[go: up one dir, main page]

JP2017107760A - Proximity sensor - Google Patents

Proximity sensor Download PDF

Info

Publication number
JP2017107760A
JP2017107760A JP2015241050A JP2015241050A JP2017107760A JP 2017107760 A JP2017107760 A JP 2017107760A JP 2015241050 A JP2015241050 A JP 2015241050A JP 2015241050 A JP2015241050 A JP 2015241050A JP 2017107760 A JP2017107760 A JP 2017107760A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
coil
pattern
substrate
layer
pattern coil
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2015241050A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP6627472B2 (en
Inventor
春梅 黄
Chunmei Huang
春梅 黄
昌之 小泉
Masayuki Koizumi
昌之 小泉
健次 本間
Kenji Honma
健次 本間
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Omron Corp
Original Assignee
Omron Corp
Omron Tateisi Electronics Co
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Omron Corp, Omron Tateisi Electronics Co filed Critical Omron Corp
Priority to JP2015241050A priority Critical patent/JP6627472B2/en
Publication of JP2017107760A publication Critical patent/JP2017107760A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP6627472B2 publication Critical patent/JP6627472B2/en
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Switches That Are Operated By Magnetic Or Electric Fields (AREA)

Abstract

【課題】送信コイルおよび受信コイルを別々に備えながら、温度特性を大幅に改善した近接センサを提供する。【解決手段】近接センサ1は、発振波形生成回路35と、これに接続されるとともに基板30の少なくとも1層に形成された少なくとも1つの送信用パターンコイル31と、基板30の少なくとも1層に形成された少なくとも1つの受信用パターンコイル32と、両コイル31、32間に形成された少なくとも1つのシールドパターン33と、送信用パターンコイル31および受信用パターンコイル32に接続され、送信用パターンコイル31の電圧または電流の値と受信用パターンコイル32の電圧または電流の値とに基づいて被検出物体を検出する検出回路37とを備える。【選択図】図1Provided is a proximity sensor that is provided with a transmission coil and a reception coil separately, and that has greatly improved temperature characteristics. A proximity sensor (1) includes an oscillation waveform generation circuit (35), at least one transmission pattern coil (31) connected to the waveform generation circuit (35) and formed on at least one layer of a substrate (30), and formed on at least one layer of the substrate (30). The transmission pattern coil 31 is connected to the at least one reception pattern coil 32, at least one shield pattern 33 formed between the coils 31 and 32, the transmission pattern coil 31 and the reception pattern coil 32. And a detection circuit 37 for detecting a detected object based on the voltage or current value of the reception pattern coil 32 and the voltage or current value of the reception pattern coil 32. [Selection] Figure 1

Description

本発明は、交流磁界の作用によって金属物体の接近を判別する近接センサ(近接スイッチともいう)に関し、特に、送信コイルおよび受信コイルを別々に備える近接センサに関する。   The present invention relates to a proximity sensor (also referred to as a proximity switch) that determines the approach of a metal object by the action of an alternating magnetic field, and more particularly to a proximity sensor that includes a transmission coil and a reception coil separately.

従来、交流磁界の作用によって金属物体の接近を判別する近接センサや近接スイッチなどが提案されている(例えば、特許文献1〜5参照)。   Conventionally, proximity sensors, proximity switches, and the like that determine the approach of a metal object by the action of an alternating magnetic field have been proposed (see, for example, Patent Documents 1 to 5).

特許文献1に開示された非接触検出装置では、専ら物体検出を担う第1検出コイルと、専ら外来電磁波を検出する第2検出コイルとの間にシールド部材が設けられている。ただし、第1検出コイルおよび第2検出コイルはいずれも検出コイル(受信コイル)であって、いずれか一方が送信コイルというわけではない。   In the non-contact detection apparatus disclosed in Patent Document 1, a shield member is provided between a first detection coil that exclusively handles object detection and a second detection coil that exclusively detects external electromagnetic waves. However, the first detection coil and the second detection coil are both detection coils (reception coils), and either one is not a transmission coil.

特許文献2に開示された近接スイッチでは、基板に設けた検出コイルの裏側にシールド導体層が設けられるとともに、そのシールド導体層にスリットが形成されている。   In the proximity switch disclosed in Patent Document 2, a shield conductor layer is provided on the back side of the detection coil provided on the substrate, and a slit is formed in the shield conductor layer.

特許文献3に開示された近接スイッチでは、蛇腹状に折り畳み可能な基板上で複数のコイルパターンにより検出コイルが形成されるとともに、基板上の回路部が電気的な影響を受けないようにシールドパターンが設けられている。   In the proximity switch disclosed in Patent Document 3, a detection coil is formed by a plurality of coil patterns on a substrate that can be folded in a bellows shape, and a shield pattern so that a circuit portion on the substrate is not electrically affected. Is provided.

特許文献4に開示された半導体装置では、近接スイッチの検出コイルとして、基板に単層または多層にわたって配置された渦巻状の金属配線(パターンコイル)が使用される。   In the semiconductor device disclosed in Patent Document 4, a spiral metal wiring (pattern coil) disposed on a substrate over a single layer or multiple layers is used as a detection coil of a proximity switch.

