JPH05312831A - 静電容量式センサ - Google Patents
静電容量式センサInfo
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- JPH05312831A JPH05312831A JP14826592A JP14826592A JPH05312831A JP H05312831 A JPH05312831 A JP H05312831A JP 14826592 A JP14826592 A JP 14826592A JP 14826592 A JP14826592 A JP 14826592A JP H05312831 A JPH05312831 A JP H05312831A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 特別な回路を付加することなく、センシング
用コンデンサの静電容量の変化を電圧レベルの変化とし
て直接に出力させることができ、静電容量の大きさによ
って検出速度が変動することのない静電容量式センサを
提供する。 【構成】 一定周波数（基準周波数）ｆ0の矩形波出力
信号ＶIを出力する信号発生器２と、信号発生器２から
出力された信号ＶIを濾波して出力するローパスフィル
タやハイパスフィルタ等のフィルタ部１とからなる。フ
ィルタ部１は、加速度等の変化に感応して静電容量ＣS
が変化するセンシング用コンデンサ３１をその一構成要
素として構成されている。センシング用コンデンサ３１
の静電容量ＣSが変化すると、フィルタ部１の増幅率Ａ
の周波数特性が変化するため、フィルタ部１から出力さ
れる出力信号の電圧が変化する。
用コンデンサの静電容量の変化を電圧レベルの変化とし
て直接に出力させることができ、静電容量の大きさによ
って検出速度が変動することのない静電容量式センサを
提供する。 【構成】 一定周波数（基準周波数）ｆ0の矩形波出力
信号ＶIを出力する信号発生器２と、信号発生器２から
出力された信号ＶIを濾波して出力するローパスフィル
タやハイパスフィルタ等のフィルタ部１とからなる。フ
ィルタ部１は、加速度等の変化に感応して静電容量ＣS
が変化するセンシング用コンデンサ３１をその一構成要
素として構成されている。センシング用コンデンサ３１
の静電容量ＣSが変化すると、フィルタ部１の増幅率Ａ
の周波数特性が変化するため、フィルタ部１から出力さ
れる出力信号の電圧が変化する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は静電容量式センサに関す
る。具体的にいうと、本発明は、加速度や振動等によっ
て生じるセンシング用コンデンサの静電容量の変化を電
気信号に変換し、その加速度等を検出する静電容量式セ
ンサに関する。
る。具体的にいうと、本発明は、加速度や振動等によっ
て生じるセンシング用コンデンサの静電容量の変化を電
気信号に変換し、その加速度等を検出する静電容量式セ
ンサに関する。
【０００２】
【背景技術】静電容量式センサとしては、振動や加速度
に伴って変位する動作電極と、動作電極に対向する静止
電極とからなるセンシング部を有し、振動や加速度によ
ってセンシング部の電極間距離が変化し、電極間距離の
変化に伴って電極間静電容量が変化するものがある。
に伴って変位する動作電極と、動作電極に対向する静止
電極とからなるセンシング部を有し、振動や加速度によ
ってセンシング部の電極間距離が変化し、電極間距離の
変化に伴って電極間静電容量が変化するものがある。
【０００３】静電容量式センサの電極間静電容量の変化
を信号として取り出す方法としては、一般的に、オペア
ンプやコンパレータで発振回路を構成し、周波数出力と
する方法がある。従来の静電容量式センサＤの信号処理
部の回路図を図９に示す。従来の静電容量式センサＤに
