JPH06164358A - 近接センサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】物体ごとの検出感度の変化をなくし、温度変化
の影響を受けにくい安定に動作する近接センサを提供す
る。 【構成】物体検出用の検知コイル６をもつ第２の共振回
路５は、第１のインピーダンス素子Ｒ１７を介して与え
られる発振回路１の発振信号によって共振する。検知コ
イル６に物体が近接すると第２の共振回路５の特性
（Ｑ）が変わることにより、第２の共振回路５の共振振
幅レベルが変化する。この変化を検波することで近接物
体を検出する。 【効果】第１のインピーダンス素子Ｒ１７を、発振回路
１と第２の共振回路５との間に備えることで、物体近接
による第２の共振回路５の特性（Ｑ）の変化に対し、そ
の影響を発振回路１がほとんど受けないので、検出感度
が安定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、磁性体・非磁性体のい
ずれの近接物体に対しても検出し得る近接センサに関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、磁性体・非磁性体のいずれの近接
物体に対しても検出し得る近接センサとして、特公昭３
８−１７９４３号公報、実公昭４９−２５５４９号公
報、特開昭５２−１５４０７６号公報に開示されている
ような近接センサがあった。

【０００３】特公昭３８−１７９４３号公報と実公昭４
９−２５５４９号公報とに開示されている近接センサ
は、発振回路の帰還ループに検出用タンク回路（特許請
求の範囲の第２の共振回路に相当）を設けて、物体が近
接することにより検出用タンク回路の特性が変化し、発
振回路の発振振幅が変動することを検出することで、物
体を検出する構成としている。

【０００４】また、特開昭５２−１５４０７６号公報に
開示されている近接センサは、発振回路に水晶発振回路
を用い、この水晶発振回路の共振回路として検出用タン
ク回路を設け、水晶発振回路の発振出力信号により検出
用タンク回路を共振させている。そして、物体の近接に
よる検出用タンク回路の実効損失の変化による発振回路
の発振振幅の変動をみて物体を検出する構成となってい
る。

【０００５】上述の近接センサはいずれも、検知コイル
に物体が近接することによる検出用タンク回路の特性の
変化が発振回路の発振状態に影響を及ぼすことを利用し
て、物体を検出している。このような構成では、発振回
路の発振条件が、検出用タンク回路の変化でもって発振
回路の発振状態が変化するような条件であることが必要
となる。このような設定の発振回路であるため、外乱に
より発振状態が変化しやすいので、検出感度が安定しな
いという問題点があった。

【０００６】また周辺温度が変化した場合、検出用タン
ク回路、特に検知コイルが温度変化の影響を受けてしま
い発振回路の発振状態が不安定となる。そのため、検出
感度が変動し、誤動作・誤検出などの不都合があった。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本願発明は、このよう
な従来の近接センサの問題点に鑑みてなされたものであ
って、物体ごとの検出感度の変化をなくし、温度変化の
影響を受けにくい安定に動作する近接センサを提供する
ことを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本願発明では、まず近接
センサに、第１の共振回路を含んでこの第１の共振回路
で決まる所定の発振周波数の発振信号を出力する発振回
路１と、第１のインピーダンス素子Ｒ１７と、物体検出
用の検知コイル６とこの検知コイル６に接続されたコン
デンサ７とからなり発振回路１の発振周波数と異なる共
振周波数を有しており、第１のインピーダンス素子Ｒ１
７を介して与えられる発振回路からの発振信号により共
振する第２の共振回路（検出用タンク回路５）と、物体
の接近により変化する第２の共振回路５の共振振幅レベ
ルを検波して検波結果を出力する検波回路８と、検波回
路８の検波結果に基づいて動作する出力回路１１と、を
備えた。

【０００９】さらに、発振回路１に含まれている共振回
路がコイル２とコンデンサ３からなる共振用タンク回路
４であって、この共振用タンク回路４と第２の共振回路
５とを同じ構成とした。

【００１０】

【作用】物体検出用の検知コイル６をもつ第２の共振回
路５は、第１のインピーダンス素子Ｒ１７を介して与え
られる発振回路１の発振信号によって共振している。検
知コイル６に物体が近接すると第２の共振回路５の特性
（Ｑ）が変わることにより、第２の共振回路５の共振振
幅レベルが変化する。この変化を検波することで近接物
体を検出する。

【００１１】そして、第１のインピーダンス素子Ｒ１７
を、発振回路１と第２の共振回路５との間に備えること
で、物体近接による第２の共振回路５の特性（Ｑ）の変
化に対し、その影響を発振回路１がほとんど受けないよ
うにする。これは、第１のインピーダンス素子Ｒ１７が
検出用タンク回路５への電流制限をかける作用として働
くからである。よって、発振回路１は物体の近接には無
関係に常に一定の振幅でかつ一定の発振周波数で発振し
続け、その安定した発振信号を検出用タンク回路５へ供
給するので、検出感度が変動しない。