特許文献5に開示された近接センサでは、励磁コイル(送信コイル)および検知コイル(受信コイル)が別々に備えられている。励磁コイルと検知コイルとは磁気的に結合しているため、励磁コイルからの直接磁界が検知コイルに影響を及ぼす。ただし、これらの励磁コイルおよび検知コイルは、基板上にパターンを描くことで形成されたパターンコイルではないし、励磁コイルおよび検知コイルの間のシールドに関する記載も見当たらない。   In the proximity sensor disclosed in Patent Document 5, an excitation coil (transmission coil) and a detection coil (reception coil) are separately provided. Since the excitation coil and the detection coil are magnetically coupled, a direct magnetic field from the excitation coil affects the detection coil. However, these excitation coils and detection coils are not pattern coils formed by drawing a pattern on the substrate, and there is no description regarding the shield between the excitation coil and the detection coil.

特開2014−086954号公報JP 2014-086954 A 特開平05−105808号公報Japanese Patent Laid-Open No. 05-105808 特開昭62−190628号公報Japanese Patent Laid-Open No. 62-190628 特開平07−037476号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 07-037476 特開平02−173592号公報Japanese Patent Laid-Open No. 02-173592

送信コイルおよび受信コイルを別々に備えた近接センサの場合には、両コイル間に容量結合(静電結合)が生じる。この容量結合は温度による影響を受けやすく、被検出体の有無に関係なく受信信号が大きく変動してしまう。そして、この温度による受信信号の変動は、本来の検出信号と分離できないものである。そのため、近接センサの検出性能が温度によって大きく変動してしまう。   In the case of a proximity sensor having a transmission coil and a reception coil separately, capacitive coupling (electrostatic coupling) occurs between the two coils. This capacitive coupling is easily influenced by temperature, and the received signal fluctuates greatly regardless of the presence or absence of the detection target. The fluctuation of the received signal due to the temperature cannot be separated from the original detection signal. Therefore, the detection performance of the proximity sensor greatly varies depending on the temperature.

従来技術のこのような課題に鑑み、本発明の目的は、送信コイルおよび受信コイルを別々に備えながら、温度特性を大幅に改善した近接センサを提供することである。   In view of such a problem of the prior art, an object of the present invention is to provide a proximity sensor having greatly improved temperature characteristics while separately including a transmission coil and a reception coil.

上記目的を達成するため、本発明の近接センサは、発振回路と、前記発振回路に接続されるとともに、基板の少なくとも1層に形成された少なくとも1つの送信用パターンコイルと、前記基板の少なくとも1層に形成された少なくとも1つの受信用パターンコイルと、前記基板の前記送信用パターンコイルと前記受信用パターンコイルとの間に形成された少なくとも1つのシールドパターンと、前記送信用パターンコイルおよび前記受信用パターンコイルに接続され、前記送信用パターンコイルの電圧または電流の値と前記受信用パターンコイルの電圧または電流の値とに基づいて被検出物体を検出する検出回路とを備えることを特徴とする。   To achieve the above object, a proximity sensor according to the present invention includes an oscillation circuit, at least one transmission pattern coil connected to the oscillation circuit and formed on at least one layer of the substrate, and at least one of the substrate. At least one reception pattern coil formed in a layer, at least one shield pattern formed between the transmission pattern coil and the reception pattern coil of the substrate, the transmission pattern coil, and the reception A detection circuit that is connected to the pattern coil for detection and detects a detected object based on the voltage or current value of the transmission pattern coil and the voltage or current value of the reception pattern coil. .

ここで、前記送信用パターンコイルおよび前記受信用パターンコイルは、単層基板上または多層基板の少なくとも1層にパターンを描くことで形成された1つ以上のコイルである。前記シールドパターンも同様にパターンを描くことで形成されるが、渦電流の経路を分断する分断部(例えばスリット)が存在するように形成されていることが好ましい。   Here, the transmission pattern coil and the reception pattern coil are one or more coils formed by drawing a pattern on at least one layer of a single layer substrate or a multilayer substrate. The shield pattern is also formed by drawing a pattern in the same manner, but it is preferable that the shield pattern is formed so as to have a dividing portion (for example, a slit) that divides the eddy current path.

このような構成の近接センサによれば、送信用パターンコイルおよび受信用パターンコイルとしてパターンコイルを用いているので、両コイル間にシールドパターンを容易に形成することができる。これにより、送信コイルと受信コイルとの間の容量結合がシールドパターンによって抑制されるので、検出性能の温度特性が大幅に改善される。   According to the proximity sensor having such a configuration, since the pattern coil is used as the transmission pattern coil and the reception pattern coil, a shield pattern can be easily formed between the two coils. Thereby, since the capacitive coupling between the transmission coil and the reception coil is suppressed by the shield pattern, the temperature characteristic of the detection performance is greatly improved.

本発明の近接センサにおいて、前記基板は多層基板であり、前記多層基板の各層について、前記受信用パターンコイルが形成されている受信用パターンコイル形成層と、前記送信用パターンコイルが形成されている送信用パターンコイル形成層とは重複せず、前記送信用パターンコイル層と前記受信用パターンコイル層との間には、前記送信用パターンコイルおよび前記受信用パターンコイルのいずれも形成されていない少なくとも1つの層が存在し 、前記シールドパターンは、前記受信用パターンコイル形成層と前記送信用パターンコイル形成層との間の層に形成されていてもよい。つまり、 送信用パターンコイルと受信用パターンコイルは別々の層に形成され、同じ層に送信用パターンコイルと受信用パターンコイルとが存在しないようになっている。   In the proximity sensor of the present invention, the substrate is a multilayer substrate, and for each layer of the multilayer substrate, the reception pattern coil forming layer in which the reception pattern coil is formed and the transmission pattern coil are formed. It does not overlap with the transmission pattern coil formation layer, and neither the transmission pattern coil nor the reception pattern coil is formed between the transmission pattern coil layer and the reception pattern coil layer. One layer exists, and the shield pattern may be formed in a layer between the reception pattern coil formation layer and the transmission pattern coil formation layer. In other words, the transmission pattern coil and the reception pattern coil are formed in separate layers, and the transmission pattern coil and the reception pattern coil do not exist in the same layer.