あっては、加速度や振動等に応じて動作する動作電極と
これに対向させて設けた静止電極からなるセンシング用
コンデンサ３１を備えており、このセンシング用コンデ
ンサ３１を使用して発振回路を形成している。
を信号として取り出す方法としては、一般的に、オペア
ンプやコンパレータで発振回路を構成し、周波数出力と
する方法がある。従来の静電容量式センサＤの信号処理
部の回路図を図９に示す。従来の静電容量式センサＤに
あっては、加速度や振動等に応じて動作する動作電極と
これに対向させて設けた静止電極からなるセンシング用
コンデンサ３１を備えており、このセンシング用コンデ
ンサ３１を使用して発振回路を形成している。
【０００４】すなわち、オペアンプ３２の反転入力端子
３２ａとアースの間にセンシング用コンデンサ３１を接
続してあり、オペアンプ３２の出力３３を電流制限抵抗
３４を介して反転入力端子３２ａに接続している。ま
た、オペアンプ３２の出力電圧Ｖ0を分圧抵抗３５，３
６によって分圧し、分圧抵抗３５，３６で決まる分圧比
の電圧ＶRを非反転入力端子３２ｂに正帰還させてい
る。
３２ａとアースの間にセンシング用コンデンサ３１を接
続してあり、オペアンプ３２の出力３３を電流制限抵抗
３４を介して反転入力端子３２ａに接続している。ま
た、オペアンプ３２の出力電圧Ｖ0を分圧抵抗３５，３
６によって分圧し、分圧抵抗３５，３６で決まる分圧比
の電圧ＶRを非反転入力端子３２ｂに正帰還させてい
る。
【０００５】したがって、このような発振回路において
は、電流制限抵抗３４を介してセンシング用コンデンサ
３１が充放電され、分圧抵抗３６を通して形成される正
帰還ループのためにオペアンプ３２がコンパレータ動作
をしてコンデンサ電圧ＶCと分圧電圧ＶRを比較し、この
結果、電流制限抵抗３４の抵抗値ＲTとセンシング用コ
ンデンサ３１の静電容量ＣSで決まる時定数ＲT・ＣSに
比例する周期Ｔ＝Ａ・ＲT・ＣS（Ａは定数）で発振し、
静電容量式センサＣの出力３３からは、図１０に示すよ
うに、周波数ｆ＝１／Ｔの矩形波状発振が出力される。
は、電流制限抵抗３４を介してセンシング用コンデンサ
３１が充放電され、分圧抵抗３６を通して形成される正
帰還ループのためにオペアンプ３２がコンパレータ動作
をしてコンデンサ電圧ＶCと分圧電圧ＶRを比較し、この
結果、電流制限抵抗３４の抵抗値ＲTとセンシング用コ
ンデンサ３１の静電容量ＣSで決まる時定数ＲT・ＣSに
比例する周期Ｔ＝Ａ・ＲT・ＣS（Ａは定数）で発振し、
静電容量式センサＣの出力３３からは、図１０に示すよ
うに、周波数ｆ＝１／Ｔの矩形波状発振が出力される。
【０００６】従って、オペアンプ３２の出力電圧の周波
数ｆを検出することによりセンシング用コンデンサ３１
の静電容量ＣSの変化を検出することができ、これによ
ってセンシング用コンデンサ３１に働いている加速度や
振動等を検出することができる。
数ｆを検出することによりセンシング用コンデンサ３１
の静電容量ＣSの変化を検出することができ、これによ
ってセンシング用コンデンサ３１に働いている加速度や
振動等を検出することができる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
静電容量式センサにあっては、センシング用コンデンサ
の静電容量の変化を出力の周波数変化として検出する方
式となっているため、マイクロコンピュータ等を用いた
処理回路によって周波数変化を検出する必要があり、処
理回路が複雑になっていた。特に、静電容量の変化を周
波数変化として出力しているので、静電容量が大きくな
って低い周波数の信号が出力されている場合には処理時
間が長くなり、加速度検出の応答速度が遅くなるという
問題があった。
静電容量式センサにあっては、センシング用コンデンサ
の静電容量の変化を出力の周波数変化として検出する方
式となっているため、マイクロコンピュータ等を用いた
