非接触センサ
【課題】誘電体等の被検出物の位置を検出する静電容量型などの非接触センサにおいて、短時間で確実に所望の検出位置における最適なゲインとオフセットに調整できるようにする。
【解決手段】被検出物２０がない第１の状態と、所定の距離に被検出物２０がある第２の状態で、それぞれ同様に検出ゲインを変化させ、各ゲインにおいて所定の出力値となるようにオフセット値を調整し、当該オフセット値を格納し、第１の状態のオフセット値と第２の状態のオフセット値が最も近くなったときの当該ゲインおよびオフセット値を調整値とするようにした。
【解決手段】被検出物２０がない第１の状態と、所定の距離に被検出物２０がある第２の状態で、それぞれ同様に検出ゲインを変化させ、各ゲインにおいて所定の出力値となるようにオフセット値を調整し、当該オフセット値を格納し、第１の状態のオフセット値と第２の状態のオフセット値が最も近くなったときの当該ゲインおよびオフセット値を調整値とするようにした。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、誘電体等の被検出物の位置を検出する静電容量型の非接触センサに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の非接触センサの調整では、被検出物との距離等の所定の検出範囲を有効に利用するための設定を容易に行い、かつオフセットなどの調整を容易にする方法として、センサ出力値が線形性を有する検出範囲の限界位置であることを検出する限界検出手段と、当該限界検出手段が限界位置であることを検出する表示手段を設け、当該限界位置にてセンサ出力値がゼロとなるように調整する技術が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平１０−３３２３１２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上記従来のセンサ調整方法では、検出範囲の限界位置におけるオフセットの調整は容易となるものの、検出範囲全体のオフセットの最適化については、考慮されておらず、ゲインとオフセットを最適に調整することはでなかった。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明は、前述の課題を解決するために次の手段を採用する。すなわち、被検出物を検出する静電容量型の非接触センサにおいて、所定の範囲でゲインを変化させるゲイン調整手段と、第１の所定の位置に被検出物を配置した第１の状態と、第２の所定の位置に被検出物を配置した第２の状態についてあらかじめ決めた出力値となるように前記各ゲインにおいてオフセット値を調整するオフセット調整手段と、前記ゲインごとに前記オフセット値を保持するオフセット保持手段を設け、前記保持した第１の状態のオフセット値と第２の状態のオフセット値が最も近いゲインを求め、当該ゲインと、当該ゲインに対応したオフセット値を調整値とするようにした。
【発明の効果】
【０００５】
本発明の非接触センサによれば、所定の範囲でゲインを変化させるゲイン調整手段と、第１の所定の位置に被検出物を配置した第１の状態と、第２の所定の位置に被検出物を配置した第２の状態についてあらかじめ決めた出力値となるように前記各ゲインにおいてオフセット値を調整するオフセット調整手段と、前記ゲインごとに前記オフセット値を保持するオフセット保持手段を設け、前記保持した第１の状態のオフセット値と第２の状態のオフセット値が最も近いゲインを求め、当該ゲインと、当該ゲインに対応したオフセット値を調整値とするようにしたので、短時間で確実に所望の検出位置における最適なゲインとオフセットに調整することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
以下、本発明に係る実施の形態例を、図面を用いて説明する。なお、図面に共通する要素には同一の符号を付す。
【実施例１】
【０００７】
（構成）
図１は、実施例１の非接触式センサの構成図である。同図のように、１はセンサ部であり、５は信号周波数ｆ（Ｈｚ）の交流電圧Ｅ（Ｖ）を出力する発振回路であり、６はバッファ回路であり電流検出抵抗７を介して発振回路５の交流電圧を送信電極２ａに印加する。
【０００８】
７は電流検出抵抗であり、バッファ回路６と送信電極２ａの間を流れる電流Ｉ０を電圧に変換する。８はシールドケーブルであり、その芯線側が電流検出抵抗７および送信電極２ａに接続され、シールド線側がバッファ回路６の出力と、シールド電極２ｂに接続されている。
【０００９】
９は電流検出抵抗７の両端に発生する電位差を増幅するための第１の差動増幅回路であり、電流検出抵抗７により変換された電圧を所定のゲインで増幅する。１０はフィルタ回路であり、信号周波数ｆ（Ｈｚ）のみを通過させるバンドパスフィルタ回路を構成している。１１は検波回路であり、第１の差動増幅回路９からの交流信号を直流信号に変換する。
【００１０】
１２はローパスフィルタ回路であり、検波回路１１からの出力に含まれるリップル成分を除去する。１３はオフセット調整機能を有する第２の差動増幅回路であり、１４はアナログ信号をデジタルデータに変換するＤ／Ａ変換器であり、１５はゲインを調整するゲイン調整回路であり、１６はデジタルデータをアナログ信号に変換するＡ／Ｄ変換器であり、１７はオフセット値やゲイン調整回路のゲインを制御する制御部であり、１８は出力値Ｖｏｕｔである。第２の差動増幅回路１３は、ローパスフィルタ回路１２からの出力とＤ／Ａ変換器１４からの出力の差分を所定の倍率で増幅する。
【００１１】
Ａ／Ｄ変換器１６は、出力値１８をゲイン調整回路１５にて増幅しＡ／Ｄ変換し、制御部１７に出力する。制御部１７はゲイン調整回路１５のゲインの設定を行い、Ｄ／Ａ変換器１４にデジタルデータを出力し、Ｄ／Ａ変換器１４でアナログ信号に変換し、オフセット調整として第２の差動増幅器１３に出力される。
【００１２】
なお、出力値１８は、同図に示したようにアナログ信号のまま図示しない次段の処理回路に出力する構成としてもよいし、Ａ／Ｄ変換器１６により変換されたデジタルデータを出力値として次段の処理回路に出力するようにしてもよい。
【００１３】
図２は、センサ部１の電極部の詳細な構成図である。同図において、２は２層のプリント基板の構造となっており、テフロン（登録商標）などの基材を送信電極２ａと補助電極２ｂで挟み込んだ構造となっている。
【００１４】
３はスペーサでテフロン（登録商標）樹脂等の絶縁性があり、かつ誘電率の小さい材質で作られている。４はアース電極であり、銅板等の金属や導電性ゴム或いは導電性布等の導電性のある材料で作られている。また、プリント基板２とアース電極４は各々間隔が変動しないようにスペーサ３に接着された構造となっている。
【００１５】
（動作）
以上の構成により実施例１の非接触センサは、以下のように動作する。この動作を図３、図４の動作説明図および図５の動作フローチャート図を用いて以下詳細に説明する。
【００１６】
