JP3879579B2

JP3879579B2 - 水分量センサ

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Publication number: JP3879579B2
Application number: JP2002119176A
Authority: JP
Inventors: 秀夫森; 裕司高田
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 2002-04-22
Filing date: 2002-04-22
Publication date: 2007-02-14
Anticipated expiration: 2022-04-22
Also published as: JP2003315295A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、検知対象物に含まれる水分量を検出する水分量センサに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
この種の水分量センサとしては、生ごみ処理装置の処理槽内に投入された生ごみに含まれる水分量を検知するためのものが従来より提供されている。図９は検知対象物と水分量センサとの位置関係を示し、生ごみなどの検知対象物２２が投入される金属製の処理槽２０に窓孔２１を貫設して、窓孔２１から樹脂成型品の電極ケース１６を露出させており、この電極ケース１６の裏面側に互いに絶縁された一対の検出電極２，２を配設してある。この水分量センサは静電容量式のセンサであり、水が分極する物質（誘電体）である性質を利用し、検出電極２，２間に存在する検知対象物２２に含まれる水分量を、検出電極２，２間のインピーダンス変化から検知している。
【０００３】
図８に従来の水分量センサのブロック図を示す。この水分量センサは、互いに絶縁された一対の検出電極２，２を具備し、水分量に応じて検出電極２，２の間のインピーダンスが変化するセンサ部１と、水晶振動子Ｘ１を用いて所定の周波数ｆ１で発振し、発振出力をセンサ部１に供給する発振回路３と、水晶振動子Ｘ２を用いて所定の周波数ｆ２（≠ｆ１）で発振する発振回路４と、センサ部１の両検出電極２，２間に流れる電流を電圧値に変換するＩ／Ｖ変換回路５と、Ｉ／Ｖ変換回路５の出力と発振回路４の出力とを混合し、両者の周波数ｆ１，ｆ２の和と差の周波数（ｆ１±ｆ２）の信号を出力するミキサ回路６と、ミキサ回路６の出力からＩ／Ｖ変換回路５の出力の周波数ｆ１と発振回路４の出力の周波数ｆ２との差（ｆ１−ｆ２）の周波数成分の信号を検波するフィルタ回路７と、フィルタ回路７の出力を積分した後、増幅することで、検出電極２，２間のインピーダンス値に応じた電圧値の出力を発生する積分増幅回路８とから構成される。尚、図中のＣ４，Ｒ１，Ｒ２は積分増幅回路８の積分時定数および増幅率を調整するための外付けのコンデンサおよび抵抗である。
【０００４】
この水分量センサでは、発振回路４の発振出力がセンサ部１に印加されており、水分量に応じて検出電極２，２間のインピーダンスが変化すると、検出電極２，２間のインピーダンスに応じた電流が検出電極２，２間に流れるので、発振回路３の発振周波数ｆ１においてインピーダンス変化による電流値の変化をＩ／Ｖ変換回路５で電圧変化に変換し、水分量を電圧値として取り出している。
【０００５】
なお、静電容量式の水分量センサでは検出電極２，２間のインピーダンスが様々な変動要因により変動するため、発振回路３の発振周波数ｆ１を、検出電極２，２間のインピーダンスを安定に精度良く検出できるような数十ＭＨｚ帯の周波数に設定してある。そのため、後段の回路で信号処理をしやすくするために、センサ部１の出力を発振回路４の発振出力と混合し、さらにフィルタ回路７で検波することで、積分増幅回路８への入力の周波数を下げている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記構成の水分量センサでは、耐ノイズ性を向上させるために、ミキサ回路６の次段に設けたフィルタ回路７の通過周波数帯域を狭帯域とする必要があり、ミキサ回路６にセラミックフィルタ７ａなどの高価な部品を使用しなければならず、コストアップの要因となっていた。
