JP6822029B2 - Capacitance sensor - Google Patents

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Description

本発明は、物の存否を検出する静電容量センサに関する。 The present invention relates to a capacitance sensor that detects the presence or absence of an object.

物を検出する静電容量センサとして、特許文献1に記載の技術が知られている。
特許文献1に記載の静電容量センサは、物の存否により容量が変わる被測定コンデンサと、基準容量の基準コンデンサと、被測定コンデンサと基準コンデンサとの間の間に配置されるスイッチと、被測定コンデンサと基準コンデンサとの間の電位と参照電位とを比較するコンパレータと、カウント手段と、判定手段とを備える。スイッチは、オンオフを繰り返す。カウント手段は、スイッチの操作回数をカウントする。判定手段は、被測定コンデンサと基準コンデンサとの間の電位が初期電位から設定電位に変化するまでの、スイッチの操作回数に基づいて、被測定コンデンサの容量変化について判定する。なお、容量変化の判定結果は、静電容量センサ付近に配置される物の存否判定に用いられ得る。
The technique described in Patent Document 1 is known as a capacitance sensor for detecting an object.
The capacitance sensor described in Patent Document 1 includes a capacitor to be measured whose capacitance changes depending on the presence or absence of an object, a reference capacitor having a reference capacitance, a switch arranged between the capacitor to be measured and the reference capacitor, and a capacitor to be measured. It is provided with a comparator for comparing the potential between the measurement capacitor and the reference capacitor and the reference potential, a counting means, and a determining means. The switch repeats on and off. The counting means counts the number of times the switch is operated. The determination means determines the capacitance change of the capacitor to be measured based on the number of operation of the switch until the potential between the capacitor to be measured and the reference capacitor changes from the initial potential to the set potential. The capacitance change determination result can be used to determine the presence or absence of an object placed near the capacitance sensor.

特開2005−106665号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2005-106665

ところで、上記静電容量センサは、スイッチの操作回数に基づいて、被測定コンデンサの容量変化について判定することから、従来の構成のみでは、検出精度に限界がある。 By the way, since the capacitance sensor determines the change in capacitance of the capacitor to be measured based on the number of times the switch is operated, the detection accuracy is limited only by the conventional configuration.

(1)上記課題を解決する静電容量センサは、第1コンデンサと、前記第1コンデンサに接続されて物の存否に基づいて容量が変化する第2コンデンサと、前記第1コンデンサを初期化する第1スイッチと、前記第1コンデンサと前記第2コンデンサとの間に配置される第2スイッチと、前記第2コンデンサを初期化する第3スイッチと、前記第1スイッチ、前記第2スイッチ、及び前記第3スイッチを制御する制御回路とを備え、前記制御回路は、前記第1スイッチの操作による前記第1コンデンサの初期化後、前記第2スイッチの操作と前記第3スイッチの操作とからなるスイッチ操作を複数回行うスイッチング制御と、前記スイッチ操作毎に、複数の時点で、前記第1コンデンサと前記第2コンデンサとの間の電位である中間電位を取得し、複数の前記中間電位に基づいて、前記中間電位が参照電位を超えるときの前記スイッチ操作の操作回数に対応する検出回数を導出する演算とを実行する静電容量センサであって、前記制御回路は、前記演算において、前記スイッチ操作毎に、複数の時点で、前記中間電位と前記参照電位とを比較する比較演算と、前記比較演算により得られる複数の比較結果に基づいて前記検出回数を導出する指標導出演算とを実行するものであって、前記制御回路は、前記指標導出演算において、前記複数の比較結果に基づいて前記中間電位が前記参照電位を超える確率を算出し、前記確率が規定確率を超えるとき、前記確率が前記規定確率を超えた時点での前記スイッチ操作の操作回数を前記検出回数とする(1) The capacitance sensor that solves the above problems initializes the first capacitor, the second capacitor that is connected to the first capacitor and whose capacitance changes depending on the presence or absence of an object, and the first capacitor. The first switch, the second switch arranged between the first capacitor and the second capacitor, the third switch for initializing the second capacitor, the first switch, the second switch, and the like. The control circuit includes a control circuit for controlling the third switch, and the control circuit comprises an operation of the second switch and an operation of the third switch after the initialization of the first capacitor by the operation of the first switch. Switching control in which the switch operation is performed a plurality of times, and an intermediate potential which is a potential between the first capacitor and the second capacitor is acquired at a plurality of time points for each switch operation, and is based on the plurality of the intermediate potentials. A capacitance sensor that executes an operation to derive the number of detections corresponding to the number of operations of the switch when the intermediate potential exceeds the reference potential, and the control circuit is the switch in the operation. For each operation, a comparison operation for comparing the intermediate potential and the reference potential at a plurality of time points and an index derivation operation for deriving the number of detections based on the plurality of comparison results obtained by the comparison operation are executed. In the index derivation calculation, the control circuit calculates the probability that the intermediate potential exceeds the reference potential based on the plurality of comparison results, and when the probability exceeds the specified probability, the probability is calculated. The number of operations of the switch operation at the time when the specified probability is exceeded is defined as the number of detections .

中間電位が参照電位を超えるときのスイッチ操作の操作回数すなわち検出回数は、第2コンデンサの容量を示す指標となる。一方、中間電位にノイズがあると、指標の精度が低下する。上記構成では、複数の時点で取得された中間電位に基づいて上記検出回数を導出する。このため、単一の中間電位に基づいて上記検出回数を導出する場合に比べて、検出回数の精度(第2コンデンサの容量を示す指標の精度)が高くなる。これにより、静電容量センサの検出精度が向上する。 The number of operation operations, that is, the number of detections of the switch operation when the intermediate potential exceeds the reference potential is an index indicating the capacity of the second capacitor. On the other hand, if there is noise in the intermediate potential, the accuracy of the index will decrease. In the above configuration, the number of detections is derived based on the intermediate potentials acquired at a plurality of time points. Therefore, the accuracy of the number of detections (the accuracy of the index indicating the capacity of the second capacitor) is higher than that in the case of deriving the number of detections based on a single intermediate potential. As a result, the detection accuracy of the capacitance sensor is improved.

上記構成によれば、スイッチ操作毎に得られる複数の比較結果に基づいて、上記検出回数を導出する。このため、スイッチ操作毎に得られる単一の比較結果に基づいて上記検出回数を導出する場合に比べて、検出回数の精度が高くなる。 According to the above configuration, the number of detections is derived based on a plurality of comparison results obtained for each switch operation. Therefore, the accuracy of the number of detections is higher than that in the case of deriving the number of detections based on a single comparison result obtained for each switch operation.

上記構成によれば、上記確率に基づいて検出回数が導出される。 According to the above configuration, the number of detections is derived based on the above probability.

上記課題を解決する静電容量センサは、第1コンデンサと、前記第1コンデンサに接続されて物の存否に基づいて容量が変化する第2コンデンサと、前記第1コンデンサを初期化する第1スイッチと、前記第1コンデンサと前記第2コンデンサとの間に配置される第2スイッチと、前記第2コンデンサを初期化する第3スイッチと、前記第1スイッチ、前記第2スイッチ、及び前記第3スイッチを制御する制御回路とを備え、前記制御回路は、前記第1スイッチの操作による前記第1コンデンサの初期化後、前記第2スイッチの操作と前記第3スイッチの操作とからなるスイッチ操作を複数回行うスイッチング制御と、前記スイッチ操作毎に、複数の時点で、前記第1コンデンサと前記第2コンデンサとの間の電位である中間電位を取得し、複数の前記中間電位に基づいて、前記中間電位が参照電位を超えるときの前記スイッチ操作の操作回数に対応する検出回数を導出する演算とを実行する静電容量センサであって、前記制御回路は、前記演算において、前記スイッチ操作毎に、複数の時点で、前記中間電位と前記参照電位とを比較する比較演算と、前記比較演算により得られる複数の比較結果に基づいて前記検出回数を導出する指標導出演算とを実行するものであって、前記制御回路は、前記指標導出演算において、前記複数の比較結果に基づいて前記中間電位が前記参照電位を超える確率を導出し、前記中間電位が前記参照電位を超える前の期間における異なる時点で得られた複数の前記確率と複数の前記スイッチ操作の操作回数とを関連付ける関数に基づいて、前記検出回数を導出する。
中間電位が参照電位を超えるときのスイッチ操作の操作回数すなわち検出回数は、第2コンデンサの容量を示す指標となる。一方、中間電位にノイズがあると、指標の精度が低下する。上記構成では、複数の時点で取得された中間電位に基づいて上記検出回数を導出する。このため、単一の中間電位に基づいて上記検出回数を導出する場合に比べて、検出回数の精度(第2コンデンサの容量を示す指標の精度)が高くなる。これにより、静電容量センサの検出精度が向上する。
上記構成によれば、スイッチ操作毎に得られる複数の比較結果に基づいて、上記検出回数を導出する。このため、スイッチ操作毎に得られる単一の比較結果に基づいて上記検出回数を導出する場合に比べて、検出回数の精度が高くなる。
上記構成によれば、中間電位が参照電位を超える前に、検出回数が得られる。
( 2 ) The capacitance sensor that solves the above problems initializes the first capacitor, the second capacitor that is connected to the first capacitor and whose capacitance changes depending on the presence or absence of an object, and the first capacitor. The first switch, the second switch arranged between the first capacitor and the second capacitor, the third switch for initializing the second capacitor, the first switch, the second switch, and the like. The control circuit includes a control circuit for controlling the third switch, and the control circuit comprises an operation of the second switch and an operation of the third switch after the initialization of the first capacitor by the operation of the first switch. Switching control in which the switch operation is performed a plurality of times, and an intermediate potential which is a potential between the first capacitor and the second capacitor is acquired at a plurality of time points for each switch operation, and is based on the plurality of the intermediate potentials. A capacitance sensor that executes an operation to derive the number of detections corresponding to the number of operations of the switch when the intermediate potential exceeds the reference potential, and the control circuit is the switch in the operation. For each operation, a comparison operation for comparing the intermediate potential and the reference potential at a plurality of time points and an index derivation operation for deriving the number of detections based on the plurality of comparison results obtained by the comparison operation are executed. In the index derivation calculation, the control circuit derives the probability that the intermediate potential exceeds the reference potential based on the plurality of comparison results, and the period before the intermediate potential exceeds the reference potential. The number of detections is derived based on a function that associates the plurality of probabilities obtained at different time points in the above with the number of operations of the plurality of switch operations.
The number of operation operations, that is, the number of detections of the switch operation when the intermediate potential exceeds the reference potential is an index indicating the capacity of the second capacitor. On the other hand, if there is noise in the intermediate potential, the accuracy of the index will decrease. In the above configuration, the number of detections is derived based on the intermediate potentials acquired at a plurality of time points. Therefore, the accuracy of the number of detections (the accuracy of the index indicating the capacity of the second capacitor) is higher than that in the case of deriving the number of detections based on a single intermediate potential. As a result, the detection accuracy of the capacitance sensor is improved.
According to the above configuration, the number of detections is derived based on a plurality of comparison results obtained for each switch operation. Therefore, the accuracy of the number of detections is higher than that in the case of deriving the number of detections based on a single comparison result obtained for each switch operation.
According to the above configuration, the number of detections is obtained before the intermediate potential exceeds the reference potential.

上記課題を解決する静電容量センサは、第1コンデンサと、前記第1コンデンサに接続されて物の存否に基づいて容量が変化する第2コンデンサと、前記第1コンデンサを初期化する第1スイッチと、前記第1コンデンサと前記第2コンデンサとの間に配置される第2スイッチと、前記第2コンデンサを初期化する第3スイッチと、前記第1スイッチ、前記第2スイッチ、及び前記第3スイッチを制御する制御回路とを備え、前記制御回路は、前記第1スイッチの操作による前記第1コンデンサの初期化後、前記第2スイッチの操作と前記第3スイッチの操作とからなるスイッチ操作を複数回行うスイッチング制御と、前記スイッチ操作毎に、複数の時点で、前記第1コンデンサと前記第2コンデンサとの間の電位である中間電位を取得し、複数の前記中間電位に基づいて、前記中間電位が参照電位を超えるときの前記スイッチ操作の操作回数に対応する検出回数を導出する演算とを実行する静電容量センサであって、前記制御回路は、前記演算において、前記スイッチ操作毎に、複数の時点で、前記中間電位と前記参照電位とを比較する比較演算と、前記比較演算により得られる複数の比較結果に基づいて前記検出回数を導出する指標導出演算とを実行するものであって、前記制御回路は、前記指標導出演算において、前記複数の比較結果に基づいて前記中間電位が前記参照電位を超える確率を導出し、前記中間電位が前記参照電位を超える前後期間における異なる時点で得られた複数の前記確率と複数の前記スイッチ操作の操作回数とを関連付ける連続関数に基づいて、前記検出回数を導出する。
中間電位が参照電位を超えるときのスイッチ操作の操作回数すなわち検出回数は、第2コンデンサの容量を示す指標となる。一方、中間電位にノイズがあると、指標の精度が低下する。上記構成では、複数の時点で取得された中間電位に基づいて上記検出回数を導出する。このため、単一の中間電位に基づいて上記検出回数を導出する場合に比べて、検出回数の精度(第2コンデンサの容量を示す指標の精度)が高くなる。これにより、静電容量センサの検出精度が向上する。
上記構成によれば、スイッチ操作毎に得られる複数の比較結果に基づいて、上記検出回数を導出する。このため、スイッチ操作毎に得られる単一の比較結果に基づいて上記検出回数を導出する場合に比べて、検出回数の精度が高くなる。
上記構成によれば、スイッチ操作の操作回数を一つのパラメータとする連続関数を導出する。このため、スイッチ操作の操作回数と関係付けられる検出回数が実数として得られる。これにより、検出回数が高い分解能で得られる。
( 3 ) The capacitance sensor that solves the above problems initializes the first capacitor, the second capacitor that is connected to the first capacitor and whose capacitance changes depending on the presence or absence of an object, and the first capacitor. The first switch, the second switch arranged between the first capacitor and the second capacitor, the third switch for initializing the second capacitor, the first switch, the second switch, and the like. The control circuit includes a control circuit for controlling the third switch, and the control circuit comprises an operation of the second switch and an operation of the third switch after the initialization of the first capacitor by the operation of the first switch. Switching control in which the switch operation is performed a plurality of times, and an intermediate potential which is a potential between the first capacitor and the second capacitor is acquired at a plurality of time points for each switch operation, and is based on the plurality of the intermediate potentials. A capacitance sensor that executes an operation to derive the number of detections corresponding to the number of operations of the switch when the intermediate potential exceeds the reference potential, and the control circuit is the switch in the operation. For each operation, a comparison operation for comparing the intermediate potential and the reference potential at a plurality of time points and an index derivation operation for deriving the number of detections based on the plurality of comparison results obtained by the comparison operation are executed. In the index derivation calculation, the control circuit derives the probability that the intermediate potential exceeds the reference potential based on the plurality of comparison results, and in the period before and after the intermediate potential exceeds the reference potential. The number of detections is derived based on a continuous function that associates the plurality of probabilities obtained at different time points with the number of operations of the plurality of switch operations.
The number of operation operations, that is, the number of detections of the switch operation when the intermediate potential exceeds the reference potential is an index indicating the capacity of the second capacitor. On the other hand, if there is noise in the intermediate potential, the accuracy of the index will decrease. In the above configuration, the number of detections is derived based on the intermediate potentials acquired at a plurality of time points. Therefore, the accuracy of the number of detections (the accuracy of the index indicating the capacity of the second capacitor) is higher than that in the case of deriving the number of detections based on a single intermediate potential. As a result, the detection accuracy of the capacitance sensor is improved.
According to the above configuration, the number of detections is derived based on a plurality of comparison results obtained for each switch operation. Therefore, the accuracy of the number of detections is higher than that in the case of deriving the number of detections based on a single comparison result obtained for each switch operation.
According to the above configuration, a continuous function is derived with the number of switch operations as one parameter. Therefore, the number of detections associated with the number of switch operations is obtained as a real number. As a result, the number of detections can be obtained with high resolution.

