JP3265807B2 - Capacitive sensor - Google Patents

Capacitive sensor

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JP3265807B2
JP3265807B2 JP05491594A JP5491594A JP3265807B2 JP 3265807 B2 JP3265807 B2 JP 3265807B2 JP 05491594 A JP05491594 A JP 05491594A JP 5491594 A JP5491594 A JP 5491594A JP 3265807 B2 JP3265807 B2 JP 3265807B2
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信宏 伊藤
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、静電容量の変化を利用
して圧力、変位、加速度等を検出する容量型センサに関
するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a capacitive sensor for detecting pressure, displacement, acceleration, and the like by utilizing a change in capacitance.

【0002】[0002]

【従来の技術】図5には従来の容量型センサの回路が示
されている。同図において、容量検出部1は図8に示す
ように、固定電極2,3の中間位置(中立位置)に、可
動電極4を配置したもので、可動電極4は梁5により保
持され、例えば、加速度を受けることによりY方向に変
位するようになっている。図5の回路で、コンデンサ
(キャパシタ)C1 は、固定電極2と可動電極4によっ
て形成され、コンデンサ(キャパシタ)C2 は固定電極
3と可動電極4によって形成されている。この容量検出
部1のコンデンサC1 には交流の駆動電源6から振幅e
の交流電圧が印加されており、コンデンサC2 には位相
反転回路9を介して位相が反転された振幅eの交流電圧
が印加されている。さらに、コンデンサC1 には、バイ
アス電源7により正のバイアス電圧U0 が印加されてお
り、また、コンデンサC2 には、バイアス電源8によ
り、直流の極性が異なる負のバイアス電圧−U0 が印加
されている。
2. Description of the Related Art FIG. 5 shows a circuit of a conventional capacitive sensor. 8, the capacitance detecting section 1 has a movable electrode 4 disposed at an intermediate position (neutral position) between the fixed electrodes 2 and 3 as shown in FIG. 8, and the movable electrode 4 is held by a beam 5, for example. , Is displaced in the Y direction by receiving acceleration. In the circuit of FIG. 5, the capacitor (capacitor) C 1 is formed by the fixed electrode 2 and the movable electrode 4, and the capacitor (capacitor) C 2 is formed by the fixed electrode 3 and the movable electrode 4. The capacitor C 1 of the capacitance detecting section 1 has an amplitude e from the AC drive power supply 6.
Of which the AC voltage is applied, an AC voltage of amplitude e whose phase is inverted by the phase inverting circuit 9 is applied to the capacitor C 2. Further, a positive bias voltage U 0 is applied to the capacitor C 1 by the bias power supply 7, and a negative bias voltage −U 0 having a different DC polarity is applied to the capacitor C 2 by the bias power supply 8. Has been applied.

【0003】容量検出部1の出力側には電圧変換出力回
路として機能するオペアンプ10の反転入力端子が接続さ
れており、オペアンプ10の非反転入力端子には基準電圧
を与えるグランドに接続されている。
The output side of the capacitance detecting section 1 is connected to an inverting input terminal of an operational amplifier 10 functioning as a voltage conversion output circuit, and the non-inverting input terminal of the operational amplifier 10 is connected to ground for applying a reference voltage. .

