JP7017004B2 - Sensor system - Google Patents
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Description
本発明は、センサモジュール、及びセンサシステムに関する。 The present invention relates to a sensor module and a sensor system.
被測定物の状態を検出するセンサの一つに静電容量を検知するセンサがある。特許文献1には、静電容量を検知するセンサ、及び荷重測定装置に関する技術が開示されている。
One of the sensors for detecting the state of the object to be measured is a sensor for detecting capacitance.
静電容量センサは、静電容量を検知することで被測定物の状態を検出しているので、被測定物の近傍に静電容量値を測定するための電極を配置する必要がある。ここで、被測定物は様々な形状を有するので、被測定物の形状や大きさ等に応じて電極を配置する必要がある。このため、被測定物に応じて柔軟に電極を配置可能なセンサモジュール、及びセンサシステムが必要とされている。 Since the capacitance sensor detects the state of the object to be measured by detecting the capacitance, it is necessary to arrange an electrode for measuring the capacitance value in the vicinity of the object to be measured. Here, since the object to be measured has various shapes, it is necessary to arrange electrodes according to the shape and size of the object to be measured. Therefore, there is a need for a sensor module and a sensor system that can flexibly arrange electrodes according to the object to be measured.
本発明の一態様にかかるセンサモジュールは、静電容量を検出可能なプレート状のセンサ部と、前記センサ部と接続されたメイン基板と、を備えるメインモジュールと、静電容量を検出可能なプレート状のセンサ部と、前記センサ部と接続された中継基板と、を備えるサブモジュールと、を備える。前記各々のセンサ部は、絶縁層と、前記絶縁層の第1の面に形成された電極層である検出電極と、前記絶縁層の第2の面に形成された電極層であるシールド電極と、を有し、前記サブモジュールの前記中継基板は同軸ケーブルを用いて前記メインモジュールの前記メイン基板に接続されており、前記メイン基板には、前記メインモジュールのセンサ部で検出された検出信号と前記サブモジュールのセンサ部で検出された検出信号とを処理する処理回路が設けられている。 The sensor module according to one aspect of the present invention includes a main module including a plate-shaped sensor unit capable of detecting capacitance, a main board connected to the sensor unit, and a plate capable of detecting capacitance. It is provided with a submodule including a sensor unit having a shape and a relay board connected to the sensor unit. Each of the sensor portions includes an insulating layer, a detection electrode which is an electrode layer formed on the first surface of the insulating layer, and a shield electrode which is an electrode layer formed on the second surface of the insulating layer. , And the relay board of the submodule is connected to the main board of the main module by using a coaxial cable, and the main board has a detection signal detected by the sensor unit of the main module. A processing circuit for processing the detection signal detected by the sensor unit of the submodule is provided.
本発明の一態様にかかるセンサシステムは、上述のセンサモジュールと、前記センサモジュールで取得された情報を用いて被測定物の位置を特定する位置特定部と、を備える。前記位置特定部は、前記メインモジュールの検出電極で検出された静電容量値と、前記サブモジュールの検出電極で検出された静電容量値と、を用いて、被測定物の位置を特定する。 The sensor system according to one aspect of the present invention includes the above-mentioned sensor module and a position specifying unit for specifying the position of the object to be measured by using the information acquired by the sensor module. The position specifying unit identifies the position of the object to be measured by using the capacitance value detected by the detection electrode of the main module and the capacitance value detected by the detection electrode of the submodule. ..
本発明により、被測定物に応じて柔軟に電極を配置可能なセンサモジュール、及びセンサシステムを提供することができる。 INDUSTRIAL APPLICABILITY According to the present invention, it is possible to provide a sensor module and a sensor system in which electrodes can be flexibly arranged according to an object to be measured.