上記課題を解決する静電容量センサは、第1コンデンサと、前記第1コンデンサに接続されて物の存否に基づいて容量が変化する第2コンデンサと、前記第1コンデンサを初期化する第1スイッチと、前記第1コンデンサと前記第2コンデンサとの間に配置される第2スイッチと、前記第2コンデンサを初期化する第3スイッチと、前記第1スイッチ、前記第2スイッチ、及び前記第3スイッチを制御する制御回路とを備え、前記制御回路は、前記第1スイッチの操作による前記第1コンデンサの初期化後、前記第2スイッチの操作と前記第3スイッチの操作とからなるスイッチ操作を複数回行うスイッチング制御と、前記スイッチ操作毎に、複数の時点で、前記第1コンデンサと前記第2コンデンサとの間の電位である中間電位を取得し、複数の前記中間電位に基づいて、前記中間電位が参照電位を超えるときの前記スイッチ操作の操作回数に対応する検出回数を導出する演算とを実行する静電容量センサであって、前記制御回路は、前記演算において、前記スイッチ操作毎に、複数の時点で、前記中間電位と前記参照電位とを比較する比較演算と、前記比較演算により得られる複数の比較結果に基づいて前記検出回数を導出する指標導出演算とを実行するものであって、前記制御回路は、前記指標導出演算を、前記中間電位が、前記中間電位の初期電位と前記参照電位との間に設定される規定電位を超える時以降に実行する。
中間電位が参照電位を超えるときのスイッチ操作の操作回数すなわち検出回数は、第2コンデンサの容量を示す指標となる。一方、中間電位にノイズがあると、指標の精度が低下する。上記構成では、複数の時点で取得された中間電位に基づいて上記検出回数を導出する。このため、単一の中間電位に基づいて上記検出回数を導出する場合に比べて、検出回数の精度(第2コンデンサの容量を示す指標の精度)が高くなる。これにより、静電容量センサの検出精度が向上する。
上記構成によれば、スイッチ操作毎に得られる複数の比較結果に基づいて、上記検出回数を導出する。このため、スイッチ操作毎に得られる単一の比較結果に基づいて上記検出回数を導出する場合に比べて、検出回数の精度が高くなる。
上記構成によれば、制御回路の演算回数が制限されるため、制御回路の負担が軽減する。
( 4 ) The capacitance sensor that solves the above problems initializes the first capacitor, the second capacitor that is connected to the first capacitor and whose capacitance changes depending on the presence or absence of an object, and the first capacitor. The first switch, the second switch arranged between the first capacitor and the second capacitor, the third switch for initializing the second capacitor, the first switch, the second switch, and the like. The control circuit includes a control circuit for controlling the third switch, and the control circuit comprises an operation of the second switch and an operation of the third switch after the initialization of the first capacitor by the operation of the first switch. Switching control in which the switch operation is performed a plurality of times, and an intermediate potential which is a potential between the first capacitor and the second capacitor is acquired at a plurality of time points for each switch operation, and is based on the plurality of the intermediate potentials. A capacitance sensor that executes an operation to derive the number of detections corresponding to the number of operations of the switch when the intermediate potential exceeds the reference potential, and the control circuit is the switch in the operation. For each operation, a comparison operation for comparing the intermediate potential and the reference potential at a plurality of time points and an index derivation operation for deriving the number of detections based on the plurality of comparison results obtained by the comparison operation are executed. The control circuit executes the index derivation operation after the time when the intermediate potential exceeds a predetermined potential set between the initial potential of the intermediate potential and the reference potential.
The number of operation operations, that is, the number of detections of the switch operation when the intermediate potential exceeds the reference potential is an index indicating the capacity of the second capacitor. On the other hand, if there is noise in the intermediate potential, the accuracy of the index will decrease. In the above configuration, the number of detections is derived based on the intermediate potentials acquired at a plurality of time points. Therefore, the accuracy of the number of detections (the accuracy of the index indicating the capacity of the second capacitor) is higher than that in the case of deriving the number of detections based on a single intermediate potential. As a result, the detection accuracy of the capacitance sensor is improved.
According to the above configuration, the number of detections is derived based on a plurality of comparison results obtained for each switch operation. Therefore, the accuracy of the number of detections is higher than that in the case of deriving the number of detections based on a single comparison result obtained for each switch operation.
According to the above configuration, the number of operations of the control circuit is limited, so that the load on the control circuit is reduced.

上記課題を解決する静電容量センサは、第1コンデンサと、前記第1コンデンサに接続されて物の存否に基づいて容量が変化する第2コンデンサと、前記第1コンデンサを初期化する第1スイッチと、前記第1コンデンサと前記第2コンデンサとの間に配置される第2スイッチと、前記第2コンデンサを初期化する第3スイッチと、前記第1スイッチ、前記第2スイッチ、及び前記第3スイッチを制御する制御回路とを備え、前記制御回路は、前記第1スイッチの操作による前記第1コンデンサの初期化後、前記第2スイッチの操作と前記第3スイッチの操作とからなるスイッチ操作を複数回行うスイッチング制御と、前記スイッチ操作毎に、複数の時点で、前記第1コンデンサと前記第2コンデンサとの間の電位である中間電位を取得し、複数の前記中間電位に基づいて、前記中間電位が参照電位を超えるときの前記スイッチ操作の操作回数に対応する検出回数を導出する演算とを実行する静電容量センサであって、前記制御回路は、前記演算において、前記スイッチ操作毎に、複数の時点で得られる、前記中間電位に基づいて前記中間電位の平均値を導出する平均値演算と、前記中間電位の平均値に基づいて前記検出回数を導出する指標導出演算とを実行する。
中間電位が参照電位を超えるときのスイッチ操作の操作回数すなわち検出回数は、第2コンデンサの容量を示す指標となる。一方、中間電位にノイズがあると、指標の精度が低下する。上記構成では、複数の時点で取得された中間電位に基づいて上記検出回数を導出する。このため、単一の中間電位に基づいて上記検出回数を導出する場合に比べて、検出回数の精度(第2コンデンサの容量を示す指標の精度)が高くなる。これにより、静電容量センサの検出精度が向上する。
( 5 ) The capacitance sensor that solves the above problems initializes the first capacitor, the second capacitor that is connected to the first capacitor and whose capacitance changes depending on the presence or absence of an object, and the first capacitor. The first switch, the second switch arranged between the first capacitor and the second capacitor, the third switch for initializing the second capacitor, the first switch, the second switch, and the like. The control circuit includes a control circuit for controlling the third switch, and the control circuit comprises an operation of the second switch and an operation of the third switch after the initialization of the first capacitor by the operation of the first switch. Switching control in which the switch operation is performed a plurality of times, and an intermediate potential which is a potential between the first capacitor and the second capacitor is acquired at a plurality of time points for each switch operation, and is based on the plurality of the intermediate potentials. A capacitance sensor that executes an operation to derive the number of detections corresponding to the number of operations of the switch when the intermediate potential exceeds the reference potential, and the control circuit is the switch in the operation. An average value calculation for deriving the average value of the intermediate potential based on the intermediate potential and an index derivation calculation for deriving the number of detections based on the average value of the intermediate potential obtained at a plurality of time points for each operation. To execute.
The number of operation operations, that is, the number of detections of the switch operation when the intermediate potential exceeds the reference potential is an index indicating the capacity of the second capacitor. On the other hand, if there is noise in the intermediate potential, the accuracy of the index will decrease. In the above configuration, the number of detections is derived based on the intermediate potentials acquired at a plurality of time points. Therefore, the accuracy of the number of detections (the accuracy of the index indicating the capacity of the second capacitor) is higher than that in the case of deriving the number of detections based on a single intermediate potential. As a result, the detection accuracy of the capacitance sensor is improved.

上記構成によれば、スイッチ操作毎に得られる中間電位の平均値に基づいて、上記検出回数を導出する。このため、スイッチ操作毎に得られる単一の中間電位に基づいて上記検出回数を導出する場合に比べて、検出回数の精度が高くなる。 According to the above configuration, the number of detections is derived based on the average value of the intermediate potentials obtained for each switch operation. Therefore, the accuracy of the number of detections is higher than that in the case of deriving the number of detections based on a single intermediate potential obtained for each switch operation.

(8)上記静電容量センサにおいて、前記制御回路は、前記指標導出演算において、前記中間電位の平均値が前記参照電位を超えた時点での前記スイッチ操作の操作回数を前記検出回数とする。この構成によれば、中間電位の平均値が参照電位を超えた時点で、検出回数が得られる。 (8) In the capacitance sensor, the control circuit uses the number of operations of the switch when the average value of the intermediate potential exceeds the reference potential as the number of detections in the index derivation calculation. According to this configuration, the number of detections is obtained when the average value of the intermediate potentials exceeds the reference potential.

(9)上記静電容量センサにおいて、前記制御回路は、前記指標導出演算において、前記中間電位が前記参照電位を超える前の期間における異なる時点で得られた複数の前記中間電位の平均値と複数の前記スイッチ操作の操作回数とを関連付ける関数に基づいて、前記検出回数を導出する。この構成によれば、中間電位が参照電位を超える前に、検出回数が得られる。 (9) In the capacitance sensor, the control circuit is a plurality of mean values of the plurality of intermediate potentials obtained at different time points in a period before the intermediate potential exceeds the reference potential in the index derivation calculation. The number of detections is derived based on the function associated with the number of operations of the switch. According to this configuration, the number of detections is obtained before the intermediate potential exceeds the reference potential.

(10)上記静電容量センサにおいて、前記制御回路は、前記指標導出演算において、前記中間電位が前記参照電位を超える前後期間における異なる時点で得られた複数の前記中間電位の平均値と複数の前記スイッチ操作の操作回数とを関連付ける連続関数に基づいて、前記検出回数を導出する。この構成によれば、スイッチ操作の操作回数を一つのパラメータとする連続関数を導出する。このため、スイッチ操作の操作回数と関係付けられる検出回数が実数として得られる。これにより、検出回数が高い分解能で得られる。 (10) In the capacitance sensor, the control circuit has a plurality of average values of the intermediate potentials obtained at different time points in the period before and after the intermediate potential exceeds the reference potential in the index derivation calculation. The number of detections is derived based on a continuous function that associates with the number of operations of the switch. According to this configuration, a continuous function with the number of switch operations as one parameter is derived. Therefore, the number of detections associated with the number of switch operations is obtained as a real number. As a result, the number of detections can be obtained with high resolution.

(11)上記静電容量センサにおいて、前記制御回路は、前記指標導出演算を、前記中間電位が、前記中間電位の初期電位と前記参照電位との間に設定される規定電位を超える時以降に実行する。この構成によれば、制御回路の演算回数が制限されるため、制御回路の負担が軽減する。 (11) In the capacitance sensor, the control circuit performs the index derivation operation after the intermediate potential exceeds a specified potential set between the initial potential of the intermediate potential and the reference potential. Execute. According to this configuration, the number of operations of the control circuit is limited, so that the load on the control circuit is reduced.