【0004】この種の容量型センサでは、容量検出部1
に加速度が加わらない状態のときには、可動電極4は固
定電極2,3の中間位置にあるので、コンデンサC1
2の容量が等しく、この結果、コンデンサC1 に流れ
る電流i1 とコンデンサC2に流れる電流i2 は等しく
なる。このとき、コンデンサC1 の出力電圧は、図6に
示すように、バイアス電圧U0 を基準とし、このU0
駆動電源6の交流電圧が乗った形態の電圧となり、コン
デンサC2 の出力電圧は、バイアス電圧−U0に駆動電
源6の交流電圧を180 °位相をずらして乗せた形態の電
圧となり、コンデンサC1 の出力電圧とコンデンサC2
の出力電圧との合成和の電圧は零電圧となる。換言すれ
ば、オペアンプ10の帰還抵抗器11には電流i1 とi2
流れ、この合成電流i1 +i2 に帰還抵抗器11の抵抗値
f を掛けることによって得られる電圧VOUT (VOUT
=(i1 +i2 )Rf )が加速度検出出力として取り出
されるが、加速度がない状態のときには、電流i1 とi
2 は大きさが等しく位相が180 °ずれているために、i
1 とi2 の合成電流は零となり、オペアンプ10から零電
圧がセンサ出力として取り出されることとなる。
In this type of capacitive sensor, the capacitance detecting unit 1
In a state in which acceleration is not applied to, since the movable electrode 4 is in the intermediate position of the fixed electrodes 2 and 3, equal the capacitance of the capacitor C 1 and C 2, as a result, the current i 1 and the capacitor C flows in the capacitor C 1 current i 2 flowing through the secondary becomes equal. At this time, the output voltage of the capacitor C 1, as shown in FIG. 6, the bias voltage U 0 as a reference, becomes a voltage in the form of an AC voltage is superimposed on the drive power source 6 to the U 0, the output voltage of the capacitor C 2 Is a voltage in which the AC voltage of the drive power supply 6 is applied to the bias voltage −U 0 with a phase shift of 180 °, and the output voltage of the capacitor C 1 and the capacitor C 2
Is zero voltage. In other words, currents i 1 and i 2 flow through the feedback resistor 11 of the operational amplifier 10, and a voltage V OUT (V 2) obtained by multiplying the combined current i 1 + i 2 by the resistance value R f of the feedback resistor 11. OUT
= (I 1 + i 2 ) R f ) is extracted as an acceleration detection output, but when there is no acceleration, the currents i 1 and i
2 is equal in magnitude and 180 ° out of phase, so i
The combined current of 1 and i 2 becomes zero, and a zero voltage is extracted from the operational amplifier 10 as a sensor output.

【0005】一方、容量検出部1に加速度が加わると、
可動電極4がその加速度の方向に対応して変位するた
め、コンデンサC1 の容量C1 とコンデンサC2 の容量
2 が変化し、C1 >C2 の関係となったときにはi2
よりもi1 が大きくなり、i1とi2 の合成電流は図7
の実線で示すような波形となりこの合成電流に帰還抵抗
値Rf を掛けた値の電圧VOUT が加速度検出信号として
出力される。これに対し、加速度が逆方向に作用して、
1 <C2 の関係となったときには、図7の破線で示す
ように実線の波形と位相が180 °ずれたi1 とi2 の合
成電流の波形となり、この合成電流に帰還抵抗値Rf
掛けた値の電圧が加速度検出信号として出力される。
On the other hand, when acceleration is applied to the capacitance detecting section 1,
Since the movable electrode 4 is displaced in response to the direction of the acceleration, the capacitance C 2 is changed in capacitance C 1 and capacitor C 2 of the capacitor C 1, i 2 is when a relation of C 1> C 2
I 1 is larger than i 1, and the combined current of i 1 and i 2 is
A voltage V OUT obtained by multiplying the combined current by the feedback resistance value Rf is output as an acceleration detection signal. On the other hand, acceleration acts in the opposite direction,
When the relationship of C 1 <C 2 is established, as shown by the broken line in FIG. 7, the waveform of the combined current of i 1 and i 2 is 180 ° out of phase with the waveform of the solid line. The voltage multiplied by f is output as the acceleration detection signal.

【0006】これらの関係をまとめると、次のように表
される。加速度が加わって、C1 >C2 のときには、セ
ンサ出力VOUT は(1)式で示される。
[0006] These relationships are summarized as follows. When acceleration is applied and C 1 > C 2 , the sensor output V OUT is expressed by the equation (1).

【0007】 VOUT =Rf ・ω・e|C1 −C2 |・・・・・(1)V OUT = R f · ω · e | C 1 -C 2 | ······ (1)

【0008】また、加速度が逆方向に作用してC1 <C
2 のときには、(2)式で示される。
Further, the acceleration acts in the opposite direction, and C 1 <C
In the case of 2 , it is expressed by equation (2).

