JP3378722B2 - 静電容量型センサ - Google Patents
静電容量型センサInfo
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- JP3378722B2 JP3378722B2 JP05336496A JP5336496A JP3378722B2 JP 3378722 B2 JP3378722 B2 JP 3378722B2 JP 05336496 A JP05336496 A JP 05336496A JP 5336496 A JP5336496 A JP 5336496A JP 3378722 B2 JP3378722 B2 JP 3378722B2
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Description
【０００１】
【発明の技術分野】本発明は、静電容量型センサに関す
るものである。
るものである。
【０００２】
【従来の技術】従来の静電容量型センサとしては、実公
昭６３−３６２４６号公報に開示されているような位相
比較型センサがあり、このようなセンサを例えば点滴容
器内の点滴液の残量検知に応用するような場合を図５に
示す。
昭６３−３６２４６号公報に開示されているような位相
比較型センサがあり、このようなセンサを例えば点滴容
器内の点滴液の残量検知に応用するような場合を図５に
示す。
【０００３】同図において、１Ｓ、１Ｂはそれぞれ静電
容量変化型変換器１（以下、変換器１という）を構成す
る基準電極および検出電極で、点滴容器Ａの周囲に略１
／２ずつの領域に対向して配置することにより、容器Ａ
内の点滴液Ｌが変換器１部分に存在する量に応じて電極
１Ｂおよび１Ｓ間の静電容量が変化するようにしてあ
る。５１は回路部であり、単極性のパルスを発生するパ
ルス発生回路５２、パルス発生回路５２にそれぞれ接続
された２つの遅延回路５３、５４およびこの２つの遅延
回路の出力信号の位相の進み、遅れを判定して信号を出
力する位相判別回路５５から構成される。
容量変化型変換器１（以下、変換器１という）を構成す
る基準電極および検出電極で、点滴容器Ａの周囲に略１
／２ずつの領域に対向して配置することにより、容器Ａ
内の点滴液Ｌが変換器１部分に存在する量に応じて電極
１Ｂおよび１Ｓ間の静電容量が変化するようにしてあ
る。５１は回路部であり、単極性のパルスを発生するパ
ルス発生回路５２、パルス発生回路５２にそれぞれ接続
された２つの遅延回路５３、５４およびこの２つの遅延
回路の出力信号の位相の進み、遅れを判定して信号を出
力する位相判別回路５５から構成される。
【０００４】遅延回路５３は抵抗Ｒ５１と変換器１の電
極間の静電容量Ｃ５ｘからなる積分回路と、この出力を
パルスに変換する波形整形回路５３ａから構成され、遅
延回路５４は可変抵抗ＶＲ５１とコンデンサＣ５１から
なる積分回路と、この出力をパルスに変換する波形整形
回路５４ａから構成されている。
極間の静電容量Ｃ５ｘからなる積分回路と、この出力を
パルスに変換する波形整形回路５３ａから構成され、遅
延回路５４は可変抵抗ＶＲ５１とコンデンサＣ５１から
なる積分回路と、この出力をパルスに変換する波形整形
回路５４ａから構成されている。
【０００５】点滴液Ｌが存在しているときは、遅延回路
５４の出力信号により遅延回路５３の出力信号が遅れる
ようにしてあり、位相判別回路５５の出力信号は出力さ
れず、点滴液Ｌが無くなると、変換器１の静電容量が減
少するので遅延回路５４の出力信号より遅延回路５３の
出力信号が進み、位相判別回路５５の出力信号が発生す
るように調整している。
５４の出力信号により遅延回路５３の出力信号が遅れる
ようにしてあり、位相判別回路５５の出力信号は出力さ
れず、点滴液Ｌが無くなると、変換器１の静電容量が減
少するので遅延回路５４の出力信号より遅延回路５３の
出力信号が進み、位相判別回路５５の出力信号が発生す
るように調整している。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】上記のものでは、基準
電極１Ｂはグランドレベルすなわち０ボルトに接続して
あり、検出電極１Ｓには単極性のパルスすなわち正電位