(1上記課題を解決する静電容量センサは、第1コンデンサと、前記第1コンデンサに接続されて物の存否に基づいて容量が変化する第2コンデンサと、前記第1コンデンサを初期化する第1スイッチと、前記第1コンデンサと前記第2コンデンサとの間に配置される第2スイッチと、前記第2コンデンサを初期化する第3スイッチと、前記第1スイッチ、前記第2スイッチ、及び前記第3スイッチを制御する制御回路とを備え、前記制御回路は、前記第1スイッチの操作による前記第1コンデンサの初期化後、前記第2スイッチの操作と前記第3スイッチの操作とからなるスイッチ操作を複数回行うスイッチング制御と、前記スイッチ操作毎に、複数の時点で、前記第1コンデンサと前記第2コンデンサとの間の電位である中間電位を取得し、複数の前記中間電位に基づいて、前記中間電位が参照電位を超えるときの前記スイッチ操作の操作回数に対応する検出回数を導出する演算とを実行する静電容量センサであって、前記第1コンデンサの少なくとも一方の電極には、正規分布に従うノイズが入力される。
中間電位が参照電位を超えるときのスイッチ操作の操作回数すなわち検出回数は、第2コンデンサの容量を示す指標となる。一方、中間電位にノイズがあると、指標の精度が低下する。上記構成では、複数の時点で取得された中間電位に基づいて上記検出回数を導出する。このため、単一の中間電位に基づいて上記検出回数を導出する場合に比べて、検出回数の精度(第2コンデンサの容量を示す指標の精度)が高くなる。これにより、静電容量センサの検出精度が向上する。
中間電位はノイズを含む。このノイズに偏りやピークがあると、上述の確率や中間電位の平均値の精度が低下する。この点上記構成によれば、正規分布に従うノイズが第1コンデンサの少なくとも一方の電極に入力される。これにより、正規分布に従うノイズを印加しない場合に比べて、異常な比較結果や平均値が導出されることが抑制される。
(1 0) capacitive sensor for solving the above-mentioned problems, initializes a first capacitor, a second capacitor whose capacitance changes based on the presence or absence of the connection has been an object in the first capacitor, said first capacitor The first switch, the second switch arranged between the first capacitor and the second capacitor, the third switch for initializing the second capacitor, the first switch, the second switch, and the like. And a control circuit for controlling the third switch, the control circuit is composed of the operation of the second switch and the operation of the third switch after the initialization of the first capacitor by the operation of the first switch. Switching control in which the switch operation is performed a plurality of times, and an intermediate potential which is a potential between the first capacitor and the second capacitor is acquired at a plurality of time points for each switch operation, and the intermediate potentials are set to the plurality of intermediate potentials. Based on this, it is a capacitance sensor that executes an operation for deriving the number of detections corresponding to the number of operations of the switch when the intermediate potential exceeds the reference potential, and is attached to at least one electrode of the first capacitor. Is input with noise that follows a normal distribution.
The number of operation operations, that is, the number of detections of the switch operation when the intermediate potential exceeds the reference potential is an index indicating the capacity of the second capacitor. On the other hand, if there is noise in the intermediate potential, the accuracy of the index will decrease. In the above configuration, the number of detections is derived based on the intermediate potentials acquired at a plurality of time points. Therefore, the accuracy of the number of detections (the accuracy of the index indicating the capacity of the second capacitor) is higher than that in the case of deriving the number of detections based on a single intermediate potential. As a result, the detection accuracy of the capacitance sensor is improved.
The intermediate potential contains noise. If there is a bias or peak in this noise, the accuracy of the above-mentioned probability and the average value of the intermediate potential will decrease. In this respect, according to the above configuration, noise following a normal distribution is input to at least one electrode of the first capacitor. As a result, it is possible to suppress the derivation of abnormal comparison results and average values as compared with the case where noise following a normal distribution is not applied.

上記静電容量センサによれば、検出精度を向上できる。 According to the capacitance sensor, the detection accuracy can be improved.

第1実施形態について、静電容量センサの回路図。A circuit diagram of a capacitance sensor according to the first embodiment. 静電容量センサについて、各信号のタイミングチャート。Timing chart of each signal for the capacitance sensor. 第2コンデンサの容量と検出回数との関係を模式的に示すグラフ。The graph which shows typically the relationship between the capacity of 2nd capacitor and the number of detections. 中間電位のノイズを示すグラフ。A graph showing noise at intermediate potentials. 中間電位の変遷および中間電位のノイズ幅を示すグラフ。The graph which shows the transition of an intermediate potential and the noise width of an intermediate potential. 比較回路の出力信号を示すチャート。A chart showing the output signal of the comparison circuit. 第2実施形態について、確率と操作回数との関係を示すグラフ。A graph showing the relationship between the probability and the number of operations for the second embodiment. 第3実施形態について、第2コンデンサの容量と検出差分との関係を模式的に示すグラフ。A graph schematically showing the relationship between the capacitance of the second capacitor and the detection difference for the third embodiment. 第3実施形態について、確率と操作回数との関係を示すグラフ。A graph showing the relationship between the probability and the number of operations for the third embodiment. 第4実施形態について、静電容量センサの回路図。A circuit diagram of a capacitance sensor according to a fourth embodiment. 第5実施形態について、中間電位の平均値と操作回数との関係を示すグラフ。A graph showing the relationship between the average value of intermediate potentials and the number of operations for the fifth embodiment. 第6実施形態について、中間電位の平均値と操作回数との関係を示すグラフ。A graph showing the relationship between the average value of intermediate potentials and the number of operations for the sixth embodiment. 第7実施形態について、ノイズの分布を示すグラフ。The graph which shows the distribution of noise about 7th Embodiment.

<第1実施形態>
図1〜図6を参照して、静電容量センサについて説明する。
実施形態に係る静電容量センサ1は、例えば、車両ドアの取手に搭載されるタッチセンサとして用いられ得る。静電容量センサ1は、その静電容量センサ1の付近に物(例えば、身体の一部である手、身体に装着された物、または雨滴等の付着物)が配置されたことに基づいて、その存在を検出する。静電容量センサ1が検出する物の存否に関する情報は、例えば、車両ドアの施錠解錠の許可のために使用される。
<First Embodiment>
The capacitance sensor will be described with reference to FIGS. 1 to 6.
The capacitance sensor 1 according to the embodiment can be used as, for example, a touch sensor mounted on a handle of a vehicle door. The capacitance sensor 1 is based on the fact that an object (for example, a hand that is a part of the body, an object attached to the body, or an deposit such as raindrops) is placed in the vicinity of the capacitance sensor 1. , Detect its presence. The information regarding the presence / absence of an object detected by the capacitance sensor 1 is used, for example, for permitting locking / unlocking of a vehicle door.

ある種の静電容量センサ1では、静電容量センサ1から所定距離内にある物の検出が要求される。すなわち、静電容量センサ1から離間して配置される物の検出が要求される。このような場合、静電容量センサ1の容量変化が小さいため、このような静電容量センサ1には、高精度の検出性能が要求される。なお、以下に示す回路例は、このような高精度の検出が可能な回路の例であるが、その適用は、高精度検出可能な静電容量センサ1に限定されない。 In some types of capacitance sensor 1, detection of an object within a predetermined distance from the capacitance sensor 1 is required. That is, it is required to detect an object arranged apart from the capacitance sensor 1. In such a case, since the capacitance change of the capacitance sensor 1 is small, such a capacitance sensor 1 is required to have high-precision detection performance. The circuit example shown below is an example of a circuit capable of such high-precision detection, but its application is not limited to the capacitance sensor 1 capable of high-precision detection.

静電容量センサ1は、第1コンデンサ11と、第2コンデンサ12と、第1スイッチ21と、第2スイッチ22と、第3スイッチ23と、制御回路30とを備える。
第1コンデンサ11は、所定容量を有する。第1コンデンサ11としては、物の存否に基づいてその容量が変化しないものが用いられる。
The capacitance sensor 1 includes a first capacitor 11, a second capacitor 12, a first switch 21, a second switch 22, a third switch 23, and a control circuit 30.
The first capacitor 11 has a predetermined capacitance. As the first capacitor 11, a capacitor whose capacitance does not change based on the presence or absence of an object is used.

第2コンデンサ12は、物の存否により容量を変化させ得る。例えば、第2コンデンサ12は、第2コンデンサ12の付近に物に配置されることにより、その容量(第2コンデンサ12の容量)が変化し得るようなところに配置される。「第2コンデンサ12の付近に配置される」とは、第2コンデンサ12に物が接触するように配置されること、第2コンデンサ12を覆うカバー等を介して第2コンデンサ12の付近に配置されること、空間を介して第2コンデンサ12の近くに物が配置されること、第2コンデンサ12の近くを通過すること、第2コンデンサ12に接近することを含む。また、第2コンデンサ12は、物が第2コンデンサ12の付近に配置されることに基づいて第2コンデンサ12の容量が変化するように構成されている。例えば、第2コンデンサ12を構成する一対の電極のうち少なくとも一方の電極は、物(例えば手)と電極とが対向するとき、第2コンデンサ12の容量が変化し得る程度の大きさに構成される。 The capacity of the second capacitor 12 can be changed depending on the presence or absence of an object. For example, the second capacitor 12 is arranged in a place where the capacitance (capacity of the second capacitor 12) can be changed by arranging the second capacitor 12 in the vicinity of the second capacitor 12. "Arranged in the vicinity of the second capacitor 12" means that the object is arranged so as to come into contact with the second capacitor 12, and is arranged in the vicinity of the second capacitor 12 via a cover or the like covering the second capacitor 12. It includes being done, placing an object near the second capacitor 12 through space, passing near the second capacitor 12, and approaching the second capacitor 12. Further, the second capacitor 12 is configured so that the capacitance of the second capacitor 12 changes based on the fact that an object is arranged in the vicinity of the second capacitor 12. For example, at least one of the pair of electrodes constituting the second capacitor 12 is configured to have a size such that the capacitance of the second capacitor 12 can change when an object (for example, a hand) and the electrode face each other. To.

第2コンデンサ12は、第1コンデンサ11に接続される。具体的には、第1コンデンサ11と第2コンデンサ12とは、電位の異なる2つの配線の間に直列に接続される。第1コンデンサ11の一端は、第1電位V1の配線に接続され、第1コンデンサ11の他端は、第2スイッチ22を介して第2コンデンサ12の一端に接続される。第2コンデンサ12の他端は、第2電位V2の配線に接続される。第1電位V1は、後述の参照電位Vrefよりも大きく、第2電位V2は参照電位Vrefよりも小さい。第2電位V2は、例えば、グランドと等電位に設定される。 The second capacitor 12 is connected to the first capacitor 11. Specifically, the first capacitor 11 and the second capacitor 12 are connected in series between two wires having different potentials. One end of the first capacitor 11 is connected to the wiring of the first potential V1, and the other end of the first capacitor 11 is connected to one end of the second capacitor 12 via the second switch 22. The other end of the second capacitor 12 is connected to the wiring of the second potential V2. The first potential V1 is larger than the reference potential Vref described later, and the second potential V2 is smaller than the reference potential Vref. The second potential V2 is set to, for example, the same potential as the ground.

第1スイッチ21は、第1コンデンサ11を初期化する。具体的には、第1スイッチ21は、第1コンデンサ11に並列に接続される配線13に配置され、この配線13を接続または遮断する。第2スイッチ22は、第1コンデンサ11と第2コンデンサ12とを接続する配線14に設けられ、この配線14を接続または遮断する。第3スイッチ23は、第2コンデンサ12を初期化する。具体的には、第3スイッチ23は、第2コンデンサ12に並列に接続され配線15に配置され、この配線15を接続または遮断する。なお、以降の説明では、第1スイッチ21、第2スイッチ22及び第3スイッチ23のオンは、各配線13,14,15の接続を示し、オフは、各配線13,14,15の遮断(電気的切断)を示す。 The first switch 21 initializes the first capacitor 11. Specifically, the first switch 21 is arranged in the wiring 13 connected in parallel to the first capacitor 11, and connects or disconnects the wiring 13. The second switch 22 is provided in the wiring 14 connecting the first capacitor 11 and the second capacitor 12, and connects or disconnects the wiring 14. The third switch 23 initializes the second capacitor 12. Specifically, the third switch 23 is connected in parallel to the second capacitor 12 and arranged in the wiring 15, and the wiring 15 is connected or disconnected. In the following description, on of the first switch 21, second switch 22 and third switch 23 indicates the connection of the respective wirings 13, 14 and 15, and off indicates the interruption of the respective wirings 13, 14 and 15 ( Electrical disconnection) is shown.

制御回路30は、スイッチ制御回路31と、比較回路32と、演算回路33とを備える。
スイッチ制御回路31は、第1スイッチ21、第2スイッチ22、及び第3スイッチ23を制御する(スイッチング制御)。
The control circuit 30 includes a switch control circuit 31, a comparison circuit 32, and an arithmetic circuit 33.
The switch control circuit 31 controls the first switch 21, the second switch 22, and the third switch 23 (switching control).

比較回路32は、中間電位VMと参照電位Vrefとを比較する(比較演算)。中間電位VMとは、第1コンデンサ11と第2スイッチ22との間であり、かつ第1コンデンサ11と第2スイッチ22との間の部位の電位を示す。 The comparison circuit 32 compares the intermediate potential VM with the reference potential Vref (comparison calculation). The intermediate potential VM indicates the potential of the portion between the first capacitor 11 and the second switch 22 and between the first capacitor 11 and the second switch 22.

演算回路33は、比較回路32の出力信号(すなわち比較結果)に基づいて検出回数N(後述参照)を導出する(指標導出演算)。 The calculation circuit 33 derives the number of detections N (see below) based on the output signal (that is, the comparison result) of the comparison circuit 32 (index derivation calculation).

図2を参照して、スイッチ制御回路31が実行するスイッチング制御及び演算回路33の動作について説明する。
第1スイッチ21、第2スイッチ22及び第3スイッチ23は、所定周期で動作する。周期の初期において、第1スイッチ21がオンに制御され、第2スイッチ22及び第3スイッチ23がオフに制御される。これにより、第1コンデンサ11が初期化され、中間電位VMは第1電位V1と等しくなる。以下の説明では、第1コンデンサ11が初期化されたときの中間電位VMを「初期電位」(初期電位は第1電位V1に等しい。)という。
The operation of the switching control and the arithmetic circuit 33 executed by the switch control circuit 31 will be described with reference to FIG.
The first switch 21, the second switch 22, and the third switch 23 operate in a predetermined cycle. At the beginning of the cycle, the first switch 21 is controlled to be on, and the second switch 22 and the third switch 23 are controlled to be off. As a result, the first capacitor 11 is initialized, and the intermediate potential VM becomes equal to the first potential V1. In the following description, the intermediate potential VM when the first capacitor 11 is initialized is referred to as "initial potential" (the initial potential is equal to the first potential V1).

