JPH03137568A - Device for detecting moving object electrostatically - Google Patents

Device for detecting moving object electrostatically

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JPH03137568A
JPH03137568A JP27520589A JP27520589A JPH03137568A JP H03137568 A JPH03137568 A JP H03137568A JP 27520589 A JP27520589 A JP 27520589A JP 27520589 A JP27520589 A JP 27520589A JP H03137568 A JPH03137568 A JP H03137568A
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昇 増田
Yasuo Fujii
康生 藤井
Tetsuo Osawa
大澤 哲夫
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Abstract

PURPOSE:To eliminate restriction of material of an attachment mounted on a moving object by providing one oscillation circuit and two tuning circuits to detect a change in electrostatic capacitance with the movement of the moving object as change in a tuning point of each of the tuning circuits. CONSTITUTION:A pair of electrodes 3 and 3' is provided facing an attachment 14 mounted on a moving object to detect movement of the attachment 14 as change in electrostatic capacitance. When the moving object moves in this arrangement, the attachment 14 moves in linkage with this, parts 16 and 17 to be detected of the attachment pass near the electrodes. As a result, the movement of the moving object is detected as change in capacitance with the electrodes 3 and 3' to apply a detection signal to corresponding first and second tuning circuits 2 and 2' from the electrodes. The tuning circuits 2 and 2' causes a change in resonance frequency according to the change in capacitance to transmit a corresponding signal. An output circuit 7 determines a difference of signals applied from the tuning circuits 2 and 2' to output a differential signal.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、静電容量の変化を検出して移動体の回転ある
いは直進の物理的な移動量を検出する移動体の静電検出
装置に関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to an electrostatic detection device for a moving object that detects changes in capacitance to detect the amount of rotational or linear physical movement of the moving object. It is something.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

従来から、回転移動の検出装置として、磁気式の装置と
、電磁誘導式の装置と、光学式の装置とが知られている
Conventionally, magnetic devices, electromagnetic induction devices, and optical devices are known as rotational movement detection devices.

前記磁気式の装置は、磁性体の回転ドラムの表面に複数
のN極とS極とを着磁形成し、この回転ドラムを回転軸
に装着し、回転軸と一体的に回転する回転ドラムの近傍
に磁気センサを配置し、前記回転軸の回転移動量を回転
ドラムを介して磁気センサにより検出するものである。
The magnetic device has a plurality of north and south poles magnetized on the surface of a rotating drum made of magnetic material, and this rotating drum is attached to a rotating shaft, and the rotating drum rotates integrally with the rotating shaft. A magnetic sensor is arranged nearby, and the amount of rotational movement of the rotating shaft is detected by the magnetic sensor via the rotating drum.

また、1!磁誘導式の装置は、回転軸に装着するmN体
のアタッチメントを備え、このアタッチメントの近傍位
置にコイル式の検出部を設け、アタッチメントの表面に
形成した凹凸やニジ−カレントを検出することにより、
回転軸の回転移動量を検出するものである。
Also, 1! The magnetic induction type device is equipped with an mN body attachment that is attached to a rotating shaft, and a coil type detection unit is installed near this attachment to detect unevenness and rainbow current formed on the surface of the attachment.
This detects the amount of rotational movement of the rotating shaft.

さらに、光学式の装置は、回転体に装着するアタフチメ
ントの表面に例えば光をよ(反射する部分と、光をほと
んど反射しない面を交互に設け、このアタッチメントか
ら反射する光の光量を検出することにより回転体の回転
移動量を検出するものである。
Furthermore, optical devices are capable of detecting the amount of light reflected from the attachment by alternately providing parts that reflect light and surfaces that hardly reflect light on the surface of an attachment attached to a rotating body. This detects the amount of rotational movement of the rotating body.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problem to be solved by the invention]

しかしながら、前記磁気式の装置は、回転ドラムを磁性
体により構成しなければならないという制約があり、ま
た、電磁誘導式の装置も、アタッチメントを誘電体によ
り構成しなければならないという材料上の制約がある。
However, the magnetic device has a limitation in that the rotating drum must be made of a magnetic material, and the electromagnetic induction device also has a material limitation in that the attachment must be made of a dielectric material. be.

また、光学式の装置は、アタッチメントの表面に光の反
射量の強弱部を形成しなければならないという面倒があ
り、また、反射光量を処理する光学系の装置も複雑にな
るという問題があった。
In addition, optical devices have the problem of having to form areas of strong and weak light reflection on the surface of the attachment, and the optical system that processes the amount of reflected light also becomes complicated. .

本発明は上記従来の課題を解決するためになされたもの
であり、その目的は、移動体に装着するアタッチメント
の材料上の制約がな(、また、装置構成の簡易な移動体
の静電検出装置を提供することにある。
The present invention has been made in order to solve the above-mentioned conventional problems, and its purpose is to eliminate restrictions on the material of attachments attached to moving objects (and to provide electrostatic detection for moving objects with a simple device configuration). The goal is to provide equipment.

