JP5639655B2 - 静電容量センサ - Google Patents
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Description
以下、図面に基づいて、人や物などの物体の存否及び近接を検出するとともに、電極異常や回路異常などの静電容量センサの故障を自己診断可能な第1発明の第1実施形態に係る静電容量センサ1について説明する。
図1に示すように、本発明の実施形態に係る静電容量センサ1は、検知電極2及び検知回路21と、検知電極2の近傍に設けられたシールド電極3及びシールド駆動回路31と、検知回路21にて検出された検知信号を増幅する増幅回路5と、得られた検知信号の値に基づいて物体検出結果及び静電容量センサ1の自己診断結果を判定する判定回路6とを備える。
第1に、判定回路6は、シールド電極3に第1電位が印加されたときに検知された静電容量に応じた第1検知信号に基づいて、検知領域内の物体の存否及び/又は物体までの距離を判断する。このとき、検知電極2に印加される電位とシールド電極3に印加される第1電位とは同じ値とすることができる。
具体的に、ステップS15において、判定回路6は、第1測定値と第2測定値の差分(変化量)Yを算出する。そして、ステップS16において、判定回路6は、第1測定値と第2測定値の差分Yが所定の範囲内(a≦Y≦b)であるか否かを判定する。
第1発明の第2実施形態に係る静電容量センサは、第1発明の第1の実施形態に係る静電容量センサに、さらに、参照電極4及び参照電極制御回路41を備えるとともに、増幅回路に替えて差動増幅回路5を備えるものである。
以下、図面に基づいて、人や物などの物体の存否及び近接を検出するとともに、電極異常や回路異常などの静電容量センサの故障を自己診断可能な第2の発明の第1実施形態に係る静電容量センサ1について説明する。
図6に示すように、本発明の実施形態に係る静電容量センサ1は、検知電極2及び検知電極制御回路21と、検知電極2の近傍に設けられたシールド電極3及びシールド駆動回路31と、検知電極制御回路21にて検出された検知信号を増幅する増幅回路5と、得られた検知信号の値に基づいて物体検出結果及び静電容量センサ1の自己診断結果を判定する判定回路6とを備える。
第1に、判定回路6は、検知電極2に第1電位(Vr)が印加されたときに検知された静電容量に応じた第1検知信号に基づいて、検知領域内の物体の存否及び/又は物体までの距離を判断する。このとき、検知電極2に印加される第1電位(Vr)とシールド電極3に印加される電位(Vr´)とは同じ値とすることができる。
以下、第2発明の第2実施形態について説明する。第2発明の第2実施形態に係る静電容量センサは、第1の実施形態に係る静電容量センサに、参照電極4及び参照電極制御回路41をさらに備えるとともに、増幅回路に替えて差動増幅回路51を備えるものである。
1…静電容量式センサ
2…検知電極
21…検知回路
3…シールド電極
31…シールド駆動回路
4…参照電極
41…参照電極制御回路
5…増幅回路
51…差動増幅回路
6…判定回路
7…温度補償回路
S1〜S3,S11〜S13…スイッチ
S4…第1スイッチ
S14…第2スイッチ
S9…スイッチ
Vr …所定の電位
Vr´…第1電位
Vd …第2電位
<第2の発明について>
1…静電容量式センサ
2…検知電極
21…検知電極制御回路
3…シールド電極
31…シールド駆動回路
4…参照電極
41…参照電極制御回路
5…増幅回路
51…差動増幅回路
6…判定回路
7…温度補償回路
S1〜S3,S11〜S13…スイッチ
S4…第1スイッチ
S14…第2スイッチ
S9…スイッチ
Vr…第1電位
Vd …第2電位
Vr´ …所定の電位
Claims (14)
- 物体との間の静電容量を検知する検知電極と、
前記検知電極の近傍に配置されたシールド電極と、
前記シールド電極に第1電位と第1電位とは異なる第2電位とを切り替えて印加するシールド駆動手段と、
前記検知電極で検知された静電容量に応じた検知信号を出力する検知手段と、
