JP7298366B2 - Capacitance detector - Google Patents

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  • Measurement Of Resistance Or Impedance (AREA)

Description

本発明は、静電容量検出装置に関するものである。 The present invention relates to a capacitance detection device.

従来、静電容量検出装置としては、例えば特許文献1に記載されたものが知られている。この静電容量検出装置は、基準容量と、該基準容量に接続される検出容量(被測定容量)と、基準容量を初期化する第1スイッチと、基準容量及び検出容量の間に配置される第2スイッチと、検出容量を初期化する第3スイッチと、制御回路とを備える。制御回路は、第1スイッチの操作による基準容量の初期化後、第2スイッチの操作と第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とともに、基準容量及び検出容量の間の電位である中間電位を取得し、更に中間電位が参照電位を下回るときの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。この検出回数を以降、カウント値と呼ぶ。このカウント値は、検出容量の容量に相関しており、カウント値の導出によって検出容量の容量が検出される。 2. Description of the Related Art Conventionally, as a capacitance detection device, for example, one described in Patent Document 1 is known. This capacitance detection device is arranged between a reference capacitance, a detection capacitance (capacity to be measured) connected to the reference capacitance, a first switch for initializing the reference capacitance, and the reference capacitance and the detection capacitance. A second switch, a third switch for initializing the detection capacitance, and a control circuit are provided. After initializing the reference capacity by operating the first switch, the control circuit performs a plurality of switch operations including the operation of the second switch and the operation of the third switch. An intermediate potential is obtained, and the number of detections corresponding to the number of switch operations when the intermediate potential is lower than the reference potential is derived. This number of times of detection is hereinafter referred to as a count value. This count value is correlated to the capacitance of the detection capacitor, and the derivation of the count value detects the capacitance of the detection capacitor.

特許第4356003号公報Japanese Patent No. 4356003

ところで、特許文献1では、カウント値の導出によって検出容量の容量を検出する。従って、1カウント分の容量が検出分解能となるから検出精度を向上させるためには、スイッチ操作の操作回数を増やす必要がある。例えばスイッチ操作の操作回数は、数万回のオーダーとなる。これにより、静電容量検出に必要な時間が増加する。 By the way, in Patent Document 1, the capacity of the detection capacitor is detected by deriving the count value. Therefore, since the capacitance for one count is the detection resolution, it is necessary to increase the number of switch operations in order to improve the detection accuracy. For example, the number of switch operations is on the order of tens of thousands. This increases the time required for capacitance sensing.

一方、静電容量検出に必要な時間が増加すると、静電容量検出に係る電源(第1及び第2の電位源)に重畳する低周波ノイズや電源自体の変動幅の増加の影響が顕著になって、逆に検出精度が低下する可能性もある。つまり、検出精度を向上させるべくスイッチ操作の操作回数を増やすことが、逆に検出精度の低下を招く可能性がある。 On the other hand, when the time required for capacitance detection increases, the effects of low-frequency noise superimposed on the power supply (first and second potential sources) related to capacitance detection and the increase in the fluctuation width of the power supply itself become noticeable. As a result, the detection accuracy may decrease. In other words, increasing the number of switch operations to improve detection accuracy may adversely lead to a decrease in detection accuracy.

本発明の目的は、検出精度を低下することなく、検出に必要な時間をより短縮できる静電容量検出装置を提供することにある。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a capacitance detection device capable of shortening the time required for detection without lowering the detection accuracy.

以下、上記課題を解決するための手段およびその作用効果について記載する。
1.可変容量コンデンサと、静電容量の検出対象を構成する電極と、制御回路と、を備え、前記制御回路は、前記可変容量コンデンサを介して前記電極に電圧印加装置の電圧が印加されているときにおいて、前記可変容量コンデンサと前記電極との接続点の電位である中間電位を参照電位に制御すべく前記可変容量コンデンサの静電容量を操作する操作処理と、前記参照電位に制御した際の前記可変容量コンデンサの静電容量に基づき、前記検出対象の静電容量を検出する検出処理と、を実行する静電容量検出装置である。
Means for solving the above problems and their effects will be described below.
1. A variable capacitance capacitor, an electrode constituting a target for capacitance detection, and a control circuit, wherein the control circuit operates when a voltage of a voltage application device is applied to the electrode via the variable capacitance capacitor. , an operation process for manipulating the capacitance of the variable capacitor so as to control the intermediate potential, which is the potential at the connection point between the variable capacitor and the electrode, to the reference potential; and a detection process of detecting the capacitance of the detection target based on the capacitance of the variable capacitor.

上記構成では、中間電位を参照電位に制御することにより、検出対象の静電容量と可変容量コンデンサの静電容量との比を、参照電位に応じた比率に制御することができる。そのため、参照電位に制御する際の操作量としての可変容量コンデンサの静電容量と上記比率とによって、検出対象の静電容量またはそれに近似した値を把握できる。そのため、上記検出処理によれば、検出対象の静電容量を検出できる。しかも、一般に、可変容量コンデンサの静電容量の操作によって中間電位を参照電位に制御する操作処理は、スイッチング操作回数を数万回のオーダーとすることなく可能である。そのため、上記構成では、上述したカウント値の導出によって静電容量を検出する場合と比較して、検出対象の静電容量の検出に必要な時間を短縮できる。 In the above configuration, by controlling the intermediate potential to the reference potential, the ratio between the capacitance to be detected and the capacitance of the variable capacitor can be controlled to a ratio corresponding to the reference potential. Therefore, the capacitance to be detected or a value approximating it can be grasped from the capacitance of the variable capacitor as the manipulated variable when controlling to the reference potential and the above ratio. Therefore, according to the detection process, the capacitance to be detected can be detected. Moreover, in general, the manipulation process of controlling the intermediate potential to the reference potential by manipulating the capacitance of the variable capacitor can be performed without making the number of switching operations on the order of tens of thousands. Therefore, in the above configuration, the time required to detect the capacitance to be detected can be shortened compared to the case where the capacitance is detected by deriving the count value described above.

2.前記中間電位と前記参照電位とを入力とし、それらの差分に応じた電圧信号を出力する差動増幅回路を備え、前記検出処理は、前記参照電位に制御した際の前記可変容量コンデンサの静電容量に加えて、前記参照電位に制御した際の前記差動増幅回路の出力値に基づき前記検出対象の静電容量を検出する処理である上記1記載の静電容量検出装置である。 2. A differential amplifier circuit is provided which receives the intermediate potential and the reference potential and outputs a voltage signal corresponding to the difference between them. 2. The electrostatic capacitance detection device according to 1 above, wherein in addition to the capacitance, the process detects the electrostatic capacitance of the detection target based on the output value of the differential amplifier circuit when controlled to the reference potential.

中間電位を参照電位に制御する際、可変容量コンデンサの静電容量の変更可能な最小単位に依存して、中間電位と参照電位とにずれが生じうる。そのため、参照電位から定まる可変容量コンデンサの静電容量および検出対象の静電容量の比率と、可変容量コンデンサの静電容量との2つのみに基づき、検出対象の静電容量を検出する場合、検出対象の静電容量の分解能は、可変容量コンデンサの静電容量の変更可能な最小単位に依存することとなる。そこで上記構成では、差動増幅回路の出力値を加味して検出対象の静電容量を検出することにより、参照電位と中間電位とのずれ量に応じて、検出対象の静電容量を、可変容量コンデンサの静電容量と上記比率との2つのみからは把握できない微小なレベルまで特定できる。 When the intermediate potential is controlled to be the reference potential, a deviation may occur between the intermediate potential and the reference potential depending on the minimum changeable unit of the capacitance of the variable capacitor. Therefore, when detecting the capacitance to be detected based only on the ratio of the capacitance of the variable capacitor and the capacitance of the detection target determined from the reference potential and the capacitance of the variable capacitor, The resolution of the capacitance to be detected depends on the minimum changeable unit of the capacitance of the variable capacitor. Therefore, in the above configuration, by detecting the capacitance to be detected in consideration of the output value of the differential amplifier circuit, the capacitance to be detected can be varied according to the amount of deviation between the reference potential and the intermediate potential. It is possible to specify even a minute level that cannot be grasped from only the capacitance of the capacitor and the above ratio.

3.前記検出処理は、前記中間電位が前記参照電位を挟む一対の値であって且つ前記中間電位と前記参照電位との差がそれぞれ最小となるときの前記可変容量コンデンサの静電容量の2つの値に基づき、前記検出対象の静電容量を検出する処理である上記1または2記載の静電容量検出装置である。 3. The detection process includes two values of the capacitance of the variable capacitor when the intermediate potential is a pair of values sandwiching the reference potential and the difference between the intermediate potential and the reference potential is minimized. 3. The capacitance detection device according to the above 1 or 2, which is a process of detecting the capacitance of the detection target based on.

上記構成では、可変容量コンデンサの静電容量の2つの値と、参照電位から把握される可変容量コンデンサの静電容量および検出対象の静電容量の比率とから、検出対象の実際の静電容量を挟む2つの静電容量の値が定まる。換言すれば、検出対象の静電容量は、2つの静電容量の値のうちの小さい方以上であって大きい方以下となる。そのため、上記構成によれば、検出対象の静電容量を絞り込むことができる。 In the above configuration, the actual capacitance of the detection target is obtained from the two values of the capacitance of the variable capacitor and the ratio of the capacitance of the variable capacitor and the capacitance of the detection target, which are grasped from the reference potential. are determined. In other words, the capacitance to be detected is greater than or equal to the smaller one of the two capacitance values and less than or equal to the larger one. Therefore, according to the above configuration, the capacitance to be detected can be narrowed down.

4.前記検出処理は、前記参照電位に制御した際の前記可変容量コンデンサの静電容量と前記参照電位とに応じて把握される前記検出対象の静電容量である上位容量値を、前記差動増幅回路の出力値に基づき補正することによって前記検出対象の静電容量を検出する処理であって且つ、前記差動増幅回路の出力値が同一であっても、前記参照電位に制御した際の前記可変容量コンデンサの静電容量が大きい場合に小さい場合よりも前記出力値に基づく補正量の大きさを大きくする処理である上記2記載の静電容量検出装置である。 4. In the detection process, an upper capacitance value, which is the capacitance to be detected which is grasped according to the capacitance of the variable capacitor and the reference potential when controlled to the reference potential, is amplified by the differential amplification. A process of detecting the capacitance of the detection target by correcting based on the output value of the circuit, and even if the output value of the differential amplifier circuit is the same, the above when the reference potential is controlled. 3. The capacitance detection device according to 2 above, wherein when the capacitance of the variable capacitor is large, the magnitude of the correction amount based on the output value is made larger than when the capacitance is small.

中間電位と参照電位との差を極力低減制御した段階における中間電位と参照電位との差の大きさは、そのときの可変容量コンデンサの静電容量に反比例するとみなせる。そのため、中間電位と参照電位との差が同一であっても、可変容量コンデンサの静電容量および参照電位のみから把握できる検出対象の静電容量と検出対象の実際の静電容量との差の大きさは、可変容量コンデンサの静電容量に依存して変動する。すなわち、中間電位と参照電位との差の大きさが同一であっても、可変容量コンデンサの静電容量が大きい場合には小さい場合よりも、可変容量コンデンサの静電容量と参照電位との2つのみから把握できる検出対象の静電容量と検出対象の実際の静電容量との差が大きくなる。そこで、上記構成では、可変容量コンデンサの静電容量が大きい場合に小さい場合よりも補正量の大きさを大きくすることにより、可変容量コンデンサの静電容量の大小に起因した検出対象の静電容量の検出誤差を抑制できる。 The magnitude of the difference between the intermediate potential and the reference potential at the stage where the difference between the intermediate potential and the reference potential is controlled to be as small as possible can be considered to be inversely proportional to the capacitance of the variable capacitor at that time. Therefore, even if the difference between the intermediate potential and the reference potential is the same, the difference between the capacitance of the detection target and the actual capacitance of the detection target that can be grasped only from the capacitance of the variable capacitor and the reference potential The magnitude varies depending on the capacitance of the variable capacitor. That is, even if the magnitude of the difference between the intermediate potential and the reference potential is the same, when the capacitance of the variable capacitor is large, the difference between the capacitance of the variable capacitor and the reference potential is greater than when the capacitance of the variable capacitor is small. The difference between the capacitance of the object to be detected that can be grasped only from the angle and the actual capacitance of the object to be detected becomes large. Therefore, in the above configuration, when the capacitance of the variable capacitor is large, the magnitude of the correction amount is made larger than when the capacitance is small. detection error can be suppressed.

5.前記制御回路は、前記検出処理を繰り返し実行し、前記検出処理によって検出される前記検出対象の静電容量が変化する場合、変化した旨の信号を出力する出力処理を実行する上記2~4のいずれか1つに記載の静電容量検出装置である。 5. 4. The above 2 to 4, wherein the control circuit repeatedly executes the detection process, and when the capacitance of the detection target detected by the detection process changes, outputs a signal indicating the change. Any one of the capacitance detection devices.

上記構成では、検出対象の静電容量が変化する場合に、その旨を外部に通知することができる。
6.前記可変容量コンデンサを放電させる第1放電経路と、前記第1放電経路を開閉する第1放電用開閉器と、前記電極を放電させる第2放電経路と、前記第2放電経路を開閉する第2放電用開閉器と、を備え、前記制御回路は、前記第1放電用開閉器および前記第2放電用開閉器を閉状態として前記可変容量コンデンサおよび前記電極を放電する放電処理を実行し、前記操作処理を、前記放電処理の後に前記第1放電用開閉器および前記第2放電用開閉器を開状態とし、前記電圧印加装置によって前記可変容量コンデンサを介して前記電極に電圧が印加されているときに実行し、前記検出処理を、前記中間電位を前記参照電位に一旦制御した後に前記可変容量コンデンサの静電容量を固定した状態で繰り返し実行する上記5記載の静電容量検出装置である。
With the above configuration, when the capacitance to be detected changes, the effect can be notified to the outside.
6. a first discharge path for discharging the variable capacitor; a first discharge switch for opening and closing the first discharge path; a second discharge path for discharging the electrode; and a second discharge path for opening and closing the second discharge path. a discharge switch, wherein the control circuit executes a discharge process of discharging the variable capacitor and the electrode by closing the first discharge switch and the second discharge switch, and In the operation process, the first discharge switch and the second discharge switch are opened after the discharge process, and a voltage is applied to the electrode via the variable capacitor by the voltage application device. 6. The electrostatic capacitance detection device according to 5 above, wherein the detection process is repeatedly performed while the capacitance of the variable capacitor is fixed after once controlling the intermediate potential to the reference potential.

操作処理によって可変容量コンデンサの静電容量を操作する都度、各配線等の寄生容量が変化するおそれがある。そのため、検出処理を実行する都度、それに先立って操作処理を実行する場合には、検出対象の静電容量が実際には変化していないのに、上記寄生容量の変化に起因して検出処理によって検出される静電容量が変化するおそれがある。そこで上記構成では、中間電位を参照電位に制御した後に可変容量コンデンサの静電容量を固定した状態で検出処理を繰り返し実行することにより、可変容量コンデンサの静電容量の操作に起因した寄生容量の変化を、検出対象の静電容量の変化と誤検出することを抑制できる。 Each time the capacitance of the variable capacitor is manipulated by the manipulation process, the parasitic capacitance of each wire or the like may change. Therefore, when the operation process is executed prior to each execution of the detection process, even though the capacitance of the object to be detected does not actually change, the change in the parasitic capacitance causes the detection process to The detected capacitance may change. Therefore, in the above configuration, after controlling the intermediate potential to the reference potential, the detection process is repeatedly executed with the capacitance of the variable capacitor fixed, thereby reducing the parasitic capacitance caused by the manipulation of the capacitance of the variable capacitor. It is possible to prevent the change from being erroneously detected as the change in the capacitance to be detected.

