JP2013171819A - 近接センサ - Google Patents

Abstract

【課題】周囲温度の変化などの環境の変化を排除して変位体の接近の有無を検出することが容易である近接センサを提供する。
【解決手段】変位体Ｍ１の検出すべき方向の変位に伴って電気的又は磁気的特性が変化する検出コイルＬ１を含む第１共振回路１と、変位体Ｍ１の変位による影響を検出コイルＬ１よりも受け難い基準コイルＬ２を含む第２共振回路２と、第１共振回路１に接続する第１発振回路３と、第２共振回路２に接続する第２発振回路３’と、第１共振回路１の発振電圧Ｖ１に基づいて変位体Ｍ１の接近の有無を検出する検出回路４と、第２共振回路２の発振電圧Ｖ２の振幅が一定となるように第２発振回路３’のコンダクタンスＧ０’を制御する帰還制御回路５とを備え、帰還制御回路５は、第１発振回路３のコンダクタンスＧ０も連動して制御する。
【選択図】図１

Description

本発明は、対象物の接近の有無を検出する近接センサに関する。

従来から、コイルを含むセンサ部と発振回路等を含む回路部を分離した、いわゆるアンプ分離型の近接スイッチが知られており、例えば特許文献１に開示されている。この近接スイッチは、コイルを含むセンサ部と、センサ部に近接する物体の有無によってコイルのコンダクタンスが変化することにより、発振状態が変化する発振回路とを備える。また、この近接スイッチは、発振回路の発振状態の変化に応答して近接物体検知信号を導出する出力回路を備える。

そして、この近接スイッチでは、コイルのコンダクタンスの温度による変化を補償するために、センサ部のコイルに負の温度係数を持つ温度補償用の抵抗器を並列接続している。これにより、コイルのコンダクタンスが温度によって変化しても、その変化分を打ち消すことができる。

上記とは異なる方法で温度補償を行う発振回路が、例えば特許文献２に開示されている。この発振回路は、コンデンサとコイルにより構成されているＬＣ回路を備える。このＬＣ回路は、通常の状態では安定した発振を継続するが、ＬＣ回路の近傍をコインが通過すると、その発振条件が崩れて発振が停止し、発振の有無により自動販売機等に挿入されたコインの有無が検出できるようになっている。また、この発振回路は、ＬＣ回路に定電流を供給する定電流回路と、ＬＣ回路の発振電圧をバイアスするバイアス回路とを備える。更に、この発振回路は、ＬＣ回路の発振電圧を電流に変換し、これを増幅すると共に、バイアス回路の入力に戻して正帰還をかける正帰還増幅回路とを備える。

そして、この発振回路は、雰囲気温度に応じてループ利得を調節する電流加算方式による温度補償回路を備えている。この温度補償回路は、温度変化に伴うコイルの寄生抵抗値の変化を相殺する電流を、帰還電流に加算する。したがって、雰囲気温度が変化しても、全体としてのループ利得が変化しない構成となっている。

実開昭５９−１５９０４２号公報 特開平６−３０３０３３号公報

上記近接スイッチでは、温度補償用の抵抗器としてサーミスタ等を用いているが、温度係数のばらつきが大きいため、物体（変位体）の接近を検出する検出距離の温度特性もばらつくという問題がある。

また、上記発振回路では、温度補償回路に設けられた抵抗の定数を変えることにより、温度補償回路の温度係数を変更できるようになっている。但し、このような発振回路は、通常集積回路として形成されることが多く、抵抗の定数を変更することは容易ではない。したがって、温度補償回路の温度係数はほぼ固定される。

しかしながら、コイル（検出コイル）のコンダクタンスは、コイル毎に温度係数が異なる。したがって、温度補償回路の温度係数がほぼ固定されると、コイル毎の温度係数の変化に対して温度特性を容易に変更できないという問題があった。すなわち、上記の各従来例では、周囲温度の変化などの環境の変化を排除して変位体の接近の有無を検出することが容易ではないという問題があった。

本発明は、上記の点に鑑みて為されたもので、周囲温度の変化などの環境の変化を排除して変位体の接近の有無を検出することが容易である近接センサを提供することを目的とする。

本発明の近接センサは、変位体の検出すべき方向の変位に伴って電気的又は磁気的特性が変化する検出コイルを含む第１共振回路と、前記変位体の前記変位による影響を前記検出コイルよりも受け難い基準コイルを含む第２共振回路と、前記第１共振回路に接続する第１発振回路と、前記第２共振回路に接続する第２発振回路と、前記第１共振回路の発振電圧に基づいて前記変位体の接近の有無を検出する検出回路と、前記第２共振回路の発振電圧の振幅が一定となるように前記第２発振回路のコンダクタンスを制御する帰還制御回路とを備え、前記帰還制御回路は、前記第１発振回路のコンダクタンスも連動して制御することを特徴とする。

この近接センサにおいて、前記基準コイルのコンダクタンスに変化をもたらす調節用の部材が配置されることが好ましい。

この近接センサにおいて、前記調節用の部材は、前記変位体と同種の金属材料から成ることが好ましい。

この近接センサにおいて、前記基準コイル又は前記調節用の部材の少なくとも何れか一方の位置を調節する調節機構が設けられることが好ましい。

この近接センサにおいて、前記基準コイルは複数のコイルから成り、前記帰還制御回路は、前記各コイルのコンダクタンスに基づいて前記第２発振回路のコンダクタンスを制御することが好ましい。

この近接センサにおいて、前記帰還制御回路は、前記第１共振回路のコンダクタンスが前記第１発振回路のコンダクタンスを上回ると、前記第１共振回路の発振電圧の振幅が一定となるように前記第１発振回路のコンダクタンスを制御することが好ましい。

この近接センサにおいて、前記各発振回路は１つの発振回路で構成され、前記各共振回路は、前記１つの発振回路を時分割で共用することが好ましい。

この近接センサにおいて、前記１つの発振回路は、起動時には前記第２共振回路に接続し、その後は前記第１共振回路に接続することが好ましい。

本発明は、基準コイルを含む第２共振回路に接続する第２発振回路のコンダクタンスの制御と連動して、検出コイルを含む第１共振回路に接続する第１発振回路のコンダクタンスを制御している。このため、本発明は、周囲温度の変化などの環境の変化を排除して変位体の接近の有無を検出することが容易であるという効果を奏する。

本発明に係る近接センサの実施形態１の回路構成を示す図である。 本発明に係る近接センサの実施形態２における変位体及び各コイルの配置を示す図である。 本発明に係る近接センサの実施形態３における変位体及び各コイルの配置を示す図で、（ａ）はｚ方向から見た平面図で、（ｂ）はｙ方向から見た平面図である。 同上の近接センサを回転角度センサとして使用した場合を示す図で、（ａ）は正面図で、（ｂ）は側面図である。 本発明に係る近接センサの実施形態４における変位体及び各コイルの配置を示す図で、（ａ）は正面図で、（ｂ）は側面図である。 本発明に係る近接センサの実施形態５の回路構成を示す図である。 本発明に係る近接センサの実施形態６の回路構成を示す図である。 （ａ）は同上の近接センサにおける変位体及び各コイルの配置を示す図で、（ｂ）は同上の近接センサにおける検出コイルの特性を示す図である。