〔課題を解決するための手段〕[Means to solve the problem]

本発明は上記目的を達成するために、次のように構成さ
れている。すなわち、本発明は、移動体に装着され移動
体の移動を前記被検出部に対する静電容量変化によって
検出するための被検出部が設けられているアタッチメン
トと、移動体と共に移動するアタッチメントの移動を静
電容量の変化によって検出する静電センサ装置とによっ
て構成される移動体の静電検出装置であって、前記静電
センサ装置は周波数信号を発振出力する1個の発振回路
と、前記アタッチメントの被検出部で検出される外部静
電容量の変化を受けて前記周波数信号との同調点が変化
する第1および第2の2個の同調回路と、前記第1の同
調回路側から加えられる信号と第2の同調回路側から加
えられる信号との差動出力を送出する出力回路とを有し
て構成されていることを特徴としている。
In order to achieve the above object, the present invention is configured as follows. That is, the present invention provides an attachment that is attached to a movable body and is provided with a detected part for detecting the movement of the movable body by a change in capacitance with respect to the detected part, and a movement of the attachment that moves together with the movable body. An electrostatic detection device for a moving object that includes an electrostatic sensor device that detects by a change in capacitance, the electrostatic sensor device including one oscillation circuit that oscillates and outputs a frequency signal, and the attachment. two tuning circuits, a first and a second tuning circuit whose tuning point with the frequency signal changes in response to a change in external capacitance detected by the detected section; and a signal applied from the first tuning circuit side. and an output circuit that sends out a differential output of the signal applied from the second tuning circuit side.

〔作用〕[Effect]

本発明では、移動体に装着されるアタッチメントに対向
してアタッチメントの移動を静電容量の変化として検出
する例えば一対の電極が設けられる。この状態で、移動
体が移動すると、これに連動してアタッチメントが移動
し、アタッチメントの被検出部が電極の近傍を通過して
い(、この結果、一対の電極で移動体の移動が静電容量
の変化として検出され、各電極から対応する第1および
第2の同調回路へ検出信号が加えられる。各同調回路で
はこの外部静電容量の変化に応じて、共振周波数を変化
させ、前記外部静電容量の変化に対応する信号を送出す
る。出力回路は、前記第1の同調回路側から加えられる
信号と、第2の同調回路側から加えられる信号との差を
求め、その差動信号を出力する。
In the present invention, for example, a pair of electrodes are provided opposite to an attachment mounted on a moving body to detect movement of the attachment as a change in capacitance. In this state, when the moving object moves, the attachment moves in conjunction with this, and the detected part of the attachment passes near the electrode (as a result, the movement of the moving object is caused by capacitance between the pair of electrodes). is detected as a change in the external capacitance, and a detection signal is applied from each electrode to the corresponding first and second tuning circuits.Each tuning circuit changes the resonant frequency in accordance with this change in external capacitance. The output circuit sends out a signal corresponding to the change in capacitance.The output circuit calculates the difference between the signal applied from the first tuned circuit side and the signal applied from the second tuned circuit side, and outputs the differential signal. Output.

〔実施例〕〔Example〕

以下、本発明に係る移動体の静電検出装置の一実施例を
図面に基づいて説明する。第1図には本発明の一実施例
のブロック図が示されている6本実施例の装置は、アタ
ッチメント14と、静電センサ装置とからなる。前記ア
タッチメント14は第3図に示すように、軸孔15を有
する金属あるいは合成樹脂等からなる円板によって構成
され、この円板の側面側には複数の凸部16が等角間隔
に形成されており、この凸部16と凹部17とで静電容
量の被検出部が構成されている。
EMBODIMENT OF THE INVENTION Hereinafter, one embodiment of the electrostatic detection device for a moving object according to the present invention will be described based on the drawings. A block diagram of an embodiment of the present invention is shown in FIG. 1. The device of this embodiment consists of an attachment 14 and an electrostatic sensor device. As shown in FIG. 3, the attachment 14 is constituted by a disk made of metal or synthetic resin having a shaft hole 15, and a plurality of convex portions 16 are formed at equal angular intervals on the side surface of the disk. The convex portion 16 and the concave portion 17 constitute a capacitance detected portion.

一方、静電センサ装置は、発振回路1と、同調回路2,
2′と、検波回路4,4′と、増幅回路5.5′と、出
力回路としての差動増幅器7とからなる。前記発振回路
1と、同調回路(第1の同調回路)2と、検波回路4と
、増幅回路5とで第1系列のセンサ回路13aが構成さ
れており、同様に、発振回路lと、同調回路(第2の同
調回路)2′と、検波回路4′と、増幅回路5′とで第
2系列のセンサ回路13bが構成されている。すなわち
、1個の発振回路1を共有して2系列のセンサ回路13
a、13bが形成され、この各センサ回路13a、13
bの出力側には差動増幅器7が接続される。
On the other hand, the electrostatic sensor device includes an oscillation circuit 1, a tuning circuit 2,
2', detection circuits 4 and 4', amplifier circuits 5 and 5', and a differential amplifier 7 as an output circuit. The oscillation circuit 1, the tuning circuit (first tuning circuit) 2, the detection circuit 4, and the amplifier circuit 5 constitute a first series sensor circuit 13a. A second series of sensor circuits 13b is composed of a circuit (second tuning circuit) 2', a detection circuit 4', and an amplifier circuit 5'. That is, two series of sensor circuits 13 share one oscillation circuit 1.
a, 13b are formed, and each sensor circuit 13a, 13
A differential amplifier 7 is connected to the output side of b.

