さ５mm又は１０mmのタイルにする。その状態に適した周波数fsに設定する。変化量ΔＥは、前側部材５の厚さが５mmのときに１．８Ｖになり、１０mmのときに１．５Ｖになる。変化量ΔＥが０．１Ｖになるときの、前側部材５の前面からの手の距離は、前側部材５の厚さがいずれのときも、８５mm位になる。

比較例では、前側部材５を同じタイルにする。変化量ΔＥは、前側部材５の厚さが５mmのときに０．１８Ｖになり、１０mmのときに０．１３Ｖになる。
実験例は、比較例より、変化量ΔＥが大きい。

3.5 コピー用紙の前側部材
実験例では、前側部材５を３０枚又は６０枚の重ねたコピー用紙にする。その状態に適した周波数fsに設定する。変化量ΔＥは、コピー用紙５の枚数が３０枚のときに１．５Ｖになり、６０枚のときに１．１Ｖになる。変化量ΔＥが０．１Ｖになるときの、前側部材５の前面からの手の距離は、コピー用紙５の枚数がいずれのときも、７０mm位になる。

比較例では、前側部材５を同じコピー用紙にする。変化量ΔＥは、コピー用紙５の枚数が３０枚のときに０．２２Ｖになり、６０枚のときに０．０９Ｖになる。
実験例は、比較例より、変化量ΔＥが大きい。

１）コンデンサを構成する電極に検出対象物の人体などの接地体が接近すると、静電容量が変化し、電気回路が検出対象物の接近を検出する静電容量型近接センサにおいて、
電極の前側に誘電体の前側部材が位置し、前側部材の表面に近付いて来る検出対象物を前側部材の裏面側で検出する構成にし、
電気回路は、電極によるコンデンサ、コイルと発信源を接続して直列共振回路を構成し、静電容量の変化を電流又は電圧の変化に変換し、電圧又は電流の変化量に基づいて検出対象物の接近を検出する構成にし、
発信源の発信交流の周波数は、前側部材があるときの直列共振特性曲線に基づいて、前側部材がある状態で電圧又は電流の変化量が大きくなる周波数に設定する構成にしたことを特徴とする。
２）コンデンサを構成する電極に検出対象物の人体などの接地体が接近すると、静電容量が変化し、電気回路が検出対象物の接近を検出する静電容量型近接センサにおいて、
電極の前側に誘電体の前側部材が位置し、前側部材の表面に近付いて来る検出対象物を前側部材の裏面側で検出する構成にし、
電気回路は、電極によるコンデンサ、コイルと発信源を接続して直列共振回路を構成し、静電容量の変化を電流又は電圧の変化に変換し、電圧又は電流の変化量に基づいて検出対象物の接近を検出する構成にし、
発信源の発信交流の周波数は、前側部材があるときの直列共振特性曲線に基づいて、前側部材がある状態で非接地の水滴などの非検出対象物に対して無感になる周波数に設定し、接地体の検出対象物が前側部材に接近すると、電圧又は電流が変化し、非接地の非検出対象物が前側部材に接近すると、電圧又は電流が変化しない、又は、ほとんど変化しない構成にしたことを特徴とする静電容量型近接センサ。
３）上記の静電容量型近接センサにおいて、
電極とコイル及び電極とコイルを接続した電線は、ケースに内蔵し、相対位置を固定したことを特徴とする。

電極の前側に誘電体の前側部材が位置し、前側部材の表面に近付いて来る検出対象物を前側部材の裏面側で検出する場合、前側部材の前側の検出距離を長くすることができる。また、誤作動を減らすことができる。

［第１例（図６〜図１０参照）］
本例の静電容量型近接センサは、図６に示すように、一対の電極２１、２２などを内蔵した感知部２３をシールド線２７、２８のケーブルで電気回路部３１に接続している。

感知部２３は、図６〜図９に示すように、一対の電極２１、２２とコイル１１を内蔵している。一対の電極２１、２２は、前側の検出距離を長くするため、線状の前側電極２１と面状の後側電極２２にしている。