次に、第1スイッチ21がオフに制御され、第2スイッチ22がオンに制御され、かつ第3スイッチ23がオフに維持される(以下、このスイッチ動作を「第2スイッチ操作」という。)。このとき、第1コンデンサ11と第2コンデンサ12とに電流が流れ、中間電位VMが低下する。 Next, the first switch 21 is controlled to be off, the second switch 22 is controlled to be on, and the third switch 23 is maintained to be off (hereinafter, this switch operation is referred to as "second switch operation"). .. At this time, a current flows through the first capacitor 11 and the second capacitor 12, and the intermediate potential VM drops.

次に、第1スイッチ21がオフに維持され、第2スイッチ22がオフに制御され、かつ第3スイッチ23がオンに制御される(以下、このスイッチ動作を「第3スイッチ操作」という。)。このとき、第2コンデンサ12が初期化される。 Next, the first switch 21 is kept off, the second switch 22 is controlled to be off, and the third switch 23 is controlled to be on (hereinafter, this switch operation is referred to as "third switch operation"). .. At this time, the second capacitor 12 is initialized.

引き続き、第1スイッチ21がオフに維持されたまま、第2スイッチ操作及び第3スイッチ操作が交互に実行される。このため、図2に示されるように、中間電位VMは徐々に低下する。なお、以降説明では、第2スイッチ操作とこの操作に続く第3スイッチ操作との一対の操作を「スイッチ操作」という。 Subsequently, the second switch operation and the third switch operation are alternately executed while the first switch 21 is kept off. Therefore, as shown in FIG. 2, the intermediate potential VM gradually decreases. In the following description, a pair of operations of the second switch operation and the third switch operation following this operation will be referred to as "switch operation".

スイッチ操作は、所定回数(1よりも大きい回数)行われる。所定回数は、第2コンデンサ12が最小容量のとき中間電位VMが参照電位Vrefを超えるまでに要する回数よりも多い。すなわち、第2コンデンサ12がいかなる容量になっているときでも、所定回数のスイッチ操作の実行により、中間電位VMが参照電位Vrefを超える。なお、中間電位VMが参照電位Vrefを超えるとは、中間電位VMと参照電位Vrefとの大小関係が、当初(第1スイッチ21がオンになるとき)から反対になることを示す。この例では、当初、中間電位VMは、参照電位Vrefよりも高い電位であるため、「超える」とは、中間電位VMが参照電位Vrefよりも低い電位になることを示す。 The switch operation is performed a predetermined number of times (a number of times greater than 1). The predetermined number of times is larger than the number of times required for the intermediate potential VM to exceed the reference potential Vref when the second capacitor 12 has the minimum capacitance. That is, no matter what capacity the second capacitor 12 has, the intermediate potential VM exceeds the reference potential Vref by executing the switch operation a predetermined number of times. The fact that the intermediate potential VM exceeds the reference potential Vref indicates that the magnitude relationship between the intermediate potential VM and the reference potential Vref is opposite from the beginning (when the first switch 21 is turned on). In this example, since the intermediate potential VM is initially higher than the reference potential Vref, "exceeding" means that the intermediate potential VM is lower than the reference potential Vref.

比較回路32は、中間電位VMが参照電位Vrefを超えているか否かを示す信号を出力する。なお、以降の説明では、便宜上、中間電位VMが参照電位Vrefを超えていることを示す信号を「オン信号」といい、中間電位VMが参照電位Vrefを超えていないことを示す信号を「オフ信号」という。 The comparison circuit 32 outputs a signal indicating whether or not the intermediate potential VM exceeds the reference potential Vref. In the following description, for convenience, the signal indicating that the intermediate potential VM exceeds the reference potential Vref is referred to as an “on signal”, and the signal indicating that the intermediate potential VM does not exceed the reference potential Vref is “off”. It is called "signal".

演算回路33は、次の4つの演算を行う。
第1演算では、スイッチ操作の操作回数をカウントする。操作回数は、第1スイッチ21がオンに操作されるとき、初期化される(すなわち、操作回数=「0」)。スイッチ制御回路31により第2スイッチ22(または第3スイッチ23)がオン操作される都度、演算回路33は、操作回数を1増分する。このようにして、スイッチ操作の操作回数がカウントされる。
The arithmetic circuit 33 performs the following four arithmetic operations.
In the first calculation, the number of switch operations is counted. The number of operations is initialized when the first switch 21 is turned on (that is, the number of operations = "0"). Each time the second switch 22 (or the third switch 23) is turned on by the switch control circuit 31, the arithmetic circuit 33 increments the number of operations by one. In this way, the number of switch operations is counted.

第2演算では、比較回路32の出力信号に基づいて、中間電位VMが参照電位Vrefを超えているか否かの確率PEを算出する。
第3演算では、中間電位VMが参照電位Vrefを超えるときのスイッチ操作の操作回数(すなわち検出回数N)を求める。「中間電位VMが参照電位Vrefを超えるとき」の判定は確率PEが用いられる。例えば、確率PEが規定確率(例えば、50%)を超えるとき、「中間電位VMが参照電位Vrefを超える」と判定し、この判定結果のとき、第1演算でカウントされている操作回数を「検出回数N」として記憶する。
In the second calculation, the probability PE of whether or not the intermediate potential VM exceeds the reference potential Vref is calculated based on the output signal of the comparison circuit 32.
In the third calculation, the number of switch operations (that is, the number of detections N) when the intermediate potential VM exceeds the reference potential Vref is obtained. Probability PE is used to determine "when the intermediate potential VM exceeds the reference potential Vref". For example, when the probability PE exceeds the specified probability (for example, 50%), it is determined that "the intermediate potential VM exceeds the reference potential Vref", and in this determination result, the number of operations counted in the first calculation is ". It is stored as "the number of detections N".

図3を参照して、検出回数Nの技術的意味を説明する。図3は、第2コンデンサ12の容量と検出回数Nとの関係を模式的に示すグラフである。第2コンデンサ12の容量が小さい場合、スイッチ操作1回当たりの中間電位VMの変化量が小さいため、検出回数Nは大きい値になる。第2コンデンサ12の容量が大きい場合(例えば、物が静電容量センサ1付近に配置されている場合)、スイッチ操作1回当たりの中間電位VMの変化量が大きいため、検出回数Nは小さい値になる。すなわち、検出回数Nは、第2コンデンサ12の容量の指標になる。 The technical meaning of the number of detections N will be described with reference to FIG. FIG. 3 is a graph schematically showing the relationship between the capacitance of the second capacitor 12 and the number of detections N. When the capacitance of the second capacitor 12 is small, the amount of change in the intermediate potential VM per switch operation is small, so the number of detections N becomes a large value. When the capacity of the second capacitor 12 is large (for example, when an object is arranged near the capacitance sensor 1), the amount of change in the intermediate potential VM per switch operation is large, so the number of detections N is a small value. become. That is, the number of detections N is an index of the capacity of the second capacitor 12.

第4演算では、検出回数Nと基準値とに基づいて検出差分ΔNを算出する。
基準値は、予め設定される値でもよいが、過去の検出回数Nが用いられることが好ましい。過去の検出回数N1とは、第4演算に係る検出回数N2が得られた時刻tcから所定時間前の時刻tpに得られた検出回数Nを示す。そして、過去(時刻tp)の検出回数N1と現在(時刻tc)の検出回数N2との間の差分(−(N2−N1),以下「検出差分ΔN」)を算出する。検出差分ΔNは、第2コンデンサ12の容量変化量の指標になる。そして、検出差分ΔNと基準差分ΔNAとを比較する。検出差分ΔNが基準差分ΔNAよりも大きいとき、静電容量センサ1付近に物が存在すると判定する。
In the fourth calculation, the detection difference ΔN is calculated based on the number of detections N and the reference value.
The reference value may be a preset value, but it is preferable that the past detection number N is used. The past detection number N1 indicates the detection number N obtained at the time tp before a predetermined time from the time ct at which the detection number N2 related to the fourth calculation was obtained. Then, the difference (− (N2-N1), hereinafter “detection difference ΔN”) between the past (time tp) detection number N1 and the present (time tk) detection number N2 is calculated. The detection difference ΔN serves as an index of the amount of change in the capacitance of the second capacitor 12. Then, the detection difference ΔN and the reference difference ΔNA are compared. When the detection difference ΔN is larger than the reference difference ΔNA, it is determined that an object exists in the vicinity of the capacitance sensor 1.

基準値として過去の検出回数Nを用いる理由は、第2コンデンサ12の容量が環境(温度及び湿度)により変化すること、及び、第2コンデンサ12の容量が個体差に起因してばらつきがあり、第2コンデンサ12の初期容量に対応する適切な固定値を設定することが難しいからである。 The reason for using the past number of detections N as the reference value is that the capacity of the second capacitor 12 changes depending on the environment (temperature and humidity), and the capacity of the second capacitor 12 varies due to individual differences. This is because it is difficult to set an appropriate fixed value corresponding to the initial capacitance of the second capacitor 12.

次に、第2演算について詳述する。
上述したように、第2演算では、比較回路32の出力信号に基づいて、中間電位VMが参照電位Vrefを超えているか否かの確率PEを算出する。ここで、「中間電位VMが参照電位Vrefを超えているか否かの確率PE」を算出する理由について説明する。
Next, the second operation will be described in detail.
As described above, in the second calculation, the probability PE of whether or not the intermediate potential VM exceeds the reference potential Vref is calculated based on the output signal of the comparison circuit 32. Here, the reason for calculating the "probability PE of whether or not the intermediate potential VM exceeds the reference potential Vref" will be described.

図4に示されるように、中間電位VMは、時間に対してゆらぐ。すなわち、中間電位VMは「ノイズ」を有する。「ノイズ」は、外部からのノイズ(電磁波等)や電源電圧のノイズに起因する。 As shown in FIG. 4, the intermediate potential VM fluctuates with time. That is, the intermediate potential VM has "noise". "Noise" is caused by external noise (electromagnetic waves, etc.) and noise of the power supply voltage.

中間電位VMがノイズを含むため、第2コンデンサ12の容量が所定の値で一定になっているときでも、検出時刻(図4の黒点参照)により中間電位VMが異なる値になり、中間電位VMが参照電位Vrefを超えているか否かの判定結果が異なるようになる。この結果、検出回数N、及び検出差分ΔNが異なるようになる。特に、検出差分ΔNが基準差分ΔNAに近いとき、物の存否の判定結果が異なるようになる。 Since the intermediate potential VM contains noise, even when the capacitance of the second capacitor 12 is constant at a predetermined value, the intermediate potential VM becomes a different value depending on the detection time (see the black dot in FIG. 4), and the intermediate potential VM becomes different. The determination result of whether or not the reference potential Vref is exceeded will be different. As a result, the number of detections N and the detection difference ΔN become different. In particular, when the detection difference ΔN is close to the reference difference ΔNA, the determination result of the presence or absence of the object becomes different.

図5を参照して、物の存否判定が異なる結果になる例を説明する。図5は、中間電位VMの変遷を示す図であり、2点鎖線は、ノイズに起因する中間電位VMの上限と下限とを示す。 An example in which the presence / absence determination of an object has different results will be described with reference to FIG. FIG. 5 is a diagram showing the transition of the intermediate potential VM, and the two-dot chain line shows the upper limit and the lower limit of the intermediate potential VM caused by noise.

比較回路32による比較動作時、偶然、中間電位VMがノイズ幅における最小値になっており参照電位Vrefを超えていたとき(図5におけるA部参照)、制御回路30は、中間電位VMが参照電位Vrefを超えていると判定する。この場合、ノイズがなかった場合に比べて、中間電位VMが参照電位Vrefを超えるタイミングが早くなり、検出差分ΔNが小さくなる。検出差分ΔNが基準差分ΔNAに近いときには、検出差分ΔNが小さく見積られている結果、ノイズがなかった場合の判定結果の反対結果になり得る。このように、中間電位VMのノイズに起因して、物の存否の判定精度に限界が生じる。このようなことから、本実施形態では、物の存否の判定精度を高めることを目的として、中間電位VMが参照電位Vrefを超えているか否かの精度を高める。そして、この精度を高める手段として、上記確率PE、すなわち中間電位VMが参照電位Vrefを超えているか否かの確率PEを導入する。確率PEに基づいて、中間電位VMが参照電位Vrefを超えているか否かを判定することにより、その判定におけるノイズの影響を小さくすることができるため、正確な判定が可能になる。 During the comparison operation by the comparison circuit 32, when the intermediate potential VM happens to be the minimum value in the noise width and exceeds the reference potential Vref (see part A in FIG. 5), the intermediate potential VM is referred to in the control circuit 30. It is determined that the potential Vref is exceeded. In this case, the timing at which the intermediate potential VM exceeds the reference potential Vref is earlier than when there is no noise, and the detection difference ΔN becomes smaller. When the detection difference ΔN is close to the reference difference ΔNA, the detection difference ΔN is underestimated, and as a result, the result may be the opposite of the determination result when there is no noise. As described above, the accuracy of determining the existence or nonexistence of an object is limited due to the noise of the intermediate potential VM. Therefore, in the present embodiment, the accuracy of whether or not the intermediate potential VM exceeds the reference potential Vref is improved for the purpose of improving the accuracy of determining the presence or absence of the object. Then, as a means for improving this accuracy, the above-mentioned probability PE, that is, the probability PE of whether or not the intermediate potential VM exceeds the reference potential Vref is introduced. By determining whether or not the intermediate potential VM exceeds the reference potential Vref based on the probability PE, the influence of noise in the determination can be reduced, so that an accurate determination becomes possible.