本実施例では第1系列のセンサ回路13aと第2系列の
センサ回路13bは同一の回路構成としている。
In this embodiment, the first series of sensor circuits 13a and the second series of sensor circuits 13b have the same circuit configuration.

第2図は一系列(第1系列)のセンサ回路の詳細を示し
たもので、発振回路1には超高周波、本実施例では0.
5 GHz〜5GHzの範囲内の固定された一定の発振
周波数を発振する誘電体共振器としてのセラミック共振
器lOが用いられている。この発振回路lは前記高周波
の発振信号を発振し、これを高インピーダンス変換部6
の出力側から同調回路2に加える。この同調回路2は発
振回路1の誘電体共振器lOとは別個独立の誘電体共振
器としてのセラミック共振器12によって構成され、検
出部11には外部静電容量の変化を検出するピックアッ
プ電極3が接続されている。
FIG. 2 shows the details of one series (first series) of sensor circuits, in which the oscillation circuit 1 uses an ultra-high frequency, which in this embodiment is 0.
A ceramic resonator IO is used as a dielectric resonator that oscillates at a fixed and constant oscillation frequency within the range of 5 GHz to 5 GHz. This oscillation circuit l oscillates the high frequency oscillation signal and converts it into the high impedance conversion section 6.
is applied to the tuning circuit 2 from the output side of the . This tuning circuit 2 is constituted by a ceramic resonator 12 as a dielectric resonator separate and independent from the dielectric resonator lO of the oscillation circuit 1, and the detection section 11 includes a pickup electrode 3 for detecting changes in external capacitance. is connected.

検波回路4は結合コンデンサ25を介してセラミック共
振器12に接続されており、この検波回路4はインダク
タンス素子21と、ダイオード22と、コンデンサ23
と、抵抗器24とによって構成されており、前記セラミ
ック共振器12からの出力信号は結合コンデンサ25を
介して検波回路4に加えられるようになっている。前記
ダイオード22と、コンデンサ23と、抵抗器24は検
波回路の検波部を構成するが、本実施例ではこのダイオ
ード22の動作点は0電圧よりも負側に十分深くバイア
ス点が設定されている。前記検波部はセラミック共振器
12から出力される超高周波の出力信号を包絡線検波し
、被検出体の信号帯域の信号に変換するものである。
The detection circuit 4 is connected to the ceramic resonator 12 via a coupling capacitor 25, and this detection circuit 4 includes an inductance element 21, a diode 22, and a capacitor 23.
and a resistor 24, and the output signal from the ceramic resonator 12 is applied to the detection circuit 4 via a coupling capacitor 25. The diode 22, the capacitor 23, and the resistor 24 constitute a detection section of the detection circuit, and in this embodiment, the operating point of the diode 22 has a bias point set sufficiently deep on the negative side from 0 voltage. . The detection section performs envelope detection of the ultra-high frequency output signal output from the ceramic resonator 12, and converts it into a signal in the signal band of the detected object.

このように、検波部はセラミック共振器12からの超高
周波信号を検波するが、このとき、ダイオード22の特
性インピーダンスを考察すれば、このダイオード22の
順方向のインピーダンスがセラミック共振器12に大き
な影響を与え、このダイオード22を直接共振器12に
接続すると共振器12のQが低下するという不都合が生
じる。この不都合を防止するために、前記インダクタン
ス素子21がダイオード22のアノード側に接続されて
いる。つまり、コンデンサ25とこのインダクタンス素
子21は高インピーダンス化回路として機能し、Qの低
下を防止する。
In this way, the detection section detects the ultra-high frequency signal from the ceramic resonator 12. At this time, if we consider the characteristic impedance of the diode 22, we can see that the forward impedance of the diode 22 has a large effect on the ceramic resonator 12. If the diode 22 is directly connected to the resonator 12, the Q of the resonator 12 will be lowered. In order to prevent this inconvenience, the inductance element 21 is connected to the anode side of the diode 22. In other words, the capacitor 25 and the inductance element 21 function as a high impedance circuit and prevent Q from decreasing.

増幅回路5はトランジスタ27と抵抗器等の素子を用い
て構成され、この増幅回路5は検波回路4から加えられ
る信号を増幅し出力回路に供給する。
The amplifier circuit 5 is constructed using elements such as a transistor 27 and a resistor, and this amplifier circuit 5 amplifies the signal applied from the detection circuit 4 and supplies it to the output circuit.

