WO2017086200A1 - 変位センサおよび距離調節装置 - Google Patents

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WO2017086200A1
WO2017086200A1 PCT/JP2016/082960 JP2016082960W WO2017086200A1 WO 2017086200 A1 WO2017086200 A1 WO 2017086200A1 JP 2016082960 W JP2016082960 W JP 2016082960W WO 2017086200 A1 WO2017086200 A1 WO 2017086200A1
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displacement sensor
coil
reduction unit
unit
frequency
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PCT/JP2016/082960
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English (en)
French (fr)
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与志一 吉田
宏紀 富野
Original Assignee
日本システム開発株式会社
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    • G01B7/14—Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques for measuring distance or clearance between spaced objects or spaced apertures
    • G—PHYSICS
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    • G01D5/20—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage by varying inductance, e.g. by a movable armature
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    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D3/00—Control of position or direction
    • G05D3/12—Control of position or direction using feedback

Definitions

  • the present invention relates to a displacement sensor and a distance adjusting device for measuring a distance between a measurement object.
  • a displacement sensor using an oscillation circuit is known as a displacement sensor that measures a distance from a measurement object such as metal.
  • an oscillation circuit and an integration circuit are mounted on a substrate having a coil.
  • the oscillation frequency of the oscillation circuit changes according to the change in the distance between the coil and the measurement object, the distance to the measurement object is measured by detecting this oscillation frequency.
  • One embodiment of the present invention provides a displacement sensor and a distance adjusting device capable of reducing the intensity of an oscillation signal with a low-cost and simple configuration.
  • One embodiment of the present invention includes a coil, an inverter that is electrically connected to the coil and generates an oscillation signal, an electrical connection between the coil and an output terminal of the inverter, and the strength of the oscillation signal.
  • a frequency detector that is electrically connected to the inverter, and includes the coil, the inverter, and the reducer according to a distance between a measurement object and the coil.
  • a frequency sensor that detects an oscillation frequency of an oscillation circuit having an oscillation frequency of 30 MHz or more.
  • the reduction unit may include a noise reduction unit that reduces the intensity of the oscillation signal having a predetermined frequency or higher.
  • the noise reduction unit may include a magnetic material.
  • the magnetic material may include ferrite.
  • the reduction unit may include a resistance unit that reduces the intensity of the fundamental waveform and the harmonics included in the oscillation signal.
  • the frequency detection unit counts and counts the number of times that the signal value of the oscillation signal whose frequency changes according to the distance between the measurement object and the coil exceeds a threshold value.
  • a frequency counter for deriving the oscillation frequency of the oscillation circuit based on the number of times may be provided.
  • the said displacement sensor is an output part which outputs the value which shows the distance between the said measurement object and the said coil as a digital signal outside based on the oscillation frequency detected by the said frequency detection part May be further provided.
  • the inverter and the frequency detection unit are configured by one piece of hardware, the coil and the reduction unit are arranged outside the hardware, and the reduction unit is It may be connected to the output end of the hardware.
  • the reduction unit may be disposed closer to the hardware than the coil.
  • the displacement sensor may further include a noise shielding unit that covers at least a wiring connecting the hardware and the reduction unit.
  • the displacement sensor further includes a substrate on which the coil, the hardware, and the reduction unit are arranged, and the hardware and the reduction unit are arranged on a first surface of the substrate,
  • the coil may be disposed on a second surface facing the first surface of the substrate.
  • the reduction unit includes a noise reduction unit that reduces the intensity of harmonics included in the oscillation signal, a resistance unit that reduces the intensity of the fundamental waveform and harmonics included in the oscillation signal, May be provided. Between the output end of the hardware and the coil, the resistance unit and the noise reduction unit may be sequentially arranged from the side close to the output end of the hardware.
  • the measurement object is based on the displacement sensor, a distance adjustment unit that adjusts a distance between the measurement object and the displacement sensor, and a value input from the displacement sensor. And a control device that controls the distance adjusting unit so that a distance between the sensor and the displacement sensor becomes a desired distance.
  • a displacement sensor and a distance adjusting device capable of reducing the intensity of an oscillation signal with a low cost and simple configuration.
  • FIG. 1 is a block diagram showing an example of the configuration of the displacement sensor 1 of the first embodiment.
  • the displacement sensor 1 includes, for example, a substrate 10, a coil 22, a noise reduction unit 24 (reduction unit), an inverter 26, and a frequency detection unit 30.
  • the displacement sensor 1 measures the distance D between the measurement object T, which is a conductor such as metal, and the displacement sensor 1, and outputs the measurement result to an external control device 40 or the like.
  • the coil 22, the noise reduction unit 24, and the inverter 26 form a loop circuit and function as an oscillation circuit.
  • the substrate 10 is formed of, for example, a glass substrate, an epoxy-based substrate (such as a glass epoxy substrate or a paper epoxy substrate), a polyimide substrate, or a ceramic substrate.
  • the substrate 10 in the block diagram of FIG. 1 may have any shape such as a rectangle, a circle, and a square.
  • the coil 22 is provided on the surface of the displacement sensor 1 and is used in a state where its central axis is directed toward the measuring object T.
  • the displacement sensor 1 measures the distance D between the coil 22 and the measurement target T.
  • the oscillation frequency of the oscillation circuit is 30 MHz or more.
  • the oscillation frequency of the oscillation circuit is, for example, about 100 to 500 MHz.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating an arrangement relationship between the coil 22 and the substrate 10 according to the first embodiment.
  • the coil 22 is disposed on the substrate 10. Examples of the coil material include Ag, Cu, and gold. Further, the surface of the coil 22 may be covered with a protective film in order to prevent external contamination and oxidation.
  • a planar round spiral coil is shown as the coil 22, but the coil 22 may be a square spiral coil. Further, a configuration in which the spiral coil is multilayered may be used in order to ensure the number of turns while reducing the size of the coil.
  • the noise reduction unit 24 reduces the intensity of the harmonic signal output from the coil 22.
  • One end of the noise reduction unit 24 is connected to the coil 22, and the other end is electrically connected between the output end of the inverter 26 and the frequency detection unit 30.
  • the noise reduction unit 24 reduces the intensity of a signal having a predetermined frequency or higher.
  • the noise reduction unit 24 includes, for example, a magnetic material. Examples of the magnetic material include ferrite, iron, cobalt, nickel, or alloys thereof. For example, when ferrite is used, the frequency of noise that can be reduced differs depending on the type. For this reason, the ferrite according to noise is selected.
  • the ferrite is a harmonic having a frequency 2 to 4 times the oscillation frequency (100 to 500 MHz, for example, 200 MHz) used to calculate the distance D between the measurement object T and the coil 22. Reduce strength.
  • the inverter 26 generates an oscillation signal for causing the coil 22 to oscillate at a high frequency.
  • the inverter 26 is, for example, a CMOS inverter.
  • the input terminal of the inverter 26 is electrically connected to the coil 22.
  • the inverter 26 outputs the Hi signal when the Lo signal is input, and outputs the Lo signal when the Hi signal is input, thereby causing the coil 22 to oscillate.
  • the frequency detection unit 30 detects the oscillation frequency of the oscillation circuit that changes according to the distance between the measurement target T and the coil 22.