または、本発明の近接センサにおいて、前記基板は単層基板または多層基板であり、前記基板の少なくとも1層において、外周寄りまたは中心寄りの一方に前記送信用パターンコイルが形成されるとともに、外周寄りまたは中心寄りの他方に前記受信用パターンコイルが形成され、さらに、前記送信用パターンコイルと前記受信用パターンコイルとの間に前記シールドパターンが形成されていてもよい。   Alternatively, in the proximity sensor according to the present invention, the substrate is a single layer substrate or a multilayer substrate, and the transmission pattern coil is formed on one of the outer periphery and the center on at least one layer of the substrate, and Alternatively, the reception pattern coil may be formed on the other side closer to the center, and further, the shield pattern may be formed between the transmission pattern coil and the reception pattern coil.

ここで、前記送信用パターンコイルまたは前記受信用パターンコイルがそれぞれ複数存在する場合には、前記送信用パターンコイル同士または前記受信用パターンコイル同士が一つの送信用コイルまたは一つの受信用コイルとして動作するように電気的に連結されていてもよい。   Here, when there are a plurality of the transmission pattern coils or the reception pattern coils, the transmission pattern coils or the reception pattern coils operate as one transmission coil or one reception coil. As such, they may be electrically connected.

または、本発明の近接センサにおいて、前記基板は多層基板であり、前記基板の複数層に前記シールドパターン、前記送信用パターンコイルおよび前記受信用パターンコイルがそれぞれ形成されており、各層に形成された前記送信用パターンコイル同士および前記受信用コイルパターン同士が一つの送信用コイルおよび一つの受信用コイルとして動作するようにそれぞれ電気的に連結されていてもよい。   Alternatively, in the proximity sensor of the present invention, the substrate is a multilayer substrate, and the shield pattern, the transmission pattern coil, and the reception pattern coil are formed on each of a plurality of layers of the substrate, and are formed on each layer. The transmission pattern coils and the reception coil patterns may be electrically connected to operate as one transmission coil and one reception coil, respectively.

本発明の近接センサによれば、送信コイルと受信コイルとの間の容量結合がシールドパターンによって抑制されるので、検出性能の温度特性が大幅に改善される。   According to the proximity sensor of the present invention, since the capacitive coupling between the transmission coil and the reception coil is suppressed by the shield pattern, the temperature characteristic of the detection performance is greatly improved.

本発明の第1実施形態に係る近接センサ1の動作原理を説明する概略ブロック図である。It is a schematic block diagram explaining the principle of operation of proximity sensor 1 concerning a 1st embodiment of the present invention. 近接センサ1の先端部分の概略構成を示す断面図の一例である。1 is an example of a cross-sectional view illustrating a schematic configuration of a distal end portion of a proximity sensor 1. FIG. (a)は近接センサ1のパターンコイル基板30の概略断面図であり、(b)はパターンコイル基板30の概略斜視図である。(A) is a schematic sectional drawing of the pattern coil board | substrate 30 of the proximity sensor 1, (b) is a schematic perspective view of the pattern coil board | substrate 30. FIG. (a)はパターンコイル基板30のシールドパターン33の概略平面図であり、(b)はその変形例であるシールドパターン33Xの概略平面図である。(A) is a schematic plan view of the shield pattern 33 of the pattern coil board | substrate 30, (b) is a schematic plan view of the shield pattern 33X which is the modification. (a)は第2実施形態に係る近接センサのパターンコイル基板30Aの概略断面図であり、(b)はそのうちの1層の概略構成を示す斜視図であり、(c)は互いに接続された2層の概略構成を示す斜視図である。(A) is a schematic sectional drawing of the pattern coil board | substrate 30A of the proximity sensor which concerns on 2nd Embodiment, (b) is a perspective view which shows schematic structure of one layer of them, (c) is mutually connected It is a perspective view which shows schematic structure of 2 layers.

以下、本発明のいくつかの実施形態を、図面を参照して説明する。   Hereinafter, some embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

<第1実施形態>
1.1 近接センサ1の動作原理
図1は本発明の第1実施形態に係る近接センサ1の動作原理を説明する概略ブロック図である。
<First Embodiment>
1.1 Operation Principle of Proximity Sensor 1 FIG. 1 is a schematic block diagram illustrating the operation principle of the proximity sensor 1 according to the first embodiment of the present invention.