【0009】 VOUT =−Rf ・ω・e|C1 −C2 |・・・・・(2)V OUT = −R f · ω · e | C 1 −C 2 |

【0010】なお、これらの式で、ωは駆動電源6の交
流電圧の角周波数を示しており、加速度によって変化す
るコンデンサC1 とC2 の容量差に比例した電流がオペ
アンプ10により電圧変換されて出力されるのである。
In these equations, ω represents the angular frequency of the AC voltage of the drive power supply 6, and a current proportional to the capacitance difference between the capacitors C 1 and C 2 that changes with acceleration is converted by the operational amplifier 10 into a voltage. It is output.

【0011】[0011]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
容量型センサでは、前記(1),(2)式に示すよう
に、加速度の方向により、センサ出力の位相が180 °反
転するため、微小容量検出域が位相反転域と一致してし
まうため、センサ出力の零点付近での直線性が悪くなる
という問題が生じる。
However, in the conventional capacitive sensor, as shown in the above equations (1) and (2), the phase of the sensor output is inverted by 180 ° depending on the direction of acceleration. Since the detection region coincides with the phase inversion region, there is a problem that the linearity near the zero point of the sensor output is deteriorated.

【0012】また、加速度の方向でセンサ出力が位相反
転するが、いずれの方向の加速度の場合にも、センサ出
力は零電圧を基準とした正弦波状の交流電圧となるた
め、加速度の方向を判別するためには、同期検波回路が
必要になり、回路構成が複雑化し、センサコストも高価
になるという問題がある。
The phase of the sensor output is inverted in the direction of the acceleration. In any case of the acceleration in any direction, the sensor output is a sine-wave AC voltage based on zero voltage. For this purpose, a synchronous detection circuit is required, and the circuit configuration becomes complicated, and the sensor cost becomes high.

【0013】本発明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、センサ出力の零点付
近での直線性を高め、同期検波回路を省略した簡易構成
の容量型センサを提供することにある。
The present invention has been made to solve the above-mentioned conventional problems, and an object of the present invention is to provide a capacitive sensor having a simple configuration in which the linearity of a sensor output near a zero point is improved and a synchronous detection circuit is omitted. To provide.

【0014】[0014]

【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するために、次のように構成されている。すなわち、本
発明は、2個の固定電極間に可動電極を配置して形成さ
れる2個の可変キャパシタと、この2個の可変キャパシ
タに交流電圧を印加する駆動電源と、2個の可変キャパ
シタに極性の異なる直流のバイアス電圧を印加するバイ
アス電源と、2個の可変キャパシタの容量差を電圧に変
換して出力する電圧変換出力回路とを備えた容量型セン
サにおいて、前記2個のキャパシタの静電容量を不平衡
にする静電力を前記可動電極に印加して一方側のキャパ
シタの容量が他方側のキャパシタの容量よりも常に大に
維持するオフセット直流電源を設けたことを特徴として
構成されている。
The present invention is configured as follows to achieve the above object. That is, the present invention provides two variable capacitors formed by disposing a movable electrode between two fixed electrodes, a driving power supply for applying an AC voltage to the two variable capacitors, and two variable capacitors. A bias power supply for applying a DC bias voltage having different polarities to each other, and a voltage conversion output circuit for converting the capacitance difference between the two variable capacitors into a voltage and outputting the voltage. An offset direct-current power supply is provided that applies an electrostatic force that makes the capacitance unbalanced to the movable electrode and maintains the capacitance of one capacitor always larger than the capacitance of the other capacitor. ing.