  • the frequency detection unit 30 outputs a value (count value) indicating the detected oscillation frequency to the control device 40 which is an external device.
  • the frequency detection unit 30 may output a value obtained by converting a value indicating the detected oscillation frequency into a distance D between the measurement target T and the coil 22 to the control device 40.
  • the control device 40 may be incorporated in the displacement sensor 1.
  • the inverter 26 and the frequency detection unit 30 may be mounted on the substrate 10 as hardware such as an IC (Integrated Circuit) 20.
  • the coil 22 and the noise reduction unit 24 are disposed outside the IC 20.
  • the noise reduction unit 24 is disposed at the output end of the IC 20 so that noise does not get on the coil 22.
  • the noise reduction unit 24 is preferably disposed close to the IC 20 and the length of the wiring connecting the noise reduction unit 24 and the IC 20 is preferably as short as possible.
  • the noise reduction unit 24 may be disposed closer to the IC 20 than the coil 22.
  • the control device 40 converts the value indicating the oscillation frequency input from the frequency detection unit 30 into a distance D between the measurement target T and the coil 22 and displays it.
  • the control device 40 is a terminal device such as a personal computer or a mobile phone.
  • the control device 40 displays a liquid crystal display or an organic EL (Electroluminescence) display. It may be a device or the like.
  • FIG. 3 is a graph showing an example of the relationship between the oscillation frequency of the oscillation circuit of the first embodiment and the distance between the displacement sensor 1 and the measurement target T.
  • the control device 40 calculates a value obtained by converting the oscillation frequency input from the frequency detection unit 30 into a distance D between the measurement target T and the coil 22.
  • FIG. 4 is a block diagram illustrating an example of the configuration of the frequency detection unit 30 according to the first embodiment.
  • the frequency detection unit 30 includes, for example, a frequency counter 32 and an output unit 34.
  • the frequency counter 32 detects the oscillation frequency of the oscillation circuit corresponding to the distance between the measurement target T and the coil 22. Specifically, the frequency counter 32 counts the number of times that the signal value (voltage) of the oscillation signal whose frequency changes according to the distance D between the measurement target T and the coil 22 exceeds the threshold, and the number of times counted. Based on the above, the oscillation frequency of the oscillation circuit is derived.
  • the measurement time for the frequency counter 32 to count the frequency can be set in advance according to the application. By increasing the measurement time, the resolution of the displacement sensor 1 can be increased.
  • the measurement time is, for example, 100 ⁇ s, 200 ⁇ s, 300 ⁇ s, 400 ⁇ s, or the like.
  • the output unit 34 outputs a value indicating the oscillation frequency detected by the frequency counter 32 to the control device 40 as a digital signal.
  • the operation of the displacement sensor 1 of the first embodiment will be described.
  • the coil 22 included in the oscillation circuit is oscillated at a high frequency, an induced current due to electromagnetic induction is generated on the surface of the measurement target T by the magnetic field radiated from the coil 22.
  • the oscillation frequency changes.
  • the signal indicating the oscillation frequency of the oscillation circuit includes harmonics that are noise components.
  • the signal indicating the oscillation frequency of the oscillation circuit has a higher frequency besides the basic waveform used to calculate the distance D between the measurement target T and the coil 22.
  • the second harmonic, the third harmonic, etc. which are harmonics are included.
  • a limit value is defined for the intensity of electromagnetic waves radiated from such devices. This limit value is determined for each device (class) and changes according to the frequency. As a unit of the limit value, for example, db ⁇ V / m is used. For example, equipment used in an industrial environment is classified as class A, and equipment used in a general home environment is classified as class B.
  • the limit value in class A is set higher than the limit value in class B.
  • FIG. 5A shows an example in which the intensity of the second harmonic exceeds the limit value in class B, and the intensity of the third harmonic exceeds the limit value in class A.
  • the intensity of the second harmonic and the third harmonic radiated to the outside of the displacement sensor 1 is set to at least a class A limit value. It is necessary to keep it below.
  • FIG. 5B is a diagram showing the radiated electromagnetic wave intensity after passing through the noise reducing unit 24 (radiated electromagnetic wave intensity after countermeasure).
  • the intensity of the basic waveform used to calculate the distance D between the object T to be measured and the coil 22 is class B. It can be seen that the value is reduced to below the limit value at. Thereby, the radiation
  • the frequency counter 32 of the frequency detection unit 30 detects the oscillation frequency of the signal, and inputs a value indicating the detected oscillation frequency to the output unit 34. Next, the output unit 34 outputs a value indicating the oscillation frequency input from the frequency counter 32 to the control device 40 as a digital signal.
  • the control device 40 converts the oscillation frequency input from the output unit 34 into a distance D between the measuring object T and the coil 22 and displays the converted frequency. As described above, the user of the displacement sensor 1 can measure the distance to the measurement target T.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating an example of a circuit configuration of the displacement sensor 1 according to the first embodiment.
  • a counter circuit 32 ⁇ / b> A constituting the frequency counter 32 and a serial output circuit 34 ⁇ / b> A constituting the output unit 34 are shown.
  • the counter circuit 32A has, for example, 32-bit outputs 0 to 31, each connected to the serial output circuit 34A.
  • the serial output circuit 34A outputs from the counter circuit 32A based on the oscillation frequency of the coil 22.
  • the serial signal to be output is output from the serial output terminal SOUT according to the clock input from the external clock terminal CLK.
  • the noise reduction unit 24 for reducing the intensity of harmonics generated in the oscillation circuit is provided.
  • the displacement sensor which can reduce the intensity
  • a distance adjusting device 2 illustrated in FIG. 7 includes, for example, the displacement sensor 1 of the first embodiment, a control device 40A, and an actuator (distance adjusting unit) 100.
  • symbol is used using the figure and related description which were demonstrated in 1st Embodiment, and description is abbreviate
  • the control device 40A controls the actuator 100 based on the value input from the displacement sensor 1 so that the distance between the measurement object and the displacement sensor becomes a desired distance.
  • the control device 40A converts the value indicating the oscillation frequency input from the displacement sensor 1 into a distance D between the measurement target T and the coil 22 and displays it.
  • the control device 40A can perform feedback control related to the position of the displacement sensor 1, for example, by outputting a distance adjustment signal to the actuator 100 based on the converted distance D. For example, when the distance between the displacement sensor 1 (device provided with the displacement sensor) and the measurement target T is smaller than a predetermined threshold, the distance between the displacement sensor 1 and the measurement target T is increased. A distance adjustment signal that is set to a predetermined distance is output to the actuator 100.
  • the distance between the displacement sensor 1 and the measurement target T is larger than a predetermined threshold, the distance between the displacement sensor 1 and the measurement target T is decreased and set to the predetermined distance.
  • the distance adjustment signal is output to the actuator 100.
  • a distance adjustment signal for maintaining the distance between the displacement sensor 1 and the measurement target T is output to the actuator 100.
  • Actuator 100 adjusts the distance between measurement object T and displacement sensor 1.
  • the actuator 100 includes a drive unit such as a motor, for example.
  • the actuator 100 adjusts the position of the displacement sensor 1 based on the distance adjustment signal input from the control device 40A.
  • the actuator 100 moves the position of the displacement sensor 1 from the measurement target T. Move away and adjust so that both are at a predetermined distance.