線状の前側電極２１は、丸棒の金属線、電線にしている。
面状の後側電極２２は、金属板を弓形状断面の筒形状に屈曲している。この後側電極２２は、後側板２４の上縁と下縁に上前側板２５と下前側板２６を連結している。後側板２４は、長方形状の平板にしている。上前側板２５と下前側板２６は、それぞれ、長方形状の湾曲板にしている。上前側板２５と下前側板２６の間には、隙間を設けている。その隙間には、線状の前側電極２１を配列している。線状の前側電極２１は、面状の後側電極２２に並列し、面状の後側電極２２の後側板２４、上前側板２５と下前側板２６に対して等距離に位置している。

電極２１、２２の片端側には、コイル１１とケーブル２７、２８の一端を配置している。ケーブル２７、２８は、２本のシールド線２７、２８を束ねている。コイル１１は、一端を面状の後側電極２２に電線２９で接続し、他端をシールド線２８の心線に接続している。他のシールド線２７は、心線を線状の前側電極２１に接続している。両シールド線２７、２８は、被覆網線同士を接続している。

線状の前側電極２１、面状の後側電極２２とコイル１１及び電線２９とケーブル２７、２８の一端は、合成樹脂液に没入し、合成樹脂液を硬化してケース４に成形している。ケース４は、合成樹脂成形品の電気絶縁体にし、弓形状断面の長方形板状にしている。

ケース４は、機械、器具や建造物に組み込まれたときに、線状前側電極２１側の前側に誘電体の部材５が位置する。前側部材５の前側は、検出領域にしている。

線状の前側電極２１と面状の後側電極２２は、コンデンサ３を構成している。コンデンサ３は、静電容量Ｃｄを有する。面状の後側電極２２と大地は、コンデンサ１５を構成している。コンデンサ１５は、静電容量Ｃaを有する。コイル１１は、自己インダクタンスＬと巻き線間静電容量Ｃを有する。

電気回路部３１は、発信源１３、測定器３２とケーブル２７、２８の他端を内蔵している。発信源１３は、一端を測定器３２の一端に、他端をシールド線２７の心線に接続している。測定器３２の他端は、シールド線２８の心線に接続している。両シールド線２７、２８の被覆網線は、発信源１３と測定器３２の間に接続している。発信源１３と測定器３２の間は、接地する構成にしている。発信源１３は、発信交流の周波数ｆを変更可能にしている。測定器３２は、コイル１１と大地の間を流れる電流Ｉを測定する構成にしている。電気回路は、図９に示す通りである。これは、図２に示した電気回路に類似している。図２の電気回路中の抵抗器１２は、電流Ｉの測定器３２に置き換えている。測定器３２が測定する電流Ｉの変化量ΔＩに基づいて検出対象物の接近を検出する構成にしている。

コイル１１の自己インダクタンスＬとコンデンサ３の静電容量Ｃd、コンデンサ１５の静電容量Ｃaで直列共振回路を構成している。直列共振回路には、抵抗器１２がない。直列共振の特性曲線は、山形が険しくなる。なお、コイル１１の自己インダクタンスＬと巻き線間静電容量Ｃで並列共振回路を構成している。

電流Ｉと発信源１３の発信交流の周波数ｆの関係は、図１０に示した線図のようになる。直列共振の特性曲線は、前側部材５の前側の検出領域に人体などの接地体がない初期状態で、図１０の線図に実線で示すようになる。前側部材５の前面に人体などの接地体が接近した状態で、図１０の線図に破線で示すようになる。発信源１３の発信交流の周波数ｆは、前側部材５の前面に接地体が接近したときの直列共振周波数より少し低い周波数fsに設定する。前側部材５の表面に接地体が接近したときに、電流Ｉは、ΔＩ分変化する。変化量ΔＩは、大きい。検出距離が長くなる。即ち、前側部材５があるときの直列共振特性曲線に基づいて、前側部材５がある状態で変化量ΔＩが大きくなる周波数fsに設定する。

電極２１、２２、コイル１１と電線２９は、ケース４の電気絶縁体に埋没し、相対位置を固定している。それら付近の漂遊容量や漂遊インダクタンスが変化し難い。漂遊容量や漂遊インダクタンスの変化による直列共振特性のずれが発生し難い。

