JPH10170543A - Capacitance-type sensor - Google Patents

Capacitance-type sensor

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JPH10170543A
JPH10170543A JP32957396A JP32957396A JPH10170543A JP H10170543 A JPH10170543 A JP H10170543A JP 32957396 A JP32957396 A JP 32957396A JP 32957396 A JP32957396 A JP 32957396A JP H10170543 A JPH10170543 A JP H10170543A
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JP
Japan
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circuit board
capacitance
electrode
fixed electrode
type sensor
Prior art date
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Application number
JP32957396A
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Japanese (ja)
Inventor
Kazuo Tsuboi
和生 坪井
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Omron Corp
Original Assignee
Omron Corp
Omron Tateisi Electronics Co
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a capacitance-type sensor, to which the influence of a parasitic capacitance is reduced as far as possible, and whose characteristic is linear. SOLUTION: A fixed electrode 5, which faces a moving electrode, is formed on one face of a circuit board 6. The fixed electrode 5 is derived to the side on the other face of the circuit board 6 via a through hole 10 for continuity. When the fixed electrode is derived, it is possible to prevent a parasitic capacitance from being generated even when the fixed electrode is faced undesirably with the moving electrode. In addition, a guard pattern 8 is connected to a grounding terminal 11 so that a parasitic capacitance is not generated in the part of the guard pattern 8 around the fixed electrode 5.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、加速度、振動ある
いは圧力などを検出するのに好適な静電容量式のセンサ
に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a capacitance type sensor suitable for detecting acceleration, vibration or pressure.

【0002】[0002]

【従来の技術】図12は、従来例の静電容量式センサの
回路図であり、このセンサは、互いに対向する固定電極
と可動電極とによって静電容量Cを発生する静電容量発
生部17と、両電極間の静電容量Cの変化を発振周波数
の変化として出力する発振回路部18とを備えており、
発振回路部18は、3つのインバータ19〜21と抵抗
素子R1とを有している。
2. Description of the Related Art FIG. 12 is a circuit diagram of a conventional capacitance type sensor. This sensor has a capacitance generation section 17 for generating a capacitance C by a fixed electrode and a movable electrode facing each other. And an oscillation circuit section 18 for outputting a change in the capacitance C between the two electrodes as a change in the oscillation frequency.
The oscillation circuit unit 18 has three inverters 19 to 21 and a resistance element R1.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】かかる静電容量式セン
サでは、例えば、両電極を発振回路部18へ接続するた
めの導電路の引き回しなどによって、互いに対向する部
分が生じてしまい、この対向部分に生じる寄生容量、あ
るいは、発振回路部18を構成するICなどの有する寄
生容量などによって、図13の破線で示されるように、
固定電極と可動電極との電極間距離dと発振回路部の発
振周波数fとがリニアな関係とならず、測定精度が劣化
することになる。
In such an electrostatic capacitance type sensor, for example, due to a conductive path for connecting both electrodes to the oscillation circuit section 18, parts opposing each other are generated, and the opposing parts are formed. As shown by a broken line in FIG.
The distance d between the fixed electrode and the movable electrode and the oscillation frequency f of the oscillation circuit section do not have a linear relationship, and the measurement accuracy is degraded.

【0004】特に、センサの小型化および測定精度の向
上を図る上では、この寄生容量による測定精度の劣化
は、無視できないものである。なお、図13の実線は、
寄生容量がない場合の電極間距離d−発振周波数fの特
性を示している。
In particular, in order to reduce the size of the sensor and improve the measurement accuracy, the deterioration of the measurement accuracy due to the parasitic capacitance cannot be ignored. The solid line in FIG.
The graph shows the characteristics of the distance d between electrodes and the oscillation frequency f when there is no parasitic capacitance.

【0005】本発明は、上述の点に鑑みて為されたもの
であって、寄生容量の影響を可及的に低減して直線性を
改善した静電容量式センサを提供することを目的とす
る。
[0005] The present invention has been made in view of the above points, and has as its object to provide a capacitive sensor in which the influence of parasitic capacitance is reduced as much as possible to improve linearity. I do.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】本発明では、上述の目的
を達成するために、次のように構成している。
In order to achieve the above-mentioned object, the present invention is configured as follows.

【0007】すなわち、本発明の静電容量式センサは、
互いに対向する固定電極と可動電極とを備える静電容量
式のセンサにおいて、前記固定電極は、前記可動電極に
対向配置された回路基板の一方の面に形成されるととも
に、該回路基板の他方の面側に、導通用スルーホールを
介して引き出されるものである。
That is, the capacitance type sensor according to the present invention comprises:
In a capacitance type sensor including a fixed electrode and a movable electrode opposed to each other, the fixed electrode is formed on one surface of a circuit board arranged to face the movable electrode, and the other of the other of the circuit board. It is drawn through the through hole for conduction to the surface side.

