JP2016003894A - 周波数変調方式近接センサー - Google Patents

Abstract

【課題】被検出物体の近接を検知する光学センサーはセンサー外部からの光・赤外線を検知するものであるため、センサーに入射する光・赤外線の状態が非常に重要となる。例えば、外部からの太陽光線の入射、ストーブ等の熱源の存在、被検出物体の色等の条件により大きな影響を受ける。
【解決手段】静電容量の変化で被検出物体を検出する近接センサーは上記問題を有しないが、静電容量の変化を周波数変調器の周波数変化により検出する方法では、温度、電源変動等の外乱で誤検出、未検出が生じやすいため、本発明では温度、電源電圧変動等の外乱をキャンセルし、あるいは、温度、電源電圧変動等の外乱をキャンセル制御することで精度の高い近接センサーを提供する。
【選択図】図１

Description

本発明は、近距離（おおよそ数メートル以内）に近接した被検出物体を検出することができる近接センサーに関する。

特開２０１１−１１８１５６（第８ページ図１）

千葉作富郎、"トランジスタ正弦波発振器の発展状況（第２報）"、［ｏｎｌｉｎｅ］、昭和５２年９月、電気関係学会東海支部連合大会、［平成２６年５月３０日検索］、インターネット＜ｈｔｔｐｓ：／／ｎａｇａｎｏ−ｎｃｔ．ｒｅｐｏ．ｎｉｉ．ａｃ．ｊｐ／ｉｎｄｅｘ．ｐｈｐ？ａｃｔｉｏｎ＝ｐａｇｅｓ＿ｖｉｅｗ＿ｍａｉｎ＆ａｃｔｉｖｅ＿ａｃｔｉｏｎ＝ｒｅｐｏｓｉｔｏｒｙ＿ａｃｔｉｏｎ＿ｃｏｍｍｏｎ＿ｄｏｗｎｌｏａｄ＆ｉｔｅｍ＿ｉｄ＝６８５＆ｉｔｅｍ＿ｎｏ＝１＆ａｔｔｒｉｂｕｔｅ＿ｉｄ＝２２＆ｆｉｌｅ＿ｎｏ＝１＆ｐａｇｅ＿ｉｄ＝１３＆ｂｌｏｃｋ＿ｉｄ＝２８＞

近接センサーは、セキュリティーを確保するために敷地内に侵入する人物等を検知する用途、暗所で人が入室・通行等した場合に自動で電灯を点灯させる用途、衛生上・作業上等の理由で人体の一部が他所に触れることができない場合に意図的に非接触でスイッチをＯＮにする用途等で用いられる。現在、これらの用途で用いられる近接センサーは光センサー・赤外線センサー等の光学センサーが主流である。

しかし、これらの光学センサーはセンサー外部からの光・赤外線を検知するものであるため、センサーに入射する光・赤外線の状態が非常に重要となる。例えば、外部からの太陽光線の入射、ストーブ等の熱源の存在、被検出物体の色等の条件により大きな影響を受けることとなる。

一方、特許文献１は静電容量の変化で被検出物体を検出する近接センサーを提供しているが、静電容量の変化を自励発振器の周波数変化のみにより検出するため、温度、電源電圧変動等の外乱により検出誤差が大きくなるという当該文献記載外の問題があった。

以下の方法で上記の課題を解決する。
導電性のセンサー電極とアース間で形成され、被検出物体が該センサー電極に近接すると容量が変化するコンデンサと、該コンデンサに並列に接続したコンデンサとコイルにより周波数値が決定される周波数変調器と、前記周波数変調器出力周波数と異なる周波数を出力するローカル信号発生器と、前記周波数変調器出力と前記ローカル信号発生器出力を入力し、それらの周波数の差分周波数を出力する周波数変換器と、前記周波数変換器出力の高域周波数成分をろ過するフィルタまたは、低域周波数成分と高域周波数成分をろ過するフィルタと、前記フィルタ出力信号の周波数値を検出する周波数検出器と、前記周波数検出器出力の周波数値の変化を検出する周波数変動検出器から構成される近接センサーにおいて、周波数変動が長期間で変動する周波数成分は検出せず、被検出物体が前記センサー電極に近接したことにより短期間で変動する周波数成分を検出することにより、温度変動等の外乱によっても検出誤差が大きくならない近接センサーを提供する。