図1に示すように、近接センサ1は、発振波形を生成する発振波形生成回路35と、この発振波形生成回路35からの出力信号に応じた励磁電流を出力する定電流回路36と、この定電流回路36からの励磁電流によって金属ワークWに対して励磁磁束Φ1を発生する送信用パターンコイル31と、励磁磁束Φ1によって金属ワークWで発生した渦電流による渦電流磁束Φ2を受信する受信用パターンコイル32と、送信用パターンコイル31と受信用パターンコイル32との間に配置されたシールドパターン33と、送信用パターンコイル31の電圧または電流の値と受信用パターンコイル32の電圧または電流の値とに基づいて変化を検出する検出回路37と、この検出回路37の検出結果に基づいて金属ワークWの近接を判定する判定回路38を備えている。   As shown in FIG. 1, the proximity sensor 1 includes an oscillation waveform generation circuit 35 that generates an oscillation waveform, a constant current circuit 36 that outputs an excitation current according to an output signal from the oscillation waveform generation circuit 35, and a constant current circuit 36. A transmitting pattern coil 31 that generates an exciting magnetic flux Φ1 with respect to the metal workpiece W by an exciting current from the current circuit 36, and a receiving pattern that receives an eddy current magnetic flux Φ2 due to the eddy current generated in the metallic workpiece W by the exciting magnetic flux Φ1. The coil 32, the shield pattern 33 disposed between the transmission pattern coil 31 and the reception pattern coil 32, the voltage or current value of the transmission pattern coil 31, and the voltage or current value of the reception pattern coil 32 And a determination circuit for determining the proximity of the metal workpiece W based on the detection result of the detection circuit 37. It is equipped with a 38.

ここで、送信用パターンコイル31および受信用パターンコイル32は、単層基板上または多層基板の少なくとも1層に銅などの導電体をパターン(配線)として描くことで形成された1つ以上のコイルである。多層基板の複数の層にコイルパターンを形成した場合は、各層のコイルパターン同士をスルーホールまたはビアによって電気的に連結し、1つのコイルとする。送信用パターンコイル31および受信用パターンコイル32は、単層基板上または多層基板の同一層に形成してもよい。また、多層基板では、送信用パターンコイル31を形成する層と受信用パターンコイル32を形成する層とが重複しないようにする。また、各層のコイルパターン同士を連結するのは、スルーホールやビアに限定されるものではなく、各層のコイルパターン同士を電気的に連結して1つのコイルとして動作するのであれば何でもよく、例えばリード線などで連結してもよい。   Here, the transmission pattern coil 31 and the reception pattern coil 32 are one or more coils formed by drawing a conductor such as copper as a pattern (wiring) on at least one layer of a single-layer substrate or a multilayer substrate. It is. When coil patterns are formed on a plurality of layers of the multilayer substrate, the coil patterns of each layer are electrically connected by through holes or vias to form one coil. The transmission pattern coil 31 and the reception pattern coil 32 may be formed on a single layer substrate or in the same layer of a multilayer substrate. In the multilayer substrate, the layer for forming the transmission pattern coil 31 and the layer for forming the reception pattern coil 32 are not overlapped. Moreover, the coil patterns of each layer are not limited to through holes or vias, but may be anything as long as the coil patterns of each layer are electrically connected to operate as one coil. You may connect with a lead wire.

シールドパターン33も、単層基板上または多層基板の少なくとも1層にパターンを描くことで形成される。   The shield pattern 33 is also formed by drawing a pattern on at least one layer of a single layer substrate or a multilayer substrate.

検出回路37や判定回路38の具体例としては、特許文献5に記載された移相回路4と同期検波回路5の組み合わせも利用可能であるが、これに限るわけではない。   As a specific example of the detection circuit 37 and the determination circuit 38, a combination of the phase shift circuit 4 and the synchronous detection circuit 5 described in Patent Document 5 can be used, but is not limited thereto.

1.2 近接センサ1の概略構成
図2は近接センサ1の先端部分の概略構成を示す断面図の一例である。
1.2 Schematic Configuration of Proximity Sensor 1 FIG. 2 is an example of a cross-sectional view illustrating a schematic configuration of a tip portion of the proximity sensor 1.

図2に示すように、近接センサ1は、円筒状の金属筐体10と、この金属筐体10の先端にはめ込むように配置された多層のパターンコイル基板30と、金属筐体10の内部に配置されるとともにパターンコイル基板30に接続された回路基板20とを備えている。   As shown in FIG. 2, the proximity sensor 1 includes a cylindrical metal casing 10, a multi-layer pattern coil substrate 30 disposed so as to be fitted to the tip of the metal casing 10, and an interior of the metal casing 10. And a circuit board 20 connected to the pattern coil board 30.

上述した送信用パターンコイル31、受信用パターンコイル32およびシールドパターン33は、パターンコイル基板30内に形成されているが、このパターンコイル基板30の詳細な構成などについては後述する。   The transmission pattern coil 31, the reception pattern coil 32, and the shield pattern 33 described above are formed in the pattern coil substrate 30. The detailed configuration of the pattern coil substrate 30 will be described later.

一方、上述した発振波形生成回路35、定電流回路36、検出回路37および判定回路38などを含む各種の回路部品21は、回路基板20の両面に搭載されている。ただし、可能であれば回路基板20の片面のみに搭載してもよいし、一部の部品を金属筐体10外に配置してもよい(ただし、電気的には回路基板20と接続しておく)。   On the other hand, various circuit components 21 including the above-described oscillation waveform generation circuit 35, constant current circuit 36, detection circuit 37 and determination circuit 38 are mounted on both surfaces of the circuit board 20. However, if possible, it may be mounted only on one side of the circuit board 20 or some components may be arranged outside the metal housing 10 (however, electrically connected to the circuit board 20). deep).

1.3 パターンコイル基板30の概略構成
図3(a)は近接センサ1のパターンコイル基板30の概略断面図であり、図3(b)はパターンコイル基板30の概略斜視図である。図4(a)はパターンコイル基板30のシールドパターン33の概略平面図であり、図4(b)はその変形例であるシールドパターン33Xの概略平面図である。
1.3 Schematic Configuration of Pattern Coil Substrate 30 FIG. 3A is a schematic cross-sectional view of the pattern coil substrate 30 of the proximity sensor 1, and FIG. 3B is a schematic perspective view of the pattern coil substrate 30. 4A is a schematic plan view of the shield pattern 33 of the pattern coil substrate 30, and FIG. 4B is a schematic plan view of a shield pattern 33X which is a modified example thereof.