図6を参照して、「中間電位VMが参照電位Vrefを超えているか否かの確率PE」の算出方法の一例を説明する。第2演算では、比較回路32の出力信号(すなわち比較結果)に基づいて確率PEを算出する。具体的には、第2演算において、演算回路33は、比較回路32の出力信号を時系列上で連続する複数の区間Sそれぞれで取得し、各区間Sにおける出力信号のオン信号の回数を集計する。この集計は、第2スイッチ22がオフのときに実行される(図2「演算回路の動作」参照)。そして、演算回路33は、確率PEを、オン信号(すなわち、中間電位VMが参照電位Vrefを超えていることを示す信号)の回数/区間数×100として算出する。 An example of a method of calculating "probability PE of whether or not the intermediate potential VM exceeds the reference potential Vref" will be described with reference to FIG. In the second calculation, the probability PE is calculated based on the output signal (that is, the comparison result) of the comparison circuit 32. Specifically, in the second calculation, the calculation circuit 33 acquires the output signal of the comparison circuit 32 in each of a plurality of consecutive sections S in the time series, and totals the number of on signals of the output signal in each section S. To do. This aggregation is executed when the second switch 22 is off (see FIG. 2 “Operation of arithmetic circuit”). Then, the arithmetic circuit 33 calculates the probability PE as the number of on signals (that is, the signal indicating that the intermediate potential VM exceeds the reference potential Vref) / the number of sections × 100.

そして、上述されているように、第3演算では、演算回路33は、第2演算により算出された確率PEが規定確率(例えば50%)を超えるとき、第1演算でカウントされている操作回数を「検出回数N」として記憶する。このため、偶然に中間電位VMが参照電位Vrefを超えたという結果だけで検出回数Nが決定されることがない。このようにして、物の存否についての判定精度が高まる。 Then, as described above, in the third calculation, when the probability PE calculated by the second calculation exceeds the specified probability (for example, 50%), the calculation circuit 33 counts the number of operations in the first calculation. Is stored as "detection count N". Therefore, the number of detections N is not determined only by the result that the intermediate potential VM accidentally exceeds the reference potential Vref. In this way, the accuracy of determining the existence of an object is improved.

次に、静電容量センサ1の作用及び効果について説明する。
(1)制御回路30は、スイッチ操作毎に、複数の時点で中間電位VMを取得し、複数の中間電位VMに基づいて検出回数Nを導出する。
Next, the operation and effect of the capacitance sensor 1 will be described.
(1) The control circuit 30 acquires the intermediate potential VM at a plurality of time points for each switch operation, and derives the number of detections N based on the plurality of intermediate potential VMs.

中間電位VMが参照電位Vrefを超えるときのスイッチ操作の操作回数すなわち検出回数Nは、第2コンデンサ12の容量を示す指標となる。一方、中間電位VMにノイズがあると、指標の精度が低下する。上記構成では、複数の時点で取得された中間電位VMに基づいて上記検出回数Nを導出する。このため、単一の中間電位VMに基づいて上記検出回数Nを導出する場合に比べて、検出回数Nの精度(第2コンデンサ12の容量を示す指標の精度)が高くなる。これにより、静電容量センサ1の検出精度が向上する。 The number of switch operations, that is, the number of detections N when the intermediate potential VM exceeds the reference potential Vref, is an index indicating the capacity of the second capacitor 12. On the other hand, if there is noise in the intermediate potential VM, the accuracy of the index is lowered. In the above configuration, the number of detections N is derived based on the intermediate potential VM acquired at a plurality of time points. Therefore, the accuracy of the number of detections N (the accuracy of the index indicating the capacity of the second capacitor 12) is higher than in the case of deriving the number of detections N based on a single intermediate potential VM. As a result, the detection accuracy of the capacitance sensor 1 is improved.

(2)具体的には、制御回路30は、演算において、スイッチ操作毎に、複数の時点で、中間電位VMと参照電位Vrefとを比較する。比較により得られる複数の比較結果(複数の時点における比較回路32の出力信号)に基づいて検出回数Nを導出する。 (2) Specifically, the control circuit 30 compares the intermediate potential VM and the reference potential Vref at a plurality of time points for each switch operation in the calculation. The number of detections N is derived based on a plurality of comparison results (output signals of the comparison circuit 32 at a plurality of time points) obtained by the comparison.

この構成によれば、スイッチ操作毎に得られる複数の比較結果に基づいて、検出回数Nとして導出する。このため、スイッチ操作毎に得られる単一の比較結果に基づいて検出回数Nを導出する場合に比べて、検出回数Nの精度が高くなる。 According to this configuration, it is derived as the number of detections N based on a plurality of comparison results obtained for each switch operation. Therefore, the accuracy of the number of detections N is higher than that in the case of deriving the number of detections N based on a single comparison result obtained for each switch operation.

(3)制御回路30は、複数の比較結果に基づいて、中間電位VMが参照電位Vrefを超える確率PEを算出する。確率PEが規定確率を超えるとき、その時点でのスイッチ操作の操作回数を検出回数Nとする。この構成によれば、確率PEに基づいて検出回数Nが導出される。 (3) The control circuit 30 calculates the probability PE at which the intermediate potential VM exceeds the reference potential Vref based on the plurality of comparison results. When the probability PE exceeds the specified probability, the number of switch operations at that time is defined as the number of detections N. According to this configuration, the number of detections N is derived based on the probability PE.

<第2実施形態>
本実施形態では、「検出回数N」の推定方法について説明する。
第1実施形態においては、確率PEが規定確率(例えば、50%)を超えるとき、第1演算でカウントされている操作回数を「検出回数N」として記憶する。すなわち、第1実施形態では、少なくとも、確率PEが規定確率を超えるまで、スイッチ操作、第1演算及び第2演算を繰り返し、そうして「検出回数N」を決定する。これに対して、本実施形態では、確率PEが規定確率を超える前に、「検出回数N」を推定する。
<Second Embodiment>
In this embodiment, a method of estimating the “number of detections N” will be described.
In the first embodiment, when the probability PE exceeds the specified probability (for example, 50%), the number of operations counted in the first calculation is stored as "detection number N". That is, in the first embodiment, the switch operation, the first operation, and the second operation are repeated at least until the probability PE exceeds the specified probability, and thus the "detection number N" is determined. On the other hand, in the present embodiment, the "detection number N" is estimated before the probability PE exceeds the specified probability.

図7を参照して、検出回数Nの推定の例を説明する。
制御回路30は、スイッチ操作毎に、中間電位VMが参照電位Vrefを超える確率PEを算出する。そして、確率PEが規定確率を超える前の期間において、第1演算によるスイッチ操作の操作回数と確率PEとを相関させる関数(例えば、1次近似式φ1)を導出し、この関数に基づいて、確率PEが規定確率になる操作回数を推定する。こうして推定された操作回数は、「検出回数N」として記憶される。
An example of estimating the number of detections N will be described with reference to FIG. 7.
The control circuit 30 calculates the probability PE at which the intermediate potential VM exceeds the reference potential Vref for each switch operation. Then, in the period before the probability PE exceeds the specified probability, a function (for example, a first-order approximate expression φ1) that correlates the number of switch operations by the first operation with the probability PE is derived, and based on this function, Estimate the number of operations for which the probability PE becomes the specified probability. The number of operations estimated in this way is stored as "number of detections N".

以下、本実施形態の効果を説明する。
本実施形態では、中間電位VMが参照電位Vrefを超える前の期間における異なる時点で得られた、複数の確率PEと複数のスイッチ操作の操作回数とを関連付ける関数を導出する。そしてこの関数に基づいて検出回数Nを導出する。この構成によれば、中間電位VMが参照電位Vrefを超える前に、検出回数Nが得られる。検出回数Nが得られたときには、次周期の開始時期まで、スイッチング制御及び第1〜第3演算を停止することが可能である。このため、この構成によれば、制御回路30の消費電力の抑制が可能である。
The effects of this embodiment will be described below.
In this embodiment, a function for associating a plurality of probability PEs with a plurality of switch operation operations obtained at different time points in a period before the intermediate potential VM exceeds the reference potential Vref is derived. Then, the number of detections N is derived based on this function. According to this configuration, the number of detections N is obtained before the intermediate potential VM exceeds the reference potential Vref. When the number of detections N is obtained, the switching control and the first to third operations can be stopped until the start time of the next cycle. Therefore, according to this configuration, it is possible to suppress the power consumption of the control circuit 30.

<第3実施形態>
本実施形態では、「検出回数N」の実数化について説明する。
第1実施形態においては、確率PEが規定確率を超えるとき、第1演算でカウントされている操作回数を「検出回数N」として記憶する。このため、検出回数Nは整数である。検出回数Nが整数であると、検出回数Nから導出される検出差分ΔNも整数になる。そうすると、基準差分ΔNAを1未満数値範囲で微調整したとしても、検出差分ΔNと基準差分ΔNAとの比較において、基準差分ΔNAを微調整による変化が表れない。以下、この点について説明する。
<Third Embodiment>
In the present embodiment, the realization of the “detection number N” will be described.
In the first embodiment, when the probability PE exceeds the specified probability, the number of operations counted in the first calculation is stored as "detection number N". Therefore, the number of detections N is an integer. When the number of detections N is an integer, the detection difference ΔN derived from the number of detections N is also an integer. Then, even if the reference difference ΔNA is finely adjusted in the numerical range of less than 1, the change in the reference difference ΔNA due to the fine adjustment does not appear in the comparison between the detection difference ΔN and the reference difference ΔNA. This point will be described below.

図8は、第2コンデンサ12の容量変化量と検出差分ΔNとの関係を示す図である。実線は、「第2コンデンサ12の容量変化量」と「第1実施形態で求められた検出差分ΔN」との関係を示す。2点鎖線は、「第2コンデンサ12の容量変化量」と「本実施形態で求められる検出差分ΔN」との関係を示す。1点鎖線の一方は、変更前の基準差分ΔNA(1)を示す線であり、1点鎖線の他方は、設定変更後の基準差分ΔNA(2)を示す線である。 FIG. 8 is a diagram showing the relationship between the capacitance change amount of the second capacitor 12 and the detection difference ΔN. The solid line shows the relationship between the “amount of change in capacitance of the second capacitor 12” and the “detection difference ΔN obtained in the first embodiment”. The two-dot chain line shows the relationship between the "capacitive change amount of the second capacitor 12" and the "detection difference ΔN obtained in the present embodiment". One of the alternate long and short dash lines is a line showing the reference difference ΔNA (1) before the change, and the other of the alternate long and short dash lines is a line showing the reference difference ΔNA (2) after the setting change.

検出差分ΔNが整数(すなわち離散値)であると、単位区間SB内にある2つの第2コンデンサ12の容量変化量に対応する2つの検出差分ΔNは等しい。このため、基準差分ΔNAを小数点以下の範囲で設定変更しても(基準差分ΔNA(1),ΔNA(2)参照)、2つの検出差分ΔNと基準差分ΔNA(1),ΔNA(2)との関係は変化しないため、2つの検出差分ΔNと基準差分ΔNA(1),ΔNA(2)との比較結果は同じになる。よって、基準差分ΔNAの微調整による効果はない。すなわち、単位区間SB内にある2つの第2コンデンサ12の容量変化量を区別することができない。このように、検出差分ΔNが整数であると、第2コンデンサ12の容量変化量の検出に対する分解能に限界がある。そこで、本実施形態では、第2コンデンサ12の容量変化量の検出における分解能の向上の目的のため、「検出回数N」を実数化する。 When the detection difference ΔN is an integer (that is, a discrete value), the two detection differences ΔN corresponding to the capacitance changes of the two second capacitors 12 in the unit interval SB are equal. Therefore, even if the setting of the reference difference ΔNA is changed in the range after the decimal point (see the reference difference ΔNA (1) and ΔNA (2)), the two detection differences ΔN and the reference difference ΔNA (1) and ΔNA (2) Since the relationship between the two detection differences ΔN does not change, the comparison results between the two detection differences ΔN and the reference differences ΔNA (1) and ΔNA (2) are the same. Therefore, there is no effect by fine-tuning the reference difference ΔNA. That is, it is not possible to distinguish the amount of change in capacitance between the two second capacitors 12 in the unit interval SB. As described above, when the detection difference ΔN is an integer, there is a limit to the resolution for detecting the capacitance change amount of the second capacitor 12. Therefore, in the present embodiment, the "detection number N" is made a real number for the purpose of improving the resolution in detecting the capacitance change amount of the second capacitor 12.

図9を参照して、「検出回数N」の実数化の例を説明する。
スイッチ操作毎に、中間電位VMが参照電位Vrefを超える確率PEを算出する。そして、確率PEが規定確率(例えば、50%)を超える前後期間において、第1演算によるスイッチ操作の操作回数と確率PEとを相関させる連続関数(例えば、1次近似式φ2)を導出する。次いで、この関数と規定確率の線とが交差する交点を導出する。こうして導出された交点の操作回数は、「検出回数N」として記憶される。
An example of realizing the “number of detections N” will be described with reference to FIG.
For each switch operation, the probability PE at which the intermediate potential VM exceeds the reference potential Vref is calculated. Then, in the period before and after the probability PE exceeds the specified probability (for example, 50%), a continuous function (for example, the first-order approximate expression φ2) that correlates the number of operation of the switch operation by the first operation with the probability PE is derived. Next, the intersection where this function and the line of the specified probability intersect is derived. The number of operations of the intersection derived in this way is stored as "detection number N".

こうして得られる検出回数Nは、連続する数(すなわち実数)である。この検出回数Nと第2コンデンサ12の容量変化量との関係は、図8の2点鎖線Lのようになる。すなわち、検出回数Nは、第2コンデンサ12の容量変化量が微小変化する場合にも、容量変化量それぞれに対応する値となっている。このため基準差分ΔNAを微調整すると、単位区間SB内にある2つの第2コンデンサ12の容量変化量に対応する2つの検出差分ΔNと、基準差分ΔNA(1),ΔNA(2)とを比較すると、その比較結果は異なる結果になり得る。このように、基準差分ΔNAの微調整による効果が発揮される。 The number of detections N thus obtained is a continuous number (that is, a real number). The relationship between the number of detections N and the amount of change in the capacitance of the second capacitor 12 is as shown by the alternate long and short dash line L in FIG. That is, the number of detections N is a value corresponding to each of the capacitance changes even when the capacitance change of the second capacitor 12 changes slightly. Therefore, when the reference difference ΔNA is finely adjusted, the two detection differences ΔN corresponding to the capacitance changes of the two second capacitors 12 in the unit interval SB are compared with the reference differences ΔNA (1) and ΔNA (2). Then, the comparison result can be different. In this way, the effect of fine-tuning the reference difference ΔNA is exhibited.

