JP2002014174A - Capacitance sensor - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、被検出物体との間
で静電容量を生じる検知電極の充放電による電圧変化に
応じて発振する発振回路の発振状態に基づいて被検出物
体の有無などを検出する静電容量センサに関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to the presence / absence of an object to be detected based on the oscillation state of an oscillation circuit which oscillates in response to a voltage change caused by charging / discharging of a detection electrode which generates a capacitance with the object to be detected. The present invention relates to a capacitance sensor that detects
【0002】[0002]
【発明が解決しようとする課題】従来より、この種の静
電容量センサとしては、特許第3044938号公報に
示されたものがある。このものは、図10に示すように
被検出物体と接近される検知電極1と、この検知電極1
からの出力電圧を受けるシュミットトリガ・インバータ
回路(以下、シュミット回路と略称)2と、このシュミ
ット回路2からの出力端子と検知電極1との間に介在さ
れる帰還抵抗3とからなる発振回路4を主体として構成
されている。Conventionally, as this type of capacitance sensor, there is one disclosed in Japanese Patent No. 3044938. As shown in FIG. 10, a detection electrode 1 approaching an object to be detected and a detection electrode 1
Oscillating circuit 4 comprising a Schmitt trigger / inverter circuit (hereinafter abbreviated as Schmitt circuit) 2 for receiving an output voltage from the inverter and a feedback resistor 3 interposed between an output terminal from the Schmitt circuit 2 and the detection electrode 1. Is mainly composed.
【0003】発振回路4の発振状態を示す図11(a)
において、シュミット回路2からの出力がハイレベルの
状態では、シュミット回路2の出力端子から帰還抵抗3
を介して検知電極1に充電されるので、検知電極1の電
圧が上昇する。そして、検知電極1の電圧がシュミット
回路2に設定された上限閾値を上回ると、シュミット回
路2の出力がハイレベルからロウレベルに反転する。す
ると、検知電極1から帰還抵抗3を介してシュミット回
路2の出力端子に放電されるので、検知電極1の電圧が
低下する。そして、検知電極1の電圧がシュミット回路
2に設定された下限閾値を下回ると、シュミット回路2
の出力がロウレベルからハイレベルに反転する。以上の
ような動作が繰返して行われる結果、発振回路4の発振
動作が行われる。FIG. 11A shows an oscillation state of the oscillation circuit 4.
In the state where the output from the Schmitt circuit 2 is at a high level, the output terminal of the Schmitt circuit 2
, The detection electrode 1 is charged, so that the voltage of the detection electrode 1 increases. When the voltage of the detection electrode 1 exceeds the upper threshold set in the Schmitt circuit 2, the output of the Schmitt circuit 2 is inverted from a high level to a low level. Then, since the detection electrode 1 is discharged to the output terminal of the Schmitt circuit 2 via the feedback resistor 3, the voltage of the detection electrode 1 decreases. When the voltage of the detection electrode 1 falls below the lower threshold set in the Schmitt circuit 2, the Schmitt circuit 2
Is inverted from low level to high level. As a result of the above operations being repeated, the oscillation operation of the oscillation circuit 4 is performed.
【0004】そして、検知電極1に被検出物体が接近す
ると、検知電極1の静電容量が大きくなることから、図
11(b)に示すように発振回路4の発振周波数は低く
なる。これにより、発振回路4の発振周波数に基づいて
被検出物体の有無或いは物体までの距離を検出すること
ができる。即ち、発振回路4における発振周波数fは、
検知電極1の静電容量C及び帰還抵抗3の抵抗値Rの積
(時定数CR)に基づいて決定される。When an object to be detected approaches the detection electrode 1, the capacitance of the detection electrode 1 increases, so that the oscillation frequency of the oscillation circuit 4 decreases as shown in FIG. Thus, the presence or absence of the detected object or the distance to the object can be detected based on the oscillation frequency of the oscillation circuit 4. That is, the oscillation frequency f in the oscillation circuit 4 is
It is determined based on the product (time constant CR) of the capacitance C of the detection electrode 1 and the resistance value R of the feedback resistor 3.
【0005】検知電極1の静電容量Cは具体的には、検
知電極1と被検出物体との間に介在する物質(空気)の
誘電率ε、検知電極1の電極面積S、検知電極1から被
検出物体までの距離dxから次のように求めることがで
きる。 C=ε(S/dx) 但し、検知電極1の誘電率ε及び検知電極1の電極面積
Sは、検知電極1の材質や形状により決定されるもので
あり、固定値である。More specifically, the capacitance C of the detection electrode 1 is, specifically, the dielectric constant ε of a substance (air) interposed between the detection electrode 1 and an object to be detected, the electrode area S of the detection electrode 1, the detection electrode 1 From the distance dx to the object to be detected as follows. C = ε (S / dx) However, the dielectric constant ε of the detection electrode 1 and the electrode area S of the detection electrode 1 are determined by the material and shape of the detection electrode 1 and are fixed values.
【0006】従って、上記式から、検知電極1から被検
出物体までの距離dxが変化すると、検知電極1の静電
容量Cが変化するので、静電容量Cの変化を検出するこ
とにより被検出物体の有無或いは被検出物体までの距離
を求めることができる。Therefore, according to the above equation, when the distance dx from the detection electrode 1 to the object to be detected changes, the capacitance C of the detection electrode 1 changes. The presence or absence of an object or the distance to the detected object can be obtained.
【0007】ところで、近年、センサの小形化が要求さ
れており、静電容量センサに関しても小形化が望まれて
いるものの、静電容量センサを小形化するということ
は、検知電極1の電極面積Sを小さくするということで
あるから、検知電極1の静電容量Cは小さくなる。この
ため、帰還抵抗3の抵抗値Rを固定とすると、検知電極
1の静電容量Cが小さくなるほど、発振回路4の発振周
波数は高くなる。In recent years, downsizing of the sensor has been demanded, and downsizing of the capacitance sensor is desired. However, downsizing of the capacitance sensor means that the electrode area of the detection electrode 1 is small. Since S is to be reduced, the capacitance C of the detection electrode 1 is reduced. Therefore, when the resistance value R of the feedback resistor 3 is fixed, the smaller the capacitance C of the detection electrode 1 is, the higher the oscillation frequency of the oscillation circuit 4 is.
【0008】しかしながら、発振回路4の発振周波数が
高くなると、シュミット回路2が検知電極1の充放電に
よる電圧変化に追従できなくなり、この結果、発振回路
4の発振が安定せず、被検出物体を正確に検出できなく
なるという問題が生じる。However, when the oscillation frequency of the oscillation circuit 4 increases, the Schmitt circuit 2 cannot follow the voltage change due to the charging and discharging of the detection electrode 1, and as a result, the oscillation of the oscillation circuit 4 becomes unstable, and There is a problem that accurate detection cannot be performed.
【0009】この場合、検知電極1の静電容量Cが小さ
くなる分、帰還抵抗3の抵抗値Rを大きくして、検知電
極1の充放電による電圧変化をシュミット回路2が追従
できるように調整することが考えられるが、帰還抵抗3
の抵抗値Rを過度に大きくしてしまうと、シュミット回
路2の入力インピーダンスに帰還抵抗3の抵抗値Rが接
近するので、検知電極1の電圧がシュミット回路2の入
力インピーダンスと帰還抵抗3により分圧されてしま
い、シュミット回路2に十分な帰還がかからなくなり、
発振回路4が発振できない状態となってしまう虞があ
る。In this case, the resistance value R of the feedback resistor 3 is increased by an amount corresponding to the decrease in the capacitance C of the detection electrode 1 so that the Schmitt circuit 2 can follow a voltage change caused by charging and discharging of the detection electrode 1. But the feedback resistor 3
If the resistance R of the Schmitt circuit 2 becomes excessively large, the resistance R of the feedback resistor 3 approaches the input impedance of the Schmitt circuit 2, so that the voltage of the sensing electrode 1 is divided by the input impedance of the Schmitt circuit 2 and the feedback resistance 3. The Schmitt circuit 2 will not be fed back enough,
There is a possibility that the oscillation circuit 4 may be unable to oscillate.
【0010】以上のような理由から、静電容量センサの
発振回路4としては、帰還抵抗3の抵抗値Rを調整する
ことなくシュミット回路2が検知電極1の充放電による
電圧変化に追従できるように発振周波数を設定する必要
があり、このような制約の結果、検知電極1の静電容量
Cを小さくした場合には、静電容量センサの小形化が困
難であるのが実情である。For the reasons described above, the oscillation circuit 4 of the electrostatic capacity sensor allows the Schmitt circuit 2 to follow the voltage change due to the charging and discharging of the detection electrode 1 without adjusting the resistance value R of the feedback resistor 3. In practice, it is difficult to reduce the size of the capacitance sensor when the capacitance C of the detection electrode 1 is reduced as a result of such restrictions.
【0011】本発明は上記事情に鑑みてなされたもの
で、その目的は、検知電極の充放電による電圧変化に応
じてシュミットトリガ・インバータ回路の出力を反転さ
せるこにとより発振回路を発振状態とする構成におい
て、検知電極の小形化を図りながら、シュミットトリガ
・インバータ回路が検知電極の充放電による電圧変化に
確実に追従して発振回路が安定して発振することができ
る静電容量センサを提供することにある。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above circumstances, and has as its object to invert the output of a Schmitt trigger inverter circuit in response to a voltage change due to charging and discharging of a detection electrode, thereby making the oscillation circuit oscillate. In this configuration, the Schmitt trigger / inverter circuit ensures that the oscillation circuit stably oscillates by following the voltage change due to the charging and discharging of the detection electrode while miniaturizing the detection electrode. To provide.