【0015】[0015]

【作用】上記構成の本発明において、オフセット直流電
源のオフセット電圧が印加されることで、可動電極にこ
のオフセット電圧による静電力が加わり、可動電極は2
個のキャパシタの一方側に変位し、2個のキャパシタの
静電容量は強制的に不平衡にされ、これにより、加速度
等の被検出対象が作用して可動電極が変位しても、必ず
一方側のキャパシタの容量が他方側のキャパシタの容量
よりも大となる関係を維持し、加速度等の被検出対象の
作用する方向に応じてセンサ出力が位相反転するという
ことがなくなり、センサ出力の信号の大きさによって被
検出対象の変化の大きさとその変化の方向が検出され
る。
In the present invention having the above-mentioned structure, by applying the offset voltage of the offset DC power supply, an electrostatic force due to the offset voltage is applied to the movable electrode, and the movable electrode becomes
And the capacitances of the two capacitors are forcibly unbalanced, so that even if the object to be detected such as acceleration acts and the movable electrode is displaced, The relationship that the capacitance of the capacitor on the side is larger than the capacitance of the capacitor on the other side is maintained, and the phase of the sensor output does not reverse according to the direction in which the detection target acts, such as acceleration, and the signal of the sensor output The magnitude of the change of the detection target and the direction of the change are detected based on the magnitude of.

【0016】[0016]

【実施例】以下、本発明の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
構成部分には同一符号を付し、その重複説明は省略す
る。図1には本発明に係る容量型センサの一実施例の回
路構成が示されている。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In the description of the present embodiment, the same components as those of the conventional example are denoted by the same reference numerals, and the description thereof will not be repeated. FIG. 1 shows a circuit configuration of an embodiment of a capacitive sensor according to the present invention.

【0017】本実施例が従来例と異なる特徴的なこと
は、コンデンサC1 とC2 にそれぞれ極性の異なる直流
のバイアス電圧を印加するバイアス電源7,8の接続部
に、正の直流オフセット電圧を印加するオフセット電源
12を接続し、また、オペアンプ10の非反転入力端子側に
オフセット調整手段13を設けたことであり、それ以外の
構成は前記従来例と同様である。前記オフセット電源12
は直流電源からなり、その正極はバイアス電源7,8の
接続部に接続され、オフセット電源12の負極はグランド
に接続されている。また、オフセット調整手段13は摺動
抵抗器によって構成され、摺動端子を摺動抵抗器に接し
て摺動することで、オペアンプの非反転入力端子に印加
する電圧を調整し、オフセット電圧成分ΔUを取り除い
てセンサ出力VOUT を出力するようになっている。
The present embodiment is different from the conventional example in that a positive DC offset voltage is connected to the connection between bias power supplies 7 and 8 for applying DC bias voltages having different polarities to the capacitors C 1 and C 2. Offset power supply
12 and the offset adjustment means 13 is provided on the non-inverting input terminal side of the operational amplifier 10. The other configuration is the same as that of the conventional example. The offset power supply 12
Is composed of a DC power supply, the positive pole of which is connected to the connection of the bias power supplies 7 and 8, and the negative pole of the offset power supply 12 is connected to the ground. Further, the offset adjusting means 13 is constituted by a sliding resistor, and slides the sliding terminal in contact with the sliding resistor to adjust the voltage applied to the non-inverting input terminal of the operational amplifier, so that the offset voltage component ΔU Is removed and the sensor output V OUT is output.

【0018】本実施例では、オフセット電源12によりΔ
Uのオフセット直流電圧がバイアス電源7,8の接続部
に印加されることで、図2に示すように、コンデンサ
(キャパシタ)C1 に印加される直流電圧はU0 +ΔU
となり、コンデンサ(キャパシタ)C2 に印加される直
流電圧は−U0 +ΔUとなる。オフセット電圧ΔUはバ
イアス電源の電圧U0 と駆動電源6の交流電圧の振幅e
を加算した電圧よりも大きく設定され、この結果、図2
に示すように、コンデンサC1 とC2 に印加される電圧
は必ず零電圧よりも大きくなり、低い方のバイアス電圧
(−U0 +ΔU)に乗る交流電圧波形は、零電圧と交差
することがなく、必ず零電圧よりも大きな電圧となるよ
うに設定されている。
In this embodiment, the offset power supply 12
By offset DC voltage U is applied to the connecting portion of the bias power source 7, 8, as shown in FIG. 2, the DC voltage applied to the capacitor (capacitor) C 1 is U 0 + .DELTA.U
Next, the DC voltage applied to the capacitor (capacitor) C 2 becomes -U 0 + ΔU. The offset voltage ΔU is equal to the voltage U 0 of the bias power supply and the amplitude e of the AC voltage of the drive power supply 6.
Is set higher than the voltage obtained by adding
As shown in, the voltage across the capacitor C 1 and C 2 is always greater than zero voltage, the AC voltage waveform to ride lower bias voltage (-U 0 + ΔU), that intersects the zero voltage However, the voltage is always set to be higher than zero voltage.