以下、本実施形態の効果を説明する。
本実施形態では、制御回路30は、中間電位VMが参照電位Vrefを超える前後期間における異なる時点で得られた複数の確率PEと、複数のスイッチ操作の操作回数とを関連付ける連続関数を導出する。そして、この連続関数に基づいて検出回数Nを導出する。これにより、スイッチ操作の操作回数と関係付けられる検出回数Nが実数として得られる。すなわち、検出回数Nが高い分解能で得られる。
The effects of this embodiment will be described below.
In the present embodiment, the control circuit 30 derives a continuous function that associates a plurality of probability PEs obtained at different time points in the period before and after the intermediate potential VM exceeds the reference potential Vref with the number of operations of the plurality of switch operations. Then, the number of detections N is derived based on this continuous function. As a result, the number of detections N associated with the number of switch operations is obtained as a real number. That is, the number of detections N can be obtained with high resolution.

<第4実施形態>
本実施形態では、物の存否の判定結果の精度を高める手段として、第1実施形態とは別の手段について説明する。以下、本実施形態と第1実施形態と相違する点について説明する。
<Fourth Embodiment>
In the present embodiment, a means different from the first embodiment will be described as a means for improving the accuracy of the determination result of the presence or absence of the object. Hereinafter, the differences between the present embodiment and the first embodiment will be described.

図10に示されるように、本実施形態の静電容量センサ2は、制御回路30以外の構成については第1実施形態の構造を有する。
制御回路40は、スイッチ制御回路41と、平均値演算回路42と、演算回路43とを備える。
As shown in FIG. 10, the capacitance sensor 2 of the present embodiment has the structure of the first embodiment for configurations other than the control circuit 30.
The control circuit 40 includes a switch control circuit 41, an average value calculation circuit 42, and a calculation circuit 43.

スイッチ制御回路41は、第1スイッチ21、第2スイッチ22、及び第3スイッチ23を制御する(後述参照)。スイッチ制御回路41が実行するスイッチング制御は、第1実施形態に示されるスイッチング制御に準ずる。 The switch control circuit 41 controls the first switch 21, the second switch 22, and the third switch 23 (see below). The switching control executed by the switch control circuit 41 conforms to the switching control shown in the first embodiment.

平均値演算回路42は、中間電位VMの平均値VMAを算出する(平均値演算)。例えば、平均値演算回路42は、所定期間にわたって中間電位VMを積分する積分回路を有する。平均値演算回路42は、この積分回路の出力値を規定値で割った値を「中間電位VMの平均値VMA」として出力する。 The mean value calculation circuit 42 calculates the mean value VMA of the intermediate potential VM (mean value calculation). For example, the mean value calculation circuit 42 has an integration circuit that integrates the intermediate potential VM over a predetermined period of time. The mean value calculation circuit 42 outputs a value obtained by dividing the output value of the integrator circuit by a specified value as "the average value VMA of the intermediate potential VM".

演算回路43は、平均値演算回路42が算出した「中間電位VMの平均値VMA」に基づいて検出回数Nを導出する(指標導出演算)。演算回路43は、次の4つの演算を実行する。 The calculation circuit 43 derives the number of detections N based on the “mean value VMA of the intermediate potential VM” calculated by the mean value calculation circuit 42 (index derivation calculation). The arithmetic circuit 43 executes the following four arithmetic operations.

第1演算では、スイッチ操作の操作回数をカウントする。第1演算は、第1実施形態と同じである。
第2演算では、平均値演算回路42の出力信号に基づいて、中間電位VMの平均値VMAが参照電位Vrefを超えているか否かを判定する。以降では、中間電位VMの平均値VMAが参照電位Vrefを超えているときの判定を「肯定判定」という。
In the first calculation, the number of switch operations is counted. The first operation is the same as that of the first embodiment.
In the second calculation, it is determined whether or not the average value VMA of the intermediate potential VM exceeds the reference potential Vref based on the output signal of the mean value calculation circuit 42. Hereinafter, the determination when the average value VMA of the intermediate potential VM exceeds the reference potential Vref is referred to as “affirmative determination”.

第3演算では、第2演算により算出された判定が肯定判定のとき、第1演算でカウントされている操作回数を「検出回数N」として記憶する。
第4演算では、検出回数Nと基準値とを比較して、検出差分ΔNを算出する。第4演算は、第1実施形態の第4演算に準ずる。
In the third operation, when the determination calculated by the second operation is an affirmative determination, the number of operations counted in the first operation is stored as "detection number N".
In the fourth calculation, the detection difference ΔN is calculated by comparing the number of detections N with the reference value. The fourth operation conforms to the fourth operation of the first embodiment.

平均値演算回路42において「中間電位VMの平均値VMA」を算出する理由は、「中間電位VMが参照電位Vrefを超えているか否かの確率PE」を算出する理由と同じである。すなわち、中間電位VMのノイズに起因して、物の存否の判定精度に限界が生じる。そこで、物の存否の判定精度を高めることを目的として、中間電位VMの精度を高める。そして、中間電位VMの精度の向上の手段として、中間電位VMの平均値VMAを算出する。なお、「中間電位VMの精度の向上」とは、ノイズがない中間電位VM(すなわち真の中間電位VM)と中間電位VMとの差が小さくなることを示す。 The reason for calculating the "mean value VMA of the intermediate potential VM" in the mean value calculation circuit 42 is the same as the reason for calculating the "probability PE of whether or not the intermediate potential VM exceeds the reference potential Vref". That is, due to the noise of the intermediate potential VM, the accuracy of determining the presence or absence of an object is limited. Therefore, the accuracy of the intermediate potential VM is increased for the purpose of improving the accuracy of determining the presence or absence of an object. Then, as a means for improving the accuracy of the intermediate potential VM, the average value VMA of the intermediate potential VM is calculated. In addition, "improvement of accuracy of intermediate potential VM" means that the difference between the intermediate potential VM without noise (that is, the true intermediate potential VM) and the intermediate potential VM becomes small.

ノイズは、中間電位VMの真の値に対して上下に平均して分散する。したがって、中間電位VMの平均値VMAは、真の値に近いと考えられる。少なくとも、真の値に対する中間電位VMの平均値VMAの乖離は、任意の一時点で取得される中間電位VMに比べて、小さい。従って、中間電位VMの平均値VMAを用いることにより、中間電位VMの精度を高めることができる。 The noise is averaged up and down and dispersed with respect to the true value of the intermediate potential VM. Therefore, the average value VMA of the intermediate potential VM is considered to be close to the true value. At least, the dissociation of the mean value VMA of the intermediate potential VM with respect to the true value is smaller than that of the intermediate potential VM acquired at any one time point. Therefore, the accuracy of the intermediate potential VM can be improved by using the average value VMA of the intermediate potential VM.

そして、「中間電位VMの平均値VMA」が参照電位Vrefを超えたと判定されるとき、第1演算でカウントされている操作回数が「検出回数N」として記憶される。すなわち、偶然に中間電位VMが参照電位Vrefを超えたという結果だけで検出回数Nが決定されることがない。このようにして、物の存否についての判定結果の精度が高まる。 Then, when it is determined that the "average value VMA of the intermediate potential VM" exceeds the reference potential Vref, the number of operations counted in the first calculation is stored as the "detection number N". That is, the number of detections N is not determined only by the result that the intermediate potential VM accidentally exceeds the reference potential Vref. In this way, the accuracy of the determination result regarding the existence or nonexistence of the object is improved.

以下、本実施形態の効果を説明する。
本実施形態では、スイッチ操作毎に得られる中間電位VMの平均値VMAに基づいて、検出回数Nとして導出する。このため、スイッチ操作毎に得られる単一の中間電位VMに基づいて検出回数Nを導出する場合に比べて、検出回数Nの精度が高くなる。
The effects of this embodiment will be described below.
In the present embodiment, it is derived as the number of detections N based on the average value VMA of the intermediate potential VM obtained for each switch operation. Therefore, the accuracy of the number of detections N is higher than that in the case of deriving the number of detections N based on a single intermediate potential VM obtained for each switch operation.

また、制御回路40は、中間電位VMの平均値VMAが参照電位Vrefを超えるとき、その時点でのスイッチ操作の操作回数を検出回数Nとする。この構成によれば、中間電位VMの平均値VMAが参照電位Vrefを超えた時点で、検出回数Nが得られる。 Further, when the average value VMA of the intermediate potential VM exceeds the reference potential Vref, the control circuit 40 sets the number of times of switch operation at that time as the number of detections N. According to this configuration, the number of detections N is obtained when the average value VMA of the intermediate potential VM exceeds the reference potential Vref.

<第5実施形態>
本実施形態では、「検出回数N」の推定方法について説明する。
第4実施形態においては、第2演算により算出された判定が肯定判定のとき、第1演算でカウントされている操作回数を「検出回数N」として記憶する。すなわち、第4実施形態では、少なくとも、第2演算の判定が肯定判定となるまで、スイッチ操作、第1演算及び第2演算を繰り返し、そうして「検出回数N」を決定する。これに対して、本実施形態では、第2演算の判定が肯定判定となる前に、「検出回数N」を推定する。以下、その例を説明する。
<Fifth Embodiment>
In this embodiment, a method of estimating the “number of detections N” will be described.
In the fourth embodiment, when the determination calculated by the second operation is an affirmative determination, the number of operations counted in the first operation is stored as "detection number N". That is, in the fourth embodiment, the switch operation, the first operation, and the second operation are repeated at least until the determination of the second operation becomes a positive determination, and thus the "detection number N" is determined. On the other hand, in the present embodiment, the "detection number N" is estimated before the determination of the second operation becomes an affirmative determination. An example thereof will be described below.

図11を参照して、検出回数Nの推定の例を説明する。
平均値演算回路42は、スイッチ操作毎に、中間電位VMの平均値VMAを算出する。そして、中間電位VMの平均値VMAが参照電位Vrefを超える前の期間において、第1演算によるスイッチ操作の操作回数と中間電位VMの平均値VMAとを相関させる関数(例えば、1次近似式φ3)を導出する。そして、この関数に基づいて、中間電位VMの平均値VMAが中間電位VMの平均値VMAと等しくなる操作回数を推定する。こうして推定された操作回数は、「検出回数N」として記憶される。
An example of estimating the number of detections N will be described with reference to FIG.
The mean value calculation circuit 42 calculates the mean value VMA of the intermediate potential VM for each switch operation. Then, in the period before the average value VMA of the intermediate potential VM exceeds the reference potential Vref, a function that correlates the number of switch operations by the first calculation with the average value VMA of the intermediate potential VM (for example, the first-order approximate expression φ3). ) Is derived. Then, based on this function, the number of operations in which the average value VMA of the intermediate potential VM becomes equal to the average value VMA of the intermediate potential VM is estimated. The number of operations estimated in this way is stored as "number of detections N".

以下、本実施形態の効果を説明する。
本実施形態では、制御回路40は、中間電位VMが参照電位Vrefを超える前の期間における異なる時点で得られた、複数の中間電位VMの平均値VMAと複数のスイッチ操作の操作回数とを関連付ける関数を導出する。そしてこの関数に基づいて検出回数Nを導出する。この構成によれば、中間電位VMが参照電位Vrefを超える前に、検出回数Nが得られる。検出回数Nが得られたときには、次周期の開始時期まで、スイッチング制御及び第1〜第3演算を停止することが可能である。このため、この構成によれば、制御回路40の消費電力の抑制が可能である。
The effects of this embodiment will be described below.
In the present embodiment, the control circuit 40 associates the mean value VMA of the plurality of intermediate potential VMs obtained at different time points in the period before the intermediate potential VM exceeds the reference potential Vref with the number of operations of the plurality of switch operations. Derive the function. Then, the number of detections N is derived based on this function. According to this configuration, the number of detections N is obtained before the intermediate potential VM exceeds the reference potential Vref. When the number of detections N is obtained, the switching control and the first to third operations can be stopped until the start time of the next cycle. Therefore, according to this configuration, it is possible to suppress the power consumption of the control circuit 40.

<第6実施形態>
本実施形態では、「検出回数N」の実数化について説明する。
第4実施形態においては、中間電位VMの平均値VMAが参照電位Vrefを超えているとき(すなわち、「肯定判定」のとき)、第1演算でカウントされている操作回数を「検出回数N」として記憶する。このため、検出回数Nは整数である。検出回数Nが整数であると、検出回数Nから導出される検出差分ΔNも整数になる。そうすると、基準差分ΔNAを1未満数値範囲で微調整したとしても、検出差分ΔNと基準差分ΔNAとの比較において、基準差分ΔNAを微調整による変化が表れない。この点は、第3実施形態において図8を用いて説明したとおりである。そこで、本実施形態では、本実施形態では、第2コンデンサ12の容量変化量の検出における分解能の向上の目的のため、「検出回数N」を実数化する。
<Sixth Embodiment>
In the present embodiment, the realization of the “detection number N” will be described.
In the fourth embodiment, when the average value VMA of the intermediate potential VM exceeds the reference potential Vref (that is, when the "affirmative determination" is made), the number of operations counted in the first calculation is "detection number N". Remember as. Therefore, the number of detections N is an integer. When the number of detections N is an integer, the detection difference ΔN derived from the number of detections N is also an integer. Then, even if the reference difference ΔNA is finely adjusted in the numerical range of less than 1, the change in the reference difference ΔNA due to the fine adjustment does not appear in the comparison between the detection difference ΔN and the reference difference ΔNA. This point is as described with reference to FIG. 8 in the third embodiment. Therefore, in the present embodiment, in the present embodiment, the "detection number N" is made a real number for the purpose of improving the resolution in detecting the capacitance change amount of the second capacitor 12.

