JP2508685Y2

JP2508685Y2 - 静電センサ装置

Info

Publication number: JP2508685Y2
Application number: JP1989077018U
Authority: JP
Inventors: 昇増田; 哲夫大澤; 貴史杉村
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 1989-06-30
Filing date: 1989-06-30
Publication date: 1996-08-28
Anticipated expiration: 2004-06-30
Also published as: JPH0317557U

Description

【考案の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本考案は、高周波の発振信号を利用して被検出体の微
小静電容量の変化を検出する静電センサ装置に関するも
のである。

〔従来の技術〕

従来からごく一般的に用いられている静電センサ装置
は、発振回路のタンク回路に用いられている静電容量を
外部静電容量の変化として発振周波数を変化させるもの
であるが、感度が低く、このため、近年においてはより
感度の高いRCA方式（発振回路の発振周波数からわずか
にずれた共振周波数をもった共振回路のコンデンサ容量
を変化させAM変調波を得る方式）の装置が使用されるよ
うになってきている。このRCA方式の静電センサ装置
は、第３図に示すように、発振回路部１と、共振回路２
と、被検出体との静電容量変化を検出する検出部３と、
検波部４と、増幅回路５とからなる。前記発振回路部１
と共振回路２はそれぞれ共振器を含み、例えば、第４図
に示すように、発振回路部１の固定発振周波数f₁に対し
て共振回路２の共振周波数f₀をわずかにずれた位置に設
定しておき、検出部３によって検出される微小静電容量
の変化ΔＣに対応させて共振周波数f₀からΔｆだけ偏倚
させ、前記静電容量の変化ΔＣを出力電圧ΔＶの変化に
変換し、これを検波増幅して取り出すものである。

第５図にはRCA方式の一般的な静電センサ装置の構成
が示されている。同図において、鉄板等の導体金属から
なる装置基板６上に４個の柱７が突設されており、これ
らの柱７の上側にはパイプ状の足部８が載置され、さら
にこの足部８の上側に両面基板からなるプリント基板10
が載せられる。そしてこのプリント基板10は前記足部８
と共にねじ11等を利用して柱７に固定される。

前記プリント基板10の上面側には例えば発振回路部
１、共振回路２、検出部３、検波部４および増幅回路５
の回路12が形成され、同プリント基板10の裏面側には共
振回路２を構成する誘電体共振器13と直線導体９が設け
られている。前記直線導体９は発振回路部１の共振器を
構成するストリップラインとして機能している。また、
装置基板６は誘電体共振器13との間で浮遊静電容量を作
っている。

〔考案が解決しようとする課題〕

しかしながら、発振回路部１や共振回路２をストリッ
プラインで構成すると、このストリップライン長として
少なくとも発振周波数波長の1/4の長さを確保しなけれ
ばならないため、ストリップラインの長さが長くなり、
装置の小型化を図ることが困難になるという問題があ
る。

また、発振回路部１の共振器としての直線導体９と共
振回路２の誘電体共振器13とが、静電的、電界的に干渉
すると、共振回路２の共振周波数がこの電界干渉の変動
を受けて変動し、微小静電容量を高精度に検出すること
ができなくなってしまうといった問題も生じた。さら
に、プリント基板10が柱７と足部８を介して装置基板６
に取り付けられているので、前記柱７や足部８の高さが
ばらつくと、誘電体共振器13と装置基板６間の浮遊静電
容量が異なるために、共振回路２の共振周波数f₀が設計
値（設定値）から狂ってしまうという問題がある。従来
においてはこの狂いを修正するために、プリント基板10
を組み込んだ後、例えば誘電体共振器13の一部を削り取
るという面倒な共振周波数f₀のチューニング作業を行わ
なければならないという不便があった。

本考案は上記従来の課題を解決するためになされたも
のであり、その目的は、装置の小型化を図り、かつ、発
振回路部の誘電体共振器と共振回路の誘電体共振器との
相互の静電的電界的干渉を防止して微小静電容量の高精
度の検出を図り、さらに、回路組み込みに際して発生す
る誘電体共振器の浮遊静電容量の変動を防止して共振周
波数を安定化させることができる静電センサ装置を提供
することにある。