【0012】[0012]
【課題を解決するための手段】本発明は、検知電極と被
検出物体との間に発生する静電容量に応じて発振状態が
変化する発振回路を備え、前記発振回路の発振状態に基
づいて被検出物体の有無などを検出する静電容量センサ
において、前記発振回路は、入力電圧が上限閾値を上回
ったときに出力をハイレベルからロウレベルに切替える
と共に、入力電圧が下限閾値を下回ったときに出力をロ
ウレベルからハイレベルに切替えるシュミットトリガ・
インバータ回路と、このシュミットトリガ・インバータ
回路の出力と検知電極との間に介在される帰還抵抗と、
前記検知電極の電圧を分圧した状態で前記シュミットト
リガ・インバータ回路に与える分圧手段とから構成され
ているものである(請求項1)。According to the present invention, there is provided an oscillation circuit whose oscillation state changes in accordance with the capacitance generated between a sensing electrode and an object to be detected, and based on the oscillation state of the oscillation circuit. In the capacitance sensor that detects the presence or absence of the detected object, the oscillation circuit switches the output from a high level to a low level when the input voltage exceeds the upper threshold, and when the input voltage falls below the lower threshold. Schmitt trigger to switch output from low level to high level
An inverter circuit, a feedback resistor interposed between the output of the Schmitt trigger inverter circuit and the detection electrode,
Voltage dividing means for applying the voltage of the detection electrode to the Schmitt trigger / inverter circuit in a divided state (claim 1).
【0013】このような発明によれば、シュミットトリ
ガ・インバータ回路からの出力がハイレベルの状態で
は、シュミットトリガ・インバータ回路の出力端子から
帰還抵抗を介して検知電極に充電されるので、検知電極
の電圧が上昇する。また、シュミットトリガ・インバー
タ回路からの出力がロウレベルの状態では、検知電極か
ら帰還抵抗を介してシュミットトリガ・インバータ回路
の出力端子に放電されるので、検知電極の電圧が低下す
る。According to this invention, when the output from the Schmitt trigger inverter circuit is at the high level, the detection electrode is charged from the output terminal of the Schmitt trigger inverter circuit via the feedback resistor. Voltage rises. Further, when the output from the Schmitt trigger inverter circuit is at a low level, the detection electrode is discharged to the output terminal of the Schmitt trigger inverter circuit via the feedback resistor, so that the voltage of the detection electrode decreases.
【0014】ここで、分圧手段は、検知電極の電圧を分
圧した状態でシュミットトリガ・インバータ回路に与え
るので、シュミットトリガ・インバータ回路のヒステリ
ス幅を仮想的に拡大することができる。このことは、発
振回路の発振周波数を低下させることを意味するので、
検知電極を小形化するにしても、発振回路の発振周波数
が上昇してしまうことを防止して発振回路を安定して発
振させることができる。Here, since the voltage dividing means applies the voltage of the detection electrode to the Schmitt trigger inverter circuit in a divided state, the hysteresis width of the Schmitt trigger inverter circuit can be virtually enlarged. This means lowering the oscillation frequency of the oscillation circuit,
Even if the size of the detection electrode is reduced, it is possible to prevent the oscillation frequency of the oscillation circuit from increasing and to stably oscillate the oscillation circuit.
【0015】上記構成において、前記分圧手段は、前記
検知電極の電圧を所定の基準電圧との間で分圧する分圧
回路から構成されているものである(請求項2)。この
ような構成によれば、検知電極の電圧は所定の基準電圧
との間で分圧された状態でシュミットトリガ・インバー
タ回路に与えられるので、分圧手段を簡単な構成で実施
することができる。In the above arrangement, the voltage dividing means is constituted by a voltage dividing circuit which divides the voltage of the detection electrode between a predetermined reference voltage and the voltage of the detecting electrode. According to such a configuration, since the voltage of the detection electrode is applied to the Schmitt trigger inverter circuit in a state of being divided between the predetermined reference voltage and the voltage, the voltage dividing means can be implemented with a simple configuration. .
【0016】また、前記シュミットトリガ・インバータ
回路からハイレベルが出力された状態で前記分圧回路の
基準電圧をロウレベルとし、前記シュミットトリガ・イ
ンバータ回路からロウレベルが出力された状態で前記分
圧回路の基準電圧をハイレベルとする基準電圧変更手段
を設けるのが望ましい(請求項3)。The reference voltage of the voltage dividing circuit is set to a low level in a state where a high level is output from the Schmitt trigger inverter circuit, and the reference voltage of the voltage dividing circuit is set in a state in which a low level is output from the Schmitt trigger inverter circuit. It is desirable to provide reference voltage changing means for setting the reference voltage to a high level (claim 3).
【0017】このような構成によれば、シュミットトリ
ガ・インバータ回路からハイレベルが出力された状態で
は、シュミットトリガ・インバータ回路の出力端子から
帰還抵抗を介して検知電極に充電されるので、検知電極
の電圧が上昇する。According to this configuration, when the Schmitt trigger inverter circuit outputs a high level, the detection electrode is charged from the output terminal of the Schmitt trigger inverter circuit via the feedback resistor. Voltage rises.
【0018】このとき、基準電圧変更手段により分圧回
路の基準電圧はロウレベルとなるので、分圧回路による
分圧電圧は、検知電極の電圧をロウレベルとの間で分圧
した値となる。そして、分圧回路により与えられる分圧
電圧がシュミットトリガ・インバータ回路に設定された
上限閾値を上回ると、シュミットトリガ・インバータ回
路の出力はロウレベルとなる。At this time, since the reference voltage of the voltage dividing circuit is at the low level by the reference voltage changing means, the voltage divided by the voltage dividing circuit is a value obtained by dividing the voltage of the detection electrode with the low level. Then, when the divided voltage given by the voltage dividing circuit exceeds the upper threshold set in the Schmitt trigger inverter circuit, the output of the Schmitt trigger inverter circuit becomes low level.
【0019】この場合、分圧回路により与えられる分圧
電圧がシュミットトリガ・インバータ回路に設定された
上限閾値を上回るには、検知電極の電圧が上限閾値を大
きく上回る必要がある。このことは、シュミットトリガ
・インバータ回路の上限閾値が仮想的に上昇したことを
意味する。In this case, in order for the divided voltage provided by the voltage dividing circuit to exceed the upper limit threshold set in the Schmitt trigger inverter circuit, the voltage of the detection electrode needs to greatly exceed the upper limit threshold. This means that the upper threshold of the Schmitt trigger inverter circuit has virtually increased.
【0020】そして、シュミットトリガ・インバータ回
路の出力がロウレベルとなると、検知電極から帰還抵抗
を介してシュミットトリガ・インバータ回路の出力端子
に放電されるので、検知電極の電圧が低下する。When the output of the Schmitt trigger inverter circuit becomes low level, the detection electrode is discharged to the output terminal of the Schmitt trigger inverter circuit via the feedback resistor, and the voltage of the detection electrode decreases.
【0021】このとき、基準電圧変更手段により分圧回
路の基準電圧はハイレベルとなるので、分圧回路による
分圧電圧は、検知電極の電圧をハイレベルとの間で分圧
した値となる。そして、分圧回路により与えられる分圧
電圧がシュミットトリガ・インバータ回路に設定された
下限閾値を下回ると、シュミットトリガ・インバータ回
路の出力はハイレベルとなる。At this time, the reference voltage of the voltage dividing circuit is at a high level by the reference voltage changing means, so that the voltage divided by the voltage dividing circuit is a value obtained by dividing the voltage of the detection electrode with the high level. . Then, when the divided voltage given by the voltage dividing circuit falls below the lower threshold set in the Schmitt trigger inverter circuit, the output of the Schmitt trigger inverter circuit becomes high level.
【0022】この場合、分圧回路により与えられる分圧
電圧がシュミットトリガ・インバータ回路に設定された
下限閾値を下回るには、検知電極の電圧が下限閾値を大
きく下回る必要がある。このことは、シュミットトリガ
・インバータ回路の下限閾値が仮想的に低下したことを
意味する。In this case, in order for the divided voltage given by the voltage dividing circuit to fall below the lower limit threshold set in the Schmitt trigger inverter circuit, the voltage of the detection electrode needs to fall significantly below the lower limit threshold. This means that the lower threshold of the Schmitt trigger inverter circuit has virtually decreased.
【0023】以上のように分圧手段が分圧回路からなる
構成においては、基準電圧変更手段を設けることによ
り、シュミットトリガ・インバータ回路のヒステリス幅
を効果的に拡大することができる。As described above, in the configuration in which the voltage dividing means comprises a voltage dividing circuit, the hysteresis width of the Schmitt trigger inverter circuit can be effectively expanded by providing the reference voltage changing means.
【0024】また、前記分圧手段は、前記検知電極から
の出力を受ける電圧フォロワ回路を備えて構成されてい
るのが望ましい(請求項4)。このような構成によれ
ば、分圧手段の入力インピーダンスを電圧フォロワ回路
により極めて高くすることができるので、分圧手段の存
在による発振回路に対する影響を簡単に回避することが
できる。Preferably, the voltage dividing means includes a voltage follower circuit for receiving an output from the detection electrode (claim 4). According to such a configuration, the input impedance of the voltage dividing means can be extremely increased by the voltage follower circuit, so that the influence of the presence of the voltage dividing means on the oscillation circuit can be easily avoided.
【0025】また、前記検知電極の非検出側をシールド
するガード電極を備え、前記ガード電極は、前記電圧フ
ォロワ回路の出力端子と接続されているようにしてもよ
い(請求項5)。In addition, a guard electrode for shielding a non-detection side of the detection electrode may be provided, and the guard electrode may be connected to an output terminal of the voltage follower circuit.