ローカル信号発生器を周波数安定度が１０ｐｐｍより安定である発振器とすることで、温度変動等による周波数変動が周波数変調器のみに限定し、検出誤差を小さくした近接センサーを提供する。

また、ローカル信号発生器を周波数変調器と同一回路で構成された自励発振器とすることで、温度変動等の外乱を周波数変調器と、ローカル信号発生器に同一の効果を及ぼさせることにより、変動をキャンセルし温度変動等の外乱によっても検出誤差が大きくならない近接センサーを提供する。

ローカル信号発生器の出力周波数を、周波数変動検出器出力により制御することで、長期間で変動する周波数成分を打ち消す制御を行うことにより温度変動等の外乱によっても検出誤差が大きくならない近接センサーを提供する。

本発明により、光、熱源等の外部環境を考慮することなく、温度等の変動の影響をうけずに、被検出物体が近接することを高精度に検出することができる近接センサーを提供することができる。

本発明による近接センサーの第１の実施例である。 本発明による近接センサーの第２の実施例である。 本発明による近接センサーの第３の実施例である。 本発明による近接センサーの第４の実施例である。 周波数変調器の実施例である。 水晶周波数発振器の実施例である。 ローカル信号発生器として周波数変調器と同一回路の自励周波数発振器とした場合の実施例である。 電圧制御発振器の実施例である。 周波数変換器の実施例である。 周波数検出器の実施例である。 周波数変動検知器の実施例である。 周波数制御機能を有する周波数変動検出器の実施例である。 周波数変動検出器の被検出物体近接による周波数変動検出機能の動作フローである。 周波数変動検出器の周波数制御機能の動作フローである。 可変容量ダイオードの逆電圧に対する静電容量の特性図である。 可変容量ダイオードを用いた逆電圧に対するタンク回路の共振周波数特性である。 近接センサーのセンサー電極の実施例である。 センサー電極が有する静電容量の模式図である。 被検出物体の距離と発振周波数の関係を示す図である。

本発明による近接センサーは、導体が大地（アース）に対して有している静電容量を、自励発振器の静電容量の一部として共振回路を構成し、一端を大地に接触した物体（被検出物体）をその導体に接近させると、物体との距離により導体の大地に対する静電容量が僅かに変化し、自励発振器の共振周波数変化となるため、この周波数変化をセンサー信号として取り出すことにより、被検出物体の接近を検知する。しかし、自励発振器は温度・電源電圧等の外部環境変化による周波数変動が大きく、自励発振器のみでは誤検出または未検出が生じる可能性が非常に高くなる。そこで、温度変動などの環境変化に左右されずに正確にセンサー信号として取り出すために、被検出物体によるセンサー信号とその他の要素による周波数成分を分離することにより正確な検出を可能とした。

図１に本発明の基本的な実施形態を示す。図１において、１０１は周波数変調器であり、コンデンサ１０８、１０９および周波数変調器を構成する他の部品定数により決定される周波数ｆである信号を発生する。コンデンサ１０８は被検出物体を含めた外部の状態により変化する静電容量を有するセンサー電極から構成される。図１８にセンサー電極が外部との間で静電容量を有する状態の模式図を示す。１８０１は被検出物体、１８０４は地球大地（アース）、１８０２はセンサー電極と被検出物体との間で形成される静電容量、１８０３はセンサー電極とアース間で形成される静電容量を示す。センサー電極が有する静電容量は１８０２と１８０３の合成容量であり、センサー電極が有する静電容量は被検知物体の近接する距離により変動する。