7.前記中間電位と前記参照電位とを入力とし、それらの差分に応じた電圧信号を出力する差動増幅回路を備え、前記出力処理は、所定の対象物が前記電極に近接した旨の信号を出力するための前記差動増幅回路の出力値のサンプリング周期よりも短いサンプリング周期における前記差動増幅回路の出力値の変化量の大きさが規定量より大きい場合、当該静電容量検出装置に異常がある旨の信号を出力する処理を含む上記6記載の静電容量検出装置である。 7. A differential amplifier circuit is provided which receives the intermediate potential and the reference potential and outputs a voltage signal corresponding to the difference between the intermediate potential and the reference potential, and the output processing outputs a signal indicating that a predetermined object has approached the electrode. If the amount of change in the output value of the differential amplifier circuit in a sampling period shorter than the sampling period of the output value of the differential amplifier circuit for detecting is larger than a specified amount, the electrostatic capacitance detection device is abnormal. 7. The electrostatic capacitance detection device according to 6 above, including a process of outputting a signal to the effect that there is.

たとえば電極が接地とある抵抗値で導通状態となっているような場合には、異常リーク電流が発生し、差動増幅回路の出力値の極短いサンプリング周期における変化量の大きさが大きくなる。これに対し、リーク電流がない場合には、差動増幅回路の出力値の極短いサンプリング周期における変化量の大きさは、ノイズの影響程度の極小さい量となる。そこで上記構成では、差動増幅回路の出力値のサンプリング周期よりも短いサンプリング周期における前記差動増幅回路の出力値の変化量の大きさが規定量より大きい場合に異常がある旨の信号を出力することにより、外部に異常を通知することができる。 For example, if the electrode is in a conducting state with a certain resistance value to the ground, an abnormal leak current is generated, and the amount of change in the output value of the differential amplifier circuit in an extremely short sampling period becomes large. On the other hand, if there is no leakage current, the amount of change in the output value of the differential amplifier circuit in a very short sampling period is a very small amount, such as the influence of noise. Therefore, in the above configuration, when the amount of change in the output value of the differential amplifier circuit in a sampling period shorter than the sampling period of the output value of the differential amplifier circuit is larger than a specified amount, a signal indicating that there is an abnormality is output. By doing so, the abnormality can be notified to the outside.

8.前記可変容量コンデンサは、コンデンサとスイッチとの直列接続体が複数並列接続されたものであって、前記スイッチのオン・オフ操作によって静電容量を可変とするものであり、複数の前記直列接続体同士で、該当するコンデンサの静電容量が互いに異なる上記1~7のいずれか1つに記載の静電容量検出装置である。 8. The variable capacitor is a series connection of a plurality of capacitors and switches connected in parallel, and the capacitance is variable by on/off operation of the switch, and the plurality of series connections 8. The capacitance detection device according to any one of 1 to 7 above, wherein the capacitances of the corresponding capacitors are different from each other.

本発明は、検出精度を低下することなく、検出に必要な時間をより短縮できる効果がある。 ADVANTAGE OF THE INVENTION This invention has the effect of being able to shorten the time required for detection further, without reducing detection accuracy.

静電容量検出装置の第1の実施形態についてその電気的構成を示す回路図。1 is a circuit diagram showing the electrical configuration of a first embodiment of a capacitance detection device; FIG. 同実施形態の静電容量検出装置についてそのコンデンサアレイを示す回路図。The circuit diagram which shows the capacitor array about the electrostatic capacitance detection apparatus of the same embodiment. 同実施形態の静電容量検出装置について推定合成容量の演算態様を説明するグラフ。5 is a graph for explaining how an estimated combined capacitance is calculated for the capacitance detection device of the embodiment; 同実施形態の静電容量検出装置について検出容量の導出態様を示すフローチャート。4 is a flowchart showing how to derive a detected capacitance for the capacitance detection device of the same embodiment; 第2の実施形態について、その電気的構成を示す回路図。The circuit diagram which shows the electrical structure about 2nd Embodiment. 同実施形態にかかる制御回路が実行する処理の手順を示すフローチャート。4 is a flowchart showing the procedure of processing executed by the control circuit according to the embodiment; 同実施形態にかかる上位容量と下位容量との関係を示す図。FIG. 4 is a diagram showing the relationship between upper capacity and lower capacity according to the embodiment; 同実施形態にかかる検出容量と、検出容量の変化に対する中間電位の変化の比率を示す図。FIG. 4 is a diagram showing a detection capacitor according to the same embodiment and a ratio of a change in intermediate potential to a change in the detection capacitor; 第3の実施形態にかかる制御回路が実行する処理の手順を示すフローチャート。FIG. 11 is a flow chart showing the procedure of processing executed by a control circuit according to the third embodiment; FIG. 異常の有無に応じた中間電位の推移例を示すタイムチャート。4 is a time chart showing an example of intermediate potential transition depending on the presence or absence of an abnormality;

<第1の実施形態>
以下、静電容量検出装置の第1の実施形態について説明する。
図1に示すように、静電容量検出装置は、コンデンサアレイ11と、容量の検出対象である検出コンデンサ12と、第1スイッチ13と、第2スイッチ14と、第3スイッチ15と、増幅部としての差動増幅回路16と、AD変換部としてのAD変換回路17と、制御回路18とを備える。
<First Embodiment>
A first embodiment of the capacitance detection device will be described below.
As shown in FIG. 1, the electrostatic capacitance detection device includes a capacitor array 11, a detection capacitor 12 whose capacitance is to be detected, a first switch 13, a second switch 14, a third switch 15, and an amplifier. A differential amplifier circuit 16 as an AD converter, an AD converter circuit 17 as an AD converter, and a control circuit 18 .

コンデンサアレイ11は、可変の合成容量Csを有する。すなわち、図2に示すように、コンデンサアレイ11は、直列接続のコンデンサ22及びスイッチ23を有する容量部21が複数(例えば8つ)並列接続されることで構成されている。これら複数のコンデンサ22の容量は、互いに異なるように設定されている。具体的には、容量が最小となるコンデンサ22の容量をC0で表すと、全てのコンデンサ22の容量C0,C1,C2,C3,C4,C5,C6,C7は下式(1)を満たすように設定されている。 The capacitor array 11 has a variable combined capacitance Cs. That is, as shown in FIG. 2, the capacitor array 11 is configured by connecting in parallel a plurality (for example, eight) of capacitors 21 each having a series-connected capacitor 22 and a switch 23 . The capacities of these multiple capacitors 22 are set to be different from each other. Specifically, when the capacitance of the capacitor 22 with the smallest capacitance is represented by C0, the capacitances C0, C1, C2, C3, C4, C5, C6, and C7 of all the capacitors 22 satisfy the following equation (1). is set to

Cn=C0×2^n、n=0~7…(1)
また、容量Cnのコンデンサ22に接続されるスイッチ23は、制御回路18により設定されるコンデンサアレイ11の制御値bn(n=0~7)に応じてオン状態及びオフ状態(電極間に電位差がなく、容量として機能しない状態)が切り替えられる。すなわち、スイッチ23は、制御値bnが「1」であるときにオン状態となり、制御値bnが「0」であるときにオフ状態となる。
Cn=C0×2̂n, n=0 to 7 (1)
In addition, the switch 23 connected to the capacitor 22 having the capacity Cn is turned on and off (when the potential difference between the electrodes is state that does not function as a capacitor) is switched. That is, the switch 23 is turned on when the control value bn is "1", and turned off when the control value bn is "0".

従って、コンデンサアレイ11の合成容量Csは、制御値bn(n=0~7)に応じて下式(2)で表される。
Cs=b0・C0+b1・C1+…+b7・C7…(2)
つまり、合成容量Csは、容量C0を最小単位(LSB)に、制御値bn(「1」又は「0」)に応じて変化する。
Therefore, the combined capacitance Cs of the capacitor array 11 is expressed by the following formula (2) according to the control value bn (n=0 to 7).
Cs=b0.C0+b1.C1+...+b7.C7...(2)
In other words, the combined capacitance Cs changes according to the control value bn (“1” or “0”) with the capacitance C0 as the minimum unit (LSB).

なお、コンデンサアレイ11は、例えば周囲環境が変化したりしても、各コンデンサ22の容量C0~C7が変動することがないように配置されている。
図1に示すように、検出コンデンサ12は、それ自体の容量や周囲環境で決定される浮遊容量などを含む容量(以下、検出コンデンサ12の容量を「検出容量Cx」と表示することもある)を有する。
The capacitor array 11 is arranged so that the capacitances C0 to C7 of the capacitors 22 do not fluctuate, for example, even if the surrounding environment changes.
As shown in FIG. 1, the detection capacitor 12 has a capacitance including its own capacitance and a stray capacitance determined by the surrounding environment (hereinafter, the capacitance of the detection capacitor 12 may be indicated as "detection capacitance Cx"). have

コンデンサアレイ11及び検出コンデンサ12は、直列接続で電源(V1)に接続されている。すなわち、コンデンサアレイ11は、一端が電源としての高側電位V1に電気的に接続されており、他端が第2スイッチ14を介して検出コンデンサ12の一端に電気的に接続されている。そして、検出コンデンサ12は、他端が電源としての低側電位V2(<V1)に電気的に接続されている。低側電位V2は、例えばグランドと等電位(=0)に設定される。 The capacitor array 11 and the detection capacitor 12 are connected in series to a power supply (V1). That is, one end of the capacitor array 11 is electrically connected to the high-side potential V1 as a power supply, and the other end is electrically connected to one end of the detection capacitor 12 via the second switch 14 . The other end of the detection capacitor 12 is electrically connected to a low-side potential V2 (<V1) as a power supply. The low-side potential V2 is set, for example, to the same potential as the ground (=0).

第1スイッチ13は、コンデンサアレイ11を初期化する(コンデンサに蓄積された電荷を放電する)。具体的には、第1スイッチ13は、コンデンサアレイ11(複数の容量部21)の両端子間に接続、即ち並列接続されており、オン状態及びオフ状態への切り替わりに伴ってコンデンサアレイ11の両端子間をそれぞれ接続及び遮断する。より厳密には、例えば複数の容量部21の全てのスイッチ23がオン状態にあるとき、第1スイッチ13は、オン状態への切り替わりに伴って複数の容量部21の全てのコンデンサ22の両端子間を接続・初期化する(コンデンサに蓄積された電荷を放電する)。第2スイッチ14は、コンデンサアレイ11及び検出コンデンサ12間に電気的に接続されており、オン状態及びオフ状態への切り替わりに伴ってコンデンサアレイ11及び検出コンデンサ12間をそれぞれ接続及び遮断する。第3スイッチ15は、検出コンデンサ12を初期化する(コンデンサに蓄積された電荷を放電する)。具体的には、第3スイッチ15は、検出コンデンサ12の両端子間に接続、即ち並列接続されており、オン状態及びオフ状態への切り替わりに伴って検出コンデンサ12の両端子間をそれぞれ接続及び遮断する。 The first switch 13 initializes the capacitor array 11 (discharges the charges accumulated in the capacitors). Specifically, the first switch 13 is connected between both terminals of the capacitor array 11 (the plurality of capacitors 21), that is, connected in parallel. Both terminals are connected and disconnected, respectively. More strictly, for example, when all the switches 23 of the plurality of capacitive sections 21 are in the ON state, the first switch 13 switches between both terminals of all the capacitors 22 of the plurality of capacitive sections 21 as it is switched to the ON state. Connect and initialize between them (discharge the charge accumulated in the capacitor). The second switch 14 is electrically connected between the capacitor array 11 and the detection capacitor 12, and connects and disconnects the capacitor array 11 and the detection capacitor 12 with switching to the ON state and the OFF state, respectively. The third switch 15 initializes the detection capacitor 12 (discharges the charge accumulated in the capacitor). Specifically, the third switch 15 is connected between both terminals of the detection capacitor 12, that is, connected in parallel, and is connected and connected between both terminals of the detection capacitor 12 with switching to the ON state and the OFF state, respectively. Cut off.

差動増幅回路16は、その正極入力端子+にコンデンサアレイ11及び検出コンデンサ12の接続点N1が接続されている。差動増幅回路16の負極入力端子-には、電源に直列接続された一対の抵抗Rの接続点N2が増幅回路19を介して接続されている。差動増幅回路16は、接続点N1における電位である中間電位Voutと、一対の抵抗Rにより電源を二分した参照電位Vref(=V1/2)とを入力して、それらの差分電圧ΔV(=Vout-Vref)を増幅及び出力する。 A connection point N1 between the capacitor array 11 and the detection capacitor 12 is connected to the positive input terminal + of the differential amplifier circuit 16 . A negative input terminal − of the differential amplifier circuit 16 is connected via an amplifier circuit 19 to a connection point N 2 of a pair of resistors R connected in series to a power source. The differential amplifier circuit 16 inputs the intermediate potential Vout, which is the potential at the connection point N1, and the reference potential Vref (=V1/2) obtained by dividing the power supply by a pair of resistors R, and generates a differential voltage ΔV (= Vout-Vref) is amplified and output.

なお、中間電位Voutは、コンデンサアレイ11の合成容量Cs及び検出コンデンサ12の検出容量Cxによる電源の容量分圧の電位であって、下式(3)で表される。
Vout=V1/(1+Cx/Cs)…(3)
つまり、中間電位Voutは、合成容量Csに対する検出容量Cxの比(=Cx/Cs)に反比例する。
It should be noted that the intermediate potential Vout is a potential obtained by dividing the capacitance of the power supply by the combined capacitance Cs of the capacitor array 11 and the detection capacitance Cx of the detection capacitor 12, and is expressed by the following equation (3).
Vout=V1/(1+Cx/Cs) (3)
That is, the intermediate potential Vout is inversely proportional to the ratio of the detected capacitance Cx to the combined capacitance Cs (=Cx/Cs).

差分電圧ΔVは、下式(4)で表される。
ΔV=Vout-Vref=V1/(1+Cx/Cs)-V1/2…(4)
従って、合成容量Csが検出容量Cxに一致するとき(Cx/Cs=1)、中間電位Voutが参照電位Vrefに一致して差分電圧ΔVがゼロとなる。
The differential voltage ΔV is represented by the following formula (4).
ΔV=Vout−Vref=V1/(1+Cx/Cs)−V1/2 (4)
Therefore, when the combined capacitance Cs matches the detection capacitance Cx (Cx/Cs=1), the intermediate potential Vout matches the reference potential Vref and the differential voltage ΔV becomes zero.

なお、差分電圧ΔVの極性は、合成容量Csよりも検出容量Cxの方が大きいときに負となり、合成容量Csよりも検出容量Cxの方が小さいときに正となる。従って、差動増幅回路16は、制御値bn(n=0~7)に応じてコンデンサアレイ11の合成容量Csを変化させるとき、合成容量Cs及び検出容量Cxの大小関係を判定する比較器と見なしてもよい。 The polarity of the differential voltage ΔV is negative when the detection capacitance Cx is larger than the combined capacitance Cs, and positive when the detection capacitance Cx is smaller than the combined capacitance Cs. Therefore, when changing the combined capacitance Cs of the capacitor array 11 according to the control value bn (n=0 to 7), the differential amplifier circuit 16 functions as a comparator for determining the magnitude relationship between the combined capacitance Cs and the detection capacitance Cx. may be viewed.

AD変換回路17は、例えば10ビットの符号付であって、差動増幅回路16で増幅された差分電圧ΔVをAD変換して制御回路18に出力する。なお、式(4)から明らかなように、合成容量Cs及び検出容量Cxの偏差が小さいとき(Cx/Cs≒1)、差分電圧ΔVはゼロに近似するものの、合成容量Cs及び検出容量Cxの偏差が大きいときには差分電圧ΔVは絶対値の大きな正数又は負数になる。 The AD conversion circuit 17 AD-converts the differential voltage ΔV, for example, which has a 10-bit sign and is amplified by the differential amplifier circuit 16 , and outputs the converted voltage to the control circuit 18 . As is clear from equation (4), when the deviation between the combined capacitance Cs and the detected capacitance Cx is small (Cx/Cs≈1), the difference voltage ΔV approximates zero, but the combined capacitance Cs and the detected capacitance Cx When the deviation is large, the differential voltage ΔV becomes a positive or negative number with a large absolute value.