【0026】このような構成によれば、検知電極の電圧
を受ける電圧フォロワ回路の出力端子とガード電極とを
接続することにより、検知電極とガード電極とを同電位
とすることができるので、検知電極における非検出側に
位置する物体との間の静電容量による影響をガード電極
により防止することができる。According to such a configuration, by connecting the output terminal of the voltage follower circuit receiving the voltage of the detection electrode and the guard electrode, the detection electrode and the guard electrode can be made to have the same potential. The guard electrode can prevent the influence of the capacitance between the electrode and the object located on the non-detection side.
【0027】この場合、検知電極の電圧を受けるために
電圧フォロワ回路が設けられている構成では、検知電極
とガード電極とを同電位とするための特別な手段を新規
に設ける必要がないので、全体構成を簡単化することが
できる。In this case, in the configuration in which the voltage follower circuit is provided to receive the voltage of the detection electrode, it is not necessary to newly provide any special means for making the detection electrode and the guard electrode have the same potential. The overall configuration can be simplified.
【0028】また、前記検知電極と前記ガード電極との
間に空気層を介在するのが望ましい(請求項6)。検知
電極とガード電極とは電圧フォロワ回路により同電位と
なるものの、発振回路の動作状態では、電圧フォロワ回
路の入出力の僅かな時間的な差により入力と出力との間
で瞬間的に電位差が生じ、それに起因して検知電極とガ
ード電極との間に静電容量が生じ、誤検出の要因とな
る。Preferably, an air layer is interposed between the detection electrode and the guard electrode. Although the detection electrode and the guard electrode have the same potential by the voltage follower circuit, the potential difference between the input and the output is instantaneous due to the slight temporal difference between the input and output of the voltage follower circuit in the operating state of the oscillation circuit. This causes a capacitance between the detection electrode and the guard electrode, which causes erroneous detection.
【0029】しかしながら、上記のような構成によれ
ば、検知電極とガード電極との間に誘電率が最も小さな
空気を用いることにより、検知電極とガード電極との間
に発生する静電容量を最も小さくできるので、検知電極
とガード電極との間の静電容量による影響を極力回避す
ることができる。However, according to the above configuration, by using air having the smallest dielectric constant between the detection electrode and the guard electrode, the capacitance generated between the detection electrode and the guard electrode can be minimized. Since the size can be reduced, the influence of the capacitance between the detection electrode and the guard electrode can be avoided as much as possible.
【0030】また、前記電圧フォロワ回路の温度特性に
よる前記発振回路の発振周波数の変動を打消すように前
記分圧手段が前記シュミットトリガ・インバータ回路に
与える電圧を補正する温度補償手段を設けるのが望まし
い(請求項7)。Further, a temperature compensating means for compensating a voltage applied to the Schmitt trigger inverter circuit by the voltage dividing means so as to cancel a fluctuation of an oscillation frequency of the oscillation circuit due to a temperature characteristic of the voltage follower circuit is provided. Desirable (claim 7).
【0031】温度が変化したときは、電圧フォロワ回路
の利得が変動してしまって発振回路の発振周波数が変動
することがある。しかしながら、温度補償手段は、電圧
フォロワ回路の温度特性による発振回路の発振周波数の
変動を打消すように分圧手段がシュミットトリガ・イン
バータ回路に与える電圧を補正するので、温度変化によ
り発振回路の発振周波数が変動してしまうことを防止で
きる。When the temperature changes, the gain of the voltage follower circuit may fluctuate, and the oscillation frequency of the oscillation circuit may fluctuate. However, the temperature compensating means corrects the voltage applied to the Schmitt trigger inverter circuit by the voltage dividing means so as to cancel the fluctuation of the oscillation frequency of the oscillation circuit due to the temperature characteristics of the voltage follower circuit. It is possible to prevent the frequency from fluctuating.
【0032】前記温度補償手段として所定の温度特性を
示すサーミスタを用いるようにしてもよい(請求項
8)。このような構成によれば、簡単な構成で温度補償
手段を実現することができる。A thermistor exhibiting a predetermined temperature characteristic may be used as the temperature compensating means. According to such a configuration, the temperature compensating means can be realized with a simple configuration.
【0033】[0033]
【発明の実施の形態】(発明の概要)以下、本発明の概
要を図1及び図2を参照して説明する。図1は本発明の
構成を概略的に示している。この図1において、静電容
量センサ11は、発振回路12と制御手段13とから構
成されており、制御手段13が発振回路12の発振状態
を判断することにより被検出物体の有無或いは被検出物
体までの距離を検出するようになっている。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS (Summary of the Invention) An overview of the present invention will be described below with reference to FIGS. FIG. 1 schematically shows the configuration of the present invention. In FIG. 1, the capacitance sensor 11 is composed of an oscillation circuit 12 and a control means 13. The control means 13 determines the oscillation state of the oscillation circuit 12 to determine the presence or absence of the detected object or the detected object. The distance to is detected.
【0034】発振回路12において、シュミットトリガ
・インバータ回路(以下、シュミット回路と略称)14
の出力端子は帰還抵抗15を介して検知電極16と接続
されている。このシュミット回路14はヒステリシスを
有しており、入力電圧が上限閾値を上回ると、出力電圧
がハイレベルからロウレベルに反転し、入力電圧が下限
閾値を下回ると、出力電圧がロウレベルからハイレベル
に反転するようになっている。In the oscillation circuit 12, a Schmitt trigger / inverter circuit (hereinafter abbreviated as Schmitt circuit) 14
Is connected to the detection electrode 16 via the feedback resistor 15. The Schmitt circuit 14 has a hysteresis. When the input voltage exceeds the upper threshold, the output voltage is inverted from the high level to the low level, and when the input voltage is lower than the lower threshold, the output voltage is inverted from the low level to the high level. It is supposed to.
【0035】ここで、検知電極16は分圧手段17を介
してシュミット回路14の入力端子と接続されている。
この分圧手段17は、検知電極16の電圧を分圧した状
態でシュミット回路14に与えるもので、シュミット回
路14の上限閾値と下限閾値との間のレベル、つまりヒ
ステリシス幅を仮想的に拡大させるために設けられてい
る。尚、分圧手段17の入力インピーダンスは帰還抵抗
15に比較して十分に大きく設定されているものとす
る。以上のように、発振回路12は、検知電極16、シ
ュミット回路14、帰還抵抗15及び分圧手段17から
構成されている。Here, the detection electrode 16 is connected to the input terminal of the Schmitt circuit 14 via the voltage dividing means 17.
The voltage dividing means 17 applies the voltage of the detection electrode 16 to the Schmitt circuit 14 in a divided state, and virtually expands the level between the upper and lower thresholds of the Schmitt circuit 14, that is, the hysteresis width. It is provided for. It is assumed that the input impedance of the voltage dividing means 17 is set sufficiently larger than the feedback resistor 15. As described above, the oscillation circuit 12 includes the detection electrode 16, the Schmitt circuit 14, the feedback resistor 15, and the voltage dividing unit 17.
【0036】次に、上記分圧手段17によりシュミット
回路14のヒステリシス幅を仮想的に拡大させることが
できる原理について説明する。図2はシュミット回路1
4の出力と検知電極16の電圧と分圧手段17の出力と
の関係を示している。この図2において、電源投入直後
でシュミット回路14の入力電圧が低い状態では、シュ
ミット回路14の出力はハイレベルとなる。Next, the principle by which the hysteresis width of the Schmitt circuit 14 can be virtually expanded by the voltage dividing means 17 will be described. Figure 2 shows Schmitt circuit 1
4 shows the relationship between the output of No. 4 and the voltage of the detection electrode 16 and the output of the voltage dividing means 17. In FIG. 2, when the input voltage of the Schmitt circuit 14 is low immediately after the power is turned on, the output of the Schmitt circuit 14 is at a high level.
【0037】このようにシュミット回路14の出力がハ
イレベルとなった状態では、シュミット回路14の出力
端子から帰還抵抗15を介して検知電極16に充電され
るので、検知電極16の電圧が徐々に上昇する。この場
合、分圧手段17の入力インピーダンスは帰還抵抗15
よりも十分に大きく設定されているので、充電の時定数
は、帰還抵抗15の抵抗値と検知電極16の容量との積
により決まる。In the state in which the output of the Schmitt circuit 14 is at the high level, the detection electrode 16 is charged from the output terminal of the Schmitt circuit 14 via the feedback resistor 15, so that the voltage of the detection electrode 16 gradually increases. To rise. In this case, the input impedance of the voltage dividing means 17 is the feedback resistance 15
The charging time constant is determined by the product of the resistance value of the feedback resistor 15 and the capacitance of the sensing electrode 16.
【0038】検知電極16の電圧が上昇する状態では、
分圧手段17は検知電極16の電圧を分圧した状態でシ
ュミット回路14に与えるので、シュミット回路14の
入力電圧は検知電極16の電圧上昇に比較してゆっくり
と上昇する。In a state where the voltage of the detection electrode 16 increases,
Since the voltage dividing means 17 applies the voltage of the detection electrode 16 to the Schmitt circuit 14 in a divided state, the input voltage of the Schmitt circuit 14 rises more slowly than the voltage rise of the detection electrode 16.
【0039】そして、分圧手段17からの出力がシュミ
ット回路14に設定された上限閾値SLTを上回ると、シ
ュミット回路14からの出力がハイレベルからロウレベ
ルに反転する。つまり、シュミット回路14の上限閾値
SLTを仮想的に図2中に示すSLT´に高めたことに相当
する。When the output from the voltage dividing means 17 exceeds the upper threshold SLT set in the Schmitt circuit 14, the output from the Schmitt circuit 14 is inverted from a high level to a low level. In other words, this corresponds to virtually increasing the upper threshold SLT of the Schmitt circuit 14 to SLT 'shown in FIG.