が印加されているため、長時間継続して使用すると、点
滴液Ｌの状態が変化して点滴液がまだ存在しているのに
なくなつたと誤判定してしまうことがあった。この原因
としては、点滴液Ｌには種々の薬品が含まれており、変
換器１の電極間に直流電流をかけ続けるとイオンの移動
が起こり、結果として変換器１の静電容量が変化すると
考えられる。
電極１Ｂはグランドレベルすなわち０ボルトに接続して
あり、検出電極１Ｓには単極性のパルスすなわち正電位
が印加されているため、長時間継続して使用すると、点
滴液Ｌの状態が変化して点滴液がまだ存在しているのに
なくなつたと誤判定してしまうことがあった。この原因
としては、点滴液Ｌには種々の薬品が含まれており、変
換器１の電極間に直流電流をかけ続けるとイオンの移動
が起こり、結果として変換器１の静電容量が変化すると
考えられる。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本願の請求項１に係る発
明は、第１および第２の電極間の物体により静電容量が
変化する検出手段と、前記検出手段の静電容量と抵抗と
を遅延要素とする第１の遅延回路と、抵抗と基準コンデ
ンサとを遅延要素とする第２の遅延回路と、前記第１お
よび第２の遅延回路にパルスを供給するパルス発生回路
と、前記第１および第２の遅延回路からの出力パルスの
位相差を検出して物体の有無を表す信号を出力する位相
弁別回路と、前記パルス発生回路からのパルスによっ
て、前記検出手段の第１および第２の電極間に印加され
る電圧が交流電圧となるように制御する制御手段とを備
え、前記制御手段は、前記検出手段の第１および第２の
電極の一方を前記第１の遅延回路に、他方を基準電位に
接続する動作と、前記他方を前記第１の遅延回路に、前
記一方を前記基準電位に接続する動作とを交互に切り換
えるスイッチング手段からなるので、長時間継続して使
用してもイオンの移動などにより物体の状態が変化して
も誤動作する可能性が減少し、安定した検出を実現でき
る。
明は、第１および第２の電極間の物体により静電容量が
変化する検出手段と、前記検出手段の静電容量と抵抗と
を遅延要素とする第１の遅延回路と、抵抗と基準コンデ
ンサとを遅延要素とする第２の遅延回路と、前記第１お
よび第２の遅延回路にパルスを供給するパルス発生回路
と、前記第１および第２の遅延回路からの出力パルスの
位相差を検出して物体の有無を表す信号を出力する位相
弁別回路と、前記パルス発生回路からのパルスによっ
て、前記検出手段の第１および第２の電極間に印加され
る電圧が交流電圧となるように制御する制御手段とを備
え、前記制御手段は、前記検出手段の第１および第２の
電極の一方を前記第１の遅延回路に、他方を基準電位に
接続する動作と、前記他方を前記第１の遅延回路に、前
記一方を前記基準電位に接続する動作とを交互に切り換
えるスイッチング手段からなるので、長時間継続して使
用してもイオンの移動などにより物体の状態が変化して
も誤動作する可能性が減少し、安定した検出を実現でき
る。
【０００８】
【０００９】
【００１０】本願の請求項２に係る発明は、請求項１に
おいて、前記スイッチング手段の切換タイミングを、前
記位相差を検出するタイミングと異なるものとしてい
る。
おいて、前記スイッチング手段の切換タイミングを、前
記位相差を検出するタイミングと異なるものとしてい
る。
【００１１】本願の請求項３に係る発明は、第１および
第２の電極間の物体により静電容量が変化する検出手段
と、前記検出手段の静電容量と抵抗とを遅延要素とする
第１の遅延回路と、抵抗と基準コンデンサとを遅延要素
とする第２の遅延回路と、前記第１および第２の遅延回
路にパルスを供給するパルス発生回路と、前記第１およ
び第２の遅延回路からの出力パルスの位相差を検出して
物体の有無を表す信号を出力する位相弁別回路と、前記
パルス発生回路からのパルスによって、前記検出手段の
第１および第２の電極間に印加される電圧が交流電圧と
なるように制御する制御手段とを備え、前記検出手段の
第１の電極を前記第１の遅延回路に接続してあり、前記
第２の電極を前記パルス発生回路からのパルスの波高値
の２分の１または２分の１近傍の電圧に保持してある。
第２の電極間の物体により静電容量が変化する検出手段
