(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
検知対象物に接近するのに追従して出力値が一方方向に変動するとともに検知対象物から離反するのに追従して出力値が他方方向に変動するセンサの出力を処理する回路であって、
第１入力端子と第２入力端子を有しており、第１入力端子の入力値と第２入力端子の入力値の大小を判定する判定回路と、
センサの出力端子と判定回路の第１入力端子を接続しており、センサの出力値を判定回路の第１入力端子に入力する第１接続回路と、
センサの出力端子と判定回路の第２入力端子を接続しており、センサの出力値を前記一方方向に所定幅だけ変化させたオフセット値に所定の時定数で追従する参照値を判定回路の第２入力端子に入力する第２接続回路と、
を備え、
センサを走査したときに検知対象物が存在していると、センサの出力値に対して参照値が遅れて変動することにより、検知対象物の近傍においてセンサの出力値と参照値の大小関係が反転し、判定回路によって検知対象物が存在すると判断され、
判定回路によって検知対象物が存在すると判断された範囲でセンサを再度走査すると、判定回路によって検知対象物が存在すると判断される範囲が狭まることを特徴とする処理回路。
【請求項２】
前記第２接続回路は、センサの出力値が前記一方方向に変動するときよりも、センサの出力値が前記他方方向に変動するときの方が、前記時定数が小さく設定されていることを特徴する請求項１の処理回路。
【請求項３】
前記センサの出力値が前記一方方向に前記参照値を超えて変動したときに、前記参照値の前記一方方向への変動を抑制する回路が付加されていることを特徴とする請求項１又は２の処理回路。
【請求項４】
検知対象物に接近するのに追従して出力電圧が低下するとともに検知対象物から離反するのに追従して出力電圧が上昇するセンサの出力電圧を処理する回路であって、
第１入力端子と第２入力端子を有しており、第１入力端子の入力電圧と第２入力端子の入力電圧の大小を判定する判定回路と、
センサの出力端子と判定回路の第１入力端子を接続しており、センサの出力電圧を判定回路の第１入力端子に入力する第１接続回路と、
センサの出力端子と判定回路の第２入力端子を接続しており、センサの出力電圧を所定幅だけ低下させたオフセット値に所定の時定数で追従する参照電圧を判定回路の第２入力端子に入力する第２接続回路を備えており、
前記第２接続回路は、一端がセンサの出力端子に接続されているとともに他端が判定回路の第２入力端子に接続されている第２抵抗器と、一端が判定回路の第２入力端子に接続されているとともに他端が接地電位に接続されている第３抵抗器と、一端が判定回路の第２入力端子に接続されているとともに他端が接地電位に接続されているコンデンサを備え、
センサを走査したときに検知対象物が存在していると、センサの出力電圧に対して参照電圧が遅れて変動することにより、検知対象物の近傍においてセンサの出力電圧と参照電圧の大小関係が反転し、判定回路によって検知対象物が存在すると判断され、
判定回路によって検知対象物が存在すると判断された範囲でセンサを再度走査すると、判定回路によって検知対象物が存在すると判断される範囲が狭まることを特徴とする処理回路。
【請求項５】
前記第２抵抗器の両端をダイオードを介して接続している回路が付加されていることを特徴とする請求項４の処理回路。
【請求項６】
前記判定回路は、第１入力端子が反転入力端子であるとともに第２入力端子が非反転入力端子である演算増幅器であり、
前記演算増幅器の非反転入力端子と前記演算増幅器の出力端子とを接続している回路が付加されていることを特徴とする請求項４又は５の処理回路。
【請求項７】
請求項１から６のいずれかの処理回路と、
前記処理回路に接続されており、検知対象物に接近するのに追従して出力値が一方方向に変動するとともに検知対象物から離反するのに追従して出力値が他方方向に変動するセンサと、
を備える検知器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、センサの出力を処理する回路に関する。特に、検知対象物との距離に応じて出力値が変動するセンサの出力を処理する回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば金属検知器のように、対象物を検知するための検知器が開発されている。検知器は、センサと、センサの出力を処理する回路を備えている。センサは、検知対象物との距離に応じて出力値、例えば出力電圧が変動する。センサ出力の処理回路は、センサの出力値を所定の参照値と比較し、その大小を判定することによって、検知対象物の存否を判断する。検知器の感度は、参照値を調整することによって変化する。参照値は外部から調整可能となっており、作業者等が検知器の感度を調整できるようになっている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
