JPH0729469A - 容量性センサ回路 - Google Patents
容量性センサ回路Info
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- JPH0729469A JPH0729469A JP6147935A JP14793594A JPH0729469A JP H0729469 A JPH0729469 A JP H0729469A JP 6147935 A JP6147935 A JP 6147935A JP 14793594 A JP14793594 A JP 14793594A JP H0729469 A JPH0729469 A JP H0729469A
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- output terminal
- amplifier
- capacitive sensor
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- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03K—PULSE TECHNIQUE
- H03K17/00—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
- H03K17/94—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the way in which the control signals are generated
- H03K17/945—Proximity switches
- H03K17/955—Proximity switches using a capacitive detector
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R27/00—Arrangements for measuring resistance, reactance, impedance, or electric characteristics derived therefrom
- G01R27/02—Measuring real or complex resistance, reactance, impedance, or other two-pole characteristics derived therefrom, e.g. time constant
- G01R27/26—Measuring inductance or capacitance; Measuring quality factor, e.g. by using the resonance method; Measuring loss factor; Measuring dielectric constants ; Measuring impedance or related variables
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- Geophysics And Detection Of Objects (AREA)
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- Electronic Switches (AREA)
- Measurement Of Current Or Voltage (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Electric Means (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 部品数が少なくて済み、しかも正確に作動す
る容量性センサ回路を提供する。 【構成】 容量性センサ回路は基準端子１０に対する検
知コンデンサ１４の第１プレートを形成するセンサ電極
１６及び同じしきい値電圧を有する第１と第２反転シュ
ミットトリガ２及び２６を具えている。帰還抵抗８は第
１トリガ２の出力端子６から入力端子４への帰還を行な
い、この帰還抵抗及び第１トリガは検知コンデンサ１４
と共に発振器を形成し、この発振器の周波数は検知コン
デンサ１４の大きさに依存する。第２トリガ２６の入力
端子２４は直列抵抗２２を介して第１トリガ２の出力端
子に接続すると共に基準コンデンサ３０を介して基準端
子１０に接続する。帰還抵抗８と直列抵抗２２の抵抗値
は等しくする。検知コンデンサ１４のキャパシタンスが
基準コンデンサ３０のキャパシタンスよりも小さい場合
に、第２トリガの出力端子３２に直流信号が現れ、逆の
場合には第２トリガの出力端子に交流信号が現われる。
る容量性センサ回路を提供する。 【構成】 容量性センサ回路は基準端子１０に対する検
知コンデンサ１４の第１プレートを形成するセンサ電極
１６及び同じしきい値電圧を有する第１と第２反転シュ
ミットトリガ２及び２６を具えている。帰還抵抗８は第
１トリガ２の出力端子６から入力端子４への帰還を行な
い、この帰還抵抗及び第１トリガは検知コンデンサ１４
と共に発振器を形成し、この発振器の周波数は検知コン
デンサ１４の大きさに依存する。第２トリガ２６の入力
端子２４は直列抵抗２２を介して第１トリガ２の出力端
子に接続すると共に基準コンデンサ３０を介して基準端
子１０に接続する。帰還抵抗８と直列抵抗２２の抵抗値
は等しくする。検知コンデンサ１４のキャパシタンスが
基準コンデンサ３０のキャパシタンスよりも小さい場合
に、第２トリガの出力端子３２に直流信号が現れ、逆の
場合には第２トリガの出力端子に交流信号が現われる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、検知コンデンサの第１
プレートを形成するセンサ電極と；このセンサ電極に接
続した入力端子を有すると共に出力端子を有する第１反
転増幅器と；この第１反転増幅器の出力端子に結合させ
た入力端子を有すると共に出力端子を有する第２増幅器