図３において、Ｉ０は、被検出物２０がない場合に電流検出抵抗７に流れる電流であり、Ｉ１はシールドケーブル８のシールド線側に流れる電流である。まず、センサ１の周囲に誘電体である被検出物２０がない場合について説明する。
【００１７】
（被検出物がない場合）
送信電極２ａと補助電極２ｂは、バッファ回路６により同電位に保ち、コンデンサとして働かないようにしている。このため、送信電極２ａと補助電極２ｂ間の距離を小さくすることが可能となる。
【００１８】
一方、補助電極２ｂとアース電極４は、アース電極４側を接地して対向しているため静電容量Ｃｂのコンデンサとして働き、発信回路５より印加される電圧（発振周波数ｆ、電圧Ｅ）と静電容量Ｃｂに応じた電流Ｉ１がバッファ回路６からシールドケーブル８、補助電極２ｂ、アース電極４を介してグランドに流れる。
【００１９】
前述の電流Ｉ０が流れるとシールドケーブル８の抵抗分により、送信電極２ａと補助電極２ｂ間に非常にわずかながらではあるが電位差が発生する。
【００２０】
この電位差により、送信電極２ａと補助電極２ｂ間に電流が流れる。この電流は、電流検出抵抗７に流れる電流Ｉ０と等しくなる。そして、この電流Ｉ０は、電流検出抵抗７により電圧に変換され、第１の差動増幅回路９により所定のゲインで増幅される。
【００２１】
その後、図１の検波回路１１で交流信号から直流信号に変換され、さらに、第２の差動増幅回路１３にて所定のゲインで増幅され、ゲイン調整回路１５により制御部１７により設定される後述のゲインＡ０ないしＡｎで増幅され、Ａ／Ｄ変換器１６によりデジタルデータとして制御部１７に入力される。なお、ゲイン調整回路１５の増幅率の初期値はＡ０とし、Ｄ／Ａ変換器１４の初期値はオフセット調整することなく、０にセットする。
【００２２】
この場合の出力値１８は、センサ部１の周囲に被検出物２０がない状態であるので、０Ｖとなることが望ましい。従って、ゲイン調整回路１５にて増幅された出力値１８をＡ／Ｄ変換器１６でデジタルデータに変換して制御部１７に送り、制御部１７によりこのデジタルデータと目標値である０Ｖとの差に応じたデータをオフセット値Ｄ００としてＤ／Ａ変換器１４に設定する。このとき、オフセット調整した後の出力値が０Ｖとなることを確認するようにすると高精度のオフセットデータを得ることができる。
【００２３】
設定されたデジタルデータは、Ｄ／Ａ変換器１４でアナログ信号に変換され、第２の差動増幅回路１３に入力される。その結果、出力値１８は０Ｖに調整される。
【００２４】
そして、ゲイン調整回路のゲインをＡ０〜Ａｎまでｎ回変化させ、各ゲインで０Ｖに調整し、各オフセット値Ｄ００〜Ｄ０ｎを同様の方法で求める。
【００２５】
なお、以上の説明では、都度、オフセット値をＤ／Ａ変換器にセットするように説明したが、第２の差分増幅回路の動作範囲が十分広い場合は、最初のゲインＡ０のときのオフセット値Ｄ００およびＤ１０を基準とし、以降のゲインＡ１〜Ａｎでは、これらを基準としてオフセットを検出し検出したオフセット値をＤ０１〜Ｄ０ｎ、Ｄ１１〜Ｄ１ｎとするようにしてもよい。
【００２６】
（被検出物を配置した場合）
次に、誘電体で接地された被検出物２０がセンサ部１から所定の距離Ｌｘ離れた位置にあり、このときの出力を所定の電圧Ｖａに調整する場合について説明する。なお、ゲイン調整回路１６の初期値は被検出物２０がない場合と同様に、Ａ０とする。
【００２７】
この場合、センサ部１に被検出物２０が近づくと送信電極２ａと被検出物２０を介したグランドとの間はコンデンサとして働くため、静電容量Ｃｓが発生する。このとき、電流検出抵抗７には、静電容量Ｃｓに応じた電流ＩｓがＩ０に加算されて流れる。
【００２８】
前述のように、初期状態で出力値は０Ｖに調整されているため、Ｉ０はキャンセルされていることになるため、静電容量Ｃｓに応じた電流Ｉｓのみが増幅され、出力値１８として出力される。
【００２９】
そして、出力値１８をゲイン調整回路で増幅率Ａ０にて増幅しＡ／Ｄ変換器１６でデジタルデータに変換して制御部１７に送り、制御部１７で変換されたデジタルデータと目標値であるＶａとの差を算出し、その差に応じたデータをオフセット値Ｄ１０としてＤ／Ａ変換器１４に設定する。このとき、オフセット調整した後の出力値がＶａとなることを確認するようにすると高精度のオフセットデータを得ることができる。
【００３０】
設定されたデジタルデータはＤ／Ａ変換器１４でアナログ信号に変換され、第２の差動増幅回路１３に入力される。その結果、出力値１８はＶａに調整される。
【００３１】
そして、ゲイン調整回路のゲインをＡ０〜Ａｎまでｎ回変化させ、各ゲインで出力値をＶａに調整し、各オフセット値Ｄ１０〜Ｄ１ｎを同様の方法で求める。
【００３２】
以上の被検出物がない場合と、所定の距離Ｌｘに配置した場合の結果をプロットした図が、図４であり、横軸をゲインＡとし縦軸をオフセット値Ｄとしてプロットしたものである。
【００３３】
同図において、プロット（ａ）は、被検出物２０がない状態でゲイン調整回路のゲインをＡ０〜Ａｎまでｎ＋１回変化させ各ゲインで０Ｖに調整したときのオフセット値Ｄ００〜Ｄ０ｎを示しており、プロット（ｂ）は、センサ部１から所定の距離Ｌｘ離れた位置に被検出物２０を設置したときに、ゲイン調整回路のゲインをＡ０〜Ａｎまでｎ＋１回変化させ各ゲインで出力を所定の電圧Ｖａに調整したときのオフセット値Ｄ１１〜Ｄ１ｎを示している。
【００３４】
ここで、非接触センサの出力値１８（Ｖｏｕｔ）としては、被検出物２０がない場合でも、センサ部１から所定の距離Ｌｘ離れた位置に被検出物２０を設置した場合でも、ゲインおよびオフセット値は同一である必要がある。この条件は、プロット（ａ）とプロット（ｂ）の交点位置とすることであり、図４に示すＰ点が、求めるゲインとオフセット値となる。
【００３５】
なお、交点を求めるには、オフセット値Ｄ００〜Ｄ０１、Ｄ１０〜Ｄ１１を用いて、ゲインの小さい方からオフセット値を比較し、オフセット値が最も近くなるゲインとオフセット値を求めればよい。
【００３６】
（詳細な動作フロー）
以上の制御部１７の動作を図５の動作フローチャートを用いてさらに、詳細に説明する。同図に示したように、先ず、被検出物２０を取り除き（ステップＳ１０）、ゲインをＡ０、ｉカウンタ値を０とし（ステップＳ１１）、出力値Ｖｏｕｔを測定し（ステップＳ１２）、被検出物２０がない場合の目標出力０Ｖとの差となるオフセットＤ００をＤ／Ａ変換器１４にセットし出力値Ｖｏｕｔが０Ｖとなるようにする。そして、ゲインＡ０に対応付けてオフセットＤ００を格納する（ステップＳ１３）。
【００３７】
次に、ゲインとしてセットしたＡ０にΔＡ値を加算し、次のゲインとする（ステップＳ１４）。このΔＡ値は、初期値であるＡ０と最後のゲインＡｎの差を所定の数で除算して得られる値としてもよいし、所定の任意の小さな値としてもよい。
【００３８】
次に、ゲインＡがＡｍａｘ以上かどうかを判定し（ステップＳ１５）、ゲインＡがＡｍａｘより小さい場合は、ｉカウンタを１加算する（ステップＳ１６）。そして、ステップＳ１２に戻り、出力値Ｖｏｕｔを測定し、被検出物２０がない場合の目標出力０Ｖとの差となるオフセットＤ０１をＤ／Ａ変換器１４にセットし出力値Ｖｏｕｔが０Ｖとなるようにし、ゲインＡ１に対応付けてオフセットＤ０１を格納する（ステップＳ１３）。
