JPH1117515A - 近接センサ - Google Patents
近接センサInfo
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- JPH1117515A JPH1117515A JP17147997A JP17147997A JPH1117515A JP H1117515 A JPH1117515 A JP H1117515A JP 17147997 A JP17147997 A JP 17147997A JP 17147997 A JP17147997 A JP 17147997A JP H1117515 A JPH1117515 A JP H1117515A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 高周波発振型の近接センサにおいて、発振回
路の発振周波数を周波数弁別回路の弁別可能な周波数に
限定されないようにすること。 【解決手段】 物体までの距離によって発振周波数が変
化する発振回路1と、一定の局部発振周波数で発振する
局部発振回路3を設ける。掛算器2はこれらの出力の和
又は差の周波数を出力する。ローパスフィルタ4は掛算
器2によって得られた差の周波数の信号を抽出し、周波
数弁別回路5によって弁別する。こうすれば局部発振回
路3の局部発振周波数を選択することにより、発振回路
1の発振周波数を任意に選択でき、周波数選択の自由度
を大きくすることができる。
路の発振周波数を周波数弁別回路の弁別可能な周波数に
限定されないようにすること。 【解決手段】 物体までの距離によって発振周波数が変
化する発振回路1と、一定の局部発振周波数で発振する
局部発振回路3を設ける。掛算器2はこれらの出力の和
又は差の周波数を出力する。ローパスフィルタ4は掛算
器2によって得られた差の周波数の信号を抽出し、周波
数弁別回路5によって弁別する。こうすれば局部発振回
路3の局部発振周波数を選択することにより、発振回路
1の発振周波数を任意に選択でき、周波数選択の自由度
を大きくすることができる。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は発振周波数の変化を
検出することによって金属体の近接を検出する高周波発
振型の近接センサに関するものである。
検出することによって金属体の近接を検出する高周波発
振型の近接センサに関するものである。
【0002】
【従来の技術】金属体を検出するために物体の接近によ
って発振周波数の変化を検出する発振回路を用い、発振
周波数の変化が所定値を越えたときに検出信号を出力す
る近接センサが用いられている。図4は特公平6-26311
号公報に示されている近接センサを示すブロック図であ
る。本図において、発振回路101は検出コイルLと可
変容量ダイオードCvを含む共振回路102の共振周波
数によって発振するものである。この発振周波数は可変
容量ダイオードCvに与える直流電位を可変抵抗器によ
って変化させ、一定の周波数範囲で調整できるように構
成されている。そして発振回路101の発振出力を増幅
器103によって増幅し、増幅出力をセラミックフィル
タ104に入力する。セラミックフィルタ104は発振
周波数を含む通過領域を有するバンドパスフィルタであ
り、セラミックフィルタ104を通過した出力を増幅器
15を介してコンパレータ106に入力する。図5はセ
ラミックフィルタ104の通過特性を示すグラフであ
り、発振回路101の発振周波数を可変容量ダイオード
Cvに加える電圧を調整してこの通過特性の周波数が急
激に変化する位置、例えば周波数fa に設定する。そし
てコンパレータ106には所定の減衰レベルを閾値Th
として設定しておく。そして閾値Thによって増幅出力
を弁別する。物体の接近により発振周波数がセラミック
フィルタ104の通過周波数から逸脱して例えば周波数
fb となると、増幅器105の出力レベルが低下するた
め、コンパレータ106によって検出することができ
る。
って発振周波数の変化を検出する発振回路を用い、発振
周波数の変化が所定値を越えたときに検出信号を出力す
る近接センサが用いられている。図4は特公平6-26311
号公報に示されている近接センサを示すブロック図であ
る。本図において、発振回路101は検出コイルLと可
変容量ダイオードCvを含む共振回路102の共振周波
数によって発振するものである。この発振周波数は可変
容量ダイオードCvに与える直流電位を可変抵抗器によ
って変化させ、一定の周波数範囲で調整できるように構
成されている。そして発振回路101の発振出力を増幅
器103によって増幅し、増幅出力をセラミックフィル
