(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力クロックにしたがって可変静電容量部の容量変化量と対応するデューティ％の出力パルスを発生せしめる静電容量式センサを複数設け、前記複数の静電容量式センサに少なくとも一周期ずらせて入力クロックを順番に入力すると共に、各静電容量式センサからの出力パルスを論理演算して一本の出力パルスに変換するようにしてあることを特徴とする静電容量式センサの駆動回路。
【請求項２】
論理演算してできた一本の出力パルスを平滑回路を介してアナログ電圧出力に変換するようにしたことを特徴とする請求項１記載の静電容量式センサの駆動回路。
【請求項３】
各静電容量式センサからの出力パルスを並列に論理演算して、それぞれ独立した複数の出力パルスに変換することを特徴とする請求項１又は２記載の静電容量式センサの駆動回路。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、静電容量式センサの駆動回路に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
静電容量式センサは、例えば、図７に示すように、可変静電容量部C1，C2と、各可変静電容量部C1，C2の静電容量が入力される静電容量比較部90と、前記静電容量比較部90から出力された静電容量の変化量ΔＣ＝Ｃ1 −Ｃ2 をこれと対応する電圧値Ｖに変換するＣ／Ｖ変換部91とから構成されており、静電容量比較部90に入力クロックを印加するようにしてある。
【０００３】
したがって、上記静電容量式センサでは、入力クロックにしたがって上記静電容量の変化量Δと対応するデューティ％の出力パルスが現れることとなり、力や加速度等の外力によって生じる可変静電容量部C1，C2の静電容量の変化を電圧として検出できる。
【０００４】
しかしながら、上記形式の駆動回路を使用して、複数の静電容量式センサを同時に駆動し、各出力の加算等の演算をする場合、システムや回路の複雑化を招くオペアンプ、Ａ／Ｄ付きマイコン等の部品が必要となる。何故ならば、Ｃ／Ｖ変換部92の中間工程で各出力パルスが必ず時間的に重ならないという保証が無いため、単純に各出力パルスのＡＮＤが取れないからである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、この発明では、複数の静電容量式センサを同時に駆動する場合でも、論理回路だけで出力クロックの加算等の演算が可能な静電容量式センサの駆動回路を提供することを課題とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この発明の静電容量式センサの駆動回路は、入力クロックにしたがって可変静電容量部の容量変化量と対応するデューティ％の出力パルスを発生せしめる静電容量式センサを複数設け、前記複数の静電容量式センサに少なくとも一周期ずらせて入力クロックを順番に入力すると共に、各静電容量式センサからの出力パルスを論理演算して一本の出力パルスに変換するようにしてある。
【０００７】
ここで、上記静電容量式センサの駆動回路に関して、論理演算してできた一本の出力パルスを平滑回路を介してアナログ電圧出力に変換するようにしている。
【０００８】
また、上記静電容量式センサの駆動回路に関して、各静電容量式センサからの出力パルスを並列に論理演算して、それぞれ独立した複数の出力パルスに変換するものとすることができる。
【０００９】
なお、上記発明の静電容量センサの駆動回路の機能については、以下の発明の実施の形態の欄で詳述する。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態を図面に従って説明する。
〔実施形態１について〕
図１や図２は、４個の静電容量式センサＳA ，ＳB ，ＳC ，ＳD を使用して成る重量測定器１を示しており、図３は前記静電容量式センサＳA ，ＳB ，ＳC ，ＳD の駆動回路２を示している。
【００１１】
重量測定器１は、図１や図２に示すように、上板部10と、下板部11と、前記上板部10と下板部11相互間に介在させた静電容量式センサＳA ，ＳB ，ＳC ，ＳD とから構成されており、上板部10上に載置した物の重量又は人間の体重が測定できるようになっている。
【００１２】