処理回路によって周波数変化を検出する必要があり、処
理回路が複雑になっていた。特に、静電容量の変化を周
波数変化として出力しているので、静電容量が大きくな
って低い周波数の信号が出力されている場合には処理時
間が長くなり、加速度検出の応答速度が遅くなるという
問題があった。
【０００８】また、センシング用コンデンサの静電容量
変化を出力の電圧レベルの変化として出力させたい場合
には、さらにＦ−Ｖ（周波数−電圧）コンバーターのよ
うな特別な回路を付加しなければならず、回路が冗長に
なるという問題があった。
変化を出力の電圧レベルの変化として出力させたい場合
には、さらにＦ−Ｖ（周波数−電圧）コンバーターのよ
うな特別な回路を付加しなければならず、回路が冗長に
なるという問題があった。
【０００９】本発明は、叙上の従来例の欠点に鑑みてな
されたものであり、その目的とするところは、特別な回
路を必要とすることなくセンシング用コンデンサによる
物理量の検出値を電圧レベルの変化として出力すること
ができ、静電容量の大小に係わりなく応答速度を速くで
きる静電容量式センサを提供することにある。
されたものであり、その目的とするところは、特別な回
路を必要とすることなくセンシング用コンデンサによる
物理量の検出値を電圧レベルの変化として出力すること
ができ、静電容量の大小に係わりなく応答速度を速くで
きる静電容量式センサを提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明の静電容量式セン
サは、センシング用コンデンサの静電容量によって物理
量を検出する静電容量式センサであって、前記センシン
グ用コンデンサを用いて構成されたハイパスもしくはロ
ーパスフィルタと、このフィルタに入力するための基準
周波数の信号を発生する信号発生器とを備えたことを特
徴としている。
サは、センシング用コンデンサの静電容量によって物理
量を検出する静電容量式センサであって、前記センシン
グ用コンデンサを用いて構成されたハイパスもしくはロ
ーパスフィルタと、このフィルタに入力するための基準
周波数の信号を発生する信号発生器とを備えたことを特
徴としている。
【００１１】
【作用】本発明にあっては、センシング用コンデンサを
使用してハイパスもしくはローパスフィルタを構成して
いるので、センシング用コンデンサの静電容量が変化す
るとフィルタの遮断周波数が変化する。したがって、信
号発生器から当該フィルタに遮断周波数と同程度の基準
周波数を持つ信号を入力してあれば、遮断周波数の変化
によって基準周波数におけるフィルタの減衰率が変化す
ると、フィルタから出力される出力信号の電圧レベルが
変化する。従って、本発明の静電容量式センサにあって
は、センシング用コンデンサによって検知されている物
理量の変化が、フィルタの出力信号の電圧レベルの変化
として出力される。
使用してハイパスもしくはローパスフィルタを構成して
いるので、センシング用コンデンサの静電容量が変化す
るとフィルタの遮断周波数が変化する。したがって、信
号発生器から当該フィルタに遮断周波数と同程度の基準
周波数を持つ信号を入力してあれば、遮断周波数の変化
によって基準周波数におけるフィルタの減衰率が変化す
ると、フィルタから出力される出力信号の電圧レベルが
変化する。従って、本発明の静電容量式センサにあって
は、センシング用コンデンサによって検知されている物
理量の変化が、フィルタの出力信号の電圧レベルの変化
として出力される。
【００１２】したがって、センシング用コンデンサの静
電容量の大小によって検出時間が変化せず、特に、静電
容量が大きい場合の検出時間を短くすることができる。
また、特別な回路を付加することなく、センシング用コ
ンデンサによって検出している物理量の変化を出力信号
の電圧レベルの変化として直接出力することができるの