タ104に入力する。セラミックフィルタ104は発振
周波数を含む通過領域を有するバンドパスフィルタであ
り、セラミックフィルタ104を通過した出力を増幅器
15を介してコンパレータ106に入力する。図5はセ
ラミックフィルタ104の通過特性を示すグラフであ
り、発振回路101の発振周波数を可変容量ダイオード
Cvに加える電圧を調整してこの通過特性の周波数が急
激に変化する位置、例えば周波数fa に設定する。そし
てコンパレータ106には所定の減衰レベルを閾値Th
として設定しておく。そして閾値Thによって増幅出力
を弁別する。物体の接近により発振周波数がセラミック
フィルタ104の通過周波数から逸脱して例えば周波数
fb となると、増幅器105の出力レベルが低下するた
め、コンパレータ106によって検出することができ
る。
【0003】又発振周波数を周波数カウンタによって計
測し、発振周波数の変化を検出して物体の有無を識別す
るようにした近接センサも用いられている。図6はこの
近接センサの一例を示すブロック図である。この近接セ
ンサは発振回路110の出力を分周回路111によって
分周し、基準クロック発生器112によって生成された
基準クロックをゲート信号として分周信号をゲート回路
113を介してカウンタ114によって計数する。そし
てカウンタ114の計数値をデジタルコンパレータ11
5によって弁別して比較出力をシフトレジスタ116に
与える。シフトレジスタ116により一定の判別結果が
連続するときに物体の有無を示す検知信号をラッチ回路
117に保持し、出力回路より出力する。こうすれば発
振周波数の変化から物体の有無を判別することができ
る。
測し、発振周波数の変化を検出して物体の有無を識別す
るようにした近接センサも用いられている。図6はこの
近接センサの一例を示すブロック図である。この近接セ
ンサは発振回路110の出力を分周回路111によって
分周し、基準クロック発生器112によって生成された
基準クロックをゲート信号として分周信号をゲート回路
113を介してカウンタ114によって計数する。そし
てカウンタ114の計数値をデジタルコンパレータ11
5によって弁別して比較出力をシフトレジスタ116に
与える。シフトレジスタ116により一定の判別結果が
連続するときに物体の有無を示す検知信号をラッチ回路
117に保持し、出力回路より出力する。こうすれば発
振周波数の変化から物体の有無を判別することができ
る。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながらこのよう
な従来のバンドパスフィルタを用いた近接センサでは、
次のような問題点があった。
な従来のバンドパスフィルタを用いた近接センサでは、
次のような問題点があった。
【0005】(1)検出物体の接近による発振周波数の
変化が発振周波数に対して小さく、検出距離が遠ざかる
につれて変化率も急激に小さくなる。例えば図7に示す
ように発振周波数を455KHz、検出体をアルミニウ
ムとすると、検出距離が5mm程度を検出するための発振
周波数の変化は0.3%程度を検出する必要がある。そ
のためセラミックフィルタを用いて検出するためには、
例えば図5に示すように発振周波数fa を物体の接近に
よって急激に変化する点に設定するなどの微妙な調整が
必要となる。又セラミックフィルタの出力変化も微小な
ものとなるため、検出が不安定になるという欠点があっ
た。
変化が発振周波数に対して小さく、検出距離が遠ざかる
につれて変化率も急激に小さくなる。例えば図7に示す
ように発振周波数を455KHz、検出体をアルミニウ
ムとすると、検出距離が5mm程度を検出するための発振
周波数の変化は0.3%程度を検出する必要がある。そ
のためセラミックフィルタを用いて検出するためには、
例えば図5に示すように発振周波数fa を物体の接近に
よって急激に変化する点に設定するなどの微妙な調整が
必要となる。又セラミックフィルタの出力変化も微小な
ものとなるため、検出が不安定になるという欠点があっ
た。
【0006】(2)又発振周波数をセラミックフィルタ
の中心周波数付近とするために発振回路の発振周波数を
設定する必要がある。図8はある発振回路の発振周波数
と周囲温度に対する動作距離の変化を示すグラフであ
る。発振回路は部品やコイル等によって温度に対して動
作距離が変化するが、発振周波数によって変化の程度が
異なる。図8に示すように発振回路毎に温度特性のよい
周波数が存在するが、発振周波数をセラミックフィルタ
の中心周波数に合わせる必要があるため、温度特性のよ
い発振周波数を選択することができないという欠点があ
った。