図５は周波数変調器１０１を、バイポーラトランジスタ５０１を用いたハートレー発振回路により構成した実施例である。抵抗５０５〜５０７はバイアス電圧設定用抵抗、５０２〜５０４は高周波結合用のパスコン、５１０はインダクタンス、１０８、１０９は、それぞれインダクタンス５１０に並列に接続されたコンデンサである。発振周波数はこれらインダクタンス、コンデンサにより決定され、コンデンサ１０８、１０９の合成容量をＣ、インダクタンス５１０の容量をＬとすれば、共振周波数ｆは、ｆ＝１／（２π√ＬＣ）で表される。センサー電極の実施例を図１７に示す。１７０１はセンサー電極であり、センサー電極は設置用絶縁体１７０２を用いてテーブル１７０３の裏面等に設置され、人等の被検出物体の近接を検出する。センサー電極の大きさは、被検出物体として何を検出するか、被検出物体の近接する態様・状態、検出後の動作等により調整する必要がある。本実施例においては、数ｃｍ×数ｃｍ程度の大きさの銅板をセンサー電極としている。図１９に被検出物体とセンサー電極の距離と発振周波数の関係の一例を示す。

周波数変調器１０１の発振周波数は、検出センサーとしての素子感度および特性の再現性を考慮して設定する。ここで、被検出物体の近接がないときの周波数変調器１０１の発振周波数をｆｏ、被検出物体が電極に近接した場合の周波数をｆ、ｆｏからの周波数変化をΔｆとすると、ｆ＝ｆｏ−Δｆとなる。ここで、ｆｏを１０ＭＨｚ、Δｆを１ｋＨｚとすれば、被検出物体の近接による周波数変動の最大値は０．０１％（＝Δｆ／ｆｏ）に過ぎない。このため、１０ＭＨｚの周波数で周波数変動を検出しようとすると、検出精度を十分に確保できない。そこで、検出精度を向上させるため、ローカル信号発生器１０２により発振周波数ｆ’＝ｆｏ＋ｆｐなる信号を周波数変換器１０３に入力し、ｆをダウンコンバートする。すなわち、周波数変換器出力周波数ｆｄｃは、ｆｄｃ＝ｆ’−ｆ＝ｆｐ＋Δｆとなる。この場合、被検出物体の近接による周波数変動はΔｆ／ｆｐとなるため、ｆｐ＝２０ｋＨｚとしたとき、周波数変動の最大値は５％となり、検出回路による検出誤差を小さくすることができる。ローカル信号発生器１０２の実施例については、図２〜図４で説明する。

図９に周波数変換器１０３の実施例を示す。９０１、９０２は入力および出力トランス、９０３はダイオード、９０４はＲＦ入力端子、９０５は局部発振信号入力端子、９０６はＩＦ出力端子である。本実施例においては、９０４のＲＦ入力端子に周波数変調器１０１出力信号を入力し、９０５の局部発振信号入力端子にはローカル信号発生器１０２出力信号を入力し、９０６のＩＦ出力端子にはフィルタ１０４入力を接続する。本実施例では、周波数変換素子としてダブルバランスドミクサを用いている。周波数変換器にはその他、作動アンプを用いたもの、半導体の非線形特性を用いたもの等があるが、周知技術を用いた素子が一般的に用いられているため、詳細は省略する。

フィルタ１０４は、周波数変換器で生じた高調波（ｆ±ｍｆ’）、および電源ライン、センサー電極１０８から誘導されたノイズ等を濾波する機能を有する。例えば、ｆｄｃの標準状態の中心周波数を２０ｋＨｚ、被検出物体の近接による周波数変動最大値を５ｋＨｚとすると、ｆｄｃの標準状態（外部環境の擾乱がない状態）からの変動値は、ｆｐ−Δｆであるから、変動範囲は１５ｋＨｚ〜２０ｋＨｚとなる。周波数変調器１０１の温度変動等の周波数変動を±１０ｋＨｚとすれば、ｆｄｃの変動範囲は５ｋＨｚ〜３０ｋＨｚとなる。このことから、フィルタ１０４の通過範囲をこの範囲とすれば、フィルタろ過範囲は、例えば、通過帯域に影響を受けないよう十分な余裕をとり、低域側カットオフ周波数を０．５ｋＨｚ、高域側カットオフ周波数を３００ｋＨｚとすればよい。ただし、低域のノイズの影響がなければ回路動作上は、（ｆ＋ｆ’）以上の周波数、上記の例においては、２０ＭＨｚ以上の周波数を除去すれば十分である。