【0040】このようにしてシュミット回路14の出力
がロウレベルとなった状態では、検知電極16から帰還
抵抗15を介してシュミット回路14の出力端子に放電
されるので、検知電極16の電圧が徐々に低下する。こ
の場合、放電の時定数は、帰還抵抗15の抵抗値と検知
電極16の容量との積により決まる。In the state where the output of the Schmitt circuit 14 is at the low level in this way, the detection electrode 16 is discharged to the output terminal of the Schmitt circuit 14 via the feedback resistor 15, so that the voltage of the detection electrode 16 gradually increases. descend. In this case, the discharge time constant is determined by the product of the resistance value of the feedback resistor 15 and the capacitance of the detection electrode 16.
【0041】検知電極16の電圧が低下する状態では、
分圧手段17は検知電極16の電圧を分圧した状態でシ
ュミット回路14に与えるので、シュミット回路14の
入力電圧は検知電極4の電圧低下に比較してゆっくりと
低下する。In a state where the voltage of the detection electrode 16 decreases,
Since the voltage dividing means 17 applies the voltage of the detection electrode 16 to the Schmitt circuit 14 in a divided state, the input voltage of the Schmitt circuit 14 decreases more slowly than the voltage decrease of the detection electrode 4.
【0042】そして、分圧手段17からの出力がシュミ
ット回路14に設定された下限閾値SLBを下回ると、シ
ュミット回路14の出力がロウレベルからハイレベルに
反転する。つまり、シュミット回路14の下限閾値SLB
を仮想的に図2中に示すSLB´に低めたことに相当す
る。When the output from the voltage dividing means 17 falls below the lower threshold SLB set in the Schmitt circuit 14, the output of the Schmitt circuit 14 is inverted from a low level to a high level. That is, the lower threshold SLB of the Schmitt circuit 14
Is equivalent to virtually reducing to SLB 'shown in FIG.
【0043】このような動作が繰返して行われる結果、
発振回路12の発振周期Tは、分圧手段17が設けられ
ていない構成に比較して長くなるので、シュミット回路
14が検知電極16の充放電に伴う電圧変化に確実に追
従でき、発振回路12は安定して発振することができ
る。As a result of such an operation being repeatedly performed,
Since the oscillation cycle T of the oscillation circuit 12 is longer than that of the configuration in which the voltage dividing means 17 is not provided, the Schmitt circuit 14 can reliably follow the voltage change accompanying the charging and discharging of the detection electrode 16, and Can oscillate stably.
【0044】しかるに、検知電極16に被検出物体が接
近することにより、発振回路12の発振周波数が変化す
るので、その発振周波数に基づいて被検出物体の有無或
いは被検出物体までの距離を検出することが可能とな
る。However, the oscillation frequency of the oscillation circuit 12 changes when the object to be detected approaches the detection electrode 16, and the presence or absence of the object to be detected or the distance to the object is detected based on the oscillation frequency. It becomes possible.
【0045】このような発明によれば、分圧手段17を
設けることによりシュミット回路14のヒステリス幅を
仮想的に拡大するようにしたので、発振回路12の発振
周波数を低下させることができる。従って、検知電極1
6の小形化を図るにしても発振回路12の発振周波数が
高くなることを防止することができるので、シュミット
回路14が検知電極16の電圧変化に追従できるように
なり、発振回路12を安定して発振させることができ
る。According to the present invention, since the hysteresis width of the Schmitt circuit 14 is virtually expanded by providing the voltage dividing means 17, the oscillation frequency of the oscillation circuit 12 can be reduced. Therefore, the detection electrode 1
6, the oscillation frequency of the oscillation circuit 12 can be prevented from increasing, so that the Schmitt circuit 14 can follow a change in the voltage of the detection electrode 16 and stabilize the oscillation circuit 12. Oscillation.
【0046】尚、図2から分るように分圧手段17によ
り検知電極16の電圧上昇若しくは電圧低下の何れか一
方の変化時の電圧を分圧すれば、シュミット回路14の
ヒステリス幅を仮想的に拡大することができる。As can be seen from FIG. 2, if the voltage at the time of either the voltage increase or the voltage decrease of the detection electrode 16 is divided by the voltage dividing means 17, the hysteresis width of the Schmitt circuit 14 is virtually reduced. Can be expanded to:
【0047】(第1の実施の形態)次に本発明をガード
電極を有した静電容量センサに適用した第1の実施の形
態を図3乃至図5を参照して説明する。図3は全体の電
気的構成を概略的に示している。この図3において、静
電容量センサ21は、ヘッド部22とコントローラ部2
3とから構成されている。ヘッド部22は、検知電極2
4の前面以外の非検出側をシールド用のガード電極25
で覆って構成されている。(First Embodiment) Next, a first embodiment in which the present invention is applied to a capacitance sensor having a guard electrode will be described with reference to FIGS. FIG. 3 schematically shows the entire electrical configuration. In FIG. 3, the capacitance sensor 21 includes a head unit 22 and a controller unit 2.
And 3. The head section 22 includes the detection electrode 2
Guard electrode 25 for shielding the non-detection side other than the front surface of 4
It is configured to cover.
【0048】図4はヘッド部22の断面を示している。
この図4において、例えば樹脂ケース26には略円形状
の検知電極24と当該検知電極24よりも面積が大きな
略円形状のガード電極25とが収納されており、検知電
極24は、例えばOリング27等の絶縁物によりガード
電極25から離間した形態で支持されている。この場
合、樹脂ケース26は空気の封入状態で密閉されてお
り、このような構成により、検知電極24とガード電極
25との間には空気層28が介在している。上記検知電
極24及びガード電極25にはシールドケーブル29が
接続されており、そのシールドケーブル29がコントロ
ーラ部23と接続されている。FIG. 4 shows a cross section of the head section 22.
In FIG. 4, for example, a substantially circular detection electrode 24 and a substantially circular guard electrode 25 having a larger area than the detection electrode 24 are housed in a resin case 26. The detection electrode 24 is, for example, an O-ring. It is supported in a form separated from the guard electrode 25 by an insulator such as 27. In this case, the resin case 26 is hermetically sealed in an air-filled state. With such a configuration, an air layer 28 is interposed between the detection electrode 24 and the guard electrode 25. A shield cable 29 is connected to the detection electrode 24 and the guard electrode 25, and the shield cable 29 is connected to the controller 23.
【0049】ここで、ヘッド部22にガード電極25が
設けられている理由について説明する。即ち、検知電極
24に発生する静電容量には指向性がなくあらゆる方向
に発生するため、検知電極24の静電容量は、検出側に
発生する静電容量と非検出側の静電容量との和となる。
このため、検出側の静電容量の変化のみを検出したいの
にもかかわらず、非検出側の静電容量の影響を受けてし
まうことから、検出側に位置する被検出物体を正確に検
出することができない虞がある。Here, the reason why the guard electrode 25 is provided on the head section 22 will be described. That is, since the capacitance generated on the detection electrode 24 has no directivity and is generated in any direction, the capacitance of the detection electrode 24 is equal to the capacitance generated on the detection side and the capacitance on the non-detection side. Is the sum of
For this reason, although it is desired to detect only the change in the capacitance on the detection side, it is affected by the capacitance on the non-detection side, so that the detected object located on the detection side is accurately detected. May not be possible.
【0050】そこで、検知電極24の非検出側にシール
ド用のガード電極25を設けて確実に検出側に位置する
被検出物体のみの検出を行うというものである。この場
合、検知電極24とガード電極25との間に電位差が生
じると、検知電極24とガード電極25との間でも静電
容量が発生することから、検知電極24とガード電極2
5とは同電位である必要がある。従って、後述するよう
にコントローラ部23に設けられている電圧フォロワ回
路30(図3参照)を用いて、検知電極24とガード電
極25とが同電位となるようにしている。In view of this, a guard electrode 25 for shielding is provided on the non-detection side of the detection electrode 24, so that only the detected object located on the detection side is reliably detected. In this case, if a potential difference occurs between the detection electrode 24 and the guard electrode 25, a capacitance also occurs between the detection electrode 24 and the guard electrode 25.
5 must be at the same potential. Therefore, the detection electrode 24 and the guard electrode 25 are set to the same potential by using a voltage follower circuit 30 (see FIG. 3) provided in the controller section 23 as described later.
【0051】次に、検知電極24とガード電極25との
間に空気層28を介在させている理由について説明す
る。即ち、コントローラ部23の電圧フォロワ回路30
により検知電極24とガード電極25とを同電位とする
にしても、発振回路31の動作状態では、電圧フォロワ
回路30において入力と出力との間に電位差が瞬間的に
生じ、それに起因して検知電極24とガード電極25と
の間に電位差が生じる。このため、検知電極24とガー
ド電極25との間に静電容量が発生してしまい、誤検出
の要因となる。Next, the reason why the air layer 28 is interposed between the detection electrode 24 and the guard electrode 25 will be described. That is, the voltage follower circuit 30 of the controller unit 23
Therefore, even if the detection electrode 24 and the guard electrode 25 are set to the same potential, a potential difference is instantaneously generated between the input and the output in the voltage follower circuit 30 in the operation state of the oscillation circuit 31, and the detection A potential difference occurs between the electrode 24 and the guard electrode 25. For this reason, a capacitance is generated between the detection electrode 24 and the guard electrode 25, which causes an erroneous detection.
【0052】従来においては、検知電極24及びガード
電極25として例えばガラスエポキシ樹脂基板上に電極
をプリント形成したものを用い、それらをガラスエポキ
シ樹脂基板により保持するようにしていた。このガラス
エポキシ樹脂基板の比誘電率は空気の比誘電率(εr =
1)に比較して数倍大きい。Conventionally, as the detection electrode 24 and the guard electrode 25, for example, electrodes formed by printing on a glass epoxy resin substrate are used, and they are held by the glass epoxy resin substrate. The relative permittivity of this glass epoxy resin substrate is the relative permittivity of air (ε r =
It is several times larger than 1).
