专利名称：静电电容传感器以及静电电容传感器的故障判定方法
技术领域：
本发明涉及静电电容传感器以及静电式容量传感器的故障判定方法。对于承认基于文献的參照的组合的指定国而言，通过參照2010年9月28日在日本国申请的特愿2010-217316号，以及2010年12月28日在日本国申请的特愿2010-291780号所记载的内容而加入到本说明书，来作为本说明书的记载的一部分。
背景技术：
公知在基于电极与接地部之间的静电电容对物体进行检测的静电电容检测装置中，另外设置作为模拟物体发挥功能的辅助电极，对静电电容传感器的故障进行自我诊断的技术(专利文献I)。专利文献1:日本特开2001-264448号公报
发明内容
然而，如专利文献I那样，若另外设置用于对静电电容传感器的故障进行检测的辅助电极、故障检测电路等单元，则存在静电电容传感器的构成部件数量会增加这样的问题。本发明要解决的课题是不另外设置用于对静电电容传感器的故障进行检测的辅助电极、故障检测电路等，而对静电电容传感器的故障的有无进行判定。[I]第I发明通过提供静电电容传感器解决上述课题，该静电电容传感器具有:检测电极，其检测与物体之间的静电电容；屏蔽电极，其被配置于上述检测电极的附近；屏蔽驱动单元，其向上述屏蔽电极切换地施加第I电位以及与第I电位不同的第2电位；检测单元，其输出与由上述检测电极检测出的静电电容对应的检测信号；以及判定単元，其基于从上述检测单元获取的与上述屏蔽驱动单元向上述屏蔽电极施加了上述第I电位时由上述检测电极检测出的静电电容对应的第I检测信号、以及从上述检测单元获取的与上述屏蔽驱动单元向上述屏蔽电极施加了上述第2电位时由上述检测电极检测出的静电电容对应的第2检测信号，对上述检测电极或屏蔽电极有无异常进行判定。[2]在上述发明中，在上述第I检测信号与上述第2检测信号的差不在规定的范围内的情况下，上述判定単元判定为上述检测电极和/或上述屏蔽电极发生异常。[3]在上述发明中，在得到上述第I检测信号时，施加给上述检测电极的电位和施加给上述屏蔽电极的上述第I电位是相同电位。[4]在上述发明中，上述检测电极与上述检测单元之间的连接部经由第I开关与第I电容器的一端连接，并且上述第I电容器的另一端与不同于上述第I电位的固定电位连接，上述判定単元比较当上述连接部连接有上述第I电容器时的检测信号、与当上述连接部未连接上述第I电容器时的检测信号，当其差不在规定的范围内时，能够判定为上述检测单元的检测功能发生异常。[5]在上述发明中，该静电电容传感器还具备:參照电极，其与上述检测电极独立设置；以及參照电极控制単元，其输出与由上述參照电极检测出的静电电容对应的參照信号，上述判定単元基于第I检测信号与第2检测信号对上述检测电极或上述屏蔽电极有无异常进行判定，其中，第I检测信号是基于与在利用上述屏蔽驱动单元向上述屏蔽电极施加了上述第I电位时由上述检测电极检测出的静电电容对应的检测信号、以及与在利用上述屏蔽驱动单元向上述屏蔽电极施加了上述第I电位时由上述參照电极检测出的静电电容对应的參照信号的，第2检测信号是基于与在利用上述屏蔽驱动单元施加了与上述第I电位不同的第2电位时由上述检测电极检测出的静电电容对应的检测信号、与在利用上述屏蔽驱动单元施加了与上述第I电位不同的第2电位时由上述參照电极检测出的静电电容对应的參照信号的。[6]在上述发明中，上述參照电极与上述參照电极的控制单元之间的连接部与第2电容器的一端连接，并且上述第2电容器的另一端与不同于上述第I电位的固定电位连接，上述判定単元比较在利用上述第2开关使上述參照电极与上述參照电极的控制単元之间的连接部与上述第2电容器连接时的检测信号、和利用上述第2开关不使上述參照电极与上述參照电极的控制単元之间的连接部与上述第2电容器连接时的检测信号，当其差不在规定的范围内时，判定为上述检测单元的检测功能发生异常。[7]在上述发明中，还能够具备温度补偿单元，该温度补偿单元具有对上述检测电极或上述检测单元的附近的温度进行检测，基于上述检测出的温度对上述第I检测信号和/或上述第2检测信号进行修正的功能。温度补偿单元还能够具有对上述參照电极或上述參照电极控制単元附近的温度进行检测，基于上述检测出的温度对上述第I检测信号和/或上述第2检测信号进行修正的功能。[8]上述发明中，能够将上述第2电位设为上述第I电位的80% 120%。[9]从不同观点出发的本发明通过提供一种静电电容传感器的故障判定方法来解决上述课题，该静电电容传感器的故障判定方法具有:检测第I检测信号的步骤，其中，第I检测信号与向设置于检测电极的附近的屏蔽电极施加了第I电位时由上述检测电极检测出的静电电容对应；检测第2检测信号的步骤，其中，第2检测信号与向上述屏蔽电极施加了与上述第I电位不同的第2电位时由上述检测电极检测出的静电电容对应；以及基于上述第I检测信号与上述第2检测信号，对上述检测电极有无异常进行判定的步骤。[10]在上述发明中，静电电容传感器的故障判定方法具有下述步骤，即上述检测电极和与该检测电极所检测出的静电电容对应的检测信号的输出部分之间的连接部经由第I开关与第I电容器的一端连接，并且上述第I电容器的另一端与不同于上述第I电位的固定电位连接，在利用上述第I开关使上述第I电容器与上述连接部连接时的检测信号、和利用上述第I开关不使上述第I电容器与上述连接部连接时的检测信号的差不在规定的范围内的情况下，判定为检测上述检测信号的功能发生异常的步骤。[11]第2发明通过提供ー种静电电容传感器来解决上述课题，该静电电容传感器具有:检测电极，其检测与物体之间的静电电容；屏蔽电极，其被配置于上述检测电极的附近；检测电极控制单元，其向上述检测电极切换地施加第I电位和与第I电位不同的第2电位，并且输出与由上述检测电极检测出的静电电容对应的检测信号；以及判定単元，其基于第I检测信号与第2检测信号对上述检测电极和/或屏蔽电极有无异常进行判定，其中，第I检测信号与上述检测电极控制単元向上述检测电极施加了上述第I电位时由上述检测电极检测出的静电电容对应，第2检测信号与上述检测电极控制単元向上述检测电极施加了上述第2电位时由上述检测电极检测出的静电电容对应。[12]在上述发明中，在上述第I检测信号与上述第2检测信号的值的差不在规定的范围内的情况下，上述判定単元能够判定为上述检测电极和/或上述屏蔽电极发生异常。[13]在上述发明中，在得到上述第I检测信号时，能够将向上述检测电极施加的上述第I电位和向上述屏蔽电极施加的电位设为相同的电位。[14]在上述发明中，上述检测电极与上述检测电极控制単元之间的连接部经由第I开关与第I电容器的一端连接，并且上述第I电容器的另一端与不同于上述第I电位的固定电位连接，在上述连接部与上述第I电容器连接时的检测信号和上述连接部未与上述第I电容器连接时的检测信号的差不在规定的范围内的情况下，上述判定単元能够判定为上述检测电极控制単元的检测功能发生异常。[15]在上述发明中，该静电电容传感器还具备:參照电极，其与上述检测电极独立设置；參照电极控制単元，其输出与由上述參照电极检测出的静电电容对应的參照信号，上述判定単元基于第I检测信号与第2检测信号能够对上述检测电极和/或上述屏蔽电极有无异常进行判定，其中，第I检测信号是基于与在利用上述检测电极控制単元向上述检测电极施加了上述第I电位时由上述检测电极检测出的静电电容对应的检测信号、以及与在利用上述检测电极控制単元向上述检测电极施加了上述第I电位时由上述參照电极检测出的静电电容对应的參照信号而求出的，第2检测信号是基于与在利用上述检测电极控制单元施加了不同于上述第I电位的第2电位时由上述检测电极检测出的静电电容对应的检测信号、以及与在利用上述检测电极控制単元施加了不同于上述第I电位的第2电位时由上述參照电极检测出的静电电容对应的參照信号而求出的。[16]在上述发明中，上述參照电极与上述參照电极控制単元之间的连接部经由第2开关与第2电容器的一端连接，并且上述第2电容器的另一端与不同于上述第I电位的固定电位连接，在利用上述第2开关使上述參照电极与上述參照电极控制単元之间的连接部与上述第2电容器连接时的检测信号、和利用上述第2开关不使上述參照电极与上述參照电极控制単元之间的连接部与上述第2电容器连接时的检测信号的差不在规定的范围内的情况下，上述判定単元判定为上述检测电极控制単元的检测功能发生异常。[17]在上述发明中，能够构成为进ー步具备温度补偿单元，该温度补偿单元具有对上述检测电极或上述检测电极控制単元的附近的温度进行检测，基于上述检测出的温度对上述第I检测信号和/或第2检测信号进行修正的功能。