と、前記検出手段の静電容量と抵抗とを遅延要素とする
第１の遅延回路と、抵抗と基準コンデンサとを遅延要素
とする第２の遅延回路と、前記第１および第２の遅延回
路にパルスを供給するパルス発生回路と、前記第１およ
び第２の遅延回路からの出力パルスの位相差を検出して
物体の有無を表す信号を出力する位相弁別回路と、前記
パルス発生回路からのパルスによって、前記検出手段の
第１および第２の電極間に印加される電圧が交流電圧と
なるように制御する制御手段とを備え、前記検出手段の
第１の電極を前記第１の遅延回路に接続してあり、前記
第２の電極を前記パルス発生回路からのパルスの波高値
の２分の１または２分の１近傍の電圧に保持してある。
【００１２】
【発明の実施の形態】以下、本発明を図面に示す実施例
に基づいて具体的に説明する。
に基づいて具体的に説明する。
【００１３】図１において、１は検出手段を構成する静
電容量変化型変換器（以下、変換器１という）で、第１
の電極１Ｓおよび第２の電極１Ｂ等から構成され、この
電極間の物体により静電容量が変化する。本例では、電
極１Ｓ、１Ｂは図５に示したように点滴容器Ａの所定の
箇所（点滴液の残量検出を行う場所）に設置してあり、
配線Ｌ１Ｓ、Ｌ１Ｂによって後述する回路に接続してあ
る。２はパルス発生回路で、例えば１００Ｈｚから１０
ｋＨｚのパルス信号を端子Ｐａを介して出力する。３は
第１の遅延回路で、抵抗Ｒ１、容量成分Ｃ１ｘからなる
積分回路および反転型シュミット回路などの波形整形回
路３ａからなり、この端子Ｐには後述するスイッチング
手段６を介して変換器１が接続してある。なお、遅延回
路３における遅延時間を決定する要素となる容量は、容
量成分Ｃ１ｘの静電容量と変換回路１における静電容量
を加えた値となる。４は第２の遅延回路で、抵抗Ｒ２、
基準コンデンサＣ２からなる積分回路と反転型シュミッ
ト回路などの波形整形回路４ａからなる。５は位相弁別
回路で、遅延回路３が端子Ｐｂに出力する遅延信号と遅
延回路４が端子Ｐｃに出力する遅延信号とを比較して、
その進み、遅れを表す信号を端子Ｐｄを介して端子ＴＯ
から出力する。なお、本例では位相弁別回路５の出力が
“０”の場合を通常状態とし、“１”をアラーム状態と
する。６は制御手段を構成するスイッチング手段で、電
極１Ｓを端子Ｐに接続するときは電極１Ｂを基準電位
（グランド）に接続し、電極１Ｂを端子Ｐに接続すると
きは電極１Ｓを基準電位（グランド）に接続するように
接続状態を所定時間毎に交互に切り換える。スイッチン
グ手段６は電極１Ｓ、１Ｂの接続状態を切り換える切換
信号を端子Ｐｅに出力する切換信号発生回路７とスイッ
チ手段８ａ、８ｂ、８ｃ、８ｄと、インバータ６ａと、
可変コンデンサＣ３、Ｃ４を備えている。可変コンデン
サＣ３、Ｃ４は、電極１Ｓ、１Ｂのどちらの電極が端子
Ｐに接続されても、各電極１Ｓ、１Ｂや配線Ｌ１Ｓ、Ｌ
１Ｂやスイッチ手段８ａ〜８ｄおよび回路を構成する配
線に関わる静電容量のばらつきを補正し、電極１Ｓ、１
Ｂ間に存在する液体の状態が変化しない場合に遅延回路
３、４の出力の位相差を一定にするためのものである。
なお、本例では、点滴容器Ａ内に点滴液が十分にある場
合、すなわち変換器１の静電容量値が最大の場合、遅延
回路３の遅延時間が遅延回路４の遅延時間よりω１だけ
長くなるように設定してある。
電容量変化型変換器（以下、変換器１という）で、第１
の電極１Ｓおよび第２の電極１Ｂ等から構成され、この
電極間の物体により静電容量が変化する。本例では、電
極１Ｓ、１Ｂは図５に示したように点滴容器Ａの所定の
箇所（点滴液の残量検出を行う場所）に設置してあり、
配線Ｌ１Ｓ、Ｌ１Ｂによって後述する回路に接続してあ
る。２はパルス発生回路で、例えば１００Ｈｚから１０
ｋＨｚのパルス信号を端子Ｐａを介して出力する。３は
第１の遅延回路で、抵抗Ｒ１、容量成分Ｃ１ｘからなる
積分回路および反転型シュミット回路などの波形整形回
路３ａからなり、この端子Ｐには後述するスイッチング
手段６を介して変換器１が接続してある。なお、遅延回
路３における遅延時間を決定する要素となる容量は、容
量成分Ｃ１ｘの静電容量と変換回路１における静電容量
を加えた値となる。４は第２の遅延回路で、抵抗Ｒ２、
基準コンデンサＣ２からなる積分回路と反転型シュミッ