検知器の感度を高く設定しておくと、比較的に離れた位置から検知対象物を検知することができるが、検知対象物から広範囲に亘って検知器が反応してしまうことから、検知対象物の位置を正確に特定することができなくなる。逆に、検知器の感度を低く設定しておくと、検知した検知対象物の位置を正確に特定することはできるが、検知対象物を検知できずに看過してしまう可能性が高くなってしまう。従来の検知器を利用する場合、先ず検知器の感度を高く設定した状態で検知対象物を検知し、検知器の感度を徐々に低めながら検知対象物の位置を特定していくという面倒な作業が必要となる。
本発明は、上記の問題を解決する。本発明では、外部からの感度調整作業を必要とすることなく、検知対象物を確実に検知し、その位置を正確に特定することができる検知器を具現化するための技術を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明は、検知対象物に接近するのに追従して出力値が一方方向に変動するとともに検知対象物から離反するのに追従して出力値が他方方向に変動するセンサの出力を処理する回路に具現化することができる。この処理回路は、第１入力端子と第２入力端子を有しており、第１入力端子の入力値と第２入力端子の入力値の大小を判定する判定回路と、センサの出力端子と判定回路の第１入力端子を接続しており、センサの出力値を判定回路の第１入力端子に入力する第１接続回路と、センサの出力端子と判定回路の第２入力端子を接続している第２接続回路を備えている。第２接続回路は、センサの出力値を前記一方方向に所定幅だけ変化させたオフセット値に所定の時定数で追従する参照値を判定回路の第２入力端子に入力する。
【０００５】
この処理回路では、センサの出力値と比較するための参照値が、センサの出力値に基づいて設定される。例えばセンサの出力値が一定値を維持している場合は、参照値がオフセット値に等しく設定され、参照値とセンサの出力値との差が所定幅に維持される。また、センサの出力値が前記所定の時定数に対して緩やかに変動している場合も、参照値はオフセット値に略等しく設定され、参照値とセンサの出力値との差が所定幅に維持される。一方、センサの出力値が前記所定の時定数に対して急速に変動している場合は、参照値がオフセット値に対して遅れて変動し、参照値とセンサの出力値との差が時間的に変化する。
センサを走査したときに検知対象物が存在していると、センサが検知対象物に接近するのに追従してセンサの出力値は一方方向に変動し、センサが検知対象物から離反するのに追従してセンサの出力値は他方方向に変動する。このとき、センサの出力値に対して参照値は遅れて変動することから、検知対象物の近傍においてセンサの出力値と参照値の大小関係が反転し、判定回路によって検知対象物が存在すると判断される。この段階では、検知器によって検知対象物が存在すると判断される検知器の存在範囲が、比較的に広範囲に亘ることとなる。
検知対象物が存在すると判断された範囲内においてセンサを静止させ、センサの出力値が変動しない状態を維持すると、参照電圧がオフセット電圧へと接近していき、センサの出力値と参照値の大小関係が再度反転する。即ち、検知対象物が存在しないと判断されるレベルまで、検知対象物を検知する感度が自動的に調整される。この状態で、検知対象物が存在すると判断された範囲で再びセンサを走査する場合には、検知器によって検知対象物が存在すると判断される検知器の存在範囲が、狭められる。上記の手順を繰り返すことによって、検知対象物の位置を正確に特定することができる。なお、センサは必ずしも静止させる必要はなく、例えば検知対象物が存在すると判断された範囲でセンサを往復走査していれば、参照値は徐々に調整されていくので、検知対象物の位置を正確に特定することができる。
この処理回路を用いることによって、外部からの感度調整作業を必要とすることなく、検知対象物を確実に検知し、その位置を正確に特定することができる検知器を具現化することができる。
【０００６】
第２接続回路は、センサの出力値が前記一方方向に変動するときよりも、センサの出力値が前記他方方向に変動するときの方が、前記時定数が小さく設定されていることが好ましい。
それにより、センサが検知対象物から離反したときや、検知器の電源を投入したときなどに、参照値を速やかにオフセット値へと復帰させることができる。
【０００７】
センサの出力値が前記一方方向へ参照値を超えて変動したときに、参照値の一方方向への変動を抑制する回路が付加されていることが好ましい。
センサの出力値が前記一方方向へ参照値を超えて変動した以降において、参照値がセンサの出力値に追従して一方方向に変動し続けると、検知対象物を検知する感度が過剰に低下してしまうことがある。
センサの出力値が前記一方方向へ参照値を超えて変動したときに、参照値が一方方向へ変動することを抑制することによって、検知対象物を検知する感度が過剰に低下することを防止することができる。
【０００８】
前記センサが、検知対象物に接近するのに追従して出力電圧が低下するとともに検知対象物から離反するのに追従して出力電圧が上昇する場合、一端がセンサの出力端子に接続されているとともに他端が判定回路の第２入力端子に接続されている第２抵抗器と、一端が判定回路の第２入力端子に接続されているとともに他端が接地電位に接続されている第３抵抗器と、一端が判定回路の第２入力端子に接続されているとともに他端が接地電位に接続されているコンデンサとを備えている第２接続回路を用いることができる。