另外，温度补偿单元还能够具有对上述參照电极或上述參照电极控制単元附近的温度进行检测，基于上述检测出的温度对上述第I检测信号和/或上述第2检测信号进行修正的功能。[18]在上述发明中，上述第2电位能够是上述第I电位的80% 120%。[19]在不同观点中，本发明通过提供一种静电电容传感器的故障判定方法来解决上述课题，该静电电容传感器的故障判定方法具有以下步骤:检测第I检测信号的步骤，其中，第I检测信号与向检测电极施加了第I电位时由上述检测电极检测出的静电电容对应；检测第2检测信号的步骤，其中，第2检测信号与向上述检测电极施加了与上述第I电位不同的第2电位时由上述检测电极检测出的静电电容对应；以及基于上述第I检测信号与上述第2检测信号，对上述检测电极有无异常进行判定的步骤。[20]在上述发明中，还能够具有下述步骤，即检测电极和与该检测电极所检测出的静电电容对应的检测信号的输出部分之间的连接部经由第I开关与第I电容器的一端连接，并且上述第I电容器的另一端与不同于上述第I电位的固定电位连接，在利用上述第I开关使上述第I电容器与上述连接部连接时的检测信号、和利用上述第I开关不使上述第I电容器与上述连接部连接时的检测信号的差不在规定的范围内的情况下，判定为检测上述检测信号的的功能发生异常的步骤。根据上述第I发明，基于与向屏蔽电极施加第I电位时由检测电极检测出的静电电容对应的第I检测信号、和与向屏蔽电极施加第2电位时由检测电极检测出的静电电容对应的第2检测信号，对检测电极的异常的有无进行判定，因此不必设置其它的单元、步骤就能够对检测电极和/或屏蔽电极故障进行检測。根据上述第2发明，基于与向检测电极施加第I电位时检测出的静电电容对应的第I检测信号、和与向检测电极施加第2电位时检测出的静电电容对应的第2检测信号，对检测电极和/或屏蔽电极的异常的有无进行判定，因此不必设置其它的单元、步骤就能够对静电电容传感器的故障进行检测。
图1是表示第I发明的第I实施方式的静电电容传感器的构成的构成图。图2是表示图1的静电电容传感器的通常测定模式中的控制顺序的流程图。图3是图1的静电电容传感器的电极检查模式中的流程图。图4是表示图1的静电电容传感器的电路检查模式中的控制顺序的流程图。图5是表示第I发明的第2实施方式的静电电容传感器的构成图。图6是第2发明的第I实施方式的静电电容传感器的构成图。图7是表示图6的静电电容传感器的通常测定模式中的控制顺序的流程图。图8是表示图6的静电电容传感器的电极检查模式中的控制顺序的流程图。图9是表示图6的静电电容传感器的电路检查模式中的控制顺序的流程图。图10是第2发明的第2实施方式的静电电容传感器的构成图。
具体实施例方式<第I发明的第I实施方式>以下，基于附图，说明检测人、物等物体的存在与否以及接近，并且能够自我诊断电极异常、电路异常等静电电容传感器的故障的第I发明的第I实施方式的静电电容传感器I。图1是表示静电电容传感器I的构成的图。如图1所示，本发明的实施方式的静电电容传感器I具备:检测电极2以及检测电路21、设置于检测电极2的附近的屏蔽电极3以及屏蔽驱动电路31、对由检测电路21检测出的检测信号进行放大的放大电路5、基于所得到的检测信号的值对物体检测结果以及静电电容传感器I的自我诊断结果进行判定的判定电路6。另外，检测电极2与检测电路21之间的连接部经由第I开关S4与第I电容器Cdl的一端连接，第I电容器Cdl的另一端与地等、具有与第I电位不同的电位的固定电位连接。本实施方式的检测电极2是板状的导电体(为了方便，附图用立体图表示)，在通过检测电路21对检测电极2施加了规定的电位(Vr )时，对该检测电极2与物体之间的静电电容进行检测。此外，电极形状并不限定于板状，也可以是棒状、立体形状。屏蔽电极3被设置于检测电极2的附近。本实施方式的屏蔽电极3除了检测电极2的检测面(由板状的导电体构成的检测电极的表面)以外还包围检测电极2。由此，能够以高灵敏度对检测电极2的检测面侧的规定区域(以下，称为检测区域)内的被检测物体(物体)的存在与否、距物体的距离进行检测。屏蔽驱动电路31具有切换并对屏蔽电极3赋予规定的电位的功能。本实施方式的屏蔽驱动电路31能够对屏蔽电极3施加第I电位(Vr')，并且能够对屏蔽电极3切換地施加与第I电位不同的第2电位(Vd)。第I电位(Vr')可以是与施加给检测电极2的电位(Vr )相同的电位或不同的电位。本实施方式的检测电路21检测与屏蔽驱动电路31向屏蔽电极3施加第I电位(Vr')时由检测电极2检测出的静电电容对应的第I检测信号，并且检测与屏蔽驱动电路31向屏蔽电极3施加第2电位(Vd)时由检测电极2检测出的静电电容对应的第2检测信号。检测电路21将检测出的信号向后述的放大电路5发送。此外，在施加于屏蔽电极3的第I电位(Vr')是与施加于检测电极的规定的电位(Vr )相同的电位的情况下，不检测检测电极2与屏蔽电极3之间的静电电容(Cs I)，检测电路21对由检测电极2检测出的、与检测电极2和检测区域内存在的物体之间的静电电容(Cl)对应的检测信号进行检測。并不特别限定第2电位(Vd)，能够将其设为第I电位的80% 120%。通过将赋予的电位的范围设定为第I电位的+ 20% -20%的范围，能够将与施加第I电位时的静电电容对应的第I检测信号、与施加第2电位时的静电电容对应的第2检测信号设为动态范围的范围内，能正确地进行静电电容传感器的故障诊断。另外，本实施方式的静电电容传感器I具备温度补偿电路7，该温度补偿电路7具有基于检测电极2或者检测电路21附近的温度，对第I检测信号和/或第2检测信号进行修正的温度补偿功能。该温度补偿电路7也可构成为与放大电路5以及判定电路6不同的其他电路，也可构成为放大电路5或者判定电路6包含该温度补偿电路7。该温度补偿电路7能够使用利用ニ极管元件具有的顺向电位的温度特性的単元等一般的単元。由此，能够消除温度对检测结果(測定值)的影响。并且，在本实施方式中，检测电极2与检测电路21之间的连接部经由第I开关S4与第I电容器Cdl的一端连接,并且,第I电容器Cdl的另一端与具有与第I电位不同的电位的固定电位连接，根据第I开关的导通/截止状态，从检测电路21输出的检测信号发生变化。换句话说，若检测电路21正常，则在将第I开关S4从截止切换为导通时，与第I电容器Cdl对应地而检测信号发生变化。这里，第I开关S4是对另一端连接了具有与第I固定电位不同的电位的固定电位的第I电容器Cdl的一端是否连接于检测电极与检测电路之间，进行接通切断控制的开关。放大电路5对由检测电路21获取的检测信号进行放大。该放大电路5能够具备用于除去噪声成分的带通滤波器，用于除去脉动成分的低通滤波器。并且，放大电路5将与由检测电极2检测出的静电电容对应的检测信号向后述的判定电路6发送。本实施方式的判定电路6具有以下3个功能。第I功能是基于对应于与检测出的物体之间的静电电容的检测信号，对检测区域内是否存在物体进行判断的功能以及对与物体的距离进行判断的功能。第2功能是对检测电极2和/或屏蔽电极3的电极有无异常进行判定的功能。第3功能是对检测电路21的检测功能有无异常进行判定的功能。对本实施方式的静电电容传感器I的判定电路6的各功能进行概述。第1，判定电路6基于与向屏蔽电极3施加第I电位时检测出的静电电容对应的第I检测信号，对检测区域内是否存在物体和/或距物体的距离进行判断。此时，能够将施加于检测电极2的电位与施加于屏蔽电极3的第I电位设为相同的值。具体而言，判定电路6在从放大电路5获取的第I检测信号的值是规定值以上的情况下，判断为在检测区域内存在物体。另外，判定电路6基于从放大电路5获取的第I检测信号的值，对检测电极2与物体之间的距离进行计算。检测区域内是否存在物体的判断、距物体的距离的判定方法并不被特别地限定，能够适当地使用申请时已公知的方法。第2，判定电路6基于与向屏蔽电极3施加第I电位时检测出的静电电容对应的第I检测信号、与向屏蔽电极3施加第2电位时检测出的静电电容对应的第2检测信号,对检测电极2或者屏蔽电极3有无异常，例如检测电极2或者屏蔽电极3的破损、裂缝、形变、弯曲等电极异常进行判定。具体而言，判定电路6对第I检测信号与第2检测信号的值进行比较，在其差(变化量)不在规定的范围内的情况下，判定为检测电极2和/或屏蔽电极3处于异常。