なお、第2図の回路中の記号の頭部は接地点を示してい
る。
Note that the head of the symbol in the circuit of FIG. 2 indicates a grounding point.

静電センサ装置は上記のように構成される一系列のセン
サ回路が前述したように、13aと13bとで2系列備
えられるものであり、共通の発振回路lからは高周波の
周波数信号がそれぞれの系列の同調回路2,2′に加え
られている。そして、各系列の増幅回路5,5′から送
出される信号は出力回路としての差動増幅器7に加えら
れている。
As mentioned above, the electrostatic sensor device has two series of sensor circuits 13a and 13b configured as described above, and a high frequency signal is transmitted from the common oscillation circuit l to each sensor circuit. It is added to the tuning circuits 2, 2' of the series. The signals sent out from the amplifier circuits 5, 5' of each series are applied to a differential amplifier 7 as an output circuit.

前記センサ回路13a、13bの検出部11に設けられ
ているピックアップ電極3,3′はその一方側が前記ア
タッチメント14の被検出部としての凸部16に対向配
置され、他方側の電極3′はアタッチメント14の被検
出部としての凹部17に対向配置される。すなわち、ア
タッチメント14に対して、−方便のピックアップ電極
3 (3’ )が最小の静電容量となるときに、他方側
のピックアップ電極3(3)は最大の静電容量となる位
置に配置される。
One side of the pickup electrodes 3, 3' provided in the detection section 11 of the sensor circuits 13a, 13b is arranged to face the protrusion 16 as the detected section of the attachment 14, and the other side electrode 3' The recess 17 serving as the detection target portion of 14 is disposed opposite to the recess 17 . That is, with respect to the attachment 14, when the pick-up electrode 3 (3') on the other side has the minimum capacitance, the pick-up electrode 3 (3) on the other side is located at the position where the capacitance is the maximum. Ru.

本実施例は以上説明したように構成されており、以下、
その動作について説明する。
This embodiment is configured as explained above, and the following will be explained below.
Its operation will be explained.

第10図に示すように、センサ回路13a、13bのセ
ラミック共振器12の共振周波数(同調周波数)f、に
対して発振回路1の発振周波数r、かわずかにずれた位
置に設定されている状態において、被測定装置の回転軸
に装着されたアタッチメントが回転軸とともに回転移動
を行うと、回転軸側をグランドとしてピックアップ電極
3.3′とアタッチメンH4間に静電容量の変化が生じ
る。すなわち、第4図(a)に示すように、ピックアッ
プ電極3がアタッチメント14の凹部17に対向し、ピ
ックアップ電極3′が凸部16に対向した状態から、ア
タッチメンH4が回転して矢印方向に移動すると、第4
図(b)に示すように、ピックアップ電極3は凸部16
に対向し、ピックアップ電極3′は凹部17に対向する
。このように、アタッチメント14の回転移動に伴って
、ピックアップ電極3.3′はアタッチメント14の凸
部16と凹部17に交互に対向し、アタッチメント14
に対する静電容量の変化が生じる0例えば、ピックアッ
プ電極3によって検出される静電容量が第10図でΔC
だけ変化して同調回路2の共振周波数がΔfだけ偏倚す
ると、同副回路2から静電容量の変化成分ΔCに対応す
る出力電圧の変化成分Δ■が取り出せる。同様にピック
アップ電極3′によって検出される静電容量がΔC′変
化すると同調回路2′の共振周波数がΔr′だけ偏倚し
、同調回路2′から出力電圧の変化成分Δ■′が取り出
される。また、同調回路2.2′では発振周波数f、と
同調回路2.2′における共振周波数の変化成分Δ「、
Δf゛とのかけ算が行われる。すなわち、第1系列のセ
ンサ回路13aでは、発振周波数f、の周波数信号と、
共振点の変化成分Δfとのかけ算が行われ、また、第2
系列のセンサ回路13bでは発振周波数f、の周波数信
号と共振点での変化成分Δf′とのかけ算が行われ、い
わゆるAM変調が得られる0本実施例において、発振周
波数を超高周波数、例えばIG七とすれば、各系列の変
調信号はIGI(zを中心とし、凸部16と凹部17と
の段差に対応した超高周波の信号になり、この超高周波
の信号が対応する検波回路4.4′に加えられる。検波
回路4.4′ではこの超高周波信号を包路線検波を行っ
て被検出部の信号帯域(本実施例では3MHzの信号)
に変換する。この帯域変換された信号は増幅回路5゜5
′によって増幅され、その出力信号は出力回路としての
差動増幅器7に送られる。
As shown in FIG. 10, the oscillation frequency r of the oscillation circuit 1 is set at a position slightly shifted from the resonance frequency (tuning frequency) f of the ceramic resonator 12 of the sensor circuits 13a and 13b. When the attachment attached to the rotating shaft of the device to be measured rotates together with the rotating shaft, a change in capacitance occurs between the pickup electrode 3.3' and the attachment H4 with the rotating shaft side as the ground. That is, as shown in FIG. 4(a), from a state in which the pickup electrode 3 faces the recess 17 of the attachment 14 and the pickup electrode 3' faces the projection 16, the attachment H4 rotates and moves in the direction of the arrow. Then, the fourth
As shown in Figure (b), the pickup electrode 3 has a convex portion 16
, and the pickup electrode 3' faces the recess 17. In this manner, as the attachment 14 rotates, the pickup electrodes 3.3' alternately face the convex portions 16 and the concave portions 17 of the attachment 14, and the pickup electrodes 3.3'
For example, the capacitance detected by the pickup electrode 3 is ΔC in FIG.
When the resonant frequency of the tuning circuit 2 is shifted by Δf, the output voltage change component Δ■ corresponding to the capacitance change component ΔC can be taken out from the subcircuit 2. Similarly, when the capacitance detected by the pickup electrode 3' changes by ΔC', the resonance frequency of the tuned circuit 2' shifts by Δr', and a changing component Δ■' of the output voltage is taken out from the tuned circuit 2'. In addition, in the tuned circuit 2.2', the oscillation frequency f, and the change component Δ of the resonant frequency in the tuned circuit 2.2',
Multiplication with Δf′ is performed. That is, in the first series sensor circuit 13a, the frequency signal of the oscillation frequency f,
Multiplication by the change component Δf of the resonance point is performed, and the second
In the series sensor circuit 13b, a frequency signal with an oscillation frequency f is multiplied by a variation component Δf' at the resonance point, and so-called AM modulation is obtained. 7, the modulation signal of each series becomes an ultra-high frequency signal centered on IGI (z) and corresponding to the level difference between the convex portion 16 and the concave portion 17, and this ultra-high frequency signal is transmitted to the corresponding detection circuit 4.4. '.The detection circuit 4.4' performs envelope detection on this ultra-high frequency signal to determine the signal band of the detected part (3 MHz signal in this example).
Convert to This band-converted signal is sent to the amplifier circuit 5゜5.
', and its output signal is sent to a differential amplifier 7 as an output circuit.