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
図1は、実施の形態にかかるセンサモジュールの一例を示す図である。図1に示すように、本実施の形態にかかるセンサモジュール1は、メインモジュール2と、サブモジュール3_1~3_3と、を備える。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a diagram showing an example of a sensor module according to an embodiment. As shown in FIG. 1, the
図1に示す構成例では、1つのメインモジュール2と、3つのサブモジュール3_1~3_3とでセンサモジュール1を構成した例を示している。しかしながら本実施の形態にかかるセンサモジュール1は、1つのメインモジュール2と1つ以上のサブモジュール3とで構成することができ、サブモジュール3の数は、被測定物の大きさや形状に応じて適宜変更することができる。なお、本明細書では、サブモジュール3_1~3_3を総称してサブモジュール3とも記載する。
In the configuration example shown in FIG. 1, an example in which the
メインモジュール2は、静電容量を検出可能なプレート状のセンサ部10と、センサ部10と接続されたメイン基板11と、を備える。サブモジュール3_1~3_3は、静電容量を検出可能なプレート状のセンサ部10と、センサ部10と接続された中継基板12と、を備える。なお、サブモジュール3_1~3_3が備えるセンサ部10は、メインモジュール2が備えるセンサ部10と同一の構成を備えるので同一の符号を付している。
The
サブモジュール3_1~3_3の中継基板12の各々は、同軸ケーブル13_1~13_3を用いてメインモジュール2のメイン基板11に接続されている。
Each of the
メインモジュール2のメイン基板11には、メインモジュール2のセンサ部10で検出された検出信号と、サブモジュール3_1~3_3のセンサ部10で検出された検出信号とを処理する処理回路31(図4参照)が設けられている。メイン基板11は外部配線15を介して外部機器と接続可能に構成されている。例えば、メイン基板11の処理回路で処理されたデータは、外部配線15を介して外部機器に供給される。
The
図2は、メインモジュールの詳細を説明するための図である。図2に示すように、メインモジュール2は、センサ部10およびメイン基板11を備える。メイン基板11は、センサ部10の端部(つまり、プレート状のセンサ部10の一つの辺)に設けられている。センサ部10は、検出電極21およびシールド電極22を備える。検出電極21およびシールド電極22はそれぞれ、リード線25、26(銅箔などの金属箔や、樹脂層で保護された金属箔、フレキシブルプリントサーキットなど)を用いてメイン基板11の電極パッド34d、34s(図4参照)に接続されている。
FIG. 2 is a diagram for explaining the details of the main module. As shown in FIG. 2, the
図3は、図2の切断線III-IIIにおける断面図である。図3に示すように、センサ部10は、絶縁層20と、絶縁層20の一方の面(上面)に形成された電極層である検出電極21と、絶縁層20の他方の面(下面)に形成された電極層であるシールド電極22と、を有する。例えば、絶縁層20は、フレキシブルな樹脂シートを用いて構成することができる。また、検出電極21およびシールド電極22は導電性シートを用いて構成することができる。導電性シートは、金属箔を用いて構成することができる。また、導電性シートは、導電粒子を含有するフレキシブルな樹脂シートを用いて構成してもよい。
FIG. 3 is a cross-sectional view taken along the cutting line III-III of FIG. As shown in FIG. 3, the
検出電極21の上面には、検出電極21を保護するための絶縁層23が形成されている。シールド電極22の下面には、シールド電極22を保護するための絶縁層24が形成されている。絶縁層23、24は、フレキシブルな樹脂シートを用いて構成することができる。さらに設置性をもたせるために粘着層を付与してもよい。
An insulating layer 23 for protecting the
図2に示すように、検出電極21の外縁は、平面視した際にシールド電極22の外縁よりも内側になるように形成されている。このような構成とすることで、検出範囲の指向性を制御し、検出電極21で静電容量を検出する際のノイズを低減することができる。
As shown in FIG. 2, the outer edge of the
図2に示す構成例では、センサ部10を構成している絶縁層20、23、24(図3参照)の形状を矩形状とし、検出電極21およびシールド電極22の形状を円形状としている。しかし、絶縁層20、23、24の形状、及び検出電極21とシールド電極22の形状は、これらに限定されることはなく、任意の形状とすることができる。例えば、検出電極21とシールド電極22の形状を矩形状や楕円形状としてもよい。
