JPH0918321A - 静電容量型近接センサ - Google Patents
静電容量型近接センサInfo
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- JPH0918321A JPH0918321A JP15943995A JP15943995A JPH0918321A JP H0918321 A JPH0918321 A JP H0918321A JP 15943995 A JP15943995 A JP 15943995A JP 15943995 A JP15943995 A JP 15943995A JP H0918321 A JPH0918321 A JP H0918321A
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- Japan
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- capacitance
- delaying
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- capacitance component
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 静電容量型センサが高湿度環境下におかれた
場合に検出距離の変動を防止できる静電容量型近接セン
サを提供する。 【構成】 配線パターン２０は、結露等による液体の付
着により積分回路の動作に影響を与える部分である。す
なわち、配線パターン２０に付着する水分の量に応じて
その積分回路の静電容量は変動してしまう。そこで、位
相弁別のための２つの積分回路との配線パターン２０の
面積を同一にしてある。つまり、位相弁別のための積分
回路の配線パターン２０の面積を同一にすることによ
り、配線パターン２０の結露による液体の付着量を２つ
の積分回路で均等にし、２つの積分回路の動作変動を相
殺している。よって、これら積分回路の出力状態により
物体の検出を行なう際の検出距離のずれが解消できる。
場合に検出距離の変動を防止できる静電容量型近接セン
サを提供する。 【構成】 配線パターン２０は、結露等による液体の付
着により積分回路の動作に影響を与える部分である。す
なわち、配線パターン２０に付着する水分の量に応じて
その積分回路の静電容量は変動してしまう。そこで、位
相弁別のための２つの積分回路との配線パターン２０の
面積を同一にしてある。つまり、位相弁別のための積分
回路の配線パターン２０の面積を同一にすることによ
り、配線パターン２０の結露による液体の付着量を２つ
の積分回路で均等にし、２つの積分回路の動作変動を相
殺している。よって、これら積分回路の出力状態により
物体の検出を行なう際の検出距離のずれが解消できる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、静電容量型近接センサ
に関するものである。
に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来の静電容量型センサとしては、パル
ス発生回路と、このパルス発生回路の出力を２つに分岐
させ、各々の出力を遅延させる２つの遅延回路と、これ
ら２つの遅延回路の少なくとも一方に接続され、物体の
近接によって静電容量が変化する検出電極と、この２つ
の遅延回路の出力信号の位相の進み遅れを判定して検出
信号を出力する位相弁別回路とを有するものがある。
ス発生回路と、このパルス発生回路の出力を２つに分岐
させ、各々の出力を遅延させる２つの遅延回路と、これ
ら２つの遅延回路の少なくとも一方に接続され、物体の
近接によって静電容量が変化する検出電極と、この２つ
の遅延回路の出力信号の位相の進み遅れを判定して検出
信号を出力する位相弁別回路とを有するものがある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ものが高湿度環境におかれた場合、２つの遅延回路の配
線パターンに結露が発生してしまい、それぞれの遅延時
間が変動してしまうことにより検出距離が変化してしま
うという問題点を有していた。この遅延時間の変化は、
特に遅延回路内に設けてある容量成分に接続している配
線パターンの結露に起因するものである。つまり、結露