それにより、センサの出力電圧を所定幅だけ低下させたオフセット電圧に所定の時定数で追従する参照電圧を判定回路の第２入力端子に入力する第２接続回路を、比較的に簡単な構成によって具現化することができる。
【０００９】
上記した処理回路では、第２抵抗器の両端をダイオードを介して接続している回路が付加されていることが好ましい。
それにより、比較的に簡単な構成によって、センサの出力電圧が低下するときよりも、センサの出力電圧が上昇するときの方が、第２接続回路の時定数を小さくすることができる。
【００１０】
上記した判定回路が、第１入力端子が反転入力端子であるとともに第２入力端子が非反転入力端子である演算増幅器である場合、演算増幅器の非反転入力端子と前記演算増幅器の出力端子とを接続している回路が付加されていることが好ましい。
それにより、比較的に簡単な構成によって、センサの出力電圧が参照値を超えて低下したときに、参照値が低下することを抑制することができる。
【００１１】
本発明の技術によって、新規で有用な検知器が具現化される。この検知器は、上記した処理回路と、その処理回路に接続されており、検知対象物に接近するのに追従して出力値が一方方向に変動し、検知対象物から離反するのに追従して出力値が他方方向に変動するセンサとを備えている。
この検知器によると、外部からの感度調整作業を必要とすることなく、検知対象物を確実に検知し、その位置を正確に特定することができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によると、検知対象物の存在範囲が絞り込まれていないために検知器を一方方向に移動させる間は、検知感度を上げて遠い距離に検知対象物があってもその検知対象物を検知できる感度に自動調整するとともに、検知対象物の存在範囲が絞り込まれて検知器を往復動作し始めると、近い距離に検知対象物がなければ検知対象物を検知しない感度に自動調整することができる。
外部からの感度調整作業を必要とすることなく、検知対象物を見過ごすことがなく、しかも、検知対象物位置を正確に特定することができる検知器が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
最初に、以下に説明する実施例の主要な特徴を列記する。
（形態１）  検知器は、金属体に接近するほど出力値が一方方向に変動するとともに、金属体から離反するほど出力値が他方方向に変動する金属センサを備えている。
（形態２）  第１接続回路には、ノイズフィルタ回路が設けられている。
（形態３）  第２接続回路には、センサの出力電圧を少なくとも２つの抵抗器によって分圧する分圧回路が構成されている。
（形態４）  第２接続回路には、分圧回路が出力するオフセット電圧に、所定の時定数で追従する参照電圧を出力する遅れ回路が構成されている。
【実施例】
【００１４】
（実施例１）
図１は、実施例１の金属検知器１０の回路構成を示している。図１に示すように、金属検知器１０は、主に、金属センサ２０と、処理回路１５と、発光ダイオード４６と、直流電源１２等を備えている。
金属センサ２０は、いわゆる高周波発振型のセンサであり、サーチコイル等を含む発振回路を備えている。図１に示すように、金属センサ２０は、直流電源１２から電力供給を受けて発振し、周囲に高周波磁界ＭＦを発生する。その高周波磁界ＭＦ内に金属体Ｔ１が位置すると、電磁誘導現象によって金属体Ｔ１内に誘導電流が流れ、金属体Ｔ１において熱損失が生じる。金属体Ｔ１で生じた熱損失は、金属センサ２０における発振振幅を低下させる。金属センサ２０と金属体Ｔ１との距離Ｌが近いほど、金属体Ｔ１における熱損失は増大し、金属センサ２０における発振振幅は大きく低下する。金属センサ２０は、発振電圧を整流・平滑化した直流電圧Ｖｓを、出力端子２０ｃから出力する。図２に示すように、金属センサ２０の出力電圧Ｖｓは、金属センサ２０と金属体Ｔ１との距離Ｌが近くなるほど低くなり、金属センサ２０と金属体Ｔ１との距離Ｌが遠くなるほど高くなる。なお、金属センサ２０の出力電圧Ｖｓは、金属センサ２０と金属体Ｔ１との距離Ｌのみに依存するものではなく、金属体Ｔ１の大きさ、形状、材質等によっても変化する。金属センサ２０の周囲に金属体Ｔ１が全く存在しなければ、金属センサ２０の出力電圧Ｖｓは直流電源１２の電圧Ｖ１に略等しくなる。
【００１５】
処理回路１５は、金属センサ２０の出力信号Ｖｓを入力し、金属体Ｔ１の存否を判断する回路である。処理回路１５は、コンパレータ１４と、金属センサ２０の出力端子２０ｃとコンパレータ１４の反転入力端子１４ａとを接続している第１接続回路１６と、金属センサ２０の出力端子２０ｃとコンパレータ１４の非反転入力端子１４ｂとを接続している第２接続回路１８とを備えている。
第１接続回路１６は、電流制限用の第１抵抗器３１を備えている。第１接続回路１６は、金属センサ２０の出力電圧Ｖｓを、第１抵抗器３１を介してコンパレータ１４の反転入力端子１４ａに入力する。なお、第１接続回路１６に流れる電流は略ゼロであることから、金属センサ２０の出力電圧Ｖｓと、コンパレータ１４の反転入力端子１４ａへ入力される電圧Ｖ−は略等しくなる。以下、コンパレータ１４の反転入力端子１４ａへ入力される電圧Ｖ−を検出電圧Ｖ−ということがある。
