(57)【要約】【課題】小型かつ簡単な構成であっても、金属からなる被検出物の渦電流を正確に検出して、金属の有無の検知、金属までの距離の測定を高精度に行える渦電流式金属センサ、及び、金属からなる被検出物の渦電流を正確に検出できる渦電流検出方法を提供する。【解決手段】第１コイル１及び第２コイル２と、第１コイル１を含んで発振する第１発振回路６と、第２コイル２を含んで発振する第２発振回路７と、時間を表す基準時間信号を外部装置から受信するマイクロコンピュータＵ１の第５端子と、前記基準時間信号に基づいて、第１発振回路６及び第２発振回路７夫々における発振周波数を計測する計測部４１と、計測部４１にて計測した発振周波数の差分を算出する算出部４２と、算出部４２にて算出した差分を渦電流の変化量として変換する変換部４３とを備える。【選択図】図４
2018141722.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属からなる被検出物の渦電流を検出する渦電流式金属センサにおいて、
第１コイルを含んで発振する第１発振回路と、
第２コイルを含んで発振する第２発振回路と、
時間を表す基準時間信号を外部装置から受信する受信部と、
前記第１発振回路及び第２発振回路夫々における発振周波数を前記基準時間信号に基づいて計測する計測部と、
該計測部にて計測した発振周波数の差分を算出する算出部と、
該算出部にて算出した差分を前記被検出物の渦電流の変化量として変換する変換部と
を備えることを特徴とする渦電流式金属センサ。
【請求項２】
前記計測部は、前記第１発振回路における発振周波数と、前記第２発振回路における発振周波数とを交互に計測するように構成してあることを特徴とする請求項１記載の渦電流式金属センサ。
【請求項３】
前記第１コイル及び第２コイルは、同軸状に配されていることを特徴とする請求項１または２記載の渦電流式金属センサ。
【請求項４】
前記第１発振回路及び第２発振回路の構成部材は、前記第１コイル及び第２コイルを除いて共通であることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の渦電流式金属センサ。
【請求項５】
その一面に前記第１コイルが配され、その他面に前記第２コイルが配されている基板を備えることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の渦電流式金属センサ。
【請求項６】
前記基準時間信号は前記外部装置のクロック信号であることを特徴とする請求項１から５の何れか一項に記載の渦電流式金属センサ。
【請求項７】
前記基準時間信号は前記外部装置のクロック信号が逓倍された信号であることを特徴とする請求項１から５の何れか一項に記載の渦電流式金属センサ。
【請求項８】
前記基準時間信号は前記外部装置のクロック信号に基づく、前記計測部による発振周波数の計測期間を表す制御信号であることを特徴とする請求項１から５の何れか一項に記載の渦電流式金属センサ。
【請求項９】
前記受信部によって受信された基準時間信号に対して逓倍処理を行なう処理部を備えることを特徴とする請求項６又は７に記載の渦電流式金属センサ。
【請求項１０】
被検出物の有無の検知感度、又は被検出物までの距離の測定感度が調整可能であることを特徴とする請求項９に記載の渦電流式金属センサ。
【請求項１１】
金属からなる被検出物の渦電流を検出する渦電流検出方法において、
前記被検出物からの距離を互いに異ならせて第１コイル及び第２コイルを配置し、
時間を表す基準時間信号を外部装置から受信し、
前記基準時間信号に基づいて、前記第１コイルを含んで発振する発振回路の発振周波数、及び、前記第２コイルを含んで発振する発振回路の発振周波数を夫々計測し、
計測した発振周波数の差分を算出し、
算出した差分を前記被検出物の渦電流の変化量として変換することを特徴とする渦電流検出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属からなる被検出物の渦電流を検出する渦電流式金属センサ及び渦電流検出方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
金属からなる被検出物に対して、該被検出物に生じる渦電流を利用して、種々の検出・検知処理を行う装置が提案されている（特許文献１−３）。
【０００３】