【００１２】

【実施例】図１は本願発明による近接センサの一実施例
を示すブロック図である。

【００１３】図１において、発振回路１には、コイル２
とコンデンサ３との並列共振回路から成る共振用タンク
回路４が含まれており、この共振用タンク回路で決まる
共振周波数ｆoscでかつ一定の発振振幅レベルで安定に
発振している。この発振回路１からの発振信号が抵抗１
７を介して検出用タンク回路５に供給される。

【００１４】検出用タンク回路５は、近接物体が近づく
検出コイル６とコンデンサ７とから成るＬＣの並列共振
回路であって、発振回路１のｆoscと異なる周波数ｆoの
共振周波数を有している。そして、検出用タンク回路５
は、発振回路１から出力される発振信号を抵抗１７を介
して受け、周波数ｆoで共振する。

【００１５】抵抗１７は、物体の近接による検出用タン
ク回路５の特性の変化によって発振回路の発振状態が変
化しないようにするためのもので、発振回路１からの電
流制限をかけている。つまり抵抗１７で、発振回路１と
検出用タンク回路５との両者間の相互の影響ほとんどな
くしてしまう。

【００１６】検波回路８は、検出用タンク回路５の共振
振幅レベルを検波し、その共振振幅レベルの変化を出力
する。さらに言うと、共振振幅レベルを直流レベルに変
換するものであって、その出力を増幅回路９に与える。

【００１７】増幅回路９は、入力を所定レベルに増幅し
てリニアライザ回路１０に与える。

【００１８】リニアライザ回路１０は、物体までの距離
に対する増幅回路９の出力レベルの変化を直線補正する
ものであって、その出力を出力回路１１を介して外部に
出力するものである。

【００１９】次に発振回路１と検出用タンク回路５の構
成について図２の回路図を用いて説明する。

【００２０】発振回路１のＬＣ共振回路である共振用タ
ンク回路４は、検出用タンク回路５と同一の構成を有す
るものである。その共振用タンク回路４のホットエンド
側を抵抗１２を介して増幅器１３に接続される。

【００２１】増幅器１３は、入力信号を所定レベルに増
幅するものであり、その出力をトランジスタ１４に与え
る。

【００２２】トランジスタ１４は、コレクタ端子が電源
Ｖccにつながれ、エミッタ端子が抵抗１５を介して接地
されたエミッタフォロワ型トランジスタとして設けられ
る。そして、エミッタ端子と共振用タンク回路４との間
には抵抗１６が設けられ、この抵抗１６により共振用タ
ンク回路４に正帰還している。そしてまた、エミッタ端
子と検出用タンク回路５との間には抵抗１７が設けら
れ、この抵抗１７は抵抗１６と同一の抵抗値を有する。
つまり、トランジスタ１４のエミッタ端子からみて左右
のインピーダンスを等価にしている。

【００２３】なお、検波回路８には、抵抗１７と検出用
タンク回路との接続点の信号が与えられる。これによ
り、抵抗１７を介して与えられる発振回路１からの発振
信号により共振する検出用タンク回路５の共振状態が検
波できる。

【００２４】次に、本実施例の動作について図３の特性
グラフを用いて説明する。特性グラフの横軸は周波数、
縦軸は共振特性振幅レベルである。

【００２５】発振回路１は、共振用タンク回路４から成
る共振回路の共振周波数によって周波数ｆoscで、かつ
一定の振幅で、常に発振している。

【００２６】物体がない場合では、検出用タンク回路５
の共振特性は実線Ａで示されるように共振周波数はｆO
であるとする。この検出用タンク回路５に発振回路１か
らのｆoscの信号が与えられて共振しているので、検出
用タンク回路５から検波回路８に与えられる共振振幅レ
ベルは、レベルＶp1である。検波回路８は、このレベル
の信号を検波し、これに伴う検波結果を出力する。この
検波結果は増幅回路９とリニアライザ回路１０を介して
出力回路１１に与えられる。