前記検知手段から取得した、前記シールド駆動手段が前記シールド電極に前記第1電位を印加したときに前記検知電極にて検知された静電容量に応じた第1検知信号と、前記シールド駆動手段が前記シールド電極に前記第2電位を印加したときに前記検知電極にて検知された静電容量に応じた第2検知信号とに基づいて、前記検知電極及び/又はシールド電極の異常の有無を判定する判定手段と、を有し、
前記判定手段は、前記第1検知信号と前記第2検知信号の値の差分が所定の範囲内にない場合は、前記検知電極及び/又は前記シールド電極に異常があると判定することを特徴とする静電容量センサ。 - 物体との間の静電容量を検知する検知電極と、
前記検知電極の近傍に配置されたシールド電極と、
前記シールド電極に第1電位と第1電位とは異なる第2電位とを切り替えて印加するシールド駆動手段と、
前記検知電極で検知された静電容量に応じた検知信号を出力する検知手段と、
前記検知手段から取得した、前記シールド駆動手段が前記シールド電極に前記第1電位を印加したときに前記検知電極にて検知された静電容量に応じた第1検知信号と、前記シールド駆動手段が前記シールド電極に前記第2電位を印加したときに前記検知電極にて検知された静電容量に応じた第2検知信号とに基づいて、前記検知電極及び/又はシールド電極の異常の有無を判定する判定手段と、を有し、
前記第2電位は、前記第1電位の80%〜120%であることを特徴とする静電容量センサ。 - 請求項1又は2に記載の静電容量センサにおいて、
前記第1検知信号を得る際において、前記検知電極に印加される電位と、前記シールド電極に印加される前記第1電位は同じ電位であることを特徴とする静電容量センサ。 - 請求項1〜3の何れか一項に記載の静電容量センサにおいて、
前記検知電極と前記検知手段との間の接続部に、第1スイッチを介して第1コンデンサの一端に接続するとともに、前記第1コンデンサの他端には前記第1電位とは異なる固定電位を接続し、
前記判定手段は、前記接続部に前記第1コンデンサが接続されているときの検知信号と、前記接続部に前記第1コンデンサが接続されていないときの検知信号との差分が所定の範囲内にない場合は、前記検知手段の検知機能に異常があると判定することを特徴とする静電容量センサ。 - 請求項1〜4の何れか一項に記載の静電容量センサにおいて、
前記検知電極とは別に設けられた参照電極と、
前記参照電極で検知された静電容量に応じた参照信号を出力する前記参照電極制御手段と、をさらに備え、
前記判定手段は、
前記シールド駆動手段により前記シールド電極に前記第1電位が印加されたときに、前記検知電極にて検知された静電容量に応じた検知信号と、前記参照電極にて検知された静電容量に応じた参照信号とに基づいて求められた第1検知信号と、
前記シールド駆動手段により前記第1電位とは異なる第2電位が印加されたときに、前記検知電極にて検知された静電容量に応じた検知信号と、前記参照電極にて検知された静電容量に応じた参照信号に基づいて求められた第2検知信号とに基づいて、前記検知電極及び/又は前記シールド電極の異常の有無を判定する静電容量センサ。 - 請求項5に記載の静電容量センサにおいて、
前記参照電極と前記参照電極制御手段との間の接続部に第2コンデンサの一端に接続するとともに、前記第2コンデンサの他端には前記第1の電位とは異なる固定電位を接続し、
前記判定手段は、前記第2スイッチにより、前記参照電極と前記参照電極制御手段との間の接続部に前記第2コンデンサが接続されているときの検知信号と、前記第2コンデンサが接続されていないときの検知信号との差分が所定の範囲内にない場合は、前記検知手段の検知機能に異常があると判定することを特徴とする静電容量センサ。 - 請求項1〜6の何れか一項に記載の静電容量センサにおいて、
前記検知電極若しくは前記検知手段の近傍の温度を検出し、前記検出した温度に基づいて、前記第1検知信号及び/又は前記第2検知信号を補正する機能を有する温度補償手段をさらに備える静電容量センサ。 - 物体との間の静電容量を検知する検知電極と、
前記検知電極の近傍に配置されたシールド電極と、
前記検知電極に第1電位と第1電位とは異なる第2電位とを切り替えて印加するとともに、前記検知電極で検知された静電容量に応じた検知信号を出力する検知電極制御手段と、