で、出力信号の直流化や２値化などの信号処理も容易に
なる。
電容量の大小によって検出時間が変化せず、特に、静電
容量が大きい場合の検出時間を短くすることができる。
また、特別な回路を付加することなく、センシング用コ
ンデンサによって検出している物理量の変化を出力信号
の電圧レベルの変化として直接出力することができるの
で、出力信号の直流化や２値化などの信号処理も容易に
なる。
【００１３】
【実施例】図１は本発明の一実施例による静電容量式セ
ンサＡの基本構成を示すブロック図である。本実施例の
静電容量式センサＡは、一定周波数（基準周波数）ｆ0
の矩形波出力信号ＶIを出力する信号発生器２と、信号
発生器２から出力された信号ＶIを濾波して出力するロ
ーパスフィルタやハイパスフィルタ等のフィルタ部１と
から構成されている。信号発生器２の出力信号ＶIとし
ては、例えばマイクロコンピュータのクロック端子から
出力されているクロック信号を用いることができる。ま
た、フィルタ部１は、加速度等の変化に感応して静電容
量ＣSが変化するセンシング用コンデンサ３１をその一
構成要素として構成されている。
ンサＡの基本構成を示すブロック図である。本実施例の
静電容量式センサＡは、一定周波数（基準周波数）ｆ0
の矩形波出力信号ＶIを出力する信号発生器２と、信号
発生器２から出力された信号ＶIを濾波して出力するロ
ーパスフィルタやハイパスフィルタ等のフィルタ部１と
から構成されている。信号発生器２の出力信号ＶIとし
ては、例えばマイクロコンピュータのクロック端子から
出力されているクロック信号を用いることができる。ま
た、フィルタ部１は、加速度等の変化に感応して静電容
量ＣSが変化するセンシング用コンデンサ３１をその一
構成要素として構成されている。
【００１４】図２に示すものは上記フィルタ部１の一実
施例であって、抵抗値Ｒfの抵抗５と可変静電容量ＣSの
センシング用コンデンサ３１をＴ型接続したローパスフ
ィルタである。このフィルタ部１の周波数ｆに対する伝
達関数Ｔ（ｆ）は、 Ｔ（ｆ）＝ｆC／（ｆC＋ｊｆ） で表わされ、ローパスフィルタとして働く。但し、ｊ＝
√（−１）、ｆCは遮断周波数であって、 ｆC＝１／（２πＲfＣS） である。なお、３は当該フィルタ部１の入力端子、４は
出力端子である。
施例であって、抵抗値Ｒfの抵抗５と可変静電容量ＣSの
センシング用コンデンサ３１をＴ型接続したローパスフ
ィルタである。このフィルタ部１の周波数ｆに対する伝
達関数Ｔ（ｆ）は、 Ｔ（ｆ）＝ｆC／（ｆC＋ｊｆ） で表わされ、ローパスフィルタとして働く。但し、ｊ＝
√（−１）、ｆCは遮断周波数であって、 ｆC＝１／（２πＲfＣS） である。なお、３は当該フィルタ部１の入力端子、４は
出力端子である。
【００１５】また、図３に示すものはフィルタ部１の別
な実施例であって、オペアンプ７により構成された積分
回路をローパスフィルタとして用いたものである。つま
り、フルタ部１の入力端子６とオペアンプ７の反転入力
端子の間に抵抗値Ｒiの抵抗８を接続し、オペアンプ７
の出力をセンシング用コンデンサ３１と抵抗値Ｒfの帰
還抵抗１０のＲＣ並列回路を介して反転入力端子に負帰
還させている。また、オペアンプ７の非反転入力端子は
抵抗１１を通じてアースしてある。この積分回路の伝達
関数Ｔ（ｆ）は、 Ｔ（ｆ）＝（Ｒf／Ｒi）〔ｆC／（ｆC＋ｊｆ）〕 で表わされ、やはり遮断周波数がｆC＝１／（２πＲfＣ
S）のローパスフィルタとして働く。なお、９はこのフ
ィルタ部１の出力端子である。
な実施例であって、オペアンプ７により構成された積分
回路をローパスフィルタとして用いたものである。つま
り、フルタ部１の入力端子６とオペアンプ７の反転入力
端子の間に抵抗値Ｒiの抵抗８を接続し、オペアンプ７
の出力をセンシング用コンデンサ３１と抵抗値Ｒfの帰
還抵抗１０のＲＣ並列回路を介して反転入力端子に負帰