周波数検出器１０５は周波数変換器出力信号の周波数を計測する機能を有する。図１０に具体的実施例を示す。図１０において１００１は入力信号の立上りエッジを検出する機能を有する。１００２はカウンタであり、入力端子１００８からの入力信号の立上りエッジ数をカウントする。本カウンタは、発振器１００５から生成された時間基準パルス生成機能１００４の出力パルス（時間間隔：Ｔｓ秒）により計数開始時にゼロリセットされ、同じパルス信号によりゼロリセット前のカウント値を１００３のラッチ機能によりラッチして、端子１００７から出力する。すなわち、周波数検出器１０５は、Ｔｓ時間内の立上りエッジ数をカウントし、カウント数を出力する機能を有する。

周波数変動検出器１０６は、周波数変調器１０１の出力信号周波数から被検出物体の近接による周波数変動成分を抽出して検出し、出力端子１０７から検出信号を出力する。図１１に周波数検出器１０６のハードウエアについての実施例を、図１３にソフトウエアについての実施例を示す。図１１において、１１０１はシリアルまたはパラレル形式の入力ポートであり、周波数検出器出力値を、入力端子１１０７から取り込む。１１０２は演算処理部、１１０３はプログラムおよびデータを蓄積するＲＯＭメモリ、１１０４はプログラム実行時に使用するＲＡＭメモリ、１１０５は物体を検知した場合に端子１１０８に検知信号を出力する出力ポート、１１０６はデータバスおよびアドレスバスである。

図１３に周波数変動検出器１０６の動作フローの実施例を示す。図１３において、前段の周波数検出器がＴｓ時間内でカウントした数値を１サンプルとして、Ｐサンプル（Ｓ１３０１、Ｓ１３０２）の最大値ｆｉｍａｘ［カウント］と最小値ｆｉｍｉｎ［カウント］を取り出し（Ｓ１３０３、Ｓ１３０４）、それらの差がΔｆｍａｘ［カウント］を超えた場合（Ｓ１３０５）に物体を検知したものとして出力ポートをＯＮとする（Ｓ１３０６）。具体的には、被検出物体が近づいたときに１秒間で５００Ｈｚだけ周波数の高い方向に変動するものとすれば、ｆｄｃ＝２０ｋＨｚ、Ｔｓ＝１００ｍｓ、Ｐ＝２０とした場合、２秒ごとに物体の検知判断をすることとなり、被検出物体が近接していない場合はｆｉｍｉｎとなりｆｉｍｉｎ＝２０００［カウント］、被検出物体が近接した場合に１秒間で５００Ｈｚ変動するものとすると、２秒間隔の検知判断区間のどこかでｆｉｍａｘ=２０５０［カウント］が得られる。これにより、Δｆｍａｘ＝３０［カウント］とすれば、ｆｉｍａｘ−ｆｉｍｉｎ＝５０≧Δｆｍａｘ＝３０となって、物体検知出力をＯＮとする。

時間間隔Ｔｓは検出したい周波数変化が検出できる最小値に設定すべきであり、近接センサーを使用する用途により異なる。例えば、意図的に手をかざして無接触でスイッチを投入するようなアプリケーションの場合には、比較的短時間で大きな周波数変化が期待できるためＴｓを小さくできるが、人が歩いて近づいてくることを検知する場合には、緩やかな周波数変化となることからＴｓを大きくとる必要がある。

図２〜図４によりローカル信号発生器１０２の具体的実施例について説明する。ローカル信号発生器の安定度が悪い場合は、周波数変調器１０１の温度変動等にローカル信号発生器の温度変動等が加わるため、変動範囲が大きくなり、補正を行っても誤検出、未検出確率が高くなる。図２に、図１の１０２のローカル信号発生器を高精度（周波数安定度１０ｐｐｍ以内）の高安定周波数発振器２０２とする場合の実施例を示す。