従って、AD変換回路17のAD変換の最小単位(LSB)が一定である場合、差動増幅回路16は、差分電圧ΔVの絶対値に合わせて増幅率を変更可能に構成されていることが好ましい。この場合、差動増幅回路16は、例えば制御値bn(n=0~7)に応じてコンデンサアレイ11の合成容量Csを変化させる場合のように差分電圧ΔVの絶対値が所定値を超える場合には相対的に小さく設定された増幅率で差分電圧ΔVを増幅する。一方、差動増幅回路16は、差分電圧ΔVの絶対値が所定値を下回る場合には相対的に大きく設定された増幅率で差分電圧ΔVを増幅する。これらにより、AD変換回路17は、差分電圧ΔVの絶対値に合わせて実質的に変更された最小単位でAD変換可能となる。 Therefore, if the AD conversion minimum unit (LSB) of the AD conversion circuit 17 is constant, the differential amplifier circuit 16 is preferably configured so that the amplification factor can be changed according to the absolute value of the difference voltage ΔV. . In this case, when the absolute value of the differential voltage .DELTA.V exceeds a predetermined value, for example, when the combined capacitance Cs of the capacitor array 11 is changed according to the control value bn (n=0 to 7), the differential amplifier circuit 16 , the differential voltage ΔV is amplified with a relatively small amplification factor. On the other hand, differential amplifier circuit 16 amplifies differential voltage ΔV with a relatively large amplification factor when the absolute value of differential voltage ΔV is less than a predetermined value. As a result, the AD conversion circuit 17 can perform AD conversion in the minimum unit substantially changed according to the absolute value of the difference voltage ΔV.

あるいは、AD変換回路17は、例えば制御値bn(n=0~7)に応じてコンデンサアレイ11の合成容量Csを変化させる場合のように差分電圧ΔVの絶対値が所定値を超える場合にはその旨を表す一定のデジタル値を出力するとともに、差分電圧ΔVの絶対値が所定値を下回る場合には該差分電圧ΔVを表すデジタル値を出力するものであってもよい。 Alternatively, when the absolute value of the differential voltage ΔV exceeds a predetermined value, such as when changing the combined capacitance Cs of the capacitor array 11 according to the control value bn (n=0 to 7), the AD conversion circuit 17 A constant digital value representing that fact may be output, and when the absolute value of the differential voltage ΔV is less than a predetermined value, a digital value representing the differential voltage ΔV may be output.

あるいは、AD変換回路17は、差分電圧ΔVの絶対値に合わせてAD変換の最小単位(LSB)を変更可能なように、複数ユニット又は複数チャネルで構成されていてもよい。この場合、AD変換回路17は、例えば制御値bn(n=0~7)に応じてコンデンサアレイ11の合成容量Csを変化させる場合のように差分電圧ΔVの絶対値が所定値を超える場合には相対的に大きく設定された最小単位でAD変換したデジタル値を出力する。一方、AD変換回路17は、差分電圧ΔVの絶対値が所定値を下回る場合には相対的に小さく設定された最小単位でAD変換したデジタル値を出力する。 Alternatively, the AD conversion circuit 17 may be configured with multiple units or multiple channels so that the minimum unit (LSB) of AD conversion can be changed according to the absolute value of the differential voltage ΔV. In this case, when the absolute value of the differential voltage ΔV exceeds a predetermined value, for example, when the combined capacitance Cs of the capacitor array 11 is changed according to the control value bn (n=0 to 7), the AD conversion circuit 17 outputs a digital value AD-converted in a relatively large minimum unit. On the other hand, when the absolute value of the difference voltage ΔV is less than a predetermined value, the AD conversion circuit 17 outputs a digital value AD-converted in a relatively small minimum unit.

いずれにしても、AD変換回路17は、差分電圧ΔVの絶対値が所定値を下回るとき、即ち中間電位Voutが参照電位Vrefに近いときに、合成容量Csの分解能相当の変化に伴う中間電位Voutの電圧変動よりも小さな最小単位でAD変換するものであればよい。 In any case, when the absolute value of the differential voltage ΔV is below a predetermined value, that is, when the intermediate potential Vout is close to the reference potential Vref, the AD conversion circuit 17 detects the intermediate potential Vout due to the change corresponding to the resolution of the combined capacitance Cs. A/D conversion can be performed in a minimum unit smaller than the voltage fluctuation of .

制御回路18は、例えばMCU(マイコン)を主体に構成されており、合成容量Cs及び検出容量Cxによる電源の容量分圧の電位である中間電位Voutを発生させるべく、第1スイッチ13、第2スイッチ14及び第3スイッチ15を駆動制御する。具体的には、制御回路18は、以下のような処理Aを行う。 The control circuit 18 is mainly composed of, for example, an MCU (microcomputer), and controls the first switch 13, the second It drives and controls the switch 14 and the third switch 15 . Specifically, the control circuit 18 performs the following process A.

1.第1スイッチ13及び第3スイッチ15を共にオン状態、第2スイッチ14をオフ状態にして、コンデンサアレイ11及び検出コンデンサ12の各々の端子間の短絡によって電荷を放電させる。つまり、コンデンサアレイ11及び検出コンデンサ12の各々を初期化する。 1. Both the first switch 13 and the third switch 15 are turned on, the second switch 14 is turned off, and the capacitor array 11 and the detection capacitor 12 are discharged by a short circuit between their terminals. That is, each of the capacitor array 11 and the detection capacitor 12 is initialized.

2.第1スイッチ13及び第3スイッチ15を共にオフ状態、第2スイッチ14をオン状態にして、コンデンサアレイ11及び検出コンデンサ12を直列接続する。そして、接続点N1に中間電位Voutを発生させる。 2. Both the first switch 13 and the third switch 15 are turned off, the second switch 14 is turned on, and the capacitor array 11 and the detection capacitor 12 are connected in series. Then, the intermediate potential Vout is generated at the connection point N1.

3.差動増幅回路16で増幅され、AD変換回路17でAD変換された差分電圧ΔV(=Vout-V1/2)を入力して該差分電圧ΔVを検出する。
つまり、検出部18aとしての制御回路18は、中間電位Voutに相関する差分電圧ΔVを検出する。
3. A differential voltage ΔV (=Vout−V1/2) amplified by the differential amplifier circuit 16 and AD-converted by the AD converter circuit 17 is inputted to detect the differential voltage ΔV.
That is, the control circuit 18 as the detection section 18a detects the differential voltage ΔV correlated with the intermediate potential Vout.

また、スイッチング制御部18bとしての制御回路18は、制御値bn(n=0~7)を設定するとともに、該制御値bn(n=0~7)に応じてコンデンサアレイ11の複数のコンデンサ22を選択的にオン状態及びオフ状態に切り替えるべく、複数のスイッチ23を駆動制御する。このとき、制御値bn(n=0~7)に応じてコンデンサアレイ11の合成容量Csが変化することは既述のとおりである。そして、制御回路18は、制御値bn(n=0~7)に応じてコンデンサアレイ11の合成容量Csを変化させるとき、AD変換回路17でAD変換された差分電圧ΔVの極性に基づき決定された制御値bnをその内蔵するメモリに記憶する。 Further, the control circuit 18 as the switching control unit 18b sets a control value bn (n=0 to 7), and the plurality of capacitors 22 of the capacitor array 11 according to the control value bn (n=0 to 7). to selectively turn on and off the switches 23. At this time, as described above, the combined capacitance Cs of the capacitor array 11 changes according to the control value bn (n=0 to 7). Then, when the control circuit 18 changes the combined capacitance Cs of the capacitor array 11 according to the control value bn (n=0 to 7), the polarity of the differential voltage ΔV AD-converted by the AD conversion circuit 17 is determined. The obtained control value bn is stored in the internal memory.

すなわち、制御回路18は、検出コンデンサ12の検出容量Cxに近似する合成容量Csを取得するために、いわゆる二分探索の手法を用いる。具体的には、制御回路18は、以下のような処理Bを行う。 That is, the control circuit 18 uses a so-called binary search technique to acquire the combined capacitance Cs that approximates the detection capacitance Cx of the detection capacitor 12 . Specifically, the control circuit 18 performs the following processing B.

1.コンデンサアレイ11の制御値bnの最上位ビットである制御値b7を「1」、他の全ての下位ビットである制御値b6~b0を「0」に設定する。すなわち、設定値を「1000_0000」にする。 1. The control value b7, which is the most significant bit of the control value bn of the capacitor array 11, is set to "1", and the control values b6 to b0, which are all other lower bits, are set to "0". That is, the set value is set to "1000_0000".

2.前述の処理Aに従って差分電圧ΔV(=Vout-V1/2)を入力等する。
3.差分電圧ΔVの極性に応じて制御値b7を「1」又は「0」に決定する。そして、制御値b7の決定値aをその内蔵するメモリに記憶する。すなわち、差分電圧ΔVの極性が負である場合、検出容量Cxよりも合成容量Cs(=C7)の方が小さいことから、制御値b7の決定値aを「1」にする。一方、差分電圧ΔVの極性が正である場合、検出容量Cxよりも合成容量Cs(=C7)の方が大きいことから、制御値b7の決定値aを「0」にする。
2. The difference voltage ΔV (=Vout−V1/2) is input according to the process A described above.
3. The control value b7 is determined to be "1" or "0" according to the polarity of the differential voltage .DELTA.V. Then, the determined value a of the control value b7 is stored in the built-in memory. That is, when the polarity of the differential voltage ΔV is negative, the combined capacitance Cs (=C7) is smaller than the detected capacitance Cx, so the determined value a of the control value b7 is set to "1". On the other hand, when the polarity of the differential voltage ΔV is positive, the combined capacitance Cs (=C7) is larger than the detected capacitance Cx, so the determined value a of the control value b7 is set to "0".

4.同様に次のビットである制御値b6を「1」、他の全ての下位ビットである制御値b5~b0を「0」に設定する。すなわち、設定値を「a100_0000」にする。
5.前述の処理Aに従って差分電圧ΔV(=Vout-V1/2)を入力等する。
4. Similarly, the control value b6, which is the next bit, is set to "1", and the control values b5 to b0, which are all other lower bits, are set to "0". That is, the set value is set to "a100_0000".
5. The difference voltage ΔV (=Vout−V1/2) is input according to the process A described above.

6.差分電圧ΔVの極性に応じて当該制御値b6を「1」又は「0」に決定する。そして、当該制御値b6の決定値bをその内蔵するメモリに記憶する。
7.4~6の処理を同様に繰り返して、次のビットである制御値b5~b0を「1」又は「0」に決定するとともに、それらの決定値c~hをその内蔵するメモリに記憶する。
6. The control value b6 is determined to be "1" or "0" depending on the polarity of the differential voltage .DELTA.V. Then, the determined value b of the control value b6 is stored in the built-in memory.
7. Repeat the processes of 4 to 6 in the same manner to determine the control values b5 to b0, which are the next bits, to be "1" or "0", and store the determined values c to h in the internal memory. do.

以上により、制御回路18は、設定値「abcd_efgh」で表される合成容量Cs(以下、「第1合成容量Cs1」ともいう)を取得する。
Cs1=a・C7+b・C6+…+h・C0…(5)
この第1合成容量Cs1は、検出容量Cxに最も近似する該検出容量Cxよりも小さい合成容量Csである。同時に、制御回路18は、第1合成容量Cs1に最小の容量C0を加算することで、検出容量Cxに最も近似する該検出容量Cxよりも大きい合成容量Cs(以下、「第2合成容量Cs2」ともいう)を取得する。
As described above, the control circuit 18 acquires the combined capacitance Cs (hereinafter, also referred to as “first combined capacitance Cs1”) represented by the set value “abcd_efgh”.
Cs1=a*C7+b*C6+...+h*C0...(5)
This first combined capacitance Cs1 is a combined capacitance Cs that is smaller than the detection capacitance Cx that is closest to the detection capacitance Cx. At the same time, the control circuit 18 adds the minimum capacitance C0 to the first combined capacitance Cs1 to obtain a combined capacitance Cs that is closest to the detected capacitance Cx and larger than the detected capacitance Cx (hereinafter referred to as “second combined capacitance Cs2”). ) is obtained.

Cs2=Cs1+C0…(6)
つまり、取得部18cとしての制御回路18は、中間電位Voutと予め設定された参照電位Vref(=V1/2)との大小関係が反転する隣り合う二つの合成容量Csを第1合成容量Cs1及び第2合成容量Cs2として取得する。
Cs2=Cs1+C0 (6)
That is, the control circuit 18 as the acquisition unit 18c selects two adjacent combined capacitors Cs whose magnitude relationship between the intermediate potential Vout and the preset reference potential Vref (=V1/2) is reversed as the first combined capacitor Cs1 and the first combined capacitor Cs1. Obtained as the second combined capacitance Cs2.

さらに、検出部18aとしての制御回路18は、制御値b7~b0を設定値「abcd_efgh」に一致させてコンデンサアレイ11の合成容量Csを第1合成容量Cs1に一致させ、前述の処理Aにならってこのときの中間電位Vout(以下、「第1中間電位Vout1」ともいう)に相関する差分電圧ΔV(以下、「第1差分電圧ΔV1」ともいう)を検出する。同様に、検出部18aとしての制御回路18は、制御値b7~b0を設定値「abcd_efgh+0000_0001」に一致させてコンデンサアレイ11の合成容量Csを第2合成容量Cs2に一致させ、前述の処理Aにならってこのときの中間電位Vout(以下、「第2中間電位Vout2」ともいう)に相関する差分電圧ΔV(以下、「第2差分電圧ΔV2」ともいう)を検出する。 Further, the control circuit 18 as the detection unit 18a matches the control values b7 to b0 with the set value "abcd_efgh" to match the combined capacitance Cs of the capacitor array 11 with the first combined capacitance Cs1, following the process A described above. A differential voltage ΔV (hereinafter also referred to as “first differential voltage ΔV1”) correlated with the intermediate potential Vout (hereinafter also referred to as “first intermediate potential Vout1”) at this time is detected. Similarly, the control circuit 18 as the detection unit 18a matches the control values b7 to b0 with the set value "abcd_efgh+0000_0001" to match the combined capacitance Cs of the capacitor array 11 with the second combined capacitance Cs2. Accordingly, a differential voltage ΔV (hereinafter also referred to as “second differential voltage ΔV2”) correlated with intermediate potential Vout (hereinafter also referred to as “second intermediate potential Vout2”) at this time is detected.

そして、演算部18dとしての制御回路18は、第1差分電圧ΔV1及び第2差分電圧ΔV2に基づいて、中間電位Voutが参照電位Vrefに一致するときのコンデンサアレイ11の推定合成容量Cseを演算する。 Then, the control circuit 18 as the calculation unit 18d calculates the estimated combined capacitance Cse of the capacitor array 11 when the intermediate potential Vout matches the reference potential Vref based on the first differential voltage ΔV1 and the second differential voltage ΔV2. .

すなわち、図3に示すように、第1合成容量Cs1及び第2合成容量Cs2の間で合成容量Csに対して中間電位Voutが比例関係にあると近似すると、第1合成容量Cs1及び推定合成容量Cseの間の傾きと、推定合成容量Cse及び第2合成容量Cs2の間の傾きとが一致することで下式(7)が成立する。 That is, as shown in FIG. 3, approximating that the intermediate potential Vout is proportional to the combined capacitance Cs between the first combined capacitance Cs1 and the second combined capacitance Cs2, the first combined capacitance Cs1 and the estimated combined capacitance The following equation (7) holds when the slope between Cse and the slope between the estimated combined capacitance Cse and the second combined capacitance Cs2 match.

ΔV1/(Cse-Cs1)=ΔV2/(Cs2-Cse)
Cse=(ΔV1・Cs2+ΔV2・Cs1)/(ΔV1+ΔV2)…(7)
中間電位Voutが参照電位Vrefに一致するコンデンサアレイ11の推定合成容量Cseは、既述のように検出コンデンサ12の容量に一致する。導出部18eとしての制御回路18は、このときの推定合成容量Cseを検出コンデンサ12の検出容量Cxとして導出する。
ΔV1/(Cse−Cs1)=ΔV2/(Cs2−Cse)
Cse=(.DELTA.V1.Cs2+.DELTA.V2.Cs1)/(.DELTA.V1+.DELTA.V2) (7)
The estimated combined capacitance Cse of the capacitor array 11 whose intermediate potential Vout matches the reference potential Vref matches the capacitance of the detection capacitor 12 as described above. The control circuit 18 as the derivation unit 18 e derives the estimated combined capacitance Cse at this time as the detection capacitance Cx of the detection capacitor 12 .