前記検知電極制御手段が前記検知電極に前記第1電位を印加したときに前記検知電極にて検知された静電容量に応じた第1検知信号と、前記検知電極制御手段が前記検知電極に前記第2電位を印加したときに前記検知電極にて検知された静電容量に応じた第2検知信号とに基づいて、前記検知電極及び/又はシールド電極の異常の有無を判定する判定手段と、を有し、
前記判定手段は、前記第1検知信号と前記第2検知信号の値の差分が所定の範囲内にない場合は、前記検知電極及び/又は前記シールド電極に異常があると判定することを特徴とする静電容量センサ。 - 物体との間の静電容量を検知する検知電極と、
前記検知電極の近傍に配置されたシールド電極と、
前記検知電極に第1電位と第1電位とは異なる第2電位とを切り替えて印加するとともに、前記検知電極で検知された静電容量に応じた検知信号を出力する検知電極制御手段と、
前記検知電極制御手段が前記検知電極に前記第1電位を印加したときに前記検知電極にて検知された静電容量に応じた第1検知信号と、前記検知電極制御手段が前記検知電極に前記第2電位を印加したときに前記検知電極にて検知された静電容量に応じた第2検知信号とに基づいて、前記検知電極及び/又はシールド電極の異常の有無を判定する判定手段と、を有し、
前記第2電位は、前記第1電位の80%〜120%であることを特徴とする静電容量センサ。 - 請求項8又は9に記載の静電容量センサにおいて、
前記第1検知信号を得る際において、前記検知電極に印加される前記第1電位は、前記シールド電極に印加される電位と同じ電位であることを特徴とする静電容量センサ。 - 請求項8〜10の何れか一項に記載の静電容量センサにおいて、
前記検知電極と前記検知電極制御手段との間の接続部に、第1スイッチを介して第1コンデンサの一端に接続するとともに、前記第1コンデンサの他端には前記第1電位とは異なる固定電位を接続し、
前記判定手段は、前記接続部に前記第1コンデンサが接続されているときの検知信号と、前記接続部に前記第1コンデンサが接続されていないときの検知信号との差分が所定の範囲内にない場合は、前記検知電極制御手段の検知機能に異常があると判定することを特徴とする静電容量センサ。 - 請求項8〜11の何れか一項に記載の静電容量センサにおいて、
前記検知電極とは別に設けられた参照電極と、
前記参照電極で検知された静電容量に応じた参照信号を出力する参照電極制御手段と、をさらに備え、
前記判定手段は、
前記検知電極制御手段により前記検知電極に前記第1電位が印加されたときに、前記検知電極にて検知された静電容量に応じた検知信号と前記参照電極にて検知された静電容量に応じた参照信号とに基づいて求められた第1検知信号と、
前記検知電極制御手段により前記第1電位とは異なる第2電位が印加されたときに、前記検知電極にて検知された静電容量に応じた検知信号と前記参照電極にて検知された静電容量に応じた参照信号に基づいて求められた第2検知信号とに基づいて、前記検知電極及び/又は前記シールド電極の異常の有無を判定する静電容量センサ。 - 請求項12に記載の静電容量センサにおいて、
前記参照電極と前記参照電極制御手段との間の接続部に第2スイッチを介して第2コンデンサの一端に接続するとともに、前記第2コンデンサの他端には前記第1電位とは異なる固定電位を接続し、
前記判定手段は、前記第2スイッチにより、前記参照電極と前記参照電極制御手段との間の接続部に前記第2コンデンサが接続されているときの検知信号と、前記第2コンデンサが接続されていないときの検知信号との差分が所定の範囲内にない場合は、前記検知電極制御手段の検知機能に異常があると判定することを特徴とする静電容量センサ。 - 請求項8〜13の何れか一項に記載の静電容量センサにおいて、
前記検知電極若しくは前記検知電極制御手段の近傍の温度を検出し、前記検出した温度に基づいて、前記第1検知信号及び/又は前記第2検知信号を補正する機能を有する温度補償手段をさらに備える静電容量センサ。
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