JP6923680B2 - センサ装置 - Google Patents
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Description
はじめに、本開示に係るセンサ装置の概要を説明する。
<第1の実施形態>
以下、本発明の第1の実施形態に係るセンサ装置について図面を参照しながら説明する。
Q2=COS(β)+j・SIN(β) ・・・(2)
初期値Qr0の実部を「CA」、虚部を「DA」とすると(Qr0=CA+j・DA)、式(1)の実部「COS(α)」及び虚部「SIN(α)」はそれぞれ次の式で表される。
SIN(α)=DA/{√(CA2+DA2)} ・・・(4)
式(2)の実部「COS(β)」及び虚部「SIN(β)」はそれぞれ次の式で表される。
SIN(β)=D/{√(C2+D2)} ・・・(6)
補正用複素数Qc(=Q1/Q2)の実部を「第1補正用信号E」とし、虚部を「第2補正用信号F」とすると(Qc=E−j・F)、第1補正用信号E及び第2補正用信号Fはそれぞれ次の式で表される。
=SIN(α)SIN(β)+COS(α)COS(β) ・・・(7)
F=−SIN(α−β)
=−SIN(α)COS(β)+COS(α)SIN(β) ・・・(8)
位相補正部604は、位相変化算出部603において算出された検出用複素数Qsの位相の変化(β−α)が相殺されるように検出用複素数Qsの位相を補正して得られる複素数の実部及び虚部の少なくとも一方に応じた信号を、補正された復調信号Mcとして算出する。具体的には、位相補正部604は、検出用複素数Qsと補正用複素数Qcとの積(=Qs・Qc)における実部及び虚部の少なくとも一方に応じた信号を、補正された復調信号Mcとして算出する。
=−SIN(α−β)・B+COS(α−β)・A ・・・(9)
図7は、位相変化算出部603及び位相補正部604の構成の一例を示す図である。図7の例において、位相変化算出部603は、乗算部661〜666と、加算部671及び672と、減算部674と、平方根演算部625と、割り算部626及び627と、レジスタ631〜638とを含む。また図7の例において、位相補正部604は、乗算部667及び668と、加算部673と、マルチプレクサ641及び642とを含む。
<第2の実施形態>
次に、本発明の第2の実施形態について説明する。
Claims (8)
- 入力される正弦波のアナログ信号に応じて、検出対象の物理量に応じた振幅を持ち、かつ、前記アナログ信号と同じ検出周波数を持った検出信号を生成するセンサ部と、
入力される前記アナログ信号に応じて、前記検出周波数を持った参照信号を生成する参照信号生成部と、
クロック信号に同期して、前記検出信号をデジタル信号に変換する第1アナログ−デジタル変換部と、
前記クロック信号に同期して、前記参照信号をデジタル信号に変換する第2アナログ−デジタル変換部と、
前記検出周波数を持ち、かつ、互いの位相が4分の1周期ずれた2つの正弦波の同期信号と、デジタル信号に変換された前記検出信号とをそれぞれ乗算し、当該乗算の結果からそれぞれ高調波成分を除去した2つの復調信号を生成する復調部と、
前記クロック信号の位相の変動に起因した前記復調信号の変動が抑制されるように、デジタル信号に変換された前記参照信号に基づいて前記復調信号を補正する補正部とを有し、
前記アナログ信号に対する前記検出信号の位相と、前記アナログ信号に対する前記参照信号の位相とが相関性を有しており、
前記補正部は、
前記同期信号に対する前記参照信号の相対的な位相の変化に基づいて、前記同期信号に対する前記検出信号の相対的な位相の変化を算出し、
前記2つの復調信号が表す前記検出信号の前記相対的な位相が、前記算出した位相の変化が相殺される位相へ近づくように、前記2つの復調信号の少なくとも一方を補正する、
センサ装置。 - 前記2つの同期信号は、第1同期信号及び第2同期信号を含み、
前記2つの復調信号は、第1復調信号及び第2復調信号を含み、
前記復調部は、
前記第1同期信号と前記検出信号とを乗算し、当該乗算の結果から高調波成分を除去した前記第1復調信号を生成する第1復調部と、