と；前記第１反転増幅器の出力端子と入力端子との間に
接続した帰還抵抗；とを具えている容量性センサ回路に
関するものである。
プレートを形成するセンサ電極と；このセンサ電極に接
続した入力端子を有すると共に出力端子を有する第１反
転増幅器と；この第１反転増幅器の出力端子に結合させ
た入力端子を有すると共に出力端子を有する第２増幅器
と；前記第１反転増幅器の出力端子と入力端子との間に
接続した帰還抵抗；とを具えている容量性センサ回路に
関するものである。
【０００２】
【従来の技術】斯種のセンサ回路は欧州特許出願ＥＰ
０，５２４，７０８号から既知であり、ここでは個人的
に注意を払う装置をユーザが持ち上げた場合に、その装
置をターン・オンさせ、装置を下ろした場合に、その装
置をターン・オフさせるのにセンサ回路を用いている。
センサ電極と、第１反転増幅器と、帰還抵抗は発振器を
形成し、これは非安定マルチバイブレータとも称され、
この発振周波数は特に帰還抵抗の値により、且つセンサ
電極と容量性センサ回路の信号アース端子との間の容量
値（キャパシタンス）の大きさにより規定される。発振
周波数は斯かるキャパシタンスが増大すると減少する。
ユーザが装置を手に取ると、大地に対する前記キャパシ
タンスが比較的高くなって、発振周波数が比較的低くな
る。これに対し、装置を下ろした場合には大地に対する
前記キャパシタンスが比較的低くなり、発振周波数が比
較的高くなる。こうした比較的低い発振周波数と比較的
高い発振周波数との周波数差又は周波数の比は周波数−
電圧変換器により測定されて、電圧差に変換され、この
差電圧が装置をターン・オンさせるスイッチを附勢す
る。この場合、第２増幅器は発振している第１反転増幅
器と周波数−電圧変換器との間のバッファとして作用す
る。斯かる従来の容量性センサ回路は使用する回路部品
の特性及びそれらの値のばらつきに非常に敏感である。
発振周波数を大地に対する基準キャパシタンスを具えて
いる第２発振器の発振周波数と比較することは欧州特許
明細書ＥＰ０，１０４，４２２号から既知である。セン
サ電極のキャパシタンスは周波数測定により基準コンデ
ンサのキャパシタンスと比較される。ゲート回路は発振
周波数の目安となる信号を発生する。この従来の解決策
は正確ではあるが、ゲート回路又は他の何等かの一致回
路を用いる必要がある。
０，５２４，７０８号から既知であり、ここでは個人的
に注意を払う装置をユーザが持ち上げた場合に、その装
置をターン・オンさせ、装置を下ろした場合に、その装
置をターン・オフさせるのにセンサ回路を用いている。
センサ電極と、第１反転増幅器と、帰還抵抗は発振器を
形成し、これは非安定マルチバイブレータとも称され、
この発振周波数は特に帰還抵抗の値により、且つセンサ
電極と容量性センサ回路の信号アース端子との間の容量
値（キャパシタンス）の大きさにより規定される。発振
周波数は斯かるキャパシタンスが増大すると減少する。
ユーザが装置を手に取ると、大地に対する前記キャパシ
タンスが比較的高くなって、発振周波数が比較的低くな
る。これに対し、装置を下ろした場合には大地に対する
前記キャパシタンスが比較的低くなり、発振周波数が比
較的高くなる。こうした比較的低い発振周波数と比較的
高い発振周波数との周波数差又は周波数の比は周波数−
電圧変換器により測定されて、電圧差に変換され、この
差電圧が装置をターン・オンさせるスイッチを附勢す
る。この場合、第２増幅器は発振している第１反転増幅
器と周波数−電圧変換器との間のバッファとして作用す
る。斯かる従来の容量性センサ回路は使用する回路部品
の特性及びそれらの値のばらつきに非常に敏感である。
発振周波数を大地に対する基準キャパシタンスを具えて
いる第２発振器の発振周波数と比較することは欧州特許
明細書ＥＰ０，１０４，４２２号から既知である。セン
サ電極のキャパシタンスは周波数測定により基準コンデ
ンサのキャパシタンスと比較される。ゲート回路は発振
周波数の目安となる信号を発生する。この従来の解決策
は正確ではあるが、ゲート回路又は他の何等かの一致回
路を用いる必要がある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は上述し
たような一致回路を必要としなくても正確に作動し、従
って回路部品を節約できる容量性センサ回路を提供する
ことにある。
たような一致回路を必要としなくても正確に作動し、従
って回路部品を節約できる容量性センサ回路を提供する
ことにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明は冒頭にて述べた
種類の容量性センサ回路において、前記第１反転増幅器
の出力端子と前記第２増幅器の入力端子との間に直列抵
抗を接続し、この直列抵抗の抵抗値を前記帰還抵抗の抵
抗値とほぼ等しくし；前記第２増幅器の入力端子と基準
端子との間に基準コンデンサを接続し、この基準コンデ
ンサの容量値を、前記基準端子に対する前記容量性セン
サ電極の予定した容量値にほぼ等しくし；且つ前記第１
反転増幅器及び第２増幅器をシュミットトリガとして構
成し、これらのシュミットトリガがほぼ同じ低及び高し
きい値電圧を有するようにしたことを特徴とする。
種類の容量性センサ回路において、前記第１反転増幅器
の出力端子と前記第２増幅器の入力端子との間に直列抵
抗を接続し、この直列抵抗の抵抗値を前記帰還抵抗の抵
抗値とほぼ等しくし；前記第２増幅器の入力端子と基準
端子との間に基準コンデンサを接続し、この基準コンデ
ンサの容量値を、前記基準端子に対する前記容量性セン
サ電極の予定した容量値にほぼ等しくし；且つ前記第１
反転増幅器及び第２増幅器をシュミットトリガとして構
成し、これらのシュミットトリガがほぼ同じ低及び高し
きい値電圧を有するようにしたことを特徴とする。
【０００５】上述したような構成とすることにより、セ
ンサ電極のキャパシタンスが基準キャパシタンスよりも
小さい場合には第２増幅器の出力端子に直流レベルの電
圧が現れ、逆の場合には第２増幅器の出力端子に発振中
の第１反転増幅器と同じ周波数の交流電圧が現われるよ