なお、式(7)から明らかなように、推定合成容量Cseは、差分電圧ΔVによって演算されるため、中間電位Vout自体を検出しなくてもその演算に支障を来すことはない。また、差分電圧ΔVは、分子及び分母に共に存在することで無次元数として扱われる。従って、差分電圧ΔVが差動増幅回路16で任意の増幅率で増幅されていたり、AD変換回路17でAD変換されていたりしても、基本的に推定合成容量Cseの演算結果は不変である。既述のように、中間電位Voutが参照電位Vrefに近いときに、差分電圧ΔVのデジタル値は、合成容量Csの分解能相当の変化に伴う中間電位Voutの電圧変動よりも小さな最小単位で表されていることで、合成容量Csの分解能よりも高精度に検出容量Cxが導出される。 As is clear from equation (7), the estimated combined capacitance Cse is calculated using the differential voltage ΔV, so that the calculation is not hindered even if the intermediate potential Vout itself is not detected. Also, the differential voltage ΔV is treated as a dimensionless number by being present in both the numerator and the denominator. Therefore, even if the differential voltage ΔV is amplified with an arbitrary amplification factor by the differential amplifier circuit 16 or is AD-converted by the AD converter circuit 17, the calculation result of the estimated combined capacitance Cse is basically unchanged. . As described above, when the intermediate potential Vout is close to the reference potential Vref, the digital value of the differential voltage ΔV is represented by a minimum unit smaller than the voltage fluctuation of the intermediate potential Vout due to the change corresponding to the resolution of the combined capacitance Cs. Therefore, the detected capacitance Cx can be derived with higher accuracy than the resolution of the combined capacitance Cs.

次に、制御回路18による検出容量Cxの導出態様について総括して説明する。この処理は、例えば定時割り込みにより繰り返し実行される。
図4に示すように、処理がこのルーチンに移行すると、ステップS1において制御回路18は、前述の処理A,Bにより、コンデンサアレイ11の合成容量Csを変化させつつ、これに伴って変化する中間電位Vout、より厳密には差分電圧ΔVを検出する。
Next, the manner in which the control circuit 18 derives the detection capacitance Cx will be generally described. This processing is repeatedly executed by, for example, a scheduled interrupt.
As shown in FIG. 4, when the process shifts to this routine, in step S1, the control circuit 18 changes the combined capacitance Cs of the capacitor array 11 by the above-described processes A and B, and changes the intermediate capacitance Cs accordingly. The potential Vout, more precisely, the differential voltage ΔV is detected.

続いて、ステップS2において制御回路18は、中間電位Voutと参照電位Vrefとの大小関係が反転する付近の合成容量Csのうちのいずれかを第1合成容量Cs1及び第2合成容量Cs2として取得する。 Subsequently, in step S2, the control circuit 18 acquires one of the combined capacitances Cs around which the magnitude relationship between the intermediate potential Vout and the reference potential Vref is inverted as the first combined capacitance Cs1 and the second combined capacitance Cs2. .

次に、ステップS3において制御回路18は、合成容量Csがそれぞれ第1合成容量Cs1及び第2合成容量Cs2であるときの中間電位Voutである第1中間電位Vout1及び第2中間電位Vout2、より厳密には第1差分電圧ΔV1及び第2差分電圧ΔV2に基づいて、中間電位Voutが参照電位Vrefに一致するときのコンデンサアレイ11の推定合成容量Cseを演算する。 Next, in step S3, the control circuit 18 controls the first intermediate potential Vout1 and the second intermediate potential Vout2, which are the intermediate potentials Vout when the combined capacitance Cs is the first combined capacitance Cs1 and the second combined capacitance Cs2, respectively. , the estimated combined capacitance Cse of the capacitor array 11 when the intermediate potential Vout matches the reference potential Vref is calculated based on the first differential voltage ΔV1 and the second differential voltage ΔV2.

そして、ステップS4において制御回路18は、推定合成容量Cseに基づいて、検出コンデンサ12の容量を検出容量Cxとして導出し、処理を終了する。すなわち、制御回路18は、検出容量Cxを推定合成容量Cseと一致させる。 Then, in step S4, the control circuit 18 derives the capacitance of the detection capacitor 12 as the detection capacitance Cx based on the estimated combined capacitance Cse, and terminates the process. That is, the control circuit 18 matches the detected capacitance Cx with the estimated combined capacitance Cse.

本実施形態の作用及び効果について説明する。
(1)本実施形態では、取得部18cにより、中間電位Voutが参照電位Vrefに一致するときのコンデンサアレイ11の容量に直近の第1合成容量Cs1及び第2合成容量Cs2が取得される。そして、演算部18dにより、第1中間電位Vout1及び第2中間電位Vout2に基づいて、推定合成容量Cseが演算される。そして、導出部18eにより、推定合成容量Cse及び検出コンデンサ12の容量による電源の容量分圧の電位である中間電位Voutが参照電位Vrefに一致することに基づいて、検出容量Cxが導出される。
The action and effect of this embodiment will be described.
(1) In the present embodiment, the acquisition unit 18c acquires the first combined capacitance Cs1 and the second combined capacitance Cs2 that are closest to the capacitance of the capacitor array 11 when the intermediate potential Vout matches the reference potential Vref. Then, the calculation unit 18d calculates the estimated combined capacitance Cse based on the first intermediate potential Vout1 and the second intermediate potential Vout2. Then, the derivation unit 18e derives the detection capacitance Cx based on the fact that the intermediate potential Vout, which is the potential of the power supply capacitance divided by the estimated combined capacitance Cse and the capacitance of the detection capacitor 12, matches the reference potential Vref.

合成容量Csは、スイッチング制御部18bによる複数のコンデンサ22の選択的なオン状態及びオフ状態への切り替えによって、即ち二分探索による容量変更及び電位比較によって、第1合成容量Cs1又は第2合成容量Cs2へと速やかに収束させることができる。例えば8つのコンデンサ22の選択的なオン状態及びオフ状態への切り替え回数は、十数回のオーダーとなる。従って、検出コンデンサ12の容量の検出に必要な時間をより短縮できる。加えて、検出容量Cxは、推定合成容量Cseとの電源の容量分圧の電位である中間電位Voutが参照電位Vrefに一致するように導出されることで、コンデンサアレイ11の容量の分解能、即ち容量C0よりも高精度に検出コンデンサ12の容量を検出できる。 The combined capacitance Cs is changed to the first combined capacitance Cs1 or the second combined capacitance Cs2 by selectively switching the plurality of capacitors 22 to the ON state and the OFF state by the switching control unit 18b, that is, by changing the capacitance and comparing the potentials by binary search. can be rapidly converged to For example, the number of times the eight capacitors 22 are selectively switched on and off is on the order of a dozen times. Therefore, the time required to detect the capacitance of the detection capacitor 12 can be shortened. In addition, the detection capacitance Cx is derived so that the intermediate potential Vout, which is the potential of the capacitive voltage division of the power supply with the estimated combined capacitance Cse, matches the reference potential Vref. The capacitance of the detection capacitor 12 can be detected with higher precision than the capacitance C0.

(2)本実施形態では、検出部18aは、中間電位Voutと参照電位Vrefとの差分電圧ΔVを検出すればよいため、例えば中間電位Voutの全範囲に比べて検出に要する範囲をより縮小でき、高価で回路規模の大きい高分解能ADCも不要となるため、コストを削減できる。また、中間電位Voutと参照電位Vrefとの差分電圧ΔVに基づいて推定合成容量Cseを演算できるため、その演算負荷をより軽減できる。 (2) In the present embodiment, the detection unit 18a only needs to detect the voltage difference ΔV between the intermediate potential Vout and the reference potential Vref. , the high-resolution ADC, which is expensive and has a large circuit scale, is not required, so the cost can be reduced. Further, since the estimated combined capacitance Cse can be calculated based on the differential voltage ΔV between the intermediate potential Vout and the reference potential Vref, the calculation load can be further reduced.

(3)本実施形態では、差動増幅回路16により、中間電位Voutと参照電位Vrefとの差分電圧ΔVが増幅されることで、該差分電圧ΔVが微小であったとしてもこれをより際立たせることができ、ひいてはSN比をより向上できる。特に、差動増幅回路16の特性が完全差動であれば、同相ノイズをカットできる。また、差分電圧ΔVの絶対値に合わせて差動増幅回路16の増幅率を変更すれば、AD変換の最小単位(LSB)が一定のAD変換回路17であってもその最小単位を実質的に変更できる。従って、簡易な構成のAD変換回路17を採用でき、ひいてはコストを削減できる。 (3) In the present embodiment, the difference voltage ΔV between the intermediate potential Vout and the reference potential Vref is amplified by the differential amplifier circuit 16, so that even if the difference voltage ΔV is minute, it is made more conspicuous. , and the SN ratio can be further improved. In particular, common-mode noise can be cut if the differential amplifier circuit 16 has fully differential characteristics. Further, if the amplification factor of the differential amplifier circuit 16 is changed according to the absolute value of the differential voltage ΔV, even if the AD conversion circuit 17 has a constant minimum unit of AD conversion (LSB), the minimum unit can be substantially reduced to can be changed. Therefore, the AD conversion circuit 17 having a simple configuration can be adopted, and the cost can be reduced.

(4)本実施形態では、AD変換回路17により、中間電位Voutと参照電位Vrefとの差分電圧ΔVがAD変換されることで、該差分電圧ΔVをデジタル値で扱うことができ、より円滑な演算処理を実現できる。 (4) In the present embodiment, the difference voltage ΔV between the intermediate potential Vout and the reference potential Vref is AD-converted by the AD conversion circuit 17, so that the difference voltage ΔV can be handled as a digital value, and smoother operation can be performed. Arithmetic processing can be realized.

(5)本実施形態では、検出コンデンサ12の容量の検出に必要な時間をより短縮できることで、その分、回路停止時間を長くでき、装置全体としてより低消費電流化できる。あるいは、検出コンデンサ12の容量の検出に必要な時間をより短縮できることで、電源(高側電位V1等)に重畳する低周波ノイズや電源自体の変動幅の増加の影響を受けにくくでき、ひいては検出精度をより向上させることができる。 (5) In the present embodiment, the time required to detect the capacitance of the detection capacitor 12 can be shortened, so that the circuit stop time can be lengthened accordingly, and the power consumption of the entire device can be reduced. Alternatively, since the time required to detect the capacitance of the detection capacitor 12 can be further shortened, it is possible to reduce the influence of low-frequency noise superimposed on the power supply (high-side potential V1, etc.) and an increase in the fluctuation range of the power supply itself. Accuracy can be further improved.

(6)本実施形態では、検出コンデンサ12の容量の検出に必要な時間をより短縮できることで、例えば一定時間内の検出回数をより増加できる。従って、一定時間内に検出された検出コンデンサ12の容量を平均するなどのフィルタリング処理を行うことで、検出コンデンサ12の容量をより高精度に検出できる。 (6) In this embodiment, the time required to detect the capacitance of the detection capacitor 12 can be further shortened, so that the number of detections within a certain period of time can be increased. Therefore, by performing filtering processing such as averaging the capacitance of the detection capacitor 12 detected within a certain period of time, the capacitance of the detection capacitor 12 can be detected with higher accuracy.

(7)本実施形態では、複数のコンデンサ22の容量Cn(n=0~7)が2のべき乗の関係になっていることで、二分探索により最短で第1合成容量Cs1及び第2合成容量Cs2を取得できる。 (7) In the present embodiment, since the capacitances Cn (n=0 to 7) of the plurality of capacitors 22 are in a power-of-two relationship, the binary search can find the first combined capacitance Cs1 and the second combined capacitance at the shortest time. Cs2 can be obtained.

<第2の実施形態>
以下、第2の実施形態について、第1の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。
<Second embodiment>
The second embodiment will be described below with reference to the drawings, focusing on differences from the first embodiment.

図5に、本実施形態にかかる静電容量検出装置30を示す。なお、図5において、図1に示した部材に対応する部材については、便宜上、同一の符号を付している。
本実施形態にかかる静電容量検出装置30は、車両に搭載され、車両の所定箇所に人が近接したことを検知する近接検知センサである。具体的には、たとえば車両の後部に人の足が触れたことを検知したり、車両のスライドドア付近を人の手がなぞる動作をした場合にこれを検知するセンサ等である。この近接検知センサによって対象物体である人の所定部位が近接したことが検知されると、車両の開閉部の開閉制御をする電子制御装置(以下、ECU)によって、開閉部が自動で開放される。
FIG. 5 shows a capacitance detection device 30 according to this embodiment. 5, members corresponding to members shown in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals for convenience.
The capacitance detection device 30 according to the present embodiment is a proximity detection sensor that is mounted on a vehicle and detects that a person has approached a predetermined location of the vehicle. Specifically, for example, it is a sensor that detects when a person's foot touches the rear part of the vehicle, or when a person's hand traces the vicinity of the vehicle's slide door. When the proximity detection sensor detects that a predetermined part of a person, which is a target object, approaches, the opening/closing part is automatically opened by an electronic control unit (ECU) that controls the opening/closing of the opening/closing part of the vehicle. .

図5に示すように、静電容量検出装置30には、バッテリ40が接続されており、バッテリ40の電圧がレギュレータ31によって降圧されて、上記高側電位V1とされる。また、図5に示すように、接続点N1には、フィルタ回路32を介して電極34が接続されている。電極34は、静電容量検出装置30の外部の部材とともに静電容量の検出対象となる仮想のコンデンサである検出コンデンサ12を構成する。 As shown in FIG. 5, a battery 40 is connected to the capacitance detection device 30, and the voltage of the battery 40 is stepped down by the regulator 31 to the high-side potential V1. Further, as shown in FIG. 5, an electrode 34 is connected via a filter circuit 32 to the connection point N1. The electrode 34 constitutes the detection capacitor 12, which is a virtual capacitor whose capacitance is to be detected, together with an external member of the capacitance detection device 30. FIG.

また、図5に示すように、差動増幅回路16は、オペアンプ16aを備え、オペアンプ16aの負極入力端子-は、抵抗体16bおよび増幅回路19aを介して接続点N1に接続されているとともに、抵抗体16cを介して出力端子に接続されている。ここで、増幅回路19aは、増幅回路19と同一仕様のものである。また、オペアンプ16aの正極入力端子+は、抵抗体16dを介して接地されているとともに、抵抗体16eを介して増幅回路19に接続されている。 Further, as shown in FIG. 5, the differential amplifier circuit 16 includes an operational amplifier 16a, and the negative input terminal - of the operational amplifier 16a is connected to the connection point N1 via the resistor 16b and the amplifier circuit 19a. It is connected to the output terminal through the resistor 16c. Here, the amplifier circuit 19 a has the same specifications as the amplifier circuit 19 . A positive input terminal + of the operational amplifier 16a is grounded through a resistor 16d and connected to the amplifier circuit 19 through a resistor 16e.

本実施形態では、抵抗体16bおよび抵抗体16eが互いに等しい抵抗値R1を有し、抵抗体16cおよび抵抗体16dが互いに等しい抵抗値R2を有する。その場合、差動増幅回路16の出力は、下式(8)となる。 In this embodiment, the resistors 16b and 16e have the same resistance value R1, and the resistors 16c and 16d have the same resistance value R2. In that case, the output of the differential amplifier circuit 16 is given by the following equation (8).