還させている。また、オペアンプ７の非反転入力端子は
抵抗１１を通じてアースしてある。この積分回路の伝達
関数Ｔ（ｆ）は、 Ｔ（ｆ）＝（Ｒf／Ｒi）〔ｆC／（ｆC＋ｊｆ）〕 で表わされ、やはり遮断周波数がｆC＝１／（２πＲfＣ
S）のローパスフィルタとして働く。なお、９はこのフ
ィルタ部１の出力端子である。
【００１６】図４は上記のようなローパスフィルタ型の
フィルタ部１における増幅率Ａの周波数特性を示す。こ
のフィルタ部１の増幅率Ａは遮断周波数ｆC以下の通過
域では一定値Ａ0であり、遮断周波数ｆC〜ｆC＋Δｆの
減衰域では周波数ｆが大きくなるに従って次第に増幅率
Ａが小さくなり、ｆC＋Δｆ以上の阻止域では増幅率Ａ
は非常に小さくなる。いま、静電容量式センサＡに加え
られる加速度が変化し、センシング用コンデンサ３１の
静電容量ＣSがＣS1，ＣS2，ＣS3（但し、ＣS1＜ＣS2＜
ＣS3とする。）と変化すると、対応する遮断周波数ｆC
も変化し、 ｆC1＝１／（２πＲfＣS1） ｆC2＝１／（２πＲfＣS2） ｆC3＝１／（２πＲfＣS3） ｆC1＞ｆC2＞ｆC3 となり、周波数特性を示す特性曲線はα１，α２，α３
と変化する。一方、信号発生部２から出力される信号Ｖ
Iの基準周波数ｆ0がｆC1とｆC2の間にあり、 ｆC2＜ｆ0＜ｆC1＜ｆC3＋Δｆ であるとすると、基準周波数ｆ0における増幅率Ａは特
性曲線α１，α２，α３の変化に応じてＡ0，Ａ1，Ａ2
（Ａ0＞Ａ1＞Ａ2）と変化する。したがって、信号発生
器２からフィルタ部１に信号ＶIが入力されていると、
センシング用コンデンサ３１の静電容量がＣS1の時に
は、フィルタ部１から出力される出力信号ＶOは図５
（ａ）に示すように電圧レベルがＡ0・ＶIとなり、セン
シング用コンデンサ３１の静電容量がＣS2の時には、フ
ィルタ部１から出力される出力信号ＶOは図５（ｂ）に
示すように電圧レベルがＡ1・ＶIと小さくなり、センシ
ング用コンデンサ３１の静電容量がＣS3の時には、フィ
ルタ部１から出力される出力信号ＶOは図５（ｃ）に示
すように電圧レベルがＡ2・ＶIとさらに小さくなり、周
波数は変化することなく電圧レベルが変化する。
フィルタ部１における増幅率Ａの周波数特性を示す。こ
のフィルタ部１の増幅率Ａは遮断周波数ｆC以下の通過
域では一定値Ａ0であり、遮断周波数ｆC〜ｆC＋Δｆの
減衰域では周波数ｆが大きくなるに従って次第に増幅率
Ａが小さくなり、ｆC＋Δｆ以上の阻止域では増幅率Ａ
は非常に小さくなる。いま、静電容量式センサＡに加え
られる加速度が変化し、センシング用コンデンサ３１の
静電容量ＣSがＣS1，ＣS2，ＣS3（但し、ＣS1＜ＣS2＜
ＣS3とする。）と変化すると、対応する遮断周波数ｆC
も変化し、 ｆC1＝１／（２πＲfＣS1） ｆC2＝１／（２πＲfＣS2） ｆC3＝１／（２πＲfＣS3） ｆC1＞ｆC2＞ｆC3 となり、周波数特性を示す特性曲線はα１，α２，α３
と変化する。一方、信号発生部２から出力される信号Ｖ
Iの基準周波数ｆ0がｆC1とｆC2の間にあり、 ｆC2＜ｆ0＜ｆC1＜ｆC3＋Δｆ であるとすると、基準周波数ｆ0における増幅率Ａは特
性曲線α１，α２，α３の変化に応じてＡ0，Ａ1，Ａ2
（Ａ0＞Ａ1＞Ａ2）と変化する。したがって、信号発生
器２からフィルタ部１に信号ＶIが入力されていると、
センシング用コンデンサ３１の静電容量がＣS1の時に
は、フィルタ部１から出力される出力信号ＶOは図５
（ａ）に示すように電圧レベルがＡ0・ＶIとなり、セン
シング用コンデンサ３１の静電容量がＣS2の時には、フ
ィルタ部１から出力される出力信号ＶOは図５（ｂ）に
示すように電圧レベルがＡ1・ＶIと小さくなり、センシ
ング用コンデンサ３１の静電容量がＣS3の時には、フィ
ルタ部１から出力される出力信号ＶOは図５（ｃ）に示
すように電圧レベルがＡ2・ＶIとさらに小さくなり、周