In the configuration example shown in FIG. 2, the shapes of the insulating layers 20, 23, and 24 (see FIG. 3) constituting the
また、検出電極21とシールド電極22とに挟まれた絶縁層20は、検出電極21やシールド電極22の形状や面積に合わせて最適な膜厚や誘電率を備えるようにすることで、検出電極21の寄生容量を低減させることができる。
Further, the insulating layer 20 sandwiched between the
本実施の形態では、メインモジュール2を構成する際に、平面視におけるセンサ部10の面積が、平面視におけるメイン基板11の面積よりも大きくなるようにしている。そして、フレキシブルなセンサ部10の端部に、リジッドなメイン基板11を設けている。サブモジュール3を構成する際も同様に、平面視におけるセンサ部10の面積が、平面視における中継基板12の面積よりも大きくなるようにしている。そして、フレキシブルなセンサ部10の端部に、リジッドな中継基板12を設けている。このような構成とすることで、メインモジュール2およびサブモジュール3の大部分をフレキシブルに構成することができる。したがって、メインモジュール2およびサブモジュール3を被測定物に配置する際の柔軟性を向上させることができる。
In the present embodiment, when the
また、図3の断面図に示すように、シールド電極22には、検出電極21の電位と同電位となるようなシールド電圧が印加されるように構成されている。このようなシールド電圧は、バッファ回路32を用いて生成される。シールド電極22にシールド電圧を印加することで、検出電極21とシールド電極22との間に大きな寄生容量が発生することを抑制することができるので、センサ部10における検出レンジの減少を抑えることができる。
Further, as shown in the cross-sectional view of FIG. 3, the
バッファ回路32は、図2に示すメイン基板11に設けられており、メイン基板11からリード線26を介してシールド電極22にシールド電圧が供給される。また、検出電極21で検出された検出信号はリード線25を介してメイン基板11に供給される。
The
図4は、メインモジュールが備えるメイン基板の一例を示すブロック図である。図4に示すように、メイン基板11には、回路素子30、コネクタ33_1~33_3、及び電極パッド34d、34sが設けられている。回路素子30には、処理回路31およびバッファ回路32が設けられている。例えば、回路素子30には、センサモジュール用の集積回路(IC)を用いることができる。
FIG. 4 is a block diagram showing an example of a main board included in the main module. As shown in FIG. 4, the
電極パッド34dは、リード線25(図2参照)を介して検出電極21と接続されており、検出電極21から供給された検出信号dct_0を処理回路31に供給する。処理回路31は、検出電極21から供給された検出信号dct_0に基づいて、メインモジュール2のセンサ部10で検出された静電容量値を算出する。
The
電極パッド34sは、リード線26(図2参照)を介してシールド電極22と接続されており、バッファ回路32から供給されたシールド電圧sld_0をシールド電極22に供給する。このとき、バッファ回路32は、検出電極21から供給された検出信号dct_0の電位と同電位となるようなシールド電圧sld_0を生成し、生成したシールド電圧sld_0を電極パッド34sを介してシールド電極22に供給する。
The
また、メイン基板11には、同軸ケーブル13_1~13_3と接続されるコネクタ33_1~33_3が設けられている。メイン基板11は、コネクタ33_1~33_3に接続された同軸ケーブル13_1~13_3を介して各々のサブモジュール3_1~3_3と接続される。例えば、同軸ケーブル13_1~13_3は、コネクタ33_1~33_3に着脱可能に構成されている。
Further, the
コネクタ33_1は、同軸ケーブル13_1を介してサブモジュール3_1(図1参照)と接続されており、サブモジュール3_1から供給された検出信号dct_1を処理回路31に供給する。処理回路31は、サブモジュール3_1から供給された検出信号dct_1に基づいて、サブモジュール3_1のセンサ部10で検出された静電容量値を算出する。また、バッファ回路32は、サブモジュール3_1から供給された検出信号dct_1の電位と同電位となるようなシールド電圧sld_1を生成し、生成したシールド電圧sld_1をコネクタ33_1および同軸ケーブル13_1を介してサブモジュール3_1のシールド電極22に供給する。
The connector 33_1 is connected to the submodule 3_1 (see FIG. 1) via the coaxial cable 13_1, and supplies the detection signal dct_1 supplied from the submodule 3_1 to the