ト回路などの波形整形回路４ａからなる。５は位相弁別
回路で、遅延回路３が端子Ｐｂに出力する遅延信号と遅
延回路４が端子Ｐｃに出力する遅延信号とを比較して、
その進み、遅れを表す信号を端子Ｐｄを介して端子ＴＯ
から出力する。なお、本例では位相弁別回路５の出力が
“０”の場合を通常状態とし、“１”をアラーム状態と
する。６は制御手段を構成するスイッチング手段で、電
極１Ｓを端子Ｐに接続するときは電極１Ｂを基準電位
（グランド）に接続し、電極１Ｂを端子Ｐに接続すると
きは電極１Ｓを基準電位（グランド）に接続するように
接続状態を所定時間毎に交互に切り換える。スイッチン
グ手段６は電極１Ｓ、１Ｂの接続状態を切り換える切換
信号を端子Ｐｅに出力する切換信号発生回路７とスイッ
チ手段８ａ、８ｂ、８ｃ、８ｄと、インバータ６ａと、
可変コンデンサＣ３、Ｃ４を備えている。可変コンデン
サＣ３、Ｃ４は、電極１Ｓ、１Ｂのどちらの電極が端子
Ｐに接続されても、各電極１Ｓ、１Ｂや配線Ｌ１Ｓ、Ｌ
１Ｂやスイッチ手段８ａ〜８ｄおよび回路を構成する配
線に関わる静電容量のばらつきを補正し、電極１Ｓ、１
Ｂ間に存在する液体の状態が変化しない場合に遅延回路
３、４の出力の位相差を一定にするためのものである。
なお、本例では、点滴容器Ａ内に点滴液が十分にある場
合、すなわち変換器１の静電容量値が最大の場合、遅延
回路３の遅延時間が遅延回路４の遅延時間よりω１だけ
長くなるように設定してある。
【００１４】次に、図２を参照して動作を説明する。な
お、同図は図１の端子Ｐａ〜Ｐｇに出力される波形図お
よび端子Ｐｆ−Ｐｇ間の電位差を示したものである。
お、同図は図１の端子Ｐａ〜Ｐｇに出力される波形図お
よび端子Ｐｆ−Ｐｇ間の電位差を示したものである。
【００１５】本例では、切換信号発生回路７が出力する
切換信号は、パルス発生回路２が出力するパルスの立ち
上がりでトリガされて出力レベルが反転するように設定
してある。そして、切換信号が“１”のときスイッチ手
段８ａ、８ｂが導通しスイッチ手段８ｃ、８ｄがオープ
ンとなり、電極１Ｓは端子Ｐに、端子１Ｂはグランドに
それぞれ接続するように接続してある。また、切換信号
が“０”のときは“１”の場合とは逆に、スイッチ手段
８ｃ、８ｄが導通しスイッチ手段８ａ、８ｂがオープン
となり、電極１Ｂは端子Ｐに、端子１Ｓはグランドにそ
れぞれ接続するようにしてある。いま、点滴容器Ａの中
には点滴液が十分にあるものとする。
切換信号は、パルス発生回路２が出力するパルスの立ち
上がりでトリガされて出力レベルが反転するように設定
してある。そして、切換信号が“１”のときスイッチ手
段８ａ、８ｂが導通しスイッチ手段８ｃ、８ｄがオープ
ンとなり、電極１Ｓは端子Ｐに、端子１Ｂはグランドに
それぞれ接続するように接続してある。また、切換信号
が“０”のときは“１”の場合とは逆に、スイッチ手段
８ｃ、８ｄが導通しスイッチ手段８ａ、８ｂがオープン
となり、電極１Ｂは端子Ｐに、端子１Ｓはグランドにそ
れぞれ接続するようにしてある。いま、点滴容器Ａの中
には点滴液が十分にあるものとする。
【００１６】この状態で、図２（ａ）のようにパルスＰ
１が発生すると、切換信号発生回路７の出力レベルは図
２（ｅ）のごとく“１”となる。
１が発生すると、切換信号発生回路７の出力レベルは図
２（ｅ）のごとく“１”となる。
【００１７】よって、電極１Ｓは端子Ｐを介して遅延回
路３に接続し、電極１Ｂはグランドに接続する。したが
って、電極１Ｂの電位すなわち端子Ｐｇの電位はグラン
ド（“０”）に固定される（図２（ｇ）参照）。
路３に接続し、電極１Ｂはグランドに接続する。したが
って、電極１Ｂの電位すなわち端子Ｐｇの電位はグラン
ド（“０”）に固定される（図２（ｇ）参照）。
【００１８】パルスＰ１が遅延回路３、４に入力する
と、遅延回路３は抵抗Ｒ１の抵抗値と変換器１の静電容
量値を含む容量成分Ｃ１ｘの静電容量値に応じた時間だ
けパルスＰ１を遅延し、反転したパルスＰ２を図２
（ｂ）のように出力する。一方遅延回路４は抵抗Ｒ２の
抵抗値とコンデンサＣ２の静電容量値に応じた時間だけ
パルスを遅延し、反転したパルスＰ３を出力する。
と、遅延回路３は抵抗Ｒ１の抵抗値と変換器１の静電容
量値を含む容量成分Ｃ１ｘの静電容量値に応じた時間だ