特許文献１には、回転体と一体に回転する突起部の通過を検出する渦電流式のセンサを設け、センサのコイルで発生する磁界の変化に基づいて回転体の回転数を検出する装置が開示されている。特許文献２には、コイルに高周波電流を流し、近接する金属に発生する渦電流によるコイルのインピーダンスの変化から、金属の有無を検知する渦電流式変位センサが開示されている。特許文献３には、渦電流センサを用いて、摩擦材に異物として混入されている金属を検知する装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１６−８９２９号公報
【特許文献２】特開平８−２７１２０４号公報
【特許文献３】特開２０１４−１３００７５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
渦電流式センサにあって、コイルを単体で使用する場合には、渦電流の検出精度が低くなる問題があり、また、温度等の外部環境による検出結果の変動が大きいという問題もある。そして、正確な渦電流が検出できないことにより、検出した渦電流に基づいた金属の検知も精度良く行えなくなる。
【０００６】
また、従来の渦電流式センサでは、使用しているマイクロコンピュータに内蔵されている発振器のクロック信号に基づいて渦電流が検出されていた。
【０００７】
一方、クロックにおいては、いわゆるＥＭＩ（放射ノイズ）問題を回避するために、一般には意図的に周波数をランダムに変動させるスペクトラム拡散等が施されている。更に、クロック信号には低周波数の揺らぎ（ジッタ）が存在し微小に周波数が変動する。従って、従来の渦電流式センサでは、正確な渦電流の検出ができず、誤差が発生するという問題がある。
【０００８】
外部に専用の発振子（発振器）を別途に設け、該発振器が生成するクロック信号を基準とする方法もあるが、発振器は高価であるので製品の製造コストが高くなるうえに、製品の構造を複雑にするという問題がある。
【０００９】
本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、小型かつ簡単な構成であっても、外部環境の影響を受けることなく、金属からなる被検出物の渦電流をより正確に検出して、金属の有無の検知、金属までの距離の測定などを高精度に行えることができ、かつ、被検出物の有無の検知感度、又は被検出物までの距離の測定感度を容易に調整できる渦電流式金属センサ、及び、渦電流検出方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明に係る渦電流式金属センサは、金属からなる被検出物の渦電流を検出する渦電流式金属センサにおいて、第１コイルを含んで発振する第１発振回路と、第２コイルを含んで発振する第２発振回路と、時間を表す基準時間信号を外部装置から受信する受信部と、前記第１発振回路及び第２発振回路夫々における発振周波数を前記基準時間信号に基づいて計測する計測部と、該計測部にて計測した発振周波数の差分を算出する算出部と、該算出部にて算出した差分を前記被検出物の渦電流の変化量として変換する変換部とを備えることを特徴とする。
【００１１】
本発明の渦電流式金属センサにあっては、被検出物の近傍に配した第１コイルを含む第１発振回路の発振周波数と、被検出物の近傍に第１コイルとは被検出物への距離を異ならせて配した第２コイルを含む第２発振回路の発振周波数とを、計測部で計測する。この際、外部装置からの基準時間信号を受信する受信部が受信した基準時間信号に基づいて、計測部は発振周波数の計測を行う。算出部は、計測部が計測した両発振周波数の差分を算出し、変換部は、算出部が算出した差分を被検出物の渦電流の変化量として変換する。被検出物の渦電流が大きくなるとコイルのインダクタンスが減って、そのコイルを含む発振回路の発振周波数は増加する。ここで、被検出物に近い方のコイルは渦電流の変化に応じたインダクタンスの変化量が大きくなるので、発振回路での発振周波数の変動も大きくなる。よって、被検出物からの距離を異ならせて配した２つのコイルを用いて、夫々の発振回路による発振周波数の差分から渦電流を検出することができる。また、検出した渦電流に基づいて、被検出物の有無の検知、被検出物までの距離の測定などを行うことができる。
【００１２】
この際、２つのコイルとして、基板へのパターニング印刷により形成されたコイルなどの扁平コイルを使用でき、構成は小型化する。扁平コイル等、インダクタンスが小さいコイルの場合には発振周波数が高い。結果としてコンピュータのクロックが発振周波数より低いので、周波数測定の場合には同じ分解能を得るための測定時間を短くし、さらに測定時間を一定とすることができる。
【００１３】
また、発振周波数の計測、発振周波数の差分の算出、差分から渦電流への変換の一連の処理を、マイクロコンピュータなどを用いてソフトウェアにて行えて部品点数を削減できるとともに、部品における特性のばらつきを受けることが少なく、検出精度は高い。