コネクタ33_2は、同軸ケーブル13_2を介してサブモジュール3_2(図1参照)と接続されており、サブモジュール3_2から供給された検出信号dct_2を処理回路31に供給する。処理回路31は、サブモジュール3_2から供給された検出信号dct_2に基づいて、サブモジュール3_2のセンサ部10で検出された静電容量値を算出する。また、バッファ回路32は、サブモジュール3_2から供給された検出信号dct_2の電位と同電位となるようなシールド電圧sld_2を生成し、生成したシールド電圧sld_2をコネクタ33_2および同軸ケーブル13_2を介してサブモジュール3_2のシールド電極22に供給する。
The connector 33_1 is connected to the submodule 3_2 (see FIG. 1) via the coaxial cable 13_2, and supplies the detection signal dct_1 supplied from the submodule 3_2 to the
コネクタ33_3は、同軸ケーブル13_3を介してサブモジュール3_3(図1参照)と接続されており、サブモジュール3_3から供給された検出信号dct_3を処理回路31に供給する。処理回路31は、サブモジュール3_3から供給された検出信号dct_3に基づいて、サブモジュール3_3のセンサ部10で検出された静電容量値を算出する。また、バッファ回路32は、サブモジュール3_3から供給された検出信号dct_3の電位と同電位となるようなシールド電圧sld_3を生成し、生成したシールド電圧sld_3をコネクタ33_3および同軸ケーブル13_3を介してサブモジュール3_3のシールド電極22に供給する。
The connector 33_3 is connected to the sub-module 3_3 (see FIG. 1) via the coaxial cable 13_3, and supplies the detection signal dct_3 supplied from the sub-module 3_3 to the
例えば、メイン基板11には、メインモジュール2および各々のサブモジュール3_1~3_3と対応する数のバッファ回路32(本実施の形態では4つ)を設けることができる。これにより、各々のバッファ回路32は、各々の検出信号dct_0~dct_3に対応したシールド電圧sld_0~sld_3を各々独立して生成することができる。そして、各々独立して生成されたシールド電圧sld_0~sld_3は、同軸ケーブル13_1~13_3を介して各々のサブモジュール3_1~3_3のシールド電極22に供給される。このような構成とすることで、バッファ回路32をメイン基板11に集約して設けることができる。
For example, the
図2に示すように、メイン基板11は外部配線15を介して外部機器と接続可能に構成されている。例えば、メイン基板11の処理回路で処理されたデータは、デジタル信号として外部配線15を介して外部機器に供給される。
As shown in FIG. 2, the
次に、サブモジュール3_1~3_3が備える中継基板12_1~12_3について説明する。図5は、サブモジュールが備える中継基板の一例を示すブロック図である。図5では一例として、サブモジュール3_1が備える中継基板12_1について説明するが、他のサブモジュール3_2、3_3が備える中継基板12_2、12_3についても同様の構成である。 Next, the relay boards 12_1 to 12_3 included in the submodules 3_1 to 3_3 will be described. FIG. 5 is a block diagram showing an example of a relay board included in the sub module. In FIG. 5, the relay board 12_1 included in the submodule 3_1 will be described as an example, but the relay boards 12_2 and 12_3 included in the other submodules 3_2 and 3_3 have the same configuration.
図5に示すように、サブモジュール3_1が備える中継基板12_1は、電極パッド41d、41s、及びコネクタ42_1を備える。
As shown in FIG. 5, the relay board 12_1 included in the submodule 3_1 includes
中継基板12_1のコネクタ42_1は、同軸ケーブル13_1を介してメイン基板11のコネクタ33_1(図4参照)に接続されている。これにより、サブモジュール3_1の中継基板12_1とメインモジュール2のメイン基板11とが接続される。例えば、同軸ケーブル13_1は、中継基板12_1のコネクタ42_1に着脱可能に構成されている。
The connector 42_1 of the relay board 12_1 is connected to the connector 33_1 (see FIG. 4) of the