第3，本实施方式的判定电路6对检测电极2与检测电路21之间的连接部与第I电容器Cdl连接时的检测信号、和未与第I电容器Cdl连接时的检测信号进行比较，在其差(变化量)不在预先设定的规定的范围内的情况下，判定为检测电路21的检测功能发生异常。这样，本实施方式的静电电容传感器I具有对物体的存在、距物体的距离进行计测的测定模式；对检测电极2和/或屏蔽电极3的裂缝、破裂、形变、弯曲等电极异常进行检测的电极检查模式；检测对检测电极2中的静电电容进行检测的检测电路21的异常的电路检查模式这3个功能模式。在本例中，虽以具有上述的全部功能的静电电容传感器I为例进行了说明，但能够省略电路检查模式的功能。以下，基于图2 4对通常测定模式A、电极检查模式B、检测电路的电路检查模式C的各控制顺序进行说明。图2是本实施方式的静电电容传感器I的通常测定模式A的流程图。在图2所示的流程图的步骤SI中，静电电容传感器I放出存储于检测电路21内的电荷，进行初始化(复位)。具体而言，对位于图1所示的静电电容传感器I的检测电路21内的开关SI S3的连接进行切換，通过开关I将检测电极2与地连接，通过开关S2将检测电路内的运算放大器的+输入侧与地连接，将开关S3设为导通而使电容器Cfl短路。由此，使积蓄于检测电路21内的电荷放电。此时，利用驱动电路31内的开关S9，屏蔽电极3与地连接。另外，第I开关S4截止，检测电极2与检测电路21之间的连接部不与第I电容器Cdl连接。接下来，在步骤2中，向检测电极2施加规定的电位(Vr)，并且，向屏蔽电极3施加第I电位(Vr')，对与由检测电极2检测出的静电电容对应的第I测定值(第I检测信号)进行计算。具体而言，对位于图1所示的静电电容传感器I的屏蔽驱动电路31内的开关S9的连接进行切換而将屏蔽电极3连接于第I电极(Vr')，并且，对位于检测电路21内的21内的开关SI S3的连接进行切換，通过开关SI将检测电极2与运算放大器的-输入侧连接，通过开关S2将运算放大器的+输入侧与规定的电位(Vr)连接，通过开关S3使电容器Cfl开放，由此在电容器Cfl中积蓄电荷Qfl = VrXCl + (Vr-VrO XCsl，其后，利用开关SI使检测电极2开放，通过开关S2将运算放大器的+输入侧与地连接，将电位V = (Vr X Cl +(Vr-VrO XCsl) / Cfl计算为第I测定值。此外，通过将施加于屏蔽电极3的第I电位(Vr')设为与施加于检测电极2的电位(Vr)相同的电位，能够不检 测检测电极2与屏蔽电极3之间的静电电容(Csl)就能够获取与检测电极2和物体之间的静电电容对应的测定值(电位V = VrX (Cl / Cf!))。并且，在步骤S3中，判定电路6基于第I检测信号的值对基于检测电极2的检测区域内是否存在物体(被检测物体)进行判断，并且，求出检测电极2与物体(被检测物体)之间的距离。通过以上的处理，执行对物体的存在、距物体的距离进行计测的测定模式A的处理。接着，參照图3对本实施方式的静电电容传感器I的电极检查模式B的处理进行说明。在图3的步骤Sll中，判定电路6 —边处理通常测定模式A —边对电极检查模式B的处理开始定时进行待机。电极检查模式B可以以规定周期执行，可以以处理结束时或者处理开始时等规定的定时来执行，也可以在输出值的变动等规定的条件成立的情况下来执行。电极异常的判定在与通常的测定值的比较中被进行，由此在步骤S12中，执行上述图2所示的步骤SI S2，得到第I测定值(第I检测信号)。在本处理中，也可读出前次输出的第I测定值(第I检测信号)。接着，在步骤S13中，静电电容传感器I执行上述图2所示的步骤SI，对位于图1所示的静电电容传感器I的检测电路21内的开关SI S3的连接进行切換，放出积蓄在检测电路21内的电荷，进行初始化(复位)。接着步骤S13而执行的步骤S14中，屏蔽驱动电路31向屏蔽电极3施加与第I电位不同的第2电位。并且，与上述图2所示的步骤S2相同，通过对位于图1所示的静电电容传感器I的检测电路21内的开关SI S3的连接进行切換，在向屏蔽电极2施加第2电位时，对与由检测电极2检测出的静电电容对应的第2测定值(第2检测信号)进行计算。在步骤S15以及S16中，判定电路6基于第I测定值与第2测定值(第I检测信号与第2检测信号)，对检测电极和/或屏蔽电极的异常进行判定。具体而言，在步骤S15中，判定电路6对第I测定值与第2测定值之差(变化量)Y进行计算。并且，在步骤S16中，判定电路6对第I测定值与第2测定值之差Y是否在规定的范围内(a ^ Y^b)进行判定。检测电极2与屏蔽电极3之间的静电电容(Csl)取决于检测电极、屏蔽电极的面积、检测电极与屏蔽电极之间的距离。因此，根据伴随施加于屏蔽电极3的电位的切换而产生的检测电极2与屏蔽电极3之间的静电电容(Csl)的变化量是否位于预先设定的规定的范围内，能够对检测电极2或者屏蔽电极3中是否存在破损、断线、弯曲、形变等电极异常进行判断。换句话说，在第I测定值与第2测定值之差(变化量)不在预先设定的范围内的情况下，能够判定为检测电极2或者屏蔽电极3中产生了破损、断线、形变、弯曲等电极异常。本实施方式的静电电容传感器I，在未发生电极异常的静电电容传感器I中，预先设定伴随施加于屏蔽电极3的电位的切换而产生的检测电极2与屏蔽电极3之间的静电电容(Csl)的变化量的范围(ab)，对差Y是否处于规定的范围内进行判定，在未处于规定的范围内的情况下进入步骤S17，判定电路6判定为检测电极2或者屏蔽电极3中发生异常。另ー方面，在差Y处于规定的范围内的情况下进入步骤S18，判定电路6判定为检测电极2以及屏蔽电极3中没有异常。这样，本实施方式的静电电容传感器1，通过对针对屏蔽电极3切換地赋予2个不同的电位Vr'、Vd而得到第I测定值与第2测定值(第I检测信号与第2检测信号)进行比较，从而对静电电容传感器I的电极异常进行检測。即，着眼于检测电极2与设置于其附近的屏蔽电极3之间的静电电容(Csl)，通过对设置于检测电极2的附近的屏蔽电极3赋予不同的2个电位时的静电电容的变化来对电极异常进行检测，因此能够以高精度对电极异常进行检測。最后，基于图4对本实施方式的静电电容传感器I的检测电路的电路检查模式C进行说明。在步骤S21中，判定电路6对电路检查模式C的起动定时进行待机。与上述电极检查模式B的步骤Sll的处理相同，判定电路6以规定周期、在规定定时或者当规定条件满足时，执行电路检查模式C。在步骤S22中，在检测电极2与检测电路21之间的连接部未连接固定电位的状态下，在接着的步骤S23中求出第I检测信号(第IA测定值)。换句话说，在将图1所示的静电电容传感器I的、与检测电极2和检测电路21之间的连接部连接的第I开关S4设为截止的状态下，执行图2所示的步骤SI S2。接着在步骤S24中，将第I开关S4设为导通，检测电极2与检测电路21之间的连接部与第I电容器Cdl的一端连接。第I电容器Cdl的另一端连接于与第I电位不同的电位，该电位可以是地电位，也可以是任意设定的规定电位。接着在步骤S25中，判定电路6求出开关S4是导通的状态下的第I检测信号(第IB测定值)。并且，在步骤S26中，判定电路6对第I检测信号(第IA测定值)与(第IB测定值)之差Z进行计算。接下来，在步骤S27中，判定电路6对差Z是否处于规定的范围内进行判定(c≤Z≤d)。若与静电电容检测相关的检测电路21正常，则检测电极2与检测电路21之间的连接部连接固定电位时获取的检测信号(第IA测定值)、和未连接固定电位时获取的检测信号(第IB测定值)产生与连接的固定电位对应的变化。换句话说，在第IA测定值与第IB测定值之差Z未处于与连接的固定电位对应的变化的范围内的情况下，能够推断为检测电路21中发生故障。因此，在步骤S27的判定中，在差Z处于规定的范围内的情况下，判断为检测电路正常(步骤S28)，在差Z未处于规定的范围内的情况下，判断为检测电路发生异常(步骤S29)。<第I发明的第2实施方式>第I发明的第2实施方式的静电电容传感器是第I发明的第I实施方式的静电电容传感器中还具有參照电极4以及參照电极控制电路41，并且，代替放大电路而具备差动放大电路5的静电电容传感器。以下，參照图5对第2实施方式进行说明。如图5所示，本发明的第2实施方式的静电电容传感器I具有:检测电极2以及检测电路21 ;设置于检测电极2的附近的屏蔽电极3以及屏蔽驱动电路31 ;參照电极4以及參照电极控制电路41 ;对由检测电路21检测出的检测信号与由參照电极控制电路41检测出的检测信号之差进行放大的差动放大电路5 ;以及基于得到的检测信号的值对物体检测结果以及静电电容传感器I的自我诊断结果进行判定的判定电路6。