周波数変調器としての自励周波数発振器は、非特許文献１の３ページ２．３の１５行目に温度補償によるものであっても±４００ｐｐｍ（±４×１０＊＊−４）程度の周波数変動があるものとの記載がある。これによると、ｆｏ＝１０ＭＨｚの場合には、±４ｋＨｚの変動が生じる。このため、周波数変調器とローカル信号発生器がそれぞれ±４ｋＨｚであれば、最大８ｋＨｚの温度変動となる。本実施例により、ローカル信号発生器に１０ｐｐｍより安定度のよいものを用いることで、温度変動は周波数変調器のみの±４ｋＨｚとすることができる。温度変動を抑えることで、非検出物体の誤検出、未検出確率を抑えることができる。高安定周波数発振器２０２の実施例を図６に示す。図６において、６０１は周波数安定度が１０ｐｐｍ以上である水晶発振子、６０２、６０３はインバータ素子、６０４、６０５は抵抗、６０６、６０７はコンデンサ、６０８は出力端子である。

図３に、ローカル信号発生器を周波数変調器と同一回路で、共振回路のコンデンサ以外の素子定数が同一、環境条件が同一とみなせる場所に配置し、供給電源が同一である場合の実施例を示す。図３において、３０２はローカル信号発生器であり、１０１の周波数変調器と回路は同一、供給電源も同一である。図７に、ローカル信号発生器を周波数変調器と同一回路・同一基板・同意筐体・同一電源とした場合の実施例を示す。図７において、７０１はＮＰＮ型バイポーラトランジスタ、抵抗７０５〜７０７はバイアス電圧設定用抵抗、７０２〜７０４は高周波結合用のパスコン、７１０はインダクタンス、７０９はコンデンサであり、７０１〜７０７、７１０はそれぞれ５０１〜５０７、５１０と同一素子、同一素子定数である。また、コンデンサ７０９の容量Ｃ’は、７１０のインダクタンスの容量をＬ’とすれば、前述したローカル信号発生器の出力周波数をｆ’として、ｆ’＝１／（２π√Ｌ’Ｃ’）を満足する。

また、電源供給ライン５１１は共通である。３１１は環境条件が同一とみなせる範囲を示し、自励発振器であるローカル信号発生器３０２と周波数変調器１０１は３１１の範囲、例えば、同一基板上、異なる基板でも同一筐体内で、それぞれ隣接して実装される。本実施例により、周波数変調器とローカル信号発生器の温度変動による発振周波数変動はほぼ同一となり、周波数変動はキャンセルされる。これにより、温度変化による非検出物体の誤検出確率および未検出確率の増加を抑えることができる。

図４に、ローカル信号発生器を電圧制御周波数発振器とし、温度変動による周波数変動を、周波数変動検出器により発振周波数を制御することにより抑える実施例を示す。４１０はローカル信号発生器を電圧制御周波数発振器としたもの、４０６は、４１０の温度変動を抑えるように電圧を制御する機能を有する周波数変動検出器である。

図８にＮＰＮ型バイポーラトランジスタ８０１を用いたハートレー発振回路により構成した電圧制御周波数発振器の実施例を示す。８１６は周波数制御電圧入力端子、８１２は出力信号端子、８０５〜８０７はバイアス電圧設定用抵抗、８０２〜８０４、８１３は高周波結合用のパスコン、８１０はインダクタンス、８０９はコンデンサ、８１４は可変容量ダイオード、８１５は高域周波数除去用の抵抗である。発振周波数はこれらインダクタンス８１０、コンデンサ８０９、８１４により決定され、コンデンサ８０９、８１４の合成容量をＣ、インダクタンス８１０の容量をＬとすれば、共振周波数ｆ’は、ｆ’＝１／（２π√ＬＣ）で表される。図１５に可変容量ダイオードの逆電圧と静電容量の特性例を示す。本可変容量ダイオードを図８の８１４に使用し、コンデンサ８０９を６９［ＰＦ］、インダクタンス８１０を２．７［μＨ］とした場合の共振周波数特性を図１６に示す。