【００３９】
以上の動作を繰り返し、徐々にゲインを増加させながら、オフセットＤ０ｉを求めてゲインＡｉに対応付けて格納し、ゲインＡがＡｍａｘ以上となると被検出物なしの場合の動作を終了する。
【００４０】
次に、被検出物２０を所定の距離Ｌｘに配置し（ステップＳ１７）、ゲインをＡ０、ｉカウンタ値を０とし（ステップＳ１８）、出力値Ｖｏｕｔを測定し（ステップＳ１９）、被検出物２０を所定の距離Ｌｘに配置した場合の目標出力Ｖａとの差となるオフセットＤ０１をＤ／Ａ変換器１４にセットし出力値ＶｏｕｔがＶａとなるようにする。そして、ゲインＡ０に対応付けてオフセットＤ１０を格納する（ステップＳ２０）。
【００４１】
次に、ゲインとしてセットしたＡ０にΔＡ値を加算し、次のゲインとし（ステップＳ２１）、ゲインＡがＡｍａｘ以上かどうかを判定し（ステップＳ２２）、Ａｍａｘより小さい場合は、ｉカウンタを１加算する（ステップＳ２３）。そして、ステップＳ１９に戻り、出力値Ｖｏｕｔを測定し、被検出物２０を所定の距離Ｌｘに配置した場合の目標出力Ｖａとの差となるオフセットＤ１１をＤ／Ａ変換器１４にセットし出力値ＶｏｕｔがＶａとなるようにし、ゲインＡ１に対応付けてオフセットＤ１１を格納する（ステップＳ２０）。
【００４２】
以上の動作を繰り返し、徐々にゲインを増加させながら、オフセットＤ０ｉを求めてゲインＡｉと対応付けて格納し、ゲインＡがＡｍａｘ以上となると被検出物２０を所定の距離Ｌｘに配置した場合の動作を終了する。
【００４３】
以上のようにゲインとオフセット値をＤ０ｉ、Ｄ１ｉとして格納した後、Ｄ０ｉとＤ１ｉが最も近い値となるｉを抽出し（ステップＳ２４）、当該ｉカウンタ値のときのゲインＡｉとしオフセットＤ０ｉを抽出し、ゲインＡｉ、オフセットＤ０ｉをゲイン調整回路１５、Ｄ／Ａ変換器１４にそれぞれセットし（ステップＳ２５）、調整処理を終了する。なお、オフセットをＤ０ｉとしたが、Ｄ１ｉをオフセット値としてもよいし、Ｄ０ｉとＤ１ｉを平均化した（Ｄ０ｉ＋Ｄ１ｉ）／２をオフセット値としてもよい。
【００４４】
（実施例１の効果）
以上のように、実施例１の非接触センサによれば、所定の範囲でゲインを変化させるゲイン調整手段と、被検出物を配置しない第１の状態と、所定の位置に被検出物を配置した第２の状態についてあらかじめ決めた出力値となるように前記各ゲインにおいてオフセット値を調整するオフセット調整手段と、前記ゲインごとに前記オフセット値を保持するオフセット保持手段を設け、前記保持した第１の状態のオフセット値と第２の状態のオフセット値が最も近いゲインを求め、当該ゲインと、当該ゲインに対応したオフセット値を調整値とするようにしたので、短時間で確実に、所望の検出位置における最適なゲインとオフセットに調整することができる。
【実施例２】
【００４５】
（構成）
実施例２の非接触式センサの構成は、図１および図２に示した実施例１の構成と同様であるので、簡略化のためにその詳細な説明は省略する。
【００４６】
（動作）
以上の構成により実施例２の非接触センサは以下のように動作する。なお、 実施例２の非接触センサでは、測定回数を減らすために測定ポイントを所定の数としている。
【００４７】
先ず、センサ部１の周囲に被検出物２０がない状態で、順次、測定ポイントのゲインとし、目標値０Ｖとなるようにオフセット値を調整しながら、そのときのオフセット値を格納する。
【００４８】
例えば、測定ポイントを５点とした場合では、被検出物２０がない状態で、４分割したゲインをＡ０、Ａ１、Ａ２、Ａ３、Ａ４と順次変化させ、各ゲインにおけるオフセット値の測定結果をＤ００、Ｄ０１、Ｄ０２、Ｄ０３、Ｄ０４として格納する。
【００４９】
同様に、被検出物２０がセンサ部１から所定の距離Ｌｘ離れた位置に配置した状態で同様の測定を行い、ゲインをＡ０、Ａ１、Ａ２、Ａ３、Ａ４と順次変化させ、各ゲインにおけるオフセット値の測定結果をＤ１０、Ｄ１１、Ｄ１２、Ｄ１３、Ｄ１４として格納する。
【００５０】
図６は、以上の測定結果を、横軸をゲインＡとし縦軸をオフセット値Ｄとしてプロットしたものである。
【００５１】
同図において、直線ａ；Ｄ＝ｆ１（Ａ）は、被検出物２０がない状態の測定データから求めた近似直線を示しており、直線ｂ；Ｄ＝ｆ２（Ａ）は、センサ部１から所定の距離Ｌｘ離れた位置に被検出物２０を設置した状態の測定データから求めた近似直線を示している。
【００５２】
ここで、非接触センサの出力値１８（Ｖｏｕｔ）としては、実施例１と同様、被検出物２０がない場合でも、センサ部１から所定の距離Ｌｘ離れた位置に被検出物２０を設置した場合でも、ゲイン、オフセット値は同一である必要がある。この条件は、直線ａと直線ｂの交点位置とすることであり、図６に示すＰ点が求めるゲインとオフセット値となる。
【００５３】
それぞれの測定データから近似直線を求める方法としては、最小二乗法による回帰直線近似により求めるのが一般的であるので、以下この方法により直線近似を行う例を説明する。
【００５４】
この最小二乗法による回帰直線近似では、Ｄ＝ａ＊Ａ＋ｂとして直線近似し、以下のように定数ａ、ｂが求められる。なお、ｎは、データ数−１であるので測定ポイントを５点とした場合ではｎ＝４となる。すなわち、
【００５５】
ａ＝（ΣＡｉ＊Ｄｉ）−ｂ＊ΣＡｉ）／Σ（Ａｉ＾２） （１）
【００５６】
ｂ＝（Ｄｉ−ａ＊ΣＡｉ）／ｎ （２）
【００５７】
（１）、（２）式から下式によりａ値が求められる。すなわち、
【００５８】
ａ＝（Σ（Ａｉ＊Ｄｉ）−ΣＡｉ＊ΣＤｉ／ｎ）／（Σ（Ａｉ＾２）−ΣＡｉ＊ΣＡｉ＊ΣＡｉ／ｎ） （３）
【００５９】
（３）式により求めたａ値を（２）式に代入し、ｂ値を算出する。
【００６０】
次に、以上のように求めた近似直線Ｄ＝ｆ１（Ａ）とＤ＝ｆ２（Ａ）の交点をゲインＡｓ、オフセットＤｓとして算出する。
【００６１】
すなわち、次の（４）（５）式により交点（Ａｓ、Ｄｓ）が求められる。
【００６２】
Ａｓ＝−（ａ１−ａ２）／（ｂ１−ｂ２） （４）
【００６３】
Ｄｓ＝（−ａ１＾２＋ｂ１＾２＋ａ１＊ａ２−ｂ１＊ｂ２）／（ｂ１−ｂ２）（５）
【００６４】
（詳細な動作フロー）
以上の制御部１７の動作を図７の動作フローチャートを用いてさらに、詳細に説明する。なお、ステップＳ３０〜Ｓ３４、Ｓ３６、ステップＳ３８〜Ｓ４２、Ｓ４４は、実施例１のステップＳ１０〜Ｓ１４、Ｓ１６、ステップＳ１７〜Ｓ２１、Ｓ２３と同様であるので、同様の部分は簡略化して説明する。
【００６５】
同図に示したように、先ず、被検出物２０を取り除き、ゲインをＡ０、ｉカウンタ値を０とし、出力値Ｖｏｕｔを測定し、被検出物２０がない場合の目標出力０Ｖとの差となるオフセットＤ００をＤ／Ａ変換器１４にセットし出力値Ｖｏｕｔが０Ｖとなるようにする。そして、ゲインＡ０に対応付けてオフセットＤ００を格納する（ステップＳ３０〜Ｓ３３）。
【００６６】
次に、ゲインとしてセットしたＡ０にΔＡｘ値を加算し、次のゲインとする（ステップＳ３４）。なお、このΔＡｘ値は、ゲイン可変幅（Ａｎ−Ａ０）を測定データの数−１で除算してあらかじめ求めておく。測定データが５個の場合はｎ＝４となり４で除算してあらかじめ求めることになる。