〔課題を解決するための手段〕

本考案は上記目的を達成するため次のように構成され
ている。すなわち、本考案は、誘電体共振器を用いた発
振回路部と、被検出体との静電容量変化を検出する検出
部と、この検出部で検出される静電容量の微小変化で同
調点が変化する共振回路の誘電体共振器とを有する静電
センサ装置であって、両面基板から成るプリント基板の
一方側の面には前記発振回路部の誘電体共振器の電界と
共振回路の誘電体共振器の電界とが直角方向になるよう
にこれらの誘電体共振器が互いに直角方向に配設され、
同プリント基板の反対側の面には誘電体共振器を除いた
回路が形成されており、また、前記誘電体共振器の配設
近傍領域には該誘電体共振器との浮遊分布容量を一定不
変にするシールド部材がプリント基板と一体に設けられ
ていることを特徴として構成されている。

〔作用〕

本考案においては、誘電体共振器の配設近傍領域には
シールド部材が設けられており、このシールド部材と誘
電体共振器間には一定の浮遊静電容量が発生する。この
シールド部材は該シールド部材の外側に存在する導体部
材と誘電体共振器間に発生しようとする浮遊分布容量を
遮断する。したがって、シールド部材の外側における導
体部材の有無、導体部材の大きさ等に全く影響を受ける
ことなく、共振回路の共振周波数は設計値の値に安定的
に維持される。

〔実施例〕

以下、本考案の一実施例を図面に基づいて説明する。
なお、本実施例の説明において、従来例と同一の部分に
は同一符号を付し、その重複説明を省略する。

第１図には本考案に係る静電センサ装置の一実施例の
要部構成が示されている。同図において、両面基板から
なるプリント基板10の一方側の面には導体金属、本実施
例では銅体箔によってほぼ全面的に高周波のグランド面
14が形成されており、このグランド面14上に発振回路部
１の誘電体共振器15と共振回路２の誘電体共振器13とが
互いに電界干渉を起こさない態様で、本実施例では誘電
体共振器13,15の電極15,16の向きを直角方向にして、つ
まり、誘電体共振器13と同15との電界の向きを直角方向
にして配設されている。

前記プリント基板10の反対側の面には発振回路部１、
共振回路２、検出部３、検波部４および増幅回路５の誘
電体共振器13及び15以外の回路17が形成されており、こ
の回路17に前記誘電体共振器13,15の頭部側に設けられ
る電極15,16はプリント基板10に設けられる孔を通して
接続されている。また、プリント基板10にはシールド部
材を構成するシールドケース18が治具を用いてハンダ付
けや接着等の適宜の手段により固定されており、このシ
ールドケース18は誘電体共振器13,15の配設近傍領域を
覆う格好となっている。なお、このシールドケース18は
大地に接地される。

上記本実施例によれば、シールドケース18と誘電体共
振器13,15との距離は治具を用いての組み立てにより一
定不変となり、したがって、シールドケース18と誘電体
共振器13,15との間には製造ロットにかかわりなく一定
の浮遊静電容量が発生する。本実施例ではこのシールド
ケース18は装置基板を兼ねており、該シールドケース18
の外側に導体部材20が存在しても、この導体部材20と誘
電体共振器13,15との間にシールドケース18が介在され
ることで、導体部材20と誘電体共振器13,15との間に浮
遊静電容量が発生することはない。従来の装置において
は、プリント基板10の装置基板への組み込みの際に共振
回路２の共振周波数が変化してしまい、この変化を修正
する面倒なチューニング作業を行わなければならなかっ
たが、本実施例の装置ではプリント基板10とシールドケ
ース（装置基板）18との距離は一定となり、浮遊分布容
量は一定不変となるから、これらの面倒なチューニング
作業から解放されることができる。