けパルスＰ１を遅延し、反転したパルスＰ２を図２
（ｂ）のように出力する。一方遅延回路４は抵抗Ｒ２の
抵抗値とコンデンサＣ２の静電容量値に応じた時間だけ
パルスを遅延し、反転したパルスＰ３を出力する。
【００１９】位相弁別回路５は端子Ｐｃに出力されるパ
ルスの立ち上がり時に端子Ｐｄのレベルを出力する。よ
って、この場合、通常状態を示す“０”を出力する。
ルスの立ち上がり時に端子Ｐｄのレベルを出力する。よ
って、この場合、通常状態を示す“０”を出力する。
【００２０】このとき、電極１Ｓの電位すなわち端子Ｐ
ｆの電位は、図２（ｆ）のパルスＰ４のように変動す
る。
ｆの電位は、図２（ｆ）のパルスＰ４のように変動す
る。
【００２１】よって、このとき変換器１に印加される電
圧Ｐｆ−Ｐｇは図２（ｈ）のように正極の電圧となる。
圧Ｐｆ−Ｐｇは図２（ｈ）のように正極の電圧となる。
【００２２】続いて、図２（ａ）のようにパルスＰ５が
発生すると、切換信号発生回路７の出力レベルは図２
（ｅ）のごとく“０”となり、電極１Ｂは端子Ｐを介し
て遅延回路３に、電極１Ｓはグランドにそれぞれ接続
し、電極１Ｓの電位（端子Ｐｆの電位）は“０”に固定
される（図２（ｆ）参照）。
発生すると、切換信号発生回路７の出力レベルは図２
（ｅ）のごとく“０”となり、電極１Ｂは端子Ｐを介し
て遅延回路３に、電極１Ｓはグランドにそれぞれ接続
し、電極１Ｓの電位（端子Ｐｆの電位）は“０”に固定
される（図２（ｆ）参照）。
【００２３】このとき、電極１Ｂの電位すなわち端子Ｐ
ｇの電位は、図２（ｇ）のパルスＰ６のように変動す
る。
ｇの電位は、図２（ｇ）のパルスＰ６のように変動す
る。
【００２４】よって、このとき変換器１に印加される電
圧Ｐｆ−Ｐｇは図２（ｈ）のように極性が反転し負極の
電圧となる。
圧Ｐｆ−Ｐｇは図２（ｈ）のように極性が反転し負極の
電圧となる。
【００２５】このように、図２の期間Ｔ１では電極１
Ｓ、１Ｂ間の電位差Ｐｆ−Ｐｇは＋Ｖ側と−Ｖ側とでほ
とんど同じになり、電位の偏りがなくなる。したがっ
て、点滴液Ｌ内のイオンの移動を抑えられるので、誤動
作を防止でき、精度の高い検出を行える。
Ｓ、１Ｂ間の電位差Ｐｆ−Ｐｇは＋Ｖ側と−Ｖ側とでほ
とんど同じになり、電位の偏りがなくなる。したがっ
て、点滴液Ｌ内のイオンの移動を抑えられるので、誤動
作を防止でき、精度の高い検出を行える。
【００２６】なお、切換信号はパルス発生回路２が出力
するパルスの１周期ごとにそのレベルを変える必要はな
く、所定数（例えば１２８回）発生するごとに、もしく
は所定時間（例えば１秒）ごとにレベルを反転するよう
にしてもよい。
するパルスの１周期ごとにそのレベルを変える必要はな
く、所定数（例えば１２８回）発生するごとに、もしく
は所定時間（例えば１秒）ごとにレベルを反転するよう
にしてもよい。
【００２７】また、切換信号のレベルが反転した直後は
スイッチ手段８ａ〜８ｄなどの応答時間のバラツキや電
気的特性の違いにより動作が不安定となるため、位相弁
別回路５は上記の動作が安定するパルス発生回路２の出
力パルスの立ち下がり付近のタイミングで位相弁別を行
うようにしてある。
スイッチ手段８ａ〜８ｄなどの応答時間のバラツキや電
気的特性の違いにより動作が不安定となるため、位相弁
別回路５は上記の動作が安定するパルス発生回路２の出
力パルスの立ち下がり付近のタイミングで位相弁別を行
うようにしてある。
【００２８】図２の期間Ｔ２１は、点滴液Ｌの残量が少
なくなり、例えば電極１Ｓ、１Ｂの２／３位しか残って
いない場合の各端子のレベル変化を示している。この場
合、変換器１の静電容量が徐々に減少していくので、遅
延回路３、４の位相差は図２（ｂ）、（ｃ）に示したよ
うにω３となり、ω１より小さくなる。
なくなり、例えば電極１Ｓ、１Ｂの２／３位しか残って
いない場合の各端子のレベル変化を示している。この場
合、変換器１の静電容量が徐々に減少していくので、遅
延回路３、４の位相差は図２（ｂ）、（ｃ）に示したよ
うにω３となり、ω１より小さくなる。
【００２９】さらに点滴液Ｌが減少して、例えば電極１
Ｓ、１Ｂの１／３位しか残っていないようになると、図
２の期間Ｔ２２に示すように遅延回路３、４の位相差は
逆転する。よって、位相弁別回路５の出力は“１”とな