図3(a)および図3(b)に示すように、円盤状のパターンコイル基板30は、3層30a〜30cからなる多層基板(3層基板)である。ただし、3層基板に限るわけではない。また、パターンコイル基板30は円盤状に限るわけではなく、例えば矩形であっても構わない。   As shown in FIGS. 3A and 3B, the disc-shaped pattern coil substrate 30 is a multilayer substrate (three-layer substrate) composed of three layers 30a to 30c. However, it is not limited to a three-layer substrate. Further, the pattern coil substrate 30 is not limited to a disc shape, and may be a rectangle, for example.

パターンコイル基板30の上側の層30aには送信用パターンコイル31が形成されるとともに、下側の層30cには同様に受信用パターンコイル32が形成されている。そして、パターンコイル基板30の中間の層30bにおいて、送信用パターンコイル31のパターン全体と受信用パターンコイル32のパターン全体との間にシールドパターン33が形成されている。   A pattern coil 31 for transmission is formed on the upper layer 30a of the pattern coil substrate 30, and a pattern coil 32 for reception is similarly formed on the lower layer 30c. In the intermediate layer 30 b of the pattern coil substrate 30, a shield pattern 33 is formed between the entire pattern of the transmission pattern coil 31 and the entire pattern of the reception pattern coil 32.

ただし、このような構成に限らず、送信用パターンコイル31と受信用パターンコイル32とを上下逆に配置してもよい。すなわち、パターンコイル基板30の上側の層30aに受信用パターンコイル32を形成するとともに、下側の層30cに送信用パターンコイル31を形成してもよい。また、パターンコイル基板30が4層以上の多層基板であれば、送信用パターンコイル31を2層以上に形成して、各層のパターンコイルをスルーホールまたはビアなどによって電気的に連結してもよい。または、受信用パターンコイル32を2層以上に形成して、各層のパターンコイルをスルーホールまたはビアなどによって電気的に連結してもよい 。   However, the configuration is not limited to this, and the transmission pattern coil 31 and the reception pattern coil 32 may be arranged upside down. That is, the reception pattern coil 32 may be formed on the upper layer 30a of the pattern coil substrate 30, and the transmission pattern coil 31 may be formed on the lower layer 30c. If the pattern coil substrate 30 is a multilayer substrate having four or more layers, the transmission pattern coil 31 may be formed in two or more layers, and the pattern coils of each layer may be electrically connected by through holes or vias. . Alternatively, the receiving pattern coil 32 may be formed in two or more layers, and the pattern coils of each layer may be electrically connected by through holes or vias.

シールドパターン33は、図4(a)に示すように、平面視では略ドーナツ状である。渦電流の発生をできるだけ抑制するため、渦電流の経路を分断するような形状とすることが好ましい。例えば、そのような経路を分断する分断部としてスリット34が存在するような形状としてもよい。ただし、スリット34はこのような形状に限らないし、スリット34の幅も適宜広げてもよい。また、2ヶ所以上に分断部やスリットや切欠き部分などが存在するような形状としてもよい。   As shown in FIG. 4A, the shield pattern 33 has a substantially donut shape in plan view. In order to suppress the generation of eddy currents as much as possible, it is preferable that the eddy current path be cut. For example, it is good also as a shape where the slit 34 exists as a parting part which parts such a path. However, the slit 34 is not limited to such a shape, and the width of the slit 34 may be increased as appropriate. Moreover, it is good also as a shape where a parting part, a slit, a notch part, etc. exist in two or more places.

また、シールドパターン33の変形例として、図4(b)に示すように、送信用パターンコイル31の各パターンと受信用パターンコイル32の各パターンとの間にそれぞれ入る複数の細い同心円環状のパターンからなるシールドパターン33Xも考えられる。シールドパターン33と同様に、渦電流の経路を分断するような形状とするため、例えば、スリット34Xを設けてもよい。   As a modified example of the shield pattern 33, as shown in FIG. 4B, a plurality of thin concentric annular patterns that enter between each pattern of the transmission pattern coil 31 and each pattern of the reception pattern coil 32, respectively. A shield pattern 33X made of can also be considered. Similarly to the shield pattern 33, for example, a slit 34X may be provided in order to form a shape that divides the eddy current path.

以上で説明した第1実施形態に係る近接センサ1によれば、多層のパターンコイル基板30を用い、送信用コイルと受信用コイルとシールド層とを基板にパターンとして形成しているので、基板の製造過程で送信用パターンコイル31と受信用パターンコイル32との間にシールドパターン33またはシールドパターン33Xを容易に形成することができる。これにより、両コイル間の容量結合がシールドパターン33またはシールドパターン33Xによって抑制されるので、検出性能の温度特性が大幅に改善される。   According to the proximity sensor 1 according to the first embodiment described above, the multilayer pattern coil substrate 30 is used, and the transmission coil, the reception coil, and the shield layer are formed as patterns on the substrate. The shield pattern 33 or the shield pattern 33X can be easily formed between the transmission pattern coil 31 and the reception pattern coil 32 in the manufacturing process. Thereby, since the capacitive coupling between both coils is suppressed by the shield pattern 33 or the shield pattern 33X, the temperature characteristic of the detection performance is greatly improved.