  • the actuator 100 determines the position of the displacement sensor 1.
  • the actuator 100 does not move the position of the displacement sensor 1, and Keep position.
  • the control device 40A converts the distance D from the oscillation frequency input from the frequency detection unit 30, and sends a distance adjustment signal based on the distance D to the actuator 100. Output. Thereby, feedback control regarding the position of the displacement sensor 1 can be performed.
  • the actuator 100 may adjust the position of the measurement target T.
  • the displacement sensor 3 of 3rd Embodiment is demonstrated.
  • the displacement sensor 3 of the third embodiment is different in that it further includes a resistance unit 50.
  • the same reference numerals are assigned to the same parts as those in the first embodiment, and the description thereof is omitted or simplified.
  • FIG. 8 is a block diagram showing an example of the configuration of the displacement sensor 3 of the third embodiment.
  • the displacement sensor 3 includes, for example, the substrate 10, the coil 22, the inverter 26, and the frequency detection unit 30 in the displacement sensor 1 of the first embodiment. Further, the displacement sensor 3 includes a reduction unit 28.
  • the reduction unit 28 includes, for example, a noise reduction unit 24 and a resistance unit 50.
  • the coil 22, the noise reduction unit 24, the resistance unit 50, and the inverter 26 form a loop circuit and function as an oscillation circuit.
  • the resistance unit 50 reduces the intensity of an oscillation signal (electromagnetic wave) that passes through the resistance unit 50 by reducing siemens (ease of current flow) in the oscillation circuit. Resistor 50 reduces the intensity of the fundamental waveform and the harmonics such as the second harmonic and the third harmonic included in the signal indicating the oscillation frequency of the oscillation circuit. For example, when the intensity of the basic waveform exceeds the limit value of the EMC standard, the intensity of the basic waveform can be reduced to the limit value or less by providing this resistance unit 50.
  • the resistance unit 50 includes, for example, an electric resistance element having a predetermined resistance value.
  • the intensity of the harmonic can be reduced by providing the resistance unit 50. .
  • latter stage can be made into an appropriate value.
  • a resistance unit 50 may be provided.
  • One end of the resistor unit 50 is connected to the noise reduction unit 24, and the other end is electrically connected between the output terminal of the inverter 26 and the frequency detection unit 30.
  • the resistance unit 50 (reduction unit 28) is disposed outside the IC 20 and the other end of the resistance unit 50. Is connected to the output terminal of the IC 20. In other words, between the output end of the IC 20 and the coil 22, the resistance unit 50 and the noise reduction unit 24 are sequentially arranged from the side close to the output end of the IC 20.
  • the resistance unit 50 and the noise reduction unit 24 are arranged as described above, first, the resistance unit 50 reduces the intensities of both the basic waveform and the harmonics included in the oscillation signal output from the output terminal of the IC 20. Subsequently, the noise reduction unit 24 reduces the intensity of the harmonics included in the oscillation signal output from the resistance unit 50. As a result, leakage of the high-intensity oscillation signal to the outside can be effectively reduced. Moreover, the harmonic reduction process by the noise reduction part 24 can be performed effectively.
  • the reduction unit 28 including the resistance unit 50 is disposed in the vicinity of the IC 20 and the length of the wiring connecting the reduction unit 28 and the IC 20 is made as short as possible.
  • the reduction unit 28 may be disposed closer to the IC 20 than the coil 22. Thereby, the leakage of the high-intensity oscillation signal to the outside can be more effectively reduced.
  • the electromagnetic wave intensity is adjusted by adjusting the ratio between the Siemens of the inverter 26 and the resistance value of the resistance unit 50. Increasing the resistance value of the resistance unit 50 decreases the electromagnetic wave intensity, and decreasing the resistance value of the resistance unit 50 increases the electromagnetic wave intensity.
  • the resistance value of the resistance unit 50 is determined by the following equation (1), for example.
  • G1 is the Siemens of the reference IC that satisfies the EMC standard
  • R1 is the internal resistance of the reference IC
  • G2 is the Siemens of the IC 20 to be adjusted
  • R2 is the IC20.
  • R3 is the resistance value of the resistance unit 50.
  • the internal resistance of the IC represents a resistance value from the output terminal of the inverter 26 to the output terminal of the IC 20.
  • L is the inductance of the coil 22 and ⁇ is the angular frequency.
  • FIG. 9A is a graph showing an example of radiated electromagnetic wave intensity generated in the oscillation circuit of the third embodiment.
  • the basic waveform used to calculate the distance D between the measuring object T and the coil 22 exceeds the limit value in the class B
  • the intensity of the second harmonic is the limit in the class B.
  • An example is shown in which the value exceeds the limit and the intensity of the third harmonic exceeds the limit value in class A.
  • FIG. 9B is a diagram showing the radiated electromagnetic wave intensity after passing through the resistance unit 50 and the noise reduction unit 24 (radiated electromagnetic wave intensity after countermeasures).
  • the intensity of the basic waveform has been reduced to below the limit value in class B.
  • the configuration in which the resistance unit 50 and the noise reduction unit 24 in the third embodiment are provided has a second harmonic and a third order. It can be seen that the intensity of the harmonics is further reduced. As a result, it is possible to prevent radiation of the electromagnetic wave exceeding the reference value (class B) to the outside of the displacement sensor 1.
  • the resistance unit 50 and the noise reduction unit 24 are sequentially arranged from the side close to the output end of the IC 20.
  • the basic waveform included in the oscillation signal output from the output terminal of the IC 20 is large, first, the entire oscillation signal is lowered to an appropriate level by the resistance unit 50, and then the harmonic intensity is reduced by the noise reduction unit 24. It is preferable to make it.
  • FIG. 10A is a graph showing another example of radiated electromagnetic wave intensity generated in the oscillation circuit of the third embodiment.
  • FIG. 10A shows an example in which the intensities of the basic waveform, the second harmonic, and the third harmonic exceed the limit values in class A.
  • FIG. 10B is a graph showing the radiated electromagnetic wave intensity after passing through the resistance unit 50 (before passing through the noise reduction unit 24).
  • FIG. 10B it can be seen that the intensity of the basic waveform has been reduced to below the limit value in class B. Moreover, it turns out that the intensity
  • FIG. 10C is a graph showing the radiated electromagnetic wave intensity after passing through both the resistance unit 50 and the noise reduction unit 24.
  • FIG. 10C it can be seen that there is no change in the intensity of the basic waveform, and the intensity of the second and third harmonics is reduced to less than the limit value in class B. As a result, it is possible to prevent radiation of the electromagnetic wave exceeding the reference value (class B) to the outside of the displacement sensor 1.
  • the noise shielding unit 52 may cover between the output terminal of the IC 20 and the reduction unit 28 to suppress leakage of electromagnetic waves output from the wiring connecting the output terminal of the IC 20 and the reduction unit 28.
  • the noise shielding part 52 may be, for example, an electromagnetic sheet or gel having an electromagnetic shielding effect.
  • the noise shielding unit 52 may cover the entire IC 20 and the reduction unit 28.
  • the IC 20, the reduction unit 28, and the coil 22 may all be disposed on one surface (one side) of the substrate 10, or may be divided into a first surface of the substrate 10 and a second surface that faces the first surface. It may be arranged.
