JP4207747B2 - 静電容量型センサおよび静電容量型距離測定装置 - Google Patents
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第3の発明に係る静電容量型距離測定装置は、誘電体を介して対向配置された送信電極および受信電極を有する測定用コンデンサと、測定用コンデンサと並列に接続され、負の静電容量を発生させる負性容量回路とを備える静電容量型センサと、静電容量型センサの出力を増幅する容量増幅回路と、所定電圧且つ所定周期の矩形波電圧を出力する発振回路と、一端が発振回路の出力に接続され且つ他端が容量増幅回路の出力端子に接続された第3抵抗と、一方の入力端子から第3抵抗を介して矩形波電圧を入力し且つ他方の入力端子から閾値電圧を入力する比較回路と、比較回路の出力電位に基づいて、容量増幅回路および第3抵抗によって構成されるRC回路の時定数を測定する時定数測定回路と、時定数測定回路に測定された時定数を静電容量型センサの静電容量に変換する変換回路とを有し、第3抵抗が、検出対象物と測定用コンデンサとの距離に応じて複数の抵抗値を切り換える可変抵抗である。上記の負性容量回路は、正入力端子が第1抵抗を介して送信電極に接続され且つ負入力端子が第2抵抗を介して受信電極に接続された差動増幅回路と、一端が送信電極に接続され且つ他端が差動増幅回路の出力端子に接続された負性容量用コンデンサと、一端が差動増幅回路の負入力端子に接続され且つ他端が差動増幅回路の出力端子に接続された、当該静電容量型センサの初期容量を所定の非零値に設定するための可変抵抗とを備える。
第2の発明に係る静電容量型距離測定装置によれば、測定用コンデンサの静電容量と、初期容量を設定するための負性容量回路の静電容量と、検出対象物の静電容量との合成静電容量を、検出することができる。これにより、第2の発明によれば、静電容量型センサを所定の非零値に高精度に設定することができるので、検出対象物の静電容量とほぼ同一の静電容量値を用いて距離測定を行うことが容易となり、したがって高精度の距離測定が可能になる。
第3の発明に係る静電容量型距離測定装置によれば、第3抵抗として、検出対象物と測定用コンデンサとの距離に応じて複数の抵抗値を切り換える可変抵抗を用いたので、静電容量型センサが検出する静電容量値と距離との関係を近似的に線形関係にすることができ、したがって、測定データの取り扱いが容易になる。
以下、第1実施形態に係る静電容量型距離測定装置について、図1〜図6を用いて説明する。
以下、第2実施形態に係る静電容量型距離測定装置について、図7〜図9を用いて説明する。
以下、第3実施形態に係る静電容量型距離測定装置について、図10を用いて説明する。
110 測定用コンデンサ
111 受信電極
112 送信電極
120 負性容量回路
130 容量増幅回路
140 発振回路
150,721,722,723 抵抗
160 比較回路
170 閾値電圧発生回路
180 時定数測定回路
190 変換回路
200 検出対象物
710 スイッチ
Claims (4)
- 誘電体を介して対向配置された送信電極および受信電極を有する測定用コンデンサと、
該測定用コンデンサと並列に接続されて負の静電容量を発生させる負性容量回路と、
を備える静電容量型センサであって、
前記負性容量回路が、
正入力端子が第1抵抗を介して前記送信電極に接続され且つ負入力端子が第2抵抗を介して前記受信電極に接続された差動増幅回路と、
一端が前記送信電極に接続され且つ他端が前記差動増幅回路の出力端子に接続された負性容量用コンデンサと、
一端が前記差動増幅回路の負入力端子に接続され且つ他端が該差動増幅回路の出力端子に接続された、当該静電容量型センサの初期容量を、所定の非零値に設定するための可変抵抗と、
を備えることを特徴とする静電容量型センサ。 - 誘電体を介して対向配置された送信電極および受信電極を有する測定用コンデンサと、該測定用コンデンサと並列に接続され、負の静電容量を発生させる負性容量回路とを備える静電容量型センサと、
前記測定用コンデンサの静電容量と前記負性容量回路の静電容量と検出対象物の静電容量との合成静電容量を増幅する容量増幅回路と、