図5に示す電極パッド41dは、サブモジュール3_1の検出電極と接続されており、検出電極から供給された検出信号dct_1をコネクタ42_1および同軸ケーブル13_1を介してメイン基板11に供給する。
The
電極パッド41sは、サブモジュール3_1のシールド電極と接続されており、メイン基板11から同軸ケーブル13_1およびコネクタ42_1を介して供給されたシールド電圧sld_1をシールド電極に供給する。前述のように、シールド電圧sld_1は、メイン基板11に設けられたバッファ回路32で生成される。
The
図6は、本実施の形態にかかるセンサモジュールを用いた測定例(センサシステムの構成例)を説明するための図である。図6に示すように、本実施の形態にかかるセンサモジュール1は、1つのメインモジュール2と、3つのサブモジュール3_1~3_3とでセンサモジュール1を構成している。メインモジュール2および3つのサブモジュール3_1~3_3は、同軸ケーブル13_1~13_3(図6では図示を省略している)を用いて接続されている。
FIG. 6 is a diagram for explaining a measurement example (configuration example of the sensor system) using the sensor module according to the present embodiment. As shown in FIG. 6, the
本実施の形態では、メインモジュール2およびサブモジュール3_1~3_3(以下、これらを省略してモジュール2、3_1~3_3とも記載する)の各々を用いて、被測定物50との間の静電容量値を測定している。これにより、被測定物50の位置や大きさを検出することができる。すなわち、被測定物50との間の静電容量値は、モジュール2、3_1~3_3の各々と被測定物50との間の距離等に応じて変化する。具体的には、モジュール2、3_1~3_3で検出される静電容量値は、被測定物50との間の距離が近くなるほど大きくなる。したがって、各々のモジュール2、3_1~3_3と被測定物50との間の静電容量値と、各々のモジュール2、3_1~3_3の位置情報と、を用いることで、被測定物50の位置や大きさを特定することができる。
In the present embodiment, each of the
なお、図6に示すセンサモジュール1を用いてセンサシステムを構成する場合は、更に位置特定部(不図示)を設けてもよい。位置特定部は、センサモジュールで取得された情報を用いて被測定物50の位置を特定するように構成されている。つまり、位置特定部は、メインモジュール2の検出電極で検出された静電容量値と、サブモジュール3_1~3_3の検出電極で検出された静電容量値と、を用いて、被測定物50の位置を特定する。位置特定部は、例えば、コンピュータ等を用いて構成することができる。
When the sensor system is configured by using the
具体的には、センサモジュール1のメイン基板11は、外部配線15(図4参照)を介して外部機器であるコンピュータと接続されている。コンピュータは、センサモジュール1から供給された、各々のモジュール2、3_1~3_3の静電容量値に対して位置特定処理を施すことで、被測定物50の位置を特定することができる。
Specifically, the
「発明が解決しようとする課題」の欄で説明したように、静電容量センサは、静電容量を用いて被測定物の状態を検出しているので、被測定物の近傍に静電容量値を測定するための電極を配置する必要がある。ここで、被測定物は様々な形状を有するので、被測定物の形状や大きさ等に応じて電極を配置する必要があった。このため、被測定物に応じて柔軟に電極を配置可能なセンサモジュール、及びセンサシステムが必要とされていた。 As explained in the column of "Problems to be solved by the invention", since the capacitance sensor detects the state of the object to be measured by using the capacitance, the capacitance is located in the vicinity of the object to be measured. It is necessary to place electrodes to measure the value. Here, since the object to be measured has various shapes, it is necessary to arrange electrodes according to the shape and size of the object to be measured. Therefore, a sensor module and a sensor system capable of flexibly arranging electrodes according to the object to be measured have been required.