の中心周波数付近とするために発振回路の発振周波数を
設定する必要がある。図8はある発振回路の発振周波数
と周囲温度に対する動作距離の変化を示すグラフであ
る。発振回路は部品やコイル等によって温度に対して動
作距離が変化するが、発振周波数によって変化の程度が
異なる。図8に示すように発振回路毎に温度特性のよい
周波数が存在するが、発振周波数をセラミックフィルタ
の中心周波数に合わせる必要があるため、温度特性のよ
い発振周波数を選択することができないという欠点があ
った。
【0007】(3)従来の近接センサでは発振周波数は
セラミックフィルタの特性によって決定される。そのた
め可変容量ダイオードの静電容量を変えることによっ
て、セラミックフィルタの通過周波数の範囲内で発振周
波数を微調整して感度調整を行っている。そしてセンサ
の小型化のためコイルを小さくするとコイルのインダク
タンスが小さくなり、コンデンサの値を大きくする必要
がある。そのため可変容量ダイオードによる発振周波数
の可変範囲が小さくなってしまい、検出コイルのばらつ
きを調整しきれなくなることがある。又共振コンデンサ
の容量を小さくして発振周波数の可変範囲を大きくする
と、大きなインダクタンスが必要となり、検出コイルが
大型化し、センサの小型化が難しくなるという欠点があ
った。
セラミックフィルタの特性によって決定される。そのた
め可変容量ダイオードの静電容量を変えることによっ
て、セラミックフィルタの通過周波数の範囲内で発振周
波数を微調整して感度調整を行っている。そしてセンサ
の小型化のためコイルを小さくするとコイルのインダク
タンスが小さくなり、コンデンサの値を大きくする必要
がある。そのため可変容量ダイオードによる発振周波数
の可変範囲が小さくなってしまい、検出コイルのばらつ
きを調整しきれなくなることがある。又共振コンデンサ
の容量を小さくして発振周波数の可変範囲を大きくする
と、大きなインダクタンスが必要となり、検出コイルが
大型化し、センサの小型化が難しくなるという欠点があ
った。
【0008】(4)図9は磁性体金属及び非磁性体金属
を一定の距離に接近させた状態でのコイルのインピーダ
ンスzの特性、即ちインダクタンス分と抵抗の変化分を
示すグラフである。このグラフから示されるように低い
周波数では磁性体と非磁性体が接近したときのインダク
タンスの変化は大きく異なっているが、周波数を高くす
ればこれらの曲線が近づいていき、磁性体と非磁性体と
にかかわらず検出物体を検出することができる、いわゆ
るオールメタル特性が得られる。図10(a)は周波数
が645KHz、図10(b)は周波数が1473KH
zにおける磁性体A1,A2と非磁性体B1,B2の距
離に対する発振周波数の変化率を示すグラフである。こ
の図からも明らかなように、発振周波数が約1.5MH
zでは、磁性金属と非磁性金属の周波数の変化がほぼ一
致し、オールメタル特性が得られる。しかし前述したよ
うに発振周波数がセラミックフィルタの中心周波数、例
えば455KHzに固定されてしまうと、オールメタル
特性を得ることができる発振周波数が選択できなくなる
という欠点があった。このような問題点はバンドパスフ
ィルタの周波数特性に依存して発振回路の発振周波数が
決定されてしまうことに基づくものであり、セラミック
フィルタに限らず、その他の電気的に構成されたフィル
タ回路でも同様に生じる。
を一定の距離に接近させた状態でのコイルのインピーダ
ンスzの特性、即ちインダクタンス分と抵抗の変化分を
示すグラフである。このグラフから示されるように低い
周波数では磁性体と非磁性体が接近したときのインダク
タンスの変化は大きく異なっているが、周波数を高くす
ればこれらの曲線が近づいていき、磁性体と非磁性体と
にかかわらず検出物体を検出することができる、いわゆ
るオールメタル特性が得られる。図10(a)は周波数
が645KHz、図10(b)は周波数が1473KH
zにおける磁性体A1,A2と非磁性体B1,B2の距
離に対する発振周波数の変化率を示すグラフである。こ
の図からも明らかなように、発振周波数が約1.5MH
zでは、磁性金属と非磁性金属の周波数の変化がほぼ一
致し、オールメタル特性が得られる。しかし前述したよ
うに発振周波数がセラミックフィルタの中心周波数、例
えば455KHzに固定されてしまうと、オールメタル
特性を得ることができる発振周波数が選択できなくなる
という欠点があった。このような問題点はバンドパスフ
ィルタの周波数特性に依存して発振回路の発振周波数が
決定されてしまうことに基づくものであり、セラミック
フィルタに限らず、その他の電気的に構成されたフィル
タ回路でも同様に生じる。