【００６７】
次に、ｉがｎより大きいかどうかを判定し、ｎ以下の場合はｉカウンタを１加算する。そして、ステップＳ３２に戻り、出力値Ｖｏｕｔを測定し、被検出物２０がない場合の目標出力０Ｖとの差となるオフセットＤ０１をＤ／Ａ変換器１４にセットし出力値Ｖｏｕｔが０Ｖとなるようにし、ゲインＡ１に対応付けてオフセットＤ０１を格納する（ステップＳ３５、Ｓ３６）。
【００６８】
以上の動作を繰り返し、測定ポイントのオフセットＤ０ｉを求めてゲインＡｉと対応付けて格納し、測定データがｎより大きくなったときは、ゲインＡｉ、オフセットＤ０ｉから前述（１）〜（３）式によりＤ＝ａ１＊Ａ＋ｂ１の近似直線のａ１、ｂ１の定数を求め（ステップＳ３７）、被検出物なしの場合の動作を終了する。
【００６９】
次に、被検出物２０を所定の距離Ｌｘに配置し、ゲインをＡ０、ｉカウンタ値を０とし、出力値Ｖｏｕｔを測定し、被検出物２０を所定の距離Ｌｘに配置した場合の目標出力Ｖａとの差となるオフセットＤ０１をＤ／Ａ変換器１４にセットし出力値ＶｏｕｔがＶａとなるようにする。そして、ゲインＡ０に対応付けてオフセットＤ１０を格納する（ステップＳ３８〜Ｓ４１）。
【００７０】
次に、ゲインとしてセットしたＡ０にΔＡｘ値を加算し、次のゲインとし、ｉカウンタ値がｎより大きいかどうかを判定し、ｎ以下の場合はｉカウンタを１加算する（ステップＳ４２〜Ｓ４４）。そして、ステップＳ４０に戻り、出力値Ｖｏｕｔを測定し、被検出物２０を所定の距離Ｌｘに配置した場合の目標出力Ｖａとの差となるオフセットＤ１１をＤ／Ａ変換器１４にセットし出力値ＶｏｕｔがＶａとなるようにし、ゲインＡ１に対応付けてオフセットＤ１１を格納する。
【００７１】
以上の動作を繰り返し、測定ポイントのオフセットＤ０ｉを求めてゲインＡｉと対応付けて格納し、測定データが所定の数ｎとなったときは、これらの測定データから前述（１）〜（３）式を用いてＤ＝ａ２＊Ａ＋ｂ２の近似直線のａ２、ｂ２の定数を求め（ステップＳ４５）、被検出物２０を所定の距離Ｌｘに配置した場合の動作を終了する。
【００７２】
そして、ステップＳ３７およびＳ４５にて求めたそれぞれの近似直線から、前述（４）（５）式によりその交点であるゲインＡｓ、オフセットＤｓを求め、これらをゲイン調整回路１５、Ｄ／Ａ変換器１４にセットし（ステップＳ２５）、調整処理を終了する。
【００７３】
なお、以上の説明では、測定データ数を５点として説明したが、４点以下としてもよいし、６点以上としてもよいことは言うまでもない。
【００７４】
（実施例２の効果）
以上のように実施例の非接触センサによれば、測定ポイントを所定の数とし、被検出物がない場合と所定の距離にある場合について、各測定ポイントのゲインに対するオフセット値を測定し、当該測定した結果からそれぞれの直線近似をして交点を算出し、設定するゲインとオフセットを求めるようにしたので、実施例１の効果に加え、調整精度を維持したままで、測定に要する時間を短縮することができる。
【００７５】
《その他の変形例》
なお、以上の実施例の説明では、ゲインＡ０と初期値として説明したが、ゲインＡｎを初期値として、ゲインＡを徐々に減少させながらゲインＡ０までオフセット値を求めるようにしても勿論よい。
【００７６】
また、以上の実施例の説明では、被検出物２０を所定の距離Ｌｘに配置したり、取り除く手段について説明しなかったが、この手段としては、被検出物２０を所定の距離Ｌｘに配置し上下方向に移動させる機構を設けることにより、所定の距離Ｌｘに配置したり、取り除くようにしてもよいし、所定の距離Ｌｘに配置した被検出物２０を、被検出物２０の影響がなくなる、すなわち容量Ｃｓがほぼ０となる距離まで被検出物２０を移動させる機構を設けるようにすればよい。
【００７７】
また、以上の実施例の説明では、被検出物２０がない場合と、被検出物２０が所定の距離Ｌｘにある場合のそれぞれの状態でゲインを変化させてオフセット値を測定し、当該測定データを用いて調整値を求めるように説明したが、被検出物２０がＬｘ１にある状態と被検出物２０がＬｘ２にある状態とで、それぞれ同様に測定してこれらのゲイン、オフセットから調整値を求めるようにしてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００７８】
本発明は、非接触センサを備え、被検出物の接近を検出して取引を行う自動取引装置などに広く用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００７９】
【図１】実施例１の非接触センサの構成図である。
【図２】実施例１の非接触センサ電極部の詳細構成図である。
【図３】実施例１の非接触センサの動作説明図である。
【図４】実施例１の非接触センサの動作説明図である。
【図５】実施例１の非接触センサの動作フローチャート図である。
【図６】実施例２の非接触センサの動作説明図である。
【図７】実施例２の非接触センサの動作フローチャート図である。
【符号の説明】
【００８０】
１ センサ部
２ａ 送信電極
２ｂ 補助電極
７ 電流検出抵抗
９ 第１の差動増幅回路
１３ 第２の差動増幅回路
１４ Ｄ／Ａ変換器
１５ ゲイン調整回路
１６ Ａ／Ｄ変換器
１７ 制御部
２０ 被検出物
【技術分野】
【０００１】
本発明は、誘電体等の被検出物の位置を検出する静電容量型の非接触センサに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の非接触センサの調整では、被検出物との距離等の所定の検出範囲を有効に利用するための設定を容易に行い、かつオフセットなどの調整を容易にする方法として、センサ出力値が線形性を有する検出範囲の限界位置であることを検出する限界検出手段と、当該限界検出手段が限界位置であることを検出する表示手段を設け、当該限界位置にてセンサ出力値がゼロとなるように調整する技術が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平１０−３３２３１２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上記従来のセンサ調整方法では、検出範囲の限界位置におけるオフセットの調整は容易となるものの、検出範囲全体のオフセットの最適化については、考慮されておらず、ゲインとオフセットを最適に調整することはでなかった。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明は、前述の課題を解決するために次の手段を採用する。すなわち、被検出物を検出する静電容量型の非接触センサにおいて、所定の範囲でゲインを変化させるゲイン調整手段と、第１の所定の位置に被検出物を配置した第１の状態と、第２の所定の位置に被検出物を配置した第２の状態についてあらかじめ決めた出力値となるように前記各ゲインにおいてオフセット値を調整するオフセット調整手段と、前記ゲインごとに前記オフセット値を保持するオフセット保持手段を設け、前記保持した第１の状態のオフセット値と第２の状態のオフセット値が最も近いゲインを求め、当該ゲインと、当該ゲインに対応したオフセット値を調整値とするようにした。