［第２例（図１１〜図１５参照）］
本例は、第１例の静電容量型近接センサを改良している。本例の静電容量型近接センサは、誤作動を減らすため、ケース４の後側の検出距離を短くする遮蔽電極３６を設けている。また、ケース４の前側の部材５の表面に付着する水滴や雨滴などに対して無感にしている。

ケース４は、図１１〜図１３に示すように、後側電極２２の後側に遮蔽電極３６を内蔵している。遮蔽電極３６は、後側電極２２の後側板２４と同様に長方形平板の金属板にしている。後側板２４と遮蔽電極３６は、並列して対面している。遮蔽電極３６は、シールド線２７、２８の被覆網線に接続している。接地する構成にしている。

遮蔽電極３６と後側電極２２は、コンデンサ１５を構成している。コンデンサ１５は、静電容量Ｃaを有する。電気回路は、図１４に示すように、第１例におけるのと同様に直列共振回路にしている。その他の構成は、第１例におけるのと同様である。

電流Ｉと発信源１３の発信交流の周波数ｆの関係は、図１５に示した線図のようになる。直列共振の特性曲線は、前側部材５の前側の検出領域に人体などの接地体や非接地の水滴や雨滴などがない初期状態で、図１５の線図に実線で示すようになる。

非検出対象物の水滴や雨滴などが前側部材５の表面に付着して線状の前側電極２１と面状の後側電極２２の上前側板２５又は下前側板２６の間に接近すると、その非接地の水滴や雨滴などが前側電極２１と後側電極２２の間の誘電体として作用し、両電極２１、２２によるコンデンサ３の静電容量Ｃｄが増加する。非接地の水滴や雨滴などの接近で、直列共振回路は、静電容量が増加する。直列共振周波数が低くなる。また、コンデンサ３、コイル１１と測定器３２の直列接続部は、インピーダンスが減少し、測定器３２を通過する電流Ｉが増加する。直列共振の特性曲線は、図１５の線図に鎖線で示すように、周波数ｆの低い方に移動すると共に、電流Ｉの高い方に移動する。

図１５の線図において、初期状態の直列共振周波数より高い周波数域で、実線で示す初期状態の特性曲線と鎖線で示す水滴接近時の特性曲線が交差する。その交差点の周波数fs付近では、水滴などの接近で電流Ｉが変化しない、又は、ほとんど変化しない。水滴などの接近に対して無感の周波数fsが存在する。そこで、発信源１３は、発信交流の周波数ｆを水滴無感の周波数fsに設定する。即ち、前側部材５があるときの直列共振特性曲線に基づいて、前側部材５がある状態で水滴無感になる周波数fsに設定する。

すると、非検出対象物の水滴などが前側電極２１と後側電極２２の間に接近しても、測定器３２が測定する電流Ｉの値が変化しない、又は、ほとんど変化しない。電気回路は、出力しない。非検出対象物の水滴などの接近による誤動作が発生しない。

前側部材５の前面に人体などの接地体が接近すると、コンデンサ３の静電容量Ｃdが少し減少し、コンデンサ１５の静電容量Ｃaが多く増加する。直列共振周波数が低くなる。また、測定器３２を通過する電流Ｉが減少する。直列共振の特性曲線は、図１５の線図に破線で示すように、周波数ｆの低い方に移動すると共に、電流Ｉの低い方に移動する。

前側部材５の表面に人体などの接地体が接近したときに、測定器３２が測定する電流Ｉは、ΔＩ分変化する。変化量ΔＩは、大きい。検出距離が長くなる。

［変形例］
１）上記の実施形態において、線状の前側電極２１は、断面形状が円形であるが、角形にする。
２）上記の実施形態において、面状の後側電極２２は、弓形状断面の筒形状であるが、角筒形状、又は、その他の筒形状にする。
３）上記の実施形態において、面状の後側電極２２は、１枚の板を屈曲しているが、複数枚の板にする。

本発明は、特定個所への人体の接近による機械器具の作動の開始又は停止、移動体と人体の接近や衝突の防止、危険個所への人体の接近の防止、立入禁止区域への人体の侵入の防止や、人体の所在確認などに利用される。