(R2/R1)・(Vref-Vout) …(8)
本実施形態では、(R2/R1)が「Vadin/(8・C0・Rref)」となるように、抵抗値R1,R2を設定している。ここで、AD変換回路17の入力電圧範囲Vadinと、基準感度比Rrefとを用いた。基準感度比Rrefは、合成容量Csが標準容量値CStypであるときに検出容量Cxがわずかに変化した場合の同変化量に対する中間電位Voutの変化量の比を示す。すなわち、上記の式(3)を検出容量Cxで微分すると以下の式(9)となる。
(R2/R1) (Vref-Vout) (8)
In this embodiment, the resistance values R1 and R2 are set such that (R2/R1) is "Vadin/(8*C0*Rref)". Here, the input voltage range Vadin of the AD conversion circuit 17 and the reference sensitivity ratio Rref are used. The reference sensitivity ratio Rref indicates the ratio of the amount of change in the intermediate potential Vout to the same amount of change when the detection capacitance Cx slightly changes when the combined capacitance Cs is the standard capacitance value CStyp. That is, when the above equation (3) is differentiated by the detection capacitance Cx, the following equation (9) is obtained.

[-V1/{1+(Cx/Cs)^2}]・(1/Cs) …(9)
ここで、合成容量Csおよび検出容量Cxのそれぞれに標準容量値CStypを代入した値が基準感度比Rrefである。この場合、上述の二分探索によって定まった合成容量Csが標準容量値CStypに等しい場合、差動増幅回路16の出力値がAD変換回路17の入力電圧範囲Vadinだけ変化すると、検出容量Cxの変化量は「8・C0」となる。
[−V1/{1+(Cx/Cs)^2}]・(1/Cs) (9)
Here, a reference sensitivity ratio Rref is obtained by substituting the standard capacitance value CStyp for each of the combined capacitance Cs and the detection capacitance Cx. In this case, when the combined capacitance Cs determined by the binary search described above is equal to the standard capacitance value CStyp, if the output value of the differential amplifier circuit 16 changes by the input voltage range Vadin of the AD conversion circuit 17, the amount of change in the detected capacitance Cx is becomes "8·C0".

なお、本実施形態にかかる制御回路18は、ASIC(application specific integrated circuit)等の専用のハードウェア回路によって構成されている。ちなみに、本実施形態では、上述のECUが起動されることによって、バッテリ40の電圧がレギュレータ31によって降圧されて制御回路18等に出力されるものとする。また、制御回路18は、通信線50を介して上述のECUに接続されている。 Note that the control circuit 18 according to the present embodiment is configured by a dedicated hardware circuit such as an ASIC (application specific integrated circuit). Incidentally, in this embodiment, it is assumed that the voltage of the battery 40 is stepped down by the regulator 31 and output to the control circuit 18 or the like by activating the above-described ECU. Also, the control circuit 18 is connected to the ECU described above via a communication line 50 .

図6に、制御回路18が実行する処理の手順を示す。図6に示す処理は、制御回路18によって所定周期で繰り返し実行される。なお、以下では、先頭に「S」が付与された数字によって、各処理のステップ番号を表現する。 FIG. 6 shows the procedure of processing executed by the control circuit 18 . The processing shown in FIG. 6 is repeatedly executed by the control circuit 18 at a predetermined cycle. Note that, hereinafter, the step number of each process is represented by a number prefixed with "S".

図6に示す一連の処理において、制御回路18は、まず、確定フラグFが「1」であるか否かを判定する(S10)。確定フラグFは、二分探索によって、制御値b0~b7が定まり、制御値b0~b7に応じた基準容量制御値CScntが確定している場合に「1」となり、そうではない場合に「0」となる。確定フラグFは、上記ECUが起動されるのに伴って、静電容量検出装置30が起動される時点においては、「0」となっている。すなわち、その時点では、基準容量制御値CScntは、初期化されている。 In the series of processes shown in FIG. 6, the control circuit 18 first determines whether or not the determination flag F is "1" (S10). The determination flag F is "1" when the control values b0 to b7 are determined by the binary search and the reference capacity control value CScnt corresponding to the control values b0 to b7 is determined, and "0" otherwise. becomes. The determination flag F is "0" at the time when the electrostatic capacitance detection device 30 is activated as the ECU is activated. That is, at that time, the reference capacity control value CScnt has been initialized.

制御回路18は、確定フラグFが「0」である場合(S10:NO)、二分探索処理を実行し(S12)、制御値b0~b7のそれぞれの決定値a~hを確定させることによって、基準容量制御値CScntを確定させる(S14)。換言すれば、中間電位Voutを参照電位Vrefにフィードバック制御し、中間電位Voutが参照電位Vrefに極力近付いた時点における制御値b0~b7に基づき、基準容量制御値CScntを確定させる。基準容量制御値CScntは、最上位ビットがaであり、最下位ビットがhとなっている。 When the determination flag F is "0" (S10: NO), the control circuit 18 executes a binary search process (S12), and determines the determined values a to h of the control values b0 to b7. A reference capacity control value CScnt is determined (S14). In other words, the intermediate potential Vout is feedback-controlled to the reference potential Vref, and the reference capacitance control value CScnt is determined based on the control values b0 to b7 when the intermediate potential Vout approaches the reference potential Vref as much as possible. The reference capacity control value CScnt has the most significant bit a and the least significant bit h.

本実施形態における二分探索処理は、基本的には、上述の1~7の処理と同様であるものの、以下のように、制御値b7~b0のそれぞれの決定値を求めるに先立って放電処理を実行する。すなわち、まず、制御回路18は、第1スイッチ13及び第3スイッチ15を共にオン状態として且つ第2スイッチ14をオフ状態にして、コンデンサアレイ11および電極34の放電処理を実行した後、第1スイッチ13及び第3スイッチ15を共にオフ状態として且つ第2スイッチ14をオン状態として、コンデンサアレイ11および電極34を直列接続する。そして、制御回路18は、最上位ビットの制御値b7を操作量として、中間電位Voutを参照電位Vrefにフィードバック制御する。次に、制御回路18は、放電処理を再度実行した後、コンデンサアレイ11および電極34を直列接続した状態で、制御値b6を操作量として、中間電位Voutを参照電位Vrefにフィードバック制御する。以後、制御値b0を操作量として中間電位Voutを参照電位Vrefにフィードバック制御するまで、操作量を変更する都度、放電処理および、コンデンサアレイ11および電極34を直列接続する処理を繰り返す。 The binary search process in this embodiment is basically the same as the processes 1 to 7 described above. Execute. That is, first, the control circuit 18 turns on both the first switch 13 and the third switch 15 and turns off the second switch 14 to discharge the capacitor array 11 and the electrode 34. With the switch 13 and the third switch 15 both turned off and the second switch 14 turned on, the capacitor array 11 and the electrode 34 are connected in series. Then, the control circuit 18 performs feedback control of the intermediate potential Vout to the reference potential Vref using the control value b7 of the most significant bit as a manipulated variable. Next, after executing the discharging process again, the control circuit 18 performs feedback control of the intermediate potential Vout to the reference potential Vref using the control value b6 as the manipulated variable while the capacitor array 11 and the electrode 34 are connected in series. Thereafter, the discharge process and the process of connecting the capacitor array 11 and the electrode 34 in series are repeated each time the manipulated variable is changed until the intermediate potential Vout is feedback-controlled to the reference potential Vref with the control value b0 as the manipulated variable.

次に制御回路18は、基準容量制御値CScntに容量重み係数CScefを乗算することによって、コンデンサアレイ11の最小の容量C0を、本実施形態における検出容量Cxの最小単位の2の7乗倍の値に変換する(S16)。これは、本実施形態では、AD変換回路17の出力が10ビットであり、差動増幅回路16のゲインの設定によって、「8・C0」を10ビットで表現することに鑑みたものである。すなわち、本実施形態では、図7に示すように、AD変換回路17による最小単位である「C0」の2の7乗分の1をb0、その2倍をb1等とし、これにより、基準容量制御値CScntの最下位ビットは、b7に該当する。したがって、基準容量制御値CScntの最下位ビットを、AD変換回路17の最小単位の2の7乗倍の値とするために、容量重み係数CScefを乗算する。 Next, the control circuit 18 multiplies the reference capacitance control value CScnt by the capacitance weighting coefficient CScef to set the minimum capacitance C0 of the capacitor array 11 to 27 times the minimum unit of the detection capacitance Cx in this embodiment. Convert to a value (S16). This is because, in the present embodiment, the output of the AD conversion circuit 17 is 10 bits, and the gain setting of the differential amplifier circuit 16 expresses "8·C0" in 10 bits. That is, in the present embodiment, as shown in FIG. 7, 1/2 to the 7th power of "C0", which is the minimum unit of the AD conversion circuit 17, is set to b0, and twice that is set to b1. The least significant bit of the control value CScnt corresponds to b7. Therefore, the least significant bit of the reference capacitance control value CScnt is multiplied by the capacitance weighting factor CScef in order to set the value to 2 7 times the minimum unit of the AD conversion circuit 17 .

図6に戻り、制御回路18は、基準容量制御値CScntを標準容量値CStypで除算することによって、感度比CSratioを算出する(S18)。そして制御回路18は、確定フラグFに「1」を代入する(S20)。 Returning to FIG. 6, the control circuit 18 calculates the sensitivity ratio CSratio by dividing the reference capacitance control value CScnt by the standard capacitance value CStyp (S18). Then, the control circuit 18 substitutes "1" for the determination flag F (S20).

一方、制御回路18は、確定フラグFが「1」であると判定する場合(S10:YES)には、第1スイッチ13及び第3スイッチ15を共にオン状態として且つ第2スイッチ14をオフ状態にして、コンデンサアレイ11および電極34の放電処理を実行する(S22)。次に制御回路18は、第1スイッチ13及び第3スイッチ15を共にオフ状態として且つ第2スイッチ14をオン状態として、コンデンサアレイ11および電極34を直列接続する(S24)。そして制御回路18は、差動増幅回路16の出力電圧である差分電圧ΔVを取得する(S26)。次に、制御回路18は、感度比CSratioに差分電圧ΔVを乗算した値を、下位容量値Cxfに代入する(S28)。これは、差分電圧ΔVを、合成容量Csが標準容量値CStypであるときの値に換算する処理である。すなわち、上記の式(9)からわかるように、検出容量Cxの変化に対する中間電位Voutの変化量は、検出容量Cxの大きさによって変化する。 On the other hand, when the control circuit 18 determines that the confirmation flag F is "1" (S10: YES), the first switch 13 and the third switch 15 are both turned on, and the second switch 14 is turned off. Then, the capacitor array 11 and the electrode 34 are discharged (S22). Next, the control circuit 18 turns off both the first switch 13 and the third switch 15 and turns on the second switch 14 to connect the capacitor array 11 and the electrode 34 in series (S24). Then, the control circuit 18 acquires the differential voltage ΔV, which is the output voltage of the differential amplifier circuit 16 (S26). Next, the control circuit 18 substitutes a value obtained by multiplying the sensitivity ratio CSratio by the difference voltage ΔV into the lower capacitance value Cxf (S28). This is a process of converting the differential voltage ΔV into a value when the combined capacitance Cs is the standard capacitance value CStyp. That is, as can be seen from the above equation (9), the amount of change in the intermediate potential Vout with respect to the change in the detection capacitance Cx changes depending on the magnitude of the detection capacitance Cx.

図8に、上記の式(9)に基づき、検出容量Cxの変化に対する中間電位Voutの変化である感度と、検出容量Cxの大きさとの関係を示す。なお、図8に示す関係は、上記の式(9)において合成容量Csが検出容量Cxに等しいとしたものである。これは、S12の処理が完了した時点の状態を反映したものである。すなわち、S12の処理が完了した時点においては、合成容量Csは検出容量Cxに極力近い値となっていることから、それらが互いに等しいとみなした。図8に示されるように、S12の処理が完了した時点から検出容量Cxが変化した場合の中間電位Voutの変化量は、S12の処理が完了した時点の検出容量Cxに依存する。これは、S12の処理が完了した時点から検出容量Cxが変化した場合の中間電位Voutの変化量は、S12の処理が完了した時点の合成容量Csに依存するとみなせる。そのため、S12の処理が完了した後、検出容量Cxが所定量変化することによる差分電圧ΔVの変化は、S12の処理が完了した時点における合成容量Csに依存するとみなせる。 FIG. 8 shows the relationship between the sensitivity, which is the change in the intermediate potential Vout with respect to the change in the detection capacitance Cx, and the magnitude of the detection capacitance Cx based on the above equation (9). The relationship shown in FIG. 8 is based on the assumption that the combined capacitance Cs is equal to the detected capacitance Cx in the above equation (9). This reflects the state at the time when the process of S12 is completed. That is, when the process of S12 is completed, the combined capacitance Cs is as close as possible to the detected capacitance Cx, so they are considered to be equal to each other. As shown in FIG. 8, the amount of change in the intermediate potential Vout when the detection capacitance Cx changes after the processing of S12 is completed depends on the detection capacitance Cx when the processing of S12 is completed. This is because the amount of change in the intermediate potential Vout when the detection capacitance Cx changes after the processing of S12 is completed depends on the combined capacitance Cs when the processing of S12 is completed. Therefore, after the processing of S12 is completed, the change in the differential voltage ΔV due to the change of the detection capacitance Cx by a predetermined amount can be regarded as dependent on the combined capacitance Cs at the time when the processing of S12 is completed.

そこで本実施形態では、差分電圧ΔVを、S12の処理が完了した時点における合成容量Csが標準容量値CStypであるときにおける値に換算すべく、差分電圧ΔVに感度比CSratioを乗算する。 Therefore, in the present embodiment, the difference voltage ΔV is multiplied by the sensitivity ratio CSratio in order to convert the difference voltage ΔV into a value when the combined capacitance Cs is the standard capacitance value CStyp at the time when the processing of S12 is completed.

そして、制御回路18は、上位容量値Cxcと下位容量値Cxfとの和を、検出容量Cx(n)に代入する(S30)。ここで、変数「n」は、図6の処理が繰り返し実行される際の今回のサンプリング値であることを示す。 Then, the control circuit 18 substitutes the sum of the upper capacitance value Cxc and the lower capacitance value Cxf for the detected capacitance Cx(n) (S30). Here, the variable "n" indicates the current sampling value when the process of FIG. 6 is repeatedly executed.

次に、制御回路18は、今回算出した検出容量Cx(n)から前回算出した検出容量Cx(n-1)を減算した値が、所定量ΔCth以上であるか否かを判定する(S32)。この処理は、人の特定部位が電極34に近接したか否かを判定する処理である。制御回路18は、電極34に特定部位が近接すると検出容量Cxが増加することに鑑み、所定量ΔCth以上増加する場合(S32:YES)、特定部位が近接すると判定し、接触感知フラグに「1」を代入する(S34)。これに対し、制御回路18は、検出容量Cxの増加量が所定量ΔCth未満の場合(S32:NO)、接触感知フラグに「0」を代入する(S36)。そして、制御回路18は、接触感知フラグの値を通信線50を介してECUに出力する(S38)。 Next, the control circuit 18 determines whether or not the value obtained by subtracting the detected capacitance Cx(n−1) calculated last time from the detected capacitance Cx(n) calculated this time is equal to or greater than a predetermined amount ΔCth (S32). . This process is a process of determining whether or not a specific part of a person has come close to the electrode 34 . In view of the fact that the detection capacitance Cx increases when the specific site approaches the electrode 34, the control circuit 18 determines that the specific site approaches when the detection capacitance Cx increases by a predetermined amount ΔCth or more (S32: YES), and sets the contact sensing flag to "1". ” is substituted (S34). On the other hand, when the amount of increase in the detection capacitance Cx is less than the predetermined amount ΔCth (S32: NO), the control circuit 18 substitutes "0" for the contact sensing flag (S36). Then, the control circuit 18 outputs the value of the contact sensing flag to the ECU via the communication line 50 (S38).

制御回路18は、S38の処理が完了する場合、変数nを更新する(S40)。
なお、制御回路18は、S20,S40の処理が完了する場合には、図6に示した一連の処理を一旦終了する。
When the process of S38 is completed, the control circuit 18 updates the variable n (S40).
When the processes of S20 and S40 are completed, the control circuit 18 once terminates the series of processes shown in FIG.