【0008】また、前記回路基板の前記固定電極の周囲
には、導体パターンが形成されるとともに、該導体パタ
ーンが、グランドに接続されるものである。
Further, a conductor pattern is formed around the fixed electrode on the circuit board, and the conductor pattern is connected to a ground.

【0009】さらに、前記可動電極は、その端部が前記
回路基板の前記一方の面に形成された信号導出用の導体
パターンに接続されるとともに、該導体パターンは、導
通用スルーホールを介して前記回路基板の他方の面側に
引き出されるものである。
Further, the movable electrode has an end connected to a conductor pattern for signal derivation formed on the one surface of the circuit board, and the conductor pattern is connected through a through hole for conduction. The circuit board is drawn out to the other surface side.

【0010】また、前記回路基板の前記他方の面には、
前記両電極間の静電容量の変化に応じた発振周波数で発
振する発振回路部が搭載され、前記固定電極および前記
可動電極は、前記各導通用スルーホールを介して前記発
振回路部にそれぞれ接続されるものである。
[0010] Further, on the other surface of the circuit board,
An oscillation circuit unit that oscillates at an oscillation frequency according to a change in capacitance between the two electrodes is mounted, and the fixed electrode and the movable electrode are respectively connected to the oscillation circuit unit via the through holes for conduction. Is what is done.

【0011】さらに、前記発振回路部は、複数のインバ
ータの直列回路と、この直列回路の入力部および出力部
に、各一端がそれぞれ接続された抵抗素子とを備え、前
記直列回路の入力部と2つの前記インバータの接続部と
の間に、補正用抵抗素子と共に前記両電極が接続される
ものである。
Further, the oscillation circuit section includes a series circuit of a plurality of inverters, and a resistance element having one end connected to each of an input section and an output section of the series circuit. The two electrodes are connected together with a correction resistance element between a connection portion of the two inverters.

【0012】本発明の静電容量式センサによれば、固定
電極を、可動電極に対向配置された回路基板の一方の面
に形成するとともに、導通用スルーホールを介して回路
基板の他方の面側に引き出しているので、従来例のよう
に、固定電極の周縁部に導体パターンを形成して引き回
す必要がなく、これによって、引き回し用の導体パター
ンと可動電極との間に不所望に対向部分が生じて寄生容
量が発生するといったことが防止されることになり、両
電極の電極間距離dと発振回路部の発振周波数fとの間
の直線性が改善されてリニアなセンサ特性となり、比較
的簡単な構成で測定精度を向上させることができる。
According to the capacitive sensor of the present invention, the fixed electrode is formed on one surface of the circuit board opposed to the movable electrode, and the other surface of the circuit board is connected via the through hole for conduction. As in the conventional example, there is no need to form a conductor pattern on the peripheral portion of the fixed electrode and route it. This makes it possible to undesirably oppose a portion of the conductor pattern for routing between the movable electrode and the movable electrode. This prevents the occurrence of parasitic capacitance due to the occurrence of parasitic capacitance, and improves the linearity between the inter-electrode distance d of both electrodes and the oscillation frequency f of the oscillation circuit unit, resulting in a linear sensor characteristic. The measurement accuracy can be improved with a simple configuration.

【0013】また、前記回路基板の前記固定電極の周囲
には、該固定電極と同一の製造プロセスで形成される導
体パターンをそのまま残しているので、固定電極とその
周囲の導体パターンとが同一の平面上となり、固定電極
の周囲の導体パターンの部分にスペーサを介在させて固
定電極と可動電極とを対向させた際に、両電極間の間隙
を高精度で設定できるとともに、周囲の導体パターン
は、グランドに接続しているので、この導体パターンと
可動電極とが対向しても寄生容量が生じることがない。
In addition, since the conductor pattern formed by the same manufacturing process as that of the fixed electrode is left around the fixed electrode of the circuit board, the fixed electrode and the surrounding conductor pattern have the same shape. When the fixed electrode and the movable electrode face each other with a spacer interposed between the fixed electrode and the movable electrode on the plane, the gap between both electrodes can be set with high accuracy, and the surrounding conductor pattern is Since the conductive pattern is connected to the ground, no parasitic capacitance is generated even when the conductive pattern faces the movable electrode.

