JP4162151B2 - 近接センサ及び近接検出方法 - Google Patents
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また、前記位相ズレ測定手段は、前記駆動信号出力手段の初回の駆動信号出力に応じて計時を開始し、所定回数の前記回帰動作が終了した後、前記共振回路から所定数の自由振動波が出力された時点で計時を終了する時間計測手段を備えることを特徴とする。このような近接センサによれば、増幅された位相ズレを安価なデジタル回路で高精度に測定することができる。
また、前記共振回路は、検出コイルにコンデンサを直列に接続してなる直列共振回路であることを特徴とする。このような近接センサによれば、直列共振回路の作用によって、最大でソース電圧のQ倍(Q:共振回路の良好度)の電圧を検出コイルに印加できるので、共振回路から振幅の大きい自由振動波を出力することができる。これにより、自由振動波カウント数を多くし、測定精度を更に高めることができるだけでなく、ノイズにも強いものとできる。
また、前記駆動信号出力手段は、複数の駆動パルス信号により前記共振回路を強制振動させた後、駆動信号出力を停止することを特徴とする。このような近接センサによれば、単発の駆動パルス信号で共振回路を強制振動させる場合に比べ、強制振動波の振幅を大きくできる。特に、強制振動波の振幅が最大になるように数発の駆動パルス信号を出力すれば、駆動信号出力停止後に共振回路から出力される自由振動波の振幅をより大きくし、測定精度を更に高めることが可能になる。
また、前記位相ズレ測定手段は、前記共振回路の出力信号を、増幅器を介さずに直接入力することを特徴とする。このような近接センサによれば、回路構成がよりシンプルになり、更なるコストダウンが可能になる。
また、前記駆動信号出力手段及び前記位相ズレ測定手段は、1チップマイコン内に構成されることを特徴とする。このような近接センサによれば、共振回路(検出コイル、コンデンサ)と1チップマイコンだけで高性能な近接センサを構成できるので、より一層のコストダウンが可能になる。
また、本発明の近接検出方法は、金属の近接を検出する近接検出方法であって、検出コイルにコンデンサを接続してなる共振回路に対して駆動信号を出力し、該駆動信号の出力停止後に前記共振回路から減衰状に出力される自由振動波にもとづいて、金属の近接に伴う振動波の位相ズレを測定するにあたり、駆動信号の出力停止後に前記共振回路から出力される自由振動波の数をカウントし、所定数の自由振動波をカウントしたタイミングで、前記共振回路に対して駆動信号を出力する、という回帰動作を所定回数繰り返すことによって、自由振動波の位相ズレを増幅させることを特徴とする。このような近接検出方法によれば、金属の近接に伴う振動波の位相ズレを簡単な回路構成で精度良く測定することが可能になる。すなわち、共振回路から減衰状に出力される自由振動波にあっては、金属の近接に伴う振動波の位相ズレが明確に現れるだけでなく、位相ズレが振動波の数だけ蓄積されるので、高速なカウンタを持たない安価なデジタル回路でも、位相ズレを高精度に測定することができる。しかも、所定数の自由振動波をカウントしたタイミングで、共振回路に対して駆動信号を出力する、という回帰動作を所定回数繰り返すことによって、自由振動波の位相ズレを増幅させるので、回路構成を複雑にすることなく、回帰動作回数を増やすだけで、金属の近接に伴う位相ズレの測定精度を飛躍的に向上させることができる。
また、前記共振回路に対する初回の駆動信号出力に応じて計時を開始し、所定回数の前記回帰動作が終了した後、前記共振回路から所定数の自由振動波が出力された時点で計時を終了し、その計時結果にもとづいて、金属の近接に伴う振動波の位相ズレを測定することを特徴とする。このような近接検出方法によれば、増幅された位相ズレを安価なデジタル回路で高精度に測定することができる。
また、前記共振回路は、検出コイルにコンデンサを直列に接続してなる直列共振回路であることを特徴とする。このような近接検出方法によれば、直列共振回路の作用によって、最大でソース電圧のQ倍(Q:共振回路の良好度)の電圧を検出コイルに印加できるので、共振回路から振幅の大きい自由振動波を出力することができる。これにより、自由振動波カウント数を多くし、測定精度を更に高めることができるだけでなく、ノイズにも強いものとできる。