図12を参照して、検出回数Nの実数化について説明する。
スイッチ操作毎に、中間電位VMの平均値VMAを算出する。そして、中間電位VMの平均値VMAが参照値を超える前後期間において、第1演算によるスイッチ操作の操作回数と中間電位VMの平均値VMAとを相関させる連続関数(例えば、1次近似式φ4)を導出する。そして、この関数と参照電位Vrefとが交差する交点を導出する。こうして導出された交点の操作回数は、「検出回数N」として記憶される。
The realization of the number of detections N will be described with reference to FIG.
The average value VMA of the intermediate potential VM is calculated for each switch operation. Then, in the period before and after the average value VMA of the intermediate potential VM exceeds the reference value, a continuous function (for example, a first-order approximate expression φ4) that correlates the number of switch operations by the first calculation with the average value VMA of the intermediate potential VM. Is derived. Then, the intersection point where this function and the reference potential Vref intersect is derived. The number of operations of the intersection derived in this way is stored as "detection number N".

以下、本実施形態の効果を説明する。
本実施形態では、制御回路40は、中間電位VMが参照電位Vrefを超える前後期間における異なる時点で得られた、複数の中間電位VMの平均値VMAと複数のスイッチ操作の操作回数とを関連付ける連続関数を導出する。そして、この連続関数に基づいて検出回数Nを導出する。これにより、スイッチ操作の操作回数と関係付けられる検出回数Nが実数として得られる。すなわち、検出回数Nが高い分解能で得られる。
The effects of this embodiment will be described below.
In the present embodiment, the control circuit 40 continuously associates the mean value VMA of the plurality of intermediate potential VMs obtained at different time points in the period before and after the intermediate potential VM exceeds the reference potential Vref with the number of operations of the plurality of switch operations. Derive the function. Then, the number of detections N is derived based on this continuous function. As a result, the number of detections N associated with the number of switch operations is obtained as a real number. That is, the number of detections N can be obtained with high resolution.

<第7実施形態>
本実施形態では、上記第1実施形態〜第6実施形態のいずれの形態にも適用可能な技術について説明する。
<7th Embodiment>
In this embodiment, a technique applicable to any of the first to sixth embodiments will be described.

第1実施形態〜第6実施形態における課題は、中間電位VMのノイズに起因する。中間電位VMのノイズは不規則であるため、所定期間における中間電位VMの分布は、真の中間電位VMを中央値とする正規分布になる。しかしながら、外乱によりノイズに偏りが生じたり異常に高いピークが含まれたりし得る。そうすると、中間電位VMの分布が正規分布に従わない場合も生じる。この場合、第1実施形態〜第6実施形態において算出される確率PEや中間電位VMの平均値VMAの精度が低下する。そこで、本実施形態では、正規分布に従うノイズを第1コンデンサ11の少なくとも一方の電極に入力する。 The problem in the first to sixth embodiments is caused by the noise of the intermediate potential VM. Since the noise of the intermediate potential VM is irregular, the distribution of the intermediate potential VM in a predetermined period becomes a normal distribution with the true intermediate potential VM as the median. However, the disturbance may cause noise bias or include abnormally high peaks. Then, the distribution of the intermediate potential VM may not follow the normal distribution. In this case, the accuracy of the average value VMA of the probability PE and the intermediate potential VM calculated in the first to sixth embodiments is lowered. Therefore, in the present embodiment, noise following a normal distribution is input to at least one electrode of the first capacitor 11.

図13を参照して、第1コンデンサ11の電極に入力されるノイズの例を説明する。正規分布に従うノイズとは、単位時間における複数のノイズを母集団とする、ノイズの大きさ(電位)の度数分布が正規分布になることを示す。好ましい正規分布を次に示す。例えば、標準偏差σの3倍の値が、中間電位VMの電位変化幅の平均変化幅ΔVMよりも大きく、標準偏差σの2倍の値が、中間電位VMの電位変化幅の平均変化幅ΔVMよりも小さい。 An example of noise input to the electrode of the first capacitor 11 will be described with reference to FIG. Noise that follows a normal distribution means that the frequency distribution of the magnitude (potential) of noise, which has a population of multiple noises in a unit time, has a normal distribution. The preferred normal distribution is shown below. For example, a value three times the standard deviation σ is larger than the average change width ΔVM of the potential change width of the intermediate potential VM, and a value twice the standard deviation σ is the average change width ΔVM of the potential change width of the intermediate potential VM. Smaller than

ノイズの分散が小さすぎると、比較結果や平均値VMAに対する外部要因によるノイズの影響が大きくなり、ノイズ入力の効果がなくなる。ノイズの分散が大きすぎると、確率PEや平均値VMAが分散するからである。このため、上記のようにノイズの分散が規定されることが好ましい。 If the noise dispersion is too small, the influence of noise due to external factors on the comparison result and the average value VMA becomes large, and the effect of noise input is lost. This is because if the noise dispersion is too large, the probability PE and the average value VMA are dispersed. Therefore, it is preferable that the noise dispersion is defined as described above.

このようなノイズの入力により、元のノイズと入力のノイズとが合成され、これによって合成されるノイズにおける元のノイズの影響が小さくなる。このため、元のノイズに外乱が含まれるようにあっても、その影響が小さくなり、結果として、外乱による確率PEや中間電位VMの平均値VMAの精度低下が抑制されるようになる。これにより、正規分布に従うノイズを印加しない場合に比べて、異常な確率PEや平均値VMAが導出されることが抑制される。 By inputting such noise, the original noise and the input noise are combined, and the influence of the original noise on the combined noise is reduced. Therefore, even if the original noise includes disturbance, its influence becomes small, and as a result, the decrease in accuracy of the probability PE and the average value VMA of the intermediate potential VM due to the disturbance is suppressed. As a result, it is possible to suppress the derivation of an abnormal probability PE and an average value VMA as compared with the case where noise following a normal distribution is not applied.

<その他の実施形態>
・各実施形態では、スイッチ操作(第2スイッチ操作と第3スイッチ操作)は、所定回数だけ実行されるように構成されているが、これは次のように変更され得る。すなわち、スイッチ操作は、中間電位VMが初期電位から参照電位Vrefに至るまでの期間だけ実行される。この構成によれば、スイッチ操作の回数が、実施形態の例に比べて少なくなるため、制御回路30,40の消費電力の抑制ができる。
<Other Embodiments>
-In each embodiment, the switch operations (second switch operation and third switch operation) are configured to be executed a predetermined number of times, which can be changed as follows. That is, the switch operation is executed only for the period from the initial potential to the reference potential Vref of the intermediate potential VM. According to this configuration, the number of switch operations is reduced as compared with the example of the embodiment, so that the power consumption of the control circuits 30 and 40 can be suppressed.

・第1〜第3実施形態において、スイッチ操作毎における、確率PEの算出は、次の条件で行ってもよい。すなわち、中間電位VMが規定電位Vxを超えた後、確率PEの算出が行われる。ここで、規定電位Vx(図2参照)とは、中間電位VMの初期電位(第1電位V1)と参照電位Vrefとの間に設定される電位である。これにより、スイッチ操作の操作回数が少なく確率PEが0%に近いとき、すなわち確率PEの算出に効果がないとき、確率PEの算出(指標導出演算)が行われない。これにより、制御回路30の演算回数が制限され、各実施形態の効果を発揮させつつ、制御回路30の負担を軽減することができる。 -In the first to third embodiments, the calculation of the probability PE for each switch operation may be performed under the following conditions. That is, the probability PE is calculated after the intermediate potential VM exceeds the specified potential Vx. Here, the defined potential Vx (see FIG. 2) is a potential set between the initial potential (first potential V1) of the intermediate potential VM and the reference potential Vref. As a result, when the number of switch operations is small and the probability PE is close to 0%, that is, when the calculation of the probability PE is ineffective, the calculation of the probability PE (index derivation calculation) is not performed. As a result, the number of operations of the control circuit 30 is limited, and the burden on the control circuit 30 can be reduced while exerting the effects of each embodiment.

・第4〜第6実施形態において、スイッチ操作毎における、中間電位VMの平均値VMAの算出は、次の条件で行ってもよい。すなわち、中間電位VMが規定電位Vx(図2参照)を超えた後、中間電位VMの平均値VMAの算出が行われる。これにより、スイッチ操作の操作回数が少なく中間電位VMが参照電位Vrefを超える可能性が低いとき、すなわち平均値VMAの算出に効果がないとき、平均値VMAの算出(指標導出演算)が行われない。これにより、制御回路40の演算回数が制限され、各実施形態の効果を発揮させつつ、制御回路30の負担を軽減することができる。 -In the fourth to sixth embodiments, the calculation of the average value VMA of the intermediate potential VM for each switch operation may be performed under the following conditions. That is, after the intermediate potential VM exceeds the specified potential Vx (see FIG. 2), the average value VMA of the intermediate potential VM is calculated. As a result, the average value VMA is calculated (index derivation operation) when the number of switch operations is small and the possibility that the intermediate potential VM exceeds the reference potential Vref is low, that is, when the calculation of the average value VMA is ineffective. Absent. As a result, the number of operations of the control circuit 40 is limited, and the burden on the control circuit 30 can be reduced while exerting the effects of each embodiment.

1…静電容量センサ、2…静電容量センサ、11…第1コンデンサ、12…第2コンデンサ、13…配線、14…配線、15…配線、21…第1スイッチ、22…第2スイッチ、23…第3スイッチ、30…制御回路、31…スイッチ制御回路、32…比較回路、33…演算回路、40…制御回路、41…スイッチ制御回路、42…平均値演算回路、43…演算回路、PE…確率、S…区間、SB…単位区間、V1…第1電位、V2…第2電位、Vref…参照電位、Vx…規定電位、VM…中間電位、VMA…平均値、φ1…1次近似式、φ2…1次近似式、φ3…1次近似式、φ4…1次近似式、N…検出回数、ΔN…検出差分、ΔNA…基準差分。 1 ... Capacitance sensor, 2 ... Capacitance sensor, 11 ... 1st capacitor, 12 ... 2nd capacitor, 13 ... Wiring, 14 ... Wiring, 15 ... Wiring, 21 ... 1st switch, 22 ... 2nd switch, 23 ... 3rd switch, 30 ... control circuit, 31 ... switch control circuit, 32 ... comparison circuit, 33 ... arithmetic circuit, 40 ... control circuit, 41 ... switch control circuit, 42 ... average value arithmetic circuit, 43 ... arithmetic circuit, PE ... probability, S ... interval, SB ... unit interval, V1 ... first potential, V2 ... second potential, Vref ... reference potential, Vx ... specified potential, VM ... intermediate potential, VMA ... average value, φ1 ... first-order approximation Equation, φ2 ... 1st order approximation expression, φ3 ... 1st order approximation expression, φ4 ... 1st order approximation expression, N ... number of detections, ΔN ... detection difference, ΔNA ... reference difference.

Claims (10)