<第2実施形態>
上述した第1実施形態に係る近接センサ1のパターンコイル基板30を異なる構成のパターンコイル基板30Aに置換したものを第2実施形態とし、以下では主に第1実施形態との相違点を説明する。
Second Embodiment
The pattern coil substrate 30 of the proximity sensor 1 according to the first embodiment described above is replaced with a pattern coil substrate 30A having a different configuration as the second embodiment. Hereinafter, differences from the first embodiment will be mainly described. .

2.1 パターンコイル基板30Aの概略構成
図5(a)は第2実施形態に係る近接センサのパターンコイル基板30Aの概略断面図であり、図5(b)はそのうちの1層の概略構成を示す斜視図であり、図5(c)は互いに接続された2層の概略構成を示す斜視図である。
2.1 Schematic Configuration of Pattern Coil Substrate 30A FIG. 5A is a schematic cross-sectional view of the pattern coil substrate 30A of the proximity sensor according to the second embodiment, and FIG. 5B shows a schematic configuration of one of them. FIG. 5C is a perspective view showing a schematic configuration of two layers connected to each other.

図5(a)〜図5(c)に示すように、円盤状のパターンコイル基板30Aは、2層30Aa、30Acからなる多層基板(2層基板)である。ただし、2層基板に限るわけではない。また、30Abはパターンコイル基板30Aの上側の層30Aaと下側の層30Acの間に設けられている樹脂を示している。   As shown in FIGS. 5A to 5C, the disc-shaped pattern coil substrate 30A is a multilayer substrate (two-layer substrate) composed of two layers 30Aa and 30Ac. However, it is not limited to a two-layer substrate. Reference numeral 30Ab denotes a resin provided between the upper layer 30Aa and the lower layer 30Ac of the pattern coil substrate 30A.

パターンコイル基板30Aの上側の層30Aaには、外周寄りに送信用パターンコイル31Aが形成されるとともに、同じ層30Aaの中心寄りに受信用パターンコイル32Aが形成されている。そして、同じ層30Aaにおいて、送信用パターンコイル31Aの最内周パターンと受信用パターンコイル32Aの最外周パターンとの間にシールドパターン33Aが形成されている。   In the upper layer 30Aa of the pattern coil substrate 30A, a transmission pattern coil 31A is formed near the outer periphery, and a reception pattern coil 32A is formed near the center of the same layer 30Aa. In the same layer 30Aa, a shield pattern 33A is formed between the innermost pattern of the transmitting pattern coil 31A and the outermost pattern of the receiving pattern coil 32A.

また、パターンコイル基板30Aの下側の層30Acにも同様に、外周寄りに送信用パターンコイル31Aが形成されるとともに、同じ層30Acの中心寄りに受信用パターンコイル32Aが形成されている。そして、同じ層30Acにおいて、送信用パターンコイル31Aの最内周パターンと受信用パターンコイル32Aの最外周パターンとの間にシールドパターン33Aが形成されている。   Similarly, in the lower layer 30Ac of the pattern coil substrate 30A, a transmission pattern coil 31A is formed near the outer periphery, and a reception pattern coil 32A is formed near the center of the same layer 30Ac. In the same layer 30Ac, a shield pattern 33A is formed between the innermost peripheral pattern of the transmitting pattern coil 31A and the outermost peripheral pattern of the receiving pattern coil 32A.

さらに、図5(c)に示すように、上側の層30Aaと下側の層30Acの送信用パターンコイル31A同士、受信用パターンコイル32A同士およびシールドパターン33A同士がスルーホールまたはビアなどによってそれぞれ電気的に連結される。これにより、送信および受信のコイルの長さを長くすることができる。   Further, as shown in FIG. 5C, the transmission pattern coils 31A, the reception pattern coils 32A, and the shield patterns 33A of the upper layer 30Aa and the lower layer 30Ac are electrically connected to each other by through holes or vias. Connected. Thereby, the lengths of the transmission and reception coils can be increased.

ただし、このような構成に限らず、外周寄りに受信用パターンコイル32Aを形成するとともに、中心寄りに送信用パターンコイル31Aを形成してもよい。   However, the present invention is not limited to this configuration, and the reception pattern coil 32A may be formed near the outer periphery, and the transmission pattern coil 31A may be formed near the center.

以上で説明した第2実施形態に係る近接センサによれば、多層のパターンコイル基板30Aを用い、送信用コイルと受信用コイルとシールドとを基板にパターンとして形成しているので、基板の製造過程で送信用パターンコイル31Aと受信用パターンコイル32Aとの間にシールドパターン33Aを容易に形成することができる。これにより、両コイル間の容量結合がシールドパターン33Aによって抑制されるので、検出性能の温度特性が大幅に改善される。   According to the proximity sensor according to the second embodiment described above, the multilayer pattern coil substrate 30A is used, and the transmission coil, the reception coil, and the shield are formed as patterns on the substrate. Thus, the shield pattern 33A can be easily formed between the transmission pattern coil 31A and the reception pattern coil 32A. Thereby, since the capacitive coupling between both coils is suppressed by the shield pattern 33A, the temperature characteristic of the detection performance is greatly improved.

2.2 パターンコイル基板30Aの変形例
また、パターンコイル基板30Aの代わりに単層基板を用いて、この単層基板上の外周寄り(または中心より)に送信用パターンコイル31Aを形成するとともに、中心寄り(または外周より)に受信用パターンコイル32Aを形成し、さらにその間にシールドパターン33Aを形成してもよい。
2.2 Modification of Pattern Coil Substrate 30A In addition to using a single layer substrate instead of the pattern coil substrate 30A, the transmitting pattern coil 31A is formed near the outer periphery (or from the center) on the single layer substrate, The reception pattern coil 32A may be formed closer to the center (or from the outer periphery), and the shield pattern 33A may be further formed therebetween.