駆動回路２は、図３に示すように、入力クロック発生回路20と、デューティ変換回路21と、１周期づつ原入力クロックCLをシフトさせるシフト部22と、静電容量式センサＳA ，ＳB ，ＳC ，ＳD と、ＯＲ論理回路23と、平滑回路24とから構成されており、同図の如く接続されている。
【００１３】
静電容量式センサＳA は、図４に示すように、固定抵抗Ｒ1 ，Ｒ2 と、可変静電容部Ｃ1 ，Ｃ2 と、ＥＸ−ＯＲ論理回路ＩＣ１とを有しており、固定抵抗Ｒ1 と可変静電容量部Ｃ1 により積分回路を、固定抵抗Ｒ2 と可変静電容量部Ｃ2 により積分回路を、それぞれ構成するようにしてある。前記可変静電容量部Ｃ1 ，Ｃ2 は外力（重量）により静電容量が変化するセンサの入力部であり、間隔を設けて配置された電極相互が外力により接近・離反する構成としてある。なお、前記可変静電容量部Ｃ1 ，Ｃ2 のうちの一方を固定コンデンサとしてもよい。
【００１４】
この重量測定器１は上記のような構成であるから、図５に示すように、出力パルスCLO1〜CLO4は入力クロック CL1〜CL4 のパルスが存在する１周期に必ず現れ、出力パルスCLO1〜CLO4の「Ｈｉ」の区間が時間的に重複することがない。これら出力パルスCLO1〜CLO4はＯＲ論理回路23により図５に示すように、一本の出力パルスCLO に変換される。そして、出力パルスCLO の幅は各静電容量式センサＳA ，ＳB ，ＳC ，ＳD の出力に対応しているので、出力パルスCLO は平滑回路24で平滑されて各静電容量式センサＳA ，ＳB ，ＳC ，ＳD の出力和に対応したアナログ電圧出力（物の重量や人間の体重に対応する）が得られる。
【００１５】
このように、複数の静電容量式センサＳA ，ＳB ，ＳC ，ＳD を駆動する場合でも、ＯＰアンプやＡ／Ｄ変換器等を使用しなくとも、各静電容量式センサＳA ，ＳB ，ＳC ，ＳD の出力和を得られたことになる。
〔他の実施形態について〕
なお、上記実施形態では論理演算回路を加算用のものとしてあるが、これに限定されることなく、目的に応じて論理演算回路を変更すれば加算以外の演算も可能である。
【００１６】
また、上記実施形態では、各静電容量式センサＳA ，ＳB ，ＳC ，ＳD 内に図４の検出基本回路が１回路存在するものと説明したが、実際には目的に応じて複数の検出回路が内蔵されていることが多い。その場合は、図６に示すように、必要に応じてセンサ出力を選択して論理演算すればよい。
【００１７】
さらに、上記実施形態では可変静電容量部Ｃ1 ，Ｃ2 は、力（重量）の検出対象により変化するものとしてあるが、これに限られることなく、加速度、相対位置、レベル等の検出対象により変化するものとすることができる。
【００１８】
【発明の効果】
この発明は上記構成を有するものであるから以下の効果を奏する。
【００１９】
発明の実施の形態段の欄の説明から明らかなように、複数の静電容量式センサを同時に駆動する場合でも、論理回路だけで出力クロックの加算等の演算が可能な静電容量式センサの駆動回路を提供できた。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施形態の静電容量式センサの駆動回路を使用した重量測定器の斜視図。
【図２】前記重量測定器の断面図。
【図３】前記静電容量式センサの駆動回路のブロック図。
【図４】前記静電容量式センサの検出回路図。
【図５】前記静電容量式センサの駆動回路の入力クロックと出力パルスの関係を示すグラフ。
【図６】他の実施形態の静電容量式センサの駆動回路のブロック図。
【図７】先行技術の静電容量式センサの駆動回路のブロック図。
【符号の説明】
ＳA           静電容量式センサ
ＳB           静電容量式センサ
ＳC           静電容量式センサ
ＳD           静電容量式センサ
Ｃ1           可変静電容量部
Ｃ2           可変静電容量部
CL1〜CL4     入力クロック
CLO1〜CLO4    出力パルス
23            ＯＲ論理回路
24            平滑回路
【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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