差動増幅器7では、第1系列の増幅回路5から加えられ
る信号と、第2系列の増幅回路5′から加えられる信号
との差を求めてこれを増幅し、単一の差動検出信号とし
て図示されていない信号処理回路等に加える。この信号
処理回路は、例えば、コンパレータを含むコンピュータ
回路等により構成され、前記差動増幅器7から加えられ
る差動検出信号をコンパレータによってパルス波形に整
形し、そのパルス数をカウント、演算することにより回
転数、回転角度の検出ができ、また、パルス間の時間を
計測、演算することにより、回転加速度の検出が可能に
なり、さらに、差動増幅器7から加えられる差動検出信
号の電圧値を解析することにより、回転体の微小回転位
置の検出が可能になる。
The differential amplifier 7 calculates the difference between the signal applied from the first series amplifier circuit 5 and the signal applied from the second series amplifier circuit 5', amplifies it, and outputs it as a single differential detection signal. It is added to a signal processing circuit, etc. not shown. This signal processing circuit is composed of, for example, a computer circuit including a comparator, and the differential detection signal applied from the differential amplifier 7 is shaped into a pulse waveform by the comparator, and the number of pulses is counted and calculated. In addition, by measuring and calculating the time between pulses, rotational acceleration can be detected.Furthermore, the voltage value of the differential detection signal applied from the differential amplifier 7 can be analyzed. By doing so, it becomes possible to detect the minute rotational position of the rotating body.

上記のように、本実施例によれば、センサ回路13aに
よって検出される静電容量の検出信号と、センサ回路1
3bによって検出される検出信号との差動出力を求めて
いるから、回転軸の振れや偏心の誤差要因が効果的に取
り除かれることとなり、これにより、信頼性の高い高精
度の回転検出が可能となる。
As described above, according to this embodiment, the capacitance detection signal detected by the sensor circuit 13a and the sensor circuit 1
Since a differential output with the detection signal detected by 3b is required, error factors such as runout and eccentricity of the rotating shaft are effectively removed, making it possible to detect rotation with high reliability and precision. becomes.