（実施形態１）
以下、本発明に係る近接センサの実施形態１について図面を用いて説明する。本実施形態は、図１に示すように、検出コイルＬ１と第１コンデンサＣ１との並列回路から成る第１共振回路１と、基準コイルＬ２と第２コンデンサＣ２との並列回路から成る第２共振回路２とを備える。ここで、検出コイルＬ１は、検出対象である変位体Ｍ１（図２参照）の検出すべき方向の変位に伴って電気的特性又は磁気的特性（本実施形態では、コンダクタンス）が変化する。したがって、検出コイルＬ１を含む第１共振回路１のコンダクタンスは、変位体Ｍ１の検出すべき方向の変位に伴って変化する。以下では、第１共振回路１のコンダクタンスを「検出コイルＬ１のコンダクタンスＧ１」と称する。

一方、基準コイルＬ２は、変位体Ｍ１の変位による影響を受け難い位置に配置される。したがって、基準コイルＬ２を含む第２共振回路２のコンダクタンスは、変位体Ｍ１の変位に伴っては変化せず、変化したとしても極僅かである。以下では、第２共振回路２のコンダクタンスを「基準コイルＬ２のコンダクタンスＧ２」と称する。

各共振回路１，２には、直流のバイアス電流ＩＢ１を生成して各共振回路１，２を励振する発振回路がそれぞれ接続されている。以下では、第１共振回路１に接続される発振回路を「第１発振回路３」、第２共振回路２に接続される発振回路を「第２発振回路３’」とする。第１発振回路３には、第１共振回路１の第１発振電圧Ｖ１に基づいて変位体Ｍ１の接近の有無を検出する検出回路４が接続されている。また、第２発振回路３’には、バイアス電流ＩＢ１を制御して各発振回路３，３’のコンダクタンスＧ０，Ｇ０’を帰還制御する帰還制御回路５が接続されている。

第１共振回路１は、第１発振回路３により発振が持続する。ここで、検出コイルＬ１のコンダクタンスＧ１が第１発振回路３のコンダクタンスＧ０の絶対値より大きい場合、発振条件が成立せずに第１共振回路１の発振が停止する。逆に、検出コイルＬ１のコンダクタンスＧ１が第１発振回路３のコンダクタンスＧ０の絶対値より小さい場合、発振条件が成立して第１共振回路１が発振する。同じく、第２共振回路２は、第２発振回路３’により発振が持続する。ここで、基準コイルＬ２のコンダクタンスＧ２が第２発振回路３’のコンダクタンスＧ０’の絶対値より大きい場合、発振条件が成立せずに第２共振回路２の発振が停止する。逆に、基準コイルＬ２のコンダクタンスＧ２が第２発振回路３’のコンダクタンスＧ０’の絶対値より小さい場合、発振条件が成立して第２共振回路２が発振する。

第１発振回路３及び第２発振回路３’は、何れもＮ型ＭＯＳＦＥＴから成る１対のスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２と、Ｐ型ＭＯＳＦＥＴから成る１対のスイッチング素子Ｑ３，Ｑ４と、Ｎ型ＭＯＳＦＥＴから成る１対のスイッチング素子Ｑ５，Ｑ６とを有する。各スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２は、一方のゲートを他方のドレインに接続したクロスカップル接続で互いに接続されている。また、各スイッチング素子Ｑ３，Ｑ４は、カレントミラー回路を構成している。同様に、各スイッチング素子Ｑ５，Ｑ６も、カレントミラー回路を構成している。そして、各スイッチング素子Ｑ３，Ｑ４で構成するカレントミラー回路に、各スイッチング素子Ｑ５，Ｑ６で構成するカレントミラー回路をカスコード接続している。

第１共振回路１は、第１発振回路３の各スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２の各ドレイン間に接続される。そして、第１共振回路１の第１発振電圧Ｖ１が検出回路４に入力される。また、第２共振回路２は、第２発振回路３’の各スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２の各ドレイン間に接続される。そして、第２共振回路２の第２発振電圧Ｖ２が帰還制御回路５に入力される。

各発振回路３，３’のスイッチング素子Ｑ４のドレインには、電流ＤＡＣ（Digital to Analog Convertor）３０がそれぞれ接続されている。これら電流ＤＡＣ３０を後述する帰還制御回路５により制御することで、各発振回路３，３’を流れるバイアス電流ＩＢ１を制御する。そして、スイッチング素子Ｑ３を介して流れるバイアス電流ＩＢ１により、各発振回路３，３’のコンダクタンスが決定する。これら各発振回路３，３’のコンダクタンスが各共振回路１，２のコンダクタンスを上回る限り、スイッチング素子Ｑ１がオンする期間とスイッチング素子Ｑ２がオンする期間とが、発振周波数の周期で交互に繰り返す。これにより、各共振回路１，２の発振が継続する。

検出回路４は、差動増幅器４０と、ピークディテクタ（Peak Detector）４１と、比較器４２とを備える。差動増幅器４０は、第１発振電圧Ｖ１を増幅して出力する。ピークディテクタ４１は、第１発振電圧Ｖ１のピーク値を検出する。比較器４２は、ピークディテクタ４１において検出した第１発振電圧Ｖ１のピーク値と、基準電圧ＶＲ０とを比較する。比較器４２は、変位体Ｍ１の接近の有無を示す検出信号を出力する。

本実施形態の検出信号は、第１共振回路１の発振状態によって決定される。例えば、変位体Ｍ１が接近して検出コイルＬ１のコンダクタンスＧ１が第１発振回路３のコンダクタンスＧ０の絶対値よりも大きくなると、第１共振回路１の発振が停止する。すると、第１発振電圧Ｖ１が低下し、比較器４２において第１発振電圧Ｖ１のピーク値が基準電圧ＶＲ０を下回る。このため、検出信号はローレベルとなり、変位体Ｍ１が接近していることを検出できる。

一方、変位体Ｍ１が接近しておらず検出コイルＬ１のコンダクタンスＧ１が第１発振回路３のコンダクタンスＧ０の絶対値よりも小さい場合には、第１共振回路１は発振する。すると、比較器４２において第１発振電圧Ｖ１のピーク値が基準電圧ＶＲ０を上回るため、検出信号はハイレベルとなり、変位体Ｍ１が接近していないことを検出できる。すなわち、本実施形態では、検出コイルＬ１のコンダクタンスＧ１が第１発振回路３のコンダクタンスＧ０と等しくなる位置を境にして、変位体Ｍ１の接近の有無を検出することができる。以下、この変位体Ｍ１の接近の有無を検出する境界を、「検出点」と称する。

帰還制御回路５は、差動増幅器５０と、ピークディテクタ５１と、比較器５２と、カウンタ５３とを備える。差動増幅器５０は、第２発振電圧Ｖ２を増幅して出力する。ピークディテクタ５１は、第２発振電圧Ｖ２のピーク値を検出する。比較器５２は、ピークディテクタ５１において検出した第２発振電圧Ｖ２のピーク値と、基準電圧ＶＲ０とを比較する。カウンタ５３は、比較器５２の出力値にしたがってデジタルの出力値を逐次増減する。カウンタ５３で得られた出力値は、各発振回路３，３’の電流ＤＡＣ３０にそれぞれ入力される。このカウンタ５３からの出力値に基づいて、各発振回路３，３’の電流ＤＡＣ３０がバイアス電流ＩＢ１を制御する。例えば、カウンタ５３の出力値が大きくなると、電流ＤＡＣ３０は、バイアス電流ＩＢ１が大きくなるように制御する。

ここで、各発振回路３，３’のコンダクタンスＧ０，Ｇ０’は、何れも各発振回路３，３’を流れるバイアス電流ＩＢ１の平方根に比例する。各発振回路３，３’を流れるバイアス電流ＩＢ１は、カウンタ５３の出力値により決定される。したがって、カウンタ５３の出力値は、各発振回路３，３’のコンダクタンスＧ０，Ｇ０’を代表する値となる。