【００１４】
本発明に係る渦電流式金属センサは、前記計測部は、前記第１発振回路における発振周波数と、前記第２発振回路における発振周波数とを交互に計測するように構成してあることを特徴とする。
【００１５】
本発明の渦電流式金属センサにあっては、第１発振回路における発振周波数の計測と、第２発振回路における発振周波数の計測とを、切り替えながら交互に行う。よって、一方の発振回路における発振周波数の計測時に、他方の発振回路は発振していないので、一方の発振回路における発振周波数の計測値は、他方の発振回路の発振の影響を受けない。したがって、両発振回路における正確な発振周波数を計測でき、渦電流の検出精度は高い。
【００１６】
本発明に係る渦電流式金属センサは、前記第１コイル及び第２コイルは、同軸状に配されていることを特徴とする。
【００１７】
本発明の渦電流式金属センサにあっては、第１コイル及び第２コイルが同軸状に配されている。よって、コイルの配置に要する面積は小さくて済み、渦電流式金属センサの小型化を図れる。
【００１８】
本発明に係る渦電流式金属センサは、前記第１発振回路及び第２発振回路の構成部材は、前記第１コイル及び第２コイルを除いて共通であることを特徴とする。
【００１９】
本発明の渦電流式金属センサにあっては、第１発振回路と第２発振回路とにおいて、第１コイル及び第２コイルを除く他の構成部材は共通としている。よって、第１発振回路及び第２発振回路夫々で計測される発振周波数は、コイル以外の異なる構成部材による特性のばらつきの影響を受けず、正確な値が計測される。よって、渦電流の検出精度は高い。
【００２０】
本発明に係る渦電流式金属センサは、その一面に前記第１コイルが配され、その他面に前記第２コイルが配されている基板を備えることを特徴とする。
【００２１】
本発明の渦電流式金属センサにあっては、基板の一面に第１コイルが形成され、基板の他面に第２コイルが形成されている。よって、簡単な構成にて、第１コイル及び第２コイルの同軸状配置を実現できる。
【００２２】
本発明に係る渦電流式金属センサは、前記基準時間信号は前記外部装置のクロック信号であることを特徴とする。
【００２３】
本発明にあっては、外部装置からの基準時間信号は該外部装置のクロック信号であり、前記計測部は斯かる外部装置のクロック信号に基づいて第１発振回路及び第２発振回路における発振周波数の計測を行う。
外部からのクロック信号を基準時間信号とすることで正確な渦電流を知ることができる。
【００２４】
本発明に係る渦電流式金属センサは、前記基準時間信号は前記外部装置のクロック信号が逓倍された信号であることを特徴とする。
【００２５】
本発明にあっては、外部装置からの基準時間信号は該外部装置のクロック信号が逓倍された信号であり、前記計測部は逓倍されたクロック信号に基づいて第１発振回路及び第２発振回路における発振周波数の計測を行う。
クロック信号を逓倍化することで渦電流式金属センサの感度を調整することができる。
【００２６】
本発明に係る渦電流式金属センサは、前記基準時間信号は前記外部装置のクロック信号に基づく、前記計測部による発振周波数の計測期間を表す制御信号であることを特徴とする。
【００２７】
本発明にあっては、外部装置からの基準時間信号は、該外部装置のクロック信号に基づく、発振周波数の計測期間を表す制御信号であり、前記計測部は斯かる制御信号に基づいて第１発振回路及び第２発振回路における発振周波数の計測を行う。
外部からのクロック信号に基づいて精度の高い測定を行うことができる。
【００２８】
本発明に係る渦電流式金属センサは、前記受信部によって受信された基準時間信号に対して逓倍処理を行なう処理部を備えることを特徴とする。
【００２９】
本発明にあっては、処理部は例えばＰＬＬ（Ｐｈａｓｅ  Ｌｏｃｋｅｄ  Ｌｏｏｐ）回路を有しており、受信部によって受信された基準時間信号を整数倍にする。
クロック信号を逓倍化することで渦電流式金属センサの感度を調整することができる。
【００３０】
本発明に係る渦電流式金属センサは、被検出物の有無の検知感度、又は被検出物までの距離の測定感度が調整可能であることを特徴とする。
【００３１】
本発明にあっては、例えば、受信部によって受信された基準時間信号が処理部にて逓倍処理可能であるから、計測部による発振周波数の計測の頻度（間隔）を変えることができ、被検出物の有無の検知感度、又は被検出物までの距離の測定感度を調整できる。
【００３２】