うになる。直流電圧から交流電圧への変化は公差に殆ど
影響されず、この変化は周波数−電圧変換器により確実
に検出することができ、この際斯かる変換器は周波数が
０の直流電圧であるのか、周波数が０でない交流電圧で
あるのかどうかを検出する作用をするだけである。回路
部品のばらつきによる影響を最小とするために、第１及
び第２増幅器は１個の半導体本体に集積化される同一構
成のＮＡＮＤシュミットトリガとするのが好適である。
ンサ電極のキャパシタンスが基準キャパシタンスよりも
小さい場合には第２増幅器の出力端子に直流レベルの電
圧が現れ、逆の場合には第２増幅器の出力端子に発振中
の第１反転増幅器と同じ周波数の交流電圧が現われるよ
うになる。直流電圧から交流電圧への変化は公差に殆ど
影響されず、この変化は周波数−電圧変換器により確実
に検出することができ、この際斯かる変換器は周波数が
０の直流電圧であるのか、周波数が０でない交流電圧で
あるのかどうかを検出する作用をするだけである。回路
部品のばらつきによる影響を最小とするために、第１及
び第２増幅器は１個の半導体本体に集積化される同一構
成のＮＡＮＤシュミットトリガとするのが好適である。
【０００６】容量性センサ回路は電気歯ブラシ、シェー
バ、アイロン、ヘアードライヤ、ドリル、真空掃除機の
如きハンドル付きのあらゆる種類の電気装置をターン・
オン及びターン・オフさせたり、オーディオ及びビデオ
装置、オーブン、レンジ等の如きタッチ制御部を有する
電気機器をターン・オン及びターン・オフさせるのに好
適である。
バ、アイロン、ヘアードライヤ、ドリル、真空掃除機の
如きハンドル付きのあらゆる種類の電気装置をターン・
オン及びターン・オフさせたり、オーディオ及びビデオ
装置、オーブン、レンジ等の如きタッチ制御部を有する
電気機器をターン・オン及びターン・オフさせるのに好
適である。
【０００７】
【実施例】以下図面を参照して本発明を実施例につき説
明するに、これらの図で同じ機能又は目的を有する部分
には同じ参照番号を付して示してある。
明するに、これらの図で同じ機能又は目的を有する部分
には同じ参照番号を付して示してある。
【０００８】図１は本発明による容量性のセンサ回路を
示す。シュミットトリガ形態の第１反転増幅器２は入力
端子４を有しており、この入力端子４を帰還抵抗８を介
して第１反転増幅器２の出力端子６に接続する。入力端
子４とセンサ回路用の信号アース（接地）として機能す
る基準端子１０との間には２つのコンデンサが位置付け
られる。これらのコンデンサの内の第１コンデンサは容
量値がＣP1の寄生入力コンデンサ１２により形成され、
第２コンデンサは容量値がＣS の検知コンデンサ１４に
より形成され、この検知コンデンサ１４の第１プレート
は入力端子４に接続したセンサ電極１６により形成す
る。検知コンデンサの第２プレートは基準端子１０に接
続した電極１８により形成し、この電極も所要に応じセ
ンサ電極とすることができる。ハンドルを有する幹線電
力により附勢される装置の場合には、センサ電極１６を
ハンドルに組込むだけで十分である。この場合、基準端
子１０はセンサ回路の電源を介して幹線のアースに結合
させる。検知コンデンサ１４の容量値ＣS は、ユーザが
ハンドルを握る場合にアース電位に対して変化する。そ
こで、幹線周波数のハム電圧Ｖm を検出することがで
き、このハム電圧を基準端子１０と、（もし存在するな
らば）第２センサ電極１８との間に交流電圧源２０によ
り記号的に示してある。反転増幅器２、帰還抵抗８及び
２個のコンデンサ１２，１４は発振器を形成し、この発
振器の発振周波数ＦS は、コンデンサ１２と１４の全容
量値ＣP1＋ＣS が増加すると減少する。ハンドルにセン
サ電極１６を有している上述した装置では、この装置を
ハンドルで保持している場合に発振周波数ＦS が比較的
低くなり、又その装置をわきに置いた場合には、発振周
波数ＦS が比較的高くなる。検出されるハム電圧Ｖm が
極めて高い場合には、発振器は最早自由に発振しなくな
り、発振周波数ＦS は幹線周波数に引き込まれる。第１
反転増幅器２の出力端子は直列抵抗２２を介して同じく
シュミットトリガ形態の第２反転増幅器２６の入力端子
２４に接続する。この入力端子２４は容量値がＣP2の寄
生コンデンサ２８と、容量値がＣr の基準コンデンサ３
０とを介して基準端子１０に接続する。
示す。シュミットトリガ形態の第１反転増幅器２は入力
端子４を有しており、この入力端子４を帰還抵抗８を介
して第１反転増幅器２の出力端子６に接続する。入力端
子４とセンサ回路用の信号アース（接地）として機能す
る基準端子１０との間には２つのコンデンサが位置付け
られる。これらのコンデンサの内の第１コンデンサは容
量値がＣP1の寄生入力コンデンサ１２により形成され、
第２コンデンサは容量値がＣS の検知コンデンサ１４に
より形成され、この検知コンデンサ１４の第１プレート
は入力端子４に接続したセンサ電極１６により形成す
る。検知コンデンサの第２プレートは基準端子１０に接
続した電極１８により形成し、この電極も所要に応じセ
ンサ電極とすることができる。ハンドルを有する幹線電
力により附勢される装置の場合には、センサ電極１６を
ハンドルに組込むだけで十分である。この場合、基準端
子１０はセンサ回路の電源を介して幹線のアースに結合
させる。検知コンデンサ１４の容量値ＣS は、ユーザが
ハンドルを握る場合にアース電位に対して変化する。そ
こで、幹線周波数のハム電圧Ｖm を検出することがで
き、このハム電圧を基準端子１０と、（もし存在するな
らば）第２センサ電極１８との間に交流電圧源２０によ
り記号的に示してある。反転増幅器２、帰還抵抗８及び
２個のコンデンサ１２，１４は発振器を形成し、この発
振器の発振周波数ＦS は、コンデンサ１２と１４の全容
量値ＣP1＋ＣS が増加すると減少する。ハンドルにセン
サ電極１６を有している上述した装置では、この装置を
ハンドルで保持している場合に発振周波数ＦS が比較的
低くなり、又その装置をわきに置いた場合には、発振周
波数ＦS が比較的高くなる。検出されるハム電圧Ｖm が