り、この信号を用いて例えば警報ランプを点灯させた
り、ナースステーションに信号を信号を送ったりして点
滴液Ｌが少なくなったことを知らせることができる。
Ｓ、１Ｂの１／３位しか残っていないようになると、図
２の期間Ｔ２２に示すように遅延回路３、４の位相差は
逆転する。よって、位相弁別回路５の出力は“１”とな
り、この信号を用いて例えば警報ランプを点灯させた
り、ナースステーションに信号を信号を送ったりして点
滴液Ｌが少なくなったことを知らせることができる。
【００３０】なお、図２ではパルス発生回路２が出力す
るパルスの１周期で点滴液Ｌの電極部の残量が２／３か
ら１／３に減少して遅延回路３、４の出力の位相差が逆
転する例を示したが、実際には点滴液Ｌが減少していく
速度は遅く、この時間は数分から１０数分と長いもので
あり、パルス発生回路２が出力するパルスの周波数に応
じて数万から数１０万回のパルスが出力される間に、点
滴液Ｌの減少に従って位相差が徐々に小さくなって逆転
する過程をたどるものである。
るパルスの１周期で点滴液Ｌの電極部の残量が２／３か
ら１／３に減少して遅延回路３、４の出力の位相差が逆
転する例を示したが、実際には点滴液Ｌが減少していく
速度は遅く、この時間は数分から１０数分と長いもので
あり、パルス発生回路２が出力するパルスの周波数に応
じて数万から数１０万回のパルスが出力される間に、点
滴液Ｌの減少に従って位相差が徐々に小さくなって逆転
する過程をたどるものである。
【００３１】したがって、図２の期間Ｔ２では電極間の
電位差Ｐｆ−Ｐｇは積分すれば−Ｖ側より＋Ｖ側の量が
多く示してあるが、上記の理由により実際には＋Ｖ側の
波形と−Ｖ側の波形とはほとんど同じになり、電位の偏
りがなくなって、点滴液Ｌ内のイオンの移動を少なくで
きる。よって、誤動作を確実に防止できる。
電位差Ｐｆ−Ｐｇは積分すれば−Ｖ側より＋Ｖ側の量が
多く示してあるが、上記の理由により実際には＋Ｖ側の
波形と−Ｖ側の波形とはほとんど同じになり、電位の偏
りがなくなって、点滴液Ｌ内のイオンの移動を少なくで
きる。よって、誤動作を確実に防止できる。
【００３２】また、点滴溶液Ａの揺れやノイズなどによ
り一時的に位相差が逆転してしまう場合が考えられる
が、上述したように通常遅延回路３、４の位相差はゆっ
くりと少なくなって逆転するので、位相弁別回路５の出
力が一定時間以上保持された場合にのみ警告信号を出力
する回路を設け、この出力により警報ランプ等を動作さ
せるようにしてもよい。
り一時的に位相差が逆転してしまう場合が考えられる
が、上述したように通常遅延回路３、４の位相差はゆっ
くりと少なくなって逆転するので、位相弁別回路５の出
力が一定時間以上保持された場合にのみ警告信号を出力
する回路を設け、この出力により警報ランプ等を動作さ
せるようにしてもよい。
【００３３】次に他の実施例について説明する。図３は
回路ブロック図、図４はその動作を説明するためのタイ
ミングチャートである。
回路ブロック図、図４はその動作を説明するためのタイ
ミングチャートである。
【００３４】図３において、Ｖ１は各回路を駆動するた
めの第１の電源で、本例では電圧２Ｖの電圧を発生す
る。電源Ｖ２は電源Ｖ１の１／２すなわち電圧Ｖを発生
する第２の電源で、電極１Ｂに接続してある。電源Ｖ２
は電源Ｖ１の電圧を分圧した中間電位としてもよい。な
お、図１と同一番号のものは同一のものとする。
めの第１の電源で、本例では電圧２Ｖの電圧を発生す
る。電源Ｖ２は電源Ｖ１の１／２すなわち電圧Ｖを発生
する第２の電源で、電極１Ｂに接続してある。電源Ｖ２
は電源Ｖ１の電圧を分圧した中間電位としてもよい。な
お、図１と同一番号のものは同一のものとする。
【００３５】変換器１の静電容量の変化はＱ点と電源Ｖ
２の出力間の静電容量の変化であるが、電源Ｖ２の出力
は実質的にグランドと容量結合されているので、静電容
量Ｃ１ｘが変動するとして差し支えない。なお、パルス
発生回路２と第２の電源Ｖ２とで制御手段を構成する。
２の出力間の静電容量の変化であるが、電源Ｖ２の出力
は実質的にグランドと容量結合されているので、静電容
量Ｃ１ｘが変動するとして差し支えない。なお、パルス
発生回路２と第２の電源Ｖ２とで制御手段を構成する。
【００３６】次に図４を参照して動作を説明する。