【００１６】
第２接続回路１８は、金属センサ２０の出力電圧Ｖｓを入力し、コンパレータ１４の非反転入力端子１４ｂに電圧Ｖ＋を入力する。以下、コンパレータ１４の非反転入力端子１４ｂへ入力される電圧Ｖ＋を参照電圧Ｖ＋ということがある。第２接続回路１８には、第２抵抗器３２や、第３抵抗器３３や、第１コンデンサ４１等が設けられている。
第２抵抗器３２は、電流制限用の抵抗器であり、金属センサ２０の出力端子２０ｃとコンパレータ１４の非反転入力端子１４ｂとの間に介挿されている。
第３抵抗器３３は、コンパレータ１４の非反転入力端子１４ｂを、接地電位（直流電源１２の負極側）に接続している。コンパレータ１４の非反転入力端子１４ｂへ入力される参照電圧Ｖ＋は、金属センサ２０の出力電圧Ｖｓが変動しない定常状態において、第３抵抗器３３の両端間電圧に等しくなる。第３抵抗器３３の両端間電圧は、第２抵抗器３２の抵抗値と第３抵抗器３３の抵抗値との比率によって定まる。詳しくは、電圧Ｖ＋＝Ｖｓ・Ｒ３／（Ｒ２＋Ｒ３）の関係を満たす。ここで、Ｒ２は第２抵抗器３２の抵抗値を示し、Ｒ３は第３抵抗器３３の抵抗値を示す。即ち、第３抵抗器３３は、第２抵抗器３２と共に、金属センサ２０の出力電圧Ｖｓを分圧する分圧回路を構成している。本実施例では、第２抵抗器３２の抵抗値に比して第３抵抗器３３の抵抗値は十分に大きく設定されている。それにより、定常状態において、金属センサ２０の出力電圧Ｖｓに対して、コンパレータ１４の非反転入力端子１４ｂへ入力される参照電圧Ｖ＋は、所定幅（この実施例の場合は所定比率）だけ低下するようにオフセットされる。オフセット幅ΔＶ＝Ｖｓ−Ｖ＋は、金属センサ２０の出力電圧Ｖｓに追随して変動するものであってもよいし（この実施例の場合）、金属センサ２０の出力電圧Ｖｓによらないで一定に維持されるものであってもよい。オフセット幅は所定幅であるという場合、金属センサ２０の出力電圧Ｖｓによらないで一定に維持される場合と、金属センサ２０の出力電圧Ｖｓに対する比率が所定比率に保たれることの双方をいう。オフセット幅ΔＶは、第２抵抗器３２の抵抗値に対して第３抵抗器３３の抵抗値を大きくするほど小さくなり、第２抵抗器３２の抵抗値に対して第３抵抗器３３の抵抗値を小さくするほど大きくなる。オフセット幅ΔＶを小さく設定するほど、金属検知器１０の感度が高くなるが、ノイズ等による誤判定の可能性も高くなる。
【００１７】
第１コンデンサ４１は、コンパレータ１４の非反転入力端子１４ｂを、ゼロボルト（直流電源１２の負極側であり、接地電位に等しい）に接続している。それにより、コンパレータ１４の非反転入力端子１４ｂへ入力される参照電圧Ｖ＋は、第１コンデンサ４１の両端間電圧に等しくなる。第１コンデンサ４１の両端間電圧は、金属センサ２０の出力電圧Ｖｓの変動に遅れて追従することから、参照電圧Ｖ＋は金属センサ２０の出力電圧Ｖｓの変動に遅れて追従することとなる。詳しくは、参照電圧Ｖ＋は、金属センサ２０の出力電圧Ｖｓを上記したオフセット幅ΔＶだけ低下させたオフセット電圧Ｖｓ−ΔＶに、時定数Ｒ２×Ｃ１で追従することとなる。ここで、Ｃ１は第１コンデンサ４１の静電容量を示す。第２接続回路１８には、第２抵抗器３２と第１コンデンサ４１によって構成される遅れ回路が構成されている。
時定数Ｒ２×Ｃ１は、金属検知器１０を走査するときの速度等に応じて設定するとよい。例えば金属検知器１０を作業者が手に持って走査する場合には、時定数Ｒ２×Ｃ１を略０．１秒〜５秒程度に設定することが好ましい。例えば時定数Ｒ２×Ｃ１を略０．１秒に設定する場合には、第２抵抗器３２の抵抗値Ｒ２を１０ｋΩとし、第１コンデンサ４１の静電容量Ｃ１を１０μＦとすることができる。あるいは、時定数Ｒ２×Ｃ１を略５秒に設定する場合には、第２抵抗器３２の抵抗値Ｒ２を１０ｋΩとし、第１コンデンサ４１の静電容量Ｃ１を５００μＦとすることができる。
金属センサ２０の出力電圧Ｖｓは、金属センサ２０と金属体Ｔ１との距離Ｌのみならず、電源源圧Ｖ１や、雰囲気温度や、部品の経時劣化等によっても変化する。いわゆるドリフト変化が生じる。出力電圧Ｖｓのドリフト変化は、金属センサ２０と金属体Ｔ１との距離Ｌによる出力電圧Ｖｓの変化に対して、十分に緩やかである。従って、時定数Ｒ２×Ｃ１を上記の範囲に設定しておくと、第１コンデンサ４１の両端間電圧、即ち、コンパレータ１４の非反転入力端子１４ｂへの入力される参照電圧Ｖ＋は、出力電圧Ｖｓのドリフト変化に追従して変化する。即ち、出力電圧Ｖｓがドリフト変化した場合でも、電圧Ｖ＋＝Ｖｓ・Ｒ３／（Ｒ２＋Ｒ３）の関係が満たされることとなり、金属検知器１０の感度が自動的に補正されることとなる。ドリフト変化には、遅れ回路が遅れをもたらさない。
【００１８】
コンパレータ１４は、反転入力端子１４ａに入力した検出電圧Ｖ−（＝Ｖｓ）が、非反転入力端子１４ｂに入力した参照電圧Ｖ＋よりも小さいときに、出力端子１４ｃから電源電圧Ｖ１（ハイレベル）を出力する。逆に、反転入力端子１４ａに入力した検出電圧Ｖ−が、非反転入力端子１４ｂに入力した参照電圧Ｖ＋よりも大きいときは、出力端子１４ｃからゼロボルト（ローレベル）を出力する。