極めて高い場合には、発振器は最早自由に発振しなくな
り、発振周波数ＦS は幹線周波数に引き込まれる。第１
反転増幅器２の出力端子は直列抵抗２２を介して同じく
シュミットトリガ形態の第２反転増幅器２６の入力端子
２４に接続する。この入力端子２４は容量値がＣP2の寄
生コンデンサ２８と、容量値がＣr の基準コンデンサ３
０とを介して基準端子１０に接続する。
【０００９】発振周波数ＦS の大まかな計算を簡単にす
るために（これは容量性センサ回路の作動にとっては必
ずしも必要なことではない）、低しきい値電圧Ｖl と高
しきい値電圧Ｖh との平均値が供給電圧Ｖccの１／２と
なり、しかもこれらの差電圧がＶn で、次式が成立する
ものとする。
るために（これは容量性センサ回路の作動にとっては必
ずしも必要なことではない）、低しきい値電圧Ｖl と高
しきい値電圧Ｖh との平均値が供給電圧Ｖccの１／２と
なり、しかもこれらの差電圧がＶn で、次式が成立する
ものとする。
【００１０】
【数１】 Ｖh ＝１／２＊（Ｖcc＋Ｖn ）；Ｖl ＝１／２＊（Ｖcc−Ｖn ） (1) 発振中に入力端子４における全キャパシタンス間の電圧
Ｖ(t) は１周期Ｔ内にて低しきい値電圧Ｖl と高しきい
値電圧Ｖh との間で変化する。この全キャパシタンス間
の電圧は次式に従って変化する。即ち、
Ｖ(t) は１周期Ｔ内にて低しきい値電圧Ｖl と高しきい
値電圧Ｖh との間で変化する。この全キャパシタンス間
の電圧は次式に従って変化する。即ち、
【数２】 Ｖ(t) ＝ＶO ＊ｅｘｐ（−ｔ／τ） (2) ここに、ＶO は初期電圧であり、τ＝Ｒ1 ＊（ＣS ＋Ｃ
P1）であり、Ｒ1 は帰還抵抗８の値である。ｔ＝Ｔ／
２、Ｖ（Ｔ／２）＝Ｖ1 及びＶO ＝Ｖh の時には、１／
２周期に対して次式が有効となる。即ち、
P1）であり、Ｒ1 は帰還抵抗８の値である。ｔ＝Ｔ／
２、Ｖ（Ｔ／２）＝Ｖ1 及びＶO ＝Ｖh の時には、１／
２周期に対して次式が有効となる。即ち、
【数３】 Ｔ／２＝τ＊ｌｎ｛（Ｖcc＋Ｖn ）／（Ｖcc−Ｖn ）｝ ＝τ＊ｌｎ｛（１＋α）／（１−α）｝ (3) ここにα＝Ｖn ／Ｖccである。αの小さな値に対して
は、式（３）を次式のように短縮して表すことができ
る。
は、式（３）を次式のように短縮して表すことができ
る。
【００１１】
【数４】 Ｔ＝４＊τ＊α＝４＊Ｒ1 ＊（ＣS ＋ＣP1）＊Ｖn ／Ｖcc (4) 従って、発振周波数ＦS は次式にて表される周波数にほ
ぼ等しくなる。
ぼ等しくなる。
【数５】 ＦS はＶcc／｛４＊Ｖn ＊Ｒ1 ＊（ＣS ＋ＣP1）｝ (5)
【００１２】第１反転増幅器２の出力端子６に現われる
方形波電圧は直列抵抗２２を経てコンデンサ２８及び３
０を充電したり、放電させたりする。これによりコンデ
ンサ２８及び３０間にリプル電圧が生じ、このリプル電
圧のピーク・ピーク電圧Ｖppは次式にて表される電圧に
ほぼ等しくなる。即ち、
方形波電圧は直列抵抗２２を経てコンデンサ２８及び３
０を充電したり、放電させたりする。これによりコンデ
ンサ２８及び３０間にリプル電圧が生じ、このリプル電
圧のピーク・ピーク電圧Ｖppは次式にて表される電圧に
ほぼ等しくなる。即ち、
【数６】 Ｖpp＝Ｖcc／｛４＊ＦS ＊Ｒ2 ＊（Ｃr ＋ＣP2）｝ (6)
【００１３】そこで、Ｒ2 の値をＲ1 と等しくし、式
（５）を式（６）に代入すれば次のようになる。
（５）を式（６）に代入すれば次のようになる。
【数７】 Ｖpp＝Ｖn ＊（ＣS ＋ＣP1）／（Ｃr ＋ＣP2） (7)
【００１４】第２反転増幅器２６として、高しきい値電
圧と低しきい値電圧との電圧差が第１反転増幅器２の場
合と同じ電圧差Ｖn を有するシュミットトリガを用いる
場合には次のようになる。ＣS がＣr よりも小さい場合
には、ＶppがＶn よりも小さくなるため、Ｖppが第２反
転増幅器２６の２つのトリガしきい値電圧Ｖn 及びＶ h
以上になることはなく、この第２反転増幅器２６の出力
端子３２には直流レベルの電圧が現われる。ＣS がＣr
よりも大きい場合には、ＶppがＶn よりも大きくなるた
め、Ｖppが周期的に２つのトリガしきい値電圧Ｖn 及び
Ｖh 以上となり、従って出力端子３２に発振周波数がＦ
S の交流信号が現われる。反転増幅器２及び２６を同一
構成とし、しかも１個の半導体本体に集積化すれば、両
反転増幅器２及び２６に対する電圧差Ｖn はほぼ同じと
なる。このことによる追加の利点は、この場合に寄生コ
ンデンサＣP1及びＣP2の値もほぼ等しくなり、こうした
寄生コンデンサがＶppの振幅に影響を及ぼさなくなるこ
とにある。抵抗８と２８の抵抗値を等しくする。こうす
れば、出力端子６から基準端子１０の方向に見た負荷が
厳密に対称的となるため、抵抗８及び２２に並列の寄生
キャパシタンスがリプル電圧Ｖppに何等影響を及ぼさな
くなる。
圧と低しきい値電圧との電圧差が第１反転増幅器２の場
合と同じ電圧差Ｖn を有するシュミットトリガを用いる
場合には次のようになる。ＣS がＣr よりも小さい場合
には、ＶppがＶn よりも小さくなるため、Ｖppが第２反
転増幅器２６の２つのトリガしきい値電圧Ｖn 及びＶ h
以上になることはなく、この第２反転増幅器２６の出力
端子３２には直流レベルの電圧が現われる。ＣS がＣr
よりも大きい場合には、ＶppがＶn よりも大きくなるた
め、Ｖppが周期的に２つのトリガしきい値電圧Ｖn 及び
Ｖh 以上となり、従って出力端子３２に発振周波数がＦ
S の交流信号が現われる。反転増幅器２及び２６を同一
構成とし、しかも１個の半導体本体に集積化すれば、両
反転増幅器２及び２６に対する電圧差Ｖn はほぼ同じと
なる。このことによる追加の利点は、この場合に寄生コ
ンデンサＣP1及びＣP2の値もほぼ等しくなり、こうした
寄生コンデンサがＶppの振幅に影響を及ぼさなくなるこ
とにある。抵抗８と２８の抵抗値を等しくする。こうす
れば、出力端子６から基準端子１０の方向に見た負荷が
厳密に対称的となるため、抵抗８及び２２に並列の寄生
キャパシタンスがリプル電圧Ｖppに何等影響を及ぼさな
くなる。