【0009】本発明はこのような従来の問題点に着目し
てなされたものであって、後段の周波数弁別回路に影響
されず、発振周波数を任意に設定できるようにすること
を目的とする。
てなされたものであって、後段の周波数弁別回路に影響
されず、発振周波数を任意に設定できるようにすること
を目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】本願の請求項1の発明
は、検出物体の接近によって発振周波数が変化する発振
回路と、一定の局部発振周波数で発振する局部発振回路
と、前記発振回路の発振周波数を局部発振回路の発振出
力によって周波数変換する周波数変換回路と、前記周波
数変換回路で変換された後の信号の物体の接近に伴う周
波数変化を検出する周波数弁別回路と、を有し、前記周
波数弁別回路の出力に基づいて物体の接近を検出するこ
とを特徴とするものである。
は、検出物体の接近によって発振周波数が変化する発振
回路と、一定の局部発振周波数で発振する局部発振回路
と、前記発振回路の発振周波数を局部発振回路の発振出
力によって周波数変換する周波数変換回路と、前記周波
数変換回路で変換された後の信号の物体の接近に伴う周
波数変化を検出する周波数弁別回路と、を有し、前記周
波数弁別回路の出力に基づいて物体の接近を検出するこ
とを特徴とするものである。
【0011】本願の請求項2の発明は、請求項1の近接
センサにおいて、前記発振回路の発振周波数を前記周波
数弁別回路で弁別可能な周波数より高くするようにした
ことを特徴とするものである。
センサにおいて、前記発振回路の発振周波数を前記周波
数弁別回路で弁別可能な周波数より高くするようにした
ことを特徴とするものである。
【0012】本願の請求項3の発明は、請求項1の近接
センサにおいて、前記周波数変換回路は、局部発振回路
と発振回路の出力を乗算する掛算器によって構成される
ことを特徴とするものである。
センサにおいて、前記周波数変換回路は、局部発振回路
と発振回路の出力を乗算する掛算器によって構成される
ことを特徴とするものである。
【0013】
【発明の実施の形態】図1は本発明の第1の実施の形態
による近接センサの構成を示す回路図である。本図にお
いて発振回路1は検出コイルL1が接続され、ほぼ一定
の周波数finで発振する発振回路であり、物体が検出コ
イルL1に接近することによって発振周波数が変化す
る。発振回路1の出力は掛算器2に与えられる。掛算器
2の他方の入力端には局部発振回路3が接続されてい
る。局部発振回路3は例えば水晶発振器等の安定した一
定の局部発振周波数fosc で発振する局部発振回路であ
る。以下の説明では発振回路1の周波数finが局部発振
周波数fosc より高いものとするが、fosc をfinより
高くしてもよい。掛算器2は発振回路1と局部発振回路
3の信号を乗算することにより、和及び差の周波数(f
in+fosc )及び(fin−fosc )を出力するものであ
り、その出力はローパスフィルタ(LPF)4を介して
周波数弁別回路5に与えられる。周波数弁別回路5は周
波数の変化分を検出するものであり、その出力は比較回
路6に与えられる。比較回路6は所定の閾値によって周
波数弁別回路5の出力を弁別するものであり、比較出力
は出力回路7を介して検知信号として外部に出力され
る。
による近接センサの構成を示す回路図である。本図にお
いて発振回路1は検出コイルL1が接続され、ほぼ一定
の周波数finで発振する発振回路であり、物体が検出コ
イルL1に接近することによって発振周波数が変化す
る。発振回路1の出力は掛算器2に与えられる。掛算器
2の他方の入力端には局部発振回路3が接続されてい
る。局部発振回路3は例えば水晶発振器等の安定した一
定の局部発振周波数fosc で発振する局部発振回路であ
る。以下の説明では発振回路1の周波数finが局部発振
周波数fosc より高いものとするが、fosc をfinより
高くしてもよい。掛算器2は発振回路1と局部発振回路
3の信号を乗算することにより、和及び差の周波数(f
in+fosc )及び(fin−fosc )を出力するものであ
り、その出力はローパスフィルタ(LPF)4を介して
周波数弁別回路5に与えられる。周波数弁別回路5は周
波数の変化分を検出するものであり、その出力は比較回
路6に与えられる。比較回路6は所定の閾値によって周
波数弁別回路5の出力を弁別するものであり、比較出力
は出力回路7を介して検知信号として外部に出力され
る。
【0014】次のこの実施の形態による近接センサの動
作について説明する。発振回路1の出力を次式で表す。 Asin (2πfint) 又局部発振回路の出力を次式で示す。 Bsin (2πfosc t) この場合には、掛算器2の出力は次式で示される。