そこで本実施の形態では、メインモジュール2およびサブモジュール3_1~3_3を用いてセンサモジュール1を構成している。このように、複数のモジュール2、3_1~3_3を組み合わせてセンサモジュール1を構成することで、各々のモジュール(電極)の位置を被測定物に応じて柔軟に配置することができる。したがって、本実施の形態にかかる発明により、被測定物に応じて柔軟に電極を配置可能なセンサモジュール、及びセンサシステムを提供することができる。
Therefore, in the present embodiment, the
また、従来では、被測定物が大きい場合には、電極面積の広い静電容量センサを用いる必要があった。一方、本実施の形態にかかる発明のように、複数のモジュール2、3_1~3_3を組み合わせてセンサモジュール1を構成した場合は、複数のモジュール2、3_1~3_3を離間して部分的に被測定物に配置することができる。したがって、被測定物が大きい場合であっても、被測定物の全体に電極を配置しつつ、使用する電極の総面積を抑制することができる。
Further, conventionally, when the object to be measured is large, it has been necessary to use a capacitance sensor having a large electrode area. On the other hand, when the
また、本実施の形態では、メインモジュール2およびサブモジュール3_1~3_3を同軸ケーブル13_1~13_3を用いて接続している。したがって、各々のサブモジュール3_1~3_3からメインモジュール2に伝達される検出信号dct_1~dct_3にノイズが生じることを抑制することができる。
Further, in the present embodiment, the
また、本実施の形態では、各々のモジュール2、3_1~3_3が備えるセンサ部10をフレキシブルな材料を用いて構成することができる。このような構成とした場合は、図7に示すように、曲面を有する部材51に各々のモジュール2、3_1~3_3(センサ部)を配置することができる。
Further, in the present embodiment, the
また、本実施の形態では、各々のモジュール2、3_1~3_3が備えるセンサ部10の検出電極21(図2、図3参照)を部分的にくり抜いて構成してもよい。つまり、検出電極21は、平面視した際に部分的にくり抜かれている構造を有していてもよい。このような構成とすることで、検出電極21の寄生容量を効果的に低減させることができる。
Further, in the present embodiment, the detection electrode 21 (see FIGS. 2 and 3) of the
また、本実施の形態では、メイン基板11および中継基板12_1~12_3の少なくとも一方に加速度センサを更に設けてもよい。この場合は、メイン基板11および中継基板12_1~12_3の少なくとも一方に設けられた加速度センサから取得した加速度情報を更に用いて、被測定物50の位置を特定することができる。
Further, in the present embodiment, an acceleration sensor may be further provided on at least one of the
つまり、メイン基板11および中継基板12_1~12_3に加速度センサを設けることで、各々のモジュール2、3_1~3_3の位置(姿勢)の変化を検出することができる。したがって、各々のモジュール2、3_1~3_3で検出した静電容量値を、各々のモジュール2、3_1~3_3の位置(姿勢)の変化を用いて補正することで、被測定物50の位置をより高精度に特定するこができる。
That is, by providing the acceleration sensor on the
次に、本実施の形態にかかるセンサモジュールを用いたセンサシステム(センサモジュールの使用方法)について、図8~図11を用いて説明する。なお、図8~図11では、1つのセンサ部10のみを図示しているが、本実施の形態にかかるセンサシステムは複数のセンサ部10を備えており、他のセンサ部10においても図8~図11に示す構成と同様な構成を備えている。
Next, a sensor system (method of using the sensor module) using the sensor module according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. 8 to 11. Although only one
上述のように、本実施の形態では、複数のモジュール2、3_1~3_3を用いて、センサシステムを構成することができる。このとき、図8に示すように、センサ部10の検出電極21と被測定物50との間に生じる静電容量値を測定することで、被測定物50を検出してもよい。例えば、この場合は、センサ部10に対する被測定物50の位置、センサ部10と被測定物50との距離、被測定物50の大きさや形状等を求めることができる。
As described above, in the present embodiment, the sensor system can be configured by using a plurality of
また、図9に示すように、センサ部10の検出電極21側に絶縁部材52が配置されるようにしてもよい。つまり、絶縁部材52の一方側にセンサ部10を取り付け、絶縁部材52の他方側に存在する被測定物50を検出するようにしてもよい。この場合も、センサ部10の検出電極21と被測定物50との間に生じる静電容量値(この場合は絶縁部材52を考慮する必要がある)を測定することで、被測定物50を検出することができる。図9に示す構成においても、センサ部10に対する被測定物50の位置、センサ部10と被測定物50との距離、被測定物50の大きさや形状等を求めることができる。