所定電圧且つ所定周期の矩形波電圧を出力する発振回路と、
一端が前記発振回路の出力に接続され且つ他端が前記容量増幅回路の出力端子に接続された第3抵抗と、
一方の入力端子から前記第3抵抗を介して前記矩形波電圧を入力し且つ他方の入力端子から閾値電圧を入力する比較回路と、
該比較回路の出力電位に基づいて、前記容量増幅回路および前記第3抵抗によって構成されるRC回路の時定数を測定する時定数測定回路と、
該時定数測定回路に測定された前記時定数を前記静電容量型センサの静電容量に変換する変換回路と、
を備え、
前記負性容量回路が、
正入力端子が第1抵抗を介して前記送信電極に接続され且つ負入力端子が第2抵抗を介して前記受信電極に接続された差動増幅回路と、
一端が前記送信電極に接続され且つ他端が前記差動増幅回路の出力端子に接続された負性容量用コンデンサと、
一端が前記差動増幅回路の負入力端子に接続され且つ他端が該差動増幅回路の出力端子に接続された、当該静電容量型センサの初期容量を、所定の非零値に設定するための可変抵抗と、
を備えることを特徴とする静電容量型距離測定装置。 - 誘電体を介して対向配置された送信電極および受信電極を有する測定用コンデンサと、該測定用コンデンサと並列に接続され、負の静電容量を発生させる負性容量回路とを備える静電容量型センサと、
該静電容量型センサの出力を増幅する容量増幅回路と、
所定電圧且つ所定周期の矩形波電圧を出力する発振回路と、
一端が前記発振回路の出力に接続され且つ他端が前記容量増幅回路の出力端子に接続された第3抵抗と、
一方の入力端子から前記第3抵抗を介して前記矩形波電圧を入力し且つ他方の入力端子から閾値電圧を入力する比較回路と、
該比較回路の出力電位に基づいて、前記容量増幅回路および前記第3抵抗によって構成されるRC回路の時定数を測定する時定数測定回路と、
該時定数測定回路に測定された前記時定数を前記静電容量型センサの静電容量に変換する変換回路とを有し、
前記第3抵抗が、検出対象物と前記測定用コンデンサとの距離に応じて複数の抵抗値を切り換える可変抵抗であり、
前記負性容量回路が、
正入力端子が第1抵抗を介して前記送信電極に接続され且つ負入力端子が第2抵抗を介して前記受信電極に接続された差動増幅回路と、
一端が前記送信電極に接続され且つ他端が前記差動増幅回路の出力端子に接続された負性容量用コンデンサと、
一端が前記差動増幅回路の負入力端子に接続され且つ他端が該差動増幅回路の出力端子に接続された、当該静電容量型センサの初期容量を、所定の非零値に設定するための可変抵抗と、
を備えることを特徴とする静電容量型距離測定装置。 - 前記容量増幅回路が、
正入力端子が前記送信電極に接続された差動増幅回路と、
一端が前記差動増幅回路の出力端子に接続され且つ他端が前記第3抵抗の他端に接続された第4抵抗と、
一端が前記差動増幅回路の正入力端子に接続され且つ他端が前記第4抵抗の他端に接続された第5抵抗と、
一端が前記差動増幅回路の負入力端子に接続され且つ他端が該差動増幅回路の出力端子に接続された第6抵抗と、
を備えることを特徴とする請求項2または3に記載の静電容量型距離測定装置。
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JP2003366979A JP4207747B2 (ja) | 2003-10-28 | 2003-10-28 | 静電容量型センサおよび静電容量型距離測定装置 |
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JP2003366979A JP4207747B2 (ja) | 2003-10-28 | 2003-10-28 | 静電容量型センサおよび静電容量型距離測定装置 |
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- 2003-10-28 JP JP2003366979A patent/JP4207747B2/ja not_active Expired - Fee Related
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