JP6923849B2 - 近接センサ及び検出距離の変更方法 - Google Patents

Description

本発明は、近接センサ及び検出距離の変更方法に関する。

この種の近接センサとして、２本のコイル導線の一方を共振回路用コイルとし、他方を銅抵抗補償用コイルとした２糸コイルと、２糸コイルに並列接続されて共振回路を形成するコンデンサと、共振回路を一定周波数で駆動する駆動回路と、を備えるものが知られている（特許文献１参照）。この近接センサは、２糸コイルとコンデンサとにより構成される共振回路を、その外部から一定周波数で駆動する他励振型の構成を採用することで、鉄等の強磁性金属のみならず、アルミニウム等の非磁性金属に対しても、その検出距離を長くすることができる。

特開２００８−１６６０５５号公報

一方、共振回路のコイルから対象物を検出可能な位置までの距離（以下「検出距離」という）を変更可能にしたいという要求がある。この要求を満たすために、従来は、共振回路を含む発振回路の発振振幅が所定の値になるように、発振回路を流れる帰還電流を変更することによって検出距離を変更する方法が採用されていた。

ここで、検出距離を現在よりも近距離に変更する場合、共振回路のコンダクタンスが増えるので、従来のように、発振回路の発振振幅が所定の値になるように帰還電流を変更すると、帰還電流が増加して発振回路の消費電流も増加してしまう。そのため、検出距離によって発振回路の消費電流が異なってしまうという問題があった。

そこで、本発明は、検出距離による発振回路の消費電流の変化を抑制することのできる近接センサ及び検出距離の変更方法を提供することを目的とする。

本発明の一態様に係る近接センサは、コイルを含み、帰還電流によって発振振幅が変化する発振回路と、発振振幅としきい値とを比較する比較部と、比較部の比較結果に基づいて、対象物を検出する検出部と、帰還電流と、コイルから対象物を検出可能な位置までの距離を示す検出距離とに基づいて、電圧値のデジタル量を示す電圧値信号を生成する電圧値信号生成部と、電圧値信号をアナログ信号に変換したものをしきい値として設定するしきい値設定部と、検出距離と電圧値信号とに基づいて、電流値のデジタル量を示す電流値信号を生成する電流値信号生成部と、電流値信号をアナログ信号に変換したものを帰還電流の電流値として設定する電流値設定部と、を備える。

この態様によれば、帰還電流と、コイルから対象物を検出可能な位置までの距離を示す検出距離とに基づいて、電圧値のデジタル量を示す電圧値信号が生成され、電圧値信号をアナログ信号に変換したものがしきい値として設定される。ここで、帰還電流の電流値、検出距離、及び発振振幅に対するしきい値の関係を利用することで、帰還電流の電流値及び検出距離から発振振幅に対するしきい値を決定することができる。これにより、現在の帰還電流による発振振幅において、検出距離に基づくしきい値を設定することが可能となる。また、検出距離と電圧値信号とに基づいて、電流値のデジタル量を示す電流値信号が生成され、電流値信号をアナログ信号に変換したものが帰還電流の電流値として設定される。ここで、帰還電流の電流値、検出距離、及び発振振幅に対するしきい値の関係を利用することで、検出距離及び発振振幅に対するしきい値から、帰還電流の電流値を決定することができる。これにより、検出距離における発振振幅が、電圧値信号の示す電圧値、つまり、発振振幅に対して設定されたしきい値との関係で、例えば当該しきい値より大きく又は小さく、若しくは当該しきい値と同一になるように、帰還電流の電流値を設定することが可能となる。よって、しきい値が一定のまま帰還電流の電流値を変更する場合と比較して、帰還電流の変化量を少なくすることができる。従って、設定距離による発振回路の消費電流の変化を抑制することができる。

前述した態様において、電圧値信号生成部は、帰還電流の電流値を維持するときの発振振幅において、検出距離に対応する電圧値に対し、電圧値信号を生成してもよい。

この態様によれば、帰還電流の電流値を維持するときの発振振幅において、検出距離に対応する電圧値に対し、電圧値信号が生成される。これにより、帰還電流の電流値が維持された状態で検出距離に対応する電圧値がしきい値に設定されるので、発振回路の消費電流を変化させることなく、検出距離に対応するしきい値に変更することができる。

前述した態様において、電流値信号生成部は、検出距離における発振振幅が電圧値信号の示す電圧値となる帰還電流の電流値に対し、電流値信号を生成してもよい。

この態様によれば、検出距離における発振振幅が電圧値信号の示す電圧値となる帰還電流の電流値に対し、電流値信号が生成される。これにより、検出距離における発振振幅が、電圧値信号の示す電圧値、つまり、設定されたしきい値と同一になる帰還電流の電流値を設定することができるので、設定される帰還電流の電流値は、しきい値が一定のままである場合と比較して、検出距離に基づいて変更されたしきい値に対して発振振幅が同一になる程度の微小な変更量で済む。従って、設定距離による発振回路の消費電流の変化を抑制する構成を容易に実現することができる。

前述した態様において、しきい値設定部は、出力電圧範囲が発振振幅の変化範囲より広く、第１ビット数の分解能を有する第１Ｄ／Ａ変換回路を含み、電流値設定部は、第２ビット数の分解能を有する第２Ｄ／Ａ変換回路を含み、第１ビット数は、第２ビット数より小さくてもよい。