【発明の効果】
【０００５】
本発明の非接触センサによれば、所定の範囲でゲインを変化させるゲイン調整手段と、第１の所定の位置に被検出物を配置した第１の状態と、第２の所定の位置に被検出物を配置した第２の状態についてあらかじめ決めた出力値となるように前記各ゲインにおいてオフセット値を調整するオフセット調整手段と、前記ゲインごとに前記オフセット値を保持するオフセット保持手段を設け、前記保持した第１の状態のオフセット値と第２の状態のオフセット値が最も近いゲインを求め、当該ゲインと、当該ゲインに対応したオフセット値を調整値とするようにしたので、短時間で確実に所望の検出位置における最適なゲインとオフセットに調整することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
以下、本発明に係る実施の形態例を、図面を用いて説明する。なお、図面に共通する要素には同一の符号を付す。
【実施例１】
【０００７】
（構成）
図１は、実施例１の非接触式センサの構成図である。同図のように、１はセンサ部であり、５は信号周波数ｆ（Ｈｚ）の交流電圧Ｅ（Ｖ）を出力する発振回路であり、６はバッファ回路であり電流検出抵抗７を介して発振回路５の交流電圧を送信電極２ａに印加する。
【０００８】
７は電流検出抵抗であり、バッファ回路６と送信電極２ａの間を流れる電流Ｉ０を電圧に変換する。８はシールドケーブルであり、その芯線側が電流検出抵抗７および送信電極２ａに接続され、シールド線側がバッファ回路６の出力と、シールド電極２ｂに接続されている。
【０００９】
９は電流検出抵抗７の両端に発生する電位差を増幅するための第１の差動増幅回路であり、電流検出抵抗７により変換された電圧を所定のゲインで増幅する。１０はフィルタ回路であり、信号周波数ｆ（Ｈｚ）のみを通過させるバンドパスフィルタ回路を構成している。１１は検波回路であり、第１の差動増幅回路９からの交流信号を直流信号に変換する。
【００１０】
１２はローパスフィルタ回路であり、検波回路１１からの出力に含まれるリップル成分を除去する。１３はオフセット調整機能を有する第２の差動増幅回路であり、１４はアナログ信号をデジタルデータに変換するＤ／Ａ変換器であり、１５はゲインを調整するゲイン調整回路であり、１６はデジタルデータをアナログ信号に変換するＡ／Ｄ変換器であり、１７はオフセット値やゲイン調整回路のゲインを制御する制御部であり、１８は出力値Ｖｏｕｔである。第２の差動増幅回路１３は、ローパスフィルタ回路１２からの出力とＤ／Ａ変換器１４からの出力の差分を所定の倍率で増幅する。
【００１１】
Ａ／Ｄ変換器１６は、出力値１８をゲイン調整回路１５にて増幅しＡ／Ｄ変換し、制御部１７に出力する。制御部１７はゲイン調整回路１５のゲインの設定を行い、Ｄ／Ａ変換器１４にデジタルデータを出力し、Ｄ／Ａ変換器１４でアナログ信号に変換し、オフセット調整として第２の差動増幅器１３に出力される。
【００１２】
なお、出力値１８は、同図に示したようにアナログ信号のまま図示しない次段の処理回路に出力する構成としてもよいし、Ａ／Ｄ変換器１６により変換されたデジタルデータを出力値として次段の処理回路に出力するようにしてもよい。
【００１３】
図２は、センサ部１の電極部の詳細な構成図である。同図において、２は２層のプリント基板の構造となっており、テフロン（登録商標）などの基材を送信電極２ａと補助電極２ｂで挟み込んだ構造となっている。
【００１４】
３はスペーサでテフロン（登録商標）樹脂等の絶縁性があり、かつ誘電率の小さい材質で作られている。４はアース電極であり、銅板等の金属や導電性ゴム或いは導電性布等の導電性のある材料で作られている。また、プリント基板２とアース電極４は各々間隔が変動しないようにスペーサ３に接着された構造となっている。
【００１５】
（動作）
以上の構成により実施例１の非接触センサは、以下のように動作する。この動作を図３、図４の動作説明図および図５の動作フローチャート図を用いて以下詳細に説明する。
【００１６】
図３において、Ｉ０は、被検出物２０がない場合に電流検出抵抗７に流れる電流であり、Ｉ１はシールドケーブル８のシールド線側に流れる電流である。まず、センサ１の周囲に誘電体である被検出物２０がない場合について説明する。
【００１７】
（被検出物がない場合）
送信電極２ａと補助電極２ｂは、バッファ回路６により同電位に保ち、コンデンサとして働かないようにしている。このため、送信電極２ａと補助電極２ｂ間の距離を小さくすることが可能となる。
【００１８】
一方、補助電極２ｂとアース電極４は、アース電極４側を接地して対向しているため静電容量Ｃｂのコンデンサとして働き、発信回路５より印加される電圧（発振周波数ｆ、電圧Ｅ）と静電容量Ｃｂに応じた電流Ｉ１がバッファ回路６からシールドケーブル８、補助電極２ｂ、アース電極４を介してグランドに流れる。
【００１９】
前述の電流Ｉ０が流れるとシールドケーブル８の抵抗分により、送信電極２ａと補助電極２ｂ間に非常にわずかながらではあるが電位差が発生する。
【００２０】
この電位差により、送信電極２ａと補助電極２ｂ間に電流が流れる。この電流は、電流検出抵抗７に流れる電流Ｉ０と等しくなる。そして、この電流Ｉ０は、電流検出抵抗７により電圧に変換され、第１の差動増幅回路９により所定のゲインで増幅される。
【００２１】
その後、図１の検波回路１１で交流信号から直流信号に変換され、さらに、第２の差動増幅回路１３にて所定のゲインで増幅され、ゲイン調整回路１５により制御部１７により設定される後述のゲインＡ０ないしＡｎで増幅され、Ａ／Ｄ変換器１６によりデジタルデータとして制御部１７に入力される。なお、ゲイン調整回路１５の増幅率の初期値はＡ０とし、Ｄ／Ａ変換器１４の初期値はオフセット調整することなく、０にセットする。
【００２２】
この場合の出力値１８は、センサ部１の周囲に被検出物２０がない状態であるので、０Ｖとなることが望ましい。従って、ゲイン調整回路１５にて増幅された出力値１８をＡ／Ｄ変換器１６でデジタルデータに変換して制御部１７に送り、制御部１７によりこのデジタルデータと目標値である０Ｖとの差に応じたデータをオフセット値Ｄ００としてＤ／Ａ変換器１４に設定する。このとき、オフセット調整した後の出力値が０Ｖとなることを確認するようにすると高精度のオフセットデータを得ることができる。
【００２３】
設定されたデジタルデータは、Ｄ／Ａ変換器１４でアナログ信号に変換され、第２の差動増幅回路１３に入力される。その結果、出力値１８は０Ｖに調整される。
【００２４】
そして、ゲイン調整回路のゲインをＡ０〜Ａｎまでｎ回変化させ、各ゲインで０Ｖに調整し、各オフセット値Ｄ００〜Ｄ０ｎを同様の方法で求める。
【００２５】
なお、以上の説明では、都度、オフセット値をＤ／Ａ変換器にセットするように説明したが、第２の差分増幅回路の動作範囲が十分広い場合は、最初のゲインＡ０のときのオフセット値Ｄ００およびＤ１０を基準とし、以降のゲインＡ１〜Ａｎでは、これらを基準としてオフセットを検出し検出したオフセット値をＤ０１〜Ｄ０ｎ、Ｄ１１〜Ｄ１ｎとするようにしてもよい。
【００２６】
（被検出物を配置した場合）
次に、誘電体で接地された被検出物２０がセンサ部１から所定の距離Ｌｘ離れた位置にあり、このときの出力を所定の電圧Ｖａに調整する場合について説明する。なお、ゲイン調整回路１６の初期値は被検出物２０がない場合と同様に、Ａ０とする。
【００２７】
この場合、センサ部１に被検出物２０が近づくと送信電極２ａと被検出物２０を介したグランドとの間はコンデンサとして働くため、静電容量Ｃｓが発生する。このとき、電流検出抵抗７には、静電容量Ｃｓに応じた電流ＩｓがＩ０に加算されて流れる。
【００２８】
前述のように、初期状態で出力値は０Ｖに調整されているため、Ｉ０はキャンセルされていることになるため、静電容量Ｃｓに応じた電流Ｉｓのみが増幅され、出力値１８として出力される。
【００２９】
そして、出力値１８をゲイン調整回路で増幅率Ａ０にて増幅しＡ／Ｄ変換器１６でデジタルデータに変換して制御部１７に送り、制御部１７で変換されたデジタルデータと目標値であるＶａとの差を算出し、その差に応じたデータをオフセット値Ｄ１０としてＤ／Ａ変換器１４に設定する。このとき、オフセット調整した後の出力値がＶａとなることを確認するようにすると高精度のオフセットデータを得ることができる。
【００３０】
設定されたデジタルデータはＤ／Ａ変換器１４でアナログ信号に変換され、第２の差動増幅回路１３に入力される。その結果、出力値１８はＶａに調整される。
【００３１】
そして、ゲイン調整回路のゲインをＡ０〜Ａｎまでｎ回変化させ、各ゲインで出力値をＶａに調整し、各オフセット値Ｄ１０〜Ｄ１ｎを同様の方法で求める。
【００３２】
以上の被検出物がない場合と、所定の距離Ｌｘに配置した場合の結果をプロットした図が、図４であり、横軸をゲインＡとし縦軸をオフセット値Ｄとしてプロットしたものである。
【００３３】
同図において、プロット（ａ）は、被検出物２０がない状態でゲイン調整回路のゲインをＡ０〜Ａｎまでｎ＋１回変化させ各ゲインで０Ｖに調整したときのオフセット値Ｄ００〜Ｄ０ｎを示しており、プロット（ｂ）は、センサ部１から所定の距離Ｌｘ離れた位置に被検出物２０を設置したときに、ゲイン調整回路のゲインをＡ０〜Ａｎまでｎ＋１回変化させ各ゲインで出力を所定の電圧Ｖａに調整したときのオフセット値Ｄ１１〜Ｄ１ｎを示している。
【００３４】
ここで、非接触センサの出力値１８（Ｖｏｕｔ）としては、被検出物２０がない場合でも、センサ部１から所定の距離Ｌｘ離れた位置に被検出物２０を設置した場合でも、ゲインおよびオフセット値は同一である必要がある。この条件は、プロット（ａ）とプロット（ｂ）の交点位置とすることであり、図４に示すＰ点が、求めるゲインとオフセット値となる。
【００３５】
なお、交点を求めるには、オフセット値Ｄ００〜Ｄ０１、Ｄ１０〜Ｄ１１を用いて、ゲインの小さい方からオフセット値を比較し、オフセット値が最も近くなるゲインとオフセット値を求めればよい。
【００３６】
（詳細な動作フロー）
以上の制御部１７の動作を図５の動作フローチャートを用いてさらに、詳細に説明する。同図に示したように、先ず、被検出物２０を取り除き（ステップＳ１０）、ゲインをＡ０、ｉカウンタ値を０とし（ステップＳ１１）、出力値Ｖｏｕｔを測定し（ステップＳ１２）、被検出物２０がない場合の目標出力０Ｖとの差となるオフセットＤ００をＤ／Ａ変換器１４にセットし出力値Ｖｏｕｔが０Ｖとなるようにする。そして、ゲインＡ０に対応付けてオフセットＤ００を格納する（ステップＳ１３）。
【００３７】
次に、ゲインとしてセットしたＡ０にΔＡ値を加算し、次のゲインとする（ステップＳ１４）。このΔＡ値は、初期値であるＡ０と最後のゲインＡｎの差を所定の数で除算して得られる値としてもよいし、所定の任意の小さな値としてもよい。
【００３８】
次に、ゲインＡがＡｍａｘ以上かどうかを判定し（ステップＳ１５）、ゲインＡがＡｍａｘより小さい場合は、ｉカウンタを１加算する（ステップＳ１６）。そして、ステップＳ１２に戻り、出力値Ｖｏｕｔを測定し、被検出物２０がない場合の目標出力０Ｖとの差となるオフセットＤ０１をＤ／Ａ変換器１４にセットし出力値Ｖｏｕｔが０Ｖとなるようにし、ゲインＡ１に対応付けてオフセットＤ０１を格納する（ステップＳ１３）。
【００３９】
以上の動作を繰り返し、徐々にゲインを増加させながら、オフセットＤ０ｉを求めてゲインＡｉに対応付けて格納し、ゲインＡがＡｍａｘ以上となると被検出物なしの場合の動作を終了する。
【００４０】
次に、被検出物２０を所定の距離Ｌｘに配置し（ステップＳ１７）、ゲインをＡ０、ｉカウンタ値を０とし（ステップＳ１８）、出力値Ｖｏｕｔを測定し（ステップＳ１９）、被検出物２０を所定の距離Ｌｘに配置した場合の目標出力Ｖａとの差となるオフセットＤ０１をＤ／Ａ変換器１４にセットし出力値ＶｏｕｔがＶａとなるようにする。そして、ゲインＡ０に対応付けてオフセットＤ１０を格納する（ステップＳ２０）。
【００４１】
次に、ゲインとしてセットしたＡ０にΔＡ値を加算し、次のゲインとし（ステップＳ２１）、ゲインＡがＡｍａｘ以上かどうかを判定し（ステップＳ２２）、Ａｍａｘより小さい場合は、ｉカウンタを１加算する（ステップＳ２３）。そして、ステップＳ１９に戻り、出力値Ｖｏｕｔを測定し、被検出物２０を所定の距離Ｌｘに配置した場合の目標出力Ｖａとの差となるオフセットＤ１１をＤ／Ａ変換器１４にセットし出力値ＶｏｕｔがＶａとなるようにし、ゲインＡ１に対応付けてオフセットＤ１１を格納する（ステップＳ２０）。
【００４２】
以上の動作を繰り返し、徐々にゲインを増加させながら、オフセットＤ０ｉを求めてゲインＡｉと対応付けて格納し、ゲインＡがＡｍａｘ以上となると被検出物２０を所定の距離Ｌｘに配置した場合の動作を終了する。
【００４３】
以上のようにゲインとオフセット値をＤ０ｉ、Ｄ１ｉとして格納した後、Ｄ０ｉとＤ１ｉが最も近い値となるｉを抽出し（ステップＳ２４）、当該ｉカウンタ値のときのゲインＡｉとしオフセットＤ０ｉを抽出し、ゲインＡｉ、オフセットＤ０ｉをゲイン調整回路１５、Ｄ／Ａ変換器１４にそれぞれセットし（ステップＳ２５）、調整処理を終了する。なお、オフセットをＤ０ｉとしたが、Ｄ１ｉをオフセット値としてもよいし、Ｄ０ｉとＤ１ｉを平均化した（Ｄ０ｉ＋Ｄ１ｉ）／２をオフセット値としてもよい。
【００４４】
（実施例１の効果）
以上のように、実施例１の非接触センサによれば、所定の範囲でゲインを変化させるゲイン調整手段と、被検出物を配置しない第１の状態と、所定の位置に被検出物を配置した第２の状態についてあらかじめ決めた出力値となるように前記各ゲインにおいてオフセット値を調整するオフセット調整手段と、前記ゲインごとに前記オフセット値を保持するオフセット保持手段を設け、前記保持した第１の状態のオフセット値と第２の状態のオフセット値が最も近いゲインを求め、当該ゲインと、当該ゲインに対応したオフセット値を調整値とするようにしたので、短時間で確実に、所望の検出位置における最適なゲインとオフセットに調整することができる。