【０００７】
また、フィルタ回路７の通過周波数帯域が狭帯域であるから、２つの発振回路３，４の発振周波数の差を安定して高精度に制御する必要があり、そのため水晶振動子Ｘ１，Ｘ２などの高価な部品を使用しなければならず、コストアップを招いていた。
【０００８】
さらに、水分量センサの回路をＩＣ化する際に水晶振動子Ｘ１，Ｘ２やセラミックフィルタ７ａなどの部品は外付け部品として残るため、ＩＣ化による小型化、低コスト化といった利点が十分に得られないという問題もあった。
【０００９】
本発明は上記問題点に鑑みて為されたものであり、その目的とするところは、小型化、低コスト化が可能で、耐ノイズ性の良好な水分量センサを提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１の発明では、互いに絶縁された複数の検出電極を具備し水分量に応じて検出電極間のインピーダンスが変化するセンサ部と、センサ部に発振出力を印加する第１の発振回路部と、第１の発振回路部と異なる周波数で発振する第２の発振回路部と、センサ部の出力と第２の発振回路部の出力とを混合する混合回路部と、混合回路部の出力から予め定めた基準周波数の周波数成分を検波する検波回路部と、検波回路部の出力から検出電極間のインピーダンスに応じた出力を発生する出力回路部とを備え、第１の発振回路部の発振周波数と略等しいセンサ部からの出力の周波数と、第２の発振回路部の発振周波数との差の中間周波数が、基準周波数を含む一定の周波数範囲で変化するように、第１又は第２の発振回路部の何れか一方の発振周波数を変調させる周波数変調部を設けたことを特徴とする。
【００１１】
請求項２の発明では、互いに絶縁された複数の検出電極を具備し水分量に応じて検出電極間のインピーダンスが変化するセンサ部と、センサ部に発振出力を印加する第１の発振回路部と、第１の発振回路部と異なる周波数で発振する第２の発振回路部と、センサ部の出力と第２の発振回路部の出力とを混合する混合回路部と、混合回路部の出力から予め定めた基準周波数の周波数成分を検波する検波回路部と、検波回路部の出力から検出電極間のインピーダンスに応じた出力を発生する出力回路部とを備え、第１の発振回路部の発振周波数と略等しいセンサ部からの出力の周波数と、第２の発振回路部の発振周波数との差の中間周波数が基準周波数となるように、第１又は第２の発振回路部の内、何れか一方の発振周波数を変化させる周波数可変部を設けたことを特徴とする。
【００１２】
請求項３の発明では、請求項２の発明において、周波数可変部は、中間周波数に基づいて発振周波数を変化させることを特徴とする。
【００１３】
請求項４の発明では、請求項２の発明において、周波数可変部は、他方の発振回路部の発振周波数に基づいて、一方の発振周波数を変化させることを特徴とする。
【００１４】
【発明の実施の形態】
（実施形態１）
図１は本実施形態の水分量センサのブロック図である。尚、基本的な構成は従来技術で説明した図８に示す水分量センサと同様であるので、同一の構成要素には同一の符合を付して、その説明は省略する。
【００１５】