Further, as shown in FIG. 9, the insulating
また、図10に示すように、センサ部10の検出電極21と対向するようにグランド電極55を配置し、検出電極21とグランド電極55との間に変形部材53を配置して、センサシステムを構成してもよい。この場合は、シールド電極22側に応力Fが働いた際に変形部材53が圧縮されて変形する。このとき、検出電極21とグランド電極55との間の距離が変化して検出電極21で検出される静電容量値が変化する。よって、検出電極21で検出される静電容量値を測定することで、シールド電極22側に存在する被測定物(つまり、被測定物から受ける応力F)を検出することができる。なお、グランド電極55側から応力Fが働いた場合も同様に、グランド電極55側に存在する被測定物(つまり、被測定物から受ける応力F)を検出することができる。
Further, as shown in FIG. 10, the
例えば、1枚の変形部材53の一方の面に1枚のグランド電極55を配置し、1枚の変形部材53の他方の面に複数のセンサ部10を配置して、センサシステムを構成してもよい。このように構成した場合は、センサ部10に対する被測定物50の位置、被測定物50の大きさや形状等を求めることができる。
For example, one
また、図11に示すように、センサ部10の検出電極21と対向するようにグランド電極55を配置し、検出電極21とグランド電極55との間に変形部材53を配置し、更にセンサ部10のシールド電極22側に変形部材56を配置してもよい。この場合は、変形部材56に応力Fが働いた際に変形部材56が圧縮されて変形し、更に変形部材53が圧縮されて変形する。これにより、検出電極21とグランド電極55との間の距離が変化して検出電極21で検出される静電容量値が変化する。よって、検出電極21で検出される静電容量値を測定することで、変形部材56上に配置された被測定物(つまり、被測定物から変形部材56に印加された応力F)を検出することができる。なお、図11に示す構成では、センサ電極10とグランド電極55とを入れ替えてセンサシステムを構成した場合も同様に、変形部材56上に配置された被測定物(つまり、被測定物から変形部材56に印加された応力F)を検出することができる。
Further, as shown in FIG. 11, the
例えば、1枚の変形部材53の一方の面に1枚のグランド電極55を配置し、1枚の変形部材53の他方の面に複数のセンサ部10を配置し、更にセンサ部10のシールド電極22側に1枚の変形部材56を配置してもよい。このように構成した場合は、変形部材56の表面上における被測定物50の位置、被測定物50の大きさや形状等を求めることができる。
For example, one
なお、本実施の形態にかかる発明において、複数のセンサ部(電極)10の配置は上記構成に限定されることはなく、被測定物の大きさや形状に応じて適宜変更することができる。 In the invention according to the present embodiment, the arrangement of the plurality of sensor units (electrodes) 10 is not limited to the above configuration, and can be appropriately changed according to the size and shape of the object to be measured.
また、上述の本実施の形態では、メインモジュール2とサブモジュール3とを接続してセンサモジュール1を構成する場合について説明した。しかしながら、被測定物の大きさや形状、センサモジュールの設置環境などに応じ、サブモジュール3を接続せずにメインモジュール2のみでセンサモジュール1を構成してもよい。
Further, in the above-described embodiment, the case where the
例えば、本実施の形態では、被測定物の大きさや形状、センサシステムの設置環境などに応じ、メインモジュール2とサブモジュール3とを接続して構成したセンサモジュール1を複数組用いてもよい。このとき、複数組のセンサモジュール1の中に、サブモジュール3を接続せずにメインモジュール2のみで構成したセンサモジュール1が含まれていてもよい。
For example, in the present embodiment, a plurality of sets of
以上、本発明を上記実施の形態に即して説明したが、本発明は上記実施の形態の構成にのみ限定されるものではなく、本願特許請求の範囲の請求項の発明の範囲内で当業者であればなし得る各種変形、修正、組み合わせを含むことは勿論である。 Although the present invention has been described above in accordance with the above-described embodiment, the present invention is not limited to the configuration of the above-described embodiment, and is within the scope of the claimed invention within the scope of the claims of the present application. Of course, it includes various modifications, corrections, and combinations that can be made by a person skilled in the art.