図１２に周波数変動検出器４１０の具体的実施例を示す。図１２は図１１に示す機能を含み、温度変動を抑えるための制御機能を追加している。図１２において、１２０９は、周波数変調器１０１の発振周波数が電圧制御周波数発振器４１０の発振周波数より高い（低い）場合に低い（高い）方向に制御する出力ポート（周波数制御出力ポートＡ）である。１２１０は、周波数変調器１０１の発振周波数が電圧制御周波数発振器４１０の発振周波数より低い（高い）場合に高い（低い）方向に制御する出力ポート（周波数制御出力ポートＢ）である。極性反転１２１１は、プラス極性のデジタルパルスである周波数制御出力ポートＡ出力信号を、マイナス極性の所定のレベルのアナログ出力信号に変換する機能を有する。バッファ１２１２は、プラス極性のデジタルパルスである周波数制御出力ポートＢ出力信号を、プラス極性の所定のレベルのアナログ出力信号に変換する機能を有する。

これらの信号は、積分器１２１３に入力される。積分器はコンデンサの静電容量Ｃａ、抵抗値Ｒａにより構成される完全積分器であり、時定数τ＝ＣａＲａが温度変動の時間変化より十分に大きく（温度変動による信号変化を通過させる）、被検出物体の近接による周波数変調器１０１の時間変動より十分に小さい（近接による信号変化を阻止させる）値として設定される。例えば、温度変動による時間変化が１０分単位であり、被検出物体に近接による時間変動が１秒単位であるとすれば、時定数τを１分に設定し、その時のＣａ、Ｒａは、Ｃａ＝１００［μＦ］、Ｒａ＝６００［ｋΩ］となる。なお、積分器はオペアンプによる積分回路で構成でき、高域でループ動作が不安定となる場合には、高域位相特性を制限する（不完全積分器とする）ことにより対応できる。

図１４に周波数変動検出器４１０の変動周波数制御部分の動作フローについての実施例を示す。
Ｔは温度変動を十分に抑圧できる最大の時間として、Ｔ秒間隔で次の動作を行う（Ｓ１４０１）。周波数検出器の出力値をＱサンプル分取得し（Ｓ１４０２、Ｓ１４０４）、それぞれの値について標準周波数ｆｄｃｏからの偏移を算出しｆＱｉ（ｉ＝１，２，・・・，Ｑ）として（Ｓ１４０３）、全てのｉについて合計した値ｆＱ（Ｓ１４０５）が負の場合（Ｓ１４０６）、周波数変調器の出力周波数が電圧制御発振器の出力周波数より小さいものと推定して、電圧制御周波数の周波数を下げる必要があることから、周波数制御出力ポートＡからパルスを出力する（Ｓ１４０８）。ｆＱが正の場合（Ｓ１４０６）には周波数変調器の出力周波数が電圧制御発振器の出力周波数より大きいものと推定して、電圧制御周波数の周波数を上げる必要があることから、周波数制御出力ポートＢからパルスを出力する（Ｓ１４０７）。ｆＱ＝０の場合は、周波数の変動がないとして、周波数制御ポートからの出力は行わない。

具体的には、Ｔの値は、温度変動が１０分単位であれば１分程度の値とすることができる。Ｑは、前段の周波数検出器１０６出力の連続した信号数（１信号を１サンプルとする）であり、周波数検出器１０６のサンプリング間隔Ｔｓによる時間間隔（Ｑ・Ｔｓ）は被検出物体の近接による周波数変動時間より十分に大きい値とすることにより温度変動以外では変動しないようにする必要がある。例えば、被検出物体に近接による時間変動が１秒単位の変動であるとすれば、Ｔｓ＝１００［ｍｓ］、Ｑ・Ｔｓ＝１０［ｓ］として、Ｑ＝１００となる。周波数変換器１０２出力周波数の中心値を２０ｋＨｚとすれば、ｆｏ＝２００００となる。例えば、周波数変換器１０２出力周波数が２１ｋＨｚとなったとき、周波数検出器１０３出力値は２１００であるから、ｆＱｉ＝２１００−２００００＊０．１＝１００となり、ｆＱ＝ｆＱ１＋ｆＱ２＋・・・＋ｆＱ１００＝１００００となって、周波数制御出力ポートＡからパルスを出力する。

図４の実施例では、１０３、１０４、１０５、４０６、４１０は周波数帰還ループを形成しており、周波数変調器１０１出力周波数が高くなると周波数変動検出器４０６が電圧制御周波数発振器４１０の周波数を高くするように制御し、逆に、周波数変調器１０１出力周波数が低くなると周波数変動検出器４０６が電圧制御周波数発振器４１０の周波数を低くするように制御するため、周波数変換器出力周波数を一定にするように制御する。