【実施例２】
【００４５】
（構成）
実施例２の非接触式センサの構成は、図１および図２に示した実施例１の構成と同様であるので、簡略化のためにその詳細な説明は省略する。
【００４６】
（動作）
以上の構成により実施例２の非接触センサは以下のように動作する。なお、 実施例２の非接触センサでは、測定回数を減らすために測定ポイントを所定の数としている。
【００４７】
先ず、センサ部１の周囲に被検出物２０がない状態で、順次、測定ポイントのゲインとし、目標値０Ｖとなるようにオフセット値を調整しながら、そのときのオフセット値を格納する。
【００４８】
例えば、測定ポイントを５点とした場合では、被検出物２０がない状態で、４分割したゲインをＡ０、Ａ１、Ａ２、Ａ３、Ａ４と順次変化させ、各ゲインにおけるオフセット値の測定結果をＤ００、Ｄ０１、Ｄ０２、Ｄ０３、Ｄ０４として格納する。
【００４９】
同様に、被検出物２０がセンサ部１から所定の距離Ｌｘ離れた位置に配置した状態で同様の測定を行い、ゲインをＡ０、Ａ１、Ａ２、Ａ３、Ａ４と順次変化させ、各ゲインにおけるオフセット値の測定結果をＤ１０、Ｄ１１、Ｄ１２、Ｄ１３、Ｄ１４として格納する。
【００５０】
図６は、以上の測定結果を、横軸をゲインＡとし縦軸をオフセット値Ｄとしてプロットしたものである。
【００５１】
同図において、直線ａ；Ｄ＝ｆ１（Ａ）は、被検出物２０がない状態の測定データから求めた近似直線を示しており、直線ｂ；Ｄ＝ｆ２（Ａ）は、センサ部１から所定の距離Ｌｘ離れた位置に被検出物２０を設置した状態の測定データから求めた近似直線を示している。
【００５２】
ここで、非接触センサの出力値１８（Ｖｏｕｔ）としては、実施例１と同様、被検出物２０がない場合でも、センサ部１から所定の距離Ｌｘ離れた位置に被検出物２０を設置した場合でも、ゲイン、オフセット値は同一である必要がある。この条件は、直線ａと直線ｂの交点位置とすることであり、図６に示すＰ点が求めるゲインとオフセット値となる。
【００５３】
それぞれの測定データから近似直線を求める方法としては、最小二乗法による回帰直線近似により求めるのが一般的であるので、以下この方法により直線近似を行う例を説明する。
【００５４】
この最小二乗法による回帰直線近似では、Ｄ＝ａ＊Ａ＋ｂとして直線近似し、以下のように定数ａ、ｂが求められる。なお、ｎは、データ数−１であるので測定ポイントを５点とした場合ではｎ＝４となる。すなわち、
【００５５】
ａ＝（ΣＡｉ＊Ｄｉ）−ｂ＊ΣＡｉ）／Σ（Ａｉ＾２） （１）
【００５６】
ｂ＝（Ｄｉ−ａ＊ΣＡｉ）／ｎ （２）
【００５７】
（１）、（２）式から下式によりａ値が求められる。すなわち、
【００５８】
ａ＝（Σ（Ａｉ＊Ｄｉ）−ΣＡｉ＊ΣＤｉ／ｎ）／（Σ（Ａｉ＾２）−ΣＡｉ＊ΣＡｉ＊ΣＡｉ／ｎ） （３）
【００５９】
（３）式により求めたａ値を（２）式に代入し、ｂ値を算出する。
【００６０】
次に、以上のように求めた近似直線Ｄ＝ｆ１（Ａ）とＤ＝ｆ２（Ａ）の交点をゲインＡｓ、オフセットＤｓとして算出する。
【００６１】
すなわち、次の（４）（５）式により交点（Ａｓ、Ｄｓ）が求められる。
【００６２】
Ａｓ＝−（ａ１−ａ２）／（ｂ１−ｂ２） （４）
【００６３】
Ｄｓ＝（−ａ１＾２＋ｂ１＾２＋ａ１＊ａ２−ｂ１＊ｂ２）／（ｂ１−ｂ２）（５）
【００６４】
（詳細な動作フロー）
以上の制御部１７の動作を図７の動作フローチャートを用いてさらに、詳細に説明する。なお、ステップＳ３０〜Ｓ３４、Ｓ３６、ステップＳ３８〜Ｓ４２、Ｓ４４は、実施例１のステップＳ１０〜Ｓ１４、Ｓ１６、ステップＳ１７〜Ｓ２１、Ｓ２３と同様であるので、同様の部分は簡略化して説明する。
【００６５】
同図に示したように、先ず、被検出物２０を取り除き、ゲインをＡ０、ｉカウンタ値を０とし、出力値Ｖｏｕｔを測定し、被検出物２０がない場合の目標出力０Ｖとの差となるオフセットＤ００をＤ／Ａ変換器１４にセットし出力値Ｖｏｕｔが０Ｖとなるようにする。そして、ゲインＡ０に対応付けてオフセットＤ００を格納する（ステップＳ３０〜Ｓ３３）。
【００６６】
次に、ゲインとしてセットしたＡ０にΔＡｘ値を加算し、次のゲインとする（ステップＳ３４）。なお、このΔＡｘ値は、ゲイン可変幅（Ａｎ−Ａ０）を測定データの数−１で除算してあらかじめ求めておく。測定データが５個の場合はｎ＝４となり４で除算してあらかじめ求めることになる。
【００６７】
次に、ｉがｎより大きいかどうかを判定し、ｎ以下の場合はｉカウンタを１加算する。そして、ステップＳ３２に戻り、出力値Ｖｏｕｔを測定し、被検出物２０がない場合の目標出力０Ｖとの差となるオフセットＤ０１をＤ／Ａ変換器１４にセットし出力値Ｖｏｕｔが０Ｖとなるようにし、ゲインＡ１に対応付けてオフセットＤ０１を格納する（ステップＳ３５、Ｓ３６）。
【００６８】
以上の動作を繰り返し、測定ポイントのオフセットＤ０ｉを求めてゲインＡｉと対応付けて格納し、測定データがｎより大きくなったときは、ゲインＡｉ、オフセットＤ０ｉから前述（１）〜（３）式によりＤ＝ａ１＊Ａ＋ｂ１の近似直線のａ１、ｂ１の定数を求め（ステップＳ３７）、被検出物なしの場合の動作を終了する。
【００６９】
次に、被検出物２０を所定の距離Ｌｘに配置し、ゲインをＡ０、ｉカウンタ値を０とし、出力値Ｖｏｕｔを測定し、被検出物２０を所定の距離Ｌｘに配置した場合の目標出力Ｖａとの差となるオフセットＤ０１をＤ／Ａ変換器１４にセットし出力値ＶｏｕｔがＶａとなるようにする。そして、ゲインＡ０に対応付けてオフセットＤ１０を格納する（ステップＳ３８〜Ｓ４１）。
【００７０】
次に、ゲインとしてセットしたＡ０にΔＡｘ値を加算し、次のゲインとし、ｉカウンタ値がｎより大きいかどうかを判定し、ｎ以下の場合はｉカウンタを１加算する（ステップＳ４２〜Ｓ４４）。そして、ステップＳ４０に戻り、出力値Ｖｏｕｔを測定し、被検出物２０を所定の距離Ｌｘに配置した場合の目標出力Ｖａとの差となるオフセットＤ１１をＤ／Ａ変換器１４にセットし出力値ＶｏｕｔがＶａとなるようにし、ゲインＡ１に対応付けてオフセットＤ１１を格納する。
【００７１】
以上の動作を繰り返し、測定ポイントのオフセットＤ０ｉを求めてゲインＡｉと対応付けて格納し、測定データが所定の数ｎとなったときは、これらの測定データから前述（１）〜（３）式を用いてＤ＝ａ２＊Ａ＋ｂ２の近似直線のａ２、ｂ２の定数を求め（ステップＳ４５）、被検出物２０を所定の距離Ｌｘに配置した場合の動作を終了する。
【００７２】
そして、ステップＳ３７およびＳ４５にて求めたそれぞれの近似直線から、前述（４）（５）式によりその交点であるゲインＡｓ、オフセットＤｓを求め、これらをゲイン調整回路１５、Ｄ／Ａ変換器１４にセットし（ステップＳ２５）、調整処理を終了する。
【００７３】
なお、以上の説明では、測定データ数を５点として説明したが、４点以下としてもよいし、６点以上としてもよいことは言うまでもない。
【００７４】
（実施例２の効果）