前記第2同期信号と前記検出信号とを乗算し、当該乗算の結果から高調波成分を除去した前記第2復調信号を生成する第2復調部とを含み、
前記補正部は、
前記第1同期信号と前記参照信号とを乗算し、当該乗算の結果から高調波成分を除去した第1参照復調信号を生成する第1参照復調部と、
前記第2同期信号と前記参照信号とを乗算し、当該乗算の結果から高調波成分を除去した第2参照復調信号を生成する第2参照復調部と、
前記第1復調信号を実部とし、前記第2復調信号を虚部とする検出用複素数の位相の変化を、前記第1参照復調信号を実部とし、前記第2参照復調信号を虚部とする参照用複素数の位相の変化に基づいて算出する位相変化算出部と、
前記位相変化算出部において算出された位相の変化が相殺されるように前記検出用複素数の位相を補正して得られる複素数の実部及び虚部の少なくとも一方に応じた信号を、補正された復調信号として算出する位相補正部とを含む、
請求項1に記載のセンサ装置。 - 前記位相変化算出部は、前記参照用複素数の初期値の位相に対する前記参照用複素数の位相の変化に応じた位相を持つ補正用複素数を算出し、
前記位相補正部は、前記検出用複素数と前記補正用複素数との積における実部及び虚部の少なくとも一方に応じた信号を、前記補正された復調信号として算出する、
請求項2に記載のセンサ装置。 - 前記位相変化算出部は、
前記初期値と位相が等しく絶対値が1の第1複素数を算出し、
新たな前記参照用複素数が生成される度に、当該生成された参照用複素数と位相が等しく絶対値が1の第2複素数を算出し、
新たな前記第2複素数を算出する度に、前記第2複素数により前記第1複素数を除して得られる複素数を前記補正用複素数として算出する、
請求項3に記載のセンサ装置。 - クロック信号に同期した正弦波のアナログ信号を生成する正弦波生成部と、
前記正弦波生成部において生成される前記アナログ信号に応じて、検出対象の物理量に応じた振幅を持ち、かつ、前記アナログ信号と同じ検出周波数を持った検出信号を生成するセンサ部と、
前記アナログ信号に応じて、前記検出周波数を持った参照信号を生成する参照信号生成部と、
前記クロック信号に対する位相が補正された補正クロック信号に同期して前記検出信号をデジタル信号に変換するアナログ−デジタル変換部と、
前記検出周波数を持ち、前記補正クロック信号に同期した正弦波の同期信号と、デジタル信号に変換された前記検出信号とを乗算し、当該乗算の結果から高調波成分を除去した復調信号を生成する復調部と、
前記クロック信号の位相の変動に起因した前記復調信号の変動が抑制されるように、前記クロック信号に対する前記補正クロック信号の位相を補正する補正部とを有し、
前記アナログ信号に対する前記検出信号の位相と、前記アナログ信号に対する前記参照信号の位相とが相関性を有しており、
前記補正部は、前記補正クロック信号を基準とした前記参照信号の相対的な位相の変化を検出した検出結果に応じて、前記参照信号の前記相対的な位相が一定に保たれるように、前記クロック信号に対する前記補正クロック信号の位相を補正する、
センサ装置。 - 前記補正部は、
入力される制御信号に応じて前記クロック信号に対する前記補正クロック信号の遅延を制御する遅延制御部と、
前記補正クロック信号又は前記補正クロック信号を分周した信号と前記参照信号との位相を比較する位相比較部と、
前記位相比較部の比較結果に応じた前記制御信号を前記遅延制御部に帰還する帰還部とを含む、
請求項5に記載のセンサ装置。 - 前記センサ部は、
物体の近接に伴って静電容量が変化する検出用キャパシタを形成する電極と、
前記アナログ信号に応じた正弦波電圧を前記電極に印加し、前記正弦波電圧に応じて前記検出用キャパシタに流れる正弦波の電流に応じた成分を含む前記検出信号を生成する静電容量検出回路とを含む、
請求項1〜6のいずれか一項に記載のセンサ装置。 - 前記参照信号生成部は、前記検出用キャパシタの代わりに所定の静電容量を持つ内蔵キャパシタが設けられた前記センサ部と同等の構成を有しており、前記静電容量検出回路において前記検出信号の代わりに前記参照信号を生成する、
請求項7に記載のセンサ装置。
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