帰還制御回路５は、第２発振電圧Ｖ２を監視し、第２発振電圧Ｖ２の振幅が一定となるようにバイアス電流ＩＢ１を制御する。これにより、帰還制御回路５は、第２共振回路２の発振条件が成立するか否かの臨界状態となるように第２発振回路３’のコンダクタンスＧ０’を制御する。このため、基準コイルＬ２のコンダクタンスＧ２と、第２発振回路３’のコンダクタンスＧ０’の絶対値とは等しい。また、第１発振回路３は、第２発振回路３’と同様に帰還制御回路５によってバイアス電流ＩＢ１を制御される。このため、第１発振回路３のコンダクタンスＧ０は、第２発振回路３’のコンダクタンスＧ０’の変化に連動する。

ここで、検出コイルＬ１のコンダクタンスＧ１は、変位体Ｍ１の変位に伴って変化する他、周囲温度の変化などの環境の変化に伴って変化する。このため、例えば、周囲温度が上昇して検出コイルＬ１のコンダクタンスＧ１が増大した場合、検出点にずれが生じ、所望の位置で変位体Ｍ１の接近の有無を検出できない虞がある。そこで、本実施形態では、検出コイルＬ１と同じ環境下に配置された基準コイルＬ２を用いることで、環境の変化による検出点のずれを補正している。

基準コイルＬ２のコンダクタンスＧ２は、変位体Ｍ１の変位に依らずに、環境の変化に伴ってコンダクタンスＧ２が変化する。そして、本実施形態では、帰還制御回路５が、基準コイルＬ２のコンダクタンスＧ２に基づいて各発振回路３，３’のコンダクタンスＧ０，Ｇ０’を制御している。

例えば、周囲温度の上昇に伴って各コイルＬ１，Ｌ２のコンダクタンスＧ１，Ｇ２が増大した場合を考える。この場合、帰還制御回路５のカウンタ５３の出力値が増大するため、第２発振回路３’のバイアス電流ＩＢ１も増大する。これにより、第２発振回路３’のコンダクタンスＧ０’が基準コイルＬ２のコンダクタンスＧ２と等しくなり、第２発振電圧Ｖ２の振幅が一定に維持される。

一方、帰還制御回路５は、第１発振回路３のバイアス電流ＩＢ１も同様に制御する。すなわち、カウンタ５３の出力値の増大に伴って、第１発振回路３のバイアス電流ＩＢ１も増大する。これにより、第１発振回路３のコンダクタンスＧ０は、基準コイルＬ２のコンダクタンスＧ２の変化分だけ増大する。つまり、周囲温度の変化に伴う各コイルＬ１，Ｌ２の変化分が、第１発振回路３のコンダクタンスＧ０に反映されるので、検出点のずれを補正することができる。

上述のように、本実施形態では、検出コイルＬ１と基準コイルＬ２とを同じ環境下に配置すれば、周囲温度の変化などの環境の変化により特性値が変化したとしても、変位体Ｍ１の検出点のずれを補正することができる。また、本実施形態では、従来のように温度補償用のサーミスタを用いる必要がなく、温度補償回路の抵抗を用いる必要もない。したがって、本実施形態では、従来のように温度補償用の部品の選定に煩わされることがないので、周囲温度の変化などの環境の変化を排除して変位体Ｍ１の接近の有無を検出することが容易である。

なお、第１発振回路３のコンダクタンスＧ０の絶対値と、第２発振回路３’のコンダクタンスＧ０’の絶対値とは等しい必要はない。第１発振回路３のコンダクタンスＧ０の絶対値が、第２発振回路３’のコンダクタンスＧ０’の絶対値の変化と連動して制御するものであれば、本実施形態の効果を奏することができる。

ところで、本実施形態は、センサの周囲に金属が存在する場合にも好適に利用することができる。すなわち、周囲の金属の影響を受けて検出コイルＬ１のコンダクタンスＧ１が増大したとしても、基準コイルＬ２のコンダクタンスＧ２も同様の影響を受ける。このため、金属の影響による各コイルＬ１，Ｌ２のコンダクタンスＧ１，Ｇ２の増大分が、帰還制御回路５により各発振回路３，３’のコンダクタンスＧ０，Ｇ０’に反映される。したがって、センサの周囲に金属が存在する場合にも、本実施形態は検出点に影響を受けず、誤動作することがない。

また、本実施形態は、外来電波（ノイズ）の影響下においても好適に利用することができる。すなわち、外来電波の影響を受けて検出コイルＬ１のコンダクタンスＧ１が減少したとしても、基準コイルＬ２のコンダクタンスＧ２も同様の影響を受ける。このため、外来電波の影響による各コイルＬ１，Ｌ２のコンダクタンスＧ１，Ｇ２の減少分が、帰還制御回路５により各発振回路３，３’のコンダクタンスＧ０，Ｇ０’に反映される。したがって、外来電波の影響下においても、本実施形態は検出点に影響を受けず、誤動作することがない。

なお、第１発振回路３及び第２発振回路３’の構成は本実施形態のものに限定される必要はなく、他の構成を採用しても構わない。また、帰還制御回路５の構成も本実施形態のものに限定される必要はなく、他の構成を採用しても構わない。

また、本実施形態のように検出回路４において第１共振回路１の第１振幅電圧Ｖ１を監視する代わりに、第１共振回路１の発振周波数を監視することで第１共振回路１の発振状態を弁別し、変位体Ｍ１の接近の有無を検出してもよい。

（実施形態２）
以下、本発明に係る近接センサの実施形態２について図面を用いて説明する。但し、本実施形態の基本的な構成は実施形態１と共通であるので、共通する部位には同一の番号を付して説明を省略する。また、以下の説明では、図２における左方向を前方向、右方向を後方向と定めるものとする。更に、以下の説明において、検出コイルＬ１及び基準コイルＬ２は同一の形状であり、且つ同一の巻線仕様であるものとする。また、検出コイルＬ１及び基準コイルＬ２は、ほぼ同一の発振周波数で駆動されており、互いに干渉しない距離を隔てて配置されているものとする。なお、各コイルＬ１，Ｌ２を除いた各共振回路１，２、各発振回路３，３’、検出回路４、帰還制御回路５は、何れも後述するセンサ本体Ａ１に収納されたプリント配線板上に設けられている。ここでは、プリント配線板の図示を省略している。

本実施形態では、図２に示すように、検出コイルＬ１及び基準コイルＬ２は、筒状のセンサ本体Ａ１の内部に収納されている。検出コイルＬ１は、センサ本体Ａ１の前面近傍に配置されている。この検出コイルＬ１の前方には、柱状の変位体Ｍ１が対向して配置されている。そして、検出コイルＬ１のコンダクタンスＧ１は、変位体Ｍ１の変位に影響を受けて変化する。一方、基準コイルＬ２は、変位体Ｍ１の変位に影響を受けないように、検出コイルＬ１と一定の間隔を空けて後側に配置されている。したがって、基準コイルＬ２のコンダクタンスＧ２は、変位体Ｍ１の変位によっては変化しない。