このように、本実施形態によれば、差分電圧ΔVを感度比CSratioによって補正することにより、合成容量Csに対する検出容量Cxの差が同一であっても、S16の処理が完了した時点の合成容量Csによって差分電圧ΔVが異なることを補償することができる。すなわち、上記の式(9)によれば、S12の処理が完了した時点の合成容量Csが大きい場合には、小さい場合よりも、検出容量Cxが変化した際の中間電位Voutの変化量の大きさ、すなわち絶対値が小さくなる。一方、感度比CSratioは、合成容量Csが大きい場合に小さい場合よりも大きくなるパラメータである。したがって、差分電圧ΔVの大きさが同一であっても、合成容量Csが大きい場合に小さい場合よりも、下位容量値Cxfの大きさ、すなわち絶対値が大きい値とされる。したがって、S12の処理が完了した時点の合成容量Csの大きさによって検出容量Cxが変化した際の中間電位Voutの変化量の大きさが変動することを抑制することができ、ひいては検出容量Cxを高精度に算出することができる。 As described above, according to the present embodiment, by correcting the differential voltage ΔV by the sensitivity ratio CSratio, even if the difference between the detected capacitance Cx and the combined capacitance Cs is the same, the combined capacitance at the time when the process of S16 is completed is It is possible to compensate for the difference in the differential voltage ΔV depending on Cs. That is, according to the above equation (9), when the combined capacitance Cs at the time when the processing of S12 is completed is large, the amount of change in the intermediate potential Vout when the detection capacitance Cx changes is greater than when it is small. , that is, the absolute value becomes smaller. On the other hand, the sensitivity ratio CSratio is a parameter that becomes larger when the combined capacitance Cs is large than when it is small. Therefore, even if the magnitude of the difference voltage ΔV is the same, when the combined capacitance Cs is large, the lower capacitance value Cxf, that is, the absolute value, is made larger than when it is small. Therefore, it is possible to suppress the variation in the amount of change in the intermediate potential Vout when the detection capacitance Cx changes due to the magnitude of the combined capacitance Cs at the time when the processing of S12 is completed. It can be calculated with high precision.

以上説明した本実施形態によれば、さらに以下の作用効果を奏する。
(8)コンデンサアレイ11のスイッチ23を操作する都度、各配線等の寄生容量が変化するおそれがある。そのため、検出容量Cxを更新する都度、それに先立ってS12の処理を実行する場合には、検出対象の静電容量が実際には変化していないのに、上記寄生容量の変化に起因してS30の処理によって算出される検出容量Cxが変化するおそれがある。これに対し、本実施形態では、S12の処理が完了すると、基準容量制御値CScntを固定した状態で、検出容量Cxの変化を監視することによって、寄生容量の変化を検出対象の静電容量の変化と誤検出することを抑制できる。
According to this embodiment described above, the following operational effects are obtained.
(8) Each time the switch 23 of the capacitor array 11 is operated, the parasitic capacitance of each wiring may change. Therefore, if the processing of S12 is executed prior to each update of the detection capacitance Cx, the capacitance to be detected does not actually change, but the change in the parasitic capacitance causes the change in S30 to occur. There is a possibility that the detected capacitance Cx calculated by the processing of . On the other hand, in the present embodiment, when the process of S12 is completed, the change in the parasitic capacitance is detected by monitoring the change in the detection capacitance Cx while the reference capacitance control value CScnt is fixed. False detection of changes can be suppressed.

(9)2分探索処理において、制御値b0~b7のそれぞれを、1つずつ操作量とし、その都度、放電処理を再度実行した後、コンデンサアレイ11および電極34を直列接続する処理を実行した。これにより、検出コンデンサ12にリーク電流が生じる場合であっても、上位容量値Cxcと検出コンデンサ12の実際の静電容量との差を極力小さくすることができる。 (9) In the binary search process, each of the control values b0 to b7 is set as one manipulated variable, and each time the discharge process is executed again, the process of connecting the capacitor array 11 and the electrode 34 in series is executed. . As a result, even if a leak current occurs in the detection capacitor 12, the difference between the upper capacitance value Cxc and the actual capacitance of the detection capacitor 12 can be minimized.

<第3の実施形態>
以下、第3の実施形態について、第1の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。
<Third Embodiment>
The third embodiment will be described below with reference to the drawings, focusing on differences from the first embodiment.

図9に、制御回路18が実行する処理の手順を示す。図9に示す処理は、制御回路18によって所定周期で繰り返し実行される。なお、図9において、図6に示した処理に対応する処理については、便宜上、同一のステップ番号を付与する。 FIG. 9 shows the procedure of processing executed by the control circuit 18 . The processing shown in FIG. 9 is repeatedly executed by the control circuit 18 at a predetermined cycle. In addition, in FIG. 9, the same step numbers are assigned to the processes corresponding to the processes shown in FIG. 6 for the sake of convenience.

図9に示す一連の処理において、制御回路18は、S28の処理が完了すると、差分電圧ΔVaに、S26の処理によって取得した差分電圧ΔVを代入する(S50)。そして、制御回路18は、所定時間T1が経過するまで待機する(S52:NO)。ここで所定時間T1は、図9の処理の繰り返しの周期よりも短い時間間隔に設定されている。そして、制御回路18は、所定時間T1が経過すると(S52:YES)、差分電圧ΔVを再取得し(S54)、これを差分電圧ΔVbに代入し(S56)、S30の処理に移行する。 In the series of processes shown in FIG. 9, when the process of S28 is completed, the control circuit 18 substitutes the differential voltage .DELTA.V obtained by the process of S26 into the differential voltage .DELTA.Va (S50). Then, the control circuit 18 waits until the predetermined time T1 elapses (S52: NO). Here, the predetermined time T1 is set to a time interval shorter than the repetition cycle of the processing in FIG. Then, when the predetermined time T1 has passed (S52: YES), the control circuit 18 acquires the differential voltage ΔV again (S54), substitutes it for the differential voltage ΔVb (S56), and proceeds to the process of S30.

また、制御回路18は、S34,S36の処理の完了後、差分電圧ΔVaと差分電圧ΔVbとの差の絶対値が規定量ΔVthよりも大きいか否かを判定する(S58)。ここで、規定量ΔVthは、たとえば電極34が導体等、抵抗値が低い部材によって接地と電気的に導通状態となるなどして、異常なリーク電流が生じ、近接検知センサとしての機能を果たすことができない状況における検出容量Cxの変化速度に応じて設定されている。制御回路18は、規定量ΔVthよりも大きいと判定する場合(S58:YES)、異常通知フラグに「1」を代入する(S60)一方、規定量ΔVth以下の場合(S58:NO)、異常感知フラグに「0」を代入する(S62)。そして、制御回路18は、S60,S62の処理が完了する場合、接触感知フラグと異常通知フラグとのそれぞれの値を、通信線50を介してECUに出力する(S38a)。ここで、ECUは、異常通知フラグが「1」の場合、接触感知フラグの値を無効とし、異常がある旨を外部に報知する報知処理等を実行する。 Further, after completing the processes of S34 and S36, the control circuit 18 determines whether or not the absolute value of the difference between the differential voltage ΔVa and the differential voltage ΔVb is larger than the specified amount ΔVth (S58). Here, the prescribed amount ΔVth is defined as, for example, when the electrode 34 is electrically connected to the ground by a member such as a conductor having a low resistance value, an abnormal leak current is generated, and the function of the proximity detection sensor is fulfilled. is set according to the rate of change of the detection capacitance Cx in a situation in which it is impossible to If the control circuit 18 determines that the value is greater than the specified amount ΔVth (S58: YES), it substitutes "1" for the abnormality notification flag (S60). "0" is substituted for the flag (S62). Then, when the processes of S60 and S62 are completed, the control circuit 18 outputs the respective values of the contact detection flag and the abnormality notification flag to the ECU via the communication line 50 (S38a). Here, when the abnormality notification flag is "1", the ECU invalidates the value of the contact sensing flag, and executes a notification process or the like for notifying the outside that there is an abnormality.

制御回路18は、S38aの処理が完了する場合、S40の処理を実行する。なお、制御回路18は、S20,S40の処理が完了する場合、図9に示す一連の処理を一旦終了する。 The control circuit 18 executes the process of S40 when the process of S38a is completed. When the processes of S20 and S40 are completed, the control circuit 18 once terminates the series of processes shown in FIG.

図10に、二分探索処理の完了時からの中間電位Voutの推移を示す。詳しくは、実線にて、正常時における中間電位Voutの推移例を示し、一点鎖線にて、異常時における中間電位Voutの推移例を示す。図10に示すように、所定時間T1の経過時における中間電位Voutの低下量が、異常時においては大きくなる。そのため、制御回路18は、S58の処理によって、異常時における中間電位Voutの低下を、差分電圧ΔVの変化速度の大きさ(絶対値)が大きいことに基づき検知する。そして、その場合に異常がある旨、ECUに通知することにより、異常がある場合に、ECUを介して報知することができる。なお、異常時の中間電位Voutの変化は、低下のこともあれば、上昇のこともあることに鑑み、S58の処理では、差分電圧ΔVの変化速度の大きさを監視している。 FIG. 10 shows transition of the intermediate potential Vout after completion of the binary search process. Specifically, the solid line indicates an example of transition of the intermediate potential Vout in a normal state, and the dashed-dotted line indicates an example of transition of the intermediate potential Vout in an abnormal state. As shown in FIG. 10, the amount of decrease in the intermediate potential Vout after the elapse of the predetermined time T1 increases in the abnormal state. Therefore, the control circuit 18 detects a drop in the intermediate potential Vout in the abnormal state based on the magnitude (absolute value) of change speed of the difference voltage ΔV by the process of S58. By notifying the ECU of the occurrence of an abnormality in this case, it is possible to notify the occurrence of the abnormality via the ECU. In view of the fact that the change in the intermediate potential Vout in the event of an abnormality may be a decrease or an increase, the process of S58 monitors the rate of change of the differential voltage ΔV.

ちなみに、図10には、S24の処理の完了時の時刻t1、S26の処理の実行時の時刻t2、およびS54の処理の実行時の時刻t3とともに、正常と判定するうちで中間電位Voutの低下速度が最大となるものを、二点鎖線にて示した。本実施形態では、S24の処理の完了時からS54の処理の実行時までの間に正常と判定するうちで中間電位Voutの低下速度が最大となるものの中間電位Voutの低下量を、規定量ΔVthとしている。そのため、S26の処理の実行時の時刻t2とS24の処理の完了時の時刻t1との時間差T0を極力小さく設定している。ただし、時間差T0を小さくすることに限界がある場合、規定量ΔVthを、時間差T0に応じたマージンを設けて設定すればよい。もっとも、リーク電流による異常が生じている場合には、S24の処理の完了時に近いほど、中間電位Voutの低下速度が大きいことから、時間差T0は極力短いことが望ましい。 Incidentally, FIG. 10 shows the time t1 when the process of S24 is completed, the time t2 when the process of S26 is executed, and the time t3 when the process of S54 is executed. The two-dot chain line indicates the maximum velocity. In the present embodiment, the amount of decrease in the intermediate potential Vout of which the rate of decrease in the intermediate potential Vout is the largest among the determinations of normality from the completion of the process of S24 to the execution of the process of S54 is set by a specified amount ΔVth and Therefore, the time difference T0 between the time t2 when the process of S26 is executed and the time t1 when the process of S24 is completed is set as small as possible. However, if there is a limit to reducing the time difference T0, the specified amount ΔVth may be set with a margin corresponding to the time difference T0. However, when there is an abnormality due to leakage current, the closer to the completion of the process of S24, the faster the intermediate potential Vout decreases, so it is desirable that the time difference T0 be as short as possible.

<対応関係>
上記実施形態における事項と、上記「課題を解決するための手段」の欄に記載した事項との対応関係は、次の通りである。以下では、「課題を解決するための手段」の欄に記載した解決手段の番号毎に、対応関係を示している。
<Correspondence relationship>
Correspondence relationships between the items in the above embodiment and the items described in the "Means for Solving the Problems" column are as follows. Below, the corresponding relationship is shown for each number of the solution described in the column of "means for solving the problem".

[1,2,8]可変容量コンデンサは、コンデンサアレイ11に対応する。電圧印加装置は、レギュレータ31に対応する。操作処理は、図4のS1の処理や、図6および図9のS12の処理に対応する。検出処理は、図4のS2~S4の処理や、図6および図9のS26~S30の処理に対応する。[3]図4の処理に対応する。[4]図6や図9の処理に対応する。[5]出力処理は、図6のS38の処理や、図9のS38aの処理に対応する。[6]第1放電経路は、コンデンサアレイ11に並列接続され、第1スイッチ13を備える経路に対応し、第1放電用開閉器は、第1スイッチ13に対応する。第2放電経路は、第3スイッチ15を備える経路に対応し、第2放電用開閉器は、第3スイッチ15に対応する。[7]「所定の対象物が前記電極に近接した旨の信号を出力するための前記差動増幅回路の出力値のサンプリング周期」は、図9の処理の周期に対応し、「所定の対象物が前記電極に近接した旨の信号を出力するための前記差動増幅回路の出力値のサンプリング周期よりも短いサンプリング周期」は、所定時間T1に対応する。 The [1,2,8] variable capacitors correspond to the capacitor array 11 . A voltage applying device corresponds to the regulator 31 . The operation process corresponds to the process of S1 in FIG. 4 and the process of S12 in FIGS. The detection processing corresponds to the processing of S2 to S4 in FIG. 4 and the processing of S26 to S30 in FIGS. [3] Corresponds to the processing in FIG. [4] Corresponds to the processing in FIGS. [5] The output process corresponds to the process of S38 in FIG. 6 and the process of S38a in FIG. [6] The first discharge path corresponds to the path connected in parallel to the capacitor array 11 and provided with the first switch 13 , and the first discharge switch corresponds to the first switch 13 . The second discharge path corresponds to the path with the third switch 15 and the second discharge switch corresponds to the third switch 15 . [7] ``Sampling cycle of the output value of the differential amplifier circuit for outputting a signal indicating that a predetermined object has approached the electrode'' corresponds to the cycle of the processing in FIG. "Sampling period shorter than the sampling period of the output value of the differential amplifier circuit for outputting a signal indicating that an object has approached the electrode" corresponds to the predetermined time T1.

本実施形態は、以下のように変更して実施することができる。本実施形態及び以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。
・前記実施形態において、コンデンサアレイ11の複数のコンデンサ22の容量Cn(n=0~7)は、式(1)に示すような2のべき乗の関係になっていなくてもよい。例えば容量Cn(n=0~7)は、3以上の自然数のべき乗の関係になっていてもよい。
This embodiment can be implemented with the following modifications. This embodiment and the following modified examples can be implemented in combination with each other within a technically consistent range.
- In the above-described embodiment, the capacitances Cn (n=0 to 7) of the plurality of capacitors 22 of the capacitor array 11 do not have to be in a power-of-two relationship as shown in equation (1). For example, the capacitances Cn (n=0 to 7) may have a relationship of powers of 3 or more natural numbers.

・前記実施形態において、コンデンサアレイ11のコンデンサ22は、互いに容量が異なるのであればその個数は任意である。また、複数のコンデンサ22の容量は、2以上の自然数のべき乗の関係になっていてもよいし、一定の偏差で漸増する関係になっていてもよい。 The number of capacitors 22 in the capacitor array 11 is arbitrary as long as the capacitors 22 have different capacities. Also, the capacities of the plurality of capacitors 22 may have a relationship of powers of two or more natural numbers, or may have a relationship of gradually increasing with a constant deviation.

・前記第1の実施形態において、AD変換回路17を省略して検出コンデンサ12の容量をアナログ処理で検出してもよい。
・前記第1の実施形態において、差動増幅回路16を省略して差分電圧ΔVをそのままAD変換回路17でAD変換してもよい。
- In the first embodiment, the AD conversion circuit 17 may be omitted and the capacitance of the detection capacitor 12 may be detected by analog processing.
- In the first embodiment, the differential amplifier circuit 16 may be omitted and the differential voltage ΔV may be AD-converted by the AD converter circuit 17 as it is.