【００３７】端子Ｐ３ａに図４（ａ）のようにパルスが
発生すると、端子Ｐ３ｆの電位は図４（ｅ）のように抵
抗Ｒ１と容量成分Ｃ１ｘによる積分回路によって立ち上
がりおよび立ち下がりが緩やかになる波形で、かつ電圧
がグランドと２Ｖとの間を変化する波形となる。一方電
極１Ｂは電源Ｖ２に接続されているので、その電圧は図
４（ｆ）に示すようにＶとなっている。
発生すると、端子Ｐ３ｆの電位は図４（ｅ）のように抵
抗Ｒ１と容量成分Ｃ１ｘによる積分回路によって立ち上
がりおよび立ち下がりが緩やかになる波形で、かつ電圧
がグランドと２Ｖとの間を変化する波形となる。一方電
極１Ｂは電源Ｖ２に接続されているので、その電圧は図
４（ｆ）に示すようにＶとなっている。
【００３８】よって、電極１Ｓと１Ｂ間の電位差Ｐ３ｆ
−Ｐ３ｇは図４（ｇ）のように＋Ｖから−Ｖの間をいき
きする波形となり、かつ＋Ｖ側と−Ｖ側の電気量がほぼ
等しい交流的な波形となる（図４において、期間Ｔ４１
の右上がり斜線部と左上がり斜線部の面積は等し
い。）。したがって、先の実施例と同様に点滴液Ｌ内の
イオンの移動が抑えられる。
−Ｐ３ｇは図４（ｇ）のように＋Ｖから−Ｖの間をいき
きする波形となり、かつ＋Ｖ側と−Ｖ側の電気量がほぼ
等しい交流的な波形となる（図４において、期間Ｔ４１
の右上がり斜線部と左上がり斜線部の面積は等し
い。）。したがって、先の実施例と同様に点滴液Ｌ内の
イオンの移動が抑えられる。
【００３９】なお、上記それぞれの例に示した遅延回路
は単純な積分回路に限らず、例えば定電流充電または定
電流放電を利用したものなど種々の変更が可能である。
は単純な積分回路に限らず、例えば定電流充電または定
電流放電を利用したものなど種々の変更が可能である。
【００４０】また、上記それぞれの例では、第１の電極
と第２の電極の間に点滴液が満たされるように挟み込む
構成であるが、第１の電極と第２の電極を同一平面また
は同一曲面上に並べて配置し、容器の側面から液面を検
知するようにしてもよい。この場合は溶液を挟み込む場
合に比べて電極部の領域外からのイオンの移動が若干認
められるが、従来のような単極性のパルス信号を使用す
る場合より格段に性能は安定する。
と第２の電極の間に点滴液が満たされるように挟み込む
構成であるが、第１の電極と第２の電極を同一平面また
は同一曲面上に並べて配置し、容器の側面から液面を検
知するようにしてもよい。この場合は溶液を挟み込む場
合に比べて電極部の領域外からのイオンの移動が若干認
められるが、従来のような単極性のパルス信号を使用す
る場合より格段に性能は安定する。
【００４１】また、本発明は点滴液の残量検知に限ら
ず、直流電圧の長時間の印加によってイオンが移動する
などの原因により電極間静電容量が変化するような物体
の検知等に応用できる。
ず、直流電圧の長時間の印加によってイオンが移動する
などの原因により電極間静電容量が変化するような物体
の検知等に応用できる。
【００４２】
【発明の効果】本発明によれば、誤動作がなく、安定し
た検出が行える。
た検出が行える。
【図１】本発明の実施例を示したブロック回路図
【図２】図１の動作説明のためのタイミングチャート
【図３】本発明の他の実施例を示したブロック回路図
【図４】図３の動作説明のためのタイミングチャート
【図５】従来の静電容量型センサのブロック図および電
極取付説明図。
極取付説明図。
１ 検出手段
１Ｓ 第１の電極
１Ｂ 第２の電極
２ パルス発生回路
３ 第１の遅延回路
４ 第２の遅延回路
５ 位相弁別回路
６ 制御手段、スイッチング手段
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
G01F 23/26
Claims (3)
- 【請求項１】 第１および第２の電極間の物体により静
電容量が変化する検出手段と、前記検出手段の静電容量
と抵抗とを遅延要素とする第１の遅延回路と、抵抗と基
準コンデンサとを遅延要素とする第２の遅延回路と、前
記第１および第２の遅延回路にパルスを供給するパルス
発生回路と、前記第１および第２の遅延回路からの出力
パルスの位相差を検出して物体の有無を表す信号を出力
する位相弁別回路と、前記パルス発生回路からのパルス
によって、前記検出手段の第１および第２の電極間に印