【００１５】従って、ＣS がＣr よりも大きい場合には
第２反転増幅器２６の出力端子３２が交流信号を供給
し、又ＣS がＣr よりも小さい場合には出力端子３２が
直流信号を供給することにより、回路部品のばらつきに
よる不正確さが回路の対称性により大いに除去される。
出力端子３２が交流信号を搬送するのか、直流信号を搬
送するのかは比較器３４によって検出することができ
る。この比較器３４も反転シュミットトリガで形成し、
この比較器は入力端子３６及び出力端子３８を有し、入
力端子３６は第２反転増幅器２６の出力端子３２からの
信号を電荷ポンプ４０を経て受信する。電荷ポンプ４０
は第２反転増幅器２６の出力端子３２とノード４４との
間に接続した第１コンデンサ４２と、陰極がノード４４
に接続され、陽極が基準端子１０に接続されている第１
ダイオード４６と、陽極がノード４４に接続され、陰極
が入力端子３６に接続されている第２ダイオード４８
と、入力端子３６と基準端子１０との間に並列に接続さ
れている抵抗５０及びコンデンサ５２とを具えている。
第２反転増幅器２６の出力端子３２が交流信号を供給
し、又ＣS がＣr よりも小さい場合には出力端子３２が
直流信号を供給することにより、回路部品のばらつきに
よる不正確さが回路の対称性により大いに除去される。
出力端子３２が交流信号を搬送するのか、直流信号を搬
送するのかは比較器３４によって検出することができ
る。この比較器３４も反転シュミットトリガで形成し、
この比較器は入力端子３６及び出力端子３８を有し、入
力端子３６は第２反転増幅器２６の出力端子３２からの
信号を電荷ポンプ４０を経て受信する。電荷ポンプ４０
は第２反転増幅器２６の出力端子３２とノード４４との
間に接続した第１コンデンサ４２と、陰極がノード４４
に接続され、陽極が基準端子１０に接続されている第１
ダイオード４６と、陽極がノード４４に接続され、陰極
が入力端子３６に接続されている第２ダイオード４８
と、入力端子３６と基準端子１０との間に並列に接続さ
れている抵抗５０及びコンデンサ５２とを具えている。
【００１６】発振周期１／Ｆ当りにコンデンサ４２に流
れる充電電流ｉは次式にて表される値にほぼ等しくな
る。
れる充電電流ｉは次式にて表される値にほぼ等しくな
る。
【数８】 ｉ＝Ｃ1 ＊（Ｖcc−２＊Ｖj −Ｖ2 ）＊Ｆ＝Ｖ2 ／Ｒ3 (8)
【００１７】ここに、Ｃ1 はコンデンサ４２の値であ
り、Ｖj はダイオード４６及び４８の接合電圧であり、
Ｖ2 はコンデンサ５２間の電圧であり、Ｒ3 は抵抗５０
の値である。比較器３４のしきい値電圧を供給電圧Ｖcc
のほぼ１／２とする場合には、電圧Ｖ2 を最小周波数Ｆ
1 にてＶcc／２に等しくする必要があり、次式が成立す
る。
り、Ｖj はダイオード４６及び４８の接合電圧であり、
Ｖ2 はコンデンサ５２間の電圧であり、Ｒ3 は抵抗５０
の値である。比較器３４のしきい値電圧を供給電圧Ｖcc
のほぼ１／２とする場合には、電圧Ｖ2 を最小周波数Ｆ
1 にてＶcc／２に等しくする必要があり、次式が成立す
る。
【数９】 Ｆ1 ＝Ｖcc／｛Ｒ3 ＊Ｃ1 ＊（Ｖcc−４＊Ｖj ）｝ (9)
【００１８】前述したように、発振周波数は検出した幹
線周波数に等しくすることができる。Ｆ1 ＝２０Ｈｚ、
Ｖcc＝５Ｖ及びＶj ＝０．７Ｖとする場合には、式
（９）から時定数Ｒ3 ＊Ｃ1 の値は約１１４ｍｓとな
る。コンデンサ５２は比較器３４の切り替え時に多少の
遅延を持たらす。
線周波数に等しくすることができる。Ｆ1 ＝２０Ｈｚ、
Ｖcc＝５Ｖ及びＶj ＝０．７Ｖとする場合には、式
（９）から時定数Ｒ3 ＊Ｃ1 の値は約１１４ｍｓとな
る。コンデンサ５２は比較器３４の切り替え時に多少の
遅延を持たらす。
【００１９】図２は電気装置に用いられる図１の容量性
センサ回路を示す。インバータ２，２６及び３４はデュ
アル入力シュミットトリガＮＡＮＤにより形成する。イ
ンバータ３４の出力３８は第４のデュアル入力シュミッ
トトリガＮＡＮＤ５４及び限流抵抗７４を経てＮＰＮス
イッチングトランジスタ５６のベースを駆動し、このス
イッチングトランジスタのエミッタは発光ダイオード
（ＬＥＤ）５８を介して基準端子１０に接続し、コレク
タは断続スイッチ６０を介してリレー６４の附勢コイル
６２を駆動する。リレー６４及び各ＮＡＮＤ２，２６，
３４，５４は整流回路（図示せず）で構成し得る電源回
路（図示せず）からの供給電圧を受電する。リレー６４
は幹線電圧端子６８と７０との間の負荷７２に直列に配
置したスイッチ６４を作動させる。負荷７２は、例えば
ターン・オン又はターン・オフすべきモータ、加熱素
子、ランプ又は他の任意の装置とすることができる。
センサ回路を示す。インバータ２，２６及び３４はデュ
アル入力シュミットトリガＮＡＮＤにより形成する。イ
ンバータ３４の出力３８は第４のデュアル入力シュミッ
トトリガＮＡＮＤ５４及び限流抵抗７４を経てＮＰＮス
イッチングトランジスタ５６のベースを駆動し、このス
イッチングトランジスタのエミッタは発光ダイオード
（ＬＥＤ）５８を介して基準端子１０に接続し、コレク
タは断続スイッチ６０を介してリレー６４の附勢コイル
６２を駆動する。リレー６４及び各ＮＡＮＤ２，２６，
３４，５４は整流回路（図示せず）で構成し得る電源回
路（図示せず）からの供給電圧を受電する。リレー６４
は幹線電圧端子６８と７０との間の負荷７２に直列に配
置したスイッチ６４を作動させる。負荷７２は、例えば
ターン・オン又はターン・オフすべきモータ、加熱素
子、ランプ又は他の任意の装置とすることができる。
【００２０】比較的低い発振周波数では、即ち電気装置
をつかむ場合のようにセンサ電極１６に接近した場合に
は、出力端子３２に交流信号が現れて入力端子３６の電
圧が高くなる。従って、出力端子３８の電圧が低くな
り、トランジスタ５６はインバータ５４を経てターン・
オンする。この際、リレー６４の附勢コイル６２が附勢
され、スイッチ６６が閉じ、負荷７２が幹線電圧を受電
する。附勢コイル６２への給電を断続スイッチ６０によ
って遮断して、電気装置を不作動にすることができる。
ＬＥＤ５８は負荷７２がスイッチ６６を経て幹線に接続