この水分量センサは、互いに絶縁された一対の検出電極２，２を具備し、水分量に応じて検出電極２，２間のインピーダンスが変化するセンサ部１と、コンデンサＣ１で発振周波数ｆ１が決定され、その発振出力をセンサ部１に供給する第１の発振回路部としての発振回路３と、発振回路３の発振周波数を所定の周波数範囲で変調させる周波数変調部としてのＦＭ変調回路１１と、入力電圧に応じた周波数で発振するＶＣＯのような第２の発振回路部としての発振回路４と、センサ部１を介して流れる電流を電圧値に変換するＩ／Ｖ変換回路５と、Ｉ／Ｖ変換回路５の出力と発振回路４の出力とを混合して、両者の周波数ｆ１，ｆ２の和と差の周波数（ｆ１±ｆ２）の信号を出力する混合回路部としてのミキサ回路６と、ミキサ回路６の出力からＩ／Ｖ変換回路５の出力の周波数ｆ１と発振回路４の出力の周波数ｆ２との差（ｆ１−ｆ２）の周波数成分の信号を検波するための検波回路部たるフィルタ回路７と、フィルタ回路７の出力を積分した後、増幅することで、検出電極２，２間のインピーダンス値に応じた電圧値の出力を発生する出力回路部としての積分増幅回路８と、フィルタ回路７を介して入力されたミキサ回路６の出力を所定の基準電圧と比較する比較回路９と、比較回路９の出力を積分して得た電圧を発振回路４に出力する積分回路１０とで構成される。尚、図中のＣ２，Ｃ３はそれぞれ発振回路４の発振周波数を調整するためのコンデンサ、積分回路１０の積分時定数を調整するためのコンデンサである。また、センサ部１の構成は従来技術で説明した図９の構成と同様であるので、その説明は省略する。
【００１６】
ここで、発振回路３，４の発振周波数をそれぞれｆ１，ｆ２に設定し、バンドパスフィルタからなるフィルタ回路７の通過周波数帯域の中心周波数を、両発振回路３，４の発振周波数設定値の差である基準周波数Δｆ（＝ｆ１−ｆ２）に設定している場合に、部品のばらつきや周囲環境の変化によって、一方または両方の発振回路３，４の発振周波数が設定値ｆ１，ｆ２から変化すると、２つの発振回路３，４の発振周波数の差である中間周波数が、フィルタ回路７の通過周波数帯域の中心周波数（基準周波数Δｆ）とずれてしまう。ここに、フィルタ回路７は外付けのセラミックフィルタ７ａを用いた高精度のもので、その通過帯域は狭帯域であるから、ミキサ回路６の出力の周波数が中心周波数（基準周波数Δｆ）からずれると、フィルタ回路７の出力が非常に小さくなって、水分量に応じた値が得られなくなり、誤った値を出力してしまうという問題がある。
【００１７】
それに対して、本実施形態ではＦＭ変調回路１１によって、両発振回路３，４の発振周波数の差が上記基準周波数Δｆを含む一定の周波数範囲で変化するよう、発振回路３の発振周波数を変調させており、部品のばらつきや周囲環境の変化によって発振回路３，４の発振周波数が変動したとしても、変動後の発振回路３の発振周波数ｆ１’を変調させることで、ミキサ回路６からフィルタ回路７の中心周波数（基準周波数Δｆ）の信号も出力されることになり、積分増幅回路８がフィルタ回路７の出力を平滑し、さらに増幅することで、水分量に応じた値を得ることができる。
【００１８】
例えば、発振回路３の発振周波数がｆ１からｆ１’（＝ｆ１＋ｄｆ１）に変動し、発振回路４の発振周波数がｆ２からｆ２’（＝ｆ２＋ｄｆ２）に変動した場合、変動後のミキサ回路６の出力の周波数はｆ１’±ｆ２’＝（ｆ１＋ｄｆ１）±（ｆ２＋ｄｆ２）となり、フィルタ回路７の中心周波数Δｆ（ｆ１−ｆ２）から（ｄｆ１−ｄｆ２）だけずれることになるが、発振回路３の発振周波数を（±ｆｍ）の範囲で変調させているので、ミキサ回路６の出力の周波数も（±ｆｍ）の範囲で変化することになる。したがって、周波数の変調幅ｆｍを使用条件に合わせて適宜の値に設定することで、（ｆ１’−ｆ２’）−ｆｍ＜Δｆ＜（ｆ１’−ｆ２’）＋ｆｍとすることができ、ミキサ回路６からフィルタ回路７の中心周波数Δｆの信号を出力させることができる。
【００１９】
このように、本実施形態では発振回路３の発振周波数を変調させることで、ミキサ回路６の出力の周波数をフィルタ回路７の中心周波数に一致させて、水分量に対応する値を得ており、従来の水分量センサに比べて、新たにＦＭ変調回路１１が必要になるが、発振回路３，４の発振周波数を高精度に制御する必要が無いから、高精度で高価な水晶振動子Ｘ１，Ｘ２が不要になり、その結果発振回路３，４を安価に構成できる。また、本回路をＩＣ化する際には調整用のコンデンサＣ１〜Ｃ３をなくして、外付けの部品を無くすこともでき、従来の水分量センサに比べてより小型化、低コスト化のメリットが得られる。