また、本実施例では発振回路1と同調回路2゜2′の共
振器をいずれも誘電体共振器により構成しているから、
装置の小型化が図れる。また、誘電体共振器をQが高い
セラミック誘電体により構成し、かつ、回路を高インピ
ーダンス化しているので微小静電容量の超高感度の検出
が可能となり、本実施例の装置ではI Xl0−’P 
F程度の微小静電容量の変化が検出可能となる。このよ
うな超高感度の装置で超高周波の発振周波数を用いて静
電検出を行う場合には、第1系列のセンサ回路13aの
発振周波数と第2系列のセンサ回路13bの発振周波数
とが少しでも異なると相互干渉が起こり、正確な検出を
行うことができないが、本実施例のように、センサ回路
13a、13bの発振回路lを共有させることにより、
このような弊害を完全に防止することができ、信頼性の
高い高精度の検出を可能にする。
In addition, in this embodiment, the resonators of the oscillation circuit 1 and the tuning circuit 2゜2' are both constituted by dielectric resonators.
The device can be made smaller. Furthermore, since the dielectric resonator is constructed of a ceramic dielectric material with a high Q and the circuit is made to have a high impedance, ultra-high sensitivity detection of minute capacitance is possible. 'P
Changes in capacitance as small as F can be detected. When performing electrostatic detection using an ultra-high oscillation frequency with such an ultra-high sensitivity device, the oscillation frequency of the first series sensor circuit 13a and the oscillation frequency of the second series sensor circuit 13b may be slightly different. However, if the sensor circuits 13a and 13b are different, mutual interference occurs and accurate detection cannot be performed.However, by sharing the oscillation circuit l of the sensor circuits 13a and 13b as in this embodiment,
Such adverse effects can be completely prevented, and highly reliable and highly accurate detection is possible.

なお、本発明は上記実施例に限定されることはなく、様
々な実施の態様を採り得る0例えば、上記実施例では、
被検出部としての凸部16と凹部17とを円板の側面側
に形成したが、これを、第5図に示すように、円板の円
周面に形成し、歯車状のアタッチメントとしてもよく、
あるいは、第6図に示すように、ガラス等の絶縁性の円
板の円周面あるいは側面(第5図では側面)に金属蒸着
膜18を等角間隔に形成し、絶縁性の材料部分と金属蒸
着膜18の部分との誘電率の違いを利用した被検出部を
構成することも可能である。
It should be noted that the present invention is not limited to the above-mentioned embodiments, and may take various embodiments.For example, in the above-mentioned embodiments,
Although the convex portion 16 and the concave portion 17 as the detected portion are formed on the side surface of the disc, these can also be formed on the circumferential surface of the disc as shown in Fig. 5, and can also be used as a gear-shaped attachment. often,
Alternatively, as shown in FIG. 6, metal vapor deposition films 18 are formed at equal angular intervals on the circumferential surface or side surface (the side surface in FIG. 5) of an insulating disc made of glass, etc. It is also possible to configure the detected portion by utilizing the difference in dielectric constant from the metal vapor deposited film 18 portion.

さらに上記実施例では、発振回路1の共振器と、同調回
路2.2′の共振器とを共に誘電体共振器(セラミック
共振器)により構成したが、これらをストリップライン
で構成することも可能である。
Furthermore, in the above embodiment, both the resonator of the oscillation circuit 1 and the resonator of the tuning circuit 2.2' are constructed of dielectric resonators (ceramic resonators), but they can also be constructed of strip lines. It is.

さらに、上記実施例の静電センサ装置にはAFC(^u
tomatic Frequency Control
)回路を設けていないが、例えば第7図に示すように、
各系列のセンサ回路にAFC回路8を設けてもよい、こ
のAFC回路8は、例えば、オペアンプ28と、コンデ
ンサ29.30と、可変抵抗器31と、抵抗器32.3
5と、可変容量ダイオード33と、結合コンデンサ34
とを主要回路素子にもって構成できるものであり、前記
可変容量ダイオード33はコンデンサ30と抵抗器32
によって構成される積分回路から印加される電圧に応じ
て容量を変化させ、この容量変化を結合コンデンサ34
を介してセラミック共振器12に伝え、同共振器12の
共振周波数を変える。このAFC回路8を設けることで
、発振周波数f1を第10図において左右にずらすこと
が可能であり、したがって、この発振周波数r、の変位
によって同調点を変えることができる。換言すれば、静
電容量変化に対する検出電圧のレベルと、その検出レベ
ル範囲とを任意に可変することが可能となり、検出の対
象となる回転軸の感応回転数とその検出範囲を適宜可変
調整することが可能になる。これに対し、AFC回路を
有していない本実施例では、DCレベル(直流レベル)
からの移動検出を行うことができるという利点(A F
 C回路を設けないことによる利点)があり、信号処理
の容易化を図ることができる。
Furthermore, the electrostatic sensor device of the above embodiment has an AFC (^u
tomatic Frequency Control
) Although no circuit is provided, for example, as shown in Figure 7,
An AFC circuit 8 may be provided in each series of sensor circuits. This AFC circuit 8 includes, for example, an operational amplifier 28, a capacitor 29.30, a variable resistor 31, and a resistor 32.3.
5, variable capacitance diode 33, and coupling capacitor 34
The variable capacitance diode 33 includes a capacitor 30 and a resistor 32.
The capacitance is changed according to the voltage applied from the integrating circuit configured by the coupling capacitor 34
to the ceramic resonator 12 to change the resonant frequency of the resonator 12. By providing this AFC circuit 8, it is possible to shift the oscillation frequency f1 to the left or right in FIG. 10, and therefore, the tuning point can be changed by shifting the oscillation frequency r. In other words, it becomes possible to arbitrarily vary the level of the detection voltage for capacitance change and its detection level range, and the sensitive rotation speed of the rotating shaft to be detected and its detection range can be variably adjusted as appropriate. becomes possible. In contrast, in this embodiment, which does not have an AFC circuit, the DC level (direct current level)
The advantage is that movement detection can be performed from A F
There is an advantage of not providing a C circuit), and signal processing can be facilitated.