により発生した水分により遅延回路の遅延時間が変わっ
てしまい、予め設定してある２つの遅延回路の位相差が
変動するので、検出距離が変化してしまうものである。
ものが高湿度環境におかれた場合、２つの遅延回路の配
線パターンに結露が発生してしまい、それぞれの遅延時
間が変動してしまうことにより検出距離が変化してしま
うという問題点を有していた。この遅延時間の変化は、
特に遅延回路内に設けてある容量成分に接続している配
線パターンの結露に起因するものである。つまり、結露
により発生した水分により遅延回路の遅延時間が変わっ
てしまい、予め設定してある２つの遅延回路の位相差が
変動するので、検出距離が変化してしまうものである。
【０００４】本発明の目的は、静電容量型センサが高湿
度環境下におかれた場合においても検出距離の変動を防
止できる静電容量型近接センサを提供することである。
度環境下におかれた場合においても検出距離の変動を防
止できる静電容量型近接センサを提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明は、位相弁別によ
り物体の近接を検出する静電容量型近接センサにおい
て、位相弁別のための２つの容量素子のそれぞれに接続
される配線パターンの面積を同一とすることにより、上
記の目的を達成している。
り物体の近接を検出する静電容量型近接センサにおい
て、位相弁別のための２つの容量素子のそれぞれに接続
される配線パターンの面積を同一とすることにより、上
記の目的を達成している。
【０００６】そして、パルス発生手段と、物体の近接に
応じて容量成分が変化する静電容量変換手段と、上記静
電容量変換手段の容量成分の変化に応じて上記パルス発
生手段の出力を遅延する第１の遅延手段と、上記パルス
発生手段の出力を遅延する第２の遅延手段と、上記第１
および第２の遅延手段の出力の位相差が所望の位相差に
達した際、検出信号を発生する出力発生手段とを備えた
静電容量型近接センサにおいて、上記第１および第２の
遅延手段は、それぞれ抵抗と容量成分を備え、これら抵
抗と容量成分に応じて上記それぞれの遅延時間が決定さ
れるとともに、回路基板上において上記容量成分と所望
の素子とを接続するそれぞれの配線パターンの面積を同
一とすることにより、上記の目的を達成している。
応じて容量成分が変化する静電容量変換手段と、上記静
電容量変換手段の容量成分の変化に応じて上記パルス発
生手段の出力を遅延する第１の遅延手段と、上記パルス
発生手段の出力を遅延する第２の遅延手段と、上記第１
および第２の遅延手段の出力の位相差が所望の位相差に
達した際、検出信号を発生する出力発生手段とを備えた
静電容量型近接センサにおいて、上記第１および第２の
遅延手段は、それぞれ抵抗と容量成分を備え、これら抵
抗と容量成分に応じて上記それぞれの遅延時間が決定さ
れるとともに、回路基板上において上記容量成分と所望
の素子とを接続するそれぞれの配線パターンの面積を同
一とすることにより、上記の目的を達成している。
【０００７】そして、位相弁別により物体の近接を検出
する静電容量型近接センサにおいて、位相弁別のための
２つの容量素子のそれぞれに接続される配線パターン
を、多層構造の回路基板の中間層に配設することによ
り、上記の目的を達成している。
する静電容量型近接センサにおいて、位相弁別のための
２つの容量素子のそれぞれに接続される配線パターン
を、多層構造の回路基板の中間層に配設することによ
り、上記の目的を達成している。
【０００８】パルス発生手段と、物体の近接に応じて容
量成分が変化する静電容量変換手段と、上記静電容量変
換手段の容量成分の変化に応じて上記パルス発生手段の
出力を遅延する第１の遅延手段と、上記パルス発生手段
の出力を遅延する第２の遅延手段と、上記第１および第
２の遅延手段の出力の位相差が所望の位相差に達した
際、検出信号を発生する出力発生手段とを備えた静電容
量型近接センサにおいて、上記第１および第２の遅延手
段は、それぞれ抵抗と容量成分を備え、これら抵抗と容
量成分に応じて上記それぞれの遅延時間が決定されると
ともに、上記容量成分と所望の素子とを接続するそれぞ
れのパターンを多層構造の回路基板の中間層に配設する
ことにより、上記の目的を達成している。
量成分が変化する静電容量変換手段と、上記静電容量変
換手段の容量成分の変化に応じて上記パルス発生手段の