作について説明する。発振回路1の出力を次式で表す。 Asin (2πfint) 又局部発振回路の出力を次式で示す。 Bsin (2πfosc t) この場合には、掛算器2の出力は次式で示される。
【数1】 従ってfin±fosc の周波数成分が掛算器2から得られ
る。そしてローパスフィルタ4によって高周波成分を除
去することによって、fin−fosc の周波数成分の信号
を取り出すことができる。例えば発振回路1の周波数f
inを3MHz、局部発振回路3の発振周波数を2.55
MHzとすると、ローパスフィルタ4の出力にはその差
の周波数450KHzが得られることとなる。そしてこ
の差の周波数は検出コイルL1に物体が接近するに従っ
て高い周波数となる。
る。そしてローパスフィルタ4によって高周波成分を除
去することによって、fin−fosc の周波数成分の信号
を取り出すことができる。例えば発振回路1の周波数f
inを3MHz、局部発振回路3の発振周波数を2.55
MHzとすると、ローパスフィルタ4の出力にはその差
の周波数450KHzが得られることとなる。そしてこ
の差の周波数は検出コイルL1に物体が接近するに従っ
て高い周波数となる。
【0015】従来例のように発振回路の発振周波数をそ
のまま450KHzとしたときに検知物体の接近による
発振周波数の変化率を例えば1%とすると、物体の近接
時には発振周波数は454.5KHzであり、周波数変
化分は4.5KHzとなる。一方の実施の形態のように
発振周波数finを3MHzとすると、周波数変化率は同
一なので物体の接近時には3.03MHz、即ち周波数
変化分は30KHzとなる。従って周波数弁別回路5に
入力される発振周波数は物体がないときに450KH
z、物体検出時に480KHzとなり、周波数変換後の
変化率は6.7%となる。このように周波数変化率が大
きくなるため、周波数弁別回路5の構成が容易となり、
物体を確実に検出するとこができる。又周波数変化率が
大きいためより従来例では不可能であった遠方の金属物
体も検出することができる。更に発振回路1の発振周波
数は周波数弁別回路5で弁別可能な周波数にとらわれ
ず、任意の周波数に設定できる。従って発振周波数を前
述したように温度特性がよい発振周波数や、オールメタ
ル特性を得やすい高い周波数に設定することが可能とな
る。
のまま450KHzとしたときに検知物体の接近による
発振周波数の変化率を例えば1%とすると、物体の近接
時には発振周波数は454.5KHzであり、周波数変
化分は4.5KHzとなる。一方の実施の形態のように
発振周波数finを3MHzとすると、周波数変化率は同
一なので物体の接近時には3.03MHz、即ち周波数
変化分は30KHzとなる。従って周波数弁別回路5に
入力される発振周波数は物体がないときに450KH
z、物体検出時に480KHzとなり、周波数変換後の
変化率は6.7%となる。このように周波数変化率が大
きくなるため、周波数弁別回路5の構成が容易となり、
物体を確実に検出するとこができる。又周波数変化率が
大きいためより従来例では不可能であった遠方の金属物
体も検出することができる。更に発振回路1の発振周波
数は周波数弁別回路5で弁別可能な周波数にとらわれ
ず、任意の周波数に設定できる。従って発振周波数を前
述したように温度特性がよい発振周波数や、オールメタ
ル特性を得やすい高い周波数に設定することが可能とな
る。
【0016】次に本発明の他の実施の形態について説明
する。図2は本発明の第2の実施の形態による近接セン
サの構成を示すブロック図である。この実施の形態では
周波数弁別回路5としてセラミックフィルタを用いて構
成したものである。この実施の形態では発振回路1の出
力を増幅器11によって増幅し、掛算器2に与える。そ
して増幅出力と局部発振回路3の出力とを掛算器2によ
って掛算し、ローパスフィルタ4によって低周波成分の
みを取り出す。そしてローパスフィルタ4の出力を増幅
器12を介してセラミックフィルタ13に導く。セラミ
ックフィルタ13は物体が接近していない状態での発振
周波数finと局部発振回路3の局部発振周波数fosc の
差の周波数(fin−fosc )を通過周波数とするバンド
パスフィルタである。セラミックフィルタ13の出力は
増幅器14を介してコンパレータ15に与えられる。コ
ンパレータ15は所定の閾値で増幅出力を弁別すること
によって物体の有無を識別するものであり、その出力は
積分回路16を介して出力回路7に与えられる。
する。図2は本発明の第2の実施の形態による近接セン
サの構成を示すブロック図である。この実施の形態では