  • FIG. 11 is a diagram illustrating an example of the positional relationship between the IC 20 and the reduction unit 28 and the coil 22, and is a side view of the substrate 10 as viewed from the direction A in FIG. 8. As shown in FIG. 11, the IC 20 and the reduction unit 28 may be disposed on the first surface F1 of the substrate 10, and the coil 22 may be disposed on the second surface F2 facing the first surface F1. In this case, the length of the wiring can be shortened by connecting the IC 20 and the reducing unit 28 to the coil 22 using the wiring penetrating the substrate 10 in the thickness direction.
  • FIG. 12 is a view of the displacement sensor 3 shown in FIG. 11 as viewed from the first surface F1 side of the substrate 10.
  • the IC 20 and the reduction unit 28 on the first surface F1 of the substrate 10 are positioned so as not to face the coil 22 arranged on the second surface F2 (the IC 20 and the reduction unit 28 and the coil 22 overlap each other). It may be arranged at a position that does not become. Thereby, the influence on the measurement result of the coil 22 by IC20 and the reduction part 28 can be reduced.
  • the wiring extending from the reduction unit 28 to the coil 22 may be connected to the outside of the concentric circle formed by the wiring of the coil 22, and the wiring extending from the IC 20 to the coil 22 is on the center side of the concentric circle formed by the wiring of the coil 22. May be connected. Thereby, the length of the wiring which connects IC20 and the reduction part 28, and the coil 22 can be shortened.
  • the intensity of the fundamental waveform and the harmonics included in the signal indicating the oscillation frequency of the oscillation circuit can be reduced with a low cost and simple configuration.
  • the oscillation frequency of the oscillation circuit is lowered.
  • the resistance unit 50 the oscillation frequency of the oscillation circuit increases. Therefore, the oscillation frequency of the oscillation circuit can be controlled by adjusting the type or amount of the magnetic material added to the noise reduction unit 24 and the resistance value of the resistance unit 50.
  • the electromagnetic wave intensity can be adjusted as appropriate according to the application by providing the resistor 50 described above.
  • the example in which the displacement sensor 3 includes both the noise reduction unit 24 and the resistance unit 50 has been described.
  • the displacement sensor 3 includes only the resistance unit 50. You may do it.

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  • Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)

Abstract

コイルと、前記コイルと電気的に接続され、発振信号を生成するインバータと、前記コイルと前記インバータの出力端との間に電気的に接続され、前記発振信号の強度を低減させる低減部と、前記インバータと電気的に接続された周波数検出部であって、測定対象物と前記コイルとの間の距離に応じて、前記コイル、前記インバータ、および前記低減部を含みかつ発振周波数が３０ＭＨｚ以上である発振回路の発振周波数を検出する周波数検出部と、を備える変位センサである。

Description

変位センサおよび距離調節装置
　本発明は、測定対象物との間の距離を測定する変位センサおよび距離調節装置に関する。
　本願は、２０１５年１１月１７日に出願された日本国特許出願第２０１５－２２４６９５号に対し優先権を主張し、その内容をここに援用する。
　金属等の測定対象物との間の距離を測定する変位センサとして、発振回路を用いた変位センサが知られている。この変位センサには、発振回路と、積算回路とが、コイルを有する基板上に実装されている。この変位センサにおいては、コイルと測定対象物との間の距離変化に応じて発振回路の発振周波数が変化するため、この発振周波数を検出することにより測定対象物との間の距離を測定する。