・前記第1の実施形態において、差動増幅回路16に代えて中間電位Voutを増幅する増幅器を採用してもよい。あるいは、差動増幅回路16を省略して中間電位VoutをそのままAD変換回路17でAD変換してもよい。つまり、検出部18aとしての制御回路18は、中間電位Voutをそのまま検出するものであってもよい。 - In the first embodiment, instead of the differential amplifier circuit 16, an amplifier that amplifies the intermediate potential Vout may be employed. Alternatively, the differential amplifier circuit 16 may be omitted and the intermediate potential Vout may be AD-converted by the AD conversion circuit 17 as it is. That is, the control circuit 18 as the detection section 18a may detect the intermediate potential Vout as it is.

・前記第1の実施形態において、第1合成容量Cs1及び第2合成容量Cs2は、中間電位Voutと参照電位Vrefとの大小関係が反転する付近の合成容量Csのうちのいずれかであればよい。 - In the first embodiment, the first combined capacitor Cs1 and the second combined capacitor Cs2 may be any of the combined capacitors Cs in the vicinity where the magnitude relationship between the intermediate potential Vout and the reference potential Vref is inverted. .

・前記実施形態において、低側電位V2は、グランドと等電位(=0)でなくてもよい。この場合、例えば式(4)におけるV1を「V1-V2」に変更すればよい。
・前記実施形態において、電源の容量分圧の電位の調整目標値である参照電位Vrefは、「V1/2」に限定されるものではなく、例えば「V1/3」など任意に変更してもよい。参照電位Vrefを任意に変更しても、合成容量Cs及び検出コンデンサ12の容量による電源の容量分圧の電位、即ち中間電位Voutが参照電位Vrefに一致する推定合成容量Cseを演算することで、検出容量Cxを導出可能である。
- In the above embodiment, the low-side potential V2 does not have to be the same potential (=0) as the ground. In this case, for example, V1 in equation (4) should be changed to "V1-V2".
In the above-described embodiment, the reference potential Vref, which is the adjustment target value of the potential of the capacitive voltage division of the power supply, is not limited to "V1/2". good. Even if the reference potential Vref is arbitrarily changed, by calculating the potential of the capacitance division of the power supply by the combined capacitance Cs and the capacitance of the detection capacitor 12, that is, the estimated combined capacitance Cse in which the intermediate potential Vout matches the reference potential Vref, A detection capacitance Cx can be derived.

・前記実施形態において、参照電位Vrefは、抵抗分圧以外にDAC容量分圧等によって設定してもよい。
・前記第1の実施形態において、容量の検出対象である検出コンデンサ12は複数であってもよい。なお、複数の検出コンデンサ12の検出容量Cxを個別に導出する場合、それら以外の回路構成であるコンデンサアレイ11等と、例えば時分割などで選択的に接続するスイッチを設ければよい。このような複数の検出コンデンサ12の検出容量Cxの個別な導出は、各検出コンデンサ12の検出容量Cxの導出に必要な時間が短縮されていることで実現できる。
- In the above-described embodiment, the reference potential Vref may be set by DAC capacity voltage division or the like instead of resistance voltage division.
- In the first embodiment, there may be a plurality of detection capacitors 12 whose capacities are to be detected. When the detection capacitances Cx of the plurality of detection capacitors 12 are individually derived, a switch may be provided to selectively connect the capacitor array 11 or the like, which is a circuit configuration other than those, by time division or the like. Such individual derivation of the detection capacitances Cx of the plurality of detection capacitors 12 can be realized by shortening the time required to derive the detection capacitances Cx of the respective detection capacitors 12 .

・図6や図9における二分探索処理(S12)において、制御値b7~b0のそれぞれの決定値を確定させるに先立って、放電処理を都度実行することは必須ではない。換言すれば、上記第1の実施形態における1~7と同等としてもよい。 - In the binary search process (S12) in FIGS. 6 and 9, it is not essential to execute the discharge process each time before determining the determined values of the control values b7 to b0. In other words, they may be equivalent to 1 to 7 in the first embodiment.

・図6や図9の処理では、感度比CSratioを、基準容量制御値CScntを標準容量値CStypによって除算した値としたが、これに限らない。たとえば、上位容量値Cxcを標準容量値CStypによって除算した値としてもよい。 6 and 9, the sensitivity ratio CSratio is a value obtained by dividing the reference capacity control value CScnt by the standard capacity value CStyp, but it is not limited to this. For example, it may be a value obtained by dividing the upper capacitance value Cxc by the standard capacitance value CStyp.

・差分電圧ΔVを、合成容量Csが標準容量値CStyp等の所定値であるときの値に換算する換算処理としては、S28の処理に限らない。たとえば、基準容量制御値CScntを差分電圧ΔVに乗算する処理としてもよい。なお、こうした処理を行いつつも検出容量Cxの大きさを第2の実施形態や第3の実施形態と同等とするうえでは、差動増幅回路16のゲイン「R2/R1」を、前記第2の実施形態で例示した値の「1/CStyp」とすればよい。 The conversion process for converting the differential voltage ΔV into a value when the combined capacitance Cs is a predetermined value such as the standard capacitance value CStyp is not limited to the process of S28. For example, a process of multiplying the difference voltage ΔV by the reference capacitance control value CScnt may be performed. In addition, in order to make the magnitude of the detection capacitance Cx equivalent to that of the second embodiment and the third embodiment while performing such processing, the gain "R2/R1" of the differential amplifier circuit 16 is set to the second The value "1/CStyp" exemplified in the embodiment may be used.

・図5に例示した構成において、検出容量Cxを第1の実施形態において例示した処理によって算出してもよい。その際、所定時間T1の経過時の差分電圧ΔVの変化量に基づき異常の有無を判断する処理を加えてもよい。 - In the configuration illustrated in FIG. 5, the detected capacitance Cx may be calculated by the process illustrated in the first embodiment. At that time, a process of judging whether or not there is an abnormality based on the amount of change in the differential voltage ΔV when the predetermined time T1 has elapsed may be added.

・図5に例示した構成において、制御回路18を、CPUとROMとを備え、ROMに記憶されたプログラムをCPUが実行することによって、図6や図9に例示した処理を実現してもよい。 - In the configuration illustrated in FIG. 5, the control circuit 18 may include a CPU and a ROM, and the CPU may execute a program stored in the ROM, thereby realizing the processes illustrated in FIGS. .

・図5に例示した構成において、フィルタ回路を削除してもよい。
・図5の構成においてレギュレータ31を備えることは必須ではない。
・S32の処理において、今回の検出容量Cx(n)から前回の検出容量Cx(n-1)を減算した値が所定量ΔCth以上であるか否かを判定する代わりに、今回の検出容量Cx(n)から前回の検出容量Cx(n-1)を減算した値の絶対値が所定量ΔCth以上であるか否かを判定してもよい。
- In the configuration illustrated in FIG. 5, the filter circuit may be deleted.
- It is not essential to provide the regulator 31 in the configuration of FIG.
In the processing of S32, instead of determining whether or not the value obtained by subtracting the previous detected capacitance Cx(n-1) from the current detected capacitance Cx(n) is equal to or greater than a predetermined amount ΔCth, the current detected capacitance Cx It may be determined whether or not the absolute value of the value obtained by subtracting the previous detected capacitance Cx(n-1) from (n) is equal to or greater than a predetermined amount ΔCth.

・図9の処理において、S56の処理の後、差分電圧ΔVbに基づき、検出容量Cxを再算出し、これからS58の処理において、再算出した検出容量Cxから検出容量Cx(n)を減算した値の絶対値が規定量ΔCth1以上であるか否かを判定してもよい。これによっても、差分電圧ΔVの変化量の大きさが規定量よりも大きいことに基づき、異常の有無を判定していることとなる。 In the process of FIG. 9, after the process of S56, the detected capacitance Cx is recalculated based on the differential voltage ΔVb, and in the process of S58, the value obtained by subtracting the detected capacitance Cx(n) from the recalculated detected capacitance Cx. may be determined whether or not the absolute value of is greater than or equal to a specified amount ΔCth1. This also determines whether or not there is an abnormality based on the amount of change in the difference voltage ΔV being larger than the specified amount.

・前記実施形態において、接続点N1及び制御回路18の間に、中間電位Vout及び参照電位Vrefを入力してそれらの大小関係を判定するコンパレータを設けてもよい。そして、前述の二分探索の際、差動増幅回路16等に代えて、コンパレータにより中間電位Vout及び参照電位Vrefの大小関係、即ち合成容量Cs及び検出容量Cxの大小関係を判定させてもよい。この場合であっても、制御回路18は、コンパレータによる判定結果に基づいて、コンデンサアレイ11の設定値「abcd_efgh」を決定できる。 - In the above embodiment, a comparator may be provided between the connection point N1 and the control circuit 18 to input the intermediate potential Vout and the reference potential Vref and determine the magnitude relationship between them. In the above-described binary search, a comparator may be used instead of the differential amplifier circuit 16 to determine the magnitude relationship between the intermediate potential Vout and the reference potential Vref, that is, the magnitude relationship between the combined capacitance Cs and the detection capacitance Cx. Even in this case, the control circuit 18 can determine the set value "abcd_efgh" of the capacitor array 11 based on the determination result of the comparator.

・差動増幅回路16に代えて、中間電位Vout及び参照電位Vrefの大小を比較するコンパレータを備えてもよい。この場合であっても、コンデンサアレイ11の設定値「abcd_efgh」を決定できることから、コンデンサアレイ11の合成容量Csを検出容量Cxに等しいとみなすなどすることにより、検出容量Cxを検出できる。 - Instead of the differential amplifier circuit 16, a comparator for comparing the intermediate potential Vout and the reference potential Vref may be provided. Even in this case, since the set value "abcd_efgh" of the capacitor array 11 can be determined, the detection capacitance Cx can be detected by assuming that the combined capacitance Cs of the capacitor array 11 is equal to the detection capacitance Cx.

・中間電位Voutが参照電位Vrefを挟む2つの値であって且つ中間電位Voutと参照電位Vrefとの差が最小となるときの合成容量Csに基づき検出容量Cxを検出する処理としては、第1の実施形態において例示した、差分電圧ΔV1,ΔV2に基づく線形補間によって検出容量Cxを算出するものに限らない。たとえば、2つの値の中央値を検出容量Cxとみなしてもよい。なお、この処理は、差動増幅回路16に代えて、中間電位Vout及び参照電位Vrefの大小を比較するコンパレータを備えることによっても実現できる。 As the processing for detecting the detection capacitance Cx based on the combined capacitance Cs when the intermediate potential Vout has two values sandwiching the reference potential Vref and the difference between the intermediate potential Vout and the reference potential Vref is the minimum, the first is not limited to the calculation of the detected capacitance Cx by linear interpolation based on the differential voltages ΔV1 and ΔV2 as exemplified in the embodiment. For example, the median of the two values may be regarded as the detected capacitance Cx. Note that this process can also be realized by providing a comparator for comparing the intermediate potential Vout and the reference potential Vref in place of the differential amplifier circuit 16 .

上記実施形態及び変更例から把握できる技術的思想について記載する。
静電容量検出装置は、互いに容量の異なる複数の並列接続のコンデンサを有し、それら複数のコンデンサのオン状態及びオフ状態が選択的に切り替えられることで合成容量が変化するコンデンサアレイと、前記コンデンサアレイに直列接続された検出コンデンサと、前記複数のコンデンサを選択的にオン状態及びオフ状態に切り替えるスイッチング制御部と、前記合成容量及び前記検出コンデンサの容量による電源の容量分圧の電位である中間電位を検出する検出部と、前記中間電位と予め設定された参照電位との大小関係が反転する付近の前記合成容量のうちのいずれかを第1合成容量及び第2合成容量として取得する取得部と、前記合成容量がそれぞれ前記第1合成容量及び前記第2合成容量であるときの前記中間電位である第1中間電位及び第2中間電位に基づいて、前記中間電位が前記参照電位に一致するときの前記コンデンサアレイの推定合成容量を演算する演算部と、前記推定合成容量に基づいて、前記検出コンデンサの容量を検出容量として導出する導出部とを備える。
Technical ideas that can be grasped from the above embodiment and modifications will be described.
The electrostatic capacitance detection device includes a capacitor array having a plurality of parallel-connected capacitors with different capacities, wherein the combined capacitance is changed by selectively switching the on state and off state of the plurality of capacitors; A detection capacitor connected in series with an array, a switching control unit for selectively switching the plurality of capacitors to an on state and an off state, and an intermediate potential that is a potential of capacitive voltage division of a power supply by the combined capacitance and the capacitance of the detection capacitor. a detection unit that detects a potential; and an acquisition unit that acquires, as a first combined capacitance and a second combined capacitance, one of the combined capacitances near the point where the magnitude relationship between the intermediate potential and a preset reference potential is inverted. and the intermediate potential matches the reference potential based on the first intermediate potential and the second intermediate potential, which are the intermediate potentials when the combined capacitance is the first combined capacitance and the second combined capacitance, respectively. and a derivation unit for deriving the capacitance of the detection capacitor as a detection capacitance based on the estimated synthesis capacitance.

この構成によれば、前記取得部により、前記中間電位が前記参照電位に一致するときの前記コンデンサアレイの容量付近の前記第1合成容量及び前記第2合成容量が取得される。そして、前記演算部により、前記第1中間電位及び前記第2中間電位に基づいて、前記推定合成容量が演算される。そして、前記導出部により、前記推定合成容量及び前記検出コンデンサの容量による電源の容量分圧の電位である前記中間電位が前記参照電位に一致することに基づいて、前記検出容量が導出される。 According to this configuration, the acquisition unit acquires the first combined capacitance and the second combined capacitance near the capacitance of the capacitor array when the intermediate potential matches the reference potential. The calculation unit calculates the estimated combined capacitance based on the first intermediate potential and the second intermediate potential. Then, the deriving unit derives the detection capacitance based on the fact that the intermediate potential, which is the potential of the capacitance voltage division of the power supply by the estimated combined capacitance and the capacitance of the detection capacitor, matches the reference potential.

前記合成容量は、前記スイッチング制御部による前記複数のコンデンサの選択的なオン状態及びオフ状態への切り替えによって、前記第1合成容量又は前記第2合成容量へと速やかに収束させることができる。従って、前記検出コンデンサの容量の検出に必要な時間をより短縮できる。加えて、前記検出容量は、前記推定合成容量との電源の容量分圧の電位である前記中間電位が前記参照電位に一致するように導出されることで、前記コンデンサアレイの容量の分解能よりも高精度に前記検出コンデンサの容量を検出できる。 The combined capacitance can be quickly converged to the first combined capacitance or the second combined capacitance by selectively switching the plurality of capacitors to the ON state and the OFF state by the switching control unit. Therefore, the time required to detect the capacitance of the detection capacitor can be shortened. In addition, the detection capacitance is derived so that the intermediate potential, which is the potential of the capacitive voltage division of the power supply with the estimated combined capacitance, matches the reference potential. The capacitance of the detection capacitor can be detected with high accuracy.

上記静電容量検出装置について、前記検出部は、前記中間電位と前記参照電位との差分電圧を検出することが好ましい。
この構成によれば、前記検出部は、前記中間電位と前記参照電位との差分電圧を検出すればよいため、例えば前記中間電位の全範囲に比べて検出に要する範囲をより縮小できる。
In the capacitance detection device, it is preferable that the detection section detects a differential voltage between the intermediate potential and the reference potential.
According to this configuration, since the detection section only needs to detect the differential voltage between the intermediate potential and the reference potential, the range required for detection can be reduced compared to the entire range of the intermediate potential, for example.

上記静電容量検出装置について、前記中間電位と前記参照電位との前記差分電圧を増幅する増幅部を備えることが好ましい。
この構成によれば、前記増幅部により、前記中間電位と前記参照電位との前記差分電圧が増幅されることで、例えば該差分電圧が微小であったとしてもこれをより際立たせることができる。
It is preferable that the capacitance detection device includes an amplifier that amplifies the differential voltage between the intermediate potential and the reference potential.
According to this configuration, the differential voltage between the intermediate potential and the reference potential is amplified by the amplifying section, so that even if the differential voltage is very small, it can be made more conspicuous.