周波数弁別回路5としてセラミックフィルタを用いて構
成したものである。この実施の形態では発振回路1の出
力を増幅器11によって増幅し、掛算器2に与える。そ
して増幅出力と局部発振回路3の出力とを掛算器2によ
って掛算し、ローパスフィルタ4によって低周波成分の
みを取り出す。そしてローパスフィルタ4の出力を増幅
器12を介してセラミックフィルタ13に導く。セラミ
ックフィルタ13は物体が接近していない状態での発振
周波数finと局部発振回路3の局部発振周波数fosc の
差の周波数(fin−fosc )を通過周波数とするバンド
パスフィルタである。セラミックフィルタ13の出力は
増幅器14を介してコンパレータ15に与えられる。コ
ンパレータ15は所定の閾値で増幅出力を弁別すること
によって物体の有無を識別するものであり、その出力は
積分回路16を介して出力回路7に与えられる。
【0017】この実施の形態においても物体が接近して
いない状態での発振周波数finと局部発振周波数fosc
との差をセラミックフィルタ13の通過域の周波数に設
定しておく。こうすれば物体が接近して発振周波数が変
化すると、前述したように周波数の変化の割合が大きく
なるため、容易に物体を検出することができる。又発振
回路1の発振周波数を温度特性のよい発振周波数やオー
ルメタル特性を得やすい高い周波数に設定することも可
能となる。
いない状態での発振周波数finと局部発振周波数fosc
との差をセラミックフィルタ13の通過域の周波数に設
定しておく。こうすれば物体が接近して発振周波数が変
化すると、前述したように周波数の変化の割合が大きく
なるため、容易に物体を検出することができる。又発振
回路1の発振周波数を温度特性のよい発振周波数やオー
ルメタル特性を得やすい高い周波数に設定することも可
能となる。
【0018】図3は本発明の第3の実施の形態による近
接センサの構成を示すブロック図である。この実施の形
態ではローパスフィルタ4の出力を波形整形回路21に
よって整形してゲート回路22に導く。ゲート回路22
にはタイミング回路24から局部発振回路3の分周出力
であるゲート信号が供給されており、ゲートが開放して
いる間に波形整形されたパルス数をカウンタ23によっ
て計数する。カウンタ23の計数値はデジタルコンパレ
ータ25によって弁別され、カウンタ23には周期的に
タイミング回路24よりリセット信号が与えられる。デ
ジタルコンパレータ25には基準値設定回路26より基
準値が設定されており、所定周波数を越える発振周波数
の変化があれば物体検知信号を出力する。シフトレジス
タ27はデジタルコンパレータ25の比較結果が数周期
間連続するかどうかを識別するものであり、その論理積
の出力を判別結果としてラッチ回路28に与える。ラッ
チ回路28は所定の判別結果を示す信号を保持してお
り、出力回路7より物体の有無を出力するものである。
この場合にも発振周波数を任意に選択することができ
る。又この実施の形態ではゲート回路22,カウンタ2
3,タイミング回路24,デジタルコンパレータ25,
シフトレジスタ27,基準値設定回路26をハードウェ
アで実現しているが、マイクロコンピュータによって実
現することもできる。この場合は基準値設定時のティー
チングをマイクロコンピュータを用いて容易に行うこと
ができる。
接センサの構成を示すブロック図である。この実施の形
態ではローパスフィルタ4の出力を波形整形回路21に
よって整形してゲート回路22に導く。ゲート回路22
にはタイミング回路24から局部発振回路3の分周出力
であるゲート信号が供給されており、ゲートが開放して
いる間に波形整形されたパルス数をカウンタ23によっ
て計数する。カウンタ23の計数値はデジタルコンパレ
ータ25によって弁別され、カウンタ23には周期的に
タイミング回路24よりリセット信号が与えられる。デ
ジタルコンパレータ25には基準値設定回路26より基
準値が設定されており、所定周波数を越える発振周波数
の変化があれば物体検知信号を出力する。シフトレジス
タ27はデジタルコンパレータ25の比較結果が数周期
間連続するかどうかを識別するものであり、その論理積
の出力を判別結果としてラッチ回路28に与える。ラッ
チ回路28は所定の判別結果を示す信号を保持してお
り、出力回路7より物体の有無を出力するものである。
この場合にも発振周波数を任意に選択することができ
る。又この実施の形態ではゲート回路22,カウンタ2
3,タイミング回路24,デジタルコンパレータ25,
シフトレジスタ27,基準値設定回路26をハードウェ
アで実現しているが、マイクロコンピュータによって実
現することもできる。この場合は基準値設定時のティー