波数は変化することなく電圧レベルが変化する。
【００１７】従って、出力信号ＶOの電圧レベルの変化
を検出することによりセンシング用コンデンサ３１の静
電容量ＣSの変化を検出することができ、ひいては静電
容量式センサＡに加えられた加速度等を検出することが
できる。
を検出することによりセンシング用コンデンサ３１の静
電容量ＣSの変化を検出することができ、ひいては静電
容量式センサＡに加えられた加速度等を検出することが
できる。
【００１８】なお、信号発生器２から出力される信号Ｖ
Iとしては通常の正弦波の信号は勿論どのようなもので
も使用可能であるが、上記のようにマイクロコンピュー
タのクロック信号を使用すると簡便である。また、上記
実施例では、フィルタ部１がローパスフィルタの場合に
ついて説明したが、ＲＣハイパスフィルタやオペアンプ
を用いたハイパスフィルタなどでもよいことはもちろん
である。
Iとしては通常の正弦波の信号は勿論どのようなもので
も使用可能であるが、上記のようにマイクロコンピュー
タのクロック信号を使用すると簡便である。また、上記
実施例では、フィルタ部１がローパスフィルタの場合に
ついて説明したが、ＲＣハイパスフィルタやオペアンプ
を用いたハイパスフィルタなどでもよいことはもちろん
である。
【００１９】図６に静電容量式センサＡの出力信号ＶO
を直流電圧信号ＶDCに変換する平滑回路Ｂ１を示す。こ
の平滑回路Ｂ１は、入力端子１２及び出力端子１４にア
ノード及びカソードを接続されたダイオード１３のカソ
ード側とアースとの間に平滑用コンデンサ１５を接続し
たものである。
を直流電圧信号ＶDCに変換する平滑回路Ｂ１を示す。こ
の平滑回路Ｂ１は、入力端子１２及び出力端子１４にア
ノード及びカソードを接続されたダイオード１３のカソ
ード側とアースとの間に平滑用コンデンサ１５を接続し
たものである。
【００２０】フィルタ部１の後段には１段もしくは複数
段の平滑回路Ｂ１が接続され、入力端子１２に入力され
た出力信号ＶOは平滑回路Ｂ１により平滑化され、直流
電圧信号ＶDCに変換される。直流電圧信号ＶDCの直流電
圧値は出力信号ＶOの電圧レベルに比例する。
段の平滑回路Ｂ１が接続され、入力端子１２に入力され
た出力信号ＶOは平滑回路Ｂ１により平滑化され、直流
電圧信号ＶDCに変換される。直流電圧信号ＶDCの直流電
圧値は出力信号ＶOの電圧レベルに比例する。
【００２１】図７に直流電圧信号ＶDCを利用して加速度
等の変化を検出し、２値信号を出力する比較回路Ｂ２を
示す。この比較回路Ｂ２にあっては、オペアンプ１６の
反転入力端子を比較回路Ｂ２の入力端子１７に接続して
ある。また、直流電源２０の直流電圧ＶCCを抵抗値
Ｒ2，Ｒ3の分圧抵抗２１，２２によって分圧させた基準
電圧ＶR3をオペアンプ１６の非反転入力端子に入力させ
ると共に出力端子１８へ出力されているオペアンプ１６
の出力を抵抗値Ｒ1の帰還抵抗１９により非反転入力端
子に正帰還させることにより、比較回路Ｂ２の比較動作
にヒステリシスを持たせている。つまり、比較回路Ｂ２
の出力ＶHLが＋ＶLの場合には、非反転入力端子に与え
られている基準電圧ＶR3は、 ＶR3＝ａＶCC＋ｂＶL 但し、ａ＝Ｒ3／（Ｒ2＋Ｒ3）、ｂ＝Ｒ3／（Ｒ1＋Ｒ3） となり、比較回路Ｂ２の出力ＶHLが−ＶLの場合には、
非反転入力端子に与えられている基準電圧ＶR3は、 ＶR3＝ａＶCC−ｂＶL となっており、比較回路Ｂ２の反転入力端子に入力され
る比較信号ＶDCは、下側の基準電圧ａＶCC−ｂＶLと上
側の基準電圧ａＶCC＋ｂＶLとの間で不感帯となってい
る。
等の変化を検出し、２値信号を出力する比較回路Ｂ２を
示す。この比較回路Ｂ２にあっては、オペアンプ１６の
反転入力端子を比較回路Ｂ２の入力端子１７に接続して
ある。また、直流電源２０の直流電圧ＶCCを抵抗値
Ｒ2，Ｒ3の分圧抵抗２１，２２によって分圧させた基準