出力を遅延する第１の遅延手段と、上記パルス発生手段
の出力を遅延する第２の遅延手段と、上記第１および第
２の遅延手段の出力の位相差が所望の位相差に達した
際、検出信号を発生する出力発生手段とを備えた静電容
量型近接センサにおいて、上記第１および第２の遅延手
段は、それぞれ抵抗と容量成分を備え、これら抵抗と容
量成分に応じて上記それぞれの遅延時間が決定されると
ともに、上記容量成分と所望の素子とを接続するそれぞ
れのパターンを多層構造の回路基板の中間層に配設する
ことにより、上記の目的を達成している。
【０００９】
【実施例】以下、本発明を図面に示す実施例に基づいて
具体的に説明する。
具体的に説明する。
【００１０】図１（ａ）において、１は上板で、プラス
ティック材料などで形成してある。２は下板で、プラス
ティック材料などで形成してある。上板１と下板２とで
後述するセンサ部の外装ケースを構成する。３は静電容
量変換手段を構成する検出電極で、シールド板４により
その検出方向が設定される。本例では、矢印Ａ方向が検
出方向となるように設定してある。５は回路基板で、静
電容量型センサの回路が実装してある。検出電極３およ
びシールド板４は回路基板に電気的に接合してある。な
お、図１（ｂ）は図１（ａ）の矢印Ｂ方向からの正面図
である。
ティック材料などで形成してある。２は下板で、プラス
ティック材料などで形成してある。上板１と下板２とで
後述するセンサ部の外装ケースを構成する。３は静電容
量変換手段を構成する検出電極で、シールド板４により
その検出方向が設定される。本例では、矢印Ａ方向が検
出方向となるように設定してある。５は回路基板で、静
電容量型センサの回路が実装してある。検出電極３およ
びシールド板４は回路基板に電気的に接合してある。な
お、図１（ｂ）は図１（ａ）の矢印Ｂ方向からの正面図
である。
【００１１】次に、静電容量型センサの回路構成を図２
を参照して説明する。
を参照して説明する。
【００１２】同図において、６はパルス発生手段を構成
するパルス発生器で、矩形波を出力する。７、８は積分
回路で、後述するような構成を有し、本例では積分回路
８に検出電極３が接続してある。９、１０は波形整形回
路で、積分回路７、８で積分された波形を波形整形し反
転して出力する。なお、積分回路８と波形整形回路１０
とで第１の遅延手段を構成し、積分回路７と波形整形回
路９とで第２の遅延手段を構成する。１１は位相弁別回
路で、波形整形回路９、１０の出力信号の位相を比較し
てその進み遅れを示す信号を出力する。本例では、積分
回路７より波形整形回路９を介して反転入力するパルス
の立上がりにトリガされ、このときの端子Ｐｅの出力レ
ベルを反転して出力する。１２は出力回路である。な
お、位相弁別回路１１と出力回路１２とで出力発生手段
を構成する。
するパルス発生器で、矩形波を出力する。７、８は積分
回路で、後述するような構成を有し、本例では積分回路
８に検出電極３が接続してある。９、１０は波形整形回
路で、積分回路７、８で積分された波形を波形整形し反
転して出力する。なお、積分回路８と波形整形回路１０
とで第１の遅延手段を構成し、積分回路７と波形整形回
路９とで第２の遅延手段を構成する。１１は位相弁別回
路で、波形整形回路９、１０の出力信号の位相を比較し
てその進み遅れを示す信号を出力する。本例では、積分
回路７より波形整形回路９を介して反転入力するパルス
の立上がりにトリガされ、このときの端子Ｐｅの出力レ
ベルを反転して出力する。１２は出力回路である。な
お、位相弁別回路１１と出力回路１２とで出力発生手段
を構成する。
【００１３】図３は、積分回路の構成を示している。な
お、積分回路７、８は検出電極３を接続してあるか否か
の点以外は同様の構成なので、本例では積分回路８の構
成のみを示す。同図において、図１、２と同一番号のも
のは同一のものとする。
お、積分回路７、８は検出電極３を接続してあるか否か
の点以外は同様の構成なので、本例では積分回路８の構
成のみを示す。同図において、図１、２と同一番号のも
のは同一のものとする。
【００１４】同図において、１３、１４、１５は抵抗、
１６はダイオード、１７はトランジスタであり、これら
により定電流回路を構成する。１８はダイオード、１９
はコンデンサである。２０はコンデンサ１９と検出電極
３、トランジスタ１７、ダイオード１８および波形整形