さらに、上記実施例では、回転軸の回転移動の検出例を
対象として説明したが、第2図〜第5図に示すような被
検出部を例えば平板状の表面に形成し、この平板状のア
タッチメントを工作機械の移動テーブル等に取り付けて
、移動体の直進移動を検出するりニアエンコーダとして
使用することも可能である。
Further, in the above embodiment, the detection example of the rotational movement of the rotating shaft was explained, but the detected portion as shown in FIGS. 2 to 5 is formed on, for example, a flat surface, and It is also possible to attach the attachment to a moving table of a machine tool, etc., and use it as a near encoder to detect the linear movement of a moving body.

回転検出例 アタッチメントとしてポリアセタール系の歯車と黄銅製
の歯車とを使用し、これを測定対象の回転軸にそれぞれ
装着し、回転軸をグランド側として回転検出実験を行っ
た。前記ポリアセタール系の歯車と黄銅製の歯車はいず
れもモジュール0.5、歯数30、刃先円直径16閣の
ものを用い、第1系列のセンサ回路13aと第2系列の
センサ回路13bとによってそれぞれ検出された静電容
量の検出信号の差動出力を求めた。第8図には黄銅製の
歯車を用いた場合の差動出力が示され、また、第9図に
はポリアセタール系の歯車を用いた差動出力の波形がそ
れぞれ示されている。なお、これらの図の横軸は時間を
示し、縦軸は差動出力電圧を示している。これらの図か
らも分かるように、歯車の回転に伴う差動出力電圧の変
化が明確に現れており、高感度、かつ、高精度の回転検
出が可能であることを実証している。
Rotation detection example A polyacetal gear and a brass gear were used as attachments, and these were attached to the rotating shaft to be measured, and a rotation detection experiment was conducted with the rotating shaft on the ground side. Both the polyacetal gear and the brass gear have a module of 0.5, a number of teeth of 30, and a cutting edge diameter of 16 mm. The differential output of the detection signal of the detected capacitance was determined. FIG. 8 shows the differential output when brass gears are used, and FIG. 9 shows the waveforms of the differential output when polyacetal gears are used. Note that the horizontal axis of these figures represents time, and the vertical axis represents differential output voltage. As can be seen from these figures, changes in the differential output voltage as the gears rotate clearly appear, demonstrating that highly sensitive and highly accurate rotation detection is possible.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

本発明は、1個の発振回路と、2個の同調回路とを備え
て、アタッチメントの被検出部で検出される移動体の移
動に伴う静電容量の変化を各同調回路の同調点の変化と
して検出し、これら2個の同調回路から出力される検出
信号の差動出力を求めるように構成したものであるから
、移動体の振れや偏心に起因する誤差要因を取り除くこ
とが可能となり、これにより信頼性の高い高精度の移動
検出が可能となる。
The present invention includes one oscillation circuit and two tuned circuits, and detects changes in capacitance caused by movement of a moving body detected by a detected part of an attachment by changes in the tuning point of each tuned circuit. Since it is configured to detect as follows, and obtain the differential output of the detection signals output from these two tuned circuits, it is possible to eliminate error factors caused by vibration and eccentricity of the moving body. This enables highly reliable and highly accurate movement detection.

また、前記の如く、移動体の移動検出を静電容量の変化
を利用して検出するものであるから、アタッチメントの
材料に制限を受けることがなく、任意の材料によってア
タッチメントを製作できる。
Further, as described above, since the movement of the moving body is detected using a change in capacitance, there is no restriction on the material of the attachment, and the attachment can be made of any material.