電圧ＶR3をオペアンプ１６の非反転入力端子に入力させ
ると共に出力端子１８へ出力されているオペアンプ１６
の出力を抵抗値Ｒ1の帰還抵抗１９により非反転入力端
子に正帰還させることにより、比較回路Ｂ２の比較動作
にヒステリシスを持たせている。つまり、比較回路Ｂ２
の出力ＶHLが＋ＶLの場合には、非反転入力端子に与え
られている基準電圧ＶR3は、 ＶR3＝ａＶCC＋ｂＶL 但し、ａ＝Ｒ3／（Ｒ2＋Ｒ3）、ｂ＝Ｒ3／（Ｒ1＋Ｒ3） となり、比較回路Ｂ２の出力ＶHLが−ＶLの場合には、
非反転入力端子に与えられている基準電圧ＶR3は、 ＶR3＝ａＶCC−ｂＶL となっており、比較回路Ｂ２の反転入力端子に入力され
る比較信号ＶDCは、下側の基準電圧ａＶCC−ｂＶLと上
側の基準電圧ａＶCC＋ｂＶLとの間で不感帯となってい
る。
【００２２】上記比較回路Ｂ２のヒステリシス動作を図
８（ａ）（ｂ）によって具体的に説明する。図８（ａ）
は比較回路Ｂ２に入力する直流電圧信号（比較信号）Ｖ
DCを示し、図８（ｂ）は図８（ａ）の直流電圧信号ＶDC
に対応して比較回路Ｂ２から出力される制御信号ＶHLの
タイムチャートである。直流電圧信号ＶDCが増大する場
合には、直流電圧信号ＶDCが上側の基準電圧ＶR3＝ａＶ
CC＋ｂＶLを超えた時に出力がＶHL＝＋ＶLからＶHL＝−
ＶLに反転するが、直流電圧信号ＶDCが上側の基準電圧
ＶR3＝ａＶCC＋ｂＶLより下がっても出力は変化せず、
下側の基準電圧ＶR3＝ａＶCC−ｂＶLより下がってはじ
めて出力がＶHL＝−ＶLからＶHL＝＋ＶLに反転する。
８（ａ）（ｂ）によって具体的に説明する。図８（ａ）
は比較回路Ｂ２に入力する直流電圧信号（比較信号）Ｖ
DCを示し、図８（ｂ）は図８（ａ）の直流電圧信号ＶDC
に対応して比較回路Ｂ２から出力される制御信号ＶHLの
タイムチャートである。直流電圧信号ＶDCが増大する場
合には、直流電圧信号ＶDCが上側の基準電圧ＶR3＝ａＶ
CC＋ｂＶLを超えた時に出力がＶHL＝＋ＶLからＶHL＝−
ＶLに反転するが、直流電圧信号ＶDCが上側の基準電圧
ＶR3＝ａＶCC＋ｂＶLより下がっても出力は変化せず、
下側の基準電圧ＶR3＝ａＶCC−ｂＶLより下がってはじ
めて出力がＶHL＝−ＶLからＶHL＝＋ＶLに反転する。
【００２３】このように比較回路Ｂ２にヒステリシスを
持たせているのは、直流電圧信号ＶDCが基準電圧ＶR3の
付近で細かく変動した場合、制御信号ＶHLが繁雑に反転
し、制御対象を安定に制御できなくなるのを防止するた
めである。
持たせているのは、直流電圧信号ＶDCが基準電圧ＶR3の
付近で細かく変動した場合、制御信号ＶHLが繁雑に反転
し、制御対象を安定に制御できなくなるのを防止するた
めである。
【００２４】
【発明の効果】本発明によれば、センシング用コンデン
サによって検知されている物理量の変化をフィルタの出
力信号の電圧レベルの変化として直接に出力することが
できる。したがって、センシング用コンデンサの静電容
量の大小によって検出時間が変化せず、特に、静電容量
が大きい場合の検出時間を短くすることができる。ま
た、特別な回路を付加することなく、センシング用コン
デンサによって検出している物理量の変化を出力信号の
電圧レベルの変化として直接出力することができるの
で、出力信号の直流化や２値化などの信号処理も容易に
なる。
サによって検知されている物理量の変化をフィルタの出
力信号の電圧レベルの変化として直接に出力することが
できる。したがって、センシング用コンデンサの静電容
量の大小によって検出時間が変化せず、特に、静電容量
が大きい場合の検出時間を短くすることができる。ま
た、特別な回路を付加することなく、センシング用コン
デンサによって検出している物理量の変化を出力信号の
電圧レベルの変化として直接出力することができるの
で、出力信号の直流化や２値化などの信号処理も容易に
なる。