この態様によれば、しきい値設定部は、出力電圧範囲が発振振幅の変化範囲より広く、第１ビット数の分解能を有する第１Ｄ／Ａ変換回路を含み、第１ビット数が第２ビット数より小さい。これにより、第１Ｄ／Ａ変換回路は、出力電圧の変更範囲（レンジ）が発振振幅の変化範囲より広い一方、分解能が第２Ｄ／Ａ変換回路より低いもので足りる。従って、発振振幅に対するしきい値を設定するために、変更範囲が広範囲で、かつ、分解能が高い（高精度の）Ｄ／Ａ変換回路を含む場合と比較して、回路面積が削減され近接センサを小型化することができ、部品コストを低減することができる。また、電流値設定部は、第２ビット数の分解能を有する第２Ｄ／Ａ変換回路を含む。これにより、第２Ｄ／Ａ変換回路は、第１Ｄ／Ａ変換回路より分解能が高いＤ／Ａ変換回路を含むので、高精度に帰還電流の電圧値を設定することができる一方、第１Ｄ／Ａ変換回路で広範囲にしきい値を設定できるので、第２Ｄ／Ａ変換回路は変更範囲（レンジ）が狭いもので足りる。従って、帰還電流の電圧値を設定するために、変更範囲が広範囲で、かつ、分解能が高い（高精度の）Ｄ／Ａ変換回路を含む場合と比較して、回路面積が削減され近接センサを小型化することができ、部品コストを低減することができる。

前述した態様において、第１ビット数は６ビットであり、第２ビット数は１３ビットであってもよい。

この態様によれば、第１ビット数は６ビットである。これにより、出力電圧範囲が発振振幅の変化範囲より広く、第２Ｄ／Ａ変換回路より低い分解能を有する第１Ｄ／Ａ変換回路を容易に構成することができる。また、第２ビット数は１３ビットである。これにより、第１Ｄ／Ａ変換回路より高い分解能を有する第２Ｄ／Ａ変換回路を容易に構成することができる。

前述した態様において、検出距離情報又は検出距離調整コマンドを入力するための操作部をさらに備えてもよい。

この態様によれば、検出距離情報又は検出距離調整コマンドを入力するための操作部をさらに備える。これにより、例えば利用者（ユーザ）が対象物を調整する検出距離に配置後、操作部を介して検出距離に対応する検出距離情報又は検出距離調整コマンドを入力することで、当該検出距離に基づくしきい値及び帰還電流の電流値が設定されるので、利用者が所望する検出距離に変更することができる。

前述した態様において、ＩＯ−ＬＩＮＫ通信を利用して検出距離調整コマンドを受信する出力回路をさらに備えてもよい。

この態様によれば、ＩＯ−ＬＩＮＫ通信を利用して検出距離調整コマンドを受信する出力回路をさらに備える。これにより、例えば利用者（ユーザ）が対象物を調整する検出距離に配置後、出力回路がＩＯ−ＬＩＮＫ通信を利用して検出距離に対応する検出距離調整コマンドを受信することで、当該検出距離に基づくしきい値及び帰還電流の電流値が設定されるので、利用者が所望する検出距離に変更することができる。

本発明の他の態様に係る検出距離の変更方法は、コイルを含み、帰還電流によって発振振幅が変化する発振回路と、発振振幅としきい値とを比較する比較部と、比較部の比較結果に基づいて、対象物を検出する検出部と、を備える近接センサが、コイルから対象物を検出可能な位置までの距離を示す検出距離を変更する検出距離の変更方法であって、帰還電流と、検出距離とに基づいて、電圧値のデジタル量を示す電圧値信号を電圧値信号生成部が生成するステップと、電圧値信号をアナログ信号に変換したものをしきい値としてしきい値設定部が設定するステップと、検出距離と電圧値信号とに基づいて、電流値のデジタル量を示す電流値信号を電流値信号生成部が生成するステップと、電流値信号をアナログ信号に変換したものを帰還電流の電流値として電流値設定部が設定するステップと、を含む。

この態様によれば、帰還電流と検出距離とに基づいて、電圧値のデジタル量を示す電圧値信号が生成され、電圧値信号をアナログ信号に変換したものがしきい値として設定される。ここで、帰還電流の電流値、検出距離、及び発振振幅に対するしきい値の関係を利用することで、帰還電流の電流値及び検出距離から発振振幅に対するしきい値を決定することができる。これにより、現在の帰還電流による発振振幅において、検出距離に基づくしきい値を設定することが可能となる。また、検出距離と電圧値信号とに基づいて、電流値のデジタル量を示す電流値信号が生成され、電流値信号をアナログ信号に変換したものが帰還電流の電流値として設定される。ここで、帰還電流の電流値、検出距離、及び発振振幅に対するしきい値の関係を利用することで、検出距離及び発振振幅に対するしきい値から、帰還電流の電流値を決定することができる。これにより、検出距離における発振振幅が、電圧値信号の示す電圧値、つまり、発振振幅に対して設定されたしきい値との関係で、例えば当該しきい値より大きく又は小さく、若しくは当該しきい値と同一になるように、帰還電流の電流値を設定することが可能となる。よって、しきい値が一定のまま帰還電流の電流値を変更する場合と比較して、帰還電流の変化量を少なくすることができる。従って、設定距離による発振回路の消費電流の変化を抑制することができる。

前述した態様において、電圧値信号を生成するステップは、帰還電流の電流値を維持するときの発振振幅において、検出距離に対応する電圧値に対し、電圧値信号を電圧値信号生成部が生成することを含んでもよい。