【0053】ここで、検知電極24とガード電極25と
の間の静電容量CSを求めると、 CS=ε(S/d) 但し、ε=ε0 ・εr となることから、静電容量CSは、検知電極24の電極
面積Sと、検知電極24とガード電極25との間隔d、
及び検知電極24とガード電極25との間に介在する誘
電体の誘電率εにより決定されることが分る。[0053] Here, when determining the electrostatic capacitance CS between the sensing electrode 24 and guard electrode 25, CS = ε (S / d) where, since the ε = ε 0 · ε r, the electrostatic capacitance CS is the electrode area S of the detection electrode 24, the distance d between the detection electrode 24 and the guard electrode 25,
Further, it can be seen that it is determined by the dielectric constant ε of the dielectric substance interposed between the detection electrode 24 and the guard electrode 25.
【0054】ところで、静電容量CSは、検知電極24
において非検出側の静電容量であることから、極力小さ
い方が望ましい。しかしながら、静電容量センサ21の
ヘッド部22を小形化(薄形化)した場合、検知電極2
4とガード電極25との間の間隔dが小さくなる。この
場合、静電容量CSは、間隔dに反比例することから、
ヘッド部22を薄形化するほど、静電容量CSは大きく
なってしまう。Incidentally, the capacitance CS is determined by the detection electrode 24.
It is desirable that the capacitance is as small as possible because of the non-detection-side capacitance. However, when the head portion 22 of the capacitance sensor 21 is downsized (thinned), the detection electrode 2
The distance d between the gate electrode 4 and the guard electrode 25 is reduced. In this case, since the capacitance CS is inversely proportional to the distance d,
As the head section 22 is made thinner, the capacitance CS becomes larger.
【0055】このような場合の対処として、検知電極2
4の電極面積Sを小さくすることで静電容量CSを小さ
くすることが考えられるが、電極面積Sを小さくする
と、静電容量CSは小さくなるものの、それに伴って検
出側の静電容量C自体も小さくなってしまう。このた
め、被検出物体までの距離が変化するにしても、静電容
量Cの変化が小さくなり、非検出側の静電容量CS自体
による影響が大きくなることから、正確な検出を行うこ
とはできない。To cope with such a case, the detection electrode 2
It is conceivable to reduce the capacitance CS by reducing the electrode area S of No. 4; however, if the electrode area S is reduced, the capacitance CS is reduced, but the capacitance C on the detection side is accordingly reduced. Will also be smaller. Therefore, even if the distance to the detected object changes, the change in the capacitance C is small, and the influence of the non-detection-side capacitance CS itself is large. Can not.
【0056】以上の理由から、検知電極24とガード電
極25との間に発生する静電容量CSは極力小さくする
のが望ましい。この場合、静電容量CSは、検知電極2
4とガード電極25との間の誘電体の誘電率εに依存し
て比例関係にあることから、検知電極24とガード電極
25との間に介在する誘電体としては誘電率εが最も小
さな空気(εr=1)を用いるのが望ましい。従って、
本実施の形態では、検知電極24とガード電極25との
間の誘電体として、支持部材であるOリング27を除い
て空気層28を介在させるようにしている。For the above reasons, it is desirable that the capacitance CS generated between the detection electrode 24 and the guard electrode 25 be as small as possible. In this case, the capacitance CS is the detection electrode 2
4 and the guard electrode 25, there is a proportional relationship depending on the dielectric constant ε of the dielectric. Therefore, as the dielectric interposed between the detection electrode 24 and the guard electrode 25, air having the smallest dielectric constant ε is used. It is desirable to use (ε r = 1). Therefore,
In the present embodiment, an air layer 28 is interposed as a dielectric between the detection electrode 24 and the guard electrode 25 except for the O-ring 27 as a support member.
【0057】図3に戻って、コントローラ部23は、発
振回路31と制御手段32とから構成されている。発振
回路31において、電圧フォロワ回路30の非反転入力
端子はヘッド部22の検知電極24と接続されていると
共に、反転入力端子は電圧フォロワ回路30の出力端子
及びヘッド部22のガード電極25と接続されている。Returning to FIG. 3, the controller 23 comprises an oscillation circuit 31 and control means 32. In the oscillation circuit 31, the non-inverting input terminal of the voltage follower circuit 30 is connected to the detection electrode 24 of the head unit 22, and the inverting input terminal is connected to the output terminal of the voltage follower circuit 30 and the guard electrode 25 of the head unit 22. Have been.
【0058】また、電圧フォロワ回路30の出力端子
は、第1の分圧抵抗33を介してシュミット回路34の
入力端子と接続されていると共に、第2の分圧抵抗35
及び図示極性のインバータ回路36を介してシュミット
回路34の出力端子と接続されている。The output terminal of the voltage follower circuit 30 is connected to the input terminal of the Schmitt circuit 34 via the first voltage dividing resistor 33 and the second voltage dividing resistor 35
And an output terminal of the Schmitt circuit 34 via an inverter circuit 36 having the illustrated polarity.
【0059】シュミット回路34の出力端子は帰還抵抗
37を介してヘッド部22の検知電極24及び電圧フォ
ロワ回路30の非反転入力端子と接続されている。この
シュミット回路34はヒステリスを有しており、入力電
圧が上限閾値を上回ると、出力電圧がハイレベルからロ
ウレベルに反転し、入力電圧が下限閾値を下回ると、出
力電圧がロウレベルからハイレベルに反転するようにな
っている。The output terminal of the Schmitt circuit 34 is connected via a feedback resistor 37 to the detection electrode 24 of the head section 22 and the non-inverting input terminal of the voltage follower circuit 30. The Schmitt circuit 34 has a hysteresis. When the input voltage exceeds the upper threshold, the output voltage is inverted from the high level to the low level, and when the input voltage is lower than the lower threshold, the output voltage is inverted from the low level to the high level. It is supposed to.
【0060】ここで、第1の分圧抵抗33及び第2の分
圧抵抗35は、後述するように検知電極24の電圧を分
圧した状態でシュミット回路34に与えるために設けら
れているもので、(第1の分圧抵抗33の抵抗値)/
(第2の分圧抵抗35の抵抗値)の値が大きいほど、そ
の分圧値が大きくなる。Here, the first voltage dividing resistor 33 and the second voltage dividing resistor 35 are provided for applying the voltage of the detection electrode 24 to the Schmitt circuit 34 in a divided state as described later. And (the resistance value of the first voltage dividing resistor 33) /
The larger the value of (the resistance value of the second voltage dividing resistor 35), the larger the divided voltage value.
【0061】この実施の形態では、上述した電圧フォロ
ワ回路30、第1の分圧抵抗33、第2の分圧抵抗35
及びインバータ回路36から分圧手段38が構成され、
第1の分圧抵抗33及び第2の分圧抵抗35から分圧回
路39が構成されている。また、インバータ回路36が
基準電圧変更手段に相当する。この場合、分圧回路39
の基準電圧はインバータ回路36の出力電圧であり、シ
ュミット回路34の出力電圧がハイレベルの状態でロウ
レベルとなり、シュミット回路34の出力電圧がロウレ
ベルの状態でハイレベルとなる。また、分圧手段38の
入力インピーダンスは電圧フォロワ回路30により極め
て大きくなっているので、帰還抵抗37の抵抗値と検知
電極24の容量とからなる時定数が分圧手段38の影響
を受けることはない。以上のように、発振回路31は、
検知電極24、シュミット回路34、帰還抵抗37及び
分圧手段38から構成されている。In this embodiment, the voltage follower circuit 30 described above, the first voltage dividing resistor 33, and the second voltage dividing resistor 35
And an inverter circuit 36 constitute a voltage dividing means 38,
The first voltage dividing resistor 33 and the second voltage dividing resistor 35 constitute a voltage dividing circuit 39. Further, the inverter circuit 36 corresponds to a reference voltage changing unit. In this case, the voltage dividing circuit 39
Is the output voltage of the inverter circuit 36, becomes low level when the output voltage of the Schmitt circuit 34 is at a high level, and becomes high level when the output voltage of the Schmitt circuit 34 is at a low level. Further, since the input impedance of the voltage dividing means 38 is extremely large by the voltage follower circuit 30, the time constant composed of the resistance value of the feedback resistor 37 and the capacitance of the detection electrode 24 is not affected by the voltage dividing means 38. Absent. As described above, the oscillation circuit 31
It comprises a detection electrode 24, a Schmitt circuit 34, a feedback resistor 37 and a voltage dividing means 38.
【0062】上記構成の発振回路31からのパルス信号
を受ける制御手段32はマイクロコンピュータを主体と
してなり、計数手段40、比較手段41及び出力手段4
2から構成されている。計数手段40は、単位時間当た
りに発振回路31から出力されるパルス信号を計数する
ことにより発振回路31の発振周波数を求める。比較手
段41は、計数手段40が計数した計数値を所定値と比
較することにより被検出物体の接近状態を判断する。出
力手段42は、比較手段41による検出結果に基づいて
検出信号を出力する。従って、制御手段32からの検出
信号に基づいて被検出物体の有無を判断することができ
る。The control means 32 which receives the pulse signal from the oscillation circuit 31 having the above-mentioned configuration is mainly composed of a microcomputer, and includes a counting means 40, a comparing means 41 and an output means 4.
2 is comprised. The counting means 40 determines the oscillation frequency of the oscillation circuit 31 by counting the pulse signals output from the oscillation circuit 31 per unit time. The comparing means 41 determines the approach state of the detected object by comparing the count value counted by the counting means 40 with a predetermined value. The output unit 42 outputs a detection signal based on the detection result of the comparison unit 41. Therefore, the presence or absence of the detected object can be determined based on the detection signal from the control unit 32.