また、複数の駆動パルス信号により前記共振回路を強制振動させた後、駆動信号出力を停止して前記共振回路から自由振動波を出力させることを特徴とする。このような近接検出方法によれば、単発の駆動パルス信号で共振回路を強制振動させる場合に比べ、強制振動波の振幅を大きくできる。特に、強制振動波の振幅が最大になるように数発の駆動パルス信号を出力すれば、駆動信号出力停止後に共振回路から出力される自由振動波の振幅をより大きくし、測定精度を更に高めることが可能になる。
なお、共振回路2を強制振動させる共振周波数fは、以下に示す式で求めることができる。
図2は、駆動パルス信号波形(a点)及び共振回路の振動波形(b点)を示す説明図である。この図に示すように、1チップマイコン3は、所定電圧(例えば5V)の駆動パルス信号を出力し、共振回路2を強制振動させる。このとき、本実施形態では、所定の共振周波数で数発(例えば6発)の駆動パルス信号を出力することにより、検出コイルLに最大電圧(例えば40V)を印加させる。そして、駆動パルス信号の出力を停止した後は、共振回路2から複数の自由振動波が減衰状に出力される。
2 共振回路
3 1チップマイコン
C コンデンサ
L 検出コイル
Claims (10)
- 金属の近接を検出する近接センサであって、
検出コイルにコンデンサを接続してなる共振回路と、
該共振回路に対して駆動信号を出力する駆動信号出力手段と、
該駆動信号出力手段の信号出力停止後に前記共振回路から減衰状に出力される自由振動波にもとづいて、金属の近接に伴う振動波の位相ズレを測定する位相ズレ測定手段とを備え、
該位相ズレ測定手段は、
前記駆動信号出力手段の信号出力停止後に前記共振回路から出力される自由振動波の数をカウントし、所定数の自由振動波をカウントしたタイミングで、前記駆動信号出力手段に駆動信号を出力させる、という回帰動作を所定回数繰り返すことによって、自由振動波の位相ズレを増幅させる
ことを特徴とする近接センサ。 - 前記位相ズレ測定手段は、
前記駆動信号出力手段の初回の駆動信号出力に応じて計時を開始し、所定回数の前記回帰動作が終了した後、前記共振回路から所定数の自由振動波が出力された時点で計時を終了する時間計測手段を備える
ことを特徴とする請求項1記載の近接センサ。 - 前記共振回路は、検出コイルにコンデンサを直列に接続してなる直列共振回路であることを特徴とする請求項1又は2記載の近接センサ。
- 前記駆動信号出力手段は、複数の駆動パルス信号により前記共振回路を強制振動させた後、駆動信号出力を停止することを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の近接センサ。
- 前記位相ズレ測定手段は、前記共振回路の出力信号を、増幅器を介さずに直接入力することを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の近接センサ。
- 前記駆動信号出力手段及び前記位相ズレ測定手段は、1チップマイコン内に構成されることを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載の近接センサ。
- 金属の近接を検出する近接検出方法であって、検出コイルにコンデンサを接続してなる共振回路に対して駆動信号を出力し、該駆動信号の出力停止後に前記共振回路から減衰状に出力される自由振動波にもとづいて、金属の近接に伴う振動波の位相ズレを測定するにあたり、駆動信号の出力停止後に前記共振回路から出力される自由振動波の数をカウントし、所定数の自由振動波をカウントしたタイミングで、前記共振回路に対して駆動信号を出力する、という回帰動作を所定回数繰り返すことによって、自由振動波の位相ズレを増幅させることを特徴とする近接検出方法。
- 前記共振回路に対する初回の駆動信号出力に応じて計時を開始し、所定回数の前記回帰動作が終了した後、前記共振回路から所定数の自由振動波が出力された時点で計時を終了し、その計時結果にもとづいて、金属の近接に伴う振動波の位相ズレを測定することを特徴とする請求項7記載の近接検出方法。
- 前記共振回路は、検出コイルにコンデンサを直列に接続してなる直列共振回路であることを特徴とする請求項7又は8記載の近接検出方法。
- 複数の駆動パルス信号により前記共振回路を強制振動させた後、駆動信号出力を停止して前記共振回路から自由振動波を出力させることを特徴とする請求項7〜9のいずれかに記載の近接検出方法。
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