【００２０】
また本実施形態の水分量センサでは、発振回路４、ミキサ回路６、比較回路９及び積分回路１０からなる回路で、発振回路３の発振周波数が変動した場合でも、発振回路３，４の発振周波数の差が予め定めた基準周波数ｆ０になるように、発振回路４の発振周波数を制御している。図２は比較回路９の入力周波数に対する出力電圧の関係を、図３は発振回路４の入力電圧に対する出力周波数の関係をそれぞれ示しており、比較回路９では入力信号（フィルタ回路７の出力）の周波数が高くなるにつれて、その出力電圧が大きくなる。また、発振回路４では入力電圧が大きくなるにつれて、その発振周波数が高くなっている。
【００２１】
例えば、発振回路３の発振周波数が予め設定された周波数ｆ１からｆ１’（＝ｆ１−ｄｆ１）に低下した場合、ミキサ回路６の出力の周波数はｆ１’±ｆ２＝（ｆ１−ｄｆ１）±ｆ２となる。ここで、比較回路９ではフィルタ回路７を介して入力されたミキサ回路６の出力と基準電圧とを比較しており、発振回路３の発振周波数がｆ１からｆ１’に低下して、ミキサ回路６の出力の周波数が（ｆ１−ｆ２）から（ｆ１’−ｆ２）に低下すると、比較回路９の出力がＶ０からＶ０’に低下する。そして、比較回路９の出力の変化に応じて、積分回路１０の出力がＶ１からＶ１’に低下し、それに応じて、発振回路４の発振周波数がｆ２からｆ２’に低下する（図４参照）。このように、発振回路３の発振周波数が低下すると、それに応じて発振回路４の発振周波数も低下するので、発振回路３，４の発振周波数の差が略同じ値になるように、発振回路４の発振周波数を追従させることができる。また、上述とは逆に発振回路３の発振周波数が設定値ｆ１よりも高くなった場合、発振回路３，４の発振周波数の差が大きくなるため、比較回路９および積分回路１０の出力がそれぞれ増加し、それに応じて発振回路４の発振周波数が高くなるため、発振回路３，４の発振周波数の差が略同じ値になるように、発振回路３の発振周波数を追従させることができる。
【００２２】
（実施形態２）
図５に本実施形態の水分量センサのブロック図を示す。尚、基本的な構成は実施形態１と同様であるので、同一の構成要素には同一の符合を付して、その説明は省略する。
【００２３】
この水分量センサは、互いに絶縁された一対の検出電極２，２を具備し、水分量に応じて検出電極２，２間のインピーダンスが変化するセンサ部１と、コンデンサＣ１で発振周波数ｆ１が決定され、その発振出力をセンサ部１に供給する第１の発振回路部としての発振回路３と、入力電圧に応じた周波数で発振するＶＣＯのような第２の発振回路部としての発振回路４と、センサ部１を介して流れる電流を電圧値に変換するＩ／Ｖ変換回路５と、Ｉ／Ｖ変換回路５の出力と発振回路４の出力とを混合して、両者の周波数ｆ１，ｆ２の和と差の周波数（ｆ１±ｆ２）の信号を出力する混合回路部としてのミキサ回路６と、ミキサ回路６の出力からＩ／Ｖ変換回路５の出力の周波数ｆ１と発振回路４の出力の周波数ｆ２との差（ｆ１−ｆ２）の周波数成分の信号を検波して出力する検波回路部としてのローパスフィルタ（以下、ＬＰＦと略す）１２と、ＬＰＦ１２の出力を積分した後、増幅することで、検出電極２，２間のインピーダンス値に応じた電圧値の出力を発生する出力回路部としての積分増幅回路８と、ミキサ回路６の出力をＬＰＦ１２内のＦ／Ｖ変換部１２ａで変換して得た出力と所定の基準電圧との高低を比較する比較回路９と、比較回路９の出力を積分して得た電圧を発振回路４に出力する積分回路１０とで構成される。尚、図中のＣ２，Ｃ３，Ｃ５はそれぞれ発振回路４の発振周波数を調整するためのコンデンサ、積分回路１０の積分時定数を調整するためのコンデンサ、ＬＰＦ１２の遮断周波数を設定するためのコンデンサである。また、センサ部１の構成は従来技術で説明した図９の構成と同様であるので、その説明は省略する。
【００２４】