另外，检测电极2与检测电路21之间的连接部经由第I开关S4与第I电容器Cdl连接，并且，參照电极4与參照电极控制电路41之间的连接部经由第2开关S14与第2电容器Cd2连接。第2实施方式的检测电极2以及检测电路21、屏蔽电极3以及屏蔽驱动电路31、判定电路6、第I开关S4具有与上述第I实施方式的各构成相同的功能。这里为了避免重复的说明，引用与第I实施方式的静电电容传感器I共同的构成以及其功能的说明来进行说明。本实施方式的參照电极4是板状的导电体(为了方便附图用立体图表示)。该參照电极4构成为例如形成得比检测电极2足够�。蛘哒鼙黄帘蔚缂�3包围，或者设置于被检测物体不存在的位置等，能够不受被检测物体的影响而对检测时的检测电极2的周围的环境的静电电容进行检测。此外，參照电极的电极形状并不限定于板状，也可是棒状、立体形状。參照电极控制电路41对与向參照电极4施加规定的电位时的静电电容对应的參照信号进行检测。通过从由检测电极2检测出的静电电容中减去由该參照电极4检测出的静电电容，能够对考虑了检测时的环境的影响的静电电容进行检測。虽未特别限定，但优选施加于检测电极2的电位与施加于參照电极的电位相同。此外，參照电极14以及參照电极控制电路14也可不接地。參照电极控制电路41将检测出的信号向后述的差动放大电路5发送。本实施方式的差动放大电路5具备运算放大器的反转放大电路，具有从由检测电路21检测出的检测信号的值中减去由參照电极控制电路41检测出的检测信号的值，得到对应于排除了环境的影响的与物体之间的静电电容的检测信号的功能。该差动放大电路5能够具备用于除去噪声成分的滤波器。并且，差动放大电路5将对应干与物体之间的静电电容的检测信号向后述的判定电路6发送。
本实施方式的差动放大电路5，在求出上述第I测定值以及第2测定值(第I检测信号以及第2检测信号)吋，还考虑了与參照电极4中检测出的静电电容对应的检测信号。具体而言，差动放大电路5在求出第I测定值(第I检测信号)吋，从向屏蔽电极3施加第I电位时在检测电极2中检测出的静电电容减去在该定时在參照电极4中检测出的静电电容，求出排除了环境的影响的第I测定值(第I检测信号)。相同地，差动放大电路5在求出第2检测信号时，从向屏蔽电极3施加第2电位时在检测电极2中检测出的静电电容减去该定时在參照电极4中检测出的静电电容，求出排除了环境的影响的第2测定值(第2检测信号)。差动放大电路5将这些的值向判定电路6发送。在求出上述第IA測定值以及第IB测定值(第IA检测信号以及第IB检测信号)时，还考虑与在參照电极4中检测出的静电电容对应的检测信号。具体而言，差动放大电路5在求出第IA检测信号时，从利用第I开关S4使检测电极与检测电路之间的连接部不连接第I电容器Cdl时在检测电极2中检测出的静电电容中、减去在该定时利用第2开关S14使參照电极与參照电极控制电路之间的连接部不连接第2电容器Cd2时在參照电极4中检测出的静电电容，求出排除了环境的影响的第IA测定值(检测信号)。相同地，差动放大电路5在求出第IB测定值(检测信号)时，从利用第I开关S4使检测电极与检测电路之间的连接部连接第I电容器Cdl时在检测电极2中检测出的静电电容中、减去在该定时利用第2开关S14使參照电极与參照电极控制电路之间的连接部连接第2电容器Cd2时在參照电极4中检测出的静电电容，求出排除了环境的影响的第IB測定值(检测信号)。差动放大电路5将这些的值向判定电路6发送。判定电路6在与从差动放大电路5获取的静电电容对应的第I测定值(第I检测信号的值)是规定值以上的情况下，能够判断为规定检测区域内存在物体。另外，參照将第I测定值(第I检测信号的值)与距离人体(物体)的距离建立对应的对应信息，基于第I检测信号的值求出距离人体的距离。通过以上的处理，与第I实施方式相同地，执行对物体的存在、距物体的距离进行计测的测定模式A的处理。另外，判定电路6基于与从差动放大电路5获取的静电电容对应的第I测定值与第2测定值(第I检测信号与第2检测信号)，与第I实施方式的电极异常的检查模式相同地，执行与检测电极、參照电极以及屏蔽电极的电极异常的判定相关的检查模式B。并且，判定电路6基于与从差动放大电路5获取的静电电容对应的第IA测定值与第IB测定值(第IA检测信号与第IB检测信号)，与第I实施方式的检测电路的检查模式相同地，执行与參照电极控制电路的电路异常的判定相关的电路检查模式C。这样，本实施方式的静电电容传感器I基于通过切換地对屏蔽电极3赋予2个不同的电位Vr'、Vd而得到的第I检测信号与第2检测信号之差，对检测电极和/或屏蔽电极3的裂缝、破裂等异常进行检测，因此能够不设置新的电极、电路对电极的异常进行检测。此外，第2实施方式的静电电容传感器I中也能够设置温度补偿电路7，该温度补偿电路7具有基于检测电极2或检测电路21附近的温度、或者參照电极4或參照电极控制电路41附近的温度，对第I检测信号和/或第2检测信号进行修正的温度补偿功能。该温度补偿电路7也可作为与差动放大电路51以及判定电路6不同的其它的电路而构成，也可构成为差动放大电路51或者判定电路6包含该温度补偿电路7。
以上说明的实施方式是为了容易理解本发明而记载的，并不是为了限定本发明而记载的。因此，上述的实施方式所公开的各要素是以包含属于本发明的技术的范围的全部的设计变更、均等物为主旨的。在本实施方式中，作为具备本申请发明的检测电极、检测单元、屏蔽电极、屏蔽驱动单元、判定单元的静电电容传感器的ー个例子，对具备检测电极2、检测电路21、屏蔽电极3、屏蔽驱动电路31、差动放大电路5、判定电路6的静电电容传感器I进行了说明，但本申请发明并不限定于此。在本实施方式中对由电路构成对检测电极和/或屏蔽电极的异常的有无进行判定的判定単元的例子进行了说明，但也可由软件构成。<第2发明的第I实施方式>以下，參照
对人、物等物体的是否存在以及接近进行检測，并且对电极异常、电路异常等静电电容传感器的故障能够进行自我诊断的第2发明的第I实施方式的静电电容传感器I。图6是表示静电电容传感器I的构成的图。如图6所示，本发明的实施方式的静电电容传感器I具备:检测电极2以及检测电极控制电路21、设置于检测电极2的附近的屏蔽电极3以及屏蔽驱动电路31、对由检测电极控制电路21检测出的检测信号进行放大的放大电路5、基于得到的检测信号的值对物体检测结果以及静电电容传感器I的自我诊断结果进行判定的判定电路6。另外，检测电极2与检测电极控制电路21之间的连接部经由第I开关S4与第I电容器Cdl的一端连接，第I电容器Cdl的另一端与地等，具有与第I电位不同的电位的固定电位连接。本实施方式的检测电极2是板状的导电体，在通过检测电极控制电路21对检测电极2施加规定的电位时，对该检测电极2与物体之间的静电电容进行检测。此外，电极形状不限定于板状，也可是棒状、立体形状。屏蔽电极3设置于检测电极2的附近。本实施方式的屏蔽电极3除了检测电极2的检测面(由板状的导电体构成的检测电极的表面)以外包围检测电极2。由此，能够高精度地对检测电极2的检测面侧的规定区域(以下，称为检测区域)内的被检测物体(物体)的是否存在、距物体的距离进行检测。另外，屏蔽电极3中设置有具备对该屏蔽电极3施加规定的电位(Vr')的功能的屏蔽驱动电路31。检测电极控制单元21具有切换地向检测电极2施加第I电位(Vr)、与该第I电位不同的第2电位(Vd)的功能。另外，本实施方式的检测电极控制电路21，对与向检测电极2施加第I电位(Vr)时由检测电极2检测出的静电电容对应的第I检测信号进行检测，并且，对与向检测电极2施加第2电位(Vd)时由检测电极2检测出的静电电容对应的第2检测信号进行检测。检测电极控制电路21将检测出的信号向后述的放大电路5发送。施加于检测电极2的电位(Vr)可以是与前述的施加于屏蔽电极3的电位(Vr')相同的电位，也可以是不同电位。在施加于检测电极2的第I电位(Vr)是与施加于屏蔽电极3的电位(Vr')相同的电位的情况下，检测电极2与屏蔽电极3之间的静电电容(Csl)未被检测，因此检测电极控制电路21能够对与检测电极2和检测区域内存在的物体之间的静电电容(Cl)对应的检测信号进行检測。