【0019】このオフセット電圧ΔUが印加されること
で、コンデンサC1 に印加される電圧U0 +ΔUとコン
デンサC2 に印加されるバイアス電圧−U0 +ΔUは非
対称の電圧となり、この非対称の電圧差により、可動電
極4は固定電極2側に静電力を受けて変位し、可動電極
4は固定電極2側に寄った位置で中立位置となり、必ず
コンデンサC1 の容量C1 がコンデンサC2 の容量C2
よりも大となる関係(C1 >C2 の関係)となる。
When the offset voltage ΔU is applied, the voltage U 0 + ΔU applied to the capacitor C 1 and the bias voltage −U 0 + ΔU applied to the capacitor C 2 become asymmetric voltages, and this asymmetric voltage difference As a result, the movable electrode 4 is displaced by receiving an electrostatic force on the fixed electrode 2 side, and the movable electrode 4 becomes a neutral position at a position closer to the fixed electrode 2 side, and the capacitance C 1 of the capacitor C 1 always becomes the capacitance of the capacitor C 2 . C 2
(C 1 > C 2 ).

【0020】本実施例では、従来例と同様に加速度によ
って可動電極4が加速度の方向に対応して変位すること
により、コンデンサC1 とC2 の容量が変化し、このコ
ンデンサC1 とC2 の容量差がオペアンプ10で電圧に変
換されて出力される。すなわち、加速度によるC1 とC
2 の容量変化に伴い、コンデンサC1 を流れる電流i1
とコンデンサC2 を流れる電流i2 が共に変化し、この
1 とi2 の合成電流(i1 +i2 )と帰還抵抗器11の
抵抗値Rf を掛けることによって発生する電圧から、オ
フセット調整回路によってオフセット成分ΔUを除去し
たVOUT が加速度検出信号としてオペアンプ10の出力端
から取り出される。
[0020] In this embodiment, the movable electrode 4 by the acceleration as in the conventional example is displaced in response to the direction of acceleration, the capacitance of the capacitor C 1 and C 2 is changed, the capacitor C 1 and C 2 Is converted into a voltage by the operational amplifier 10 and output. That is, C 1 and C by acceleration
The current i 1 flowing through the capacitor C 1 according to the capacitance change of
And the current i 2 flowing through the capacitor C 2 change, and offset adjustment is performed from the voltage generated by multiplying the combined current (i 1 + i 2 ) of i 1 and i 2 by the resistance value R f of the feedback resistor 11. V OUT from which the offset component ΔU has been removed by the circuit is taken out from the output terminal of the operational amplifier 10 as an acceleration detection signal.

【0021】この出力電圧VOUT は次の(3)式のよう
に表される。
The output voltage V OUT is represented by the following equation (3).

【0022】 VOUT =Rf ・ω・e(C1 −C2 )・・・・・(3)V OUT = R f · ω · e (C 1 -C 2 ) (3)