コンパレータ１４の出力端子１４ｃには、第６抵抗器３６を介して、発光ダイオード４６が接続されている。発光ダイオード４６は、コンパレータ１４がハイレベルを出力している間に点灯し、コンパレータ１４がローレベルを出力している間に消灯する。即ち、反転入力端子１４ａに入力される検出電圧Ｖ−が、非反転入力端子１４ｂに入力される参照電圧Ｖ＋よりも小さいときに、発光ダイオード４６は点灯する。逆に、検出電圧Ｖ−が参照電圧Ｖ＋よりも大きいときに、発光ダイオード４６は消灯する。作業者は、発光ダイオード４６の点灯／消灯を確認することによって、金属検知器１０が金属体を検知しているのか否かを判断することができる。
【００１９】
図３、図４は、床材Ｗの下方に隠れている金属体Ｔ２の位置ｘ４を、金属検知器１０を用いて特定する様子を示している。図３、図４を参照しながら、金属検知器１０の動作について説明する。
図３（ａ）に示すように、先ず作業者等は、金属検知器１０を床材Ｗに沿って位置ｘ１から位置ｘ７まで走査する。この走査において、コンパレータ１４の反転端子１４ａに入力される検出電圧Ｖ−と、コンパレータ１４の非反転端子１４ｂに入力される参照電圧Ｖ＋は、図３（ｂ）に示すように変化する。先に説明したように、反転端子１４ａに入力される検出電圧Ｖ−は、金属センサ２０の出力電圧Ｖｓと略等しい。検出電圧Ｖ−は、金属検知器１０が金属体Ｔ２に接近するのに追従して低くなり（一方方向に変動する）、金属体Ｔ２の位置ｘ４で極小値をとり、金属検知器１０が金属体Ｔ２から離反するのに追従して高くなる（他方方向に変動する）。
一方、非反転端子１４ｂに入力される参照電圧Ｖ＋は、走査開始位置である位置ｘ１において、反転端子１４ａに入力される検出電圧Ｖ−よりもオフセット幅ΔＶ１だけ低くなる。従って、発光ダイオード４６は消灯している。上述したように、オフセット幅ΔＶ１は、第２抵抗器３２と第３抵抗器３３の抵抗値Ｒ２、Ｒ３によって定められている。オフセット幅ΔＶ１が小さく設定されていると、検出電圧Ｖ−が小さく変動した場合でも、検出電圧Ｖ−が参照電圧Ｖ＋を下回ることとなり、発光ダイオード４６が点灯する。即ち、金属検知器１０の感度が高くなる。その一方において、ノイズ等によって検出電圧Ｖ−が僅かに変動した場合でも、発光ダイオード４６が点灯してしまうことから、誤判定の可能性が高まってしまう。
次いで、金属検知器１０の走査が開始されると、非反転端子１４ｂに入力される参照電圧Ｖ＋は、反転端子１４ａに入力される検出電圧Ｖ−の変動に遅れて追従する。その結果、金属体Ｔ２の位置ｘ４を含む位置ｘ２から位置ｘ６までの区間において、検出電圧Ｖ−が参照電圧Ｖ＋を下回り、発光ダイオード４６が点灯する（図３（ｃ）参照）。作業者は、発光ダイオード４６が点灯した位置ｘ２から位置ｘ６までの区間に、金属体Ｔ２が存在することを知ることができる。
【００２０】
金属検知器１０では、上記の作業によって特定した位置ｘ２から位置ｘ６までの区間から、金属体Ｔ２の位置ｘ４をさらに正確に特定することができる。そのために作業者は、図４（ａ）に示すように、金属検知器１０を床材Ｗに沿って位置ｘ２から位置ｘ６までの区間を再び走査すればよい。ここでは、図３（ａ）に示した１回目の走査に続けて行うことを想定し、位置ｘ６から位置ｘ２に向けて金属検知器１０を走査するものとする。このとき、走査開始位置であるｘ６において金属検知器１０を静止させ、参照電圧Ｖ＋をセンサの出力電圧Ｖｓからオフセット幅ΔＶ６を減じた電圧Ｖｓ−ΔＶ６に安定させることが好ましい。
この２回目の走査において、コンパレータ１４の反転端子１４ａに入力される検出電圧Ｖ−と、コンパレータ１４の非反転端子１４ｂに入力される参照電圧Ｖ＋は、図４（ｂ）に示すように変化する。反転端子１４ａに入力される検出電圧Ｖ−は、１回目の走査時と略同様に変化する。
一方、非反転端子１４ｂに入力される参照電圧Ｖ＋は、走査開始位置である位置ｘ６において、反転端子１４ａに入力される検出電圧Ｖ−よりもオフセット幅ΔＶ６だけ低くなる。その結果、１回目の走査時には発光ダイオード４６が点灯していた位置ｘ６において、２回目の走査時には発光ダイオード４６が消灯することとなる。このように、金属検知器１０では、金属体に対する感度が自動的に調節される。
次いで、金属検知器１０の走査が開始されると、非反転端子１４ｂに入力される参照電圧Ｖ＋は、反転端子１４ａに入力される検出電圧Ｖ−の変動に遅れて追従する。なお図４（ｂ）において、時間軸は右から左に向っていることに留意されたい。その結果、金属体Ｔ２の位置ｘ４を含む位置ｘ５から位置ｘ３までの区間において、検出電圧Ｖ−が参照電圧Ｖ＋を下回り、発光ダイオード４６が点灯する（図４（ｃ）参照）。作業者は、発光ダイオード４６が点灯した位置ｘ５から位置ｘ３までの区間に、金属体Ｔ２が存在することを知ることができる。１回目の走査時における発光ダイオード４６の点灯区間ｘ２〜ｘ６に比して、２回目の走査時における発光ダイオード４６の点灯区間ｘ３〜ｘ５は狭くなっており、金属体Ｔ２が存在する区間をより正確に特定することができる。