施加于检测电极2的第2电位(Vd)的值并未特别限定，但能够设为第I电位的80% 120%。通过将赋予的电位的范围设为第I电位的+20% -20%的范围，能够将与施加第I电位时的静电电容对应的第I检测信号、与施加第2电位时的静电电容对应的第2检测信号设为动态范围的范围内，能够正确地进行静电电容传感器的故障诊断。另外，本实施方式的静电电容传感器I具备温度补偿电路7，该温度补偿电路7具有基于检测电极2或者检测电极控制电路21附近的温度，对第I检测信号和/或第2检测信号进行修正的温度补偿功能。该温度补偿电路7也可作为与放大电路5以及判定电路6不同的其它的电路构成，也可构成为放大电路5或者判定电路6包含该温度补偿电路7。该温度补偿电路7能够使用利用ニ极管元件具有的顺向的电位的温度特性的単元等一般的単元。由此，能够除去温度对检测结果(測定值)的影响。并且，本实施方式的静电电容传感器I在检测电极2与检测电极控制电路21之间的连接部具备第I开关S4。经由该第I开关S4与第I电容器Cdl的一端连接，并且，第I电容器Cdl的另一端连接与第I电位(Vr)不同的固定电位。因此，根据第I开关S4的导通/截止状态，从检测电极控制电路21输出的检测信号变化。换句话说，若检测电极控制电路21正常，则在将第I开关S4从截止切换为导通吋，能够得到与第I电容器Cdl对应的值的检测信号。这里，第I开关S4是对另一端连接具有与第I电位(Vr)不同的电位的固定电位的第I电容器Cdl的一端是否与检测电极2和检测电极控制电路21之间连接，进行连接切断控制的开关。放大电路5对由检测电极控制电路21获取的检测信号进行放大。该放大电路5能够具备用于除去噪声成分的滤波器。并且，放大电路5将与由检测电极2检测出的静电电容对应的检测信号向后述的判定电路6发送。接着对判定电路6的功能进行说明。本实施方式的判定电路6具备以下3个功能。判定电路6的第I功能是基于与检测电极I中检测出的静电电容对应的检测信号，对检测区域内是否存在物体进行判断和/或对与物体的距离进行判断的功能。第2功能是对检测电极2和/或屏蔽电极3的电极异常的有无进行判定的功能。第3功能是对检测电极控制电路21的检测功能的异常的有无进行判定的功能。以下，对判定电路6的各功能进行概述。第1，判定电路6基于与向检测电极2施加第I电位(Vr)时检测出的静电电容对应的第I检测信号，对检测区域内是否存在物体和/或距物体的距离进行判断。此时，能够将施加于检测电极2的第I电位(Vr)与施加于屏蔽电极3的电位(Vr')设为相同的值。具体而言，判定电路6基于从放大电路5获取的第I检测信号的值，对接近检测区域内的物体的大小、距离进行判定。在从放大电路5获取的第I检测信号的值是规定值以上的情况下，判定电路6判断为检测区域内存在物体。另外，判定电路6基于从放大电路5获取的第I检测信号的值，对检测电极2与物体之间的距离进行计算。检测区域内是否存在物体的判断、距物体的距离的判定方法并不被特别限定，能够适当地使用申请时已公知的方法。第2，判定电路6基于与向检测电极2施加第I电位(Vr)时检测出的静电电容对应的第I检测信号、与向检测电极2施加第2电位(Vd)时检测出的静电电容对应的第2检测信号，对检测电极2或者屏蔽电极3的异常的有无，例如检测电极2或者屏蔽电极3的破损、裂缝、形变、弯曲等电极异常进行判定。 具体而言，判定电路6，对第I检测信号与第2检测信号的值进行比较，在其差(变化量)不在规定的范围内的情况下，判定为检测电极2和/或屏蔽电极3中存在异常。用于判断异常的阈值(规定的范围)能够根据施加于检测电极2的第I电位(Vr)与第2电位(Vd)之差来预先定义。第3，本实施方式的判定电路6，对检测电极2与检测电极控制电路21之间的连接部连接第I电容器Cdl时的检测信号、和未连接第I电容器Cdl时的检测信号进行比较，在其差(变化量)不在预先设定的规定的范围内的情况下，判定为检测电极控制电路21的检测功能产生异常。这样，本实施方式的静电电容传感器I具有对物体的存在、距物体的距离进行计测的测定模式；对检测电极2和/或屏蔽电极3的裂缝、破裂、形变、弯曲等电极异常进行检测的电极检查模式；检测对检测电极2中的静电电容进行检测的检测电极控制电路21的异常的电路检查模式这3个功能模式。在本例中，虽以具备上述的全部功能的静电电容传感器I为例进行了说明，但能够省略电路检查模式的功能。以下，基于图7 图9对通常测定模式A、电极检查模式B、检测电极控制电路的电路检查模式C的各控制顺序进行说明。图7是本实施方式的静电电容传感器I的通常测定模式A的流程图。在图7所示的流程图的步骤SlOl中，静电电容传感器I使积蓄在检测电极控制电路21内的电荷放电，进行初始化(复位)。具体而言，对位于图6所示的静电电容传感器I的检测电极控制电路21内的开关SI S3的连接进行切換，通过开关I将检测电极2连接于地，通过开关S2将检测电极控制电路内的运算放大器的+ 输入侧与地连接，将开关S3设为导通而使电容器Cfl短路。由此，积蓄在检测电极控制电路21内的电荷被放电。此时，通过驱动电路31内的开关S9，屏蔽电极3与地连接。另外，将第I开关S4设为截止，使检测电极2与检测电极控制电路21之间的连接部不与第I电容器Cdl连接。接下来，在步骤S102中，向检测电极2施加第I电位(Vr)，并且，向屏蔽电极3施加规定的电位(Vr')，对与由检测电极2检测出的静电电容对应的第I测定值(第I检测信号)进行计算。具体而言，对位于图6所示的静电电容传感器I的屏蔽驱动电路31内的开关S9的连接进行切換而将屏蔽电极3与规定电位(Vr')连接，并且，对位于检测电极控制电路21内的开关SI S3的连接进行切換，通过开关SI将检测电极2与运算放大器的-输入侧连接，通过开关S2将运算放大器的+输入侧与规定的电位(Vr)连接，通过开关S3使电容器Cfl开放，从而向电容器Cfl积蓄电荷Qfl = VrXCl + (Vr-Vr’)XCsl，其后，利用开关SI使检测电极2开放，利用开关S2将运算放大器的+输入侧与地连接，从而将电位V =(VrXCl + (Vr-VrO XCsl) / Cf I 计算为第 I 测定值。此外，通过将施加于屏蔽电极3的规定电位(Vr')设为与施加于检测电极2的第I电位(Vr)相同的电位，能够不检测检测电极2与屏蔽电极3之间的静电电容(CsI)而获取与检测电极2和物体之间的静电电容对应的测定值(电位V = VrX (Cl / Cf!))。并且，在步骤S103中，判定电路6基于第I检测信号的值对基于检测电极2的检测区域内是否存在物体(被检测物体)进行判断，并且，求出检测电极2与物体(被检测物体)之间的距离。通过以上的处理，执行对物体的存在、距物体的距离进行计测的测定模式A的处理。接着，基于图8对本实施方式的静电电容传感器I的电极检查模式B的处理进行说明。在图8的步骤Slll中，判定电路6 —边处理通常测定模式A —边对电极检查模式B的处理开始定时进行待机。电极检查模式B可以以规定周期来执行，可以在处理结束时或者处理开始时等规定的定时来执行，可以在输出值的变动等规定的条件成立的情况下来执行。电极异常的判定在与通常的测定值的比较中被进行，因此在步骤S112中，执行上述图7所示的步骤SlOl S102，得到第I测定值(第I检测信号)。在本处理中，也可读出前次输出的第I测定值(第I检测信号)。接着，在步骤S113中，静电电容传感器I执行上述图7所示的步骤S101，对位于图6所示的静电电容传感器I的检测电极控制电路21内的开关SI S3的连接进行切换，对积蓄在检测电极控制电路21内的电荷进行放电，进行初始化(复位)。接着步骤S113之后执行的步骤S114中，检测电极控制单元21向检测电极2施加与第I电位(Vr)不同的第2电位(Vd)。并且，与上述图7所示的步骤S102相同地，通过对位于图6所示的静电电容传感器I的检测电极控制电路21内的开关SI S3的连接进行切換，在向检测电极2施加第2电位(Vd)时，对与由检测电极2检测出的静电电容对应的第2测定值(第2检测信号)进行计算。在步骤SI 15以及SI 16中，判定电路6基于第I测定值与第2测定值(第I检测信号与第2检测信号)，对检测电极和/或屏蔽电极的异常进行判定。具体而言，在步骤S115中，判定电路6对第I测定值与第2测定值之差(变化量)Y进行计算。并且，在步骤SI 16中，判定电路6对第I测定值与第2测定值之差Y是否在规定的范围内(a ^ Y^b)进行判定。检测电极2与屏蔽电极3之间的静电电容(Csl)取决于检测电极、屏蔽电极的面积、检测电极与屏蔽电极之间的距离。