【0023】本実施例では、オフセット電圧ΔUが印加
されることで、コンデンサC1 の容量は必ずコンデンサ
2 の容量よりも大の関係を維持し、この結果、加速度
の方向の如何に拘わらず、コンデンサC1 に流れる電流
1 はコンデンサC2 に流れる電流i2 よりも大とな
り、電流i1 と位相が180 °異なる電流i2 を合成して
なる合成電流の位相は電流i1 の位相と一致する。これ
により、図3に示すように、加速度により、可動電極4
が固定電極2側に変位したときには、コンデンサC1
増大する方向に変化し、コンデンサC2 の容量は減少す
る方向に変化し、そのi1 とi2 の合成電流は実線に示
すような正弦波状の電流波形となり、加速度が逆方向に
加わったときには、i1 とi2 の合成電流波形は同図の
破線で示す振幅が小さくなった電流波形となり、加速度
の方向の如何に拘わらずi1 とi2の合成電流の波形は
同一位相の波形となる。
In this embodiment, when the offset voltage ΔU is applied, the capacitance of the capacitor C 1 always maintains a larger relationship than the capacitance of the capacitor C 2 , and as a result, regardless of the direction of acceleration. The current i 1 flowing through the capacitor C 1 is larger than the current i 2 flowing through the capacitor C 2 , and the phase of the synthesized current obtained by synthesizing the current i 2 whose phase is different from the current i 1 by 180 ° is the phase of the current i 1 Matches. As a result, as shown in FIG.
Sinusoidal but when displaced to the fixed electrode 2 side, changes in the direction in which the capacitor C 1 is increased, the capacitance of the capacitor C 2 changes in a decreasing direction, a combined current of i 1 and i 2 are shown in a solid line When the acceleration is applied in the opposite direction, the combined current waveform of i 1 and i 2 becomes a current waveform having a small amplitude indicated by a broken line in FIG. 3, and i 1 is independent of the acceleration direction. And i 2 have the same phase waveform.

【0024】したがって、本実施例では、図4に示すよ
うに、加速度の方向の如何に拘わらずセンサ出力電圧V
OUT は正の電圧となり、センサ出力電圧を検出すること
により、加速度の大きさとその方向が求められることと
なる。
Therefore, in this embodiment, as shown in FIG. 4, the sensor output voltage V is independent of the acceleration direction.
OUT becomes a positive voltage, and by detecting the sensor output voltage, the magnitude and direction of the acceleration can be obtained.

【0025】また、本実施例では、従来例のように加速
度の方向によりセンサ出力の位相が反転することがない
ため、微小容量検出域においても、キャパシタ容量差と
出力電圧との間に優れた直線性が得られ、高感度、か
つ、高精度の加速度検出が可能となる。
In this embodiment, the phase of the sensor output does not reverse depending on the direction of acceleration unlike the conventional example. Linearity is obtained, and highly sensitive and highly accurate acceleration detection is possible.

【0026】また、加速度の方向を検知するための複雑
な同期検波回路が不要となり、その分、回路構成を簡易
化することができると共に、センサコストの低減化を図
ることができる。
Further, a complicated synchronous detection circuit for detecting the direction of the acceleration is not required, so that the circuit configuration can be simplified and the sensor cost can be reduced.

【0027】なお、本発明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。例えば、上記
実施例では、オフセット電源12のオフセット電圧を正側
の値ΔUで与えたが、これとは逆に、負のオフセット電
圧−ΔUで与えたものでもよい。
The present invention is not limited to the above-described embodiment, but can adopt various embodiments. For example, in the above-described embodiment, the offset voltage of the offset power supply 12 is given by the positive value ΔU. On the contrary, the offset voltage may be given by the negative offset voltage −ΔU.

【0028】また、本実施例では、加速度センサを例に
して容量型センサを説明したが、本発明の容量型センサ
は、加速度以外の圧力、変位等の被検出対象を検出する
容量型センサとして適用されるものである。この場合に
は、その用途に応じて容量検出部1の構成形態が設計さ
れることとなる。
In this embodiment, the capacitive sensor has been described by taking an acceleration sensor as an example. However, the capacitive sensor of the present invention is used as a capacitive sensor for detecting an object other than acceleration, such as pressure and displacement. Applicable. In this case, the configuration of the capacitance detection unit 1 is designed according to the application.

【0029】[0029]

【発明の効果】本発明によれば、オフセット直流電源に
よりオフセット電圧を印加して、2個の可変キャパシタ
の一方側の容量が他方側の容量よりも常に大に維持する
ように構成したものであるから、被検出対象の作用の方
向によってセンサ出力の位相が反転するということがな
くなり、センサ出力によって被検出対象の作用の方向と
大きさが容易に検出できることとなり、これにより、被
検出対象の微小検出領域における被検出対象の変化に対
する出力の良好な直線性が得られ、被検出対象の検出精
度と検出感度を共に高めることができる。
According to the present invention, the offset voltage is applied by the offset DC power supply so that the capacitance on one side of the two variable capacitors is always maintained larger than the capacitance on the other side. Therefore, the phase of the sensor output does not reverse depending on the direction of the action of the detection target, and the direction and magnitude of the action of the detection target can be easily detected by the sensor output. Good linearity of the output with respect to the change of the detection target in the minute detection region can be obtained, and both the detection accuracy and the detection sensitivity of the detection target can be improved.