　このような変位センサは、高調波（ノイズ）を放射するものであるため、標準化されたＥＭＣ（Electromagnetic Compatibility）規格をクリアすることが要求される。このため、従来、変位センサを用いる環境では、変位センサが放射する高調波が外部に漏れることがないように、測定対象物を含む変位センサ全体をシールドする必要があった。しかしながら、このように変位センサ全体をシールドする方法では、シールド材料費、製造費などのコストが増大してしまう場合があった。また、変位センサの使用環境によっては、変位センサ全体をシールドすることが出来ない場合もあった。一方、高調波を低減するための構成（ノイズ低減手段）を回路内に設けた場合、高調波だけでなく、距離測定に使用する基本波形にも影響が及んでしまう。このため、変位センサの分野において高調波を低減するための構成を回路内に設けることは従来行われていなかった。また、ＬＣ発振回路を用いた変位センサにおいて、ＭＨｚオーダーの発振周波数を利用して測定を行う場合には、測定に利用する基準波および高調波の双方の強度が増大し、ＥＭＣ規格をクリアすることが容易ではない場合もあった。
日本国特開２００９－１９２３８５号公報
　本発明の一態様は、低コストかつ簡易な構成で発振信号の強度を低減することが可能な変位センサおよび距離調節装置を提供する。
　本発明の一態様は、コイルと、前記コイルと電気的に接続され、発振信号を生成するインバータと、前記コイルと前記インバータの出力端との間に電気的に接続され、前記発振信号の強度を低減させる低減部と、前記インバータと電気的に接続された周波数検出部であって、測定対象物と前記コイルとの間の距離に応じて、前記コイル、前記インバータ、および前記低減部を含みかつ発振周波数が３０ＭＨｚ以上である発振回路の発振周波数を検出する周波数検出部と、を備える変位センサである。
　本発明の一態様において、前記低減部は、所定の周波数以上の前記発振信号の強度を低減させるノイズ低減部を備えてよい。
　本発明の一態様において、前記ノイズ低減部は、磁性材料を含んでよい。
　本発明の一態様において、前記磁性材料は、フェライトを含んでよい。
　本発明の一態様において、前記低減部は、前記発振信号に含まれる基本波形および高調波の強度を低減させる抵抗部を備えてよい。
　本発明の一態様において、前記周波数検出部は、前記測定対象物と前記コイルとの間の距離に応じて周波数が変化する前記発振信号の信号値が閾値を超えた回数を計数し、計数した回数に基づいて、前記発振回路の発振周波数を導出する周波数カウンタを有してよい。
　本発明の一態様において、前記変位センサは、前記周波数検出部により検出された発振周波数に基づいて、前記測定対象物と前記コイルと間の距離を示す値をデジタル信号として外部に出力する出力部をさらに備えてよい。
　本発明の一態様において、前記インバータと、前記周波数検出部とが一つのハードウェアで構成され、前記コイルと、前記低減部とが、前記ハードウェアの外部に配置され、前記低減部は、前記ハードウェアの出力端に接続されてよい。
　本発明の一態様において、前記低減部は、前記コイルよりも前記ハードウェアの近くに配置されてよい。
　本発明の一態様において、前記変位センサは、前記ハードウェアと前記低減部とを接続する配線を少なくとも覆うノイズ遮蔽部をさらに備えてよい。
　本発明の一態様において、前記変位センサは、前記コイル、前記ハードウェア、および前記低減部が配置される基板をさらに備え、前記ハードウェアおよび前記低減部が前記基板の第１面に配置され、前記コイルが前記基板の前記第１面と対向する第２面に配置されてよい。
　本発明の一態様において、前記低減部は、前記発振信号に含まれる高調波の強度を低減させるノイズ低減部と、前記発振信号に含まれる基本波形および高調波の強度を低減させる抵抗部と、を備えてよい。前記ハードウェアの出力端と前記コイルとの間において、前記ハードウェアの出力端に近い側から、前記抵抗部および前記ノイズ低減部が順に配置されてよい。
　本発明の他の態様は、前記変位センサと、前記測定対象物と前記変位センサとの間の距離を調節する距離調節部と、前記変位センサから入力された値に基づいて、前記測定対象物と前記変位センサとの間の距離が所望の距離になるように前記距離調節部を制御する制御装置と、を備える距離調節装置である。
　本発明の一態様によれば、低コストかつ簡易な構成で発振信号の強度を低減することが可能な変位センサおよび距離調節装置を提供することが出来る。
本発明の第１実施形態の変位センサの構成の一例を示すブロック図である。 本発明の第１実施形態のコイルと基板との間の配置関係を示す図である。 本発明の第１実施形態の発振回路の発振周波数と、変位センサと測定対象物との間の距離との関係の一例を示すグラフである。 本発明の第１実施形態の周波数検出部の構成の一例を示すブロック図である。 本発明の第１実施形態の発振回路で発生した放射電磁波強度のグラフである。 本発明の第１実施形態の発振回路で発生した発振信号をノイズ低減部で処理した後の放射電磁波強度のグラフである。 本発明の第１実施形態の変位センサの回路構成の一例を示す図である。 本発明の第２実施形態の距離調節装置の構成の一例を示すブロック図である。 本発明の第３実施形態の変位センサの構成の一例を示すブロック図である。 本発明の第３実施形態の発振回路で発生した放射電磁波強度の一例を示すグラフである。 本発明の第３実施形態の発振回路で発生した発振信号を抵抗部およびノイズ低減部で処理した後の放射電磁波強度のグラフである。 本発明の第３実施形態の発振回路で発生した放射電磁波強度の他の例を示すグラフである。 本発明の第３実施形態の抵抗部を通過した後の放射電磁波強度のグラフである。 本発明の第３実施形態のノイズ低減部を通過した後の放射電磁波強度のグラフである。 本発明の第３実施形態のＩＣおよび低減部とコイルとの配置関係の一例を示す図である。 図１１に示す変位センサを基板の第１面側から見た図である。
　以下、本発明のいくつかの実施形態の変位センサを、図面を参照して説明する。
　（第１実施形態）
　図１は、第１実施形態の変位センサ１の構成の一例を示すブロック図である。変位センサ１は、例えば、基板１０と、コイル２２と、ノイズ低減部２４（低減部）と、インバータ２６と、周波数検出部３０とを含む。変位センサ１は、金属などの導電体である測定対象物Ｔと変位センサ１との間の距離Ｄを測定し、測定結果を外部の制御装置４０などに出力する。コイル２２と、ノイズ低減部２４と、インバータ２６とがループ回路を形成し、発振回路として機能する。
　基板１０は、例えば、ガラス基板、エポキシ系基板（ガラスエポキシ基板、紙エポキシ基板など）、ポリイミド基板、セラミック基板などで形成される。図１のブロック図の基板１０は、長方形、丸形、正方形など任意の形状でもよい。
　コイル２２は、変位センサ1の表面に設けられ、その中心軸が測定対象物Ｔに向かうように配置された状態で使用される。変位センサ１は、このコイル２２と測定対象物Ｔとの間の距離Ｄを測定する。発振回路の発振周波数は、３０ＭＨｚ以上である。発振回路の発振周波数は、例えば、１００から５００ＭＨｚ程度である。
　図２は、第１実施形態のコイル２２と基板１０との間の配置関係を示す図である。コイル２２は、基板１０上に配置される。コイルの材料は、例えば、Ａｇ、Ｃｕ、金などである。また、コイル２２の表面は、外部からの汚れや酸化防止などのために保護膜で被覆されてよい。図２では、コイル２２として、平面状の丸形のスパイラルコイルを示したが、コイル２２は、角形のスパイラルコイルであってもよい。また、コイルの小型化を図りつつ、巻数を確保するためにスパイラルコイルを多層化する構成を用いてもよい。
　ノイズ低減部２４は、コイル２２から出力される高調波の信号の強度を低減する。ノイズ低減部２４の一端はコイル２２と接続されており、他端はインバータ２６の出力端と周波数検出部３０との間に電気的に接続されている。ノイズ低減部２４は、所定の周波数以上の信号の強度を低減させる。ノイズ低減部２４は、例えば、磁性材料を含む。磁性材料としては、例えば、フェライト、鉄、コバルト、ニッケル、またはそれらの合金が挙げられる。例えば、フェライトを使用する場合、その種類によって低減可能なノイズの周波数が異なる。このため、ノイズに応じたフェライトが選択される。一例として、フェライトは、測定対象物Ｔとコイル２２との間の距離Ｄを算出するために使用される発振周波数（１００から５００ＭＨｚ、例えば、２００ＭＨｚ）の２から４倍の周波数を有する高調波の強度を低減する。
