(57)【要約】【課題】  被検出物が肥料や籾などであっても容易に検知でき、また、検出面に水滴や固形物などが付着していても誤作動することなく検出対象の被検出物を検出できる静電容量形近接センサを提供することを目的とする。【解決手段】  センサヘッドに配置された検出電極１と、この検出電極１の周囲を取り囲むように設けられた遮蔽電極２と、被検出物の接近により検出電極１の静電容量が変化したときに高周波信号を発振して信号処理回路４の検波回路に出力する発振回路３とを備えた静電容量形近接センサにおいて、前記の発振回路３は、遮蔽電極２を接地してゼロ電位にし、このゼロ電位の遮蔽電極２により、電圧印加による検出電極１の正電荷を増加させ、この増加した正電荷により検出電極１の静電容量を大きくなるようにした。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
センサヘッドに配置された検出電極と、この検出電極の周囲を取り囲むように設けられた遮蔽電極と、被検出物の接近により前記検出電極の静電容量が変化したときに信号を発振する発振回路とを備えた静電容量形近接センサにおいて、
前記発振回路は、前記遮蔽電極をゼロ電位にし、このゼロ電位の遮蔽電極により、電圧印加による前記検出電極の正電荷を増加させ、この増加した正電荷により前記検出電極の静電容量を大きくしたことを特徴とする静電容量形近接センサ。
【請求項２】
センサヘッドに配置された検出電極と、この検出電極の周囲を取り囲むように設けられた遮蔽電極と、被検出物の接近により前記検出電極の静電容量が変化したときに信号を発振する発振回路とを備えた静電容量形近接センサにおいて、
前記発振回路は、前記遮蔽電極を中間電位にし、電圧印加による前記検出電極の電荷を前記遮蔽電極の中間電位との電位差に応じて発生させ、この電荷により前記検出電極の静電容量を小さくしたことを特徴とする静電容量形近接センサ。
【請求項３】
センサヘッドに配置された検出電極と、この検出電極の周囲を取り囲むように設けられた遮蔽電極と、被検出物の接近により前記検出電極の静電容量が変化したときに信号を発振する発振回路とを備えた静電容量形近接センサにおいて、
前記発振回路は、前記遮蔽電極を高電位にして、電圧印加による前記検出電極の電荷を減少させ、この電荷により前記検出電極の静電容量を小さくしたことを特徴とする静電容量形近接センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、検出電極の静電容量の変化に基づいて被検出物を検出する静電容量形近接センサに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の静電容量形近接センサとして、４層のプリント基板を用いてセンシング部と信号処理部を一体形成したものがある。センシング部は、検出電極、この裏面側に積層配置された遮蔽電極及び接地電極からなり、信号処理部は、発振回路、周波数弁別部並びに出力回路からなっている。発振回路は、ベースが検出電極に、エミッタ側が遮蔽電極に接続されたトランジスタを有し、この接続により検出電極側が高インピーダンスとなり、遮蔽電極側は、出力インピーダンスが小さくなって接地端間との静電容量の影響を小さく抑えている。この発振回路は、被検出物の近接によって検出電極と接地端間の静電容量が大きくなると、発振回路のループ利得が増大し、発振振幅が大きくなると同時に、被検出物が接近するにしたがって発振周波数が低下するようになっている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−１１１４６９号公報（第３−４頁、図１−図４）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
前述した従来の静電容量形近接センサは、検出対象が金属以外のガラス瓶やプラスチックなど大きな被検出物を検知するものであって、物自体が小さくて薄く、しかも比誘電率の小さい例えば肥料や籾、アクリル樹脂などの被検出物を検出するには難しかった。
【０００５】
本発明は、かかる課題を解決するためになされたもので、被検出物が肥料や籾などであっても容易に検知でき、また、検出面に水滴や固形物などが付着していても誤作動することなく検出対象の被検出物を検出できる静電容量形近接センサ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】