発光ダイオード４６の点灯区間を走査する作業をさらに繰り返すことによって、金属検知器１０の感度は自動的に調節されていき、発光ダイオード４６は金属体Ｔ２が存在する位置ｘ４の近傍のみで点灯するようになる。作業者は、金属検知器１０の感度を調節する作業を行なうことなく、金属体Ｔ２の位置ｘ４をほぼ正確に知ることができる。
【００２１】
図５、図６、図７は、床材Ｗの下方に隠れている２つの金属体Ｔ３、Ｔ４の位置ｘ１５、ｘ２０を、金属検知器１０を用いて特定する様子を示している。
図５（ａ）に示すように、先ず作業者等は、金属検知器１０を床材Ｗに沿って位置ｘ１０から位置ｘ２４まで走査する。この走査において、コンパレータ１４の反転端子１４ａに入力される検出電圧Ｖ−と、コンパレータ１４の非反転端子１４ｂに入力される参照電圧Ｖ＋は、図５（ｂ）に示すように変化する。検出電圧Ｖ−は、金属検知器１０が金属体Ｔ３に接近するにつれて低くなり、金属体Ｔ３の位置ｘ１５で極小値をとり、金属検知器１０が金属体Ｔ３から離反するにつれて高くなる。そして、検出電圧Ｖ−は、金属検知器１０が金属体Ｔ４に接近すると再び低くなり、金属体Ｔ４の位置ｘ２０で極小値をとり、金属検知器１０が金属体Ｔ４から離反するにつれて高くなる。
一方、非反転端子１４ｂに入力される参照電圧Ｖ＋は、走査開始位置である位置ｘ１０において、反転端子１４ａに入力される検出電圧Ｖ−よりもオフセット幅ΔＶ１０だけ低くなる。従って、発光ダイオード４６は消灯している。
次いで、金属検知器１０の走査が開始されると、非反転端子１４ｂに入力される電圧Ｖ＋は、反転端子１４ａに入力される電圧Ｖ−の変動に遅れて追従する。その結果、金属体Ｔ３、Ｔ４が存在する位置ｘ１５、ｘ２０を含む位置ｘ１２から位置ｘ２３までの区間において検出電圧Ｖ−が参照電圧Ｖ＋を下回り、発光ダイオード４６が点灯する（図５（ｃ）参照）。作業者は、発光ダイオード４６が点灯した位置ｘ１２から位置ｘ２３までの区間に、少なくとも１つの金属体が存在することを知ることができる。
【００２２】
次に作業者は、図６（ａ）に示すように、金属検知器１０を床材Ｗに沿って位置ｘ１２から位置ｘ２３までの区間を再び走査する。ここでは、図５（ａ）に示した１回目の走査に続けて行うことを想定し、位置ｘ２３から位置ｘ１２に向けて金属検知器１０を走査するものとする。このとき、走査開始位置であるｘ２３において金属検知器１０を一旦静止させることが好ましい。
この２回目の走査において、コンパレータ１４の反転端子１４ａに入力される検出電圧Ｖ−と、コンパレータ１４の非反転端子１４ｂに入力される参照電圧Ｖ＋は、図６（ｂ）に示すように変化する。検出電圧Ｖ−は、１回目の走査時と同様に変化する。
一方、非反転端子１４ｂに入力される検出電圧Ｖ＋は、走査開始位置である位置ｘ２３において、反転端子１４ａに入力される参照電圧Ｖ−よりもオフセット幅ΔＶ２３だけ低くなる。その結果、１回目の走査時には発光ダイオード４６が点灯していた位置ｘ２３において、２回目の走査時には発光ダイオード４６が消灯することとなる。このように、金属検知器１０では、金属体に対する感度が自動的に調節される。
次いで、金属検知器１０の走査が開始されると、非反転端子１４ｂに入力される参照電圧Ｖ＋は、反転端子１４ａに入力される検出電圧Ｖ−の変動に遅れて追従する。ここでも時間軸は、右から左に進むことに留意するべきである。その結果、金属体Ｔ３の位置ｘ２０を含む位置ｘ２２から位置ｘ１８までの区間と、金属体Ｔ４の位置ｘ１５を含む位置ｘ１７から位置ｘ１３までの区間において、検出電圧Ｖ−が参照電圧Ｖ＋を下回る。それにより、図６（ｃ）に示すように、位置ｘ２２から位置ｘ１８までの区間と、位置ｘ１７から位置ｘ１５までの区間において、発光ダイオード４６が点灯する。作業者は、位置ｘ２２から位置ｘ１８までの区間に少なくとも１つの金属体Ｔ３が存在するとともに、位置ｘ１７から位置ｘ１３までの区間に少なくとも１つの金属体Ｔ４が存在することを知ることができる。２回目の走査によって、作業者は少なくとも２つの金属体Ｔ３、Ｔ４が存在することを知ることができる。
【００２３】
次に作業者は、図７（ａ）に示すように、金属検知器１０を床材Ｗに沿って位置ｘ１３から位置ｘ２２までの区間を再び走査する。ここでは、図６（ａ）に示した２回目の走査に続けて行うことを想定し、位置ｘ１３から位置ｘ２２に向けて金属検知器１０を走査するものとする。このとき、走査開始位置であるｘ１３において、金属検知器１０を一旦静止させることが好ましい。
この３回目の走査において、コンパレータ１４の反転端子１４ａに入力される検出電圧Ｖ−と、コンパレータ１４の非反転端子１４ｂに入力される参照電圧Ｖ＋は、図７（ｂ）に示すように変化する。検出電圧Ｖ−は、１、２回目の走査時と同様に変化する。
一方、非反転端子１４ｂに入力される参照電圧Ｖ＋は、走査開始位置である位置ｘ１３において、反転端子１４ａに入力される検出電圧Ｖ−よりもオフセット幅ΔＶ１３だけ低くなる。その結果、１、２回目の走査時には発光ダイオード４６が点灯していた位置ｘ１３において、３回目の走査時には発光ダイオード４６が消灯することとなる。金属検知器１０において、金属体に対する感度が再び自動的に調節される。