　インバータ２６は、コイル２２を高周波で発振させるための発振信号を生成する。インバータ２６は、例えば、ＣＭＯＳインバータである。インバータ２６の入力端は、コイル２２と電気的に接続されている。インバータ２６は、Ｌｏ信号が入力されるとＨｉ信号を出力し、Ｈｉ信号が入力されるとＬｏ信号を出力する動作を行うことで、コイル２２を発振させる。
　周波数検出部３０は、測定対象物Ｔとコイル２２との間の距離に応じて変化する発振回路の発振周波数を検出する。周波数検出部３０は、検出した発振周波数を示す値（カウント値）を外部装置である制御装置４０に出力する。また、周波数検出部３０は、検出した発振周波数を示す値を測定対象物Ｔとコイル２２との間の距離Ｄに換算した値を制御装置４０に出力するようにしてもよい。制御装置４０は、変位センサ１内に組み込まれていてもよい。
　インバータ２６および周波数検出部３０は、ＩＣ（Integrated Circuit）２０などのハードウェアとして基板１０上に実装されてよい。この場合、コイル２２およびノイズ低減部２４は、このＩＣ２０の外部に配置される。コイル２２にノイズが乗らないように、ノイズ低減部２４は、ＩＣ２０の出力端に配置される。尚、ノイズ低減部２４は、ＩＣ２０に近接して配置され、ノイズ低減部２４とＩＣ２０とを接続する配線の長さを可能な限り短くすることが好ましい。例えば、ノイズ低減部２４は、コイル２２よりもＩＣ２０の近くに配置されてよい。
　制御装置４０は、周波数検出部３０から入力された発振周波数を示す値を、測定対象物Ｔとコイル２２との間の距離Ｄに換算して表示する。制御装置４０は、例えば、パーソナルコンピュータや携帯電話などの端末装置である。また、周波数検出部３０が測定対象物Ｔとコイル２２との間の距離Ｄに換算した値を制御装置４０に出力する場合などには、制御装置４０は、液晶ディスプレイや有機ＥＬ（Electroluminescence）表示装置などであってもよい。
　図３は、第１実施形態の発振回路の発振周波数と、変位センサ１と測定対象物Ｔとの間の距離との関係の一例を示すグラフである。図３に示すように、変位センサ１と測定対象物Ｔとの間の距離が増大すると、発振回路の発振周波数が減少し、変位センサ１と測定対象物Ｔとの間の距離が減少すると、発振回路の発振周波数が増大する。この関係に基づいて、制御装置４０は、周波数検出部３０から入力された発振周波数を測定対象物Ｔとコイル２２との間の距離Ｄに換算した値を算出する。
　図４は、第１実施形態の周波数検出部３０の構成の一例を示すブロック図である。周波数検出部３０は、例えば、周波数カウンタ３２と、出力部３４とを備える。周波数カウンタ３２は、測定対象物Ｔとコイル２２との間の距離に応じた発振回路の発振周波数を検出する。具体的に、周波数カウンタ３２は、測定対象物Ｔとコイル２２との間の距離Ｄに応じて周波数が変化する発振信号の信号値（電圧）が閾値を超えた回数を計数し、計数した回数に基づいて、発振回路の発振周波数を導出する。周波数カウンタ３２が周波数を計数する測定時間は、用途に応じて予め設定することが可能である。測定時間を長くすることで変位センサ１の分解能を高めることが出来る。測定時間は、例えば、１００μｓ、２００μｓ、３００μｓ、４００μｓなどである。
　出力部３４は、周波数カウンタ３２が検出した発振周波数を示す値を、デジタル信号として制御装置４０に出力する。
　以下において、第１実施形態の変位センサ１の動作について説明する。発振回路に含まれるコイル２２を高周波で発振させると、コイル２２から放射される磁界によって、測定対象物Ｔの表面に電磁誘導による誘導電流が発生する。ここで、測定対象物Ｔが移動してコイル２２に接近するあるいはコイル２２から離れると、発振周波数に変化が生じる。
　しかしながら、発振回路の発振周波数を示す信号にはノイズ成分である高調波が含まれている。例えば、図５Ａに示すように、発振回路の発振周波数を示す信号には、測定対象物Ｔとコイル２２との間の距離Ｄを算出するために使用する基本波形以外に、より高い周波数を有する高調波である２次高調波、３次高調波などが含まれている。ＥＭＣ規格では、このような機器から放射される電磁波の強度に関して限度値が定められている。この限度値は、機器（クラス）毎に定められており、周波数に応じて変化する。この限度値の単位としては、例えば、ｄｂμＶ／ｍが用いられる。例えば、工業環境で使用される機器はクラスＡに分類され、一般家庭環境で使用される機器はクラスＢに分類される。クラスＡにおける限度値は、クラスＢにおける限度値よりも高い値に設定されている。図５Ａでは、２次高調波の強度が、クラスＢにおける限度値を超えており、３次高調波の強度が、クラスＡにおける限度値を超えている例を示す。例えば、変位センサ１が工業環境で使用されることを想定している場合には、変位センサ１の外部に放射される２次高調波および３次高調波の強度を、少なくともクラスＡの限度値未満に抑える必要がある。
　そこで、第１実施形態では、発振回路で発生した高調波の強度を低減するノイズ低減部２４が設けられている。高調波を含む信号が、ノイズ低減部２４を通過することで、この高調波の強度が低減される。図５Ｂは、ノイズ低減部２４を通過した後の放射電磁波強度（対策後の放射電磁波強度）を示す図である。図５Ｂにおいて、測定対象物Ｔとコイル２２との間の距離Ｄを算出するために使用される基本波形の強度には変化がなく、２次高調波および３次高調波の強度が、クラスＢにおける限度値未満にまで低減されていることが分かる。これにより、変位センサ１の外部への基準値（クラスＢ）以上の高調波の放射を防止することが出来る。
　周波数検出部３０の周波数カウンタ３２は、信号の発振周波数を検出し、検出した発振周波数を示す値を出力部３４に入力する。次に、出力部３４は、周波数カウンタ３２から入力された発振周波数を示す値をデジタル信号として制御装置４０に出力する。
　制御装置４０は、出力部３４から入力された発振周波数を測定対象物Ｔとコイル２２との間の距離Ｄに換算して表示する。以上により、変位センサ１の利用者は、測定対象物Ｔとの間の距離を測定することが可能である。
　図６は、第１実施形態の変位センサ１の回路構成の一例を示す図である。図６に示す回路図では、周波数カウンタ３２を構成するカウンタ回路３２Ａと、出力部３４を構成するシリアル出力回路３４Ａとが示されている。
　カウンタ回路３２Ａは、例えば、３２ビットの出力０から３１を備えており、各々がシリアル出力回路３４Ａに接続されている、シリアル出力回路３４Ａは、コイル２２の発振周波数に基づいてカウンタ回路３２Ａから出力されるシリアル信号を、外部のクロック端子ＣＬＫから入力されるクロックにしたがって、シリアル出力端子ＳＯＵＴから出力する。
　以上説明した第１実施形態の変位センサ１によれば、発振回路で発生した高調波の強度を低減するノイズ低減部２４が設けられている。これにより、低コストかつ簡易な構成で外部に放射する高調波の強度を低減することが可能な変位センサを提供することが出来る。
　（第２実施形態）
　以下、第２実施形態の距離調節装置２について説明する。図７に示す距離調節装置２は、例えば、第１実施形態の変位センサ１と、制御装置４０Ａと、アクチュエータ（距離調節部）１００とを含む。このため、変位センサ１の構成などについては第１実施形態で説明した図および関連する記載を援用して同じ符号を使用し、説明を省略する。