1 センサモジュール
2 メインモジュール
3_1、3_2、3_3 サブモジュール
10 センサ部
11 メイン基板
12 中継基板
13_1、13_2、13_3 同軸ケーブル
15 外部配線
20 絶縁層
21 検出電極
22 シールド電極
23、24 絶縁層
30 集積回路(IC)
31 処理回路
32 バッファ回路
33 コネクタ
34 バッド
41 バッド
42 コネクタ
50 被測定物
51 部材
52 絶縁部材
53、56 変形部材
55 グランド電極
1
31
Claims (11)
静電容量を検出可能なプレート状のセンサ部と、前記センサ部と接続された中継基板と、を備えるサブモジュールと、を備え、
前記各々のセンサ部は、絶縁層と、前記絶縁層の第1の面に形成された電極層である検出電極と、前記絶縁層の第2の面に形成された電極層であるシールド電極と、を有し、
前記サブモジュールの前記中継基板は同軸ケーブルを用いて前記メインモジュールの前記メイン基板に接続されており、前記メインモジュール及び前記サブモジュールの配置は、被測定物に応じて変更可能であり、
前記メイン基板には、前記メインモジュールのセンサ部で検出された検出信号と前記サブモジュールのセンサ部で検出された検出信号とを処理する処理回路が設けられており、
フレキシブルな前記センサ部の端部に、リジッドな前記メイン基板または前記中継基板が直接設けられている、
センサモジュールと、
前記複数の検出電極と対向するように配置されたグランド電極と、
前記複数の検出電極と前記グランド電極との間に配置された第1の変形部材と、を備え、
前記第1の変形部材の一方の面に前記グランド電極が配置され、前記第1の変形部材の他方の面に前記各々のセンサ部が配置されており、
前記各々のセンサ部は、前記検出電極が前記グランド電極側に設けられ、前記シールド電極が前記被測定物側に設けられており、
前記各々の検出電極で検出された静電容量値を用いて前記各々の検出電極と前記グランド電極との間の距離の変化を検出することで、前記シールド電極側の前記被測定物を検出する、
センサシステム。 A main module including a plate-shaped sensor unit capable of detecting capacitance and a main board connected to the sensor unit.
A submodule including a plate-shaped sensor unit capable of detecting capacitance and a relay board connected to the sensor unit is provided.
Each of the sensor portions includes an insulating layer, a detection electrode which is an electrode layer formed on the first surface of the insulating layer, and a shield electrode which is an electrode layer formed on the second surface of the insulating layer. , Has,
The relay board of the sub-module is connected to the main board of the main module by using a coaxial cable, and the arrangement of the main module and the sub-module can be changed according to the object to be measured.
The main board is provided with a processing circuit for processing the detection signal detected by the sensor unit of the main module and the detection signal detected by the sensor unit of the sub module.
The rigid main board or relay board is directly provided at the end of the flexible sensor unit.
With the sensor module
A ground electrode arranged so as to face the plurality of detection electrodes,
A first deforming member arranged between the plurality of detection electrodes and the ground electrode is provided.
The ground electrode is arranged on one surface of the first deformable member, and each of the sensor portions is arranged on the other surface of the first deformable member.
In each of the sensor units, the detection electrode is provided on the ground electrode side, and the shield electrode is provided on the object to be measured side.
By detecting the change in the distance between each of the detection electrodes and the ground electrode using the capacitance value detected by each of the detection electrodes, the object to be measured on the shield electrode side is detected. ,
Sensor system.
前記各々の検出電極で検出された静電容量値を用いて前記各々の検出電極と前記グランド電極との間の距離の変化を検出することで、前記第2の変形部材上に配置された被測定物を検出する、
請求項1に記載のセンサシステム。 Further, a second deformable member arranged on the side of the plurality of shield electrodes is provided.
By detecting the change in the distance between each of the detection electrodes and the ground electrode using the capacitance value detected by each of the detection electrodes, the cover placed on the second deformation member is detected. Detect the object to be measured,
The sensor system according to claim 1.
請求項1~5のいずれか一項に記載のセンサシステム。 The area of the sensor unit in a plan view is larger than the area of each of the main board and the relay board in a plan view.
The sensor system according to any one of claims 1 to 5.
前記同軸ケーブルが前記コネクタに着脱可能に構成されている、
請求項1~6のいずれか一項に記載のセンサシステム。 Each of the main board and the relay board is provided with a connector connected to the coaxial cable.
The coaxial cable is configured to be detachable from the connector.
The sensor system according to any one of claims 1 to 6.
前記位置特定部は、前記メインモジュールの検出電極で検出された静電容量値と、前記サブモジュールの検出電極で検出された静電容量値と、を用いて、被測定物の位置を特定する、
請求項1~9のいずれか一項に記載のセンサシステム。 A position specifying unit for specifying the position of the object to be measured by using the information acquired by the sensor module is provided.
The position specifying unit identifies the position of the object to be measured by using the capacitance value detected by the detection electrode of the main module and the capacitance value detected by the detection electrode of the submodule. ,
The sensor system according to any one of claims 1 to 9.
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