JPH0113662B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は自動ドア用スイツチ装置に関し、特
に発振周波数の異なる２つの発振回路系を設ける
と共に、検知部と制御部とを任意に離すことがで
きるようにした自動ドア用スイツチ装置に関す
る。

高周波発振型近接スイツチで自動ドアに用いら
れているものは、マツト部に２枚の感知板を埋設
し、発振部に1MHz〜20MHzの高周波を発振させ
て感知板を発振回路の一部として使用している。
しかして、人体がマツト部に近付くと、人体と感
知板との間の浮遊容量や抵抗損失などによつて発
振回路の周波数が変化するときに、Ｑの変化に従
つて出力レベルが変化する。そして、その変化分
を外部に取出してスイツチ部を作動させ、これに
よつてドアを開閉制御するようにしている。

この場合、スイツチ部や電源部へも電波が放射
され、特に商用電灯線から電源をとると、電灯線
の長さがコンセントなどの接続が取外しによつて
変化し、電波の分布状態の変化によつて人体が近
づいた時と同様に、スイツチ部が作動するといつ
た誤動作を生じ易い。これを防ぐために従来は電
源伝送ライン間にコンデンサを接続するようにし
ている。しかしながら、第１図に示すように電源
のアースライン１を完全にアースしない限り、た
とえば２階などからではアースまでに長さを生
じ、同相成分としての高周波によつて伝送ライン
２に挿入されたコンデンサＣ１は無効となつてし
まう。なお、第１図において、３は２枚の感知板
を示し、４は高周波信号を発振出力する発振部を
示し、５は発振部４の発振レベルの変化によつて
ドアを開閉制御するスイツチ部を示しており、発
振部４にはスイツチ部５に印加される電源が供給
されるようになつている。

ところで、かかる発振部は感知板を発振回路の
一部として使用するので発振部は感知板の近くが
良く、地中へ埋設する場合は感知板のインピーダ
ンスの関係上、同一電界内の感知板内部へ入れて
使用するのが普通である。しかして、発振部を感
知板から引離すとインピーダンスの関係上、両者
間を結ぶ給電線に別の電界が生じ、感知板が発振
回路の一部として使用できなくなる。すなわち、
第２図はコルピツツ型の発振回路４Ａを感知板３
Ａ，３Ｂ間に配設した例を示すものであり、上下
２枚の感知板３Ａ，３Ｂの間隔ｄは一定で、スイ
ツチ部を任意場所に配設しても大幅な発振条件の
違いが生じないようになつている。しかしてC_cは
感知板３Ａ，３Ｂ間の浮遊容量、R_Cは感知板３
Ａ，３Ｂ間の高周波リーク抵抗であり、Ｃ２及び
Ｃ３はデバイドコンデンサである。また、Ｃ６は
コイルＬ１と同調して発振周波数を調整するため
のコンデンサであるが、浮遊容量C_cによつて発振
周波数が定まるので、周波数を余り変えることは
できないのである。このため、埋設する前には正
常な動作をしていても、埋設すると発振が停止し
たり発振出力が低下したりして、実用化が困難で
あつた。

さらに、感知板内に発振部を収めた構造では、
実用上大きな不便がある。すなわち、発振部の不
具合による点検修理の場合、感知板全部を取外す
必要があり、特にタイル等のフロアを外すのは大
がかりな工事となる。また、保守用の穴を予め設
けておけば良いが、ドアの正面フロアにこのよう
なホールを設けることは外観上からも、通行の円
滑さからも問題がある。

このような問題を解決するものとして、次のよ
うな近接スイツチ装置が考えられている。すなわ
ち、第２図に対応させて第３図に示すように、２
枚の感知板３Ａ及び３Ｂと、この２枚の感知板３
Ａ及び３Ｂを発振素子の一部とすると共に、それ
ら感知板３Ａ，３Ｂ間に配設された高周波発振回
路４Ａと、感知板３Ａと高周波発振回路４Ａの入
力部との間に介挿されたローデイングコイルＬ２
及び抵抗Ｒ４と、高周波発振回路４Ａの出力レベ
ルを検知してドアを開閉制御するための、高周波
発振回路４Ａに接続されたスイツチ回路６と高周
波発振回路４Ａとスイツチ回路６との間に結線さ
れる電源線ｌ１，ｌ２及び信号線ｌ３にそれぞれ
介挿されたチヨークコイルＬ３，Ｌ４及びＬ５と
を設けたものである。