因此，通过伴随施加于屏蔽电极3的电位的切换而产生的检测电极2与屏蔽电极3之间的静电电容(Csl)的变化量是否位于预先设定的规定的范围内，对检测电极2或者屏蔽电极3中有无破损、断线、弯曲、形变等电极异常进行判断。换句话说，在第I测定值与第2测定值之差(变化量)不在预先设定的范围内的情况下，能够判定为检测电极2或者屏蔽电极3中产生了破损、断线、形变、弯曲等电极异常。对于本实施方式的静电电容传感器I而言，在没有产生电极异常的静电电容传感器I中，预先设定伴随施加于屏蔽电极3的电位的切换而产生的检测电极2与屏蔽电极3之间的静电电容(Csl)的变 化量的范围(a ^ b)，对差Y是否在规定的范围内进行判定，在不在规定的范围内的情况下进入步骤SI 17，判定电路6判定为检测电极2或者屏蔽电极3中发生异常。另ー方面，在差Y在规定的范围内的情况下进入步骤S118，判定电路6判定为检测电极2以及屏蔽电极3中没有异常。这样，本实施方式的静电电容传感器I通过对向检测电极2切換地赋予2个不同电位Vr、Vd而得到的第I测定值与第2测定值(第I检测信号与第2检测信号)进行比较，对静电电容传感器I的电极异常进行检測。即，着眼于检测电极2与设置于其附近的屏蔽电极3之间的静电电容(Cs I )，利用向检测电极2赋予不同的2个电位时的静电电容的变化对电极异常进行检测，能够以高精度地对电极异常进行检测。最后，參照图9对本实施方式的静电电容传感器I的检测电极控制电路的电路检查模式C进行说明。在步骤S201中，判定电路6对电路检查模式C的起动定时进行待机。与前述的电极检查模式B的步骤Slll的处理相同地，判定电路6以规定周期、在规定定时或者当规定条件满足时，执行电路检查模式C。在步骤S202中，在检测电极2与检测电极控制电路21之间的连接部未连接第I电容器Cdl的状态下，接着在步骤S203中求出第I检测信号(第IA测定值)。换句话说，在图6所示的静电电容传感器I的、将与检测电极2和检测电极控制电路21之间的连接部连接的第I开关S4设为截止的状态下，执行图7所示的步骤SlOl S102。接着在步骤S204中，将第I开关S4设为导通，检测电极2与检测电极控制电路21之间的连接部连接第I电容器Cdl的一端。第I电容器Cdl的另一端连接于与第I电位不同的电位，该电位可以是地电位，也可以是任意设定的规定电位。接着在步骤S205中，判定电路6求出在开关S4是导通的状态时的第I检测信号(第IB测定值)。并且，在步骤S206中，判定电路6对第I检测信号(第IA测定值)与(第IB测定值)之差Z进行计算。
接下来，在步骤S207中，判定电路6对差Z是否在规定的范围内进行判定(c≤Z≤d)。若与静电电容检测相关的检测电极控制电路21正常，则在检测电极2与检测电极控制电路21之间的连接部连接第I电容器Cdl时获取的检测信号(第IA测定值)、和未连接第I电容器Cdl时获取的检测信号(第IB测定值)中，产生与连接的第I电容器Cdl对应的变化。换句话说，第IA测定值与第IB测定值之差Z不在与连接的第I电容器Cdl对应的变化的范围内的情况下，能够判断为检测电极控制电路21中产生故障。因此，在步骤S207的判定中，在差Z处于规定的范围内的情况下，判断为检测电极控制电路正常(步骤S208)，在差Z不在规定的范围内的情况下，判断为检测电极控制电路21中产生异常(步骤S209)。<第2发明的第2实施方式>以下，对第2发明的第2实施方式进行说明。第2发明的第2实施方式的静电电容传感器是在第I实施方式的静电电容传感器中还具备參照电极4以及參照电极控制电路41,并且，代替放大电路而具备差动放大电路51的静电电容传感器。以下，參照附图10对第2实施方式进行说明。如图10所示，本发明的第2实施方式的静电电容传感器I具备:检测电极2以及检测电极控制电路21、设置于检测电极2的附近的屏蔽电极3以及屏蔽驱动电路31、參照电极4以及參照电极控制电路41、对由检测电极控制电路21检测出的检测信号与由參照电极控制电路41检测出的检测信号之差进行放大的差动放大电路51、基于得到的检测信号的值对物体检测结果以及静电电容传感器I的自我诊断结果进行判定的判定电路6。
另外，检测电极2与检测电极控制电路21之间的连接部经由第I开关S4与第I电容器Cdl的一端连接，并且，第I电容器Cdl的另一端连接与第I电位不同的固定电位，并且，參照电极4与參照电极控制电路41之间的连接部经由第2开关S14与第2电容器Cd2的一端连接，并且，第2电容器Cd2的另一端连接与第I电位不同的固定电位。第2实施方式的检测电极2以及检测电极控制电路21、屏蔽电极3以及屏蔽驱动电路31、判定电路6、第I开关S4具备与上述第I实施方式的各构成相同的功能。这里为了避免重复说明，引用与第I实施方式的静电电容传感器I共同的构成以及其功能的说明来进行说明。本实施方式的參照电极4是板状的导电体。该參照电极4构成为，例如形成得比检测电极2足够�。蛘哒鼙黄帘蔚缂�3包围，或者设置于被检测物体不存在的位置等，能够不受被检测物体的影响而对检测时的检测电极2的周围的环境的静电电容进行检测。此外，參照电极的电极形状并不限定于板状，也可是棒状、立体形状。參照电极控制电路41对与向參照电极4施加规定的电位时的静电电容对应的參照信号进行检測。通过从由检测电极2检测出的静电电容减去由该參照电极4检测出的静电电容，能够对考虑了检测时的环境的影响的静电电容进行检測。虽未特别限定，但优选施加于检测电极2的电位与施加于參照电极4的电位相同。參照电极控制电路41将检测出的信号向后述的差动放大电路51发送。本实施方式的差动放大电路51具有从由检测电极控制电路21检测出的检测信号的值减去由參照电极控制电路41检测出的检测信号的值，得到对应于与物体之间的静电电容的检测信号的功能。该差动放大电路51能够具有用于除去噪声成分的滤波器。并且，差动放大电路51将对应于与物体之间的静电电容的检测信号向后述的判定电路6发送。本实施方式的差动放大电路51在求出上述第I测定值以及第2测定值(第I检测信号以及第2检测信号)吋，还考虑了与參照电极4中检测出的静电电容对应的检测信号。具体而言，差动放大电路51在求出第I测定值(第I检测信号)吋，从向检测电极2施加第I电位(Vr)时在检测电极2中检测出的静电电容中减去该定时在參照电极4中检测出的静电电容，求出第I测定值(第I检测信号)。相同地，差动放大电路51在求出第2检测信号时，从向检测电极2施加第2电位(Vd)时在检测电极2中检测出的静电电容中减去该定时在參照电极4中检测出的静电电容，求出第2测定值(第2检测信号)。差动放大电路51将这些的值向判定电路6发送。此夕卜，在求出第I测定值的情况下，在向检测电极2施加第I电位(Vr)的定时，向參照电极4施加相同的第I电位(Vr)，在求出第2测定值的情况下，在向检测电极2施加第2电位(Vd)的定时，能够向參照电极4施加相同的第2电位(Vd)。在求出上述第IA測定值以及第IB测定值(第IA检测信号以及第IB检测信号)时，也能够考虑与在參照电极4中检测出的静电电容对应的检测信号。具体而言，差动放大电路51在求出第IA检测信号吋，从通过第I开关S4使检测电极2与检测电极控制电路21之间的连接部不连接第I电容器Cdl时在检测电极2中检测出的静电电容中减去在该定时通过第2开关S14不使參照电极4与參照电极控制电路41之间的连接部连接第2电容器Cd2时在參照电极4中检测出的静电电容，求出第IA测定值(检测信号)。相同地，差动放大电路51在求出第IB测定值(检测信号)吋，从通过第I开关S4使检测电极2与检测电极控制电路21之间的连接部连接了第I电容器Cdl时在检测电极2中检测出的静电电容减去在该定时通过第2开关S14使參照电极4与參照电极控制电路41之间的连接部连接了第2电容器Cd2时在參照电极4中检测出的静电电容，求出第IB测定值(检测信号)。差动放大电路51将这些的值向判定电路6发送。判定电路6在与从差动放大电路51获取的静电电容对应的第I测定值(第I检测信号的值)在规定值以上的情况下，能够判断为在规定检测区域内存在物体。另外，參照将第I测定值(第I检测信号的值)和距人体(物体)的距离建立对应的对应信息，基于第I检测信号的值求出距人体的距离。利用以上的处理，与第I实施方式相同地，执行对物体的存在、距物体的距离进行计测的测定模式A的处理。