【００２７】さて、物体が検出用タンク回路５の検出コ
イル６に接近した場合では、検出用タンク回路５のＱが
低下するので、検出用タンク回路５の共振周波数がｆo
からｆo1に変化する。そのため、検出用タンク回路５の
共振特性は図３の破線Ｂで示されるようになる。つま
り、実線Ａから破線Ｂに変化することになる。いっぽ
う、発振回路１には検出用タンク回路５の特性の変化に
よる影響は抵抗１７によりほとんど及ばないので、発振
回路１は、物体がない場合と同じ周波数ｆosc、同じ発
振振幅で発振しており、検出用タンク回路５へ伝わる発
振信号は変化しない。従って、検出用タンク回路５のス
カート特性により、検出用タンク回路５から検波回路８
に与えられる共振振幅レベルは、図３のＶp1からＶp2に
示す値に変化する。それにより検波出力の出力レベルが
低下して、低いレベルの信号が増幅回路９及びリニアラ
イザ回路１０を介して出力回路１１に与えられる。

【００２８】なお、検出コイル６への物体の近接によっ
てその特性は、図４に示すように連続的に変化するの
で、リニアライザ回路１０によってその非直線性を補正
することによって物体までの距離ｌに対応した直線的な
出力を得ることができ、その直線的な出力に応じた信号
が出力回路により出力される。

【００２９】ここで温度が変化したとすると、検出用タ
ンク回路５の共振周波数ｆoが変化するが、発振回路１
に同一構成の共振用タンク回路４が接続されてその共振
周波数も同様に変化する。よって変化分は互いに相殺さ
れるので、図３の周波数軸上での相対位置は変わらない
ので出力は変動しない。それ故、温度変化に対して自動
的に補償がなされることとなり、安定した出力特性を有
する近接センサとすることができる。

【００３０】なお、本実施例は出力として距離ｌに対応
した連続的な出力を得るリニア出力型の近接センサにつ
いて説明しているが、図１に示した実施例のリニアライ
ザ回路１０に換えて比較回路を設けて所定レベルで入力
信号を弁別して二値信号に変換することによって、一定
距離まで物体が接近した場合に信号を出すスイッチ型の
近接センサとすることも可能である。

【００３１】

【発明の効果】請求項１の発明によれば、発振回路の第
１の共振回路とは別に第２の共振回路を設け、かつ、第
２の共振回路と発振回路との間に第１のインピーダンス
素子を備えたので、検知コイルに物体が近接することに
よる第２の共振回路の特性の変化が発振回路の発振状態
に影響を及ぼさなくなり、発振回路が物体の近接に無関
係に常に一定の振幅でかつ一定の発振周波数で発振する
ので、発振出力が常に安定することができる。よって、
どのような場合でも検出感度が変動しなくなり、検出の
精度の信頼性が高くすることができる。

【００３２】請求項２の発明によれば、共振用タンク回
路と検出用タンク回路とを同じ構成としたので、温度変
化による特性の変化分は互いに相殺されるので、温度変
化に対して自動的に補償がなされることとなり、安定し
た出力特性を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明における近接センサの一実施例を示すブ
ロック図。

【図２】図１の発振回路、第１の共振回路、第２の共振
回路（検出用タンク回路）の構成を示す回路図。

【図３】発振回路と第２の共振回路（検出用タンク回
路）の振幅及び共振特性を示すグラフ。

【図４】物体までの距離の変化に対する検波回路の出力
特性を示すグラフ。

【符号の説明】

１ 発振回路 ２ 発振回路の共振用コイル ３ 発振回路の共振用コンデンサ ４ 共振用タンク回路（第１の共振回路） ５ 検出用タンク回路（第２の共振回路） ６ 検出用コイル ７ 検出用タンク回路のコンデンサ ８ 検波回路 ９ 増幅回路 １０ リニアライザ回路 １１ 出力回路 Ｒ１２、Ｒ１５ 抵抗 １３ 増幅器 １４ トランジスタ Ｒ１６ 帰還用抵抗 Ｒ１７ 抵抗（第１のインピーダンス素子）

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】第１の共振回路を含み、この第１の共振回
   路で決まる所定の発振周波数の発振信号を出力する発振
   回路と、 第１のインピーダンス素子と、 物体検出用の検知コイルとこの検知コイルに接続された
   コンデンサとからなり、前記発振回路の発振周波数と異
   なる共振周波数を有し、前記第１のインピーダンス素子
   を介して与えられる前記発振回路からの発振信号により
   共振する第２の共振回路と、 物体の近接により変化する前記第２の共振回路の共振振
   幅レベルを検波し、その検波結果を出力する検波回路
   と、 前記検波回路の検波結果に基づいて動作する出力回路
   と、 を持つ近接センサ。
2. 【請求項２】請求項１記載の近接センサにおいて、 発振回路に含まれている第１の共振回路が、コイルとコ
   ンデンサからなる共振用タンク回路であり、この共振用
   タンク回路と前記第２の共振回路とが同じ構成であるこ
   とを特徴とする近接センサ。