【0063】次に上記構成の作用について説明する。シ
ュミット回路34の出力及び検知電極の24の電圧並び
に分圧回路39による分圧電圧の時間経過を示す図5に
おいて、静電容量センサ11に電源を投入すると、シュ
ミット回路34の電源電圧が立上がる。このシュミット
回路34はヒステリシスを有しているので、電源投入直
後でシュミット回路34の入力電圧が低い状態では、シ
ュミット回路34の出力はハイレベルとなる。Next, the operation of the above configuration will be described. In FIG. 5, which shows the output of the Schmitt circuit 34, the voltage of the detection electrode 24, and the time course of the divided voltage by the voltage dividing circuit 39, when power is supplied to the capacitance sensor 11, the power supply voltage of the Schmitt circuit 34 rises. . Since the Schmitt circuit 34 has a hysteresis, when the input voltage of the Schmitt circuit 34 is low immediately after the power is turned on, the output of the Schmitt circuit 34 is at a high level.
【0064】ここで、検知電極24は被検出物体の離間
状態であっても小容量のコンデンサを形成しているの
で、シュミット回路34の出力端子から帰還抵抗37を
介して検知電極24に充電され、検知電極24の電圧が
徐々に上昇する。Here, since the detection electrode 24 forms a small-capacity capacitor even when the object to be detected is separated, the detection electrode 24 is charged from the output terminal of the Schmitt circuit 34 via the feedback resistor 37. , The voltage of the detection electrode 24 gradually increases.
【0065】電圧フォロワ回路30は入力電圧を高イン
ピーダンスで受けて入力電圧と同電圧を出力するので、
電圧フォロワ回路30の出力電圧は検知電極24の電圧
と同一となる。Since the voltage follower circuit 30 receives the input voltage with high impedance and outputs the same voltage as the input voltage,
The output voltage of the voltage follower circuit 30 becomes the same as the voltage of the detection electrode 24.
【0066】ここで、ガード電極25は電圧フォロワ回
路30の出力端子と接続されているので、ガード電極2
5は検知電極24と同電位となる。従って、ガード電極
25により検知電極24における非検出側に位置する物
体の影響を防止することができる。Here, since the guard electrode 25 is connected to the output terminal of the voltage follower circuit 30, the guard electrode 2
5 has the same potential as the detection electrode 24. Therefore, the guard electrode 25 can prevent the influence of the object located on the non-detection side of the detection electrode 24.
【0067】さて、シュミット回路34からの出力がハ
イレベルの状態では、インバータ回路36の出力はロウ
レベルとなっているので、分圧回路39の基準電圧はロ
ウレベルとなっている。これにより、分圧回路39は、
検知電極24の電圧をロウレベルとの間で分圧した電圧
をシュミット回路34に与えている。このことは、検知
電極24が充電されて電圧が上昇している状態では、シ
ュミット回路34の上側閾値SLTが図5中に示すSLT´
に仮想的に高められたことと同等となる。When the output from the Schmitt circuit 34 is at a high level, the output of the inverter circuit 36 is at a low level, so that the reference voltage of the voltage dividing circuit 39 is at a low level. Thus, the voltage dividing circuit 39
A voltage obtained by dividing the voltage of the detection electrode 24 between a low level and the low level is supplied to the Schmitt circuit 34. This means that when the detection electrode 24 is charged and the voltage is rising, the upper threshold SLT of the Schmitt circuit 34 becomes SLT ′ shown in FIG.
It is equivalent to being virtually increased.
【0068】そして、分圧回路39による分圧電圧がシ
ュミット回路34の上限閾値SLTを上回ると、シュミッ
ト回路34の出力がハイレベルからロウレベルに反転す
る。これにより、検知電極24から帰還抵抗37を介し
てシュミット回路34の出力端子に放電されるので、検
知電極24の電圧が徐々に低下する。When the voltage divided by the voltage dividing circuit 39 exceeds the upper threshold SLT of the Schmitt circuit 34, the output of the Schmitt circuit 34 is inverted from the high level to the low level. As a result, the detection electrode 24 is discharged to the output terminal of the Schmitt circuit 34 via the feedback resistor 37, so that the voltage of the detection electrode 24 gradually decreases.
【0069】このとき、インバータ回路36の出力はハ
イレベルとなっているので、分圧回路39の基準電圧は
ハイレベルとなっている。これにより、分圧回路39
は、検知電極24の電圧をハイレベルとの間で分圧した
電圧をシュミット回路34に与えている。このことは、
検知電極24が放電して電圧が低下している状態では、
シュミット回路34の下限閾値SLBが図5中に示すSLB
´に仮想的に低められたことと同等となる。At this time, since the output of the inverter circuit 36 is at a high level, the reference voltage of the voltage dividing circuit 39 is at a high level. Thereby, the voltage dividing circuit 39
Supplies the Schmitt circuit 34 with a voltage obtained by dividing the voltage of the detection electrode 24 between the high level and the high level. This means
In a state where the detection electrode 24 is discharged and the voltage is reduced,
The lower limit threshold SLB of the Schmitt circuit 34 is SLB shown in FIG.
'Is virtually equivalent to being lowered.
【0070】そして、分圧回路39による分圧電圧がシ
ュミット回路34の下限閾値SLBを下回ると、シュミッ
ト回路34の出力がロウレベルからハイレベルに反転す
る。これにより、検知電極24が再び充電されて電圧が
上昇するようになる。When the voltage divided by the voltage dividing circuit 39 falls below the lower limit threshold SLB of the Schmitt circuit 34, the output of the Schmitt circuit 34 is inverted from a low level to a high level. As a result, the detection electrode 24 is charged again and the voltage rises.
【0071】以上のようにして、発振回路31が発振す
ると、制御手段32は、発振回路31の発振状態に基づ
いて被検出物体の有無の判断を行う。この場合、被検出
物体の離間状態では、検知電極24の静電容量は小さい
ので、発振回路31は高い周波数で発振する。As described above, when the oscillation circuit 31 oscillates, the control means 32 determines the presence or absence of the detected object based on the oscillation state of the oscillation circuit 31. In this case, the oscillation circuit 31 oscillates at a high frequency because the capacitance of the detection electrode 24 is small in the separated state of the detected object.
【0072】ここで、ヘッド部22に被検出物体が接近
した場合、検知電極16から被検出物体までの距離をD
とすると、発振周期Tは検知電極16と被検出物体まで
の距離Dに反比例している。Here, when the detected object approaches the head section 22, the distance from the detection electrode 16 to the detected object is D.
Then, the oscillation period T is inversely proportional to the distance D between the detection electrode 16 and the detected object.
【0073】従って、検知電極24に被検出物体が接近
するほど、発振回路31の発振周波数は小さくなるの
で、制御手段32は、発振回路31からの単位時間当た
りのパルス信号を計数し、その計数値が設定値を下回っ
たときは被検出物体を検出したと判断して検出信号を出
力する。Therefore, the oscillation frequency of the oscillation circuit 31 decreases as the object to be detected approaches the detection electrode 24. Therefore, the control means 32 counts the pulse signals per unit time from the oscillation circuit 31 and counts them. When the numerical value falls below the set value, it is determined that the detected object has been detected, and a detection signal is output.
【0074】ところで、本実施の形態のように、検知電
極24の小形化を図った構成において、検知電極24の
電圧をシュミット回路34に直接与えるように構成した
場合には、発振回路31の発振状態では検知電極24は
極めて短時間で充放電を繰返すことになる。このため、
シュミット回路34が検知電極24の充放電に伴う電圧
変化に追従できず、発振回路31の発振が不安定とな
り、被検出物体の検出が不確実となる虞がある。By the way, when the voltage of the detection electrode 24 is directly applied to the Schmitt circuit 34 in the configuration for miniaturizing the detection electrode 24 as in the present embodiment, the oscillation of the oscillation circuit 31 In this state, the detection electrode 24 repeats charging and discharging in a very short time. For this reason,
The Schmitt circuit 34 cannot follow the voltage change accompanying the charging and discharging of the detection electrode 24, and the oscillation of the oscillation circuit 31 becomes unstable, and the detection of the detected object may be uncertain.
【0075】しかしながら、本実施の形態においては、
分圧手段38により検知電極24の充電状態では当該検
知電極24の電圧が分圧された状態でシュミット回路3
4に与えられると共に、検知電極24の放電状態では当
該検知電極24の電圧低下が分圧された状態でシュミッ
ト回路34に与えられるので、シュミット回路34のヒ
ステリス幅を仮想的に拡大することができ、発振回路3
1の発振周波数を低下させることができる。従って、検
知電極24の充放電に伴う電圧変化にシュミット回路3
4が確実に追従することができ、発振回路31を安定し
て発振させることができるので、検知電極の電圧をシュ
ミット回路に直接与える従来例のものに比較して、検知
電極24の小形化を図ることにしても、被検出物体を確
実に検出することができる。However, in the present embodiment,
When the voltage of the detection electrode 24 is divided by the voltage dividing means 38, the Schmitt circuit 3 is charged.
4 and in the discharge state of the detection electrode 24, the voltage drop of the detection electrode 24 is supplied to the Schmitt circuit 34 in a divided state, so that the hysteresis width of the Schmitt circuit 34 can be virtually expanded. , Oscillation circuit 3
1 can be reduced. Therefore, the Schmitt circuit 3 detects a voltage change accompanying the charging and discharging of the detection electrode 24.
4 can reliably follow, and the oscillation circuit 31 can oscillate stably, so that the size of the detection electrode 24 can be reduced compared to the conventional example in which the voltage of the detection electrode is directly supplied to the Schmitt circuit. Even if it is attempted, the detected object can be reliably detected.
【0076】また、電圧フォロワ回路30は分圧手段3
8の入力インピーダンスを高めるために機能する一方
で、ガード電極25の電位を検知電極24と同一にする
ためにも機能することから、1つの電圧フォロワ回路3
0を利用して両方の機能を同時に実現することができ、
全体構成を大幅に簡単化して小形化に寄与することがで
きる。The voltage follower circuit 30 includes a voltage dividing means 3
8 functions to increase the input impedance of the guard electrode 25 and to make the potential of the guard electrode 25 the same as that of the detection electrode 24.