この態様によれば、帰還電流の電流値を維持するときの発振振幅において、検出距離に対応する電圧値に対し、電圧値信号が生成される。これにより、帰還電流の電流値が維持された状態で検出距離に対応する電圧値がしきい値に設定されるので、発振回路の消費電流を変化させることなく、検出距離に対応するしきい値に変更することができる。

前述した態様において、電流値信号を生成するステップは、検出距離における発振振幅が電圧値信号の示す電圧値となる帰還電流の電流値に対し、電流値信号を電流値信号生成部が生成することを含んでもよい。

この態様によれば、検出距離における発振振幅が電圧値信号の示す電圧値となる帰還電流の電流値に対し、電流値信号が生成される。これにより、検出距離における発振振幅が、電圧値信号の示す電圧値、つまり、設定されたしきい値と同一になる帰還電流の電流値を設定することができるので、設定される帰還電流の電流値は、しきい値が一定のままである場合と比較して、検出距離に基づいて変更されたしきい値に対して発振振幅が同一になる程度の微小な変更量で済む。従って、設定距離による発振回路の消費電流の変化を抑制する構成を容易に実現することができる。

前述した態様において、検出距離情報又は検出距離調整コマンドを操作部に入力するステップをさらに含んでもよい。

この態様によれば、検出距離情報又は検出距離調整コマンドを操作部に入力するステップをさらに含む。これにより、例えば利用者（ユーザ）が対象物を調整する検出距離に配置後、操作部を介して検出距離に対応する検出距離情報又は検出距離調整コマンドを入力することで、当該検出距離に基づくしきい値及び帰還電流の電流値が設定されるので、利用者が所望する検出距離に変更することができる。

前述した態様において、ＩＯ−ＬＩＮＫ通信を利用して検出距離調整コマンドを出力回路が受信するステップをさらに含んでもよい。

この態様によれば、ＩＯ−ＬＩＮＫ通信を利用して検出距離調整コマンドを出力回路が受信するステップをさらに含む。これにより、例えば利用者（ユーザ）が対象物を調整する検出距離に配置後、出力回路がＩＯ−ＬＩＮＫ通信を利用して検出距離に対応する検出距離調整コマンドを受信することで、当該検出距離に基づくしきい値及び帰還電流の電流値が設定されるので、利用者が所望する検出距離に変更することができる。

本発明によれば、検出距離による発振回路の消費電流の変化を抑制することのできる近接センサ及び検出距離の変更方法を提供することができる。

図１は、実施形態に係る近接センサの構成を例示するブロック図である。 図２は、発振回路の発振振幅とコイルから対象物までの距離との関係を例示する図である。 図３は、検出距離と帰還電流の電流値との関係を例示する図である。 図４は、検出距離と共振回路のコンダクタンスとの関係を例示する図である。 図５は、近接センサの検出距離を変更する概略動作を例示するフローチャートである。 図６は、発振振幅に対するしきい値を設定する動作を例示する図である。 図７は、帰還電流の電流値を設定する動作を例示する図である。

添付図面を参照して、本発明の好適な実施形態について説明する。なお、各図において、同一の符号を付したものは、同一又は同様の構成を有する。

［構成例］
まず、図１から図４を参照しつつ、本実施形態に係る近接センサの構成の一例について説明する。図１は、本実施形態に係る近接センサ１００の構成を例示するブロック図である。図２は、発振回路１０の発振振幅とコイル１１ａから対象物ＴＡまでの距離との関係を例示する図である。図３は、検出距離と帰還電流の電流値との関係を例示する図である。図４は、検出距離と共振回路１１のコンダクタンスとの関係を例示する図である。

近接センサ１００は、対象物ＴＡを検出するセンサである。対象物ＴＡは、金属等の導電性を有する物体である。対象物ＴＡは、例えば、鉄、コバルト等の磁性体であってもよいし、ステンレス、アルミニウム、銅、真鍮等の非磁性体であってもよい。図１に示すように、近接センサ１００は、発振回路１０と、比較部２０と、Ａ／Ｄ（Ａｎａｌｏｇ−ｔｏ−Ｄｅｇｉｔａｌ）変換回路２５と、制御部３０と、しきい値設定部４０と、電流値設定部５０と、出力回路６０と、操作部７０と、を備える。

発振回路１０は、共振回路１１と、帰還電流変更回路１２と、を備える。発振回路１０は、共振回路１１に帰還される帰還電流によって、発振回路１０の出力電圧波形における振幅（以下、「発振振幅」という）が変化するように構成されている。発振回路１０は、後述するセンサ本体１５に収容される。

共振回路１１は、コイル１１ａと、コンデンサ１１ｂと、を含む。コイル１１ａ及びコンデンサ１１ｂは、互いに並列に接続されており、並列共振回路を構成している。

帰還電流変更回路１２は、発振回路１０を流れる帰還電流の電流値を変更可能に構成されている。帰還電流変更回路１２は、電流値設定部５０から入力される制御信号に応じた電流値に、帰還電流の電流値を変更する。

比較部２０には、発振回路１０の出力電圧が入力される。また、比較部２０には、しきい値設定部４０からしきい値の電圧が入力される。比較部２０は、電圧値であるこれらの発振回路１０の発振振幅としきい値とを、比較するように構成されている。比較部２０は、例えばオペアンプ（差動増幅回路）を含んで構成される。この場合、オペアンプの非反転入力端子に発振振幅が入力され、反転入力端子にしきい値が入力される。そして、オペアンプは、発振振幅としきい値との差分を所定の利得（ゲイン）で増幅した電圧信号を出力する。