されていることを知らせる。電気装置をわきに置くと、
発振周波数が比較的高くなり、出力端子３２の電圧もこ
れにより高くなり、入力端子３６の電圧が低くなるた
め、出力端子３８の電圧が高くなり、トランジスタ５６
はベース電流を受電しなくなる。この際、リレー６４は
附勢されず、ＬＥＤ５８はターン・オフし、負荷７２は
幹線電圧を受電しなくなる。このように、リレー６４は
第２反転増幅器２６の出力端子３２における交流／直流
信号に応答して附勢される。
をつかむ場合のようにセンサ電極１６に接近した場合に
は、出力端子３２に交流信号が現れて入力端子３６の電
圧が高くなる。従って、出力端子３８の電圧が低くな
り、トランジスタ５６はインバータ５４を経てターン・
オンする。この際、リレー６４の附勢コイル６２が附勢
され、スイッチ６６が閉じ、負荷７２が幹線電圧を受電
する。附勢コイル６２への給電を断続スイッチ６０によ
って遮断して、電気装置を不作動にすることができる。
ＬＥＤ５８は負荷７２がスイッチ６６を経て幹線に接続
されていることを知らせる。電気装置をわきに置くと、
発振周波数が比較的高くなり、出力端子３２の電圧もこ
れにより高くなり、入力端子３６の電圧が低くなるた
め、出力端子３８の電圧が高くなり、トランジスタ５６
はベース電流を受電しなくなる。この際、リレー６４は
附勢されず、ＬＥＤ５８はターン・オフし、負荷７２は
幹線電圧を受電しなくなる。このように、リレー６４は
第２反転増幅器２６の出力端子３２における交流／直流
信号に応答して附勢される。
【００２１】第２増幅器２６は、出力端子３２に交流信
号が現われるのか、又は直流信号が現われるのかの判定
には無関係であるから、この第２増幅器２６は非反転増
幅器とすることもできる。基準コンデンサ３０の値Ｃr
は検知コンデンサ１４の予想値に依存する。
号が現われるのか、又は直流信号が現われるのかの判定
には無関係であるから、この第２増幅器２６は非反転増
幅器とすることもできる。基準コンデンサ３０の値Ｃr
は検知コンデンサ１４の予想値に依存する。
【００２２】図３はハンドル７４内にセンサ電極１６を
取付けた電気ヘヤードライヤを示す。図２の容量性セン
サ回路及び他の電子デバイスはＰ．Ｃ．ボード（印刷回
路板）７６上に形成し、このＰ．Ｃ．ボードもハンドル
７４内に装着する。
取付けた電気ヘヤードライヤを示す。図２の容量性セン
サ回路及び他の電子デバイスはＰ．Ｃ．ボード（印刷回
路板）７６上に形成し、このＰ．Ｃ．ボードもハンドル
７４内に装着する。
【図１】本発明による容量性センサ回路の回路図であ
る。
る。
【図２】本発明による容量性センサ回路を具えている電
気装置の回路図である。
気装置の回路図である。
【図３】本発明による容量性センサ回路をハンドル内に
組込んだヘヤードライヤを示す図である。
組込んだヘヤードライヤを示す図である。
２ 第１反転増幅器（シュミットトリガ） （２，８，１２，１４） 発振器 ８ 帰還抵抗 １０ 基準端子 １４ 検知コンデンサ １６ センサ電極 ２０ 交流電圧源 ２２ 直列抵抗 ２６ 第２増幅器（シュミットトリガ） ３０ 基準コンデンサ ３４ 比較器 ４０ 電荷ポンプ ４２ コンデンサ ４４ ノード ４６，４８ ダイオード ５０ 抵抗 ５２ コンデンサ
Claims (6)
- 【請求項１】 検知コンデンサ（１４）の第１プレート
を形成するセンサ電極（１６）と；このセンサ電極（１
６）に接続した入力端子（４）を有すると共に出力端子
（６）を有する第１反転増幅器（２）と；この第１反転
増幅器（２）の出力端子（６）に結合させた入力端子
（２４）を有すると共に出力端子（３２）を有する第２
増幅器（２６）と；前記第１反転増幅器（２）の出力端
子（６）と入力端子（４）との間に接続した帰還抵抗
（８）；とを具えている容量性センサ回路において、前
記第１反転増幅器（２）の出力端子（６）と前記第２増
幅器（２６）の入力端子（２４）との間に直列抵抗（２
２）を接続し、この直列抵抗（２２）の抵抗値を前記帰
還抵抗（８）の抵抗値とほぼ等しくし；前記第２増幅器
（２６）の入力端子（２４）と基準端子（１０）との間
に基準コンデンサ（３０）を接続し、この基準コンデン
サ（３０）の容量値を、前記基準端子（１０）に対する
前記容量性センサ電極（１６）の予定した容量値にほぼ
等しくし；且つ前記第１反転増幅器（２）及び第２増幅
器（２６）をシュミットトリガとして構成し、これらの
シュミットトリガがほぼ同じ低及び高しきい値電圧を有
するようにしたことを特徴とする容量性センサ回路。 - 【請求項２】 前記第１反転増幅器（２）及び第２増幅
器（２６）を１個の半導体本体に集積化される同一構成
のＮＡＮＤシュミットトリガとすることを特徴とする請
求項１に記載の容量性センサ回路。 - 【請求項３】 前記容量性センサ回路がさらに：入力端
子（３６）及び出力端子（３８）を有する比較器（３
４）と；電荷ポンプ（４０）；とを具え、この電荷ポン
プ（４０）が、前記第２増幅器（２６）の出力端子（３
２）とノード（４４）との間に接続した第１コンデンサ
（４２）、ノード（４４）と基準端子（１０）との間に
接続した第１ダイオード（４６）、前記比較器（３４）
の入力端子（３６）とノード（４４）との間に接続した
第２ダイオード（４８）及び前記比較器（３４）の入力
端子（３６）と基準端子（１０）との間にそれぞれ並列
に接続した抵抗（５０）及び第２コンデンサ（５２）を
具え、前記第１（４６）及び第２ダイオード（４８）の
内の一方のダイオード（４８）の陽極を前記ノード（４
４）に接続し、且つ他方のダイオード（４６）の陰極を
前記ノード（４４）に接続するようにしたことを特徴と
する請求項１又は２に記載の容量性センサ回路。 - 【請求項４】 前記比較器（３４）をシュミットトリガ
とし、このシュミットトリガのしきい値電圧がシュミッ
トトリガの供給電圧のほぼ１／２となるようにしたこと
を特徴とする請求項３に記載の容量性センサ回路。 - 【請求項５】 負荷（７２）及び可制御スイッチ（５
６，６２，６４，６６）を具え、この可制御スイッチが
前記負荷（７２）に直列に配置される主電流通路（６