【図１】本発明の一実施例による静電容量式センサの基
本構成を示すブロック図である。
本構成を示すブロック図である。
【図２】同上のフィルタ部に使用するローパスフィルタ
を示す回路図である。
を示す回路図である。
【図３】同上のフィルタ部に使用する別なローパスフィ
ルタを示す回路図である。
ルタを示す回路図である。
【図４】同上のローパスフィルタによるフィルタ部の周
波数特性を示す図である。
波数特性を示す図である。
【図５】（ａ）（ｂ）（ｃ）は、センシング用コンデン
サの静電容量の変化によるフィルタ部からの出力信号の
変化を示す波形図である。
サの静電容量の変化によるフィルタ部からの出力信号の
変化を示す波形図である。
【図６】同上の出力信号を直流電圧信号に変換する平滑
回路を示す回路図である。
回路を示す回路図である。
【図７】同上の直流電圧信号を検出して２値の制御信号
を出力する比較回路を示す回路図である。
を出力する比較回路を示す回路図である。
【図８】（ａ）（ｂ）は同上の比較回路に入力する直流
電圧信号と、対応して比較回路から出力される制御信号
の各波形図である。
電圧信号と、対応して比較回路から出力される制御信号
の各波形図である。
【図９】従来例による静電容量式センサの処理回路を示
す回路図である。
す回路図である。
【図１０】同上の処理回路からの出力信号を示す波形図
である。
である。
１ フィルタ部 ２ 信号発生器 ３１ センシング用コンデンサ
Claims (1)
- 【請求項１】 センシング用コンデンサの静電容量によ
って物理量を検出する静電容量式センサであって、 前記センシング用コンデンサを用いて構成されたハイパ
スもしくはローパスフィルタと、このフィルタに入力す
るための基準周波数の信号を発生する信号発生器とを備
えた静電容量式センサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14826592A JPH05312831A (ja) | 1992-05-13 | 1992-05-13 | 静電容量式センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14826592A JPH05312831A (ja) | 1992-05-13 | 1992-05-13 | 静電容量式センサ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05312831A true JPH05312831A (ja) | 1993-11-26 |
Family
ID=15448908
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14826592A Pending JPH05312831A (ja) | 1992-05-13 | 1992-05-13 | 静電容量式センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05312831A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003035615A (ja) * | 2001-07-24 | 2003-02-07 | Nitta Ind Corp | 静電容量式センサ |
-
1992
- 1992-05-13 JP JP14826592A patent/JPH05312831A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003035615A (ja) * | 2001-07-24 | 2003-02-07 | Nitta Ind Corp | 静電容量式センサ |
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