また、静電容量の検出部分は、アタッチメントに対向さ
せて2個のピックアップ電極を配置するだけの簡単な構
成とすることができるから、装置製造も容易となり、本
発明の優れた性能を存する装置を安価に提供することが
可能となる。
In addition, since the capacitance detection part can be configured simply by arranging two pickup electrodes facing the attachment, the device manufacturing is easy, and the device exhibiting the excellent performance of the present invention can be easily constructed. can be provided at low cost.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明に係る移動体の静電検出装置の一実施例
を示すブロック図、第2図は同実施例装置を構成する一
系列の静電センサ装置の回路図、第3図は同実施例の装
置を構成するアタッチメントの構成図、第4図は同実施
例における回転移動体の静電検出例を示す作用説明図、
第5図および第6図はアタッチメントの他の構成例を示
す斜視図、第7図はAFC回路を付与した一系列の静電
センサ装置の回路図、第8図および第9図は同実施例装
置を用いて回転体の回転検出を行った差動出力の波形図
、第10図は本実施例の装置を構成する静電センサ装置
の微小静電容量の検出原理を示す説明図である。 ■・・・発振回路、2.2′・・・同調回路、3.3′
・・・ピックアップ電極、4.4′・・・検波回路、5
゜5′・・・増幅回路、6・・・高インピーダンス変換
部、7・・・差動増幅器、8・−AFC回路、10・・
・セラミック共振器、11・・・検出部、12・・・セ
ラミック共振器、13a、13b・・・センサ回路、1
4・・・アタッチメント、15・・・軸孔、16・・・
凸部、17・・・凹部、18・・・金属蒸着膜、21・
・・インダクタンス素子、22・・・ダイオード、23
・・・コンデンサ、24・・・抵抗器、25・・・結合
コンデンサ、27・・・トランジスタ、28・・・オペ
アンプ、29.30・・・コンデンサ、31・・・可変
抵抗器、32.35・・・抵抗器、33・・・可変容量
ダイオード、34・・・結合コンデンサ。
FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of the electrostatic detection device for a moving body according to the present invention, FIG. 2 is a circuit diagram of a series of electrostatic sensor devices constituting the device of the embodiment, and FIG. A configuration diagram of an attachment constituting the device of the same embodiment, FIG. 4 is an action explanatory diagram showing an example of electrostatic detection of a rotating moving body in the same embodiment,
5 and 6 are perspective views showing other configuration examples of the attachment, FIG. 7 is a circuit diagram of a series of electrostatic sensor devices equipped with an AFC circuit, and FIGS. 8 and 9 are the same embodiments. A waveform diagram of a differential output obtained by detecting the rotation of a rotating body using the device, and FIG. 10 are explanatory diagrams showing the principle of detecting minute capacitance of the electrostatic sensor device constituting the device of this embodiment. ■...Oscillation circuit, 2.2'...Tuned circuit, 3.3'
...Pickup electrode, 4.4'...Detection circuit, 5
゜5'...Amplification circuit, 6...High impedance conversion section, 7...Differential amplifier, 8...-AFC circuit, 10...
- Ceramic resonator, 11... Detection unit, 12... Ceramic resonator, 13a, 13b... Sensor circuit, 1
4... Attachment, 15... Shaft hole, 16...
Convex portion, 17... Concave portion, 18... Metal vapor deposited film, 21.
...Inductance element, 22...Diode, 23
... Capacitor, 24... Resistor, 25... Coupling capacitor, 27... Transistor, 28... Operational amplifier, 29.30... Capacitor, 31... Variable resistor, 32.35 ...Resistor, 33...Variable capacitance diode, 34...Coupling capacitor.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims]  移動体に装着され移動体の移動を静電容量変化によっ
て検出するための被検出部が設けられているアタッチメ
ントと、移動体と共に移動するアタッチメントの移動を
前記被検出部に対する静電容量の変化によって検出する
静電センサ装置とによって構成される移動体の静電検出
装置であって、前記静電センサ装置は周波数信号を発振
出力する1個の発振回路と、前記アタッチメントの被検
出部で検出される外部静電容量の変化を受けて前記周波
数信号との同調点が変化する第1および第2の2個の同
調回路と、前記第1の同調回路側から加えられる信号と
第2の同調回路側から加えられる信号との差動出力を送
出する出力回路とを有して構成されている移動体の静電
検出装置。
An attachment is attached to a moving body and is provided with a detected part for detecting the movement of the moving body by a change in capacitance, and the attachment that moves together with the moving body is detected by a change in capacitance with respect to the detected part. An electrostatic detection device for a movable body configured with an electrostatic sensor device that detects a signal, the electrostatic sensor device includes one oscillation circuit that oscillates and outputs a frequency signal, and a detection target portion of the attachment that detects the electrostatic signal. two tuning circuits, a first and second tuning circuit whose tuning point with the frequency signal changes in response to a change in external capacitance; and a signal applied from the first tuning circuit side and the second tuning circuit. An electrostatic detection device for a moving object, which includes an output circuit that sends out a differential output with a signal applied from the side.
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5961709A (en) * 1982-09-30 1984-04-09 インタ−ナショナル ビジネス マシ−ンズ コ−ポレ−ション Detector
JPS60127509U (en) * 1984-02-06 1985-08-27 横河電機株式会社 capacitive converter
JPS60134115U (en) * 1984-02-15 1985-09-06 横河電機株式会社 capacitive converter
JPS6288916A (en) * 1985-10-15 1987-04-23 Koko Res Kk Movement sensor

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5961709A (en) * 1982-09-30 1984-04-09 インタ−ナショナル ビジネス マシ−ンズ コ−ポレ−ション Detector
JPS60127509U (en) * 1984-02-06 1985-08-27 横河電機株式会社 capacitive converter
JPS60134115U (en) * 1984-02-15 1985-09-06 横河電機株式会社 capacitive converter
JPS6288916A (en) * 1985-10-15 1987-04-23 Koko Res Kk Movement sensor

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