Ａ／Ｄ変換回路２５には、比較部２０から電圧信号が入力される。Ａ／Ｄ変換回路２５は、この電圧信号に対し、標本化、量子化、及び符号化を行って、デジタル信号に変換して出力する。

制御部３０は、近接センサ１００の各部の動作を制御するように構成されている。制御部３０は、例えば、ＣＰＵ(Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ)等のマイクロプロセッサと、ＲＯＭ(Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ)、ＲＡＭ(Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ)、バッファメモリ等のメモリと、を含んで構成される。制御部３０は、その機能構成として、例えば、検出部３１と、電圧値信号生成部３２と、電流値信号生成部３３と、を備える。

検出部３１は、比較部２０による比較結果に基づいて、対象物ＴＡを検出するように構成されている。具体的には、検出部３１は、Ａ／Ｄ変換回路２５から入力される、デジタル変換された比較部２０の電圧信号に基づいて、対象物ＴＡを検出する。

ここで、図２に示すように、帰還電流の電流値が所定値であるときに、発振振幅は、センサ本体１５、より正確にはセンサ本体１５に収容された共振回路１１のコイル１１ａから対象物ＴＡまでの距離に応じて変化する特性を有する。コイル１１ａから対象物ＴＡまでの距離が近く（短く）なると発振振幅は小さくなり、コイル１１ａから対象物ＴＡまでの距離が遠く（長く）なると発振振幅は大きくなる。例えば、距離Ａにおいて対象物ＴＡが検出可能になる位置までの距離を示す検出距離が距離Ａになるように、対象物ＴＡを距離Ａに配置し、しきい値Ｖｔｈ１を設定する。このとき、発振振幅の電圧値は、しきい値Ｖｔｈ１と同一又は略同一になるから、比較部２０が出力する電圧信号の電圧値は、基準電圧値、例えばゼロ付近の値になる。よって、検出部３１は、デジタル変換された比較部２０の電圧信号の電圧値が所定値以下であるときに、対象物ＴＡを検出する。

前述したように、帰還電流によって発振回路１０の発振振幅が変化する。そのため、図３に示すように、帰還電流の電流値Ｉｆｂ１，Ｉｆｂ２，Ｉｆｂ３によって、検出距離と発振振幅との特性も変化する。例えば、発振振幅に対してしきい値Ｖｔｈ１が設定される場合、検出距離Ａにおいて対象物ＴＡを検出可能にするときの帰還電流は、電流値Ｉｆｂ１である。また、検出距離Ａよりも近距離の検出距離Ｂにおいて対象物ＴＡを検出可能にするときの帰還電流は、電流値Ｉｆｂ１より大きい電流値Ｉｆｂ２である（電流値Ｉｆｂ１＜電流値Ｉｆｂ２）。さらに、検出距離Ｂよりも近距離の検出距離Ｃにおいて対象物ＴＡを検出可能にするときの帰還電流は、電流値Ｉｆｂ２より大きい電流値Ｉｆｂ３である（電流値Ｉｆｂ２＜電流値Ｉｆｂ３）。

このように、帰還電流の電流値、検出距離、及び発振振幅若しくはそのしきい値の関係により、これら３つのうちの２つが定まれば、残り１つを決定することが可能となる。すなわち、図３に示す帰還電流の電流値、検出距離、及び発振振幅若しくはそのしきい値の関係を利用することで、帰還電流の電流値と検出距離とに基づいて、発振振幅又はそのしきい値を設定することができる。同様に、検出距離と発振振幅又はそのしきい値とに基づいて、帰還電流の電流値を設定することができる。このため、制御部３０は、図３に示す帰還電流の電流値、検出距離、及び発振振幅若しくはそのしきい値の関係をメモリ等に記憶している。

一方、検出距離の変化による帰還電流の電流値の変化は、共振回路１１のコンダクタンスの特性によるものである。すなわち、発振回路１０に含まれる共振回路１１は、検出距離の変化に伴ってコンダクタンスが変化する。図４に示すように、共振回路１１は、検出距離が近く（短く）なると、そのコンダクタンスが大きくなる。例えば、検出距離Ａにおいて、共振回路１１はコンダクタンスＧ１を有する。また、検出距離Ａよりも近距離の検出距離Ｂにおいて、共振回路１１は、コンダクタンスＧ１より大きいコンダクタンスＧ２を有する（コンダクタンスＧ１＜コンダクタンスＧ２）。さらに、検出距離Ｂよりも近距離の検出距離Ｃにおいて、共振回路１１は、コンダクタンスＧ２より大きいコンダクタンスＧ３を有する（コンダクタンスＧ２＜コンダクタンスＧ３）。

このように、検出距離Ａから、例えば検出距離Ｂ又は検出距離Ｃのように近距離に変更する場合、共振回路１１のコンダクタンスが増えるので、図３に示すように、発振振幅に対するしきい値を固定したまま、検出距離を近距離に変更する場合、帰還電流の電流値が増加する。その結果、発振回路１０の消費電流も増加してしまい、検出距離によって発振回路１０の消費電流が異なることがあった。

図１の説明に戻ると、電圧値信号生成部３２は、帰還電流と検出距離とに基づいて、電圧値のデジタル量を示す電圧値信号を生成するように構成されている。電圧値信号が示す電圧値は、しきい値として設定するためのものである。