【0030】また、従来例の複雑な同期検波回路が不要
となり、その分、回路構成を簡易化でき、センサコスト
の低減化を図ることができる。
Further, the complicated synchronous detection circuit of the conventional example is not required, and the circuit configuration can be simplified accordingly, and the sensor cost can be reduced.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明に係る容量型センサの一実施例の回路構
成図である。
FIG. 1 is a circuit configuration diagram of an embodiment of a capacitive sensor according to the present invention.

【図2】同実施例のセンサにおける各キャパシタの印加
電圧を示す説明図である。
FIG. 2 is an explanatory diagram showing applied voltages to respective capacitors in the sensor of the embodiment.

【図3】同実施例における各キャパシタに流れる電流の
合成電流波形の説明図である。
FIG. 3 is an explanatory diagram of a combined current waveform of a current flowing through each capacitor in the embodiment.

【図4】同実施例のセンサ出力を従来例との比較で示す
特性説明図である。
FIG. 4 is a characteristic explanatory diagram showing a sensor output of the embodiment in comparison with a conventional example.

【図5】従来の容量型センサの回路図である。FIG. 5 is a circuit diagram of a conventional capacitive sensor.

【図6】図5の回路における各キャパシタの印加電圧波
形を示す説明図である。
FIG. 6 is an explanatory diagram showing a voltage waveform applied to each capacitor in the circuit of FIG. 5;

【図7】従来の容量型センサのキャパシタC1 に流れる
電流とキャパシタC2 に流れる電流との合成電流の波形
図である。
7 is a waveform diagram of a composite current of the current flowing through the capacitor C 1 of the conventional capacitive sensor and a current flowing through the capacitor C 2.

【図8】容量検出部の一構成例を示す説明図である。FIG. 8 is an explanatory diagram illustrating a configuration example of a capacitance detection unit.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 容量検出部 6 駆動電源 7,8 バイアス電源 10 オペアンプ 11 帰還抵抗器 12 オフセット電源 13 オフセット調整手段 C1 ,C2 コンデンサ1 capacity detection portion 6 drive power 7,8 bias power source 10 operational amplifier 11 feedback resistor 12 offset power source 13 offset adjusting means C 1, C 2 capacitors

フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01D 5/24 G01L 1/14 G01R 27/26 Continuation of the front page (58) Field surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) G01D 5/24 G01L 1/14 G01R 27/26

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 2個の固定電極間に可動電極を配置して
形成される2個の可変キャパシタと、この2個の可変キ
ャパシタに交流電圧を印加する駆動電源と、2個の可変
キャパシタに極性の異なる直流のバイアス電圧を印加す
るバイアス電源と、2個の可変キャパシタの容量差を電
圧に変換して出力する電圧変換出力回路とを備えた容量
型センサにおいて、前記2個のキャパシタの静電容量を
不平衡にする静電力を前記可動電極に印加して一方側の
キャパシタの容量が他方側のキャパシタの容量よりも常
に大に維持するオフセット直流電源を設けたことを特徴
とする容量型センサ。
1. Two variable capacitors formed by arranging a movable electrode between two fixed electrodes, a drive power supply for applying an AC voltage to the two variable capacitors, and two variable capacitors. In a capacitive sensor including a bias power supply for applying a DC bias voltage having different polarities and a voltage conversion output circuit for converting a capacitance difference between two variable capacitors into a voltage and outputting the voltage, a static power supply of the two capacitors is provided. An offset DC power source for applying an electrostatic force for imbalance of capacitance to the movable electrode to maintain the capacitance of one capacitor always larger than the capacitance of the other capacitor. Sensor.
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