また、パターンコイル基板の片面のみに送信用パターンコイル、受信用パターンコイル、シールドパターンを形成してもよいし、基板の両面 に形成してもよい。両面に形成した場合には、送信用パターンコイル同士および受信用パターンコイル同士をスルーホールや配線などによってそれぞれ電気的に連結してもよい。   Further, the transmission pattern coil, the reception pattern coil, and the shield pattern may be formed only on one surface of the pattern coil substrate, or may be formed on both surfaces of the substrate. When formed on both surfaces, the transmitting pattern coils and the receiving pattern coils may be electrically connected to each other by a through hole or a wiring.

また、多層基板の一つの層には送信用パターンコイルのみが形成され、他の層に第2実施形態で示したような送信用パターンコイル、受信用パターンコイル、シールドパターンが形成され、送信用パターンコイル同士が電気的に連津されていてもよい。   Further, only a transmission pattern coil is formed on one layer of the multilayer substrate, and a transmission pattern coil, a reception pattern coil, and a shield pattern as shown in the second embodiment are formed on the other layer. The pattern coils may be electrically connected.

なお、本発明は、その主旨または主要な特徴から逸脱することなく、他のいろいろな形で実施することができる。そのため、上述の各実施形態や各実施例はあらゆる点で単なる例示にすぎず、限定的に解釈してはならない。本発明の範囲は特許請求の範囲によって示すものであって、明細書本文にはなんら拘束されない。さらに、特許請求の範囲の均等範囲に属する変形や変更は、全て本発明の範囲内のものである。   It should be noted that the present invention can be implemented in various other forms without departing from the spirit or main features thereof. Therefore, the above-described embodiments and examples are merely examples in all respects and should not be interpreted in a limited manner. The scope of the present invention is indicated by the claims, and is not restricted by the text of the specification. Further, all modifications and changes belonging to the equivalent scope of the claims are within the scope of the present invention.

1 近接センサ
10 金属筐体
20 回路基板
21 回路部品
30、30A
パターンコイル基板
31、31A
送信用パターンコイル
32、32A
受信用パターンコイル
33、33A、33X
シールドパターン
34、34X
スリット
35 発振波形生成回路
36 定電流回路
37 検出回路
38 判定回路
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Proximity sensor 10 Metal housing 20 Circuit board 21 Circuit components 30 and 30A
Pattern coil substrate 31, 31A
Transmitting pattern coils 32, 32A
Reception pattern coils 33, 33A, 33X
Shield pattern 34, 34X
Slit 35 Oscillation waveform generation circuit 36 Constant current circuit 37 Detection circuit 38 Determination circuit

Claims (6)

発振回路と、
前記発振回路に接続されるとともに、基板の少なくとも1層に形成された少なくとも1つの送信用パターンコイルと、
前記基板の少なくとも1層に形成された少なくとも1つの受信用パターンコイルと、
前記基板の前記送信用パターンコイルと前記受信用パターンコイルとの間に形成された少なくとも1つのシールドパターンと、
前記送信用パターンコイルおよび前記受信用パターンコイルに接続され、前記送信用パターンコイルの電圧または電流の値と前記受信用パターンコイルの電圧または電流の値とに基づいて被検出物体を検出する検出回路と
を備えることを特徴とする近接センサ。
An oscillation circuit;
At least one transmitting pattern coil connected to the oscillation circuit and formed in at least one layer of the substrate;
At least one receiving pattern coil formed on at least one layer of the substrate;
At least one shield pattern formed between the transmitting pattern coil and the receiving pattern coil of the substrate;
A detection circuit that is connected to the transmission pattern coil and the reception pattern coil and detects a detected object based on the voltage or current value of the transmission pattern coil and the voltage or current value of the reception pattern coil A proximity sensor characterized by comprising:
請求項1に記載の近接センサにおいて、
前記基板は多層基板であり、
前記多層基板の各層について、前記受信用パターンコイルが形成されている受信用パターンコイル形成層と、前記送信用パターンコイルが形成されている送信用パターンコイル形成層とは重複せず、
前記送信用パターンコイル層と前記受信用パターンコイル層との間には、前記送信用パターンコイルおよび前記受信用パターンコイルのいずれも形成されていない少なくとも1つの層が存在し 、
前記シールドパターンは、前記受信用パターンコイル形成層と前記送信用パターンコイル形成層との間の層に形成されていることを特徴とする近接センサ。
The proximity sensor according to claim 1,
The substrate is a multilayer substrate;
For each layer of the multilayer substrate, the receiving pattern coil forming layer in which the receiving pattern coil is formed and the transmitting pattern coil forming layer in which the transmitting pattern coil is formed do not overlap,
Between the transmission pattern coil layer and the reception pattern coil layer, there is at least one layer in which neither the transmission pattern coil nor the reception pattern coil is formed,
The proximity sensor, wherein the shield pattern is formed in a layer between the receiving pattern coil forming layer and the transmitting pattern coil forming layer.
請求項1に記載の近接センサにおいて、
前記基板は単層基板または多層基板であり、
前記基板の少なくとも1層において、外周寄りまたは中心寄りの一方に前記送信用パターンコイルが形成されるとともに、外周寄りまたは中心寄りの他方に前記受信用パターンコイルが形成され、さらに、前記送信用パターンコイルと前記受信用パターンコイルとの間に前記シールドパターンが形成されていることを特徴とする近接センサ。
The proximity sensor according to claim 1,
The substrate is a single layer substrate or a multilayer substrate;
In at least one layer of the substrate, the transmission pattern coil is formed on one of the outer periphery and the center, the reception pattern coil is formed on the other of the outer periphery and the center, and the transmission pattern is further formed. A proximity sensor, wherein the shield pattern is formed between a coil and the receiving pattern coil.
請求項3に記載の近接センサにおいて、
前記送信用パターンコイルまたは前記受信用パターンコイルが複数存在する場合には、前記送信用パターンコイル同士または前記受信用パターンコイル同士が一つの送信用コイルまたは一つの受信用コイルとして動作するように電気的に連結されていることを特徴とする近接センサ。
The proximity sensor according to claim 3,
When there are a plurality of the transmission pattern coils or the reception pattern coils, the transmission pattern coils or the reception pattern coils are electrically operated so as to operate as one transmission coil or one reception coil. Proximity sensor, characterized in that they are connected together.
請求項4に記載の近接センサにおいて、
前記基板は多層基板であり、
前記基板の複数層に前記シールドパターン、前記送信用パターンコイルおよび前記受信用パターンコイルがそれぞれ形成されており、
各層に形成された前記送信用パターンコイル同士および前記受信用コイルパターン同士が一つの送信用コイルおよび一つの受信用コイルとして動作するようにそれぞれ電気的に連結されていることを特徴とする近接センサ。
The proximity sensor according to claim 4,
The substrate is a multilayer substrate;
The shield pattern, the transmission pattern coil and the reception pattern coil are respectively formed on a plurality of layers of the substrate,
The proximity sensor, wherein the transmitting pattern coils and the receiving coil patterns formed on each layer are electrically connected so as to operate as one transmitting coil and one receiving coil, respectively. .
請求項1〜5のいずれか1項に記載の近接センサにおいて、
前記シールドパターンは、渦電流の経路を分断する分断部が存在するように形成されていることを特徴とする近接センサ。
The proximity sensor according to any one of claims 1 to 5,
2. The proximity sensor according to claim 1, wherein the shield pattern is formed so as to have a dividing portion that divides an eddy current path.
JP2015241050A 2015-12-10 2015-12-10 Proximity sensor Expired - Fee Related JP6627472B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2015241050A JP6627472B2 (en) 2015-12-10 2015-12-10 Proximity sensor