0 can be used to implement both functions simultaneously,
The overall configuration can be greatly simplified, which contributes to downsizing.
【0077】(第2の実施の形態)次に本発明の第2の
実施の形態を図6及び図7を参照して説明するに、第1
の実施の形態と同一部分には同一符号を付して説明を省
略する。この第2の実施の形態は、分圧回路の基準電圧
を固定したことを特徴とする。(Second Embodiment) Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
The same reference numerals are given to the same portions as those of the embodiment, and the description is omitted. The second embodiment is characterized in that the reference voltage of the voltage dividing circuit is fixed.
【0078】全体の電気的構成を概略的に示す図6にお
いて、分圧回路39を構成する第2の分圧抵抗35は静
電容量センサ21における0Vラインと接続されてい
る。In FIG. 6 schematically showing the overall electric configuration, a second voltage dividing resistor 35 constituting a voltage dividing circuit 39 is connected to a 0 V line in the capacitance sensor 21.
【0079】さて、検知電極24に充電されて電圧が上
昇する場合は、その変動は第1の分圧抵抗33と第2の
分圧抵抗35との抵抗値の比率で分圧されるので、検知
電極24の電圧が上昇する際はゆっくり上昇することに
より上限閾値が仮想的に上昇するのに対して、検知電極
24の電圧が低下する際は早く低下することにより下限
閾値も仮想的に上昇することになる。この場合、図7に
示すように仮想的な上限閾値SLT´の上昇幅の方が仮想
的な下限閾値SLB´の上昇幅よりも大きいので、全体と
してはシュミット回路34のヒステリス幅を仮想的に拡
大することができる。When the voltage is increased by charging the detection electrode 24, the fluctuation is divided by the ratio of the resistance value of the first voltage dividing resistor 33 and the second voltage dividing resistor 35. When the voltage of the sensing electrode 24 rises, the upper threshold increases virtually by increasing slowly, whereas when the voltage of the sensing electrode 24 decreases, the lower threshold decreases virtually by increasing quickly. Will do. In this case, as shown in FIG. 7, the increase in the virtual upper threshold SLT 'is larger than the increase in the virtual lower threshold SLB', so that the hysteresis width of the Schmitt circuit 34 is virtually reduced as a whole. Can be expanded.
【0080】このような実施の形態によれば、分圧回路
39の基準電圧を0Vに固定するようにしたので、シュ
ミット回路34のヒステリス幅を仮想的に拡大すること
により発振回路31の発振周波数を低下させながら、イ
ンバータ回路36を削減することができる。According to such an embodiment, the reference voltage of the voltage dividing circuit 39 is fixed to 0 V. Therefore, the hysteresis width of the Schmitt circuit 34 is virtually expanded, so that the oscillation frequency of the oscillation circuit 31 is increased. And the number of inverter circuits 36 can be reduced.
【0081】尚、分圧回路39を構成する第2の分圧抵
抗35を基準電圧として正の電源電圧と接続するように
してもよい。この場合、仮想的な上限閾値SLT´及び下
限閾値SLB´の両方とも低下するものの、仮想的な下限
閾値SLB´の低下幅の方が仮想的な上限閾値SLT´の低
下幅よりも大きいので、全体としてはシュミット回路3
4のヒステリス幅を拡大することができる。また、基準
電圧として電源電圧以外の所定の任意の電圧を選択する
ようにしてもよい。The second voltage dividing resistor 35 constituting the voltage dividing circuit 39 may be connected to a positive power supply voltage as a reference voltage. In this case, although both the virtual upper threshold value SLT ′ and the lower threshold value SLB ′ decrease, the decrease width of the virtual lower threshold value SLB ′ is larger than the decrease amount of the virtual upper threshold value SLT ′. Schmitt circuit 3 as a whole
4 can be enlarged. Further, a predetermined arbitrary voltage other than the power supply voltage may be selected as the reference voltage.
【0082】(第3の実施の形態)次に本発明の第3の
実施の形態を図8及び図9を参照して説明する。この第
3の実施の形態は、温度変化による発振回路31の発振
周波数の変動を防止したことを特徴とする。(Third Embodiment) Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. The third embodiment is characterized in that the fluctuation of the oscillation frequency of the oscillation circuit 31 due to the temperature change is prevented.
【0083】即ち、上記各実施の形態のものでは、静電
容量センサ21の内部温度が上昇すると、図9(a)中
に示すように発振回路31の発振周期が短くなる。これ
は、発振回路31に用いられる電圧フォロワ回路30の
利得が温度特性により高くなることにより生じるもので
ある(但し、電圧フォロワ回路によっては温度上昇によ
り低くなる場合もある)。つまり、電圧フォロワ回路3
0の利得は通常は1であるものの、電圧フォロワ回路3
0の温度が上昇すると、電圧フォロワ回路30の利得が
1よりも大きくなり、シュミット回路34には本来の入
力電圧より高い電圧が与えられることになる。この結
果、シュミット回路34の入力電圧が上限閾値SLTを上
回ったり、下限閾値SLBを下回るまでの時間が短くなる
ことから、図9(a)に示すように発振回路31の発振
周期が短くなるのである。That is, in each of the above embodiments, when the internal temperature of the capacitance sensor 21 rises, the oscillation cycle of the oscillation circuit 31 becomes shorter as shown in FIG. This is caused by the gain of the voltage follower circuit 30 used for the oscillation circuit 31 becoming higher due to temperature characteristics (however, depending on the voltage follower circuit, the gain may become lower due to temperature rise). That is, the voltage follower circuit 3
Although the gain of 0 is normally 1, the voltage follower circuit 3
When the temperature of 0 rises, the gain of the voltage follower circuit 30 becomes larger than 1, and the Schmitt circuit 34 is supplied with a voltage higher than the original input voltage. As a result, the time required for the input voltage of the Schmitt circuit 34 to exceed the upper threshold value SLT or to fall below the lower threshold value SLB is shortened, so that the oscillation cycle of the oscillation circuit 31 is shortened as shown in FIG. is there.
【0084】通常、被検出物体が存在しない状態では発
振回路31の発振周期は短く、被検出物体が存在する状
態では発振回路31の発振周期は長くなることから、上
述したように温度変化によって電圧フォロワ回路30の
利得が変動したときは、被検出物体が存在しているにも
かかわらず、被検出物体が存在することを示す検出信号
が出力されないことがあり、正確な検出動作を行えない
虞がある。Normally, the oscillation cycle of the oscillation circuit 31 is short when no object is present, and is long when the object is present. When the gain of the follower circuit 30 fluctuates, a detection signal indicating that the detected object exists may not be output in spite of the presence of the detected object, so that an accurate detection operation may not be performed. There is.
【0085】そこで、本実施の形態においては、図8に
示すように第2の分圧抵抗35を固定抵抗43と負の温
度特性を示すサーミスタ(温度補償手段に相当)44と
を直列接続して構成するようにした。この場合、サーミ
スタ44の温度特性は、温度変化に伴う発振回路31の
発振周期の変動を打消すような特性を有するように設定
されている。Therefore, in the present embodiment, as shown in FIG. 8, a second voltage-dividing resistor 35 is connected in series with a fixed resistor 43 and a thermistor 44 (corresponding to a temperature compensating means) having a negative temperature characteristic. To be configured. In this case, the temperature characteristic of the thermistor 44 is set so as to have a characteristic that cancels the fluctuation of the oscillation cycle of the oscillation circuit 31 due to the temperature change.
【0086】さて、静電容量センサ21の内部温度が上
昇して発振回路31の発振周期が短くなるような場合に
おいては、サーミスタ44は負の温度特性を有している
ことから、サーミスタ44の抵抗値が低下する。これに
より、検知電極24の充電状態では分圧回路39の分圧
電圧が低下し、検知電極24の放電状態では分圧電圧が
上昇するので、シュミット回路34のヒステリス幅が仮
想的に拡大したことになり(図9(b)参照)、発振回
路31の発振周期が短くなることを防止できる。When the internal temperature of the capacitance sensor 21 rises and the oscillation cycle of the oscillation circuit 31 becomes short, the thermistor 44 has a negative temperature characteristic. The resistance value decreases. As a result, the divided voltage of the voltage dividing circuit 39 decreases when the detecting electrode 24 is charged, and the divided voltage increases when the detecting electrode 24 is discharged. Therefore, the hysteresis width of the Schmitt circuit 34 is virtually expanded. (See FIG. 9B), and the oscillation cycle of the oscillation circuit 31 can be prevented from being shortened.
【0087】このような実施の形態によれば、温度変化
により発振回路31の発振周波数が変動するような場合
であっても、その変動をサーミスタ44の温度補償動作
により打消すようにしたので、温度変化による影響を受
けることなく被検出物体を確実に検出することができ
る。According to such an embodiment, even if the oscillation frequency of the oscillation circuit 31 fluctuates due to a temperature change, the fluctuation is canceled by the temperature compensation operation of the thermistor 44. The object to be detected can be reliably detected without being affected by the temperature change.
【0088】尚、環境温度が上昇した場合に発振回路3
1の発振周波数が低くなるような場合は、負の温度特性
のサーミスタ44に代えて、正の温度特性のサーミスタ
を用いるようにする。When the ambient temperature rises, the oscillation circuit 3
In the case where the oscillation frequency of 1 becomes low, a thermistor having a positive temperature characteristic is used instead of the thermistor 44 having a negative temperature characteristic.