加される電圧が交流電圧となるように制御する制御手段
とを備え、 前記制御手段は、前記検出手段の第１および第２の電極
の一方を前記第１の遅延回路に、他方を基準電位に接続
する動作と、前記他方を前記第１の遅延回路に、前記一
方を前記基準電位に接続する動作とを交互に切り換える
スイッチング手段からなる ことを特徴とする静電容量型
センサ。 - 【請求項２】 請求項１において、前記スイッチング手
段の切換タイミングは、前記位相差を検出するタイミン
グと異なることを特徴とする静電容量型センサ。 - 【請求項３】 第１および第２の電極間の物体により静
電容量が変化する検出手段と、前記検出手段の静電容量
と抵抗とを遅延要素とする第１の遅延回路と、抵抗と基
準コンデンサとを遅延要素とする第２の遅延回路と、前
記第１および第２の遅延回路にパルスを供給するパルス
発生回路と、前記第１および第２の遅延回路からの出力
パルスの位相差を検出して物体の有無を表す信号を出力
する位相弁別回路と、前記パルス発生回路からのパルス
によって、前記検出手段の第１および第２の電極間に印
加される電圧が交流電圧となるように制御する制御手段
とを備え、 前記検出手段の第１の電極を前記第１の遅延回路に接続
してあり、前記第２の電極を前記パルス発生回路からの
パルスの波高値の２分の１または２分の１近傍の電圧に
保持してある ことを特徴とする静電容量型センサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP05336496A JP3378722B2 (ja) | 1996-03-11 | 1996-03-11 | 静電容量型センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP05336496A JP3378722B2 (ja) | 1996-03-11 | 1996-03-11 | 静電容量型センサ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09243433A JPH09243433A (ja) | 1997-09-19 |
| JP3378722B2 true JP3378722B2 (ja) | 2003-02-17 |
Family
ID=12940763
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP05336496A Expired - Fee Related JP3378722B2 (ja) | 1996-03-11 | 1996-03-11 | 静電容量型センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3378722B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1862806B1 (en) * | 2006-06-01 | 2017-08-09 | Electrolux Home Products Corporation N.V. | Method and device for measuring the capacitance of a capacitive component |
| DE102017127145B4 (de) * | 2017-11-17 | 2021-03-04 | BEDIA Motorentechnik GmbH & Co. KG | Vorrichtung und Verfahren zur kapazitiven Messung eines Füllstands eines Füllmediums |
-
1996
- 1996-03-11 JP JP05336496A patent/JP3378722B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH09243433A (ja) | 1997-09-19 |
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|---|---|---|---|
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