【0014】さらに、前記可動電極は、その端部を回路
基板の一方の面に形成された信号導出用の導体パターン
に半田などによって接続することにより、該導体パター
ンの部分に形成された導通用スルーホールを介して前記
回路基板の他方の面側に容易に引き出すことができる。
Further, the movable electrode has an end connected to a conductor pattern for signal derivation formed on one surface of the circuit board by soldering or the like, so that a conductive part formed on the part of the conductor pattern is formed. It can be easily pulled out to the other surface side of the circuit board via the through hole.

【0015】また、前記回路基板の前記他方の面には、
前記両電極間の静電容量の変化に応じた発振周波数で発
振する発振回路部が搭載されているので、前記固定電極
および前記可動電極は、前記各導通用スルーホールを介
して引き出されて前記発振回路部に容易に接続できるこ
とになる。
Further, on the other surface of the circuit board,
Since an oscillation circuit unit that oscillates at an oscillation frequency according to a change in capacitance between the two electrodes is mounted, the fixed electrode and the movable electrode are drawn out through the respective through holes for conduction, and It can be easily connected to the oscillation circuit section.

【0016】さらに、発振回路部と両電極との接続部の
間に、補正用抵抗素子を接続しているので、電極以外の
部分で生じる寄生容量の影響を前記補正用抵抗素子によ
って補正してリニアなセンサ特性を得ることができる。
Further, since the correction resistance element is connected between the connection portion between the oscillation circuit section and both electrodes, the effect of the parasitic capacitance generated in a portion other than the electrode is corrected by the correction resistance element. Linear sensor characteristics can be obtained.

【0017】[0017]

【発明の実施の形態】以下、図面によって本発明の実施
の形態について詳細に説明する。
Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.

【0018】図1は、本発明の一つの実施の形態に係る
静電容量式センサの外観斜視図であり、図2は、その分
解斜視図であり、図3は、その要部の断面図である。
FIG. 1 is an external perspective view of a capacitance type sensor according to one embodiment of the present invention, FIG. 2 is an exploded perspective view thereof, and FIG. 3 is a sectional view of a main part thereof. It is.

【0019】この実施の形態の静電容量式センサ1は、
絶縁性のプラスチックなどからなるベース部材2と、例
えばりん青銅の薄板からなる可動電極3と、絶縁性のシ
ート状のスペーサ4と、裏面に固定電極5が形成された
回路基板6とを備えており、それらが積層されて構成さ
れる。
The capacitance type sensor 1 of this embodiment is
It comprises a base member 2 made of insulating plastic or the like, a movable electrode 3 made of, for example, a thin plate of phosphor bronze, an insulating sheet-like spacer 4, and a circuit board 6 having a fixed electrode 5 formed on the back surface. And they are stacked.

【0020】ベース部材2の上面の中央部分には、可動
電極3の変位を許容するための円形の凹部2aが形成さ
れるとともに、その凹部2aの両側には、可動電極3、
スペーサ4および回路基板6を積層して熱カシメによっ
て固定するための一対の凸部2bが突設されている。な
お、可動電極3、スペーサ4および回路基板6のベース
部材2への固定は、熱カシメに限らず、ネジ等によって
行ってもよいのは勿論である。
A circular concave portion 2a for allowing displacement of the movable electrode 3 is formed in the center of the upper surface of the base member 2, and the movable electrode 3 is provided on both sides of the concave portion 2a.
A pair of protrusions 2b for projecting the spacer 4 and the circuit board 6 to be stacked and fixed by thermal caulking are provided. The fixing of the movable electrode 3, the spacer 4, and the circuit board 6 to the base member 2 is not limited to thermal caulking, but may be performed by screws or the like.

【0021】可動電極3は、例えば、エッチングや精密
プレスによって形成されるものであり、図4の拡大図に
示されるように、この可動電極3は、中央部に、大略円
形の電極可動部3aを有し、この電極可動部3aの外周
部位には、スリット7が形成されて部分円弧状に連続す
る電極支持部3bが切り込み形成されており、この電極
支持部3bは、線形のばね性を有しており、センサに作
用する力に比例して電極可動部3aが変位するように構
成されている。
The movable electrode 3 is formed by, for example, etching or precision press. As shown in an enlarged view of FIG. 4, the movable electrode 3 has a substantially circular electrode movable portion 3a at the center. A slit 7 is formed in an outer peripheral portion of the electrode movable portion 3a, and an electrode support portion 3b which is continuous in a partial arc shape is formed by cutting. The electrode support portion 3b has a linear spring property. The electrode movable section 3a is configured to be displaced in proportion to the force acting on the sensor.