具体的には、電圧値信号生成部３２は、帰還電流の電流値を維持するときの発振振幅において、検出距離に対応する電圧値に対し、電圧値信号を生成する。電圧値信号が示す電圧値は、例えば６ビットのデジタル量で表される。帰還電流の情報は、メモリ等に記憶された現時点の帰還電流の情報であって、後述の電流値信号生成部３３が生成した先の（変更前の）帰還電流の電流値である。また、検出距離の情報は、後述する操作部７０又は出力回路６０から入力される。

電流値信号生成部３３は、検出距離と電圧値信号とに基づいて、電流値のデジタル量を示す電流値信号を生成するように構成されている。電流値信号が示す電流値は、帰還電流の電流値として設定するためのものである。

具体的には、電流値信号生成部３３は、検出距離における発振振幅が電圧値信号の示す電圧値となる帰還電流の電流値に対し、電流値信号を生成する。電流値信号が示す電流値は、例えば１３ビットのデジタル量で表される。検出距離の情報は、後述する操作部７０から入力される。また、電圧値信号の情報は、電圧値信号生成部３２から入力される。さらに、電流値信号生成部３３は、生成した電流値信号のデジタル量をメモリ等に記憶しておく。これにより、次に検出距離を変更する際に、電圧値信号生成部３２が、このデジタル量を読み出すことにより、現在の帰還電流の電流値として利用することができる。

しきい値設定部４０には、電圧値信号生成部３２が生成した電圧値信号が入力される。しきい値設定部４０は、電圧値信号をアナログ信号に変換したものをしきい値として設定するように構成されている。このように、帰還電流と、コイル１１ａから対象物ＴＡを検出可能な位置までの距離を示す検出距離とに基づいて、電圧値のデジタル量を示す電圧値信号が生成され、電圧値信号をアナログ信号に変換したものがしきい値として設定される。ここで、前述したように、帰還電流の電流値、検出距離、及び発振振幅に対するしきい値の関係を利用することで、帰還電流の電流値及び検出距離から発振振幅に対するしきい値を決定することができる。これにより、現在の帰還電流による発振振幅において、検出距離に基づくしきい値を設定することが可能となる。

また、前述したように、帰還電流の電流値を維持するときの発振振幅において、検出距離に対応する電圧値に対し、電圧値信号が生成される。これにより、帰還電流の電流値が維持された状態で検出距離に対応する電圧値がしきい値に設定されるので、発振回路１０の消費電流を変化させることなく、検出距離に対応するしきい値に変更することができる。

しきい値設定部４０は、出力電圧範囲が発振振幅の変化範囲より広く、所定ビット数（以下、「第１ビット数」という）の分解能を有するＤ／Ａ（Ｄｅｇｉｔａｌ−ｔｏ−Ａｎａｌｏｇ）変換回路（以下、「第１Ｄ／Ａ変換回路」という）を含んで構成される。第１Ｄ／Ａ変換回路は、入力された電圧値信号をアナログ信号に変換し、変換した電圧信号を比較部２０に出力する。

電流値設定部５０には、電流値信号生成部３３が生成した電流値信号が入力される。電流値設定部５０は、電流値信号をアナログ信号に変換したものを帰還電流の電流値として設定するように構成されている。このように、検出距離と電圧値信号とに基づいて、電流値のデジタル量を示す電流値信号が生成され、電流値信号をアナログ信号に変換したものが帰還電流の電流値として設定される。また、前述したように、帰還電流の電流値、検出距離、及び発振振幅に対するしきい値の関係を利用することで、検出距離及び発振振幅に対するしきい値から、帰還電流の電流値を決定することができる。これにより、検出距離における発振振幅が、電圧値信号の示す電圧値、つまり、発振振幅に対して設定されたしきい値との関係で、例えば当該しきい値より大きく又は小さく、若しくは当該しきい値と同一になるように、帰還電流の電流値を設定することが可能となる。よって、しきい値が一定のまま帰還電流の電流値を変更する場合と比較して、帰還電流の変化量を少なくすることができる。

また、前述したように、検出距離における発振振幅が電圧値信号の示す電圧値となる帰還電流の電流値に対し、電流値信号が生成される。これにより、検出距離における発振振幅が電圧値信号の示す電圧値、つまり、設定されたしきい値と同一になる帰還電流の電流値を設定することができるので、設定される帰還電流の電流値は、しきい値が一定のままである場合と比較して、検出距離に基づいて変更されたしきい値に対して発振振幅が同一になる程度の微小な変更量で済む。従って、設定距離による発振回路の消費電流の変化を抑制する構成を容易に実現することができる。

電流値設定部５０は、所定ビット数（以下、「第２ビット数」という）の分解能を有するＤ／Ａ変換回路（以下、「第２Ｄ／Ａ変換回路」という）を含んで構成される。第２Ｄ／Ａ変換回路は、入力された電流値信号をアナログ信号に変換し、変換した電圧信号を帰還電流変更回路１２に出力する。

しきい値設定部４０に含まれる第１Ｄ／Ａ変換回路の第１ビット数は、電流値設定部５０に含まれる第２Ｄ／Ａ変換回路の第２ビット数より小さいことが好ましい。これにより、第１Ｄ／Ａ変換回路は、出力電圧の変更範囲（レンジ）が発振振幅の変化範囲より広い一方、分解能が第２Ｄ／Ａ変換回路より低いもので足りる。従って、発振振幅に対するしきい値を設定するために、変更範囲が広範囲で、かつ、分解能が高い（高精度の）Ｄ／Ａ変換回路を含む場合と比較して、回路面積が削減され近接センサを小型化することができ、部品コストを低減することができる。