【0089】また、第2の分圧抵抗35を固定抵抗43
と負の温度特性を示すサーミスタ44とから構成するの
に代えて、第1の分圧抵抗33を固定抵抗と正の温度特
性を示すサーミスタとを直列接続して構成するようにし
てもよい。Further, the second voltage dividing resistor 35 is connected to the fixed resistor 43
Instead of using the thermistor 44 and the thermistor 44 having a negative temperature characteristic, the first voltage dividing resistor 33 may be configured by connecting a fixed resistor and a thermistor having a positive temperature characteristic in series.
【0090】さらに、第2の分圧抵抗35を、抵抗及び
アナログスイッチからなる異なる抵抗値の直列回路を並
列接続して構成し、温度変化に応じて所定のアナログス
イッチをオンすることにより第2の分圧抵抗35の抵抗
値を調整するようにしてもよい。Further, the second voltage-dividing resistor 35 is constituted by connecting in series a series circuit having different resistance values consisting of a resistor and an analog switch, and by turning on a predetermined analog switch according to a temperature change, the second voltage-dividing resistor 35 is turned on. The resistance value of the voltage dividing resistor 35 may be adjusted.
【0091】本発明は、上記各実施の形態に限定される
ものではなく、次のように変形または拡張できる。ガー
ド電極25を省略するようにしてもよい。インバータ回
路36に代えてシュミット回路を用いるようにしてもよ
い。この場合、ICが有する複数のシュミット回路を利
用することができ、ICの有効利用を図ることができ
る。The present invention is not limited to the above embodiments, but can be modified or expanded as follows. The guard electrode 25 may be omitted. A Schmitt circuit may be used instead of the inverter circuit 36. In this case, a plurality of Schmitt circuits included in the IC can be used, and the IC can be effectively used.
【0092】シュミット回路34の出力端子と制御手段
32との間にインバータ回路を介在し、そのインバータ
回路からの出力端子とシュミット回路34の入力端子と
の間に第2の分圧抵抗35を接続するようにしてもよ
い。An inverter circuit is interposed between the output terminal of the Schmitt circuit 34 and the control means 32, and a second voltage dividing resistor 35 is connected between the output terminal from the inverter circuit and the input terminal of the Schmitt circuit 34. You may make it.
【0093】[0093]
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
の静電容量センサによれば、分圧手段により検知電極の
電圧を分圧した状態でシュミットトリガ・インバータ回
路に与えることにより、シュミットトリガ・インバータ
回路のヒステリスを仮想的に拡大するようにしたので、
検知電極を小形化しながら、シュミットトリガ・インバ
ータ回路が検知電極の充放電に伴う電圧変化に確実に追
従して発振回路が安定して発振することができ、被検出
物体を確実に検出することができるという優れた効果を
奏する。As is apparent from the above description, according to the capacitance sensor of the present invention, the voltage of the detecting electrode is divided by the voltage dividing means and applied to the Schmitt trigger / inverter circuit. Since the hysteresis of the trigger inverter circuit is virtually expanded,
While downsizing the sensing electrode, the Schmitt trigger / inverter circuit reliably follows the voltage change accompanying the charging / discharging of the sensing electrode, allowing the oscillation circuit to oscillate stably and reliably detect the object to be detected. It has an excellent effect that it can be done.
【図1】本発明の概要を説明するための静電容量センサ
を示す概略図FIG. 1 is a schematic diagram showing a capacitance sensor for explaining an outline of the present invention.
【図2】各信号の波形図FIG. 2 is a waveform diagram of each signal.
【図3】本発明の第1の実施の形態における静電容量セ
ンサの電気的構成を示す概略図FIG. 3 is a schematic diagram showing an electrical configuration of the capacitance sensor according to the first embodiment of the present invention.
【図4】ヘッド部の断面図FIG. 4 is a sectional view of a head unit.
【図5】各信号の波形図FIG. 5 is a waveform diagram of each signal.
【図6】本発明の第2の実施の形態を示す図3相当図FIG. 6 is a view corresponding to FIG. 3, showing a second embodiment of the present invention;
【図7】図5相当図FIG. 7 is a diagram corresponding to FIG. 5;
【図8】本発明の第3の実施の形態を示す図3相当図FIG. 8 is a diagram corresponding to FIG. 3, showing a third embodiment of the present invention.
【図9】発振周期の変動時と温度補償時における各信号
の波形図FIG. 9 is a waveform diagram of each signal when the oscillation cycle fluctuates and when temperature is compensated.
【図10】従来例における静電容量センサの発振回路を
示す電気回路図FIG. 10 is an electric circuit diagram showing an oscillation circuit of a conventional capacitance sensor.
【図11】被検出時と検出時における各信号の波形図FIG. 11 is a waveform diagram of each signal at the time of detection and at the time of detection.
11は静電容量センサ、12は発振回路、14はシュミ
ットトリガ・インバータ回路、15は帰還抵抗、16は
検知電極、17は分圧手段、21は静電容量センサ、2
2はヘッド部、23はコントローラ部、24は検知電
極、25はガード電極、28は空気層、30は電圧フォ
ロワ回路、31は発振回路、32は制御手段、33は第
1の分圧抵抗、34はシュミット回路、35は第2の分
圧抵抗、36はインバータ回路(基準電圧変更手段)、
38は分圧手段、39は分圧回路、43は固定抵抗、4
4はサーミスタ(温度補償手段)である。11 is a capacitance sensor, 12 is an oscillation circuit, 14 is a Schmitt trigger inverter circuit, 15 is a feedback resistor, 16 is a detection electrode, 17 is a voltage dividing means, 21 is a capacitance sensor, 2
2 is a head unit, 23 is a controller unit, 24 is a detection electrode, 25 is a guard electrode, 28 is an air layer, 30 is a voltage follower circuit, 31 is an oscillation circuit, 32 is control means, 33 is a first voltage dividing resistor, 34 is a Schmitt circuit, 35 is a second voltage dividing resistor, 36 is an inverter circuit (reference voltage changing means),
38 is a voltage dividing means, 39 is a voltage dividing circuit, 43 is a fixed resistor,
Reference numeral 4 denotes a thermistor (temperature compensation means).
Claims (8)
静電容量に応じて発振状態が変化する発振回路を備え、
前記発振回路の発振状態に基づいて被検出物体の有無な
どを検出する静電容量センサにおいて、 前記発振回路は、 入力電圧が上限閾値を上回ったときに出力をハイレベル
からロウレベルに切替えると共に、入力電圧が下限閾値
を下回ったときに出力をロウレベルからハイレベルに切
替えるシュミットトリガ・インバータ回路と、 このシュミットトリガ・インバータ回路の出力と検知電
極との間に介在される帰還抵抗と、 前記検知電極の電圧を分圧した状態で前記シュミットト
リガ・インバータ回路に与える分圧手段とから構成され
ていることを特徴とする静電容量センサ。An oscillation circuit that changes an oscillation state according to a capacitance generated between a detection electrode and a detection object;
In a capacitance sensor for detecting the presence or absence of an object to be detected based on the oscillation state of the oscillation circuit, the oscillation circuit switches an output from a high level to a low level when an input voltage exceeds an upper limit threshold, and A Schmitt trigger inverter circuit that switches the output from a low level to a high level when the voltage falls below a lower threshold, a feedback resistor interposed between the output of the Schmitt trigger inverter circuit and a detection electrode, Voltage dividing means for dividing the voltage into a voltage and applying the voltage to the Schmitt trigger / inverter circuit.
所定の基準電圧との間で分圧する分圧回路から構成され
ていることを特徴とする請求項1記載の静電容量セン
サ。2. The capacitance sensor according to claim 1, wherein said voltage dividing means comprises a voltage dividing circuit which divides a voltage of said detection electrode between a predetermined reference voltage and said voltage.
からハイレベルが出力された状態で前記分圧回路の基準
電圧をロウレベルとし、前記シュミットトリガ・インバ
ータ回路からロウレベルが出力された状態で前記分圧回
路の基準電圧をハイレベルとする基準電圧変更手段を備
えていることを特徴とする請求項2記載の静電容量セン
サ。3. The reference voltage of the voltage dividing circuit is set to a low level in a state where a high level is output from the Schmitt trigger inverter circuit, and the reference voltage of the voltage dividing circuit is set in a state where a low level is output from the Schmitt trigger inverter circuit. 3. The capacitance sensor according to claim 2, further comprising a reference voltage changing unit that sets the reference voltage to a high level.
力を受ける電圧フォロワ回路を備えて構成されているこ
とを特徴とする請求項1乃至3の何れかに記載の静電容
量センサ。4. The capacitance sensor according to claim 1, wherein said voltage dividing means includes a voltage follower circuit for receiving an output from said detection electrode.
ガード電極を備え、 前記ガード電極は、前記電圧フォロワ回路の出力端子と
接続されていることを特徴とする請求項4記載の静電容
量センサ。5. The electrostatic capacitance according to claim 4, further comprising a guard electrode that shields a non-detection side of the detection electrode, wherein the guard electrode is connected to an output terminal of the voltage follower circuit. Sensor.
空気層を介在したことを特徴とする請求項5記載の静電
容量センサ。6. The capacitance sensor according to claim 5, wherein an air layer is interposed between the detection electrode and the guard electrode.
前記発振回路の発振周波数の変動を打消すように前記分
圧手段が前記シュミットトリガ・インバータ回路に与え
る電圧を補正する温度補償手段を備えたことを特徴とす
る請求項4乃至6の何れかに記載の静電容量センサ。7. A temperature compensating means for compensating a voltage applied to said Schmitt trigger inverter circuit by said voltage dividing means so as to cancel a fluctuation of an oscillation frequency of said oscillation circuit due to a temperature characteristic of said voltage follower circuit. The capacitance sensor according to any one of claims 4 to 6, wherein
すサーミスタであることを特徴とする請求項7記載の静
電容量センサ。8. The capacitance sensor according to claim 7, wherein said temperature compensating means is a thermistor exhibiting a predetermined temperature characteristic.
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