【0022】また、電極支持部3bの外側には、ベース
部材2の一対の凸部2bに対応する位置に、一対の取付
孔3cが形成されている。さらに、この可動電極3は、
周縁部に、屈曲して延びる舌片状の信号導出部3dを有
しており、この信号導出部3dを介して後述のように発
振回路部に接続される。
A pair of mounting holes 3c are formed outside the electrode support 3b at positions corresponding to the pair of projections 2b of the base member 2. Further, the movable electrode 3
The peripheral portion has a tongue-shaped signal deriving portion 3d extending in a bent manner, and is connected to the oscillation circuit portion via the signal deriving portion 3d as described later.

【0023】スペーサ4は、固定電極5と可動電極3と
の間の絶縁を保持するとともに、両電極3,5が一定の
間隙で対向するように形成されており、このスペーサ4
の中央部には、可動電極3の電極可動部3aの変位を妨
げないように、円形の開口4aが形成されている。ま
た、この開口4aの外側には、ベース部材2の一対の凸
部2bに対応する位置に、一対の取付孔4bが形成され
ている。
The spacer 4 is formed such that the insulation between the fixed electrode 5 and the movable electrode 3 is maintained and the electrodes 3 and 5 are opposed to each other with a certain gap.
A circular opening 4a is formed at the center of the movable electrode 3 so as not to hinder the displacement of the electrode movable portion 3a of the movable electrode 3. Outside the opening 4a, a pair of mounting holes 4b are formed at positions corresponding to the pair of convex portions 2b of the base member 2.

【0024】回路基板6の裏面、すなわち、可動電極3
に対向する側の面には、図5に示されるように、その中
央に、銅箔などの導体パターンからなる円形の固定電極
5が形成されるとともに、その周囲には、間隔をあけて
導体パターンからなるガードパターン8が形成され、さ
らに、可動電極3の舌片状の信号導出部3dに対応する
隅部には、導体パターンからなる矩形の信号導出用パタ
ーン9が形成されており、これらの各パターン5,8,
9は、同一の製造プロセスで形成されている。
The back surface of the circuit board 6, that is, the movable electrode 3
As shown in FIG. 5, a circular fixed electrode 5 made of a conductor pattern such as a copper foil is formed at the center of the surface facing the A guard pattern 8 made of a pattern is formed, and a rectangular signal deriving pattern 9 made of a conductor pattern is formed at a corner of the movable electrode 3 corresponding to the tongue-shaped signal deriving portion 3d. Each pattern 5, 8,
9 are formed by the same manufacturing process.

【0025】円形の固定電極5は、ベース部材2に取り
付けた際に、可動電極3の円形の電極可動部3aに対向
する位置に、ほぼ等しい面積になるように形成されてお
り、ガードパターン8は、スペーサ4を挟持する位置お
よびその外側に亘って形成されている。
The circular fixed electrode 5 has a substantially equal area at a position facing the circular electrode movable portion 3a of the movable electrode 3 when attached to the base member 2. Are formed over the position where the spacer 4 is sandwiched and the outside thereof.

【0026】この実施の形態の静電容量式センサ1で
は、固定電極5と可動電極3とを、発振回路部に接続す
るための導電路の引き回しの際に、不所望に対向部分が
生じて寄生容量が発生するというのを防止するために、
次のように構成している。
In the capacitance type sensor 1 of this embodiment, when the conductive path for connecting the fixed electrode 5 and the movable electrode 3 to the oscillation circuit portion is undesirably formed, a facing portion is generated. To prevent the occurrence of parasitic capacitance,
It is configured as follows.

【0027】すなわち、可動電極3に対向する固定電極
5は、内壁にめっきが施された導通用スルーホール10
を介して回路基板6の表面側に引き出され、この表面側
に実装されている発振回路部に図示しない導体パターン
を介して接続されている。このように固定電極5に形成
された導通用スルーホール10を介して固定電極5を回
路基板6の表面側に引き出すので、固定電極以外の引き
回し部分で、可動電極3と対向する部分が不所望に生じ
て寄生容量が発生するといったことがなく、これによっ
て、電極間距離d−発振周波数fの特性の直線性を改善
できることになる。
That is, the fixed electrode 5 facing the movable electrode 3 is a conductive through-hole 10 having a plated inner wall.
And is connected to the oscillation circuit section mounted on the front side of the circuit board 6 via a conductor pattern (not shown). Since the fixed electrode 5 is drawn out to the front surface side of the circuit board 6 through the conduction through hole 10 formed in the fixed electrode 5 in this manner, a portion of the wiring portion other than the fixed electrode facing the movable electrode 3 is undesired. Does not occur, thereby producing a parasitic capacitance, thereby improving the linearity of the characteristic of the distance d between the electrodes and the oscillation frequency f.

【0028】スペーサ4が配置されるガードパターン8
は、上述のように、固定電極5と同一の製造プロセスで
形成されるために、ガードパターン8の表面と固定電極
5の表面とは、同一の平面上にあり、スペーサ4を介在
させた場合に、固定電極5と可動電極3との間の間隙
を、ガードパターン8をなくした場合に比べて高精度で
設定できることになる。
Guard pattern 8 on which spacers 4 are arranged
Is formed in the same manufacturing process as the fixed electrode 5 as described above, so that the surface of the guard pattern 8 and the surface of the fixed electrode 5 are on the same plane and the spacer 4 is interposed. In addition, the gap between the fixed electrode 5 and the movable electrode 3 can be set with higher accuracy than when the guard pattern 8 is omitted.

【0029】このガードパターン8は、可動電極3の電
極可動部3a以外の部分と対向するけれども、このガー
ドパターン8は、図5に示されるように、回路基板6の
周縁部に引き出されたグランド端子11に接続されてお
り、これによって、寄生容量が発生するのを防止してい
る。なお、回路基板6の周縁部には、電源端子12およ
び信号端子13が並設されている。
Although the guard pattern 8 is opposed to a portion of the movable electrode 3 other than the electrode movable portion 3a, the guard pattern 8 is provided at the periphery of the circuit board 6 as shown in FIG. The terminal 11 is connected to the terminal 11, thereby preventing generation of a parasitic capacitance. A power supply terminal 12 and a signal terminal 13 are provided side by side on the periphery of the circuit board 6.

【0030】また、可動電極3を、回路基板6の表面側
に引き出すための信号導出用パターン9には、図5に示
されるように内壁にめっきが施された導通用スルーホー
ル14が形成されており、可動電極3は、図6に示され
るように、舌片状の信号導出部3dが、半田15によっ
て回路基板6の信号導出用パターン9の部分に接続さ
れ、これによって、可動電極3は、信号導出部3dおよ
び導通用スルーホール14を介して回路基板6の表面側
に引き出されて発振回路部に接続されることになる。ま
た、回路基板6の長手方向(図5の左右方向)の両側に
は、図2に示されるように、ベース部材2の一対の凸部
2bに対応する位置に、一対の取付孔6aが形成されて
おり、この回路基板6の表面側には、発振回路部を構成
するIC16やその他の電子部品が実装されている。
In the signal leading pattern 9 for leading the movable electrode 3 to the front side of the circuit board 6, there is formed a conductive through-hole 14 whose inner wall is plated as shown in FIG. As shown in FIG. 6, the movable electrode 3 has a tongue-shaped signal deriving portion 3 d connected to a portion of the signal deriving pattern 9 of the circuit board 6 by the solder 15, thereby forming the movable electrode 3. Is drawn out to the front surface side of the circuit board 6 through the signal deriving unit 3d and the conduction through hole 14, and is connected to the oscillation circuit unit. As shown in FIG. 2, a pair of mounting holes 6a are formed on both sides of the circuit board 6 in the longitudinal direction (the left-right direction in FIG. 5) at positions corresponding to the pair of protrusions 2b of the base member 2. On the front side of the circuit board 6, an IC 16 and other electronic components constituting an oscillation circuit section are mounted.

【0031】以上の構成を有する静電容量式センサ1
は、可動電極3の電極可動部3aの変位による固定電極
5との間の静電容量の変化を、発振回路部によって発振
周波数の変化として出力するものである。
The capacitance type sensor 1 having the above configuration
Is to output a change in capacitance between the movable electrode 3 and the fixed electrode 5 due to the displacement of the electrode movable section 3a as a change in oscillation frequency by the oscillation circuit section.

【0032】図7は、この実施の形態の静電容量式セン
サ1の回路図であり、図12の従来例に対応する部分に
は、同一の参照符号を付す。
FIG. 7 is a circuit diagram of the capacitance type sensor 1 according to this embodiment. Parts corresponding to those of the conventional example shown in FIG. 12 are denoted by the same reference numerals.

【0033】この静電容量式センサ1は、上述の可動電
極3および固定電極5によって静電容量Cを発生する静
電容量発生部17と、前記両電極3,5間の静電容量C
の変化を発振周波数の変化として出力する上述の発振回
路部18とを備えており、発振回路部18は、3つのイ
ンバータ19〜21からなる直列回路と、この直列回路
の入力部および出力部に、各一端がそれぞれ接続された
抵抗素子R1とを有しており、以上の構成は、図12の
従来例と同様である。
The capacitance type sensor 1 includes a capacitance generation section 17 for generating a capacitance C by the movable electrode 3 and the fixed electrode 5, and a capacitance C between the electrodes 3 and 5.
Is provided as the above-described oscillation circuit section 18 which outputs a change in the oscillation frequency as a change in oscillation frequency. The oscillation circuit section 18 includes a series circuit including three inverters 19 to 21 and an input section and an output section of the series circuit. And a resistance element R1 to which one end is connected. The above configuration is the same as that of the conventional example of FIG.

【0034】この実施の形態では、電極以外の部分で発
生する寄生容量、例えばICの有する寄生容量などによ
って両電極3,5の電極間距離dと発振周波数fとがリ
ニアな関係とならないのを改善するために、静電容量発
生部17の一方の電極と発振回路部18との間には、補
正用抵抗素子R2が直列に接続されている。
In this embodiment, it is determined that the distance d between the electrodes 3 and 5 and the oscillation frequency f do not have a linear relationship due to the parasitic capacitance generated in portions other than the electrodes, for example, the parasitic capacitance of the IC. For improvement, a correction resistance element R2 is connected in series between one electrode of the capacitance generation unit 17 and the oscillation circuit unit 18.

【0035】図8は、この補正用抵抗素子R2の値を変
化させた場合のセンサ特性を示す図であり、図9は、そ
のときの直線性の変化を示す図であり、図9の測定点
〜は、図8の各特性〜にそれぞれ対応している。
FIG. 8 is a diagram showing the sensor characteristics when the value of the correction resistance element R2 is changed, and FIG. 9 is a diagram showing the change in linearity at that time. The dots correspond to the respective characteristics in FIG.

【0036】これらの図から明らかなように、補正用抵
抗素子R2の抵抗値は、最適な値が存在し、この最適な
抵抗値の補正用抵抗素子R2を接続することにより、寄
生容量の影響を補正してで示される良好な直線性の静
電容量式センサを得ることが可能となる。この補正用抵
抗素子R2の最適な抵抗値は、例えば実験的に決定され
る。
As is apparent from these figures, the resistance value of the correction resistance element R2 has an optimum value. By connecting the correction resistance element R2 having the optimum resistance value, the influence of the parasitic capacitance is obtained. It is possible to obtain a capacitance sensor having good linearity, which is expressed by correcting. The optimum resistance value of the correction resistance element R2 is experimentally determined, for example.

【0037】このように寄生容量による影響を補正でき
るので、小形化を図りながら高精度のセンサを比較的安
価に実現できることになる。
As described above, since the influence of the parasitic capacitance can be corrected, a high-precision sensor can be realized at a relatively low cost while reducing the size.

【0038】なお、本発明の他の実施の形態として、補
正用抵抗素子R2は、静電容量発生部17の他方の電極
と発振回路部18との間に設けてもよい。
As another embodiment of the present invention, the correcting resistor R2 may be provided between the other electrode of the capacitance generating section 17 and the oscillation circuit section 18.

【0039】図10は、以上の構成を有する静電容量式
センサ1を振動センサとして用いた場合の構成図であ
る。
FIG. 10 is a configuration diagram when the capacitance type sensor 1 having the above configuration is used as a vibration sensor.

【0040】この振動センサは、静電容量式センサ1
と、この静電容量式センサ1の発振回路部18からのパ
ルス出力を計数するカウンタ22と、このカウンタ22
の出力から振動波形をデジタルデータとして取り込むマ
イクロコンピュータからなる制御部23とを備えてい
る。
This vibration sensor is a capacitance type sensor 1
A counter 22 for counting the pulse output from the oscillation circuit section 18 of the capacitive sensor 1;
And a control unit 23 comprising a microcomputer that takes in a vibration waveform as digital data from the output of the microcomputer.

【0041】図11(A),(B)は、静電容量式セン
サ1に作用する振動波形と制御部23に取り込まれた振
動波形をそれぞれ示す図である。
FIGS. 11A and 11B are diagrams showing a vibration waveform acting on the capacitance type sensor 1 and a vibration waveform taken into the control unit 23, respectively.

【0042】制御部23は、サンプリング間隔ts毎に
カウンタ22の出力を取り込むとともに、カウンタ22
をリセットし、これによって、振動波形を取り込むこと
ができる。このサンプリング間隔tsの逆数で示される
サンプリング周波数fsよりも高い周波数は、カットさ
れることになるが、サンプリング周波数を、50Hz程
度に設定しておくことにより、地震等の低周波の振動を
測定できることになる。
The control unit 23 takes in the output of the counter 22 at every sampling interval ts,
Is reset, whereby the vibration waveform can be captured. The frequency higher than the sampling frequency fs indicated by the reciprocal of the sampling interval ts is cut, but by setting the sampling frequency to about 50 Hz, it is possible to measure low-frequency vibration such as an earthquake. become.

【0043】また、取り込まれた振動波形の上下のピー
ク間隔を計測することにより、静電容量式センサ1に作
用する振動の周波数を把握することができ、上下のピー
ク値を計測することにより、静電容量式センサ1に作用
した最大加速度を把握できることになる。
By measuring the upper and lower peak intervals of the captured vibration waveform, the frequency of the vibration acting on the capacitance type sensor 1 can be grasped. By measuring the upper and lower peak values, The maximum acceleration acting on the capacitance type sensor 1 can be grasped.

【0044】上述の実施の形態では、振動を検知する振
動センサに適用したけれども、本発明は、圧力に応じ
て、例えば、プランジャやベローズなどを介して可動電
極を変位させる構成とすることにより、圧力を検知する
こともできる。
In the above-described embodiment, the present invention is applied to the vibration sensor for detecting the vibration. However, the present invention is configured such that the movable electrode is displaced via a plunger or a bellows according to the pressure. Pressure can also be detected.

【0045】[0045]

【発明の効果】以上のように本発明の静電容量式センサ
によれば、固定電極を、可動電極に対向配置された回路
基板の一方の面に形成するとともに、導通用スルーホー
ルを介して回路基板の他方の面側に引き出しているの
で、従来例のように、固定電極の周縁部に導体パターン
を形成して引き回す必要がなく、これによって、比較的
簡単な構成でもって、引き回し用の導体パターンと可動
電極との間に不所望に対向部分が生じて寄生容量が発生
するといったことが防止されることになり、電極間距離
と発振周波数との間の直線性を改善して測定精度を向上
させることができる。
As described above, according to the capacitance type sensor of the present invention, the fixed electrode is formed on one surface of the circuit board opposed to the movable electrode, and the fixed electrode is formed through the through hole for conduction. Since it is pulled out to the other surface side of the circuit board, there is no need to form a conductor pattern on the periphery of the fixed electrode and lead it around as in the conventional example. This prevents the occurrence of parasitic capacitance due to undesired opposing portions between the conductor pattern and the movable electrode, and improves the linearity between the distance between the electrodes and the oscillation frequency to improve measurement accuracy. Can be improved.

【0046】また、回路基板の固定電極の周囲には、該
固定電極と同一の製造プロセスで形成される導体パター
ンをそのまま残しているので、固定電極の表面とその周
囲の導体パターンの表面とが同一平面上となり、固定電
極の周囲の導体パターンの部分にスペーサを介在させて
固定電極と可動電極とを対向させた際に、両電極間の間
隙を高精度で設定でき、しかも、周囲の導体パターン
は、グランドに接続しているので、この導体パターンと
可動電極とが対向しても寄生容量が生じることがない。
Further, since the conductor pattern formed by the same manufacturing process as that of the fixed electrode is left around the fixed electrode of the circuit board, the surface of the fixed electrode and the surface of the conductor pattern around the fixed electrode are left. When the fixed electrode and the movable electrode face each other with a spacer interposed in the conductor pattern around the fixed electrode, the gap between the two electrodes can be set with high accuracy. Since the pattern is connected to the ground, no parasitic capacitance occurs even when the conductor pattern and the movable electrode face each other.

【0047】また、発振回路部と両電極との接続部の間
に、補正用抵抗素子を接続しているので、電極以外の部
分で生じる寄生容量の影響を補正してリニアなセンサ特
性を得ることができ、比較的安価な構成でもって小形化
を図りながら測定精度を向上させることができる。
Further, since the correction resistance element is connected between the connection between the oscillation circuit section and the two electrodes, the effect of the parasitic capacitance generated in a portion other than the electrodes is corrected to obtain a linear sensor characteristic. It is possible to improve the measurement accuracy while reducing the size with a relatively inexpensive configuration.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の一つの実施の形態に係る静電容量式セ
ンサの斜視図である。
FIG. 1 is a perspective view of a capacitance type sensor according to one embodiment of the present invention.

【図2】図1の分解斜視図である。FIG. 2 is an exploded perspective view of FIG.

【図3】要部の断面図である。FIG. 3 is a sectional view of a main part.

【図4】可動電極を示す図である。FIG. 4 is a view showing a movable electrode.

【図5】回路基板の裏面を示す図である。FIG. 5 is a diagram illustrating a back surface of the circuit board.

【図6】可動電極と回路基板との接続状態を示す図であ
る。
FIG. 6 is a diagram showing a connection state between a movable electrode and a circuit board.

【図7】静電容量式センサの回路図である。FIG. 7 is a circuit diagram of a capacitance type sensor.

【図8】補正用抵抗素子の抵抗値を変化させた場合のセ
ンサ特性を示す図である。
FIG. 8 is a diagram showing sensor characteristics when the resistance value of the correction resistance element is changed.

【図9】図8のセンサ特性の直線性を示す図である。9 is a diagram showing the linearity of the sensor characteristics in FIG.

【図10】静電容量式センサを用いた振動センサの構成
図である。
FIG. 10 is a configuration diagram of a vibration sensor using a capacitance type sensor.

【図11】振動波形を示す図である。FIG. 11 is a diagram showing a vibration waveform.

【図12】従来例の静電容量式センサの回路図である。FIG. 12 is a circuit diagram of a conventional capacitive sensor.

【図13】寄生容量のセンサ特性に及ぼす影響を示す図
である。
FIG. 13 is a diagram showing an influence of a parasitic capacitance on sensor characteristics.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 静電容量式センサ 3 可動電極 4 スペーサ 5 固定電極 6 回路基板 8 ガードパターン 11,14 導通用スルーホール 17 静電容量発生部 18 発振回路部 19〜21 インバータ DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Capacitance sensor 3 Movable electrode 4 Spacer 5 Fixed electrode 6 Circuit board 8 Guard pattern 11, 14 Conducting through-hole 17 Capacitance generation part 18 Oscillation circuit part 19-21 Inverter

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 互いに対向する固定電極と可動電極とを
備える静電容量式のセンサにおいて、 前記固定電極は、前記可動電極に対向配置された回路基
板の一方の面に形成されるとともに、該回路基板の他方
の面側に、導通用スルーホールを介して引き出されるこ
とを特徴とする静電容量式センサ。
1. A capacitance-type sensor comprising a fixed electrode and a movable electrode facing each other, wherein the fixed electrode is formed on one surface of a circuit board arranged to face the movable electrode. An electrostatic capacitance type sensor which is drawn out to the other surface side of a circuit board through a through hole for conduction.
【請求項2】 前記回路基板の前記固定電極の周囲に
は、導体パターンが形成されるとともに、該導体パター
ンが、グランドに接続される請求項1記載の静電容量式
センサ。
2. The capacitive sensor according to claim 1, wherein a conductor pattern is formed around the fixed electrode on the circuit board, and the conductor pattern is connected to a ground.
【請求項3】 前記可動電極は、その端部が前記回路基
板の前記一方の面に形成された信号導出用の導体パター
ンに接続されるとともに、該導体パターンは、導通用ス
ルーホールを介して前記回路基板の他方の面側に引き出
される請求項1または2記載の静電容量式センサ。
3. An end of the movable electrode is connected to a conductor pattern for signal derivation formed on the one surface of the circuit board, and the conductor pattern is connected via a through hole for conduction. 3. The capacitance type sensor according to claim 1, wherein the capacitance type sensor is drawn to the other surface side of the circuit board.
【請求項4】 前記回路基板の前記他方の面には、前記
両電極間の静電容量の変化に応じた発振周波数で発振す
る発振回路部が搭載され、前記固定電極および前記可動
電極は、前記各導通用スルーホールを介して前記発振回
路部にそれぞれ接続される請求項3記載の静電容量式セ
ンサ。
4. An oscillation circuit section oscillating at an oscillation frequency according to a change in capacitance between the two electrodes is mounted on the other surface of the circuit board, and the fixed electrode and the movable electrode are 4. The capacitance type sensor according to claim 3, wherein the capacitance type sensor is connected to the oscillation circuit section via each of the conduction through holes.
【請求項5】 前記発振回路部は、複数のインバータの
直列回路と、この直列回路の入力部および出力部に、各
一端がそれぞれ接続された抵抗素子とを備え、前記直列
回路の入力部と2つの前記インバータの接続部との間
に、補正用抵抗素子と共に前記両電極が接続される請求
項4記載の静電容量式センサ。
5. The oscillation circuit section includes a series circuit of a plurality of inverters, and a resistance element having one end connected to each of an input section and an output section of the series circuit. 5. The capacitance-type sensor according to claim 4, wherein the two electrodes are connected together with a correction resistance element between a connection portion of the two inverters.
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