センサ本体Ａ１は、一定の厚みを有する金属板ＭＰ１に設けられた貫通孔に埋め込まれる形で配置されている。また、検出コイルＬ１及び基準コイルＬ２は、何れも金属板ＭＰ１の貫通孔の内側に位置する。ここで、検出コイルＬ１のコンダクタンスＧ１は、金属板ＭＰ１の影響を受けて増大するが、基準コイルＬ２のコンダクタンスＧ２も、金属板ＭＰ１の影響を受けて同様に増大する。したがって、基準コイルＬ２のコンダクタンスＧ２の変化に伴って第２発振回路３’のコンダクタンスＧ０’が制御されることで、第１発振回路３のコンダクタンスＧ０も制御される。これにより、検出コイルＬ１に対する金属板ＭＰ１の影響が実質的に排除される。

なお、金属板ＭＰ１の代わりに、センサ本体Ａ１を非金属製の板に埋め込む場合には、非金属製の板の影響を受けることがないので、検出コイルＬ１のコンダクタンスＧ１は変化しない。

基準コイルＬ２の後方には、変位体Ｍ１と同じ材料で形成された柱状の基準金属体Ａ１０が配置されている。なお、基準金属体Ａ１０の底面積は、変位体Ｍ１の底面積と同じである。基準金属体Ａ１０の外周面には、雄ねじ部が形成されている。この雄ねじ部は、センサ本体Ａ１後方の内周面に設けられた雌ねじ部Ａ１１と噛み合うことで、ねじ止めされている。したがって、基準金属体Ａ１０は、例えばドライバー等の治具により回動することで、その位置を調節可能となっている。このため、基準金属体Ａ１０の位置を調節することで、基準コイルＬ２と基準金属体Ａ１０との間隔Ｄ０を調節することができる。すなわち、基準金属体Ａ１０の雄ねじ部と、センサ本体Ａ１の雌ねじ部Ａ１１とが、基準金属体Ａ１０の位置を調節する調節機構を構成している。基準コイルＬ２のコンダクタンスＧ２は、基準金属体Ａ１０の変位に影響を受けて変化する。このため、基準金属体Ａ１０は、基準コイルＬ２のコンダクタンスＧ２の変化をもたらす調節用の部材である。

以下、本実施形態の動作について説明する。まず、基準金属体Ａ１０の位置を調節して、基準コイルＬ２と基準金属体Ａ１０との間隔Ｄ０を決定する。帰還制御回路５は、この調節による基準コイルＬ２のコンダクタンスＧ２の変動分に基づいて、各発振回路３，３’のバイアス電流ＩＢ１を制御する。これにより、第１発振回路３のコンダクタンスＧ０は、基準コイルＬ２のコンダクタンスＧ２と等しくなる。

検出コイルＬ１のコンダクタンスＧ１は、変位体Ｍ１の変位に伴って変化する。そして、変位体Ｍ１と検出コイルＬ１との間隔Ｘが、基準コイルＬ２と基準金属体Ａ１０との間隔Ｄ０と等しくなると、検出コイルＬ１のコンダクタンスＧ１が第１発振回路３のコンダクタンスＧ０と等しくなる。そして、変位体Ｍ１が更に接近して間隔Ｘが間隔Ｄ０よりも小さくなると、検出コイルＬ１のコンダクタンスＧ１が第１発振回路３のコンダクタンスＧ０を上回る。これにより、第１発振電圧Ｖ１が低下し、比較器４２の出力がローレベルとなるため、変位体Ｍ１が接近していることを検出する。つまり、検出コイルＬ１から間隔Ｄ０離れた位置が、変位体Ｍ１の検出点となる。

上述のように、本実施形態では、基準コイルＬ２と基準金属体Ａ１０との間隔Ｄ０は、基準金属体Ａ１０の位置を調節することで調節可能である。したがって、この間隔Ｄ０を調節することで、変位体Ｍ１の検出点を任意に調節することができる。また、本実施形態では、基準コイルＬ２のコンダクタンスＬ２に基づいて第１発振回路３のコンダクタンスＧ０を設定している。このため、周囲温度の変化等の環境の変化により各コイルＬ１，Ｌ２のコンダクタンスＧ１，Ｇ２が変化したとしても、コンダクタンスＧ１，Ｇ２の変化分が第１発振回路３のコンダクタンスＧ０に反映されるので、検出点に影響を及ぼすことがない。

従来では、検出コイルＬ１の位置を調節することで変位体Ｍ１の検出点を調節していた。しかしながら、検出コイルＬ１を前方へと移動させて金属板ＭＰ１よりも突出させた場合、外部の物体が検出コイルＬ１に引っ掛かる虞があった。また、検出コイルＬ１を後方へと引っ込めた場合には、検出コイルＬ１と金属板ＭＰ１の前面との間の空間に塵埃等が溜まり易くなる虞があった。

一方、第１発振回路３のコンダクタンスＧ０を決定する可変抵抗を設け、可変抵抗の抵抗値を調節することで検出点を電気的に調節する方法も従来あった。しかしながら、この方法を採用する場合には、寄生容量に対して敏感な第１発振回路３の調整が必要であり、人力で調整することが困難であるという問題があった。また、第１発振回路３が高周波を扱うために、巻線型の可変抵抗は使用し難いという問題があった。更に、抵抗値を調節可能な部品は高価であり、コストが増大するという問題もあった。

これに対して、本実施形態では、基準金属体Ａ１０の位置を調節することで変位体Ｍ１の検出点を調節できるため、従来のように検出コイルＬ１の位置を調節する必要がなく、上記の問題が生じ得ない。また、本実施形態では、第１発振回路３に可変抵抗を設ける必要もないため、上記の問題が生じ得ない。

なお、本実施形態では、説明を容易にするために検出コイルＬ１及び基準コイルＬ２を同一の形状、同一の巻線仕様としたが、必ずしも同一にする必要はない。すなわち、検出コイルＬ１及び基準コイルＬ２のコンダクタンスＧ１，Ｇ２が、例えば周囲温度や周囲に存在する金属等の環境の影響を受けて比例的に、又は等差的に変化するものであればよい。そして、このコンダクタンスＧ１，Ｇ２の変化分を、帰還制御回路５により各発振回路３，３’のコンダクタンスＧ０，Ｇ０’に反映すれば十分である。このような場合、第２共振回路２の発振周波数を第１共振回路１の発振周波数と異なるものにする、或いは基準コイルＬ２を小型化する等の設計変更が可能である。

（実施形態３）
以下、本発明に係る近接センサの実施形態３について図面を用いて説明する。但し、本実施形態の基本的な構成は実施形態１と共通であるので、共通する部位には同一の番号を付して説明を省略する。また、以下の説明では、図３（ａ），（ｂ）に示す矢印によりｘ方向、ｙ方向、ｚ方向を定めるものとする。また、以下の説明において、検出コイルＬ１及び基準コイルＬ２は同一の形状であり、且つ同一の巻線仕様であるものとする。また、検出コイルＬ１及び基準コイルＬ２は、ほぼ同一の発振周波数で駆動されており、互いに干渉しない距離を隔てて配置されているものとする。なお、各コイルＬ１，Ｌ２を除いた各共振回路１，２、各発振回路３，３’、検出回路４、帰還制御回路５は、何れも後述するセンサ本体Ａ１に収納されたプリント配線板Ｐ１上に設けられている。