本発明に係る渦電流検出方法は、金属からなる被検出物の渦電流を検出する渦電流検出方法において、前記被検出物からの距離を互いに異ならせて第１コイル及び第２コイルを配置し、時間を表す基準時間信号を外部装置から受信し、前記基準時間信号に基づいて、前記第１コイルを含んで発振する発振回路の発振周波数、及び、前記第２コイルを含んで発振する発振回路の発振周波数を夫々計測し、計測した発振周波数の差分を算出し、算出した差分を前記被検出物の渦電流の変化量として変換することを特徴とする。
【発明の効果】
【００３３】
本発明では、小型かつ簡単な構成であるにもかかわらず、温度等の外部環境の変動があっても正確に、かつより高精度に被検出物（金属）の渦電流を検出することができ、渦電流の検出結果に基づいて、金属の有無を正しく検知したり、金属までの距離を高精度に測定したりすることが可能である。また、被検出物の有無の検知感度、又は被検出物までの距離の測定感度を容易に調整できる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本実施の形態に係る渦電流式金属センサの構成を示す斜視図である。
【図２】本実施の形態に係る渦電流式金属センサの構成を示す断面図である。
【図３】本実施の形態に係る渦電流式金属センサと被検出物である金属との位置関係を示す断面図である。
【図４】本実施の形態に係る渦電流式金属センサの機能構成を示すブロック図である。
【図５】本実施の形態に係る渦電流式金属センサの一構成例を示す回路図である。
【図６】本実施の形態に係る渦電流式金属センサの動作を説明するためのタイミングチャートである。
【図７】本実施の形態に係る渦電流式金属センサの動作を説明するためのフローチャートである。
【図８】第１変形例における渦電流式金属センサの構成を示す断面図である。
【図９】第２変形例における渦電流式金属センサの構成を示す断面図である。
【図１０】第３変形例における渦電流式金属センサの構成を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３５】
以下、本発明をその実施の形態を示す図面に基づき具体的に説明する。図１及び図２は、本実施の形態に係る渦電流式金属センサの構成を示す斜視図及び断面図である。
【００３６】
図１及び図２において、１０は扁平矩形状の基板である。基板１０の長手方向における一端部の一面（図示下面）には第１コイル１が形成されている（図２参照）。また、基板１０の前記一端部の他面（図示上面）には、第１コイル１と同軸をなして、第２コイル２が形成されている。これらの第１コイル１及び第２コイル２は、例えば、基板１０への銅箔パターンの印刷により形成される。
【００３７】
基板１０の長手方向における他端部の上面には、該他端部の縁から、前記長手方向にその一部を突出させてコネクタ３が実装されている。基板１０の中央部の上面には、後述する各種の処理を行うマイクロコンピュータからなる電子チップ４が実装されている。さらに、電子チップ４の近傍には、回路部品５が実装されている。回路部品５は、第１コイル１または第２コイル２と発振回路を構成するためのコンデンサなどを含んでいる。本実施の形態に係る渦電流式金属センサ２０は、以上のような構成をなす。
【００３８】
図３は、本実施の形態に係る渦電流式金属センサ２０と被検出物である金属との位置関係を示す断面図である。基板１０の一面（下面）側に、渦電流式金属センサ２０と対向して検出対象である金属３０が配置されている。この配置例では、第１コイル１が第２コイル２よりも、金属３０（被検出物）に近い位置に配されることになる。
【００３９】
図４は、本実施の形態に係る渦電流式金属センサ２０の機能構成を示すブロック図である。図４において、図１及び図２と同一または同様な部分には同一の符号を付している。
【００４０】
第１コイル１と回路部品５の一部とにより、第１発振回路６が構成されており、第２コイル２と回路部品５の一部とにより、第２発振回路７が構成されている。本実施の形態に係る渦電流式金属センサ２０にあっては、第１発振回路６と第２発振回路７とにおいて、第１コイル１及び第２コイル２を除く他の構成部材は共通としているので、部品の点数を減らすことができる。更に、第１発振回路６及び第２発振回路７夫々で計測される発振周波数は、異なる構成部材による特性のばらつきの影響を受けず、正確な値が計測される。よって、金属３０の渦電流の検出精度は高い。
【００４１】
また、電子チップ４は、第１発振回路６及び第２発振回路７夫々における発振周波数を計測する計測部４１と、計測部４１で計測した発振周波数の差分を算出する算出部４２と、算出部４２にて算出した差分を金属３０（被検出物）の渦電流の変化量として変換する変換部４３とを機能的に有している。
【００４２】