另外，判定电路6基于与从差动放大电路51获取的静电电容对应的第I测定值与第2测定值(第I检测信号与第2检测信号)，与第I实施方式的电极异常的检查模式相同地，执行与检测电极、參照电极以及屏蔽电极的电极异常的判定相关的检查模式B。并且，判定电路6基于与从差动放大电路51获取的静电电容对应的第IA测定值与第IB测定值(第IA检测信号与第IB检测信号)，与第I实施方式的检测电极控制电路21的检查模式相同地，执行与对參照电极控制电路41的电路异常的判定相关的电路检查模式C。这样，本实施方式的静电电容传感器I基于通过向检测电极2切换地赋予2个不同的电位Vr、Vd而得到的第I检测信号与第2检测信号之差，对检测电极和/或屏蔽电极3的裂缝、破裂等异常进行检测，因此能够不必设置新的电极、电路而对电极的异常进行检測。对本实施方式的静电电容传感器I的处理进行说明。本实施方式的静电电容传感器I的测定模式A、电极检查模式B以及电路检查模式C的基本的处理顺序与第I实施方式相同，因此引用图7 图9的说明这里以不同点为中心进行说明。测定模式A的动作按照图7的流程图来进行。在处于測定模式时，參照电极控制电路41的开关Sll S13进行与检测电极控制电路21的开关SI 开关S3相同的动作。虽未特别限定，但在向检测电极2施加第I电位(Vr)时，也向參照电极4施加第I电位(Vr)。电极检查模式B的动作按照图8的流程图来进行。在电极检查模式B的处理中，參照电极控制电路41的开关S12进行与检测电极控制电路21的开关S2相同的动作。即，在向检测电极2施加第I电位(Vr)时，也向參照电极4施加第I电位(Vr)，在向检测电极2施加第2电位(Vd)时，也向參照电极4施加第2电位(Vd)。具体而言，在图8的步骤S112中，在向检测电极2施加第I电位(Vr)时，也向參照电极4施加第I电位(Vr)并对第I測定值进行计算，在步骤S114中，在向检测电极2施加第2电位(Vd)时，也向參照电极4施加第2电位(Vd)并对第2测定值进行计算，通过对该第2测定值与第I測定值进行比较能够进行检测电极2、屏蔽电极3、或者參照电极4的故障判断(电极检查式样I)。开关S12的动作不限于向检测电极2与參照电极4施加相同的电位的方式，也可如下那样进行动作。例如，在图8的步骤S114中，向检测电极2施加第2电位(Vd)时，切换开关S12的连接，向參照电极4施加第I电位(Vr)并对第2測定值进行计算，通过对该第2测定值与在测定模式(步骤S112)中測定出的第I測定值进行比较，能够进行检测电极2和/或屏蔽电极3故障判断(电极检查式样2)。另外，在图8的步骤S114中，向检测电极2施加第I电位(Vr)，此时，对开关S12的连接进行切換，而向參照电极4施加第2电位(Vd)并对第2測定值进行计算，通过对该第2测定值与在测定模式(步骤S112)中測定出的第I測定值进行比较，能够进行參照电极4和/或屏蔽电极3故障判断(电极检查式样3)。对于上述电极检查式样1、2、3而言，可以只执行电极检查式样1，也可以执行电极检查式样2和3，还可以执行电极检查式样1、2以及3全部。电路检查模式C的动作按照图9的流程图来进行。在电路检查模式C的动作中，第2开关S14进行与第I开关S4相同的动作。SP，在图9的步骤S204中，对检测电极2连接了第I电容器Cdl时，同时使參照电极4连接第2电容器Cd2，在该状态下对第IB测定值进行測定。通过对该第IB测定值与在均未连接第I电容器Cdl、第2电容器Cd2的状态下测定出的第IA测定值(步骤S203中计测)进行比较来进行电路检查(步骤S206以下)。由此，能够进行检测电极控制电路21和/或參照电极控制电路41的检查。这里，以參照电极控制电路41的第2开关S14进行与检测电极控制电路21的第I开关S4相同的动作的方式为例进行了说明，但电路检查的方式并不限定于此。例如，也可在检测电极2连接了第I电容器Cdl时，对參照电极4未连接第2电容器Cd2的第IBl測定值进行測定，通过对该第IBl测定值与在均未连接第I电容器Cdl、第2电容器Cd2的状态下测定出的第IA测定值进行比较，来进行检测电极控制电路21的检查。另外，也可在检测电极2未连接第I电容器Cdl时，使參照电极4连接第2电容器Cd2并对第1B2测定值进行測定，通过对该第1B2测定值与在均未连接第I电容器Cdl、第2电容器Cd2的状态下测定出的第IA测定值进行比较，来进行參照电极控制电路41的检查。以上说明的实施方式是为了容易理解本发明而记载的，并不是为了限定本发明而记载的。因此，上述的实施方式所公开的各要素是以包含属于本发明的技术的范围的全部的设计变更、均等物为主旨的。此外，在第2实施方式的静电电容传感器I中也能够设置温度补偿电路7，该温度补偿电路7具有基于检测电极2或检测电极控制电路21附近的温度、或者參照电极4或參照电极控制电路41附近的温度，对第I检测信号和/或第2检测信号进行修正的温度补偿功能。该温度补偿电路7可以作为与差动放大电路51以及判定电路6不同的其它的电路而构成，也可构成为差动放大电路51或者判定电路6包含该温度补偿电路7。在本实施方式中，作为具备本申请发明的检测电极、检测电极控制单元、屏蔽电极、判定単元的静电电容传感器的ー个例子，对具备检测电极2、检测电极控制电路21、屏蔽电极3、差动放大电路5、判定电路6的静电电容传感器I进行了说明,但本申请发明并不限定于此。另外，作为具有參照电极、參照电极控制単元的静电电容传感器的ー个例子，对还具备參照电极4、參照电极控制电路41的静电电容传感器I进行了说明，但本申请发明并不限定于此。此外，作为具备温度补偿单元的静电电容传感器的ー个例子，对具备温度补偿电路7的静电电容传感器I进行了说明，但本申请发明并不限定于此。此外，在本实施方式中对由电路构成对检测电极和/或屏蔽电极的异常的有无进行判定的判定単元的例子进行了说明，但也可由软件构成。附图标记的说明<第I发明>I…静电电容式传感器；2…检测电极；21…检测电路；3…屏蔽电极；31…屏蔽驱动电路；4…參照电极；41…參照电极控制电路；5…放大电路；51差动放大电路判定电路ゾ…温度补偿电路；S1 S3, Sll S13…开关；S4 第I开关；S14…第2开关；S9…开关；Vr…规定的电位'Ny'第I电位；Vd 第2电位<第2发明>I…静电电容式传感器；2…检测电极；21…检测电极控制电路；3…屏蔽电极；31…屏蔽驱动电路；4…參照电极；41…參照电极控制电路；5…放大电路；51…差动放大电路判定电路ゾ…温度补偿电路；S1 S3, Sll S13…开关；S4 第I开关；S14…第2开关；S9…开关；Vr 第I电 位;Vd…第2电位'Nr1…规定的电位
权利要求
1.ー种静电电容传感器，其特征在于，具有: 检测电极，其检测与物体之间的静电电容； 屏蔽电极，其被配置于上述检测电极的附近； 屏蔽驱动单元，其向上述屏蔽电极切换地施加第I电位以及与第I电位不同的第2电位； 检测单元，其输出与由上述检测电极检测出的静电电容对应的检测信号；以及判定単元，其基于从上述检测单元获取的与上述屏蔽驱动单元向上述屏蔽电极施加了上述第I电位时由上述检测电极检测出的静电电容对应的第I检测信号、以及从上述检测单元获取的与上述屏蔽驱动单元向上述屏蔽电极施加了上述第2电位时由上述检测电极检测出的静电电容对应的第2检测信号，对上述检测电极和/或屏蔽电极有无异常进行判定。
2.根据权利要求1所述的静电电容传感器，其特征在干， 在上述第I检测信号与上述第2检测信号的值的差不在规定的范围内的情况下，上述判定単元判定为上述检测电极和/或上述屏蔽电极发生异常。
3.根据权利要求1或2所述的静电电容传感器，其特征在干， 在得到上述第I检测信号时，施加给上述检测电极的电位和施加给上述屏蔽电极的上述第I电位是相同电位。
4.根据权利要求1 3中任一项所述的静电电容传感器,其特征在于， 上述检测电极与上述检测单元之`间的连接部经由第I开关与第I电容器的一端连接，并且上述第I电容器的另一端与不同于上述第I电位的固定电位连接， 在上述连接部与上述第I电容器连接时的检测信号和上述连接部未与上述第I电容器连接时的检测信号的差不在规定的范围内的情况下，上述判定単元判定为上述检测单元的检测功能发生异常。