本実施形態は、図３（ａ），（ｂ）に示すように、変位体Ｍ１と対向配置される検出コイルＬ１及び基準コイルＬ２と、各コイルＬ１，Ｌ２及びプリント配線板Ｐ１を収納するセンサ本体Ａ１とを備える。検出コイルＬ１は、平板状のプリント配線板Ｐ１の上面（図３（ｂ）における上面）に形成されるコイルパターンから成る。同じく、基準コイルＬ２は、プリント配線板Ｐ１の上面に形成されるコイルパターンから成る。変位体Ｍ１は、例えば鉄系材料で形成された平板状の部材であり、プリント配線板Ｐ１の上側においてｘ方向に沿って移動自在に配設されている。なお、プリント配線板Ｐ１の上面と各コイルＬ１，Ｌ２との間には、一定の間隔Ｈ１が空けられている。

変位体Ｍ１は、ｚ方向において、検出コイルＬ１と重なり合うように変位する。検出コイルＬ１のコンダクタンスＧ１は、変位体Ｍ１とのｚ方向における重なり具合に基づいて変化する。以下では、変位体Ｍ１と何れかのコイルＬ１，Ｌ２とが重なり合う量を「オーバーラップ量」と称する。変位体Ｍ１の移動範囲は、検出コイルＬ１に対するオーバーラップ量が０％〜１００％となる範囲である。

この移動範囲において、変位体Ｍ１の基準コイルＬ２に対するオーバーラップ量は常に１００％であるとする。したがって、基準コイルＬ２のコンダクタンスＧ２は、変位体Ｍ１のｘ方向の変位によっては変化しない。勿論、変位体Ｍ１の基準コイルＬ２に対するオーバーラップ量は１００％に限定されるものではなく、例えば５０％であってもよい。但し、基準コイルＬ２は、変位体Ｍ１の移動範囲の全体に亘って、オーバーラップ量が常に一定となるように配置すべきである。

本実施形態では、帰還制御回路５は、第１発振回路３のコンダクタンスＧ０が第２発振回路３’のコンダクタンスＧ０’の７０％となるように第１発振回路３のバイアス電流ＩＢ１を制御する。仮に変位体Ｍ１の検出コイルＬ１に対するオーバーラップ量に基づいて、検出コイルＬ１のコンダクタンスＧ１が４０〜１００％の範囲で変化するものとする。既に述べたように、第１発振回路３のコンダクタンスＧ０は、第２発振回路３’のコンダクタンスＧ０’の７０％となるように制御されている。このため、変位体Ｍ１の検出コイルＬ１に対するオーバーラップ量が５０％のときに、検出コイルＬ１のコンダクタンスＧ１が７０％となり、第１発振回路３のコンダクタンスＧ０と等しくなる。

したがって、オーバーラップ量が５０％よりも大きくなると、検出コイルＬ１のコンダクタンスＧ１が第１発振回路３のコンダクタンスＧ０を上回るため、第１発振電圧Ｖ１が低下して検出信号がローレベルとなる。これにより、変位体Ｍ１が接近していることを検出することができる。一方、オーバーラップ量が５０％よりも小さい場合には、第１共振回路１の発振が続くことから第１発振電圧Ｖ１は低下せず、検出信号がハイレベルとなる。これにより、変位体Ｍ１が接近していないことを検出できる。

ここで、各検出コイルＬ１，Ｌ２と変位体Ｍ１との間は、上述のように一定の間隔Ｈ１が空けられている。しかしながら、センサの組立時における工程のばらつきや、センサに外部から与えられる振動等の理由により、変位体Ｍ１の位置がｚ方向にずれ、この間隔Ｈ１が変動する場合がある。この場合、第１発振回路３のコンダクタンスＧ０が固定されていると、間隔Ｈ１の変動により、変位体Ｍ１の検出点にずれが生じる。

例えば、検出コイルＬ１に対するオーバーラップ量が５０％となる位置を変位体Ｍ１の検出点と仮定する。ここで、各コイルＬ１，Ｌ２の位置がずれて間隔Ｈ１が大きくなったとする。この場合、第１発振回路３のコンダクタンスＧ０が固定されていれば、検出コイルＬ１に対するオーバーラップ量が５０％を上回っても変位体Ｍ１の接近を検出することができない。すなわち、変位体Ｍ１の検出点にずれが生じる。

そこで、本実施形態では、基準コイルＬ２を用いることで、間隔Ｈ１の変化による変位体Ｍ１の検出点のずれを補正している。すなわち、間隔Ｈ１の変化に伴って各コイルＬ１，Ｌ２のコンダクタンスＧ１，Ｇ２が変化すると、帰還制御回路５は、基準コイルＬ２のコンダクタンスＧ２の変化分に基づいて各発振回路３，３’のバイアス電流ＩＢ１を制御する。これにより、間隔Ｈ１の変化に伴う基準コイルＬ２のコンダクタンスＧ２の変化分が、第１発振回路３のコンダクタンスＧ０に反映される。したがって、本実施形態では、間隔Ｈ１の変化による変位体Ｍ１の検出点のずれを補正することができる。

なお、センサの組立時のばらつき等により、変位体Ｍ１がｙ方向にずれた場合にも、上記と同様に、基準コイルＬ２を用いて第１発振回路３のコンダクタンスＧ０を変化させることで、変位体Ｍ１の検出点のずれを補正することができる。

ところで、本実施形態は、回転速度センサとしても好適に使用することができる。以下、回転速度センサの一例について図４（ａ），（ｂ）を用いて説明する。なお、以下の説明では、図４（ａ）における紙面手前を上方向、紙面奥を下方向と定める。また、配線板Ｐ１及びセンサ本体Ａ１は、何れも図示を省略している。この回転速度センサは、図４（ａ）に示すように、周方向に沿って回転自在な円板状の歯車（変位体）Ｍ２と、検出コイルＬ１と、基準コイルＬ２とを備える。

歯車Ｍ２の外周には、その周方向に沿って複数の歯Ｍ２０が一定の間隔を空けて突設されている。検出コイルＬ１は、歯Ｍ２０の通過領域の上側に配置されている。また、基準コイルＬ２は、歯車Ｍ２における歯Ｍ２０が設けられていない領域の上側に配置されている。検出コイルＬ１及び基準コイルＬ２は、図４（ｂ）に示すように、何れも歯車Ｍ２との間に一定の間隔Ｈ１を空けて配置されている。また、基準コイルＬ２は、歯Ｍ２０の移動に伴ってコンダクタンスＧ２が変化しない位置に配置されている。

検出コイルＬ１のコンダクタンスＧ１は、歯Ｍ２０が検出コイルＬ１の下側を通過するときに増大する。このため、検出回路４の出力する検出信号は、歯Ｍ２０が検出コイルＬ１の下側を通過するタイミングでローレベルとなり、それ以外ではハイレベルとなる。したがって、検出信号の周期を計測することで、歯車Ｍ２の回転速度を検出することができる。

この回転速度センサにおいても、間隔Ｈ１の変化や、変位体Ｍ１のｙ方向のずれが生じた場合には、基準コイルＬ２を用いて第１発振回路３のコンダクタンスＧ０を変化させることで、変位体Ｍ１の検出点のずれを補正することができる。

（実施形態４）
以下、本発明に係る近接センサの実施形態４について図面を用いて説明する。但し、本実施形態の基本的な構成は実施形態１と共通であるので、共通する部位には同一の番号を付して説明を省略する。なお、以下の説明では、図５（ａ）における紙面手前を上方向、紙面奥を下方向と定める。また、各コイルＬ１，Ｌ２を除いた各共振回路１，２、各発振回路３，３’、検出回路４、帰還制御回路５は、何れもプリント配線板Ｐ１上に設けられている。このプリント配線板Ｐ１及びセンサ本体Ａ１は、図示を省略している。

実施形態３の回転速度センサにおいて、図４（ｂ）に示すように、本来であれば、各コイルＬ１，Ｌ２と歯車Ｍ２との間隔は均一である。しかしながら、センサの組立時における工程のばらつきや、センサに外部から与えられる振動等の理由により歯車Ｍ２が傾く場合がある。この場合、歯車Ｍ２が各コイルＬ１，Ｌ２に対して傾いて配置されることにより、検出コイルＬ１と歯車Ｍ２との間隔と、基準コイルＬ２と歯車Ｍ２との間隔とが互いに異なってしまう。

このため、基準コイルＬ２のコンダクタンスＧ２に基づいて第１発振回路３のコンダクタンスＧ０を変化させると、間隔のずれにより検出点のずれを正しく補正することができない。したがって、検出信号のハイレベル・ローレベルの切替タイミングにもずれが生じるため、所望の検出特性を得ることができないという問題がある。本実施形態は、上記の問題を解消するものである。

本実施形態は、回転速度センサとして使用するものであって、図５（ａ）に示すように、周方向に沿って回転自在な円板状の回転体（変位体）Ｍ３と、検出コイルＬ１と、２つの基準コイルＬ２とを備える。

回転体Ｍ３の内側には、周方向に沿って複数の空隙Ｍ３０が一定の間隔を空けて設けられている。検出コイルＬ１は、空隙Ｍ３０の通過領域の上側に配置されている。各基準コイルＬ２は、回転体Ｍ３における空隙Ｍ３０の設けられていない領域の上側で、且つ基準コイルＬ１を挟む形で配置されている。これら基準コイルＬ２は直列（又は並列）に接続されており、回路的には１つのインダクタとして機能する。

検出コイルＬ１のコンダクタンスＧ１は、空隙Ｍ３０が検出コイルＬ１の下側を通過するときに減少する。このため、検出回路４の出力する検出信号は、空隙Ｍ３０が検出コイルＬ１の下側を通過するタイミングでハイレベルとなり、それ以外ではローレベルとなる。したがって、検出信号の周期を計測することで、回転体Ｍ３の回転速度を検出することができる。

ここで、回転体Ｍ３の中心に近い一方の基準コイルＬ２と回転体Ｍ３との間隔を「Ｈ１」、検出コイルＬ１と回転体Ｍ３との間隔を「Ｈ２」、回転体Ｍ３の中心から遠い他方の基準コイルＬ２と回転体Ｍ３との間隔を「Ｈ３」とする。間隔Ｈ１は間隔Ｈ２よりも小さく、間隔Ｈ３は間隔Ｈ２よりも大きくなっており、各基準コイルＬ２と回転体Ｍ３との間隔Ｈ１，Ｈ３は、何れも検出コイルＬ１と回転体Ｍ３との間隔Ｈ２と異なっている。但し、間隔Ｈ１，Ｈ３の平均値は間隔Ｈ２とほぼ等しくなる。このため、各基準コイルＬ２の合成コンダクタンスを用いることで、間隔のずれの影響を相殺することができる。

そして、本実施形態では、検出コイルＬ１を挟んで設けられた２つの基準コイルＬ２の合成コンダクタンスに基づいて第１発振回路３のコンダクタンスＧ０を変化させている。これにより、間隔のずれを相殺することができ、検出点のずれを正しく補正することができる。したがって、検出信号のハイレベル・ローレベルの切替タイミングのずれも低減することができ、所望の検出特性に近付けることができる。

なお、本実施形態では２つの基準コイルＬ２を用いているが、３つ以上の基準コイルＬ２を用いてもよい。また、各基準コイルＬ２は、検出コイルＬ１を挟んで等間隔に配置されるのが望ましい。このように構成することで、間隔のずれを効率良く相殺することができるので、望ましい。

また、本実施形態では、２つの基準コイルＬ２を直列（又は並列）に接続して１つのインダクタとして機能させているが、他の構成であってもよい。例えば、後述する実施形態５のように、１つの第１発振回路３に対して各基準コイルＬ２を時分割で切り替えて接続する構成であってもよい。この場合、各基準コイルＬ２を接続した状態における第１発振回路３のコンダクタンスＧ０をそれぞれ求め、例えばその平均値を、検出コイルＬ１を第１発振回路３に接続した状態における第１発振回路３のコンダクタンスＧ０として用いればよい。

（実施形態５）
以下、本発明に係る近接センサの実施形態５について図面を用いて説明する。但し、本実施形態の基本的な構成は実施形態１と共通であるので、共通する部位には同一の番号を付して説明を省略する。本実施形態は、図６に示すように、第１共振回路１及び第２共振回路２の何れか一方を第１発振回路３に択一的に切り替えて接続する構成となっている。なお、各共振回路１，２を第１発振回路３に択一的に切り替えて接続する切替手段については従来周知であるので、ここでは説明を省略する。

第１共振回路１及び第２共振回路２は、第１発振回路３と、制御回路６とを共用する。制御回路６は、差動増幅器６０と、ピークディテクタ６１と、比較器６２と、カウンタ６３と、モード制御回路６４とを備える。差動増幅器６０は、第１発振電圧Ｖ１又は第２発振電圧Ｖ２を増幅して出力する。ピークディテクタ６１は、第１発振電圧Ｖ１又は第２発振電圧Ｖ２のピーク値を検出する。比較器６２は、ピークディテクタ６１において検出した第１発振電圧Ｖ１のピーク値又は第２発振電圧Ｖ２のピーク値と、基準電圧ＶＲ０とを比較し、比較結果に基づいた信号を出力する。

カウンタ６３は、後述する基準モードにおいて、比較器６２の出力値にしたがってデジタルの出力値を逐次増減する。また、カウンタ６３は、後述する検出モードにおいては、比較器６２の出力値に依らず、基準モードで最終的に得られた出力値を保持する。モード制御回路６４は、切替手段と同期している。そして、モード制御回路６４は、第１共振回路１が第１発振回路３に接続されている状態では検出モードでカウンタ６３を動作させる。また、モード制御回路６４は、第２共振回路２が第１発振回路３に接続されている状態では基準モードでカウンタ６３を動作させる。

以下、本実施形態の動作について説明する。先ず、切替手段により第２共振回路２が第１発振回路３に接続されると、モード制御回路６４は、カウンタ６３を基準モードに切り替える。そして、制御回路６では、カウンタ６３が比較器６２の出力値にしたがってデジタルの出力値を逐次増減する。カウンタ６３で得られた出力値は、第１発振回路３の電流ＤＡＣ３０に入力される。このカウンタ６３からの出力値に基づいて、第１発振回路３の電流ＤＡＣ３０がバイアス電流ＩＢ１を制御する。例えば、カウンタ５３の出力値が大きくなると、電流ＤＡＣ３０は、バイアス電流ＩＢ１が大きくなるように制御する。このように、制御回路６は、第２発振電圧Ｖ２が一定となるようにバイアス電流ＩＢ１を制御する。これにより、基準コイルＬ２のコンダクタンスＧ２の変化分が第１発振回路３のコンダクタンスＧ０に反映される。すなわち、基準モードにおいては、制御回路６は帰還制御回路５として動作する。

次に、切替手段により第１共振回路１が第１発振回路３に接続されると、モード制御回路６４は、カウンタ６３を検出モードに切り替える。そして、カウンタ６３の出力値は、基準モードにおいて最終的に得られた出力値に保持される。このカウンタ６３からの出力値に基づいて、第１発振回路３の電流ＤＡＣ３０がバイアス電流ＩＢ１を制御する。これにより、第１発振回路３のコンダクタンスＧ０は、基準モードにおける基準コイルＬ２のコンダクタンスＧ２の変化分が反映された値に固定される。ここで、検出モードでは、比較器６２は変位体Ｍ１の接近の有無を示す検出信号を出力する。すなわち、検出モードにおいては、制御回路６は検出回路４として動作する。