【０００６】
本発明に係る静電容量形近接センサは、センサヘッドに配置された検出電極と、この検出電極の周囲を取り囲むように設けられた遮蔽電極と、被検出物の接近により検出電極の静電容量が変化したときに信号を発振する発振回路とを備えた静電容量形近接センサにおいて、発振回路は、遮蔽電極をゼロ電位にし、このゼロ電位の遮蔽電極により、電圧印加による検出電極の正電荷を増加させ、この増加した正電荷により検出電極の静電容量を大きくした。
【０００７】
本発明に係る静電容量形近接センサは、センサヘッドに配置された検出電極と、この検出電極の周囲を取り囲むように設けられた遮蔽電極と、被検出物の接近により検出電極の静電容量が変化したときに信号を発振する発振回路とを備えた静電容量形近接センサにおいて、発振回路は、遮蔽電極を中間電位にし、電圧印加による検出電極の電荷を遮蔽電極の中間電位との電位差に応じて発生させ、この電荷により検出電極の静電容量を小さくした。
【０００８】
本発明に係る静電容量形近接センサは、センサヘッドに配置された検出電極と、この検出電極の周囲を取り囲むように設けられた遮蔽電極と、被検出物の接近により検出電極の静電容量が変化したときに信号を発振する発振回路とを備えた静電容量形近接センサにおいて、発振回路は、遮蔽電極を高電位にして、電圧印加による検出電極の電荷を減少させ、この電荷により検出電極の静電容量を小さくした。
【発明の効果】
【０００９】
本発明は、遮蔽電極をゼロ電位にし、このゼロ電位の遮蔽電極により、電圧印加による検出電極の正電荷を増加させ、この増加した正電荷により検出電極の静電容量を大きくすることにより、検出精度が上がり、このため、静電容量の小さい被検出物を容易に検出できる。
【００１０】
本発明は、遮蔽電極を中間電位にし、電圧印加による検出電極の電荷を遮蔽電極の中間電位との電位差に応じて発生させ、この電荷により検出電極の静電容量を小さくすることにより、水滴や粉などが検出電極の検出面に付着しても検出することがなくなり、検出対象の被検出物のみを検出できる。
【００１１】
また本発明は、遮蔽電極を高電位にして、電圧印加による検出電極の電荷を減少させ、この電荷により検出電極の静電容量を小さくすることにより、水滴や粉などが検出電極の検出面に付着しても検出することがなくなり、検出対象の被検出物のみを検出できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
実施の形態１．
図１は本発明の実施の形態１を示す静電容量形近接センサの回路図である。
実施の形態１の静電容量形近接センサは、外観が例えば円柱状に形成されたケース（図示せず）を備え、そのケース内部に、図１に示す検出電極１と、遮蔽電極２と、発振回路３と、検波回路及び出力回路からなる信号処理回路４とが設けられてなっている。検出電極１は、ケース内の一端（センサヘッド）に配置され、遮蔽電極２は、検出電極１の周囲を取り囲むように設けられて接地されている。発振回路３及び信号処理回路４は、それぞれ回路基板からなっている。
【００１３】
発振回路３は、コレクタ側が抵抗Ｒ２を介して電源に接続されていると共に、抵抗Ｒ１を介してベースと接続され、そのベース側が検出電極１に接続され、エミッタ側が抵抗Ｒ３を介して遮蔽電極２に接続されたトランジスタＴｒ１と、コレクタ側が電源に接続され、ベース側がトランジスタＴｒ１のコレクタと接続され、エミッタ側が信号処理回路４の検波回路に接続されていると共に、抵抗Ｒ５を介してトランジスタＴｒ１のベースと接続され、かつ、遮蔽電極２に抵抗Ｒ６を介して接続されたトランジスタＴｒ２と、このトランジスタＴｒ２の出力側と接地側との間に直列接続された抵抗Ｒ７、Ｒ８、Ｒ９並びに抵抗Ｒ８に並列接続された定数変更用の抵抗ＶＲ１からなる感度調整回路３ａと、この感度調整回路３ａの出力端とトランジスタＴｒ１のエミッタ側との間に挿入された直流遮断用の結合コンデンサＣ１とからなっている。前述した感度調整回路３ａは、検出電極１による被検出物との検出距離を調整するためのもので、抵抗ＶＲ１の定数を可変することでその検出距離の調整を行えるようになっている。
【００１４】