６）と、請求項１，２，３又は４項のいずれか一項に記
載の容量性センサ回路の第２増幅器（２６）の出力端子
（３２）からの信号に応答して前記可制御スイッチ（５
６，６２，６４，６６）をターン・オン及びターン・オ
フする制御信号を受信するための主電流通路（５６，６
２）とを有することを特徴とする電気装置。 - 【請求項６】 前記電気装置が前記センサ電極（１６）
を内蔵するハンドル（７４）を有することを特徴とする
請求項５に記載の電気装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| BE9300680A BE1007258A3 (nl) | 1993-07-01 | 1993-07-01 | Capacitieve sensorschakeling. |
| BE09300680 | 1993-07-01 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0729469A true JPH0729469A (ja) | 1995-01-31 |
Family
ID=3887150
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6147935A Pending JPH0729469A (ja) | 1993-07-01 | 1994-06-29 | 容量性センサ回路 |
Country Status (11)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5498914A (ja) |
| EP (1) | EP0632593B1 (ja) |
| JP (1) | JPH0729469A (ja) |
| KR (1) | KR950003829A (ja) |
| CN (1) | CN1103520A (ja) |
| AU (1) | AU6609694A (ja) |
| BE (1) | BE1007258A3 (ja) |
| BR (1) | BR9402565A (ja) |
| CA (1) | CA2126964A1 (ja) |
| DE (1) | DE69405168T2 (ja) |
| SG (1) | SG44017A1 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2011140530A3 (en) * | 2010-05-06 | 2012-03-01 | Silicon Laboratories Inc. | Sensing apparatus for and associated methods |
Families Citing this family (19)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| US6344959B1 (en) | 1998-05-01 | 2002-02-05 | Unitrode Corporation | Method for sensing the output voltage of a charge pump circuit without applying a load to the output stage |
| US6501198B2 (en) | 2000-02-17 | 2002-12-31 | Jlg Industries, Inc. | Control lever for heavy machinery with near-proximity sensing |
| US6724198B2 (en) * | 2000-12-21 | 2004-04-20 | G. Burnell Hohl | Inductive sensory apparatus |
| SE0402261D0 (sv) * | 2004-09-17 | 2004-09-17 | Electrolux Home Prod Corp | Capacitive Sensor System |
| US7089797B2 (en) * | 2004-10-18 | 2006-08-15 | Silverbrook Research Pty Ltd | Temperature insensitive pressure sensor |
| DE102005014933A1 (de) * | 2004-12-17 | 2006-07-06 | Diehl Ako Stiftung & Co. Kg | Schaltungsanordnung für einen kapazitiven Berührungsschalter |
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| US8602744B2 (en) * | 2005-03-25 | 2013-12-10 | Diversitech Corporation | Condensate pump |
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| CN101676052B (zh) * | 2008-09-19 | 2013-10-30 | 德昌电机(深圳)有限公司 | 带力度感应装置的电钻 |
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| US9182436B1 (en) | 2012-01-05 | 2015-11-10 | Sandia Corporation | Passive absolute age and temperature history sensor |
| DE102013201704A1 (de) * | 2013-02-01 | 2014-08-07 | Di-Soric Gmbh & Co. Kg | Kapazitive Sensoranordnung und kapazitives Messverfahren mit Kompensation parasitärer Kapazitäten |