　制御装置４０Ａは、変位センサ１から入力された値に基づいて、測定対象物と変位センサとの間の距離が所望の距離になるようにアクチュエータ１００を制御する。制御装置４０Ａは、変位センサ１から入力された発振周波数を示す値を、測定対象物Ｔとコイル２２との間の距離Ｄに換算して表示する。さらに、制御装置４０Ａは、換算した距離Ｄに基づいて、アクチュエータ１００に距離調節信号を出力することで、例えば変位センサ１の位置に関するフィードバック制御を行うことが出来る。例えば、変位センサ１（変位センサが設けられた装置）と測定対象物Ｔとの間の距離が所定の閾値よりも小さい場合には、変位センサ１と測定対象物Ｔとの間の距離を増大させて所定の距離に設定する距離調節信号をアクチュエータ１００に出力する。また、例えば、変位センサ１と測定対象物Ｔとの間の距離が所定の閾値よりも大きい場合には、変位センサ１と測定対象物Ｔとの間の距離を減少させて所定の距離に設定する距離調節信号をアクチュエータ１００に出力する。また、変位センサ１と測定対象物Ｔとの間の距離が所定の範囲内である場合には、変位センサ１と測定対象物Ｔとの間の距離を維持させる距離調節信号をアクチュエータ１００に出力する。
　アクチュエータ１００は、測定対象物Ｔと変位センサ１との間の距離を調節する。アクチュエータ１００は、例えば、モーターなどの駆動部を備えている。制御装置４０Ａから入力された距離調節信号に基づいて、アクチュエータ１００は、例えば、変位センサ１の位置を調節する。制御装置４０Ａから、変位センサ１と測定対象物Ｔとの間の距離を増大させ所定の距離に設定する距離調節信号を受信した場合、アクチュエータ１００は、変位センサ１の位置を測定対象物Ｔから遠ざけ、両者が所定の距離となるように調節する。また、制御装置４０Ａから、変位センサ１と測定対象物Ｔとの間の距離を減少させて所定の距離に設定する距離調節信号を受信した場合には、アクチュエータ１００は、変位センサ１の位置を測定対象物Ｔに近付け、両者が所定の距離となるように調節する。また、制御装置４０Ａから、変位センサ１と、測定対象物Ｔとの間の距離を維持する距離調節信号を受信した場合には、アクチュエータ１００は、変位センサ１の位置を移動させず、現在の位置を保つ。
　以上説明した第２実施形態の距離調節装置２によれば、制御装置４０Ａは、周波数検出部３０から入力された発振周波数から距離Ｄを換算し、この距離Ｄに基づく距離調節信号をアクチュエータ１００に出力する。これにより、変位センサ１の位置に関するフィードバック制御を行うことが出来る。尚、第２実施形態では、アクチュエータ１００が変位センサ１の位置を調節する例を示したが、アクチュエータ１００が測定対象物Ｔの位置を調節するようにしてもよい。
　（第３実施形態）
　以下、第３実施形態の変位センサ３について説明する。第１実施形態の変位センサ１と比較して、第３実施形態における変位センサ３は、抵抗部５０をさらに備える点が異なる。このため、第３実施形態の説明において、上記の第１実施形態と同様の部分には同じ参照番号を付与し、その説明を省略あるいは簡略化する。
　図８は、第３実施形態の変位センサ３の構成の一例を示すブロック図である。変位センサ３は、例えば、第１実施形態の変位センサ１における基板１０と、コイル２２と、インバータ２６と、周波数検出部３０とを備える。さらに、変位センサ３は、低減部２８を備える。低減部２８は、例えば、ノイズ低減部２４と、抵抗部５０とを備える。コイル２２と、ノイズ低減部２４と、抵抗部５０と、インバータ２６とがループ回路を形成し、発振回路として機能する。
　抵抗部５０は、発振回路におけるジーメンス（電流の流れやすさ）を減少させることにより、この抵抗部５０を通過する発振信号（電磁波）の強度を低減させる。抵抗部５０は、発振回路の発振周波数を示す信号に含まれる基本波形および２次高調波、３次高調波などの高調波の強度を低減させる。例えば、基本波形の強度がＥＭＣ規格の限度値を超えている場合、この抵抗部５０を設けることにより、基本波形の強度を限度値以下に低減することが出来る。抵抗部５０は、例えば、所定の抵抗値を有する電気抵抗素子を含む。あるいは、基本波形の強度がＥＭＣ規格の限度値に収まっている場合であっても、高調波の強度が高すぎる場合には、抵抗部５０を設けることにより高調波の強度を低減させることができる。これにより、後段のノイズ低減部２４に入力される発振信号の強度を適正値とすることができる。このために抵抗部５０を設けてもよい。
　抵抗部５０の一端はノイズ低減部２４と接続されており、他端はインバータ２６の出力端と周波数検出部３０との間に電気的に接続されている。インバータ２６および周波数検出部３０がＩＣ２０などのハードウェアとして基板１０上に実装されている場合には、抵抗部５０（低減部２８）は、このＩＣ２０の外部に配置され、抵抗部５０の他端が、このＩＣ２０の出力端に接続される。換言すると、ＩＣ２０の出力端とコイル２２との間において、ＩＣ２０の出力端に近い側から、抵抗部５０、ノイズ低減部２４が順に配置されている。このように抵抗部５０およびノイズ低減部２４を配置した場合、まず、抵抗部５０により、ＩＣ２０の出力端から出力された発振信号に含まれる基本波形および高調波の双方の強度が低減される。続いて、ノイズ低減部２４により、抵抗部５０から出力された発振信号に含まれる高調波の強度が低減される。これにより、高強度の発振信号の外部への漏れを効果的に低減させることができる。また、ノイズ低減部２４による高調波低減処理を効果的に行うことができる。
　また、この場合、抵抗部５０を備える低減部２８は、ＩＣ２０に近接して配置され、低減部２８とＩＣ２０とを接続する配線の長さを可能な限り短くすることが好ましい。例えば、低減部２８は、コイル２２よりもＩＣ２０の近くに配置されてよい。これにより、高強度の発振信号の外部への漏れをより効果的に低減させることができる。
　電磁波強度の調整は、インバータ２６のジーメンスと抵抗部５０の抵抗値との比率を調整することで行う。抵抗部５０の抵抗値を増大させると、電磁波強度が低減し、抵抗部５０の抵抗値を減少させると、電磁波強度が増大する。インバータ２６および周波数検出部３０がＩＣ２０として構成されており、このＩＣ２０から出力される電磁波の強度を調整する場合、抵抗部５０の抵抗値は、例えば、以下の式（１）により決定される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
　上記の式（１）において、Ｇ１はＥＭＣ基準を満たしている参照用ＩＣのジーメンスであり、Ｒ１は参照用ＩＣの内部抵抗であり、Ｇ２は調整対象となるＩＣ２０のジーメンスであり、Ｒ２はＩＣ２０の内部抵抗であり、Ｒ３は抵抗部５０の抵抗値である。ここで、ＩＣの内部抵抗とは、インバータ２６の出力端からＩＣ２０の出力端までの抵抗値を表す。この式（１）を満たすＲ３を求めることで、抵抗部５０の抵抗値が決定される。尚、発振回路の発振条件を満たすために、Ｒ３の値は、以下の式（２）によって表されるＱ値が過度に小さくならないように制御する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
　上記の式（２）において、Ｌはコイル２２のインダクタンスであり、ωは角周波数である。
　図９Ａは、第３実施形態の発振回路で発生した放射電磁波強度の一例を示すグラフである。図９Ａには、測定対象物Ｔとコイル２２との間の距離Ｄを算出するために使用される基本波形がクラスＢにおける限度値を超えており、２次高調波の強度がクラスＢにおける限度値を超えており、３次高調波の強度がクラスＡにおける限度値を超えている例を示す。
　図９Ｂは、抵抗部５０およびノイズ低減部２４を通過した後の放射電磁波強度（対策後の放射電磁波強度）を示す図である。図９Ｂにおいて、基本波形の強度が、クラスＢにおける限度値未満にまで低減されていることが分かる。また、上記の第１実施形態のノイズ低減部２４が設けられた構成と比較して、第３実施形態の抵抗部５０およびノイズ低減部２４が設けられた構成では、２次高調波および３次高調波の強度がさらに低減していることが分かる。これにより、変位センサ１の外部への基準値（クラスＢ）以上の電磁波の放射を防止することが出来る。
　また、第３実施形態の発振回路では、ＩＣ２０の出力端とコイル２２との間において、ＩＣ２０の出力端に近い側から、抵抗部５０、ノイズ低減部２４が順に配置されている。ＩＣ２０の出力端から出力された発振信号に含まれる基本波形が大きい場合、まず、抵抗部５０によって発振信号の全体を適正レベルに落とし、その上で、ノイズ低減部２４によって高調波の強度を低減させることが好ましい。