図６は比較回路９の入力電圧に対する出力電圧の関係を、図３は発振回路４の入力電圧に対する出力周波数の関係をそれぞれ示しており、比較回路９ではＦ／Ｖ変換部１２ａからの入力電圧が増加するにつれて、その出力電圧が高くなり、また発振回路４では入力電圧（積分回路１０の出力）が高くなるにつれて、その発振周波数が高くなっている。尚、図６中のＶａは中間周波数が（ｆ１−ｆ２）の時のＦ／Ｖ変換部１２ａの出力を示している。
【００２５】
ここで、部品のばらつきや周囲環境の変化によって、発振回路３の発振周波数が高くなるか又は発振回路４の発振周波数が低くなるかして、両者の発振周波数の差である中間周波数が基準周波数Δｆよりも大きくなると（すなわち比較回路９への入力電圧が増加すると）、積分回路１０の出力電圧が増加し、それに応じて発振回路４の発振周波数が高くなるので、両者の発振周波数の差（中間周波数）を小さくできる。また、上述とは逆に発振回路３の発振周波数が低くなるか又は発振回路４の発振周波数が高くなるかして、両者の発振周波数の差である中間周波数が基準周波数Δｆよりも大きくなると（すなわち比較回路９への入力電圧が低下すると）、積分回路１０の出力電圧が低下し、それに応じて発振回路４の発振周波数が低くなるので、両者の発振周波数の差（中間周波数）を大きくできる。ここに、比較回路９と、積分回路１０と、Ｆ／Ｖ変換部１２ａとで発振回路４の発振周波数を変化させる周波数可変部が構成される。
【００２６】
このように、本実施形態では、ミキサ回路６の出力の周波数に基づいて、発振回路３，４の発振周波数の差である中間周波数が所定の基準周波数Δｆに一致するように、発振回路４の発振周波数を変化させることで、ミキサ回路６の出力の周波数をＬＰＦ１２の遮断周波数よりも低くして、水分量に対応する値を得ており、従来の水分量センサに比べて、発振回路３，４の発振周波数を高精度に制御する必要が無いから、高精度で高価な水晶振動子Ｘ１，Ｘ２が不要になり、その結果発振回路３，４を安価に構成できる。
【００２７】
また、実施形態１ではバンドパスフィルタからなるフィルタ回路７を用いているため、中心周波数を高精度に設定する必要があり、その結果セラミックフィルタのような高価な部品を必要としているが、本実施形態ではＬＰＦ１２を用いているので、遮断周波数の設定をそれほど高精度に設定する必要がなく、したがってセラミックフィルタのような高価な部品が不要になり、低コスト化を図ることができる。また更に、本回路をＩＣ化する際には調整用のコンデンサＣ１〜Ｃ５をなくして、外付けの部品を無くすこともでき、従来の水分量センサに比べてより小型化、低コスト化のメリットが得られる。
【００２８】
尚、本実施形態では、ミキサ回路６の出力の周波数に基づいて、発振回路３，４の周波数の差が所定の基準周波数Δｆに一致するように、発振回路４の発振周波数を変化させているが、発振回路４の発振周波数を変化させる代わりに、ミキサ回路６の出力の周波数に基づいて、発振回路３の発振周波数を変化させるようにしても良く、上述と同様の効果を得ることができる。
【００２９】
（実施形態３）
図７に本実施形態の水分量センサのブロック図を示す。尚、基本的な構成は実施形態２と同様であるので、同一の構成要素には同一の符合を付して、その説明は省略する。
【００３０】
この水分量センサは、互いに絶縁された一対の検出電極２，２を具備し、水分量に応じて検出電極２，２間のインピーダンスが変化するセンサ部１と、コンデンサＣ１で発振周波数ｆ１が決定され、その発振出力をセンサ部１に供給する第１の発振回路部としての発振回路３と、入力電圧に応じた周波数で発振するＶＣＯのような第２の発振回路部としての発振回路４と、センサ部１を介して流れる電流を電圧値に変換するＩ／Ｖ変換回路５と、Ｉ／Ｖ変換回路５の出力と発振回路４の出力とを混合して、両者の周波数ｆ１，ｆ２の和と差の周波数（ｆ１±ｆ２）の信号を出力する混合回路部としてのミキサ回路６と、ミキサ回路６の出力からＩ／Ｖ変換回路５の出力の周波数ｆ１と発振回路４の出力の周波数ｆ２との差（ｆ１−ｆ２）の周波数成分の信号を検波して出力する検波回路部としてのローパスフィルタ（以下、ＬＰＦと略す）１３と、ＬＰＦ１３の出力を積分した後、増幅することで、検出電極２，２間のインピーダンス値に応じた電圧値の出力を発生する出力回路部としての積分増幅回路８と、発振回路３の出力と発振回路４の出力とを混合して、両者の周波数ｆ１，ｆ２の和と差の周波数（ｆ１±ｆ２）の信号を出力するミキサ回路１４と、ミキサ回路１４の出力の周波数を電圧値に変換するＦ／Ｖ変換回路１５と、Ｆ／Ｖ変換回路１５の出力と基準電圧との高低を比較する比較回路９と、比較回路９の出力を積分して得た電圧を発振回路４に出力する積分回路１０とで構成される。尚、図中のＣ２，Ｃ３，Ｃ５はそれぞれ発振回路４の発振周波数を調整するためのコンデンサ、積分回路１０の積分時定数を調整するためのコンデンサ、ＬＰＦ１３の遮断周波数を設定するためのコンデンサである。また、センサ部１の構成は従来技術で説明した図９の構成と同様であるので、その説明は省略する。
【００３１】
実施形態２で説明したように、図６は比較回路９の入力電圧に対する出力電圧の関係を、図３は発振回路４の入力電圧に対する出力周波数の関係をそれぞれ示しており、比較回路９ではＦ／Ｖ変換回路１５からの入力電圧が増加するにつれて、その出力電圧が高くなり、また発振回路４では入力電圧（積分回路１０の出力）が高くなるにつれて、その発振周波数が高くなっている。
【００３２】
ここで、部品のばらつきや周囲環境の変化によって、発振回路３の発振周波数が高くなるか又は発振回路４の発振周波数が低くなるかして、両者の発振周波数の差である中間周波数が所定の基準周波数Δｆよりも大きくなると（すなわちミキサ回路１４の出力の周波数が高くなると）、Ｆ／Ｖ変換回路１５の出力（比較回路９の入力）が増加して、比較回路９の出力が増加し、それに応じて積分回路１０の出力が増加し、発振回路４の発振周波数が高くなるので、両者の発振周波数の差を小さくできる。また、上述とは逆に発振回路３の発振周波数が低くなるか又は発振回路４の発振周波数が高くなるかして、両者の発振周波数の差である中間周波数が所定の基準周波数Δｆよりも小さくなると（すなわちミキサ回路１４の出力の周波数が低くなると）、Ｆ／Ｖ変換回路１５の出力（比較回路９の入力）が小さくなって、比較回路９の出力が低下し、それに応じて積分回路１０の出力が低下し、発振回路４の発振周波数が低くなるので、両者の発振周波数の差を大きくできる。
【００３３】
このように、本実施形態では、発振回路３の発振周波数に基づいて、発振回路３，４の発振周波数の差である中間周波数が所定の基準周波数Δｆとなるように、発振回路４の発振周波数を変化させることで、ミキサ回路６の出力の周波数をＬＰＦ１３の遮断周波数よりも低くして、水分量に対応する値を得ており、従来の水分量センサに比べて、発振回路３，４の発振周波数を高精度に制御する必要が無いから、高精度で高価な水晶振動子Ｘ１，Ｘ２が不要になり、その結果発振回路３，４を安価に構成できる。また実施形態２では、ＬＰＦ１２の出力に基づいて中間周波数が所定の基準周波数Δｆとなるように発振回路４の発振周波数をある周波数からずらして、発振回路３の発振周波数に追従させており、ＬＰＦ１２の出力は検出する水分量に応じて変化するため、その出力が大きい時と小さい時とでは追従前の周波数が同じ場合でも追従後の周波数に誤差がでる虞があるのに対して、本実施形態では発振回路３の発振周波数に基づいて発振周波数４の発振周波数を変化させており、発振回路３の出力の大きさは検出する水分量に関係なく一定であるから、発振周波数を追従させる際の誤差を少なくできる。
【００３４】
また、実施形態１ではバンドパスフィルタからなるフィルタ回路７を用いているため、中心周波数を高精度に設定する必要があり、その結果セラミックフィルタのような高価な部品を必要としているが、本実施形態ではＬＰＦ１３を用いているので、遮断周波数の設定をそれほど高精度に設定する必要がなく、したがってセラミックフィルタのような高価な部品が不要になり、低コスト化を図ることができる。また更に、本回路をＩＣ化する際には調整用のコンデンサＣ１〜Ｃ５をなくして、外付けの部品を無くすこともでき、従来の水分量センサに比べてより小型化、低コスト化のメリットが得られる。