次いで、金属検知器１０の走査が開始されると、非反転端子１４ｂに入力される参照電圧Ｖ＋は、反転端子１４ａに入力される検出電圧Ｖ−の変動に遅れて追従する。その結果、金属体Ｔ３の位置ｘ１５を含む位置ｘ１４から位置ｘ１６までの区間と、金属体Ｔ４の位置ｘ２０を含む位置ｘ１９から位置ｘ２１までの区間において、検出電圧Ｖ−が参照電圧Ｖ＋を下回る。それにより、図７（ｃ）に示すように、位置ｘ１４から位置ｘ１６までの区間と、位置ｘ１９から位置ｘ２１までの区間において、発光ダイオード４６が点灯する。２回目の走査時における発光ダイオード４６の点灯区間ｘ１３〜ｘ１７に比して、３回目の走査時における発光ダイオード４６の点灯区間ｘ１４〜ｘ１６は狭くなっている。また、２回目の走査時における発光ダイオード４６の点灯区間ｘ１８〜ｘ２２に比して、３回目の走査時における発光ダイオード４６の点灯区間ｘ１９〜ｘ２１は狭くなっている。作業者は、金属体Ｔ３、Ｔ４が存在する区間をより正確に特定することができる。発光ダイオード４６点灯した区間を走査する作業をさらに繰り返すことによって、金属体Ｔ３、Ｔ４が存在する位置ｘ１５、ｘ２０を正確に特定することができる。
【００２４】
以上のように、金属検知器１０は、周囲に金属体が存在しないときには感度を自動的に最大とすることから、金属体を看過してしまうことが防止される。そして、金属体の付近で繰り返し走査されたときには自動的に感度を低下させていくことから、金属体の位置を正確に特定することができる。また、金属センサ２０の出力電圧Ｖｓがドリフト変化した場合でも、金属検知器１０の感度は適正に維持される。作業者は、金属検知器１０の感度を調節することなく、金属体を確実に検知してその位置を正確に特定することができる。
【００２５】
（実施例２）
図８は、実施例２の金属検知器１１０の回路構成を示している。実施例２の金属検知器１１０は、実施例１の金属検知器１０に一部の構成を付加したものである。以下の説明では、主に実施例１の金属検知器１０と異なる点について説明する。実施例１の金属検知器１０と共通する構成には同一の符号を付しており、重複して説明することは避けるように努める。
図８に示すように、実施例２の金属検知器１１０では、実施例１の金属検知器１０に比して、処理回路１１５の構成が一部変更されている。
金属検知器１１０は、第１接続回路１１６に設けられている第２コンデンサ４２を備えている。第２コンデンサ４２の静電容量は、第１コンデンサ４１の静電容量に対して十分に小さい。第２コンデンサ４２は、第１抵抗器３１と共に、ローパスフィルタ回路を構成している。それにより、高い周波数のノイズが遮断され、コンパレータ１４が誤作動することが防止される。
【００２６】
金属検知器１１０は、第２接続回路１１８に設けられているダイオード４５と第５抵抗器３５を備えている。ダイオード４５と第５抵抗器３５は直列に接続されており、その直列回路が第２抵抗器３２に並列に接続されている。それにより、金属検知器２０の出力電圧Ｖｓが上昇したときに、ダイオード４５と第５抵抗器３５を介して第１コンデンサ４１へ電荷が供給されるようになっている。コンパレータ１４の非反転入力端子１４ｂに入力される参照電圧Ｖ＋は、金属検知器２０の出力電圧Ｖｓが上昇する場合にはそれに追従して速やかに上昇する。即ち、本実施例の第２接続回路１１８では、金属センサ２０の出力電圧Ｖｓが低下するときよりも、金属センサ２０の出力電圧Ｖｓが上昇するときの方が、参照電圧の変動する際の時定数が小さくなっている。その結果、検知動作時における応答性が向上するとともに、電源投入時における起動時間（第１コンデンサ４１が充電された定常状態となるまでに要する時間）が短縮される。
金属検知器１１０は、コンパレータ１４の非反転入力端子１４ｂとコンパレータ１４の出力端子１４ｃとを接続している第４抵抗器３４を備えている。それにより、コンパレータ１４がハイレベルを出力したときに、コンパレータ１４の出力端子１４ｃから第４抵抗器３４を介して第１コンデンサ４１へ電荷が供給されるようになっている。第１コンデンサ４１に電荷が供給されることによって、第１コンデンサ４１の両端間電圧、即ち、コンパレータ１４の非反転入力端子１４ｂに入力される電圧Ｖ＋は高められる。その結果、実施例１の金属検知器１０に比して、実施例２の金属検知器１１０では、金属センサ２０の出力電圧Ｖｓが参照電圧Ｖ＋を下回るときに、それに追従して参照電圧Ｖ＋が過剰に低下することが抑制されている。
【００２７】
図９は、図３に示した金属体Ｔ２の位置ｘ４を特定する作業を、実施例２の金属検知器１１０を用いて実施する様子を示している。図９（ａ）に示すように、作業者等は、金属検知器１０を床材Ｗに沿って位置ｘ１から位置ｘ７まで走査する。この走査において、コンパレータ１４の反転端子１４ａに入力される検出電圧Ｖ−と、コンパレータ１４の非反転端子１４ｂに入力される参照電圧Ｖ＋は、図９（ｂ）に示すように変化する。検出電圧Ｖ−は、金属センサ２０の出力電圧Ｖｓと略等しく、図３（ｂ）に示した実施例１の場合と略同一の値をとる。