更に、回路部品５は、例えば、ＰＬＬ回路を有する処理部５０を備えており、処理部５０は後述する第５端子（受信部）によって受信された、時間を表す基準時間信号に対して逓倍処理を行なうことが出来る。このように処理部５０によって逓倍処理された基準時間信号に基づいて、計測部４１は発振周波数の計測を行う。
【００４３】
図５は、本実施の形態に係る渦電流式金属センサ２０の一構成例を示す回路図である。図５において、コイルＬ１及びコイルＬ２は夫々、前述した第１コイル１及び第２コイル２に該当する。また、マイクロコンピュータＵ１は、前述した電子チップ４に相当する。
【００４４】
コイルＬ１の一端は、マイクロコンピュータＵ１の第６端子に接続され、コイルＬ２の一端は、マイクロコンピュータＵ１の第３端子に接続されている。コイルＬ１の他端及びコイルＬ２の他端はコンデンサＣ１を介してトランジスタＱ１のベースに接続されている。トランジスタＱ１のベース、コレクタ間には抵抗Ｒ２が設けられ、トランジスタＱ１のベース、エミッタ間にはコンデンサＣ２が設けられている。トランジスタＱ１のコレクタは、マイクロコンピュータＵ１の第２端子に接続されているとともに、抵抗Ｒ３を介して接地されている。
【００４５】
マイクロコンピュータＵ１の第１端子には、電源電圧Ｖｄｄの入力端子が接続されている。電源電圧Ｖｄｄの入力端子は、抵抗Ｒ１を介してトランジスタＱ１のエミッタに接続されている。抵抗Ｒ１とトランジスタＱ１のエミッタとの間にはコンデンサＣ３の一端が接続され、コンデンサＣ３の他端は接地されている。電源電圧Ｖｄｄの入力端子と前記第１端子との間にはコンデンサＣ６の一端が接続され、コンデンサＣ６の他端は接地されている。マイクロコンピュータＵ１の第８端子には、接地用の端子が接続されている。
【００４６】
マイクロコンピュータＵ１の第７端子には、抵抗Ｒ４を介して、渦電流に相当する検出電圧Ｖｏｕｔを出力する出力端子が接続されている。該出力端子と抵抗Ｒ４との間にはコンデンサＣ７の一端が接続され、コンデンサＣ７の他端は接地されている。マイクロコンピュータＵ１の第４端子には、抵抗Ｒ６を介して、オフセット制御を行うための制御電圧Ｖｃｏｎｔを入力する入力端子が接続されている。マイクロコンピュータＵ１の第４端子と抵抗Ｒ６との間にはコンデンサＣ５の一端が接続され、コンデンサＣ５の他端は接地されている。
【００４７】
更に、マイクロコンピュータＵ１の第５端子には、抵抗Ｒ５を介して、外部装置のクロック信号出力端子１０１が接続されている。第５端子と抵抗Ｒ５との間にはコンデンサＣ４の一端が接続され、コンデンサＣ４の他端は接地されている。渦電流式金属センサ２０は例えば、前記外部装置に装着されている。
【００４８】
各種のデジタル処理が行われる一般の装置にはクロック信号を生成する高精度の発振器が内蔵されている。このような装置が有する発振器が生成するクロック信号に対して一般にはいわゆるＥＭＩの対策としてスペクトラム拡散等が施されている。
【００４９】
本実施の形態に係る渦電流式金属センサ２０においては、その一例である外部装置の発振器が生成する、スペクトラム拡散等が施されていないクロック信号（以下、基準時間信号ともいう。）をマイクロコンピュータＵ１の第５端子が受信できるように構成されている。すなわち、マイクロコンピュータＵ１の第５端子をクロック信号の受信端子(受信部)に割り当てている。受信した前記基準時間信号に基づいて、計測部４１が発振周波数の計測を行う。また、外部装置からマイクロコンピュータＵ１の第５端子が前記基準時間信号を受信した場合、処理部５０が受信した前記基準時間信号の周波数を逓倍する処理を行ない、逓倍処理された基準時間信号に基づいて、計測部４１が発振周波数の計測を行うように構成しても良い。すなわち、前記基準時間信号は前記外部装置のクロック信号が逓倍処理された信号であっても良い。なお、斯かる逓倍処理は、上述したように渦電流式金属センサ２０にて行われても良く、前記外部装置にて行われても良い。
【００５０】
コイルＬ１、２個のコンデンサＣ２及びＣ３並びにトランジスタＱ１にて、前述した第１発振回路６（コルピッツ発振回路）が構成され、コイルＬ２、２個のコンデンサＣ２及びＣ３並びにトランジスタＱ１にて、前述した第２発振回路７（コルピッツ発振回路）が構成されている。そして、マイクロコンピュータＵ１の切り替え動作（マイクロコンピュータＵ１の第３端子及び第６端子で切り替え動作を行っている）により、第１発振回路６と第２発振回路７とが所定時間ずつ交互に発振するようになっている。
【００５１】
次に、本実施の形態に係る渦電流式金属センサ２０の動作について説明する。図６は、本実施の形態に係る渦電流式金属センサ２０の動作を説明するためのタイミングチャートである。