前記のように構成された静電容量形近接センサにおいては、被検出物が前記距離に達するまでトランジスタＴｒ１がオン状態、トランジスタＴｒ２がオフ状態となっていて、発振が行われていない状態となっている。この場合、遮蔽電極２が接地されて０Ｖになっているため、検出電極１に生じる正電荷Ｑが増加し、検出電極１と遮蔽電極２との間並びに検出電極１と接地（大地）との間に静電容量Ｃが発生していて、発振し易い状態となっている。検出電極１の正電荷Ｑが増加するということは、検出電極１と接地（大地）との間の静電容量Ｃが増加したことになるので、トランジスタＴｒ１のベース抵抗Ｒ６のインピーダンスが低下する。
【００１５】
この状態において、被検出物が検出電極１に接近して前記距離に達すると、検出電極１の正電荷Ｑによって被検出物の電荷が電気分極され、静電容量Ｃが大きくなる。この時、その静電容量Ｃにより抵抗Ｒ６が低インピーダンスとなるので、トランジスタＴｒ１がオフし、トランジスタＴｒ２がオンする。このトランジスタＴｒ２のオンにより、Ｒ７、Ｒ８、ＶＲ１、Ｒ９で分圧された出力がＣ１を介してＴｒ１のエミッタに入力され、正帰還がかかり、発振が開始される。この一連の動作は、検出電極１が被検出物を検出している間繰り返し行われ、トランジスタＴｒ２のエミッタ側から高周波の信号が発振される。
【００１６】
以上のように実施の形態１によれば、遮蔽電極２を接地して０Ｖになるようにして電源印加による検出電極１の正電荷Ｑを増加させ、この正電荷Ｑによって検出電極１と遮蔽電極２間並びに検出電極１と接地間に容量の大きい静電容量Ｃを発生させるようにしたので、小さくて薄い、しかも比誘電率の小さな肥料や籾などの被検出物を検出することが可能になった。
【００１７】
実施の形態２．
図２は本発明の実施の形態２を示す静電容量形近接センサの回路図である。この図に示す静電容量形近接センサは、発振回路３の抵抗Ｒ２、Ｒ１、Ｒ６で分圧した電圧Ｖａを、感度調整回路３ａの抵抗Ｒ７、Ｒ８、Ｒ９によって電源と接地間のほぼ中間の電圧Ｖｂ（中間電位）になるように分圧し、遮蔽電極２に印加したものである。なお、感度調整回路３ａの抵抗ＶＲ１は、電圧Ｖｂの値を調整すためのものである。
【００１８】
この静電容量形近接センサにおいては、センサヘッドの先端部（検出面）に水滴や固形物などが付着した場合、その付着物の電荷が検出電極１の正電荷によって分極し、付着物の分極に伴って遮蔽電極２の先端部側（検出電極１の周囲の部分）に正電荷が集中し、付着物と検出電極１の間並びに付着物と遮蔽電極２の間にそれぞれ静電容量Ｃが発生する。この時、これらの静電容量Ｃにより、トランジスタＴｒ１のコレクタ側の抵抗Ｒ２とベース側の抵抗Ｒ１が低インピーダンスとなり、トランジスタＴｒ１のオン状態が保持される。  
【００１９】
この状態において、肥料や籾などの被検出部が接近して本センサが検出可能な距離まで達すると、その被検出物の電荷の影響により検出電極１の電荷が増加し、検出電極１と被検出物の間に大きな静電容量Ｃが発生する。この増加した静電容量Ｃにより、抵抗Ｒ６が低インピーダンスとなるので、トランジスタＴｒ１がオフし、トランジスタＴｒ２がオンする。このトランジスタＴｒ２のオンにより、Ｒ７、Ｒ８、ＶＲ１、Ｒ９で分圧された出力がＣ１を介してＴｒ１のエミッタに入力され、正帰還がかかり、発振が開始される。この一連の動作は、前述した実施の形態１と同様に、検出電極１が被検出部を検出している間繰り返し行われ、トランジスタＴｒ２のエミッタ側から高周波の信号が発振される。
【００２０】
このように、検出面に水滴や固形物などが付着しても発振しないように遮蔽電極２を中間電位としたので、検出対象の被検出物のみを検出できるようになった。
【００２１】
なお、前記の実施の形態２では、遮蔽電極２が中間電位になるようにしたが、例えば図３に示すように遮蔽電極２に電源を印加して高電位となるようにしてもよい。この場合、、検出面に多くの水滴や固形物などが付着しても発振しせず、検出対象の被検出物が接近したときに発振する。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の実施の形態１を示す静電容量形近接センサの回路図である。
【図２】本発明の実施の形態２を示す静電容量形近接センサの回路図である。
【図３】他の実施の形態を示す静電容量形近接センサの回路図である。
【符号の説明】
【００２３】
１  検出電極、２  遮蔽電極、３  発振回路、３ａ  感度調整回路、４  信号処理回路、Ｔｒ１、Ｔｒ２  トランジスタ。
【図１】
2005286479.tif 000003
【図２】
2005286479.tif 000004
【図３】
2005286479.tif 000005