以上のように実施例の非接触センサによれば、測定ポイントを所定の数とし、被検出物がない場合と所定の距離にある場合について、各測定ポイントのゲインに対するオフセット値を測定し、当該測定した結果からそれぞれの直線近似をして交点を算出し、設定するゲインとオフセットを求めるようにしたので、実施例１の効果に加え、調整精度を維持したままで、測定に要する時間を短縮することができる。
【００７５】
《その他の変形例》
なお、以上の実施例の説明では、ゲインＡ０と初期値として説明したが、ゲインＡｎを初期値として、ゲインＡを徐々に減少させながらゲインＡ０までオフセット値を求めるようにしても勿論よい。
【００７６】
また、以上の実施例の説明では、被検出物２０を所定の距離Ｌｘに配置したり、取り除く手段について説明しなかったが、この手段としては、被検出物２０を所定の距離Ｌｘに配置し上下方向に移動させる機構を設けることにより、所定の距離Ｌｘに配置したり、取り除くようにしてもよいし、所定の距離Ｌｘに配置した被検出物２０を、被検出物２０の影響がなくなる、すなわち容量Ｃｓがほぼ０となる距離まで被検出物２０を移動させる機構を設けるようにすればよい。
【００７７】
また、以上の実施例の説明では、被検出物２０がない場合と、被検出物２０が所定の距離Ｌｘにある場合のそれぞれの状態でゲインを変化させてオフセット値を測定し、当該測定データを用いて調整値を求めるように説明したが、被検出物２０がＬｘ１にある状態と被検出物２０がＬｘ２にある状態とで、それぞれ同様に測定してこれらのゲイン、オフセットから調整値を求めるようにしてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００７８】
本発明は、非接触センサを備え、被検出物の接近を検出して取引を行う自動取引装置などに広く用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００７９】
【図１】実施例１の非接触センサの構成図である。
【図２】実施例１の非接触センサ電極部の詳細構成図である。
【図３】実施例１の非接触センサの動作説明図である。
【図４】実施例１の非接触センサの動作説明図である。
【図５】実施例１の非接触センサの動作フローチャート図である。
【図６】実施例２の非接触センサの動作説明図である。
【図７】実施例２の非接触センサの動作フローチャート図である。
【符号の説明】
【００８０】
１ センサ部
２ａ 送信電極
２ｂ 補助電極
７ 電流検出抵抗
９ 第１の差動増幅回路
１３ 第２の差動増幅回路
１４ Ｄ／Ａ変換器
１５ ゲイン調整回路
１６ Ａ／Ｄ変換器
１７ 制御部
２０ 被検出物
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検出物の位置を検出する静電容量型の非接触センサにおいて、
所定の範囲でゲインを変化させるゲイン調整手段と、
第１の所定の位置に被検出物を配置した第１の状態と、第２の所定の位置に被検出物を配置した第２の状態についてあらかじめ決めた出力値となるように前記各ゲインにおいてオフセット値を調整するオフセット調整手段と、
前記ゲインごとに前記オフセット値を保持するオフセット保持手段を設け、
前記保持した第１の状態のオフセット値と第２の状態のオフセット値が最も近いゲインを求め、当該ゲインと、当該ゲインに対応したオフセット値を調整値とすることを特徴とする非接触センサ。
【請求項２】
被検出物の位置を検出する静電容量型の非接触センサにおいて、
所定の範囲のゲインを所定の数で分割し、当該分割した各ゲインに順次変化させるゲイン調整手段と、
第１の所定の位置に被検出物を配置した第１の状態と、第２の所定の位置に被検出物を配置した第２の状態についてあらかじめ決めた出力値となるように前記各ゲインにおいてオフセット値を調整するオフセット調整手段と、
前記ゲインごとにオフセット値を保持するオフセット保持手段を設け、
前記第１の状態と第２の状態について保持したゲインおよびオフセット値から第１の近似直線と第２の近似直線を求める近似直線化手段と、
前記第１の近似直線と第２の近似直線の交点を算出する交点算出手段とを設け、
算出した交点のゲイン及びオフセットを調整値とすることを特徴とする非接触センサ。
【請求項３】
前記第１の状態を、被検出物を配置しない状態とし、
前記第２の状態を、被検出物を所定の距離離した位置に配置するようにしたことを特徴とする請求項１および請求項２記載の非接触センサ。
【請求項１】
被検出物の位置を検出する静電容量型の非接触センサにおいて、
所定の範囲でゲインを変化させるゲイン調整手段と、
第１の所定の位置に被検出物を配置した第１の状態と、第２の所定の位置に被検出物を配置した第２の状態についてあらかじめ決めた出力値となるように前記各ゲインにおいてオフセット値を調整するオフセット調整手段と、
前記ゲインごとに前記オフセット値を保持するオフセット保持手段を設け、
前記保持した第１の状態のオフセット値と第２の状態のオフセット値が最も近いゲインを求め、当該ゲインと、当該ゲインに対応したオフセット値を調整値とすることを特徴とする非接触センサ。
【請求項２】
被検出物の位置を検出する静電容量型の非接触センサにおいて、
所定の範囲のゲインを所定の数で分割し、当該分割した各ゲインに順次変化させるゲイン調整手段と、
第１の所定の位置に被検出物を配置した第１の状態と、第２の所定の位置に被検出物を配置した第２の状態についてあらかじめ決めた出力値となるように前記各ゲインにおいてオフセット値を調整するオフセット調整手段と、
前記ゲインごとにオフセット値を保持するオフセット保持手段を設け、
前記第１の状態と第２の状態について保持したゲインおよびオフセット値から第１の近似直線と第２の近似直線を求める近似直線化手段と、
前記第１の近似直線と第２の近似直線の交点を算出する交点算出手段とを設け、
算出した交点のゲイン及びオフセットを調整値とすることを特徴とする非接触センサ。
【請求項３】
前記第１の状態を、被検出物を配置しない状態とし、
前記第２の状態を、被検出物を所定の距離離した位置に配置するようにしたことを特徴とする請求項１および請求項２記載の非接触センサ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２００９−６９０３５（Ｐ２００９−６９０３５Ａ）
【公開日】平成２１年４月２日（２００９．４．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−２３８７３６（Ｐ２００７−２３８７３６）
【出願日】平成１９年９月１４日（２００７．９．１４）
【出願人】（００００００２９５）沖電気工業株式会社 (6,645)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年４月２日（２００９．４．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年９月１４日（２００７．９．１４）
【出願人】（００００００２９５）沖電気工業株式会社 (6,645)
【Ｆターム（参考）】
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