【００５２】
第１発振回路６と第２発振回路７とを交互に所定時間ずつ発振させ、夫々の発振における発振周波数を、外部装置からの前記基準時間信号を用いて、計測部４１が計測する。所定時間は、例えば２ｍｓである。詳しくは、計測部４１による計測の開始タイミング及び終了タイミング（図６中の矢印参照）を表す制御信号が前記基準時間信号を用いて生成され、計測部４１は斯かる制御信号に応じて第１発振回路６及び第２発振回路７における発振周波数を計測する。
【００５３】
この際、図６に示すように、第１発振回路６を発振させてその発振周波数を計測する期間では第２発振回路７を発振させず、また、第２発振回路７を発振させてその発振周波数を計測する期間では第１発振回路６を発振させない。よって、互いに発振の影響を受けることなく、発振周波数を計測するので、その計測値は精度が高い。
【００５４】
所定時間（例えば２ｍｓ）ずつの発振周波数の計測を終了すると、第１発振回路６における（第１コイル１に由来する）計測された発振周波数と、第２発振回路７における（第２コイル２に由来する）計測された発振周波数との差分を、算出部４２にて算出する。そして、変換部４３により、算出した差分を渦電流の変化量として変換する。
【００５５】
また、第１発振回路６を発振させて、その発振周波数を計測する期間では、それ以前の第１発振回路６と第２発振回路７の計測値（例えばＡ′とＢ′）の差分を、算出部４２にて算出し、変換部４３により、算出した差分を渦電流に変換し、渦電流の変化量を求めるので、各発振回路の発振周波数の計測開始のタイミングで渦電流の変化量の更新が順次行われる。
【００５６】
図７は、本実施の形態に係る渦電流式金属センサ２０の動作を説明するためのフローチャートである。以下においては、説明の便宜上、外部装置１００のクロック信号を用いる場合を例に挙げて説明する。
【００５７】
先ず、外部装置１００は自機の発振器が生成するクロック信号を渦電流式金属センサ２０に送信し（ステップＳ１０１）、渦電流式金属センサ２０が斯かるクロック信号を受信する。
【００５８】
一般に、このようなクロック信号は周波数が高い場合が多いので、処理部５０は受信されたクロック信号に対して逓倍処理を行う（ステップＳ２０１）。しかし、本実施の形態に係る渦電流式金属センサ２０はこれに限るものでなく、外部装置１００にて既に逓倍処理されたクロック信号を受信しても良い。この場合は処理部５０による逓倍処理を省いても良い。
【００５９】
更に、本実施に係る渦電流式金属センサ２０においては、周波数を異にしたクロック信号を受信することにより、又は、処理部５０による逓倍処理の整数倍を変えることにより、渦電流の検知感度を調整可能である。
【００６０】
次いで、計測部４１は逓倍処理済みのクロック信号を基準時間信号としてこれに基づいて、第１発振回路６と第２発振回路７とを交互に所定時間ずつ発振させて発振周波数を計測する（ステップＳ２０２）。
【００６１】
また、算出部４２は第１発振回路６にて計測された発振周波数と、第２発振回路７にて計測された発振周波数との差分を算出する（ステップＳ２０３）。
【００６２】
更に、変換部４３は算出部４２により算出された差分は渦電流の変化量として（すなわち電圧出力）変換する（ステップＳ２０４）。これによって、変換された渦電流に基づき、被検出物（金属３０）の有無の検知、被検出物までの距離の測定を行うことができる。
【００６３】
以降、渦電流式金属センサ２０による検出結果は、例えば、外部装置１００に送信され（ステップＳ２０５）、外部装置１００の表示部等（図示せず）を介して出力される（ステップＳ１０２）。
【００６４】
本実施の形態に係る渦電流式金属センサ２０は以上の記載に限るものでない。例えば、外部装置１００から受信したクロック信号の周波数が所定閾値以上であるか否かを判定する判定部（図示せず）を設け、該判定部によって前記所定閾値以上であると判定された場合のみ斯かる逓倍処理を行うように構成しても良い。
【００６５】
本実施の形態において下記のような利点があげられる。検出対象である金属３０の種類に応じて、渦電流の大きさは変化する。この場合、例えばマイクロコンピュータＵ１の未使用端子を利用して、この未使用端子の電圧レベルを外部から制御することで、感度を調節するオフセット機能を与えることができる。
【００６６】
なお、図５には一例として端子を８個有するマイクロコンピュータを記載したが、この構成に限定されるものではない。必要な場合には異なる端子数のマイクロコンピュータを使用し渦電流の変化などの情報をシリアル通信などの手段で、上位の制御側に伝達し、また上位側からの制御信号を受けることも可能である。