また、前述したように、電流値設定部５０は、第２ビット数の分解能を有する第２Ｄ／Ａ変換回路を含む。これにより、第２Ｄ／Ａ変換回路は、第１Ｄ／Ａ変換回路より分解能が高いＤ／Ａ変換回路を含むので、高精度に帰還電流の電圧値を設定することができる一方、第１Ｄ／Ａ変換回路で広範囲にしきい値を設定できるので、第２Ｄ／Ａ変換回路は変更範囲（レンジ）が狭いもので足りる。従って、帰還電流の電圧値を設定するために、変更範囲が広範囲で、かつ、分解能が高い（高精度の）Ｄ／Ａ変換回路を含む場合と比較して、回路面積が削減され近接センサを小型化することができ、部品コストを低減することができる。

具体的には、第１Ｄ／Ａ変換回路の第１ビット数は、６ビットである。これにより、出力電圧範囲が発振振幅の変化範囲より広く、第２Ｄ／Ａ変換回路より低い分解能を有する第１Ｄ／Ａ変換回路を容易に構成することができる。

また、第２Ｄ／Ａ変換回路の第２ビット数は、１３ビットである。これにより、第１Ｄ／Ａ変換回路より高い分解能を有する第２Ｄ／Ａ変換回路を容易に構成することができる。

出力回路６０には、検出部３１から検出結果が入力される。出力回路６０は、検出部３１の検出結果を外部機器に出力するように構成されている。具体的には、出力回路６０は、検出部３１の検出結果に応じた２値信号を出力する。例えば、検出部３１が対象物ＴＡを検出したとき、すなわち、対象物ＴＡ有りのときに、出力回路６０は、相対的に高い値、例えばＨｉｇｈレベルの信号を出力する。一方、検出部３１が対象物ＴＡを検出しないとき、すなわち、対象物ＴＡ無しのときに、出力回路６０は、相対的に低い値、例えばＬｏｗレベルの信号を出力する。

また、出力回路６０は、外部機器とＩＯ−ＬＩＮＫ通信を行うように構成されている。出力回路６０は、上位のマスター機器と接続することで、近接センサ１００の設定情報並びに制御信号及び振幅電圧等のアナログ信号をデジタル値としてデータ通信を行うことが可能となる。このとき、マスター機器から送信された検出距離調整コマンドは、出力回路６０で受信して制御部３０に入力される。そして、制御部３０が当該信号に対応するデータを生成することで、近接センサ１００に検出距離を入力することが可能になる。

操作部７０は、利用者（ユーザ）の操作により情報を入力するためのものである。具体的には、操作部７０は、検出距離情報又は検出距離調整コマンドを入力するためのものである。操作部７０は、例えば、ボタン、スイッチ等を含んで構成することが可能である。この例の場合、利用者が、ボタン、スイッチ等を操作したときに、操作に応じた信号が制御部３０に入力される。そして、制御部３０が当該信号に対応するデータを生成することで、近接センサ１００に検出距離を入力することが可能になる。

本実施形態では、近接センサ１００の構成として図１に示す例を示したが、これに限定されるものではない。近接センサは、例えばディスプレイ等の表示装置をさらに備えていてもよい。

［動作例］
次に、図５から図７を参照しつつ、本実施形態に係る近接センサ１００の動作の一例について説明する。図５は、近接センサ１００の検出距離を変更する概略動作を例示するフローチャートである。図６は、発振振幅に対するしきい値を設定する動作を例示する図である。図７は、帰還電流の電流値を設定する動作を例示する図である。

近接センサ１００は、例えば利用者が調整したい検出距離に対象物ＴＡを配置後、操作部７０を操作することによって検出距離情報又は検出距離調整コマンドが入力される、あるいは、出力回路６０がＩＯ−ＬＩＮＫ通信を利用して検出距離調整コマンドを受信すると、図５に示す検出距離変更処理Ｓ２００を実行する。なお、以下において、検出距離Ａから検出距離Ｂ（検出距離Ａ＞検出距離Ｂ）に変更する例を用いて説明する。

図５に示すように、最初に、電圧値信号生成部３２は、メモリ等に記憶された帰還電流の電流値と、操作部７０から入力された検出距離情報又は検出距離調整コマンド、あるいは、出力回路６０がＩＯ−ＬＩＮＫ通信を利用して受信した検出距離調整コマンドとに基づいて、電圧値信号を生成する（Ｓ２０１）。このとき、電圧値信号生成部３２は、帰還電流の電流値を維持するときの発振振幅において、検出距離に対応する電圧値のデジタル量を示す電圧値信号を生成する。電圧値信号のデジタル量は、６ビットである。

次に、しきい値設定部４０は、電圧値信号をアナログ信号に変換したものをしきい値として設定する（Ｓ２０２）。

検出距離Ａを検出距離Ｂに変更する場合、図６に示すように、検出距離Ａのときの帰還電流の電流値Ｉｆｂ１を維持した状態で、検出距離Ｂに対応する電圧値を示す電圧値信号を生成され、電圧値信号をアナログ信号に変換したものがしきい値Ｖｔｈ２’として設定される。