　図１０Ａは、第３実施形態の発振回路で発生した放射電磁波強度の他の例を示すグラフである。図１０Ａには、基本波形、２次高調波および３次高調波の強度がクラスＡにおける限度値を超えている例を示す。
　図１０Ｂは、抵抗部５０を通過した後（ノイズ低減部２４を通過する前）の放射電磁波強度を示すグラフである。図１０Ｂにおいて、基本波形の強度が、クラスＢにおける限度値未満にまで低減されていることが分かる。また、２次高調波および３次高調波の強度も低減されていることが分かる。これにより、発振信号の全体を適正レベルに落とすことができる。
　図１０Ｃは、抵抗部５０およびノイズ低減部２４の双方を通過した後の放射電磁波強度を示すグラフである。図１０Ｃにおいては、基本波形の強度には変化がなく、２次高調波および３次高調波の強度が、クラスＢにおける限度値未満にまで低減されていることが分かる。これにより、変位センサ１の外部への基準値（クラスＢ）以上の電磁波の放射を防止することが出来る。
　また、ＩＣ２０の出力端子と、低減部２８との間をノイズ遮蔽部５２で被覆し、ＩＣ２０の出力端子と、低減部２８とを接続する配線から出力される電磁波の漏れを抑えてもよい。ノイズ遮蔽部５２は、例えば、電磁波シールド効果を有する電磁シート、ゲルなどであってよい。ノイズ遮蔽部５２は、ＩＣ２０および低減部２８の全体を覆ってもよい。
　ＩＣ２０、低減部２８、およびコイル２２は、その全てを基板１０の一面（片側）に配置されてもよいし、基板１０の第１面とこの第１面と対向する第２面とに分けて配置されてもよい。図１１は、ＩＣ２０および低減部２８とコイル２２との配置関係の一例を示す図であり、図８のＡ方向から見た基板１０の側面図である。図１１に示すように、ＩＣ２０および低減部２８を基板１０の第１面Ｆ１に配置し、コイル２２を第１面Ｆ１と対向する第２面Ｆ２に配置してもよい。この場合、ＩＣ２０および低減部２８と、コイル２２とを基板１０を厚さ方向に貫通する配線を用いて接続することにより、配線の長さを短くすることが出来る。
　図１２は、図１１に示す変位センサ３を基板１０の第１面Ｆ１側から見た図である。図１２に示すように、基板１０の第１面Ｆ１のＩＣ２０および低減部２８は、第２面Ｆ２に配置されたコイル２２と対向しない位置（ＩＣ２０および低減部２８と、コイル２２とが互いに重ならない位置）に配置されてよい。これにより、ＩＣ２０および低減部２８による、コイル２２の測定結果への影響を低減させることができる。また、低減部２８からコイル２２に伸びる配線は、コイル２２の配線が構成する同心円の外側に接続されてよく、ＩＣ２０からコイル２２に伸びる配線は、コイル２２の配線が構成する同心円の中心側に接続されてよい。これにより、ＩＣ２０および低減部２８と、コイル２２とを接続する配線の長さを短くすることが出来る。
　以上説明した第３実施形態の変位センサ３によれば、低コストかつ簡易な構成で発振回路の発振周波数を示す信号に含まれる基本波形および高調波の強度を低減することが出来る。尚、ノイズ低減部２４にフェライトなどの磁性材料を追加することで、発振回路の発振周波数は低下する。一方、抵抗部５０を設けることで、発振回路の発振周波数は増大する。このため、ノイズ低減部２４に追加する磁性材料の種類または量などと、抵抗部５０の抵抗値とを調節することにより、発振回路の発振周波数を制御することが出来る。
　汎用的に製造および販売されたＩＣ２０が高強度の電磁波を出力するものである場合には、上記の抵抗部５０を設けることで、用途に応じて電磁波強度を適宜調整することが可能になる。尚、上記の第３実施形態においては、変位センサ３が、ノイズ低減部２４および抵抗部５０の双方を備える例を説明したが、例えば、高調波がわずかである場合、抵抗部５０のみを備えるようにしてもよい。
　本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
　１，３…変位センサ、２…距離調節装置、２０…ＩＣ、２２…コイル、２４…ノイズ低減部（低減部）、２６…インバータ、２８…低減部、３０…周波数検出部、３２…周波数カウンタ、３４…出力部、４０…制御装置、５０…抵抗部、５２…ノイズ遮蔽部、１００…アクチュエータ（距離調節部）

Claims (13)

  1. 　コイルと、
    　前記コイルと電気的に接続され、発振信号を生成するインバータと、
    　前記コイルと前記インバータの出力端との間に電気的に接続され、前記発振信号の強度を低減させる低減部と、
    　前記インバータと電気的に接続された周波数検出部であって、測定対象物と前記コイルとの間の距離に応じて、前記コイル、前記インバータ、および前記低減部を含みかつ発振周波数が３０ＭＨｚ以上である発振回路の発振周波数を検出する周波数検出部と、
    　を備える変位センサ。
  2. 　前記低減部は、所定の周波数以上の前記発振信号の強度を低減させるノイズ低減部を備える、
    　請求項１に記載の変位センサ。
  3. 　前記ノイズ低減部は、磁性材料を含む、
    　請求項２に記載の変位センサ。
  4. 　前記磁性材料は、フェライトを含む、
    　請求項３に記載の変位センサ。
  5. 　前記低減部は、前記発振信号に含まれる基本波形および高調波の強度を低減させる抵抗部を備える、
    　請求項１に記載の変位センサ。
  6. 　前記周波数検出部は、前記測定対象物と前記コイルとの間の距離に応じて周波数が変化する前記発振信号の信号値が閾値を超えた回数を計数し、計数した回数に基づいて、前記発振回路の発振周波数を導出する周波数カウンタを有する、
    　請求項１に記載の変位センサ。
  7. 　前記周波数検出部により検出された発振周波数に基づいて、前記測定対象物と前記コイルと間の距離を示す値をデジタル信号として外部に出力する出力部をさらに備える、
    　請求項１に記載の変位センサ。
  8. 　前記インバータと、前記周波数検出部とが一つのハードウェアで構成され、
    　前記コイルと、前記低減部とが、前記ハードウェアの外部に配置され、
    　前記低減部は、前記ハードウェアの出力端に接続される、
    　請求項１に記載の変位センサ。
  9. 　前記低減部は、前記コイルよりも前記ハードウェアの近くに配置される、
    　請求項８に記載の変位センサ。
  10. 　前記ハードウェアと前記低減部とを接続する配線を少なくとも覆うノイズ遮蔽部をさらに備える、
    　請求項８に記載の変位センサ。
  11. 　前記コイル、前記ハードウェア、および前記低減部が配置される基板をさらに備え、
    　前記ハードウェアおよび前記低減部が前記基板の第１面に配置され、前記コイルが前記基板の前記第１面と対向する第２面に配置される、
    　請求項８に記載の変位センサ。
  12. 　前記低減部は、
    　　前記発振信号に含まれる高調波の強度を低減させるノイズ低減部と、
    　　前記発振信号に含まれる基本波形および高調波の強度を低減させる抵抗部と、
    　を備え、
    　前記ハードウェアの出力端と前記コイルとの間において、前記ハードウェアの出力端に近い側から、前記抵抗部および前記ノイズ低減部が順に配置される、
    　請求項８に記載の変位センサ。
  13. 　請求項１に記載の前記変位センサと、
    　前記測定対象物と前記変位センサとの間の距離を調節する距離調節部と、
    　前記変位センサから入力された値に基づいて、前記測定対象物と前記変位センサとの間の距離が所望の距離になるように前記距離調節部を制御する制御装置と、
    　を備える距離調節装置。
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