本実施形態の検出信号は、第１共振回路１の発振状態によって決定される。例えば、変位体Ｍ１が接近して検出コイルＬ１のコンダクタンスＧ１が第１発振回路３のコンダクタンスＧ０の絶対値よりも大きくなると、第１共振回路１の発振が停止する。すると、比較器６２において第１発振電圧Ｖ１のピーク値が基準電圧ＶＲ０を下回るため、検出信号はハイレベルとなり、変位体Ｍ１が接近していることを検出できる。一方、変位体Ｍ１が接近しておらず検出コイルＬ１のコンダクタンスＧ１が第１発振回路３のコンダクタンスＧ０の絶対値よりも小さい場合には、第１共振回路１は発振する。すると、比較器６２において第１発振電圧Ｖ１のピーク値が基準電圧ＶＲ０を上回るため、検出信号はローレベルとなり、変位体Ｍ１が接近していないことを検出できる。

本実施形態では、切替手段により各共振回路１，２を一定時間毎に交互に第１発振回路３に接続するように構成している。すなわち、本実施形態において、各共振回路１，２は発振回路３を時分割で共用している。このため、共振回路１，２毎に発振回路を設ける必要がないので、回路構成を簡略化して小型化を図ることができ、更に製造コストを低減することができる。

なお、センサの起動時にのみ第２共振回路２を発振回路３に接続し、その後は第１共振回路１のみを発振回路３に接続する構成（すなわち、センサの起動時のみ基準モードで動作し、その後は検出モードで動作する構成）でもよい。この構成では、検出モードに切り替わってからは基準モードに切り替わることがない。したがって、この構成では、検出モードに一度切り替わると、間断なく変位体Ｍ１の接近の有無を検出することができ、応答性を確保することができる。また、本実施形態では、共振回路１，２毎に第１コンデンサＣ１、第２コンデンサＣ２を設けているが、１つのコンデンサを各共振回路１，２で共用してもよい。

ところで、本実施形態では、検出モードにおいて、単一の基準電圧ＶＲ０と第１発振電圧Ｖ１とを比較することで検出信号のレベルを切り替えているが、チャタリングが発生する虞がある。そこで、チャタリングの発生を防ぐために、比較器６２において基準電圧ＶＲ０の他に閾値電圧を設け、ヒステリシスを付与してもよい。或いは、比較器６２に閾値電圧を設ける代わりに、カウンタ６３の出力値を検出信号のレベルに基づいて切り替えることで、ヒステリシスを付与してもよい。

（実施形態６）
以下、本発明に係る近接センサの実施形態６について図面を用いて説明する。但し、本実施形態の基本的な構成は実施形態１と共通であるので、共通する部位には同一の番号を付して説明を省略する。なお、本実施形態では、説明を簡単にするために、検出コイルＬ１及び基準コイルＬ２は同一の形状であり、且つ同一の巻線仕様であるものとする。また、検出コイルＬ１及び基準コイルＬ２は、ほぼ同一の発振周波数で駆動されており、互いに干渉しない距離を隔てて配置されているものとする。更に、変位体Ｍ１及び基準金属体Ａ１０は、同一の形状であり、且つ同一の金属材料で形成されているものとする（図８（ａ）参照）。このため、変位体Ｍ１と検出コイルＬ１との間隔Ｘが、基準コイルＬ２と基準金属体Ａ１０との間隔Ｄ０と等しくなると、検出コイルＬ１のコンダクタンスＧ１が第１発振回路３のコンダクタンスＧ０と等しくなる。

なお、各コイルＬ１，Ｌ２を除いた各共振回路１，２、各発振回路３，３’、検出回路４、帰還制御回路５は、何れもセンサ本体Ａ１に収納されたプリント配線板Ｐ１上に設けられている。ここでは、センサ本体Ａ１及びプリント配線板Ｐ１を省略する。

実施形態１では、変位体Ｍ１が検出点に到達し、検出コイルＬ１のコンダクタンスＧ１が第１発振回路３のコンダクタンスＧ０を上回ると、第１発振電圧Ｖ１が低下して第１共振回路１の発振が停止する。しかしながら、発振が一度停止すると、再度第１共振回路１を発振させるためには時間を要する。このため、例えば回転体Ｍ２を用いた回転速度センサ等では、回転体Ｍ２の速度が高速になると、歯車Ｍ２０の接近の有無を連続して検出することができなくなる虞がある。

そこで、本実施形態では、図７に示すように、帰還制御回路５において、比較器５２をオペアンプ５２に換えている。また、帰還制御回路５において、更にオペアンプ５４と、３つのＮ型ＭＯＳＦＥＴから成るスイッチング素子５５〜５７を新たに設けている。また、各発振回路３，３’において、電流ＤＡＣ３０の代わりにＰ型ＭＯＳＦＥＴから成るスイッチング素子Ｑ７を新たに設けている。

オペアンプ５２は、ピークディテクタ５１において検出した第２発振電圧Ｖ２のピーク値と、基準電圧ＶＲ０との差分に基づいた電圧を出力する。オペアンプ５４は、ピークディテクタ４１において検出した第１発振電圧Ｖ１のピーク値と、基準電圧ＶＲ１（＜ＶＲ０）との差分に基づいた電圧を出力する。スイッチング素子５５は、ソースがグランドに、ドレインが第１発振回路３のスイッチング素子Ｑ７のドレインに接続されている。また、スイッチング素子５５のゲートには、オペアンプ５４の出力電圧が入力されている。

スイッチング素子５６は、ソースがグランドに、ドレインが第２発振回路３’のスイッチング素子Ｑ７のドレインに接続されている。また、スイッチング素子５６のゲートには、オペアンプ５２の出力電圧が入力されている。スイッチング素子５７は、ソースがグランドに、ドレインが第１発振回路３のスイッチング素子Ｑ７のドレインに接続されている。また、スイッチング素子５７のゲートには、オペアンプ５２の出力電圧が入力されている。

各発振回路３，３’のスイッチング素子Ｑ７は、そのゲート及びソースがスイッチング素子Ｑ３，Ｑ４の各ゲート及びソースとそれぞれ接続されている。このため、各スイッチング素子Ｑ３，Ｑ４，Ｑ７でカレントミラー回路を構成している。したがって、スイッチング素子Ｑ７のドレイン電流が各発振回路３，３’を流れるバイアス電流ＩＢ１に等しくなる。

以下、本実施形態の動作について説明する。帰還制御回路５において、スイッチング素子５６のドレイン電流Ｉ２は、オペアンプ５２の出力電圧に比例する。そして、このドレイン電流Ｉ２に基づいて、第２発振回路３’のスイッチング素子Ｑ７のドレイン電流を制御する。例えば、基準コイルＬ２のコンダクタンスＧ２が低下して第２発振電圧Ｖ２のピーク値が想定よりも大きくなった場合、オペアンプ５２の出力電圧が低下する。これに伴ってスイッチング素子５６のドレイン電流Ｉ２も低下するため、第２発振回路３’のスイッチング素子Ｑ７のドレイン電流も低下する。このため、ドレイン電流Ｉ２の低下に伴って第２発振回路３’を流れるバイアス電流ＩＢ１も低下することで、第２発振回路３’のコンダクタンスＧ０’も低下する。すなわち、帰還制御回路５は、実施形態１と同様に、第２発振電圧Ｖ２の振幅が一定となるように制御することで、第２発振回路３’のコンダクタンスＧ０’を基準コイルＬ２のコンダクタンスＧ２と等しくなるように制御する。