【００６７】
以下、上述したような手順により、渦電流を検出できる原理を説明する。また、渦電流の検出結果に基づいて被検出物（金属３０）の有無の検知、被検出物（金属３０）までの距離の測定を行える。
【００６８】
被検出物の渦電流が大きくなった場合、被検出物の近傍に配されたコイルのインダクタンスは、この渦電流の変動に応じて低下する。この結果、そのコイルを含む発振回路の発振周波数は増加する。ここで、被検出物からの距離を異ならせて２個のコイルを配置している場合、何れのコイルもインダクタンスが低下して、何れの発振回路も発振周波数は増加する。但し、被検出物に近い方のコイルは、遠い方のコイルに比べて、渦電流の変化の影響を強く受けるので、上記の場合、インダクタンスの低下量が大きくなり、発振周波数の増加量も大きくなる。よって、２個のコイル夫々を含む２つの発振回路における発振周波数には、渦電流の変化の程度に応じた分の差異が生じることになる。このように、両発振周波数の差分と渦電流との間には相関関係が存在するので、本実施の形態では、両発振回路の発振周波数の差分に基づいて被検出物の渦電流を検出することが可能である。そして、検出した被検出物の渦電流に基づき、被検出物（金属３０）の有無を検知したり、被検出物（金属３０）までの距離を測定したりすることが可能である。
【００６９】
前述した実施の形態における渦電流式金属センサ２０にあっては、第１コイル１が上記の被検出物（金属３０）に近い方のコイルに該当し、第２コイル２が上記の被検出物（金属３０）に遠い方のコイルに該当する。
【００７０】
本実施の形態に係る渦電流式金属センサ２０によれば、金属に発生する渦電流を検知することができる。よって金属の有無を検知する有無センサとして使用することができる。また、金属との距離を測定する距離センサとして使用することができる。また、回転数検出センサ、近接スイッチとしても使用できる。
【００７１】
上述した実施の形態では、同軸状に基板１０に配した２個のコイル（第１コイル１及び第２コイル２）のインダクタンスの変化を、前記基準時間信号に基づいて駆動される２つの発振回路（第１発振回路６及び第２発振回路７）における発振周波数の差分として検出し、その差分（発振周波数の変化量）をマイクロコンピュータＵ１にて演算処理して渦電流の変化を検出している。ここで、２個のコイル夫々を交互に発振回路に接続させて、前記基準時間信号に基づき、夫々所定時間にわたって交互にマイクロコンピュータＵ１にて発振周波数を計測し、その差分を算出して渦電流の変化を検出している。
【００７２】
本実施の形態では、第１コイル１及び第２コイル２を基板１０の上下面に同軸状に配しているので、コイルの配置に必要な面積を低減でき、水平方向でのコンパクト化を図れる。また、基板１０に導体パターンを印刷してコイルを形成するようにしたので、高さ方向（基板１０の厚み方向）における低背化を図れる。さらに、マイクロコンピュータを用いて各種の処理を行うようにしたので、部品点数を低減できて、回路部品を実装する面積は少なくて済む。以上のことから、渦電流式金属センサの大幅な小型化を実現できる。
【００７３】
２つの発振回路における発振周波数の計測を交互に行うようにしているので、一方のコイルを含む発振回路の計測が他方のコイルで発生する磁束（他方のコイルでのインダクタンス変化）の影響を受けないため、正確な発振周波数を計測することができ、この結果、高い精度にて渦電流を検出することが可能である。
【００７４】
本実施の形態では、２つの発振回路を構成するトランジスタとコンデンサを共通とし、コイルを発振回路それぞれに配置したので、部品の数を少なくすることができて、コストダウンがはかれる。又部品数が少ないため部品特性のばらつきを低減でき、さらに温度変化、ノイズといった外乱の影響を受け難く、正確な測定が可能となる。
【００７５】
マイクロコンピュータを用いてソフトウェアにより種々の処理を行うようにしたので、ハードウェアとしての回路部品の点数を減少できて、回路部品における特性のばらつきの影響を受けることが少なくなる。また、ソフトウェアにて処理するので、環境（温度、湿度など）の影響を受けにくくなる。よって、検出される渦電流の精度を高めることができる。
【００７６】
また、検出する金属３０の種類が異なる場合でも、ソフトウェアの内容を変更するのみで簡単に対応できる。よって、大量生産が容易となって、低コスト化を図ることができる。
【００７７】