| US9291543B1 (en) | 2014-06-23 | 2016-03-22 | Sandia Corporation | PC board mount corrosion sensitive sensor |
| CN104329701A (zh) * | 2014-11-20 | 2015-02-04 | 沈阳工学院 | 一种燃气炉灶节能控制器 |
| US11121541B2 (en) * | 2019-02-27 | 2021-09-14 | Dialog Semiconductor (Uk) Limited | Solution to safely protect a boost converter from a short circuit to ground |
| TWI729541B (zh) * | 2019-10-25 | 2021-06-01 | 新唐科技股份有限公司 | 控制電路及操作系統 |
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| EP0052685A1 (en) * | 1980-11-26 | 1982-06-02 | Starcote Limited | Touch switch device |
| US4850386A (en) * | 1985-01-02 | 1989-07-25 | Aquametrics, Inc. | Soil Moisture monitor |
| US5367198A (en) * | 1990-06-11 | 1994-11-22 | I F M Electronic Gmbh | Proximity detector with error-preventing ambient condition compensation |
| US5145323A (en) * | 1990-11-26 | 1992-09-08 | Tecumseh Products Company | Liquid level control with capacitive sensors |
| EP0524708B1 (en) * | 1991-10-17 | 1997-01-02 | Koninklijke Philips Electronics N.V. | Personal-care apparatus comprising a capacitive on/off switch |
-
1993
- 1993-07-01 BE BE9300680A patent/BE1007258A3/nl not_active IP Right Cessation
-
1994
- 1994-06-28 BR BR9402565A patent/BR9402565A/pt not_active Application Discontinuation
- 1994-06-28 CA CA002126964A patent/CA2126964A1/en not_active Abandoned
- 1994-06-28 CN CN94107710A patent/CN1103520A/zh active Pending
- 1994-06-29 SG SG1996009271A patent/SG44017A1/en unknown
- 1994-06-29 KR KR1019940015160A patent/KR950003829A/ko not_active Application Discontinuation
- 1994-06-29 DE DE69405168T patent/DE69405168T2/de not_active Expired - Fee Related
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- 1994-06-29 EP EP94201873A patent/EP0632593B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1994-06-30 AU AU66096/94A patent/AU6609694A/en not_active Abandoned
- 1994-06-30 US US08/269,795 patent/US5498914A/en not_active Expired - Fee Related
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|---|---|---|---|---|
| WO2011140530A3 (en) * | 2010-05-06 | 2012-03-01 | Silicon Laboratories Inc. | Sensing apparatus for and associated methods |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| AU6609694A (en) | 1995-01-12 |
| SG44017A1 (en) | 1997-11-14 |
| EP0632593B1 (en) | 1997-08-27 |
| EP0632593A1 (en) | 1995-01-04 |
| BR9402565A (pt) | 1995-03-28 |
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| CN1103520A (zh) | 1995-06-07 |
| KR950003829A (ko) | 1995-02-17 |
| CA2126964A1 (en) | 1995-01-02 |
| BE1007258A3 (nl) | 1995-05-02 |
| DE69405168D1 (de) | 1997-10-02 |
| US5498914A (en) | 1996-03-12 |
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