本発明の実験例の静電容量型近接センサにおける電極の斜視図。 同静電容量型近接センサにおける電気回路図。 同静電容量型近接センサにおける電圧と周波数の関係を示す線図。 比較例の静電容量型近接センサにおける電気回路図。 同静電容量型近接センサにおける電圧と周波数の関係を示す線図。 本発明の実施形態の第１例における静電容量型近接センサの模式図。 同静電容量型近接センサの感知部のケース破断正面図。 図７のＡ−Ａ線断面拡大図。 同静電容量型近接センサの電気回路図。 同静電容量型近接センサにおける電流と周波数の関係を示す線図。 実施形態の第２例における静電容量型近接センサの模式図。 同静電容量型近接センサの感知部のケース破断正面図。 図１２のＢ−Ｂ線断面拡大図。 同静電容量型近接センサの電気回路図。 同静電容量型近接センサにおける電流と周波数の関係を示す線図。

符号の説明

１、２ 平板状の金属板、電極
１ 前側電極
２ 後側電極
３、Ｃd コンデンサ、前側電極と後側電極によるコンデンサ、静電容量
４ ケース、電気絶縁体
５ 部材、前側部材、誘電体
１１、Ｌ、Ｃ コイル、自己インダクタンス、巻き線間静電容量
１２、Ｒ 抵抗器、抵抗値
１３、f、fs 発信源、発信交流の周波数、設定周波数
１４ 測定器、電圧の測定器
Ｅ 電圧、抵抗器両端の電圧
ΔＥ 電圧の変化量
１５、Ｃa コンデンサ、前側電極と大地又は遮蔽電極によるコンデンサ、静電容量
１７、Ｒ 比較例の抵抗器、抵抗値
１８、f、fs 比較例の発信源、発信交流の周波数、設定周波数
１９ 比較例の測定器、電圧の測定器
２１、２２ 電極
２１ 線状の前側電極、電線
２２ 面状の後側電極、屈曲金属板
２３ 感知部
２４ 後側電極の後側板
２５ 後側電極の上前側板
２６ 後側電極の下前側板
２７、２８ シールド線、ケーブル
２９ 電線
３１ 電気回路部
３２ 測定器、電流の測定器
Ｉ 電流、コイルを流れる電流
ΔＩ 電流の変化量
３６ 遮蔽電極

Claims (3)

1. コンデンサを構成する電極に検出対象物の人体などの接地体が接近すると、静電容量が変化し、電気回路が検出対象物の接近を検出する静電容量型近接センサにおいて、
   電極の前側に誘電体の前側部材が位置し、前側部材の表面に近付いて来る検出対象物を前側部材の裏面側で検出する構成にし、
   電気回路は、電極によるコンデンサ、コイルと発信源を接続して直列共振回路を構成し、静電容量の変化を電流又は電圧の変化に変換し、電圧又は電流の変化量に基づいて検出対象物の接近を検出する構成にし、
   発信源の発信交流の周波数は、前側部材があるときの直列共振特性曲線に基づいて、前側部材がある状態で電圧又は電流の変化量が大きくなる周波数に設定する構成にしたことを特徴とする静電容量型近接センサ。
2. コンデンサを構成する電極に検出対象物の人体などの接地体が接近すると、静電容量が変化し、電気回路が検出対象物の接近を検出する静電容量型近接センサにおいて、
   電極の前側に誘電体の前側部材が位置し、前側部材の表面に近付いて来る検出対象物を前側部材の裏面側で検出する構成にし、
   電気回路は、電極によるコンデンサ、コイルと発信源を接続して直列共振回路を構成し、静電容量の変化を電流又は電圧の変化に変換し、電圧又は電流の変化量に基づいて検出対象物の接近を検出する構成にし、
   発信源の発信交流の周波数は、前側部材があるときの直列共振特性曲線に基づいて、前側部材がある状態で非接地の水滴などの非検出対象物に対して無感になる周波数に設定し、接地体の検出対象物が前側部材に接近すると、電圧又は電流が変化し、非接地の非検出対象物が前側部材に接近すると、電圧又は電流が変化しない、又は、ほとんど変化しない構成にしたことを特徴とする静電容量型近接センサ。
3. 電極とコイル及び電極とコイルを接続した電線は、ケースに内蔵し、相対位置を固定したことを特徴とする請求項１又は２に記載の静電容量型近接センサ。

Images