ここで、帰還電流の電流値Ｉｆｂ１であるときの発振振幅において、検出距離Ｂに対応する電圧値は、実際には電圧値Ｖｔｈ２である。しかし、電圧値信号のデジタル量は、６ビットで表され、しきい値設定部４０の第１Ｄ／Ａ変換回路の分解能は６ビットであるから、設定されるしきい値Ｖｔｈ２’と実際に調整したい電圧値Ｖｔｈ２との間には誤差が生じる。よって、この段階では、検出距離Ｂ’に対応したしきい値Ｖｔｈ２’が設定される。一方、帰還電流の電流値Ｉｆｂ１は維持されるので、発振回路１０の消費電流は変化しない。

図５の説明に戻ると、次に、電流値信号生成部３３は、操作部７０から入力された検出距離情報又は検出距離調整コマンド、あるいは、出力回路６０がＩＯ−ＬＩＮＫ通信を利用して受信した検出距離調整コマンドとステップＳ２０１において生成された電圧値信号とに基づいて、電流値信号を生成する（Ｓ２０３）。このとき、電流値信号生成部３３は、検出距離における発振振幅が電圧値信号の示す電圧値となる帰還電流の電流値に対し、電流値信号を生成する。電流値信号のデジタル量は、１３ビットである。

次に、電流値設定部５０は、電流値信号をアナログ信号に変換したものを帰還電流の電流値として設定する（Ｓ２０４）。ステップＳ２０４の後、近接センサ１００は、検出距離変更処理Ｓ２００を終了する。

検出距離Ａを検出距離Ｂに変更する場合、前述したように、ステップＳ２０２においてしきい値Ｖｔｈ２’が設定される。図７に示すように、検出距離Ｂにおける発振振幅が電圧値信号の示す電圧値、つまり、しきい値Ｖｔｈ２’以上となる帰還電流の電流値に対し、電流値信号が生成され、電流値信号をアナログ信号に変換したものが帰還電流の電流値Ｉｆｂ１’として設定される。

ここで、電流値信号のデジタル量は１３ビットで表され、電流値設定部５０の第２Ｄ／Ａ変換回路の分解能は１３ビットであるから、前述したしきい値Ｖｔｈ２’と実際の電圧値Ｖｔｈ２との誤差が解消され、検出距離Ｂ’から検出距離Ｂに補正される。ステップＳ２０４で設定した帰還電流の電流値Ｉｆｂ１’において、理論上は１３ビット未満の誤差が発生するが、実際には無視し得る程度のものである。一方、帰還電流は、電流値Ｉｆｂ１から電流値Ｉｆｂ１’に変更されるので、発振回路１０の消費電流は変化する。しかし、しきい値Ｖｔｈ２’と実際の電圧値Ｖｔｈ２との誤差を解消する程度で済むため、帰還電流の電流値変化量は微小にとどまる。

以上のように、本実施形態では、帰還電流と、コイル１１ａから対象物ＴＡを検出可能な位置までの距離を示す検出距離とに基づいて、電圧値のデジタル量を示す電圧値信号が生成され、電圧値信号をアナログ信号に変換したものがしきい値として設定される。ここで、前述したように、帰還電流の電流値、検出距離、及び発振振幅に対するしきい値の関係を利用することで、帰還電流の電流値及び検出距離から発振振幅に対するしきい値を決定することができる。これにより、現在の帰還電流による発振振幅において、検出距離に基づくしきい値を設定することが可能となる。また、検出距離と電圧値信号とに基づいて、電流値のデジタル量を示す電流値信号が生成され、電流値信号をアナログ信号に変換したものが帰還電流の電流値として設定される。前述したように、帰還電流の電流値、検出距離、及び発振振幅に対するしきい値の関係を利用することで、検出距離及び発振振幅に対するしきい値から、帰還電流の電流値を決定することができる。これにより、検出距離における発振振幅が、電圧値信号の示す電圧値、つまり、発振振幅に対して設定されたしきい値との関係で、例えば当該しきい値より大きく又は小さく、若しくは当該しきい値と等しくなるように、帰還電流の電流値を設定することが可能となる。よって、しきい値が一定のまま帰還電流の電流値を変更する場合と比較して、帰還電流の変化量を少なくすることができる。従って、設定距離による発振回路の消費電流の変化を抑制することができる。

以上説明した実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。実施形態が備える各要素並びにその配置、材料、条件、形状及びサイズ等は、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。また、異なる実施形態で示した構成同士を部分的に置換し又は組み合わせることが可能である。

（附記）
１．コイル１１ａを含み、帰還電流によって発振振幅が変化する発振回路１０と、
発振振幅としきい値とを比較する比較部２０と、
比較部２０の比較結果に基づいて、対象物を検出する検出部３１と、
帰還電流と、コイル１１ａから対象物ＴＡを検出可能な位置までの距離を示す検出距離とに基づいて、電圧値のデジタル量を示す電圧値信号を生成する電圧値信号生成部３２と、
電圧値信号をアナログ信号に変換したものをしきい値として設定するしきい値設定部４０と、
検出距離と電圧値信号とに基づいて、電流値のデジタル量を示す電流値信号を生成する電流値信号生成部３３と、
電流値信号をアナログ信号に変換したものを帰還電流の電流値として設定する電流値設定部５０と、を備える、
近接センサ１００。
８．コイル１１ａを含み、帰還電流によって発振振幅が変化する発振回路１０と、発振振幅としきい値とを比較する比較部２０と、比較部２０の比較結果に基づいて、対象物ＴＡを検出する検出部３１と、を備える近接センサ１００が、コイル１１ａから対象物ＴＡを検出可能な位置までの距離を示す検出距離を変更する検出距離の変更方法であって、
帰還電流と、検出距離とに基づいて、電圧値のデジタル量を示す電圧値信号を電圧値信号生成部３２が生成するステップと、
電圧値信号をアナログ信号に変換したものをしきい値としてしきい値設定部４０が設定するステップと、
検出距離と電圧値信号とに基づいて、電流値のデジタル量を示す電流値信号を電流値信号生成部３３が生成するステップと、
電流値信号をアナログ信号に変換したものを帰還電流の電流値として電流値設定部５０が設定するステップと、を含む、
検出距離の変更方法。