チングをマイクロコンピュータを用いて容易に行うこと
ができる。
【0019】又この実施の形態では周波数変換を行うた
めに掛算器を用いているが、ダブルバランスドミクサ等
の周波数を乗算する機能があれば他の種々の回路を用い
ることができる。
めに掛算器を用いているが、ダブルバランスドミクサ等
の周波数を乗算する機能があれば他の種々の回路を用い
ることができる。
【0020】又この実施の形態では発振回路と局部発振
回路の周波数差をローパスフィルタ4によって検出する
ようにしているが、その和の周波数をハイパスフィルタ
によって検出して周波数を識別するようにしてもよい。
この場合には局部発振周波数を選択することによって発
振周波数を弁別可能な周波数よりも低くすることができ
る。発振周波数を低くすれば図9,図10に示すように
磁性体と非磁性体とで周波数の変化率が大きく異なるた
め、金属の材質判別等が可能となる。
回路の周波数差をローパスフィルタ4によって検出する
ようにしているが、その和の周波数をハイパスフィルタ
によって検出して周波数を識別するようにしてもよい。
この場合には局部発振周波数を選択することによって発
振周波数を弁別可能な周波数よりも低くすることができ
る。発振周波数を低くすれば図9,図10に示すように
磁性体と非磁性体とで周波数の変化率が大きく異なるた
め、金属の材質判別等が可能となる。
【0021】
【発明の効果】以上詳細に説明したように本願の請求項
1〜3の発明によれば、高周波発振型の近接センサの発
振周波数が周波数弁別回路で弁別可能な周波数に限定さ
れることがなくなり、任意の発振周波数を選択すること
ができる。従って温度特性のよい発振周波数やオールメ
タル特性を有する発振周波数等、任意に選択することが
可能となる。又請求項2の発明では、このような効果に
加えて、発振周波数を周波数弁別回路で弁別可能な周波
数より高くするようにしているため、物体の近接に伴う
周波数の変化率を大きくすることができ、物体の検出精
度を向上させることができる。又長距離の物体に対して
も十分検出が可能になるという効果が得られる。更に弁
別する周波数帯域を任意に選定できるため、セラミック
フィルタ以外の任意のフィルタを用いることができ、装
置の小型化や低価格化も可能となる。
1〜3の発明によれば、高周波発振型の近接センサの発
振周波数が周波数弁別回路で弁別可能な周波数に限定さ
れることがなくなり、任意の発振周波数を選択すること
ができる。従って温度特性のよい発振周波数やオールメ
タル特性を有する発振周波数等、任意に選択することが
可能となる。又請求項2の発明では、このような効果に
加えて、発振周波数を周波数弁別回路で弁別可能な周波
数より高くするようにしているため、物体の近接に伴う
周波数の変化率を大きくすることができ、物体の検出精
度を向上させることができる。又長距離の物体に対して
も十分検出が可能になるという効果が得られる。更に弁
別する周波数帯域を任意に選定できるため、セラミック
フィルタ以外の任意のフィルタを用いることができ、装
置の小型化や低価格化も可能となる。
【図1】本発明の第1の実施の形態による近接センサの
構成を示すブロック図である。
構成を示すブロック図である。
【図2】本発明の第2の実施の形態による近接センサの
構成を示すブロック図である。
構成を示すブロック図である。
【図3】本発明の第3の実施の形態による近接センサの
構成を示すブロック図である。
構成を示すブロック図である。
【図4】第1の従来例による近接センサの一例を示すブ
ロック図である。
ロック図である。
【図5】従来の近接センサに用いられるセラミックフィ
ルタの特性を示す図である。
ルタの特性を示す図である。
【図6】第2の従来例による近接センサの構成を示すブ
ロック図である。
ロック図である。
【図7】従来の近接センサの発振周波数の距離に対する
発振周波数の変化を示すグラフである。
発振周波数の変化を示すグラフである。
【図8】従来の近接センサの周囲温度に対する動作距離
の変化を示すグラフである。
の変化を示すグラフである。
【図9】磁性体金属と非磁性体金属を一定の距離に接近
させた状態でのコイルのインピーダンス特性を示すグラ
フである。
させた状態でのコイルのインピーダンス特性を示すグラ
フである。
【図10】(a)は645KHz、(b)は1473K
Hzにおける磁性体と非磁性体の距離に対する発振周波
数の変化率を示すグラフである。
Hzにおける磁性体と非磁性体の距離に対する発振周波
数の変化率を示すグラフである。