図９（ｂ）に示すように、走査開始位置である位置ｘ１において、非反転端子１４ｂに入力される参照電圧Ｖ＋は、反転端子１４ａに入力される電圧Ｖ−よりも、オフセット幅ΔＶ１’だけ低くなる。このオフセット幅ΔＶ１’は、抵抗器３４の存在によって実施例１の金属検知器１０におけるオフセット幅ΔＶよりも大きく設定されており、ノイズによる誤判定の可能性が低くなるように調整されている。
金属検知器１１０が走査されている間、非反転端子１４ｂに入力される参照電圧Ｖ＋は、反転端子１４ａに入力される検出電圧Ｖ−の変動に遅れて追従する。その結果、金属体Ｔ２の位置ｘ４を含む位置ｘ２’から位置ｘ６’までの区間において、検出電圧Ｖ−が参照電圧Ｖ＋を下回る。図９（ｃ）に示すように、位置ｘ２’から位置ｘ６’までの区間において、発光ダイオード４６は点灯する。作業者は、金属体Ｔ２が位置ｘ２から位置ｘ６までの区間に存在することを知ることができる。
実施例２の金属検知器１１０では、第４抵抗器３４が設けられていることによって、検出電圧Ｖ−が参照電圧Ｖ＋を下回るときに、参照電圧Ｖ＋が高められるようになっており、参照電圧Ｖ＋が過剰に低下することが抑制されている。図９（ｂ）中の破線グラフは、第４抵抗器３４が設けられていない場合に、非反転端子１４ｂに入力される電圧Ｖ＋を示している。第４抵抗器３４が設けられていない場合、発光ダイオード４６の点灯区間が、金属体Ｔ２の位置ｘ４に対して極端に偏ってしまうことがある。特に、オフセット幅ΔＶ１’を大きく設定したときには、その偏りが顕著となることも多い。それに対して金属検知器１１０では、非反転入力端子１４ｃに入力される電圧Ｖ＋が高められることによって、発光ダイオード４６の点灯区間ｘ２’〜ｘ６’が、金属体Ｔ２の位置ｘ４に正しく対応している。
実施例２の金属検知器１１０では、ダイオード４５と第５抵抗器３５が設けられていることによって、位置ｘ６’を越える区間において反転端子１４ａに入力される電圧Ｖ−が急速に上昇するときに、非反転端子１４ｂに入力される電圧Ｖ＋も追従して上昇することができる。それにより、例えば位置ｘ６’を越える区間に他の金属体が存在する場合でも、その金属体を検知することができる。抵抗器３５の抵抗値は、抵抗器３２の抵抗値に対して、略０．０５〜０．５倍であることが好ましい。
【００２８】
以上、本発明の実施形態について詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。
上記した処理回路は、金属センサの出力電圧に限らず、他の様々なセンサの出力電圧の判定に用いることができる。例えば金属センサに代えて、検出素子に一対の電極を用いる静電容量型の誘電体センサを処理回路に接続してもよい。それにより、感度を自動的に調節し、木材等の誘電体を検知する検知器を具現化することができる。あるいは、赤外線センサを処理回路に接続することによって、感度の調節を自動的に行う人体検知器を具現化することもできる。本実施例で説明した処理回路は、測定対象によって限定されるものではなく、物理量や化学量等を電気信号に変換する様々なセンサ（トランスデューサ）に用いることができる。
本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時の請求項に記載の組合せに限定されるものではない。本明細書または図面に例示した技術は複数の目的を同時に達成するものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】実施例１の金属検知器の回路構成を示す図。
【図２】金属センサから金属体までの距離と金属センサの出力電圧との関係を示す図。
【図３】実施例１の金属検知器によって１つの金属体を走査したときに金属検知器が実施する動作を説明する図（走査１回目）。
【図４】実施例１の金属検知器によって１つの金属体を走査したときに金属検知器が実施する動作を説明する図（走査２回目）。
【図５】実施例１の金属検知器によって２つの金属体を走査したときに金属検知器が実施する動作を説明する図（走査１回目）。
【図６】実施例１の金属検知器によって２つの金属体を走査したときに金属検知器が実施する動作を説明する図（走査２回目）。
【図７】実施例１の金属検知器によって２つの金属体を走査したときに金属検知器が実施する動作を説明する図（走査３回目）。
【図８】実施例２の金属検知器の回路構成を示す図。
【図９】実施例２の金属検知器によって１つの金属体を走査したときに金属検知器が実施する動作を説明する図。
【符号の説明】
【００３０】
１０、１１０・・金属検知器
１２・・直流電源
１４・・コンパレータ
１５、１１５・・処理回路
１６、１１６・・第１接続回路
１８、１１８・・第２接続回路
２０・・金属センサ
３１、３２、３３、３４、３５、３６・・抵抗器
４１、４２・・コンデンサ
４５・・ダイオード
４６・・発光ダイオード
【図１】
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【図２】
0004413837.tif 000003
【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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