１０…発振回路、１１…共振回路、１１ａ…コイル、１１ｂ…コンデンサ、１２…帰還電流変更回路、１５…センサ本体、２０…比較部、２５…Ａ／Ｄ変換回路、３０…制御部、３１…検出部、３２…電圧値信号生成部、３３…電流値信号生成部、４０…しきい値設定部、５０…電流値設定部、６０…出力回路、７０…操作部、１００…近接センサ、Ａ、Ｂ，Ｂ’，Ｃ…検出距離、Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３…コンダクタンス、Ｉｆｂ１，Ｉｆｂ１’、Ｉｆｂ２，Ｉｆｂ３…電流値、Ｓ２００…検出距離変更処理、ＴＡ…対象物、Ｖｔｈ１、Ｖｔｈ２，Ｖｔｈ２’ …しきい値

Claims (10)

1. コイルを含み、帰還電流によって発振振幅が変化する発振回路と、
   前記発振振幅としきい値とを比較する比較部と、
   前記比較部の比較結果に基づいて、対象物を検出する検出部と、
   前記帰還電流と、前記コイルから前記対象物を検出可能な位置までの距離を示す検出距離とに基づいて、電圧値のデジタル量を示す電圧値信号を生成する電圧値信号生成部と、
   前記電圧値信号をアナログ信号に変換したものを前記しきい値として設定するしきい値設定部と、
   前記検出距離と前記電圧値信号とに基づいて、電流値のデジタル量を示す電流値信号を生成する電流値信号生成部と、
   前記電流値信号をアナログ信号に変換したものを前記帰還電流の電流値として設定する電流値設定部と、を備え、
   前記電圧値信号生成部は、前記帰還電流の電流値を増加しないように維持するときの前記発振振幅において、前記検出距離に対応する電圧値に対し、前記電圧値信号を生成する、
   近接センサ。
2. 前記電流値信号生成部は、前記検出距離における前記発振振幅が前記電圧値信号の示す電圧値となる前記帰還電流の電流値に対し、前記電流値信号を生成する、
   請求項１に記載の近接センサ。
3. 前記しきい値設定部は、出力電圧範囲が前記発振振幅の変化範囲より広く、第１ビット数の分解能を有する第１Ｄ／Ａ変換回路を含み、
   前記電流値設定部は、第２ビット数の分解能を有する第２Ｄ／Ａ変換回路を含み、
   前記第１ビット数は、前記第２ビット数より小さい、
   請求項１又は２に記載の近接センサ。
4. 前記第１ビット数は６ビットであり、前記第２ビット数は１３ビットである、
   請求項３に記載の近接センサ。
5. 検出距離情報又は検出距離調整コマンドを入力するための操作部をさらに備える、
   請求項１から４のいずれか一項に記載の近接センサ。
6. ＩＯ−ＬＩＮＫ通信を利用して検出距離調整コマンドを受信する出力回路をさらに備える、
   請求項１から４のいずれか一項に記載の近接センサ。
7. コイルを含み、帰還電流によって発振振幅が変化する発振回路と、前記発振振幅としきい値とを比較する比較部と、前記比較部の比較結果に基づいて、対象物を検出する検出部と、を備える近接センサが、前記コイルから前記対象物を検出可能な位置までの距離を示す検出距離を変更する検出距離の変更方法であって、
   前記帰還電流と、前記検出距離とに基づいて、電圧値のデジタル量を示す電圧値信号を電圧値信号生成部が生成するステップと、
   前記電圧値信号をアナログ信号に変換したものを前記しきい値としてしきい値設定部が設定するステップと、
   前記検出距離と前記電圧値信号とに基づいて、電流値のデジタル量を示す電流値信号を電流値信号生成部が生成するステップと、
   前記電流値信号をアナログ信号に変換したものを前記帰還電流の電流値として電流値設定部が設定するステップと、を含み、
   前記電圧値信号を生成するステップは、前記帰還電流の電流値を増加しないように維持するときの前記発振振幅において、前記検出距離に対応する電圧値に対し、前記電圧値信号を電圧値信号生成部が生成することを含む、
   検出距離の変更方法。
8. 前記電流値信号を生成するステップは、前記検出距離における前記発振振幅が前記電圧値信号の示す電圧値となる前記帰還電流の電流値に対し、前記電流値信号を前記電流値信号生成部が生成することを含む、
   請求項７に記載の検出距離の変更方法。
9. 検出距離情報又は検出距離調整コマンドを操作部に入力するステップをさらに含む、
   請求項７又は８に記載の検出距離の変更方法。
10. ＩＯ−ＬＩＮＫ通信を利用して検出距離調整コマンドを出力回路が受信するステップをさらに含む、
    請求項７又は８に記載の検出距離の変更方法。

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