また、帰還制御回路５において、スイッチング素子５７のドレイン電流Ｉ２も、オペアンプ５２の出力電圧に比例する。そして、このドレイン電流Ｉ２に基づいて、第１発振回路３のスイッチング素子Ｑ７のドレイン電流を制御する。このため、第１発振回路３のコンダクタンスＧ０は、第２発振回路３’のコンダクタンスＧ０’と同様に、基準コイルＬ２のコンダクタンスＧ２の変化に伴って変動する。すなわち、帰還制御回路５は、実施形態１と同様に、基準コイルＬ２のコンダクタンスＧ２に基づいて各発振回路３，３’のコンダクタンスＧ０，Ｇ０’を制御している。

ここで、変位体Ｍ１が検出点に到達し、第１発振電圧Ｖ１のピーク値が基準電圧ＶＲ０を上回る場合について説明する。このとき、検出コイルＬ１のコンダクタンスＧ１が第１発振回路３のコンダクタンスＧ０を上回るため、第１発振電圧Ｖ１が低下する。そして、第１発振電圧Ｖ１のピーク値が基準電圧ＶＲ１を下回ると、帰還制御回路５のオペアンプ５４の出力電圧が上昇し、スイッチング素子５５のドレイン電流Ｉ１が増大する。このスイッチング素子５５のドレイン電流Ｉ１と、スイッチング素子５７のドレイン電流Ｉ２との和に基づいて、第１発振回路３のスイッチング素子Ｑ７のドレイン電流を制御する。そして、各ドレイン電流Ｉ１，Ｉ２の和の上昇に伴って第１発振回路３を流れるバイアス電流ＩＢ１も上昇する。これにより、第１発振回路３のコンダクタンスＧ０が上昇し、第１発振電圧Ｖ１のピーク値が基準電圧ＶＲ１と等しくなるように制御される（図８（ｂ）参照）。すなわち、帰還制御回路５は、第１発振電圧Ｖ１の振幅が一定となるように制御することで、第１発振回路３のコンダクタンスＧ０を検出コイルＬ１のコンダクタンスＧ１と等しくなるように制御する。

なお、変位体Ｍ１が更に検出コイルＬ１に接近し、変位体Ｍ１と検出コイルＬ１との間隔Ｘが、基準コイルＬ２と基準金属体Ａ１０との間隔Ｄ１（＜Ｄ０）に達すると、第１発振回路３のコンダクタンスＧ０は、回路の制約上、最大値に達して頭打ちとなる。このため、図８（ｂ）に示すように、検出コイルＬ１のコンダクタンスＧ１の変化に第１発振回路３のコンダクタンスＧ０が追従できなくなり、第１発振電圧Ｖ１が低下し、第１共振回路１の発振が停止する。

上述のように、本実施形態では、変位体Ｍ１が検出点に到達し、検出コイルＬ１のコンダクタンスＧ１が第１発振回路３のコンダクタンスＧ０を上回ったとしても、第１発振回路３のコンダクタンスＧ０が検出コイルＬ１のコンダクタンスＧ１に追従する。そして、検出コイルＬ１のコンダクタンスＧ１が第１発振回路３のコンダクタンスＧ０の最大値を超えない限りは、第１共振回路１の発振は直ぐには停止しない。このため、例えば回転体Ｍ２を用いた回転速度センサ等において、本実施形態は特に有効である。すなわち、回転体Ｍ２の速度が高速になった場合でも、検出コイルＬ１のコンダクタンスＧ１が第１発振回路３のコンダクタンスＧ０の最大値を超えない限りは、歯車Ｍ２０の接近の有無を連続して検出することができる。

ところで、従来であれば、変位体Ｍ１が接近して検出コイルＬ１のコンダクタンスＧ１が第１発振回路３のコンダクタンスＧ０を上回ると、第１共振回路３の発振は停止する。また、例えばコイルの断線やショート、その他の原因によりセンサが故障した場合にも、第１共振回路３の発振は停止する。すなわち、従来では、センサの故障により第１共振回路３の発振が停止しているのか、単に変位体Ｍ１が接近しているために第１共振回路３の発振が停止しているのかを区別することができなかった。

本実施形態では、Ｄ１＜Ｘ＜Ｄ０の範囲であれば第１共振回路１の発振は停止しない。これを利用して、本実施形態では、基準電圧ＶＲ２（＜ＶＲ１）と第１発振電圧Ｖ１のピーク値とを比較する比較器４３を設けることで、センサの故障の有無を判定できるようにしている。比較器４３からは、故障の発生の有無を示す故障判定信号が出力される。本実施形態では、比較器４３において第１発振電圧Ｖ１のピーク値が基準電圧ＶＲ２を下回った場合、故障発生信号がハイレベルとなる。すなわち、本実施形態では、通常の動作時においては発振が停止しないはずの第１共振回路１の発振の停止を検出した場合、センサが故障したと判定する。したがって、本実施形態では、変位体Ｍ１が接近している状態であっても、センサの故障の有無を判定することができる。

１ 第１共振回路
２ 第２共振回路
３ 第１発振回路
３’ 第２発振回路
４ 検出回路
５ 帰還制御回路
Ｌ１ 検出コイル
Ｌ２ 基準コイル

Claims (8)

1. 変位体の検出すべき方向の変位に伴って電気的又は磁気的特性が変化する検出コイルを含む第１共振回路と、前記変位体の前記変位による影響を前記検出コイルよりも受け難い基準コイルを含む第２共振回路と、前記第１共振回路に接続する第１発振回路と、前記第２共振回路に接続する第２発振回路と、前記第１共振回路の発振電圧に基づいて前記変位体の接近の有無を検出する検出回路と、前記第２共振回路の発振電圧の振幅が一定となるように前記第２発振回路のコンダクタンスを制御する帰還制御回路とを備え、前記帰還制御回路は、前記第１発振回路のコンダクタンスも連動して制御することを特徴とする近接センサ。
2. 前記基準コイルのコンダクタンスに変化をもたらす調節用の部材が配置されることを特徴とする請求項１記載の近接センサ。
3. 前記調節用の部材は、前記変位体と同種の金属材料から成ることを特徴とする請求項２記載の近接センサ。
4. 前記基準コイル又は前記調節用の部材の少なくとも何れか一方の位置を調節する調節機構が設けられることを特徴とする請求項２又は３記載の近接センサ。
5. 前記基準コイルは複数のコイルから成り、前記帰還制御回路は、前記各コイルのコンダクタンスに基づいて前記第２発振回路のコンダクタンスを制御することを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載の近接センサ。
6. 前記帰還制御回路は、前記第１共振回路のコンダクタンスが前記第１発振回路のコンダクタンスを上回ると、前記第１共振回路の発振電圧の振幅が一定となるように前記第１発振回路のコンダクタンスを制御することを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項に記載の近接センサ。
7. 前記各発振回路は１つの発振回路で構成され、前記各共振回路は、前記１つの発振回路を時分割で共用することを特徴とする請求項１乃至６の何れか１項に記載の近接センサ。
8. 前記１つの発振回路は、起動時には前記第２共振回路に接続し、その後は前記第１共振回路に接続することを特徴とする請求項７記載の近接センサ。

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