また、本実施例の装置では、共振回路２の共振器ばか
りでなく発振回路部１の共振器も誘電体共振器により構
成されているから、装置の小型化を図ることができる。
すなわち、共振器を誘電体を用いて構成すれば、共振器
の長さをストリップラインを用いたものに比べ小型化す
ることができる。この誘電体を本実施例のようにセラミ
ックにより構成すれば、セラミックの誘電率εは40〜90
であるので、大幅な装置の小型化が図れることになる。
また、誘電体をセラミックにより構成すれば、セラミッ
クのＱは200〜300と高く、ストリップラインの共振器に
比べ高感度化が期待できることになる。さらに、本実施
例ではシールドケース18はシールド作用を行い得るだけ
の機能を有すれば足りる。前記従来の第５図に示す装置
においては、装置基板６の厚みを例えば0.8mm程度に厚
くしなければならないが、本実施例の装置では前述の如
くシールドケース18はシールド作用の機能で足りるので
その板厚も0.2mm程度と薄くでき、これにより、装置の
軽量化を図ることが可能となる。

なお、本考案は上記実施例に限定されることはなく、
様々な実施の態様を採り得るものである。例えば、上記
実施例では、誘電体共振器13,15が形成されている側の
プリント基板10の面を全面的に覆う格好にシールドケー
ス18を形成したが、例えば、第２図に示すように、シー
ルドケース18の一部の片21を誘電体共振器13,15の配設
近傍領域まで局部的に伸設し、これをシールド部材とし
てもよい。

〔考案の効果〕

本考案は発振回路部の共振器と共振回路の共振器とを
共に誘電体共振器により構成したものであるから、装置
の小型化および軽量化を図ることが可能となる。

また、本考案においては、発振回路部の誘電体共振器
の電界と共振回路の誘電体共振器の電界とが直角方向に
なるように、これらの誘電体共振器が互いに直角方向に
配設されているために、これらの誘電体共振器同士が電
界干渉を起こすことを抑制することが可能となり、共振
回路の共振周波数が誘電体共振器同士の電界干渉の変動
を受けて変動することがなくなり、これによって高精度
の静電容量検出を可能とすることができる。

また、誘電体共振器の配設近傍領域には該誘電体共振
器との浮遊分布容量を一定不変にするシールド部材がプ
リント基板と一体的に設けられているから、シールド部
材の外側に存在する導体部材と誘電体共振器との間の浮
遊分布容量の発生を前記シールド部材により遮断するこ
とが可能となり、これにより、シールド部材の外側に配
設される導体部材等に全く影響を受けることなく共振回
路の共振周波数を一定に維持することが可能となり、従
来必要であった回路組み込みに際しての共振周波数の面
倒なチューニング作業から解放されることが可能とな
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案に係る静電センサ装置の一実施例を示す
要部構成図、第２図はシールド部材の他の形態例を示す
説明図、第３図はRCA方式の静電センサ装置の一般的な
ブロック図、第４図はRCA方式による静電容量変化の検
出例を示す説明図、第５図はRCA方式の従来の一般的な
静電センサ装置を示す構成図である。１…発振回路部、２…共振回路、３…検出部、４…検波
部、５…増幅回路、６…装置基板、７…柱、８…足部、
９…直線導体、10…プリント基板、11…ねじ、12…回
路、13,15…誘電体共振器、14…グランド面、15,16…電
極、17…回路、18…シールドケース、20…導体部材。

Claims

(57)【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】誘電体共振器を用いた発振回路部と、被検
出体との静電容量変化を検出する検出部と、この検出部
で検出される静電容量の微小変化で同調点が変化する共
振回路の誘電体共振器とを有する静電センサ装置であっ
て、両面基板から成るプリント基板の一方側の面には前
記発振回路部の誘電体共振器の電界と共振回路の誘電体
共振器の電界とが直角方向になるようにこれらの誘電体
共振器が互いに直角方向に配設され、同プリント基板の
反対側の面には誘電体共振器を除いた回路が形成されて
おり、また、前記誘電体共振器の配設近傍領域には該誘
電体共振器との浮遊分布容量を一定不変にするシールド
部材がプリント基板と一体に設けられている静電センサ
装置。