更に、本実施の形態に係る渦電流式金属センサ２０においては前記基準時間信号を変化させることにより、前記制御信号、すなわち発振周波数の計測の計測時間を変更することができるから、被検出物の有無の検知感度、又は被検出物までの距離の測定感度を容易に調整できる。より詳しくは、外部装置１００のクロック信号を外部装置１００にて適宜処理（例えば、逓倍）してもよく、外部装置１００から受信したクロック信号に対して渦電流式金属センサ２０にて逓倍処理を施しても良い。
【００７８】
以上においては、前記基準時間信号が外部装置１００のクロック信号そのままである場合及び逓倍処理が施されたものである場合について説明したが本実施の形態はこれに限られるものでない。例えば、前記基準時間信号は外部装置１００のクロック信号に基づく、計測部４１による発振周波数の計測の開始時及び／又は終了時を表す制御信号であっても良い。すなわち、計測部４１による発振周波数の計測に用いられる制御信号が、外部装置１００のクロック信号に基づいて、渦電流式金属センサ２０又は外部装置１００にて生成されても良い。
【００７９】
上述した実施の形態では、基板１０の上面及び下面に夫々導体パターンを印刷して、第１コイル１及び第２コイル２を同軸状に形成するようにしたが、第１コイル１及び第２コイル２の形成手法は、これに限らず、他の手法であっても良い。以下、これらの他の手法について変形例として説明する。
【００８０】
（第１変形例）
図８は、第１変形例における渦電流式金属センサの構成を示す断面図である。図８において、図１及び図２と同一または同様な部材には同一番号を付している。第１変形例では、基板１０の下面に、例えば銅箔のパターン印刷により、第１コイル１と第２コイル２とを、絶縁層を挟んで同軸状に積層させて形成している。また、基板１０の上面には、コイルは形成されておらず、上述した実施の形態と同様な電子チップ４、回路部品５及びコネクタ３が実装されている。第１コイル１及び第２コイル２は、電子チップ４及び回路部品５の実装位置の直下に形成されている。よって、渦電流式金属センサの構成の更なる小型化を図ることができる。なお、図８に示す構成とは異なり、上記第１変形例に述べたような同心円状の第１コイル１及び第２コイル２を、電子チップ４及び回路部品５の実装位置の直下に形成するようにしても良い。
【００８１】
（第２変形例）
図９は、第２変形例における渦電流式金属センサの構成を示す断面図である。図９において、図１及び図２と同一または同様な部材には同一番号を付している。第２変形例では、基板１０の一端部の下面に、別部品の空心コイルを実装して第１コイル１を形成し、基板１０の一端部の上面に、第１コイル１と同軸をなして、別部品の空心コイルを実装して第２コイル２を形成している。基板１０の上面の残りの領域には、上述した実施の形態と同様な電子チップ４、回路部品５及びコネクタ３が実装されている。
【００８２】
（第３変形例）
図１０は、第３変形例における渦電流式金属センサの構成を示す断面図である。図１０において、図１及び図２と同一または同様な部材には同一番号を付している。第３変形例では、基板１０の一端部の上面に、別部品の２個の空心コイルを積層実装して第１コイル１及び第２コイル２を形成している。基板１０の上面の残りの領域には、上述した実施の形態と同様な電子チップ４、回路部品５及びコネクタ３が実装されている。なお、図１０に示す構成とは異なり、基板１０の下面に、上記のような２個の空心コイルの積層構成をなす第１コイル１及び第２コイル２を形成するようにしても良い。
【００８３】
本発明においては、コイルの大きさ（直径）を同じとし、被測定物である金属との距離を変えて配置することで、被検出物により近いコイルのインダクタンス変化量が大きくなることを利用して渦電流を検出したが、コイル同志でインダクタンスの変化量に差が出ればよく、例えば被検出物との距離を同じとしてもコイルの大きさ等（直径等）を変えることで同様の測定を可能とすることができる。
【００８４】
なお、開示された実施の形態は、全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上述の説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００８５】
１  第１コイル
２  第２コイル
３  コネクタ
４  電子チップ
５  回路部品
６  第１発振回路
７  第２発振回路
１０  基板
２０  渦電流式金属センサ
３０  金属（被検出物）
４１  計測部
４２  算出部
４３  変換部
５０  処理部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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