上記静電容量検出装置について、前記中間電位と前記参照電位との前記差分電圧をAD変換するAD変換部を備えることが好ましい。
この構成によれば、前記中間電位と前記参照電位との前記差分電圧をデジタル値で扱うことができ、より円滑な演算処理を実現できる。
It is preferable that the capacitance detection device includes an AD converter that AD-converts the differential voltage between the intermediate potential and the reference potential.
According to this configuration, the differential voltage between the intermediate potential and the reference potential can be handled as a digital value, and smoother arithmetic processing can be realized.

(イ)上記静電容量検出装置において、
前記複数のコンデンサの容量は、2のべき乗の関係になっている、静電容量検出装置。
この構成によれば、二分探索により最短で前記第1合成容量及び前記第2合成容量を取得できる。
(B) In the above capacitance detection device,
The capacitance detection device, wherein the capacitances of the plurality of capacitors are in a power-of-two relationship.
According to this configuration, the first combined capacity and the second combined capacity can be acquired in the shortest time by binary search.

ΔV…差分電圧、C0~C7…容量、Cs…合成容量、Cx…検出容量、Cs1…第1合成容量、Cs2…第2合成容量、Cse…推定合成容量、Vref…参照電位、Vout…中間電位、Vout1…第1中間電位、Vout2…第2中間電位、11…コンデンサアレイ、12…検出コンデンサ、13…第1スイッチ、14…第2スイッチ、15…第3スイッチ、16…差動増幅回路(増幅部)、17…AD変換回路(AD変換部)、18…制御回路、18a…検出部、18b…スイッチング制御部、18c…取得部、18d…演算部、18e…導出部、21…容量部、22…コンデンサ、23…スイッチ。 ΔV... Differential voltage, C0 to C7... Capacity, Cs... Combined capacity, Cx... Detection capacity, Cs1... First combined capacity, Cs2... Second combined capacity, Cse... Estimated combined capacity, Vref... Reference potential, Vout... Intermediate potential , Vout1... First intermediate potential, Vout2... Second intermediate potential, 11... Capacitor array, 12... Detection capacitor, 13... First switch, 14... Second switch, 15... Third switch, 16... Differential amplifier circuit ( Amplifier section), 17 AD conversion circuit (AD conversion section) 18 Control circuit 18a Detection section 18b Switching control section 18c Acquisition section 18d Calculation section 18e Derivation section 21 Capacitance section , 22...capacitor, 23...switch.

Claims (9)

可変容量コンデンサと、
静電容量の検出対象を構成する電極と、
制御回路と、を備え、
前記制御回路は、
前記可変容量コンデンサを介して前記電極に電圧印加装置の電圧が印加されているときにおいて、前記可変容量コンデンサと前記電極との接続点の電位である中間電位を参照電位に制御すべく前記可変容量コンデンサの静電容量を操作する操作処理と、
前記参照電位に制御した際の前記可変容量コンデンサの静電容量に基づき、前記検出対象の静電容量を検出する検出処理と、を実行するものであって、
前記中間電位と前記参照電位とを入力とし、それらの差分に応じた電圧信号を出力する差動増幅回路を備え、
前記検出処理は、前記参照電位に制御した際の前記可変容量コンデンサの静電容量に加えて、前記参照電位に制御した際の前記差動増幅回路の出力値に基づき前記検出対象の静電容量を検出する処理であって、
前記検出処理は、前記参照電位に制御した際の前記可変容量コンデンサの静電容量と前記参照電位とに応じて把握される前記検出対象の静電容量である上位容量値を、前記差動増幅回路の出力値に基づき補正することによって前記検出対象の静電容量を検出する処理であって且つ、前記差動増幅回路の出力値が同一であっても、前記参照電位に制御した際の前記可変容量コンデンサの静電容量が大きい場合に小さい場合よりも前記出力値に基づく補正量の大きさを大きくする処理である静電容量検出装置。
a variable capacitor;
an electrode constituting a capacitance detection target;
a control circuit;
The control circuit is
When the voltage of the voltage application device is applied to the electrode via the variable capacitor, the variable capacitor is controlled to control an intermediate potential, which is a potential at a connection point between the variable capacitor and the electrode, to a reference potential. an operation process for manipulating the capacitance of the capacitor;
a detection process for detecting the capacitance of the detection target based on the capacitance of the variable capacitor when controlled to the reference potential,
a differential amplifier circuit that receives the intermediate potential and the reference potential and outputs a voltage signal corresponding to the difference between the intermediate potential and the reference potential;
In the detection process, the capacitance to be detected is based on the output value of the differential amplifier circuit when controlled to the reference potential, in addition to the capacitance of the variable capacitor when controlled to the reference potential. A process for detecting
In the detection process, an upper capacitance value, which is the capacitance to be detected which is grasped according to the capacitance of the variable capacitor and the reference potential when controlled to the reference potential, is amplified by the differential amplification. A process of detecting the capacitance of the detection target by correcting based on the output value of the circuit, and even if the output value of the differential amplifier circuit is the same, the above when the reference potential is controlled. A capacitance detection device that performs processing for increasing the magnitude of the correction amount based on the output value when the capacitance of the variable capacitor is large compared to when the capacitance is small.
可変容量コンデンサと、
静電容量の検出対象を構成する電極と、
制御回路と、を備え、
前記制御回路は、
前記可変容量コンデンサを介して前記電極に電圧印加装置の電圧が印加されているときにおいて、前記可変容量コンデンサと前記電極との接続点の電位である中間電位を参照電位に制御すべく前記可変容量コンデンサの静電容量を操作する操作処理と、
前記参照電位に制御した際の前記可変容量コンデンサの静電容量に基づき、前記検出対象の静電容量を検出する検出処理と、を実行するものであって、
前記中間電位と前記参照電位とを入力とし、それらの差分に応じた電圧信号を出力する差動増幅回路を備え、
前記検出処理は、前記参照電位に制御した際の前記可変容量コンデンサの静電容量に加えて、前記参照電位に制御した際の前記差動増幅回路の出力値に基づき前記検出対象の静電容量を検出する処理であり、
前記制御回路は、
前記検出処理を繰り返し実行し、
前記検出処理によって検出される前記検出対象の静電容量が変化する場合、変化した旨の信号を出力する出力処理を実行する静電容量検出装置。
a variable capacitor;
an electrode constituting a capacitance detection target;
a control circuit;
The control circuit is
When the voltage of the voltage application device is applied to the electrode via the variable capacitor, the variable capacitor is controlled to control an intermediate potential, which is a potential at a connection point between the variable capacitor and the electrode, to a reference potential. an operation process for manipulating the capacitance of the capacitor;
a detection process for detecting the capacitance of the detection target based on the capacitance of the variable capacitor when controlled to the reference potential,
a differential amplifier circuit that receives the intermediate potential and the reference potential and outputs a voltage signal corresponding to the difference between the intermediate potential and the reference potential;
In the detection process, the capacitance to be detected is based on the output value of the differential amplifier circuit when controlled to the reference potential, in addition to the capacitance of the variable capacitor when controlled to the reference potential. is a process for detecting
The control circuit is
Repeating the detection process,
A capacitance detection device that executes an output process of outputting a signal indicating the change when the capacitance of the detection target detected by the detection process changes.
前記検出処理は、前記参照電位に制御した際の前記可変容量コンデンサの静電容量と前記参照電位とに応じて把握される前記検出対象の静電容量である上位容量値を、前記差動増幅回路の出力値に基づき補正することによって前記検出対象の静電容量を検出する処理であって且つ、前記差動増幅回路の出力値が同一であっても、前記参照電位に制御した際の前記可変容量コンデンサの静電容量が大きい場合に小さい場合よりも前記出力値に基づく補正量の大きさを大きくする処理である請求項2記載の静電容量検出装置。 In the detection process, an upper capacitance value, which is the capacitance to be detected which is grasped according to the capacitance of the variable capacitor and the reference potential when controlled to the reference potential, is amplified by the differential amplification. A process of detecting the capacitance of the detection target by correcting based on the output value of the circuit, and even if the output value of the differential amplifier circuit is the same, the above when the reference potential is controlled. 3. The electrostatic capacitance detection device according to claim 2, wherein the correction amount based on the output value is made larger when the capacitance of the variable capacitor is large than when it is small. 可変容量コンデンサと、
静電容量の検出対象を構成する電極と、
制御回路と、を備え、
前記制御回路は、
前記可変容量コンデンサを介して前記電極に電圧印加装置の電圧が印加されているときにおいて、前記可変容量コンデンサと前記電極との接続点の電位である中間電位を参照電位に制御すべく前記可変容量コンデンサの静電容量を操作する操作処理と、
前記参照電位に制御した際の前記可変容量コンデンサの静電容量に基づき、前記検出対象の静電容量を検出する検出処理と、を実行するものであって、
前記検出処理は、前記中間電位が前記参照電位を挟む一対の値であって且つ前記中間電位と前記参照電位との差がそれぞれ最小となるときの前記可変容量コンデンサの静電容量の2つの値に基づき、前記検出対象の静電容量を検出する処理であり、
前記制御回路は、
前記検出処理を繰り返し実行し、
前記検出処理によって検出される前記検出対象の静電容量が変化する場合、変化した旨の信号を出力する出力処理を実行する静電容量検出装置。
a variable capacitor;
an electrode constituting a capacitance detection target;
a control circuit;
The control circuit is
When the voltage of the voltage application device is applied to the electrode via the variable capacitor, the variable capacitor is controlled to control an intermediate potential, which is a potential at a connection point between the variable capacitor and the electrode, to a reference potential. an operation process for manipulating the capacitance of the capacitor;
a detection process for detecting the capacitance of the detection target based on the capacitance of the variable capacitor when controlled to the reference potential,
The detection process includes two values of the capacitance of the variable capacitor when the intermediate potential is a pair of values sandwiching the reference potential and the difference between the intermediate potential and the reference potential is minimized. A process for detecting the capacitance of the detection target based on,
The control circuit is
Repeating the detection process,
A capacitance detection device that executes an output process of outputting a signal indicating the change when the capacitance of the detection target detected by the detection process changes.
前記可変容量コンデンサを放電させる第1放電経路と、
前記第1放電経路を開閉する第1放電用開閉器と、
前記電極を放電させる第2放電経路と、
前記第2放電経路を開閉する第2放電用開閉器と、を備え、
前記制御回路は、
前記第1放電用開閉器および前記第2放電用開閉器を閉状態として前記可変容量コンデンサおよび前記電極を放電する放電処理を実行し、
前記検出処理を、前記放電処理の後に前記第1放電用開閉器および前記第2放電用開閉器を開状態とし、前記電圧印加装置によって前記可変容量コンデンサを介して前記電極に電圧が印加されているときに実行し、
前記検出処理を、前記中間電位を前記参照電位に一旦制御した後に前記可変容量コンデンサの静電容量を固定した状態で繰り返し実行する請求項2~4のいずれか1項に記載の静電容量検出装置。
a first discharge path for discharging the variable capacitor;
a first discharge switch that opens and closes the first discharge path;
a second discharge path for discharging the electrode;
a second discharge switch that opens and closes the second discharge path,
The control circuit is
performing a discharge process of discharging the variable capacitor and the electrode by closing the first discharge switch and the second discharge switch;
In the detection process, the first discharge switch and the second discharge switch are opened after the discharge process, and a voltage is applied to the electrode via the variable capacitor by the voltage application device. run when
5. The electrostatic capacitance detection according to any one of claims 2 to 4, wherein the detection process is repeatedly executed with the capacitance of the variable capacitor fixed after the intermediate potential is once controlled to the reference potential. Device.
前記中間電位と前記参照電位とを入力とし、それらの差分に応じた電圧信号を出力する差動増幅回路を備え、
前記出力処理は、所定の対象物が前記電極に近接した旨の信号を出力するための前記差動増幅回路の出力値のサンプリング周期よりも短いサンプリング周期における前記差動増幅回路の出力値の変化量の大きさが規定量より大きい場合、当該静電容量検出装置に異常がある旨の信号を出力する処理を含む請求項記載の静電容量検出装置。
a differential amplifier circuit that receives the intermediate potential and the reference potential and outputs a voltage signal corresponding to the difference between the intermediate potential and the reference potential;
The output processing changes the output value of the differential amplifier circuit in a sampling period shorter than the sampling period of the output value of the differential amplifier circuit for outputting a signal indicating that a predetermined object has approached the electrode. 6. The capacitance detection device according to claim 5 , further comprising a process of outputting a signal indicating that the capacitance detection device is abnormal when the magnitude of the amount is larger than a specified amount.
前記可変容量コンデンサは、コンデンサとスイッチとの直列接続体が複数並列接続されたものであって、前記スイッチのオン・オフ操作によって静電容量を可変とするものであり、
複数の前記直列接続体同士で、該当するコンデンサの静電容量が互いに異なる請求項1~のいずれか1項に記載の静電容量検出装置。
The variable capacitor is formed by connecting a plurality of series-connected bodies of a capacitor and a switch in parallel, and the capacitance is made variable by turning on and off the switch,
The capacitance detection device according to any one of claims 1 to 6 , wherein the capacitances of corresponding capacitors of the plurality of series-connected bodies are different from each other.
互いに容量の異なる複数の並列接続のコンデンサを有し、それら複数のコンデンサのオン状態及びオフ状態が選択的に切り替えられることで合成容量が変化するコンデンサアレイと、a capacitor array having a plurality of parallel-connected capacitors with different capacities, wherein the combined capacitance is changed by selectively switching the on-state and off-state of the plurality of capacitors;
前記コンデンサアレイに直列接続された検出コンデンサと、a sensing capacitor connected in series with the capacitor array;
前記複数のコンデンサを選択的にオン状態及びオフ状態に切り替えるスイッチング制御部と、a switching control unit that selectively switches the plurality of capacitors between an on state and an off state;
前記合成容量及び前記検出コンデンサの容量による電源の容量分圧の電位である中間電位を検出する検出部と、a detection unit that detects an intermediate potential that is a potential of a power supply capacitive voltage divided by the combined capacitance and the capacitance of the detection capacitor;
前記中間電位と予め設定された参照電位との大小関係が反転する付近の前記合成容量のうちのいずれかを第1合成容量及び第2合成容量として取得する取得部と、an obtaining unit that obtains, as a first combined capacitance and a second combined capacitance, one of the combined capacitances near the point where the magnitude relationship between the intermediate potential and a preset reference potential is inverted;
前記合成容量がそれぞれ前記第1合成容量及び前記第2合成容量であるときの前記中間電位である第1中間電位及び第2中間電位に基づいて、前記中間電位が前記参照電位に一致するときの前記コンデンサアレイの推定合成容量を演算する演算部と、When the intermediate potential matches the reference potential, based on the first intermediate potential and the second intermediate potential, which are the intermediate potentials when the combined capacitance is the first combined capacitor and the second combined capacitor, respectively. a computing unit that computes the estimated combined capacitance of the capacitor array;
前記推定合成容量に基づいて、前記検出コンデンサの容量を検出容量として導出する導出部とを備えた、静電容量検出装置。and a derivation unit that derives the capacitance of the detection capacitor as a detection capacitance based on the estimated combined capacitance.
前記検出部は、前記第1中間電位と前記参照電位との第1差分電圧を検出するとともに、前記第2中間電位と前記参照電位との第2差分電圧を検出し、The detection unit detects a first differential voltage between the first intermediate potential and the reference potential, and detects a second differential voltage between the second intermediate potential and the reference potential,
前記演算部は、前記第1差分電圧及び前記第2差分電圧に基づいて、前記中間電位が前記参照電位に一致するときの前記コンデンサアレイの推定合成容量を演算する請求項8記載の静電容量検出装置。9. The capacitance according to claim 8, wherein the calculation unit calculates the estimated combined capacitance of the capacitor array when the intermediate potential matches the reference potential, based on the first differential voltage and the second differential voltage. detection device.
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