1 発振回路 2 掛算器 3 局部発振回路 4 ローパスフィルタ 5 周波数弁別回路 6 比較回路 7 出力回路 11,12,14 増幅器 13 セラミックフィルタ 15 コンパレータ 16 積分回路 21 波形整形回路 22 ゲート回路 23 カウンタ 24 タイミング回路 25 デジタルコンパレータ 26 基準値設定回路 27 シフトレジスタ 28 ラッチ回路
Claims (3)
- 【請求項1】 検出物体の接近によって発振周波数が変
化する発振回路と、 一定の局部発振周波数で発振する局部発振回路と、 前記発振回路の発振周波数を局部発振回路の発振出力に
よって周波数変換する周波数変換回路と、 前記周波数変換回路で変換された後の信号の物体の接近
に伴う周波数変化を検出する周波数弁別回路と、を有
し、 前記周波数弁別回路の出力に基づいて物体の接近を検出
することを特徴とする近接センサ。 - 【請求項2】 前記発振回路の発振周波数を前記周波数
弁別回路で弁別可能な周波数より高くするようにしたこ
とを特徴とする請求項1記載の近接センサ。 - 【請求項3】 前記周波数変換回路は、局部発振回路と
発振回路の出力を乗算する掛算器によって構成されるも
のであることを特徴とする請求項1記載の近接センサ。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP17147997A JP3505961B2 (ja) | 1997-06-27 | 1997-06-27 | 近接センサ |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP17147997A JP3505961B2 (ja) | 1997-06-27 | 1997-06-27 | 近接センサ |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH1117515A true JPH1117515A (ja) | 1999-01-22 |
JP3505961B2 JP3505961B2 (ja) | 2004-03-15 |
Family
ID=15923876
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP17147997A Expired - Fee Related JP3505961B2 (ja) | 1997-06-27 | 1997-06-27 | 近接センサ |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3505961B2 (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7876105B2 (en) | 2007-09-25 | 2011-01-25 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Sensor device and display apparatus |
WO2015041121A1 (ja) * | 2013-09-19 | 2015-03-26 | 国立大学法人九州工業大学 | 近接センサ |
-
1997
- 1997-06-27 JP JP17147997A patent/JP3505961B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7876105B2 (en) | 2007-09-25 | 2011-01-25 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Sensor device and display apparatus |
WO2015041121A1 (ja) * | 2013-09-19 | 2015-03-26 | 国立大学法人九州工業大学 | 近接センサ |
CN105556846A (zh) * | 2013-09-19 | 2016-05-04 | 国立大学法人九州工业大学 | 接近传感器 |
JPWO2015041121A1 (ja) * | 2013-09-19 | 2017-03-02 | 国立大学法人九州工業大学 | 近接センサ |
US9971056B2 (en) | 2013-09-19 | 2018-05-15 | Kyushu Institute Of Technology | Proximity sensor |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP3505961B2 (ja) | 2004-03-15 |
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