回路１０とを接続する配線パターンである。配線パター
ン２０は、結露等による液体の付着により積分回路の動
作に影響を与える部分である。すなわち、配線パターン
２０に付着する水分の量に応じてその積分回路の静電容
量は変動してしまう。そこで、本例では積分回路７と８
との配線パターン２０の面積を同一にしてある。つま
り、積分回路７と８の配線パターン２０の面積を同一に
することにより、結露により配線パターン２０へ液体が
付着する確率を等しくし、積分回路７、８の動作変動を
相殺している。図４は実際の回路基板上での配線パター
ンを示した図である。同図において、斜線で示した２０
ａは図２に示した積分回路７内の配線パターン２０を示
し、同様に斜線で示した２０ｂは図２に示した積分回路
８、すなわち検出電極３が接続してある積分回路内の配
線パターン２０を示している。２１は検出電極３と接続
する端子である。なお、図３と同一番号のものは同一の
ものとする。以下、図３に基づいて積分回路の動作を説
明する。ダイオード１８からパルス発生回路６より出力
された矩形波が入力すると、これによりコンデンサ１９
および検出電極３により形成される容量成分が充電され
る。なお、このとき抵抗１５より一定の電流が流れる
が、コンデンサ１９等の充電電圧には影響がない程度の
ものである。パルス発生器６からのパルス出力が終了す
ると、コンデンサ１９および検出電極３に充電されてい
た電荷が定電流で抵抗１５を介して放電される。よっ
て、検出電極３に物体が接近して検出電極３により構成
される容量成分の静電容量が大きくなっている場合、充
電される電荷の量も大きくなるので、その放電時間は長
くなる。
１６はダイオード、１７はトランジスタであり、これら
により定電流回路を構成する。１８はダイオード、１９
はコンデンサである。２０はコンデンサ１９と検出電極
３、トランジスタ１７、ダイオード１８および波形整形
回路１０とを接続する配線パターンである。配線パター
ン２０は、結露等による液体の付着により積分回路の動
作に影響を与える部分である。すなわち、配線パターン
２０に付着する水分の量に応じてその積分回路の静電容
量は変動してしまう。そこで、本例では積分回路７と８
との配線パターン２０の面積を同一にしてある。つま
り、積分回路７と８の配線パターン２０の面積を同一に
することにより、結露により配線パターン２０へ液体が
付着する確率を等しくし、積分回路７、８の動作変動を
相殺している。図４は実際の回路基板上での配線パター
ンを示した図である。同図において、斜線で示した２０
ａは図２に示した積分回路７内の配線パターン２０を示
し、同様に斜線で示した２０ｂは図２に示した積分回路
８、すなわち検出電極３が接続してある積分回路内の配
線パターン２０を示している。２１は検出電極３と接続
する端子である。なお、図３と同一番号のものは同一の
ものとする。以下、図３に基づいて積分回路の動作を説
明する。ダイオード１８からパルス発生回路６より出力
された矩形波が入力すると、これによりコンデンサ１９
および検出電極３により形成される容量成分が充電され
る。なお、このとき抵抗１５より一定の電流が流れる
が、コンデンサ１９等の充電電圧には影響がない程度の
ものである。パルス発生器６からのパルス出力が終了す
ると、コンデンサ１９および検出電極３に充電されてい
た電荷が定電流で抵抗１５を介して放電される。よっ
て、検出電極３に物体が接近して検出電極３により構成
される容量成分の静電容量が大きくなっている場合、充
電される電荷の量も大きくなるので、その放電時間は長
くなる。
【００１５】次に、図５を参照して動作を説明する。な
お、同図においてＰａ〜Ｐｆは図２の端子Ｐａ〜Ｐｆの
出力レベルを示している。
お、同図においてＰａ〜Ｐｆは図２の端子Ｐａ〜Ｐｆの
出力レベルを示している。
【００１６】物体が近接していない通常の状態（図５の
Ｔｎの期間）では、積分回路８の放電時間は積分回路７
の放電時間より小さくなるよう設定してある。つまり、
検出電極３に物体が近接していない状態では、積分回路
８に接続する容量成分の静電容量は積分回路７に接続す
る容量成分の静電容量より小さく設定してある。よっ
て、このとき図２の端子Ｐａ〜Ｐｆの出力レベルは図５
のようになる。
Ｔｎの期間）では、積分回路８の放電時間は積分回路７
の放電時間より小さくなるよう設定してある。つまり、