【００３５】
尚、本実施形態では、２つの発振回路３，４の内、一方の発振回路３の発振周波数に基づいて、発振回路３，４の周波数の差である中間周波数が所定の基準周波数Δｆとなるように、他方の発振回路４の発振周波数を変化させているが、他方の発振回路４の発振周波数に基づいて、中間周波数が所定の基準周波数Δｆとなるように、一方の発振回路３の発振周波数を変化させるようにしても良く、上述と同様の効果を得ることができる。
【００３６】
【発明の効果】
上述のように、請求項１の発明は、互いに絶縁された複数の検出電極を具備し水分量に応じて検出電極間のインピーダンスが変化するセンサ部と、センサ部に発振出力を印加する第１の発振回路部と、第１の発振回路部と異なる周波数で発振する第２の発振回路部と、センサ部の出力と第２の発振回路部の出力とを混合する混合回路部と、混合回路部の出力から予め定めた基準周波数の周波数成分を検波する検波回路部と、検波回路部の出力から検出電極間のインピーダンスに応じた出力を発生する出力回路部とを備え、第１の発振回路部の発振周波数と略等しいセンサ部からの出力の周波数と、第２の発振回路部の発振周波数との差の中間周波数が、基準周波数を含む一定の周波数範囲で変化するように、第１又は第２の発振回路部の何れか一方の発振周波数を変調させる周波数変調部を設けたことを特徴とし、周波数変調部が、第１又は第２の発振回路部の何れか一方の発振周波数を変調させることで、第１の発振回路部の発振周波数と略等しいセンサ部からの出力の周波数と、第２の発振回路部の発振周波数との差の中間周波数を、基準周波数を含む一定の周波数範囲で変化させているので、部品のばらつきや周囲環境の変化によって発振回路部の発振周波数が変化したとしても、混合回路部から基準周波数に等しい周波数成分の信号を出力させることができ、検波回路部により水分量に対応した値を検波できるから、耐ノイズ性が向上するという効果がある。そのうえ、第１及び第２の発振回路部の発振周波数を高精度に設定する必要がないから、従来の水分量センサのように、高精度で高価な水晶振動子を使用する必要がなく、第１及び第２の発振回路部を安価に構成でき、また水分量センサをＩＣ化する際に水晶振動子のような外付けの部品があると、小型化のメリットが十分得られないが、水晶振動子のような外付けの部品を無くすことで、一層の小型化が図れるという効果もある。
【００３７】
請求項２の発明は、互いに絶縁された複数の検出電極を具備し水分量に応じて検出電極間のインピーダンスが変化するセンサ部と、センサ部に発振出力を印加する第１の発振回路部と、第１の発振回路部と異なる周波数で発振する第２の発振回路部と、センサ部の出力と第２の発振回路部の出力とを混合する混合回路部と、混合回路部の出力から予め定めた基準周波数の周波数成分を検波する検波回路部と、検波回路部の出力から検出電極間のインピーダンスに応じた出力を発生する出力回路部とを備え、第１の発振回路部の発振周波数と略等しいセンサ部からの出力の周波数と、第２の発振回路部の発振周波数との差の中間周波数が基準周波数となるように、第１又は第２の発振回路部の内、何れか一方の発振周波数を変化させる周波数可変部を設けたことを特徴とし、周波数可変部が、第１又は第２の発振回路部の内、何れか一方の発振周波数を変調させることで、第１の発振回路部の発振周波数と略等しいセンサ部からの出力の周波数と、第２の発振回路部の発振周波数との差の中間周波数を基準周波数に一致させているので、部品のばらつきや周囲環境の変化によって発振回路部の発振周波数が変化したとしても、混合回路部の出力の周波数を基準周波数に一致させることができ、検波回路部により水分量に対応した値を検波できるから、耐ノイズ性が向上するという効果がある。そのうえ、第１及び第２の発振回路部の発振周波数を高精度に設定する必要がないから、従来の水分量センサのように、高精度で高価な水晶振動子を使用する必要がなく、第１及び第２の発振回路部を安価に構成でき、また水分量センサをＩＣ化する際に水晶振動子のような外付けの部品があると、小型化のメリットが十分得られないが、水晶振動子のような外付けの部品を無くすことで、一層の小型化が図れるという効果もある。