5.根据权利要求1 4中任一项所述的静电电容传感器,其特征在于， 该静电电容传感器还具备: 參照电极，其与上述检测电极独立设置；以及 上述參照电极的控制单元，其输出与由上述參照电极检测出的静电电容对应的參照信号， 上述判定単元基于第I检测信号与第2检测信号对上述检测电极和/或上述屏蔽电极有无异常进行判定，其中， 第I检测信号是基于与在利用上述屏蔽驱动单元向上述屏蔽电极施加了上述第I电位时由上述检测电极检测出的静电电容对应的检测信号、以及与在利用上述屏蔽驱动单元向上述屏蔽电极施加了上述第I电位时由上述參照电极检测出的静电电容对应的參照信号而求出的， 第2检测信号是基于与在利用上述屏蔽驱动单元施加了与上述第I电位不同的第2电位时由上述检测电极检测出的静电电容对应的检测信号、与在利用上述屏蔽驱动单元施加了与上述第I电位不同的第2电位时由上述參照电极检测出的静电电容对应的參照信号而求出的。
6.根据权利要求5所述的静电电容传感器，其特征在干，上述參照电极与上述參照电极的控制単元之间的连接部与第2电容器的一端连接，并且上述第2电容器的另一端与不同于上述第I电位的固定电位连接， 在利用上述第2开关使上述參照电极与上述參照电极的控制単元之间的连接部与上述第2电容器连接时的检测信号、和利用上述第2开关不使上述參照电极与上述參照电极的控制单元之间的连接部与上述第2电容器连接时的检测信号的差不在规定的范围内的情况下，上述判定単元判定为上述检测单元的检测功能发生异常。
7.根据权利要求1 6中任一项所述的静电电容传感器,其特征在于， 该静电电容传感器还具备温度补偿单元，该温度补偿单元具有对上述检测电极或上述检测单元的附近的温度进行检测，基于上述检测出的温度对上述第I检测信号和/或上述第2检测信号进行修正的功能。
8.根据权利要求1 7中任一项所述的静电电容传感器,其特征在于， 上述第2电位是上述第I电位的80% 120%。
9.一种静电电容传感器的故障判定方法，其特征在于，具有: 检测第I检测信号的步骤，其中，第I检测信号与向设置于检测电极的附近的屏蔽电极施加了第I电位时由上述检测电极检测出的静电电容对应； 检测第2检测信号的步骤，其中，第2检测信号与向上述屏蔽电极施加了与上述第I电位不同的第2电位时由上述检测电极检测出的静电电容对应；以及 基于上述第I检测信号与上述第2检测信号，对上述检测电极有无异常进行判定的步骤。
10.根据权利要求9所述的静电电容传感器的故障判定方法，其特征在于，具有下述步骤: 上述检测电极和与该检测电极所检测出的静电电容对应的检测信号的输出部分之间的连接部经由第I开关与第I电容器的一端连接，并且上述第I电容器的另一端与不同于上述第I电位的固定电位连接， 在利用上述第I开关使上述第I电容器与上述连接部连接时的检测信号、和利用上述第I开关不使上述第I电容器与上述连接部连接时的检测信号的差不在规定的范围内的情况下，判定为检测上述检测信号的功能发生异常的步骤。
11.ー种静电电容传感器，其特征在于，具有: 检测电极，其检测与物体之间的静电电容； 屏蔽电极，其被配置于上述检测电极的附近； 检测电极控制单元，其向上述检测电极切换地施加第I电位和与第I电位不同的第2电位，并且输出与由上述检测电极检测出的静电电容对应的检测信号；以及 判定単元，其基于第I检测信号与第2检测信号对上述检测电极和/或屏蔽电极有无异常进行判定，其中，第I检测信号与上述检测电极控制単元向上述检测电极施加了上述第I电位时由上述检测电极检测出的静电电容对应，第2检测信号与上述检测电极控制单元向上述检测电极施加了上述第2电位时由上述检测电极检测出的静电电容对应。
12.根据权利要求11所述的静电电容传感器，其特征在干， 在上述第I检测信号与上述第2检测信号的值的差不在规定的范围内的情况下，上述判定単元判定为上述检测电极和/或上述屏蔽电极发生异常。
13.根据权利要求11或12所述的静电电容传感器，其特征在干， 在得到上述第I检测信号吋，向上述检测电极施加的上述第I电位和向上述屏蔽电极施加的电位是相同电位。
14.根据权利要求11 13中任一项所述的静电电容传感器,其特征在于， 上述检测电极与上述检测电极控制単元之间的连接部经由第I开关与第I电容器的一端连接，并且上述第I电容器的另一端与不同于上述第I电位的固定电位连接， 在上述连接部与上述第I电容器连接时的检测信号和上述连接部未与上述第I电容器连接时的检测信号的差不在规定的范围内的情况下，上述判定単元判定为上述检测电极控制単元的检测功能发生异常。
15.根据权利要求11 14中任一项所述的静电电容传感器,其特征在于， 该静电电容传感器还具备: 參照电极，其与上述检测电极独立设置； 參照电极控制単元，其输出与由上述參照电极检测出的静电电容对应的參照信号， 上述判定単元基于第I检测信号与第2检测信号对上述检测电极和/或上述屏蔽电极有无异常进行判定，其中， 第I检测信号是基于与在利用上述检测电极控制単元向上述检测电极施加了上述第I电位时由上述检测电极检测出的静电电容对应的检测信号、以及与在利用上述检测电极控制单元向上述检测电极施加了上述第I电位时由上述參照电极检测出的静电电容对应的參照信号而求出的， 第2检测信号是基于与在利用上述检测电极控制単元施加了不同于上述第I电位的第2电位时由上述检测电极检测出的静电电容对应的检测信号、以及与在利用上述检测电极控制单元施加了不同于上述第I电位的第2电位时由上述參照电极检测出的静电电容对应的參照信号而求出的。
16.根据权利要求15所述的静电电容传感器，其特征在干， 上述參照电极与上述參照电极控制単元之间的连接部经由第2开关与第2电容器的一端连接，并且上述第2电容器的另一端与不同于上述第I电位的固定电位连接， 在利用上述第2开关使上述參照电极与上述參照电极控制単元之间的连接部与上述第2电容器连接时的检测信号、和利用上述第2开关不使上述參照电极与上述參照电极控制単元之间的连接部与上述第2电容器连接时的检测信号的差不在规定的范围内的情况下，上述判定単元判定为上述检测电极控制単元的检测功能发生异常。
17.根据权利要求11 16中任一项所述的静电电容传感器,其特征在于， 该静电电容传感器还具备温度补偿单元，该温度补偿单元具有对上述检测电极或上述检测电极控制単元的附近的温度进行检测，基于上述检测出的温度，对上述第I检测信号和/或上述第2检测信号进行修正的功能。
18.根据权利要求11 17中任一项所述的静电电容传感器,其特征在于， 上述第2电位是上述第I电位的80% 120%。
19.一种静电电容传感器的故障判定方法,其特征在于,具有: 检测第I检测信号的步骤，其中，第I检测信号与向检测电极施加了第I电位时由上述检测电极检测出的静电电容对应；检测第2检测信号的步骤，其中，第2检测信号与向上述检测电极施加了与上述第I电位不同的第2电位时由上述检测电极检测出的静电电容对应；以及 基于上述第I检测信号与上述第2检测信号，对上述检测电极有无异常进行判定的步骤。
20.根据权利要求19所述的静电电容传感器的故障判定方法，其特征在于，具有下述步骤: 上述检测电极和与该检测电极所检测出的静电电容对应的检测信号的输出部分之间的连接部经由第I开关与第I电容器的一端连接，并且上述第I电容器的另一端与不同于上述第I电位的固定电位连接， 在利用上述第I开关使上述第I电容器与上述连接部连接时的检测信号、和利用上述第I开关不使上述第I电容器与上述连接部连接时的检测信号的差不在规定的范围内的情况下，判定为检测上述检测信号的的功能发生异常的步骤。
全文摘要
一种静电电容传感器以及静电电容传感器的故障判定方法。不设置新的电极、电路，对静电电容传感器的异常进行判定。具有对静电电容进行检测的检测电极(2)；配置于检测电极(2)的附近的屏蔽电极(3)；向屏蔽电极(3)切换地施加第1电位以及与第1电位不同的第2电位的屏蔽驱动电路(31)；输出与由检测电极(2)检测出的静电电容对应的检测信号的检测电路(21)；基于从该检测电路(21)获取的、与屏蔽驱动单元(31)向屏蔽电极(3)施加第1电位时由检测电极(2)检测出的静电电容对应的第1检测信号以及与屏蔽驱动单元(31)向屏蔽电极施加第2电位时由检测电极(2)检测出的静电电容对应的第2检测信号，对检测电极(2)或者屏蔽电极(3)的异常的有无进行判定的判定电路(6)。
文档编号G01B7/00GK103119473SQ20118004247
公开日2013年5月22日 申请日期2011年9月26日 优先权日2010年9月28日
发明者户仓武 申请人:株式会社藤仓
专业数控铣床产品供应商
20年生产经验，实力工厂，精工品质，质量有保障