第1コンデンサと、前記第1コンデンサに接続されて物の存否に基づいて容量が変化する第2コンデンサと、前記第1コンデンサを初期化する第1スイッチと、前記第1コンデンサと前記第2コンデンサとの間に配置される第2スイッチと、前記第2コンデンサを初期化する第3スイッチと、前記第1スイッチ、前記第2スイッチ、及び前記第3スイッチを制御する制御回路とを備え、
前記制御回路は、
前記第1スイッチの操作による前記第1コンデンサの初期化後、前記第2スイッチの操作と前記第3スイッチの操作とからなるスイッチ操作を複数回行うスイッチング制御と、
前記スイッチ操作毎に、複数の時点で、前記第1コンデンサと前記第2コンデンサとの間の電位である中間電位を取得し、複数の前記中間電位に基づいて、前記中間電位が参照電位を超えるときの前記スイッチ操作の操作回数に対応する検出回数を導出する演算とを実行する静電容量センサであって、
前記制御回路は、前記演算において、
前記スイッチ操作毎に、複数の時点で、前記中間電位と前記参照電位とを比較する比較演算と、
前記比較演算により得られる複数の比較結果に基づいて前記検出回数を導出する指標導出演算とを実行するものであって、
前記制御回路は、前記指標導出演算において、
前記複数の比較結果に基づいて前記中間電位が前記参照電位を超える確率を算出し、前記確率が規定確率を超えるとき、前記確率が前記規定確率を超えた時点での前記スイッチ操作の操作回数を前記検出回数とする
静電容量センサ。
A first capacitor, a second capacitor connected to the first capacitor and whose capacitance changes depending on the presence or absence of an object, a first switch that initializes the first capacitor, the first capacitor, and the second capacitor. A second switch arranged between the two, a third switch for initializing the second capacitor, and a control circuit for controlling the first switch, the second switch, and the third switch are provided.
The control circuit
Switching control in which after the initialization of the first capacitor by the operation of the first switch, the switch operation including the operation of the second switch and the operation of the third switch is performed a plurality of times.
Each time the switch is operated, an intermediate potential that is a potential between the first capacitor and the second capacitor is acquired at a plurality of time points, and the intermediate potential exceeds the reference potential based on the plurality of intermediate potentials. A capacitance sensor that executes an operation to derive the number of detections corresponding to the number of operations of the switch at that time.
The control circuit is used in the calculation.
A comparison operation for comparing the intermediate potential and the reference potential at a plurality of time points for each switch operation,
An index derivation operation for deriving the number of detections based on a plurality of comparison results obtained by the comparison operation is executed.
The control circuit is used in the index derivation calculation.
The probability that the intermediate potential exceeds the reference potential is calculated based on the plurality of comparison results, and when the probability exceeds the specified probability, the number of operations of the switch operation at the time when the probability exceeds the specified probability is calculated. Capacitance sensor for the number of detections .
第1コンデンサと、前記第1コンデンサに接続されて物の存否に基づいて容量が変化する第2コンデンサと、前記第1コンデンサを初期化する第1スイッチと、前記第1コンデンサと前記第2コンデンサとの間に配置される第2スイッチと、前記第2コンデンサを初期化する第3スイッチと、前記第1スイッチ、前記第2スイッチ、及び前記第3スイッチを制御する制御回路とを備え、
前記制御回路は、
前記第1スイッチの操作による前記第1コンデンサの初期化後、前記第2スイッチの操作と前記第3スイッチの操作とからなるスイッチ操作を複数回行うスイッチング制御と、
前記スイッチ操作毎に、複数の時点で、前記第1コンデンサと前記第2コンデンサとの間の電位である中間電位を取得し、複数の前記中間電位に基づいて、前記中間電位が参照電位を超えるときの前記スイッチ操作の操作回数に対応する検出回数を導出する演算とを実行する静電容量センサであって、
前記制御回路は、前記演算において、
前記スイッチ操作毎に、複数の時点で、前記中間電位と前記参照電位とを比較する比較演算と、
前記比較演算により得られる複数の比較結果に基づいて前記検出回数を導出する指標導出演算とを実行するものであって、
前記制御回路は、前記指標導出演算において、
前記複数の比較結果に基づいて前記中間電位が前記参照電位を超える確率を導出し、前記中間電位が前記参照電位を超える前の期間における異なる時点で得られた複数の前記確率と複数の前記スイッチ操作の操作回数とを関連付ける関数に基づいて、前記検出回数を導出する
電容量センサ。
A first capacitor, a second capacitor connected to the first capacitor and whose capacitance changes depending on the presence or absence of an object, a first switch that initializes the first capacitor, the first capacitor, and the second capacitor. A second switch arranged between the two, a third switch for initializing the second capacitor, and a control circuit for controlling the first switch, the second switch, and the third switch are provided.
The control circuit
Switching control in which after the initialization of the first capacitor by the operation of the first switch, the switch operation including the operation of the second switch and the operation of the third switch is performed a plurality of times.
Each time the switch is operated, an intermediate potential that is a potential between the first capacitor and the second capacitor is acquired at a plurality of time points, and the intermediate potential exceeds the reference potential based on the plurality of intermediate potentials. A capacitance sensor that executes an operation to derive the number of detections corresponding to the number of operations of the switch at that time.
The control circuit is used in the calculation.
A comparison operation for comparing the intermediate potential and the reference potential at a plurality of time points for each switch operation,
An index derivation operation for deriving the number of detections based on a plurality of comparison results obtained by the comparison operation is executed.
The control circuit is used in the index derivation calculation.
Based on the plurality of comparison results, the probability that the intermediate potential exceeds the reference potential is derived, and the plurality of probabilities and the plurality of switches obtained at different time points in the period before the intermediate potential exceeds the reference potential. The number of detections is derived based on the function that associates the number of operations with the number of operations.
Capacitance sensor.
第1コンデンサと、前記第1コンデンサに接続されて物の存否に基づいて容量が変化する第2コンデンサと、前記第1コンデンサを初期化する第1スイッチと、前記第1コンデンサと前記第2コンデンサとの間に配置される第2スイッチと、前記第2コンデンサを初期化する第3スイッチと、前記第1スイッチ、前記第2スイッチ、及び前記第3スイッチを制御する制御回路とを備え、
前記制御回路は、
前記第1スイッチの操作による前記第1コンデンサの初期化後、前記第2スイッチの操作と前記第3スイッチの操作とからなるスイッチ操作を複数回行うスイッチング制御と、
前記スイッチ操作毎に、複数の時点で、前記第1コンデンサと前記第2コンデンサとの間の電位である中間電位を取得し、複数の前記中間電位に基づいて、前記中間電位が参照電位を超えるときの前記スイッチ操作の操作回数に対応する検出回数を導出する演算とを実行する静電容量センサであって、
前記制御回路は、前記演算において、
前記スイッチ操作毎に、複数の時点で、前記中間電位と前記参照電位とを比較する比較演算と、
前記比較演算により得られる複数の比較結果に基づいて前記検出回数を導出する指標導出演算とを実行するものであって、
前記制御回路は、前記指標導出演算において、
前記複数の比較結果に基づいて前記中間電位が前記参照電位を超える確率を導出し、前記中間電位が前記参照電位を超える前後期間における異なる時点で得られた複数の前記確率と複数の前記スイッチ操作の操作回数とを関連付ける連続関数に基づいて、前記検出回数を導出する
電容量センサ。
A first capacitor, a second capacitor connected to the first capacitor and whose capacitance changes depending on the presence or absence of an object, a first switch that initializes the first capacitor, the first capacitor, and the second capacitor. A second switch arranged between the two, a third switch for initializing the second capacitor, and a control circuit for controlling the first switch, the second switch, and the third switch are provided.
The control circuit
Switching control in which after the initialization of the first capacitor by the operation of the first switch, the switch operation including the operation of the second switch and the operation of the third switch is performed a plurality of times.
Each time the switch is operated, an intermediate potential that is a potential between the first capacitor and the second capacitor is acquired at a plurality of time points, and the intermediate potential exceeds the reference potential based on the plurality of intermediate potentials. A capacitance sensor that executes an operation to derive the number of detections corresponding to the number of operations of the switch at that time.
The control circuit is used in the calculation.
A comparison operation for comparing the intermediate potential and the reference potential at a plurality of time points for each switch operation,
An index derivation operation for deriving the number of detections based on a plurality of comparison results obtained by the comparison operation is executed.
The control circuit is used in the index derivation calculation.
Based on the plurality of comparison results, the probability that the intermediate potential exceeds the reference potential is derived, and the plurality of probabilities and the plurality of switch operations obtained at different time points in the period before and after the intermediate potential exceeds the reference potential are obtained. The number of detections is derived based on the continuous function that associates with the number of operations of.
Capacitance sensor.
第1コンデンサと、前記第1コンデンサに接続されて物の存否に基づいて容量が変化する第2コンデンサと、前記第1コンデンサを初期化する第1スイッチと、前記第1コンデンサと前記第2コンデンサとの間に配置される第2スイッチと、前記第2コンデンサを初期化する第3スイッチと、前記第1スイッチ、前記第2スイッチ、及び前記第3スイッチを制御する制御回路とを備え、
前記制御回路は、
前記第1スイッチの操作による前記第1コンデンサの初期化後、前記第2スイッチの操作と前記第3スイッチの操作とからなるスイッチ操作を複数回行うスイッチング制御と、
前記スイッチ操作毎に、複数の時点で、前記第1コンデンサと前記第2コンデンサとの間の電位である中間電位を取得し、複数の前記中間電位に基づいて、前記中間電位が参照電位を超えるときの前記スイッチ操作の操作回数に対応する検出回数を導出する演算とを実行する静電容量センサであって、
前記制御回路は、前記演算において、
前記スイッチ操作毎に、複数の時点で、前記中間電位と前記参照電位とを比較する比較演算と、
前記比較演算により得られる複数の比較結果に基づいて前記検出回数を導出する指標導出演算とを実行するものであって、
前記制御回路は、前記指標導出演算を、前記中間電位が、前記中間電位の初期電位と前記参照電位との間に設定される規定電位を超える時以降に実行する
電容量センサ。
A first capacitor, a second capacitor connected to the first capacitor and whose capacitance changes depending on the presence or absence of an object, a first switch that initializes the first capacitor, the first capacitor, and the second capacitor. A second switch arranged between the two, a third switch for initializing the second capacitor, and a control circuit for controlling the first switch, the second switch, and the third switch are provided.
The control circuit
Switching control in which after the initialization of the first capacitor by the operation of the first switch, the switch operation including the operation of the second switch and the operation of the third switch is performed a plurality of times.
Each time the switch is operated, an intermediate potential that is a potential between the first capacitor and the second capacitor is acquired at a plurality of time points, and the intermediate potential exceeds the reference potential based on the plurality of intermediate potentials. A capacitance sensor that executes an operation to derive the number of detections corresponding to the number of operations of the switch at that time.
The control circuit is used in the calculation.
A comparison operation for comparing the intermediate potential and the reference potential at a plurality of time points for each switch operation,
An index derivation operation for deriving the number of detections based on a plurality of comparison results obtained by the comparison operation is executed.
The control circuit executes the index derivation operation after the time when the intermediate potential exceeds a predetermined potential set between the initial potential of the intermediate potential and the reference potential.
Capacitance sensor.
第1コンデンサと、前記第1コンデンサに接続されて物の存否に基づいて容量が変化する第2コンデンサと、前記第1コンデンサを初期化する第1スイッチと、前記第1コンデンサと前記第2コンデンサとの間に配置される第2スイッチと、前記第2コンデンサを初期化する第3スイッチと、前記第1スイッチ、前記第2スイッチ、及び前記第3スイッチを制御する制御回路とを備え、
前記制御回路は、
前記第1スイッチの操作による前記第1コンデンサの初期化後、前記第2スイッチの操作と前記第3スイッチの操作とからなるスイッチ操作を複数回行うスイッチング制御と、
前記スイッチ操作毎に、複数の時点で、前記第1コンデンサと前記第2コンデンサとの間の電位である中間電位を取得し、複数の前記中間電位に基づいて、前記中間電位が参照電位を超えるときの前記スイッチ操作の操作回数に対応する検出回数を導出する演算とを実行する静電容量センサであって、
前記制御回路は、前記演算において、
前記スイッチ操作毎に、複数の時点で得られる、前記中間電位に基づいて前記中間電位の平均値を導出する平均値演算と、
前記中間電位の平均値に基づいて前記検出回数を導出する指標導出演算とを実行する
電容量センサ。
A first capacitor, a second capacitor connected to the first capacitor and whose capacitance changes depending on the presence or absence of an object, a first switch that initializes the first capacitor, the first capacitor, and the second capacitor. A second switch arranged between the two, a third switch for initializing the second capacitor, and a control circuit for controlling the first switch, the second switch, and the third switch are provided.
The control circuit
Switching control in which after the initialization of the first capacitor by the operation of the first switch, the switch operation including the operation of the second switch and the operation of the third switch is performed a plurality of times.
Each time the switch is operated, an intermediate potential that is a potential between the first capacitor and the second capacitor is acquired at a plurality of time points, and the intermediate potential exceeds the reference potential based on the plurality of intermediate potentials. A capacitance sensor that executes an operation to derive the number of detections corresponding to the number of operations of the switch at that time.
The control circuit is used in the calculation.
An average value calculation for deriving an average value of the intermediate potential based on the intermediate potential obtained at a plurality of time points for each switch operation, and
An index derivation operation for deriving the number of detections based on the average value of the intermediate potential is executed.
Capacitance sensor.
前記制御回路は、前記指標導出演算において、
前記中間電位の平均値が前記参照電位を超えた時点での前記スイッチ操作の操作回数を前記検出回数とする
請求項に記載の静電容量センサ。
The control circuit is used in the index derivation calculation.
The capacitance sensor according to claim 5 , wherein the number of operations of the switch at the time when the average value of the intermediate potential exceeds the reference potential is the number of detections.
前記制御回路は、前記指標導出演算において、
前記中間電位が前記参照電位を超える前の期間における異なる時点で得られた複数の前記中間電位の平均値と複数の前記スイッチ操作の操作回数とを関連付ける関数に基づいて、前記検出回数を導出する
請求項に記載の静電容量センサ。
The control circuit is used in the index derivation calculation.
The number of detections is derived based on a function that associates the average value of the plurality of intermediate potentials obtained at different time points in the period before the intermediate potential exceeds the reference potential with the number of operations of the plurality of switch operations. The capacitance sensor according to claim 5 .
前記制御回路は、前記指標導出演算において、
前記中間電位が前記参照電位を超える前後期間における異なる時点で得られた複数の前記中間電位の平均値と複数の前記スイッチ操作の操作回数とを関連付ける連続関数に基づいて、前記検出回数を導出する
請求項に記載の静電容量センサ。
The control circuit is used in the index derivation calculation.
The number of detections is derived based on a continuous function that associates the average value of the plurality of intermediate potentials obtained at different time points in the period before and after the intermediate potential exceeds the reference potential with the number of operations of the plurality of switch operations. The capacitance sensor according to claim 5 .
前記制御回路は、前記指標導出演算を、前記中間電位が、前記中間電位の初期電位と前記参照電位との間に設定される規定電位を超える時以降に実行する
請求項〜請求項のいずれか一項に記載の静電容量センサ。
The control circuit executes the index derivation operation after the time when the intermediate potential exceeds a predetermined potential set between the initial potential of the intermediate potential and the reference potential, according to claims 5 to 8 . The capacitance sensor according to any one item.
第1コンデンサと、前記第1コンデンサに接続されて物の存否に基づいて容量が変化する第2コンデンサと、前記第1コンデンサを初期化する第1スイッチと、前記第1コンデンサと前記第2コンデンサとの間に配置される第2スイッチと、前記第2コンデンサを初期化する第3スイッチと、前記第1スイッチ、前記第2スイッチ、及び前記第3スイッチを制御する制御回路とを備え、
前記制御回路は、
前記第1スイッチの操作による前記第1コンデンサの初期化後、前記第2スイッチの操作と前記第3スイッチの操作とからなるスイッチ操作を複数回行うスイッチング制御と、
前記スイッチ操作毎に、複数の時点で、前記第1コンデンサと前記第2コンデンサとの間の電位である中間電位を取得し、複数の前記中間電位に基づいて、前記中間電位が参照電位を超えるときの前記スイッチ操作の操作回数に対応する検出回数を導出する演算とを実行する静電容量センサであって、
前記第1コンデンサの少なくとも一方の電極には、正規分布に従うノイズが入力される
電容量センサ。
A first capacitor, a second capacitor connected to the first capacitor and whose capacitance changes depending on the presence or absence of an object, a first switch that initializes the first capacitor, the first capacitor, and the second capacitor. A second switch arranged between the two, a third switch for initializing the second capacitor, and a control circuit for controlling the first switch, the second switch, and the third switch are provided.
The control circuit
Switching control in which after the initialization of the first capacitor by the operation of the first switch, the switch operation including the operation of the second switch and the operation of the third switch is performed a plurality of times.
Each time the switch is operated, an intermediate potential that is a potential between the first capacitor and the second capacitor is acquired at a plurality of time points, and the intermediate potential exceeds the reference potential based on the plurality of intermediate potentials. A capacitance sensor that executes an operation to derive the number of detections corresponding to the number of operations of the switch at that time.
Noise that follows a normal distribution is input to at least one electrode of the first capacitor.
Capacitance sensor.
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