１０１ 周波数変調器
１０２ ローカル信号発生器
１０３ 周波数変換器
１０４ フィルタ
１０５ 周波数検出器
１０６、４０６ 周波数変動検出器
１０７ 近接検知出力端子
１０８ 静電容量を有する被検出物体の近接センサー電極
１０９ 発振周波数設定用コンデンサ
１１０ アース
２０２ ローカル信号発生器としての高安定周波数発振器
３０２ ローカル信号発生器としての自励周波数発振器
３１１ 同一環境条件内であることを示すブロック
４０６ 周波数制御機能を有する周波数変動検出器
４１０ 電圧制御発振器
５０１、７０１、８０１ ＮＰＮバーポーラトランジスタ
５０２、５０３、５０４、６０６、６０７、７０２、７０３、７０４、８０２、８０３、８０４、８０９、８１３ コンデンサ
５０５、５０６、５０７、６０４、６０５、７０５、７０６、７０７、８０５、８０６、８０７、８１５ 抵抗
５１０、７１０ インダクタンス
５１１ 電源
５１２、６０８、７１２、８１２ 信号出力端子
６０１ 水晶振動子
６０２、６０３ インバータ論理素子
８１４ 可変容量ダイオード
８１６ 電圧制御端子
９０１、９０２ 高周波トランス
９０３ ダイオード
９０４ ＲＦ信号入力端子
９０５ ローカル周波数信号入力端子
９０６ ＩＦ信号出力端子
１００１ 立上り検出回路
１００２ カウンタ
１００３ ラッチ
１００４ 時間基準パルス生成回路
１００５ 固定周波数パルス発振器
１００６ 入力信号端子
１００７ 周波数カウント出力端子
１１０１ 入力ポート
１１０２ 演算処理
１１０３ ＲＯＭ
１１０４ ＲＡＭ
１１０５ 物体検知出力ポート
１１０６ データバス、アドレスバス
１１０７ カウント結果入力端子
１１０８ 物体検出信号出力端子
１２０９ 周波数制御出力ポートＡ
１２１０ 周波数制御出力ポートＢ
１２１１ 極性反転回路
１２１２ バッファ回路
１２１３ 積分器
１２１４ 電圧制御出力端子
１７０１ 被検出物センサー電極
１７０２ 被検出物センサー電極据え付け用絶縁体
１７０３ テーブル
１８０１ 被検出物体
１８０２、１８０３ 浮遊静電容量
１８０４ 地球大地（アース）

Claims (4)

1. 導電性のセンサー電極とアース間で形成され、被検出物体が該センサー電極に近接すると容量が変化するコンデンサと、該コンデンサと並列または直列に接続したコイルにより周波数値が決定される周波数変調器と、
   前記周波数変調器とは異なる周波数を有する信号を発生するローカル信号発生器と、
   前記周波数変調器出力と前記ローカル信号発生器出力を入力し、それらの周波数の差分周波数を出力する周波数変換器と、
   前記周波数変換器出力の高域周波数成分をろ過するフィルタ、または低域周波数成分と高域周波数成分をろ過するフィルタと、
   前記フィルタ出力信号の周波数値を検出する周波数検出器と、
   前記周波数検出器出力の周波数値の変化を検出する周波数変動検出器から構成される近接センサーにおいて、
   周波数変動を長期間で変動する周波数成分は検出せず、被検出物体が近づくことによる短期間で変動する周波数成分を検出することを特徴とする近接センサー。
2. ローカル信号発生器を周波数安定度が１０ｐｐｍより安定であることを特徴とする請求項１記載の近接センサー。
3. ローカル信号発生器を周波数変調器と同一回路、発振周波数を決定する共振回路のコンデンサ以外の素子定数が同一、同一基板上または同一筐体内に配置したことを特徴とする請求項１記載の近接センサー。
4. ローカル信号発生器の出力周波数を、周波数変動検出器出力で制御することで、長期間で変動する周波数成分を打ち消すことを特徴とする請求項１記載の近接センサー。

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