検出電極３に物体が近接していない状態では、積分回路
８に接続する容量成分の静電容量は積分回路７に接続す
る容量成分の静電容量より小さく設定してある。よっ
て、このとき図２の端子Ｐａ〜Ｐｆの出力レベルは図５
のようになる。
【００１７】物体が検出電極３に近接すると（図５のＴ
ｋの期間）、検出電極３により構成される容量成分の静
電容量が増加するので、積分回路８の放電時間は積分回
路７の放電時間よりも長くなり、端子Ｐｅにパルスが発
生するタイミングが端子Ｐｄにパルスが発生するタイミ
ングよりも遅くなるので、出力回路１２の出力は
“１”、すなわち検出出力を発生する。
ｋの期間）、検出電極３により構成される容量成分の静
電容量が増加するので、積分回路８の放電時間は積分回
路７の放電時間よりも長くなり、端子Ｐｅにパルスが発
生するタイミングが端子Ｐｄにパルスが発生するタイミ
ングよりも遅くなるので、出力回路１２の出力は
“１”、すなわち検出出力を発生する。
【００１８】このとき、センサが高湿度環境に配置され
積分回路７、８の配線パターン２０に結露が生じても、
それぞれの積分回路の配線パターン２０の面積が等しい
ので、結露によって積分回路７、８の配線パターン２０
へ液体が付着する確率が等しくなり、積分回路７、８の
静電容量の変動量が相殺される。よって、結露等により
配線パターンに液体が付着しても、安定した検出距離を
保持できる。
積分回路７、８の配線パターン２０に結露が生じても、
それぞれの積分回路の配線パターン２０の面積が等しい
ので、結露によって積分回路７、８の配線パターン２０
へ液体が付着する確率が等しくなり、積分回路７、８の
静電容量の変動量が相殺される。よって、結露等により
配線パターンに液体が付着しても、安定した検出距離を
保持できる。
【００１９】なお、図４に示した配線パターン２０ａ、
２０ｂを多層基板の中間層に配置することにより、高湿
度環境での検出距離の変動を抑えることもできる。すな
わち、外部環境の変化によって配線パターン２０に液体
が付着しないように多層基板の中間層に配置してもよ
い。なお、この場合、配線パターン２０ａと、２０ｂの
面積を同一にしなくてもよいことは言うまでもない。
２０ｂを多層基板の中間層に配置することにより、高湿
度環境での検出距離の変動を抑えることもできる。すな
わち、外部環境の変化によって配線パターン２０に液体
が付着しないように多層基板の中間層に配置してもよ
い。なお、この場合、配線パターン２０ａと、２０ｂの
面積を同一にしなくてもよいことは言うまでもない。
【００２０】なお、上記の例では配線パターン２０ａと
２０ｂの面積を同一にしたが、それに加えて２つの配線
パターンの形状を同一にしてもよい。この場合、上記の
例よりも２つの配線パターンに液体が付着する確率が等
しくなり、液体の付着による静電容量の変化が相殺され
るので、結露等により配線パターンに液体が付着して
も、より安定した検出距離を保持できる。
２０ｂの面積を同一にしたが、それに加えて２つの配線
パターンの形状を同一にしてもよい。この場合、上記の
例よりも２つの配線パターンに液体が付着する確率が等
しくなり、液体の付着による静電容量の変化が相殺され
るので、結露等により配線パターンに液体が付着して
も、より安定した検出距離を保持できる。
【００２１】
【発明の効果】本発明は、位相弁別により物体の近接を
検出する静電容量型近接センサにおいて、位相弁別のた
めの２つの容量素子のそれぞれに接続される配線パター
ンの面積を同一にしたので、センサが高湿度環境におか
れた場合に結露等により配線パターンに液体が付着する
確率が等しくなり、液体の付着により変動する容量素子
の静電容量を相殺でき、安定した検出距離を保持でき
る。
検出する静電容量型近接センサにおいて、位相弁別のた
めの２つの容量素子のそれぞれに接続される配線パター
ンの面積を同一にしたので、センサが高湿度環境におか
れた場合に結露等により配線パターンに液体が付着する
確率が等しくなり、液体の付着により変動する容量素子
の静電容量を相殺でき、安定した検出距離を保持でき
る。
【００２２】また、位相弁別により物体の近接を検出す
る静電容量型近接センサにおいて、位相弁別のための２
つの容量素子のそれぞれに接続される配線パターンを、
多層構造の回路基板の中間層に配設することにより、２
つの容量素子のそれぞれに接続される配線パターンに液