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2015241050A JP6627472B2 (en) 2015-12-10 2015-12-10 Proximity sensor

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2017107760A true JP2017107760A (en) 2017-06-15
JP6627472B2 JP6627472B2 (en) 2020-01-08

Family

ID=59059826

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2015241050A Expired - Fee Related JP6627472B2 (en) 2015-12-10 2015-12-10 Proximity sensor

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP6627472B2 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2019062268A (en) * 2017-09-25 2019-04-18 オムロン株式会社 Proximity sensor

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05142204A (en) * 1991-11-21 1993-06-08 Kaisei Enjinia Kk Electromagnetic-induction type inspecting apparatus
US20150042343A1 (en) * 2011-11-07 2015-02-12 Robert Bosch Gmbh Object finder

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05142204A (en) * 1991-11-21 1993-06-08 Kaisei Enjinia Kk Electromagnetic-induction type inspecting apparatus
US20150042343A1 (en) * 2011-11-07 2015-02-12 Robert Bosch Gmbh Object finder

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2019062268A (en) * 2017-09-25 2019-04-18 オムロン株式会社 Proximity sensor

Also Published As

Publication number Publication date
JP6627472B2 (en) 2020-01-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4916807B2 (en) Voltage detection printed circuit board and voltage detector using the same
JP6166227B2 (en) Power transmission device and power reception device
CN1332174C (en) Non-contact measuring device for distances in multiple directions
US8629674B2 (en) Current detection printed board, voltage detection printed board, current/voltage detection printed board, current/voltage detector, current detector and voltage detector
TWI597001B (en) Coil printed wiring board, power receiving module, battery unit and power receiving communication module
US20090058398A1 (en) Current/voltage detection printed board and current/voltage detector
JP4898592B2 (en) Current / voltage detector
JPWO2016132666A1 (en) Common mode noise filter
JPWO2016190097A1 (en) Inductor module and power transmission system
JP2013160638A (en) Current detector
JPWO2017159284A1 (en) Multilayer substrate and manufacturing method thereof
JP6627472B2 (en) Proximity sensor
JP2011082212A (en) Micro-transformer element, signal transmission circuit and semiconductor device
JP6814105B2 (en) Inductance element and LC filter
US20050179431A1 (en) Magnetic sensing element magnetic sensor and its manufacturing method
JP6493191B2 (en) Proximity sensor
JP4995681B2 (en) Current / voltage detector
JP2010008120A (en) Printed board for current detection, and current detector
JP7049981B2 (en) Physical quantity measuring device
US9214936B2 (en) Non-contact sensing module and method of manufacturing the same
JPWO2016190290A1 (en) Current detection element, power transmission device and power transmission system
JP6565870B2 (en) Differential transformer permeability sensor
JP2019114787A (en) Rogowski coil
JP2008134118A (en) Printed circuit board for current detection
JPWO2018079142A1 (en) Coil built-in multilayer board, power supply module

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20180214

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20181018

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20181030

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20181228

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20190312

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20190415

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20190625

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20190802

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20191105

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20191118

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6627472

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees