JPH10267765A - 静電容量式センサの検出回路 - Google Patents
静電容量式センサの検出回路Info
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- JPH10267765A JPH10267765A JP6968197A JP6968197A JPH10267765A JP H10267765 A JPH10267765 A JP H10267765A JP 6968197 A JP6968197 A JP 6968197A JP 6968197 A JP6968197 A JP 6968197A JP H10267765 A JPH10267765 A JP H10267765A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 入力クロックの周波数の大小にかかわらず、
力、圧力又は加速度の検出能が優れた静電容量式センサ
の検出回路を提供すること。 【解決手段】 力、圧力又は加速によって生じる可変コ
ンデンサの静電容量の変化を出力クロックＣＬO のデュ
ーティ変化に変換する静電容量式センサの検出回路にお
いて、入力クロックＣＬI によるスイッチング素子ＳＷ
のＯＮ／ＯＦＦ動作により、抵抗Ｒを通して可変コンデ
ンサＣv に電荷を蓄えさせる時間域と、前記可変コンデ
ンサＣv に蓄えられた電荷を放電させる時間域とを交互
に生じさせ、前記可変コンデンサＣv の充電・放電電圧
を一定のしきい値電圧を基準に出力クロックＣＬO のＨ
／Ｌ電圧に変換させるようにしてある。
力、圧力又は加速度の検出能が優れた静電容量式センサ
の検出回路を提供すること。 【解決手段】 力、圧力又は加速によって生じる可変コ
ンデンサの静電容量の変化を出力クロックＣＬO のデュ
ーティ変化に変換する静電容量式センサの検出回路にお
いて、入力クロックＣＬI によるスイッチング素子ＳＷ
のＯＮ／ＯＦＦ動作により、抵抗Ｒを通して可変コンデ
ンサＣv に電荷を蓄えさせる時間域と、前記可変コンデ
ンサＣv に蓄えられた電荷を放電させる時間域とを交互
に生じさせ、前記可変コンデンサＣv の充電・放電電圧
を一定のしきい値電圧を基準に出力クロックＣＬO のＨ
／Ｌ電圧に変換させるようにしてある。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、力、圧力又は加
速度等によって生じる可変コンデンサの静電容量の変化
を出力クロックのデューティ（ｄｕｔｙ）変化に変換す
る静電容量式センサの検出回路に関するものである。
速度等によって生じる可変コンデンサの静電容量の変化
を出力クロックのデューティ（ｄｕｔｙ）変化に変換す
る静電容量式センサの検出回路に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、力センサ、圧力センサ及び加速度
センサに関して、電位差を設けた一対の電極により成る
可変コンデンサを利用したものが市場に出回るようにな
ってきている。
センサに関して、電位差を設けた一対の電極により成る
可変コンデンサを利用したものが市場に出回るようにな
ってきている。
【０００３】前記センサは、力、圧力又は加速力により
電極相互が部分的に接近又は離反等せしめられるように
してあり、前記接近又は離反等により生じる各部位の静
電容量の変化を図１５に示すような検出回路により出力
できるようにしてある。また、前記検出回路は、図１５
に示すように固定コンデンサＣと可変コンデンサＣvを
それぞれ固定抵抗Ｒと組み合わせて時定数回路Ｔ，Ｔv
を構成すると共に、これら時定数回路Ｔ，Ｔv からの出
力をＥＸ−ＯＲロジックＩＣの入力部に接続して構成し
てあり、デューティ５０％の入力クロックＣＬI を前記
時定数回路Ｔ，Ｔv に入力している。
電極相互が部分的に接近又は離反等せしめられるように
してあり、前記接近又は離反等により生じる各部位の静
電容量の変化を図１５に示すような検出回路により出力
できるようにしてある。また、前記検出回路は、図１５
に示すように固定コンデンサＣと可変コンデンサＣvを
それぞれ固定抵抗Ｒと組み合わせて時定数回路Ｔ，Ｔv
を構成すると共に、これら時定数回路Ｔ，Ｔv からの出
力をＥＸ−ＯＲロジックＩＣの入力部に接続して構成し
てあり、デューティ５０％の入力クロックＣＬI を前記
時定数回路Ｔ，Ｔv に入力している。
【０００４】したがって、可変コンデンサＣv の電極相
互間が接近・離反すべく力が加わると、時定数回路Ｔv
の時定数の変化（図１６に示したＴV 側の実線から二点
鎖線又は一点鎖線への変化）に応じて、ＥＸ−ＯＲロジ
ックＩＣの出力クロックＣＬ O のデューティｄo ％が変
化し、これにより、力、圧力、加速度の外力によって生
じる可変コンデンサＣv の静電容量の変化を検出でき
る。
互間が接近・離反すべく力が加わると、時定数回路Ｔv
の時定数の変化（図１６に示したＴV 側の実線から二点
鎖線又は一点鎖線への変化）に応じて、ＥＸ−ＯＲロジ
ックＩＣの出力クロックＣＬ O のデューティｄo ％が変
化し、これにより、力、圧力、加速度の外力によって生
じる可変コンデンサＣv の静電容量の変化を検出でき
る。
【０００５】しかしながら、上記検出回路では、図１６
に示す如く可変コンデンサＣv の静電容量の変化に対す
るＥＸ−ＯＲロジックＩＣからの出力クロックＣＬO の
デューティ変化が小さく、その結果、力、圧力又は加速
度に対する検出能があまり良くない。
に示す如く可変コンデンサＣv の静電容量の変化に対す
るＥＸ−ＯＲロジックＩＣからの出力クロックＣＬO の
デューティ変化が小さく、その結果、力、圧力又は加速
度に対する検出能があまり良くない。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】そこで、この発明で
は、力、圧力又は加速度に対して優れた検出能を発揮す
る有する静電容量式センサの検出回路を提供することを
課題とする。
は、力、圧力又は加速度に対して優れた検出能を発揮す
る有する静電容量式センサの検出回路を提供することを
課題とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】この発明は、力、圧力又
は加速によって生じる可変コンデンサの静電容量の変化
を出力クロックＣＬO のデューティ変化に変換する静電
容量式センサの検出回路において、入力クロックＣＬI
によるスイッチング素子ＳＷのＯＮ／ＯＦＦ動作によ
り、抵抗Ｒを通して可変コンデンサＣv に電荷を蓄えさ
せる時間域と、前記可変コンデンサＣv に蓄えられた電
荷を放電させる時間域とを交互に生じさせ、前記可変コ
ンデンサＣv の充電・放電電圧を一定のしきい値電圧を
基準に出力クロックＣＬO のＨ／Ｌ電圧に変換させるよ
うにしてある。
は加速によって生じる可変コンデンサの静電容量の変化
を出力クロックＣＬO のデューティ変化に変換する静電
容量式センサの検出回路において、入力クロックＣＬI
によるスイッチング素子ＳＷのＯＮ／ＯＦＦ動作によ
り、抵抗Ｒを通して可変コンデンサＣv に電荷を蓄えさ
せる時間域と、前記可変コンデンサＣv に蓄えられた電
荷を放電させる時間域とを交互に生じさせ、前記可変コ
ンデンサＣv の充電・放電電圧を一定のしきい値電圧を
基準に出力クロックＣＬO のＨ／Ｌ電圧に変換させるよ
うにしてある。
【０００８】なお、上記検出回路に関して、一定のしき
い値電圧が、ロジックＩＣ固有のしきい値電圧であるこ
とが好ましい。
い値電圧が、ロジックＩＣ固有のしきい値電圧であるこ
とが好ましい。
【０００９】ここで、この発明の静電容量式センサの検
出回路の機能については以下の発明の実施の形態の欄で
詳述する。
出回路の機能については以下の発明の実施の形態の欄で
詳述する。
【００１０】
【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態を図
面に従って説明する。
面に従って説明する。
【００１１】図４はこの発明の実施形態における検出回
路が施される静電容量式の力センサＳである。
路が施される静電容量式の力センサＳである。
【００１２】この静電容量式センサＳは、図１に示すよ
うに、キーボードＫＢにおける文字キーの配列部Ａに配
置させるためのものであり、図２や図３に示すように、
五個の文字キーにおけるキーＫ相互の隙間Ｇ1 及びベー
ス板ＢとキートップＫＴ相互間にできる隙間部Ｇ2 にセ
ンサＳを収容させ、図３に示すように、操作軸１０の上
端部をキートップＫＴの文字形成面から突出させるよう
にしている。
うに、キーボードＫＢにおける文字キーの配列部Ａに配
置させるためのものであり、図２や図３に示すように、
五個の文字キーにおけるキーＫ相互の隙間Ｇ1 及びベー
ス板ＢとキートップＫＴ相互間にできる隙間部Ｇ2 にセ
ンサＳを収容させ、図３に示すように、操作軸１０の上
端部をキートップＫＴの文字形成面から突出させるよう
にしている。
【００１３】なお、上記したキーＫには、図２や図３に
示すように、キートップＫＴを被せてあるが、上記セン
サＳの存在がキーの押し込み操作の邪魔にならないよう
にするためにキートップＫＴの側壁に切欠部ｈを設けて
いる。〔静電容量式の力センサＳの全体構成について〕 この力
センサＳは、図４や図６に示すように、基板２と、前記
基板２の上方に平行配置された弾性変形可能な基板１
と、前記基板１の上面に設けた操作軸１０と、前記基板
１，２相互の間隔を形成するためのスペーサ３とを有
し、前記操作軸１０を介した基板１の変形により基板
１，２相互間に形成される可変コンデンサＣｘ＋，Ｃｘ
−，Ｃｙ＋，Ｃｙ−の静電容量が変化する構成としてあ
る。尚、この実施形態では、前記可変コンデンサＣｘ
＋，Ｃｘ−，Ｃｙ＋，Ｃｙ−の静電容量の変化を出力ク
ロックのデューティ変化として検出する検出回路５を設
けてある。〔基板１の構成について〕 基板１は弾性合成樹脂製の薄
板で構成されており、図５〜図７に示すように、円形状
の電極配置部１１と、これの回りに１２０°間隔で放射
線状に配置させてある支持片１２とから成り、全体が平
面視略Ｙ字状に形成してある。
示すように、キートップＫＴを被せてあるが、上記セン
サＳの存在がキーの押し込み操作の邪魔にならないよう
にするためにキートップＫＴの側壁に切欠部ｈを設けて
いる。〔静電容量式の力センサＳの全体構成について〕 この力
センサＳは、図４や図６に示すように、基板２と、前記
基板２の上方に平行配置された弾性変形可能な基板１
と、前記基板１の上面に設けた操作軸１０と、前記基板
１，２相互の間隔を形成するためのスペーサ３とを有
し、前記操作軸１０を介した基板１の変形により基板
１，２相互間に形成される可変コンデンサＣｘ＋，Ｃｘ
−，Ｃｙ＋，Ｃｙ−の静電容量が変化する構成としてあ
る。尚、この実施形態では、前記可変コンデンサＣｘ
＋，Ｃｘ−，Ｃｙ＋，Ｃｙ−の静電容量の変化を出力ク
ロックのデューティ変化として検出する検出回路５を設
けてある。〔基板１の構成について〕 基板１は弾性合成樹脂製の薄
板で構成されており、図５〜図７に示すように、円形状
の電極配置部１１と、これの回りに１２０°間隔で放射
線状に配置させてある支持片１２とから成り、全体が平
面視略Ｙ字状に形成してある。
【００１４】前記電極配置部１１の下面には、図５〜図
７に示すように、円形状の電極Ｄを配置させてあり、他
方、電極配置部１１の上面中央部には、同図に示すよう
に、丸軸状の操作軸１０を配置させてあり、前記操作軸
１０の傾倒操作により電極配置部１１が後述する電極配
置部２１に対して接離するようにしてある。尚、上記電
極Ｄは絶縁のため、レジスト皮膜等でコーティングして
ある。
７に示すように、円形状の電極Ｄを配置させてあり、他
方、電極配置部１１の上面中央部には、同図に示すよう
に、丸軸状の操作軸１０を配置させてあり、前記操作軸
１０の傾倒操作により電極配置部１１が後述する電極配
置部２１に対して接離するようにしてある。尚、上記電
極Ｄは絶縁のため、レジスト皮膜等でコーティングして
ある。
【００１５】なお、導電性を有する金属板等の弾性体で
基板１を構成させた場合、基板１自体で電極として機能
し、このため、電極Ｄを特に形成しなくてもよいものと
なる。〔基板２の構成について〕 基板２はプリント基板（セラ
ミック基板やホーロ基板等でもよい）により構成されて
おり、図４、図５や図８に示すように、円形状の電極配
置部２１と、これの回りに１２０°間隔で放射線状に配
置させてある支持片２２とから成り、全体が平面視略Ｙ
字状に形成してある。
基板１を構成させた場合、基板１自体で電極として機能
し、このため、電極Ｄを特に形成しなくてもよいものと
なる。〔基板２の構成について〕 基板２はプリント基板（セラ
ミック基板やホーロ基板等でもよい）により構成されて
おり、図４、図５や図８に示すように、円形状の電極配
置部２１と、これの回りに１２０°間隔で放射線状に配
置させてある支持片２２とから成り、全体が平面視略Ｙ
字状に形成してある。
【００１６】前記電極配置部２１の上面には、図８に示
すように、４つの扇型の電極Ｄｘ＋，Ｄｘ−，Ｄｙ＋，
Ｄｙ−を配置させてある。尚、この電極Ｄｘ＋，Ｄｘ
−，Ｄｙ＋，Ｄｙ−は絶縁のためレジスト皮膜等でコー
ティングしてある。〔スペーサ３の構成について〕 スペーサ３は、図５や図
６に示すように、導電性を有する金属製の筒体（セラミ
ック等の絶縁体でもよい）で構成されており、センサ組
み立て状態では、このスペーサ３は上記基板１，２相互
間に介装した状態でビス４０によって前記基板１，２と
一体化される。
すように、４つの扇型の電極Ｄｘ＋，Ｄｘ−，Ｄｙ＋，
Ｄｙ−を配置させてある。尚、この電極Ｄｘ＋，Ｄｘ
−，Ｄｙ＋，Ｄｙ−は絶縁のためレジスト皮膜等でコー
ティングしてある。〔スペーサ３の構成について〕 スペーサ３は、図５や図
６に示すように、導電性を有する金属製の筒体（セラミ
ック等の絶縁体でもよい）で構成されており、センサ組
み立て状態では、このスペーサ３は上記基板１，２相互
間に介装した状態でビス４０によって前記基板１，２と
一体化される。
【００１７】なお、スペーサ３はセンサＳの温度特性の
観点から線膨張係数の小さいものを採用することが好ま
しい。〔可変コンデンサＣｘ＋，Ｃｘ−，Ｃｙ＋，Ｃｙ−の構
成について〕 可変コンデンサＣｘ＋，Ｃｘ−，Ｃｙ＋，
Ｃｙ−は、図５や図６に示すように、電極配置部１１に
設けられた電極Ｄと、電極配置部２１に設けられた電極
Ｄｘ＋，Ｄｘ−，Ｄｙ＋，Ｄｙ−とにより形成される。
観点から線膨張係数の小さいものを採用することが好ま
しい。〔可変コンデンサＣｘ＋，Ｃｘ−，Ｃｙ＋，Ｃｙ−の構
成について〕 可変コンデンサＣｘ＋，Ｃｘ−，Ｃｙ＋，
Ｃｙ−は、図５や図６に示すように、電極配置部１１に
設けられた電極Ｄと、電極配置部２１に設けられた電極
Ｄｘ＋，Ｄｘ−，Ｄｙ＋，Ｄｙ−とにより形成される。
【００１８】尚、基板１が樹脂製の場合、電極Ｄは金属
メッキにより、若しくはスクリーン印刷の製法により形
成することができ、また、基板１に金属板をインサート
モールディングすることにより形成することができる。
また、基板２がプリント基板の場合、上記電極Ｄｘ＋，
Ｄｘ−，Ｄｙ＋，Ｄｙ−はエッチングにより形成され
る。
メッキにより、若しくはスクリーン印刷の製法により形
成することができ、また、基板１に金属板をインサート
モールディングすることにより形成することができる。
また、基板２がプリント基板の場合、上記電極Ｄｘ＋，
Ｄｘ−，Ｄｙ＋，Ｄｙ−はエッチングにより形成され
る。
【００１９】ここで、この基板１を導電性を有する金属
板で構成した場合、基板１には電極Ｄを形成する必要は
なくなる。また、基板１側に電極Ｄｘ＋，Ｄｘ−，Ｄｙ
＋，Ｄｙ−を、基板２側に電極Ｄを、それぞれ形成する
ようにして可変コンデンサＣｘ＋，Ｃｘ−，Ｃｙ＋，Ｃ
ｙ−を構成させることもでき、更に、基板１側に電極Ｄ
ｘ＋，Ｄｘ−，Ｄｙ＋，Ｄｙ−を形成させると共に基板
１を導電性を有する金属板で構成させるようにしても可
変コンデンサＣｘ＋，Ｃｘ−，Ｃｙ＋，Ｃｙ−を構成さ
せることができる。〔検出回路５について〕 この検出回路５は、図９に示す
ように、可変コンデンサＣｘ＋の一方の電極に固定抵抗
Ｒを通して電圧Ｖ1 を印加すると共に、他方の電極はグ
ランドに接続してあり、前記可変コンデンサＣｘ＋と抵
抗Ｒの接続点Ｐ１にスイッチング素子ＳＷとインバータ
ＩＣ（符号Ｕ１）の入力側を接続してある。
板で構成した場合、基板１には電極Ｄを形成する必要は
なくなる。また、基板１側に電極Ｄｘ＋，Ｄｘ−，Ｄｙ
＋，Ｄｙ−を、基板２側に電極Ｄを、それぞれ形成する
ようにして可変コンデンサＣｘ＋，Ｃｘ−，Ｃｙ＋，Ｃ
ｙ−を構成させることもでき、更に、基板１側に電極Ｄ
ｘ＋，Ｄｘ−，Ｄｙ＋，Ｄｙ−を形成させると共に基板
１を導電性を有する金属板で構成させるようにしても可
変コンデンサＣｘ＋，Ｃｘ−，Ｃｙ＋，Ｃｙ−を構成さ
せることができる。〔検出回路５について〕 この検出回路５は、図９に示す
ように、可変コンデンサＣｘ＋の一方の電極に固定抵抗
Ｒを通して電圧Ｖ1 を印加すると共に、他方の電極はグ
ランドに接続してあり、前記可変コンデンサＣｘ＋と抵
抗Ｒの接続点Ｐ１にスイッチング素子ＳＷとインバータ
ＩＣ（符号Ｕ１）の入力側を接続してある。
【００２０】なお、スイッチング素子ＳＷは可変コンデ
ンサＣｘ＋と抵抗Ｒの接続点Ｐ１の電位をグラウンド
（０Ｖ）近くまで落とす働きをする。
ンサＣｘ＋と抵抗Ｒの接続点Ｐ１の電位をグラウンド
（０Ｖ）近くまで落とす働きをする。
【００２１】また、ロジックＩＣとして１入力のＩＣで
なくても良い。例えば、２入力型のＩＣであれば、片方
の入力を「Ｈ」又は「Ｌ」に固定しておくか、又は２入
力に同じＰ１の電圧波形ＶP1を入力すれば良い。
なくても良い。例えば、２入力型のＩＣであれば、片方
の入力を「Ｈ」又は「Ｌ」に固定しておくか、又は２入
力に同じＰ１の電圧波形ＶP1を入力すれば良い。
【００２２】以下にこの検出回路５の動作原理について
説明する。スイッチング素子ＳＷの入力部にデュティｄ
I ％のスイッチング用の入力クロックＣＬI を入力す
る。入力クロックＣＬI が「Ｌ」のときスイッチング素
子ＳＷはＯＦＦとなるので可変コンデンサＣｘ＋には抵
抗Ｒを通して電流が流れ込み接続点Ｐ１の電位は時定数
Ｃｘ＋・Ｒに従って上昇する。入力クロックＣＬI が
「Ｈ」になるとスイッチング素子ＳＷがＯＮになり、接
続点Ｐ１の電位は急激に降下してほぼ０Ｖになる。つま
り、接続点Ｐ１では入力クロックＣＬI の「Ｈ」「Ｌ」
に応じて前記動作を定期的に繰り返す。
説明する。スイッチング素子ＳＷの入力部にデュティｄ
I ％のスイッチング用の入力クロックＣＬI を入力す
る。入力クロックＣＬI が「Ｌ」のときスイッチング素
子ＳＷはＯＦＦとなるので可変コンデンサＣｘ＋には抵
抗Ｒを通して電流が流れ込み接続点Ｐ１の電位は時定数
Ｃｘ＋・Ｒに従って上昇する。入力クロックＣＬI が
「Ｈ」になるとスイッチング素子ＳＷがＯＮになり、接
続点Ｐ１の電位は急激に降下してほぼ０Ｖになる。つま
り、接続点Ｐ１では入力クロックＣＬI の「Ｈ」「Ｌ」
に応じて前記動作を定期的に繰り返す。
【００２３】前記インバータＩＣの入力側ではスレッシ
ホールド（threshold)電圧Ｖthを基準に出力クロックＣ
ＬO を出力する。なおＣＭＯＳ型ロジックＩＣの場合、
通常スレッシホールド電圧Ｖthは電源電圧ＶCCの１／２
倍である。
ホールド（threshold)電圧Ｖthを基準に出力クロックＣ
ＬO を出力する。なおＣＭＯＳ型ロジックＩＣの場合、
通常スレッシホールド電圧Ｖthは電源電圧ＶCCの１／２
倍である。
【００２４】このときの動作波形を図１０に示す。な
お、（Ｃｘ＋の容量×Ｒの抵抗値）の時定数は接続点Ｐ
１の電位ＶP1がスレッシホールド電圧Ｖthを図１０に示
す如く一時的に超えることが有るように設定することが
重要である。
お、（Ｃｘ＋の容量×Ｒの抵抗値）の時定数は接続点Ｐ
１の電位ＶP1がスレッシホールド電圧Ｖthを図１０に示
す如く一時的に超えることが有るように設定することが
重要である。
【００２５】ここで、操作軸１０への操作力により可変
コンデンサＣｘ＋の静電容量が変化すると、それに応じ
て接続点Ｐ１の電圧ＶP1も変化し、出力クロックＣＬO
のデューティｄo ％も変化する。このデューティの変化
分が測定対象値とみなすことができる。なお、この例で
は図１０の一点鎖線に示す如く可変コンデンサＣｘ＋の
静電容量が大きくなるとデューティｄo ％は大きくな
り、同図の二点鎖線に示す如く可変コンデンサＣｘ＋の
静電容量が小さくなるとデューティｄo ％は小さくな
る。上記のことは、可変コンデンサＣｘ−，Ｃｙ＋，Ｃ
ｙ−についても同様である。ここで、前記デューティ変
化は、抵抗とコンデンサから成るフィルタ通してアナロ
グ化すれば電圧出力として取り出せる。
コンデンサＣｘ＋の静電容量が変化すると、それに応じ
て接続点Ｐ１の電圧ＶP1も変化し、出力クロックＣＬO
のデューティｄo ％も変化する。このデューティの変化
分が測定対象値とみなすことができる。なお、この例で
は図１０の一点鎖線に示す如く可変コンデンサＣｘ＋の
静電容量が大きくなるとデューティｄo ％は大きくな
り、同図の二点鎖線に示す如く可変コンデンサＣｘ＋の
静電容量が小さくなるとデューティｄo ％は小さくな
る。上記のことは、可変コンデンサＣｘ−，Ｃｙ＋，Ｃ
ｙ−についても同様である。ここで、前記デューティ変
化は、抵抗とコンデンサから成るフィルタ通してアナロ
グ化すれば電圧出力として取り出せる。
【００２６】このように、この検出回路５を使用する
と、力によって生じる可変コンデンサの静電容量変化を
大きな出力クロックＣＬO のデューティ変化として検出
することができる。なお、図１０に示した１周期に対す
るデューティ変化と図１６に示した１周期に対するデュ
ーティ変化を比較すると、この発明に係る検出回路５を
使用した場合における出力クロックＣＬO のデューティ
変化が如何に大きいかが判る。したがって、この検出回
路５を使用すると操作軸１０に作用する力の変化に対し
て優れた検出能を発揮する。〔他の実施形態の検出回路５について〕 なお、上述した
図９の検出回路にかえて図１１の検出回路を採用するこ
とができる。この検出回路５は図１１に示すように、図
９の回路の抵抗Ｒを抵抗Ｒ１と抵抗Ｒ２に分割し、抵抗
Ｒ１と抵抗Ｒ２の接続点Ｐ２の電圧ＶP2をＵ１に入力す
る構成としてある。したがって入力クロックＣＬI が
「Ｈ」の時、電圧Ｖ2 の値を（Ｒ２／Ｒ１＋Ｒ２）×Ｖ
CCにすることができる。これは、出力クロックＣＬ O の
デューティｄo ％の調整に役立つ。
と、力によって生じる可変コンデンサの静電容量変化を
大きな出力クロックＣＬO のデューティ変化として検出
することができる。なお、図１０に示した１周期に対す
るデューティ変化と図１６に示した１周期に対するデュ
ーティ変化を比較すると、この発明に係る検出回路５を
使用した場合における出力クロックＣＬO のデューティ
変化が如何に大きいかが判る。したがって、この検出回
路５を使用すると操作軸１０に作用する力の変化に対し
て優れた検出能を発揮する。〔他の実施形態の検出回路５について〕 なお、上述した
図９の検出回路にかえて図１１の検出回路を採用するこ
とができる。この検出回路５は図１１に示すように、図
９の回路の抵抗Ｒを抵抗Ｒ１と抵抗Ｒ２に分割し、抵抗
Ｒ１と抵抗Ｒ２の接続点Ｐ２の電圧ＶP2をＵ１に入力す
る構成としてある。したがって入力クロックＣＬI が
「Ｈ」の時、電圧Ｖ2 の値を（Ｒ２／Ｒ１＋Ｒ２）×Ｖ
CCにすることができる。これは、出力クロックＣＬ O の
デューティｄo ％の調整に役立つ。
【００２７】なお、図１２にこの検出回路を用いた場合
における、接続点Ｐ２の電圧ＶP2、入力クロックＣＬI
及び出力クロックＣＬO について示しておく。〔この発明の検出回路５が適用される圧力センサ６の一
実施形態について〕 この圧力センサ６は、図１３に示す
ように、電極６０ａが形成された樹脂フィルム６０と、
電極６１ａが形成された基板６１とを間隔を設けて平行
配置してなるもので、前記電極６０ａ，６１ａ相互間に
電位差を設けてある。そして、導入口６２から導かれて
きた流体の圧力による樹脂フィルム６０の変形により、
電極６０ａ，６１ａ相互間の静電容量が変化するように
なっている。
における、接続点Ｐ２の電圧ＶP2、入力クロックＣＬI
及び出力クロックＣＬO について示しておく。〔この発明の検出回路５が適用される圧力センサ６の一
実施形態について〕 この圧力センサ６は、図１３に示す
ように、電極６０ａが形成された樹脂フィルム６０と、
電極６１ａが形成された基板６１とを間隔を設けて平行
配置してなるもので、前記電極６０ａ，６１ａ相互間に
電位差を設けてある。そして、導入口６２から導かれて
きた流体の圧力による樹脂フィルム６０の変形により、
電極６０ａ，６１ａ相互間の静電容量が変化するように
なっている。
【００２８】この圧力センサ６では、電極６０ａ，６１
ａが可変コンデンサとして機能するものであるから上記
した検出回路５を使用することができ、この場合には、
樹脂フィルム６０に作用する圧力の変化に対して優れた
検出能を発揮できることになる。〔この発明の検出回路５が適用される加速度センサ７の
一実施形態について〕 この加速度センサ７は、図１４に
示すように、電極７０ａ（電極Ｄｘ＋，Ｄｘ−，Ｄｙ
＋，Ｄｙ−）が形成された起歪板７０と、電極７１ａが
形成された基板７１とを間隔を設けて平行配置してなる
もので、前記起歪板７０に重り７２を具備させてある。
なお、前記電極７０ａ，７１ａ相互間には電位差を設け
てあり、これにより電極７０ａ，７１ａは可変コンデン
サを構成している。
ａが可変コンデンサとして機能するものであるから上記
した検出回路５を使用することができ、この場合には、
樹脂フィルム６０に作用する圧力の変化に対して優れた
検出能を発揮できることになる。〔この発明の検出回路５が適用される加速度センサ７の
一実施形態について〕 この加速度センサ７は、図１４に
示すように、電極７０ａ（電極Ｄｘ＋，Ｄｘ−，Ｄｙ
＋，Ｄｙ−）が形成された起歪板７０と、電極７１ａが
形成された基板７１とを間隔を設けて平行配置してなる
もので、前記起歪板７０に重り７２を具備させてある。
なお、前記電極７０ａ，７１ａ相互間には電位差を設け
てあり、これにより電極７０ａ，７１ａは可変コンデン
サを構成している。
【００２９】この加速度センサ７では、加速度運動をさ
せると重りが慣性の法則により元の位置に残ろうとして
起歪板７０が変形し、前記電極７０ａ，７１ａ相互間の
静電容量が変化する。つまり、加速度により前記電極７
０ａ，７１ａ相互間の静電容量が変化するものである。
せると重りが慣性の法則により元の位置に残ろうとして
起歪板７０が変形し、前記電極７０ａ，７１ａ相互間の
静電容量が変化する。つまり、加速度により前記電極７
０ａ，７１ａ相互間の静電容量が変化するものである。
【００３０】したがって、上記した検出回路５を使用す
ることができ、この場合には加速度の変化に対して優れ
た検出能を発揮できることになる。
ることができ、この場合には加速度の変化に対して優れ
た検出能を発揮できることになる。
【００３１】
【発明の効果】この発明は上記構成であるから以下に示
す効果を奏する。
す効果を奏する。
【００３２】発明の実施の形態の欄に記載した内容から
明らかなように、力、圧力又は加速度に対して優れた検
出能を発揮する有する静電容量式センサの検出回路を提
供できた。
明らかなように、力、圧力又は加速度に対して優れた検
出能を発揮する有する静電容量式センサの検出回路を提
供できた。
【図１】静電容量式の力センサのキーボード上の位置を
示す平面図。
示す平面図。
【図２】前記力センサとキー相互間の隙間部との関係を
示す平面図。
示す平面図。
【図３】前記力センサとキー相互間の隙間部との関係を
示す側面図。
示す側面図。
【図４】前記力センサの外観斜視図。
【図５】前記力センサの分解斜視図。
【図６】前記力センサの部分断面図。
【図７】前記力センサの上側基板の平面図。
【図８】前記力センサの下側基板の平面図。
【図９】前記力センサに使用されている検出回路図。
【図１０】入力クロック、出力クロック等との関係を示
す図。
す図。
【図１１】前記力センサに使用できる他の形態の検出回
路図。
路図。
【図１２】他の形態の検出回路による入力クロック、出
力クロック等との関係を示す図。
力クロック等との関係を示す図。
【図１３】前記検出回路を使用することができる一実施
形態の圧力センサの断面図。
形態の圧力センサの断面図。
【図１４】前記検出回路を使用することができる一実施
形態の加速度センサの断面図。
形態の加速度センサの断面図。
【図１５】先行技術である静電容量式センサの検出回路
図。
図。
【図１６】先行技術の静電容量式センサの検出回路図に
よる入力クロック、出力クロック等との関係を示す図。
よる入力クロック、出力クロック等との関係を示す図。
Ｒ 抵抗 Ｃv 可変コンデンサ ＳＷ スイッチング素子 ＣＬI 出力クロック ＣＬO 出力クロック
Claims (2)
- 【請求項１】 力、圧力又は加速によって生じる可変コ
ンデンサの静電容量の変化を出力クロック（ＣＬO ）の
デューティ変化に変換する静電容量式センサの検出回路
において、入力クロック（ＣＬI ）によるスイッチング
素子（ＳＷ）のＯＮ／ＯＦＦ動作により、抵抗（Ｒ）を
通して可変コンデンサ（Ｃv ）に電荷を蓄えさせる時間
域と、前記可変コンデンサ（Ｃv ）に蓄えられた電荷を
放電させる時間域とを交互に生じさせ、前記可変コンデ
ンサ（Ｃv ）の充電・放電電圧を一定のしきい値電圧を
基準に出力クロック（ＣＬO ）のＨ／Ｌ電圧に変換させ
るようにしてあることを特徴とする静電容量式センサの
検出回路。 - 【請求項２】 一定のしきい値電圧が、ロジックＩＣ固
有のしきい値電圧であることを特徴とする請求項１記載
の静電容量式センサの検出回路。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6968197A JPH10267765A (ja) | 1997-03-24 | 1997-03-24 | 静電容量式センサの検出回路 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6968197A JPH10267765A (ja) | 1997-03-24 | 1997-03-24 | 静電容量式センサの検出回路 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10267765A true JPH10267765A (ja) | 1998-10-09 |
Family
ID=13409860
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6968197A Pending JPH10267765A (ja) | 1997-03-24 | 1997-03-24 | 静電容量式センサの検出回路 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10267765A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20030083401A (ko) * | 2002-04-22 | 2003-10-30 | 채수익 | 캐패시터의 전압 변화량을 이용한 집적회로의 클럭주기당소모에너지 측정 장치 및 방법 |
| WO2007057943A1 (ja) * | 2005-11-15 | 2007-05-24 | Appside Co., Ltd. | 起歪体、静電容量式力センサー及び静電容量式加速度センサー |
| JP2011226901A (ja) * | 2010-04-20 | 2011-11-10 | Mitsutoyo Corp | 容量変化型変位計 |
| KR101123147B1 (ko) | 2010-04-05 | 2012-03-16 | (주)유민에쓰티 | 정전용량형 근접센서 |
| JP2012083757A (ja) * | 2004-08-27 | 2012-04-26 | Qualcomm Mems Technologies Inc | 干渉変調器のアクチュエーション電圧とリリース電圧を検出するシステムおよび方法 |
-
1997
- 1997-03-24 JP JP6968197A patent/JPH10267765A/ja active Pending
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20030083401A (ko) * | 2002-04-22 | 2003-10-30 | 채수익 | 캐패시터의 전압 변화량을 이용한 집적회로의 클럭주기당소모에너지 측정 장치 및 방법 |
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| JP2013137548A (ja) * | 2004-08-27 | 2013-07-11 | Qualcomm Mems Technologies Inc | 干渉変調器のアクチュエーション電圧とリリース電圧を検出するシステムおよび方法 |
| JP2014167638A (ja) * | 2004-08-27 | 2014-09-11 | Qualcomm Mems Technologies Inc | 干渉変調器のアクチュエーション電圧とリリース電圧を検出するシステムおよび方法 |
| WO2007057943A1 (ja) * | 2005-11-15 | 2007-05-24 | Appside Co., Ltd. | 起歪体、静電容量式力センサー及び静電容量式加速度センサー |
| KR101123147B1 (ko) | 2010-04-05 | 2012-03-16 | (주)유민에쓰티 | 정전용량형 근접센서 |
| JP2011226901A (ja) * | 2010-04-20 | 2011-11-10 | Mitsutoyo Corp | 容量変化型変位計 |
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