【００３８】
請求項３の発明は、請求項２の発明において、周波数可変部は、中間周波数に基づいて発振周波数を変化させることを特徴とし、請求項２の発明と同様の効果を奏する。
【００３９】
請求項４の発明は、請求項２の発明において、周波数可変部は、他方の発振回路部の発振周波数に基づいて、一方の発振周波数を変化させることを特徴とし、中間周波数に基づいて発振周波数を変化させる場合、中間周波数の信号は検出する水分量に応じて大きさが変化するため、信号が大きい時と小さい時とで誤差が発生しやすいが、発振回路部の出力は検出する水分量に関係なく一定であるので、発生する誤差を小さくできるという効果もある。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態１の水分量センサのブロック図である。
【図２】同上に用いる比較回路の入出力特性の説明図である。
【図３】同上に用いる第２の発振回路の入出力特性の説明図である。
【図４】同上に用いる比較回路および第２の発振回路の動作を説明する説明図である。
【図５】実施形態２の水分量センサのブロック図である。
【図６】同上に用いる比較回路の入出力特性の説明図である。
【図７】実施形態３の水分量センサのブロック図である。
【図８】従来の水分量センサのブロック図である。
【図９】同上の水分量センサと検知対象物との位置関係を説明する説明図である。
【符号の説明】
１センサ部
３発振回路
４発振回路
５Ｉ／Ｖ変換回路
６ミキサ回路
７フィルタ回路
８積分増幅回路
１１ＦＭ変調回路

Claims

互いに絶縁された複数の検出電極を具備し水分量に応じて前記検出電極間のインピーダンスが変化するセンサ部と、前記センサ部に発振出力を印加する第１の発振回路部と、前記第１の発振回路部と異なる周波数で発振する第２の発振回路部と、前記センサ部の出力と前記第２の発振回路部の出力とを混合する混合回路部と、前記混合回路部の出力から予め定めた基準周波数の周波数成分を検波する検波回路部と、前記検波回路部の出力から前記検出電極間のインピーダンスに応じた出力を発生する出力回路部とを備え、
前記第１の発振回路部の発振周波数と略等しい前記センサ部からの出力の周波数と、前記第２の発振回路部の発振周波数との差の中間周波数が、前記基準周波数を含む一定の周波数範囲で変化するように、前記第１又は第２の発振回路部の何れか一方の発振周波数を変調させる周波数変調部を設けたことを特徴とする水分量センサ。
互いに絶縁された複数の検出電極を具備し水分量に応じて前記検出電極間のインピーダンスが変化するセンサ部と、前記センサ部に発振出力を印加する第１の発振回路部と、前記第１の発振回路部と異なる周波数で発振する第２の発振回路部と、前記センサ部の出力と前記第２の発振回路部の出力とを混合する混合回路部と、前記混合回路部の出力から予め定めた基準周波数の周波数成分を検波する検波回路部と、前記検波回路部の出力から前記検出電極間のインピーダンスに応じた出力を発生する出力回路部とを備え、
前記第１の発振回路部の発振周波数と略等しい前記センサ部からの出力の周波数と、前記第２の発振回路部の発振周波数との差の中間周波数が前記基準周波数となるように、第１又は第２の発振回路部の内、何れか一方の発振周波数を変化させる周波数可変部を設けたことを特徴とする水分量センサ。
前記周波数可変部は、前記中間周波数に基づいて発振周波数を変化させることを特徴とする請求項２記載の水分量センサ。
前記周波数可変部は、他方の発振回路部の発振周波数に基づいて、一方の発振周波数を変化させることを特徴とする請求項２記載の水分量センサ。