JP4602941B2 - 静電容量センサ回路 - Google Patents
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Description
図2に示す静電容量センサ11は、静電容量検出回路12、操作面13を備え、操作面13には検出電極14が埋設されている。そして、検出電極14は電線で静電容量検出回路12の検出電圧端子12aと接続されている。
加し、検出電圧端子12aにかかる検出電圧Vdが下がる。その結果、差動増幅回路23の出力電圧V1oに変化が生じる。前記出力電圧V1oの変化を図示しない判定回路に入力することによって、判定回路が操作面13に操作者が接触したか否かを判定した信号を出力する。
請求項3に記載の静電容量センサ回路は、請求項1又は2に記載の静電容量センサ回路において、前記増幅回路の出力端子には整流回路が接続され、前記増幅回路からの検出信号を前記整流回路を介して出力させることを要旨とする。
量の変化を検出できる。従って、周波数が高いと問題となる放射を抑制できると共に、回路の部品に高い精度を求められない。さらに、発信器の周波数の変更に伴う回路の調整も不要になる。その結果、低い周波数でも好適に検出電極の静電容量の変化が検出できて、調整の煩わしさの少ない静電容量センサ回路を提供することができる。
請求項4の発明によれば、整流回路からの検出信号は、フィルタ回路にてノイズが除去される。従って、ノイズが混入した検出信号であってもフィルタ回路を通ることによって、信号に混入したノイズを好適に除去され、誤差の少ない検出結果信号をフィルタ回路から出力することができる。
以下、本発明を具体化した実施形態を図1に従って説明する。
図1に、静電容量センサ回路1の回路図を示す。
発信器Vcは、交流信号発信回路(例えば正弦波発信回路)であって、抵抗RoとコンデンサCoを介して検出電極2に接続されている。
差動増幅回路3の非反転(プラス)入力端子は、抵抗RoとコンデンサCoとの間の接続点Paに接続されると共に、その反転(マイナス)入力端子は、コンデンサCoと検出電極2との間の接続点Pbに接続されている。さらに、差動増幅回路3の出力端子は整流回路4とフィルタ回路5を介して外部出力端子6に接続されている。又、差動増幅回路3の電圧増幅率は、増幅率Gとする。
は動作状態であるとする。
検出電極2に人体が触れていない通常の状態(非検出状態)では、検出電極2は開放状態である。従って、発信器Vcが抵抗RoとコンデンサCoに電力を供給しようとしても、検出電極2が開放状態なので、抵抗RoとコンデンサCoに電気は流れない。抵抗RoやコンデンサCoに電気が流れないことから、抵抗RoとコンデンサCoの間の接続点Paの電圧Vaも、コンデンサCoと検出電極2の間の接続点Pbの電圧Vbも発生しないため、前記電圧Va,Vbはともに0Vである。
差動増幅回路3の出力端子の出力電圧Vgは、整流回路4とフィルタ回路5からなる信号調整回路を介して外部出力端子6に検出信号としての検出電圧Voとして出力される。
上記作用により、検出電極2に人体が触れていない非検出状態の場合は、電圧Vaも検出容量Cも0であるので、検出電圧Voは0となる。一方、検出電極2に人体が触れている検出状態の場合は、検出容量Cがあり、電圧Vaも発生し、検出電圧Voに式(4)に基づいた電圧が出力される。
(1)本実施形態によれば、検出電圧Voは、抵抗RoとコンデンサCoとの間の電圧Vaと、コンデンサCoと検出電極2との間の電圧Vbの差分を差動増幅回路3で増幅して求めた。この時、電圧Vaと電圧Vbの差分である、(電圧Va−電圧Vb)は、式(2)に示すようにコンデンサCoと検出容量Cとの静電容量の関係だけで求められる。その結果、発信器Vcの周波数による影響が少ない静電容量センサ回路1を構成することができた。
cの周波数の影響を少なくすることができた。その結果、発信器Vcの周波数を低くすることが可能となり、周波数が高いほど問題となる放射の影響を抑制することができた。又、周波数の変更による回路調整が不要で、調整が非常に容易となる静電容量センサ回路1を提供することができた。
・上記実施形態では、検出電極2には人体が直接触れることとしたが、検出電極2に静電容量の変化が生じるのであれば、検出電極2は、例えば、合成樹脂フィルムで覆われていてもよい。そうすれば、対気候性、対環境性のある検出電極2を提供することができる。
・上記実施形態では、検出容量CとコンデンサCoの静電容量の関係はどのような関係でもよい。しかし、特に検出容量Cの静電容量に比べてコンデンサCoの静電容量を十分小さくすれば、外部出力端子6の検出電圧Voは式(5)のようにみなすことができる。そうすれば、より調整に煩わされない静電容量センサ回路1を提供することができる。
・上記実施形態では、検出電極2に人体が触れることで生じる静電容量の変化により検出状態を検出することとした。しかし、静電容量センサ回路1は、検出電極2にどのような手段で静電容量の変化があっても、検出状態であるか否かを検出することができるように構成しても良い。
Claims (5)
- 発信器から出力される発信信号を、抵抗を介して検出電極に印加し、その検出電極の静電容量の変化を検出する静電容量センサ回路において、
前記抵抗と前記検出電極との間に接続したコンデンサと、
前記コンデンサの前記抵抗側の電圧と、前記コンデンサの前記検出電極側の電圧との差の電圧を増幅する増幅回路と
を備えたことを特徴とする静電容量センサ回路。 - 請求項1に記載の静電容量センサ回路において、
前記増幅回路は、差動増幅回路であることを特徴とする静電容量センサ回路。 - 請求項1又は2に記載の静電容量センサ回路において、
前記増幅回路の出力端子には整流回路が接続され、前記増幅回路からの検出信号を前記整流回路を介して出力させることを特徴とする静電容量センサ回路。 - 請求項3に記載の静電容量センサ回路において、
前記整流回路の出力端子にはフィルタ回路が接続され、前記整流回路からの検出信号を前記フィルタ回路を介して出力させることを特徴とする静電容量センサ回路。 - 請求項1〜4のいずれか1つに記載の静電容量センサ回路において、
前記コンデンサの静電容量は、検出電極の静電容量よりも十分小さい静電容量を有することを特徴とする静電容量センサ回路。
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