体が付着することを防止でき、センサが高湿度環境にお
かれた場合にも安定した検出距離を保持できる。
る静電容量型近接センサにおいて、位相弁別のための２
つの容量素子のそれぞれに接続される配線パターンを、
多層構造の回路基板の中間層に配設することにより、２
つの容量素子のそれぞれに接続される配線パターンに液
体が付着することを防止でき、センサが高湿度環境にお
かれた場合にも安定した検出距離を保持できる。
【図１】本発明の実施例を示した説明図。
【図２】図１の回路構成を示したブロック図。
【図３】図２の要部詳細図。
【図４】図３の回路パターンを示した説明図。
【図５】図２の動作説明のためのタイミングチャート。
３ 静電容量変換手段、容量素子 ６ パルス発生手段 ７、９ 第２の遅延手段 ８、１０ 第１の遅延手段 １１、１２ 出力発生手段 １５ 抵抗 １９ 容量素子 ２０ 配線パターン
Claims (4)
- 【請求項１】 位相弁別により物体の近接を検出する静
電容量型近接センサにおいて、 位相弁別のための２つの容量素子のそれぞれに接続され
る配線パターンの面積が同一であることを特徴とする静
電容量型近接センサ。 - 【請求項２】 パルス発生手段と、 物体の近接に応じて容量成分が変化する静電容量変換手
段と、 上記静電容量変換手段の容量成分の変化に応じて上記パ
ルス発生手段の出力を遅延する第１の遅延手段と、 上記パルス発生手段の出力を遅延する第２の遅延手段
と、 上記第１および第２の遅延手段の出力の位相差が所望の
位相差に達した際、検出信号を発生する出力発生手段と
を備えた静電容量型近接センサにおいて、 上記第１および第２の遅延手段は、それぞれ抵抗と容量
成分を備え、これら抵抗と容量成分に応じて上記それぞ
れの遅延時間が決定されるとともに、回路基板上におい
て上記容量成分と所望の素子とを接続するそれぞれの配
線パターンの面積が同一であることを特徴とする静電容
量型近接センサ。 - 【請求項３】 位相弁別により物体の近接を検出する静
電容量型近接センサにおいて、 位相弁別のための２つの容量素子のそれぞれに接続され
る配線パターンが、多層構造の回路基板の中間層に配設
してあることを特徴とする静電容量型近接センサ。 - 【請求項４】 パルス発生手段と、 物体の近接に応じて容量成分が変化する静電容量変換手
段と、 上記静電容量変換手段の容量成分の変化に応じて上記パ
ルス発生手段の出力を遅延する第１の遅延手段と、 上記パルス発生手段の出力を遅延する第２の遅延手段
と、 上記第１および第２の遅延手段の出力の位相差が所望の
位相差に達した際、検出信号を発生する出力発生手段と
を備えた静電容量型近接センサにおいて、 上記第１および第２の遅延手段は、それぞれ抵抗と容量
成分を備え、これら抵抗と容量成分に応じて上記それぞ
れの遅延時間が決定されるとともに、上記容量成分と所
望の素子とを接続するそれぞれのパターンを多層構造の
回路基板の中間層に配設したことを特徴とする静電容量
型近接センサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15943995A JPH0918321A (ja) | 1995-06-26 | 1995-06-26 | 静電容量型近接センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15943995A JPH0918321A (ja) | 1995-06-26 | 1995-06-26 | 静電容量型近接センサ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0918321A true JPH0918321A (ja) | 1997-01-17 |
Family
ID=15693785
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15943995A Pending JPH0918321A (ja) | 1995-06-26 | 1995-06-26 | 静電容量型近接センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0918321A (ja) |
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