ここにおいて、感知板３Ａはアンテナとして機
能するものであり、感知板３Ａ，３Ｂ間において
は固有の共振周波数があることが実験で確かめら
れている。たとえば約１ｍ四方の感知板の場合、
25〜30MHz位で共振する。しかして、高周波発振
回路４Ａの発振周波数をこの共振周波数に調整す
ると、地中等に埋設しても安定な発振動作を行な
う。ここにおいて、第４図は対地容量の大きいア
ンテナ１０を示しているが、これ自体に容量C′が
あるので、アンテナ１０と感知板１１との間の共
振周波数は低下するはずであるが、近接スイツチ
構造のアンテナではL′となるべき部分が板及びリ
ード線となつているため非常に小さい。このた
め、発振部１２からアンテナ１０に接続するリー
ド線にローデイングコイルを介挿して発振周波数
近辺にアンテナの共振点を調整すると、アンテナ
１０の感度が向上し有効となる。

ここにおいて、この装置では第３図に示すよう
に、発振回路４Ａの入力部にローデイングコイル
Ｌ２及び抵抗Ｒ４を介挿する。しかして、発振回
路４Ａの発振周波数はインダクタンスＬ１と容量
Ca Ca＝C₆＋C₂・C₃／C₂＋C₃ …(1) とで定まり、その周波数調整は従来は Ca＝C₆＋C₂（C_c＋C₃）／C₂＋C₃＋C_c …(2) を変えることによつて行なつており、浮遊容量C_c
が入つて来るのでその調整が困難であつた。しか
るに、この装置ではローデイングコイルＬ２と浮
遊容量C_cとを共振させれば良いので、その調整が
極めて容易となる。なお、抵抗Ｒ４は、人間のよ
うに純導体でない物が接近した場合にはＱが低下
するが、金属等の導電体が接近した場合には抵抗
がほとんど０になるため、周波数のみが変化して
出力レベルが高くなることを避けるためのもので
ある。したがつて、抵抗Ｒ４はローデイングコイ
ルＬ２に直列でも、並列でも良い。

このように、発振回路４Ａの製作時に、上記(1)
式の関係から容量C_aを定め、ローデイングコイ
ルＬ２のインダクタンス、つまりコアの巻数を調
整すれば安定した発振を得ることができる。ま
た、発振回路を地中等に埋設した場合には浮遊容
量C_cやリーク抵抗R_Cが加わるが、これらの影響
はデバイドコンデンサＣ２及びＣ３で除去され
る。換言すれば、発振回路４Ａの発振周波数は容
量C_a及びインダクタンスL₁で定められ、浮遊容
量C_cの大きさによりローデイングコイルL₂のイ
ンダクタンスを調整して発振周波数に近づけれ
ば、感度の良いスイツチを得ることができる。

一方、発振回路４Ａには電源線ｌ１，ｌ２及び
チヨークコイルＬ３，Ｌ４を経て電源が供給さ
れ、発振回路４Ａからスイツチ回路６には信号線
ｌ３及びチヨークコイルＬ５を経て信号が与えら
れる。なお、これらチヨークコイルＬ３〜Ｌ５
は、電源部への高周波の洩れを完全に防止する役
割を果している。しかして、スイツチ回路６は自
動復帰型増幅部とコンパレータ部とで成つてお
り、自動復帰型増幅部は、直流増幅部６１の非反
転入力端子に発振回路４Ａからのレベル信号が入
力されると共に、反転入力端子に抵抗Ｒ５を介し
てコンデンサＣ８が接続され、直流増幅器６１の
出力V₀はコンパレータ６２の一方に入力される
と共に、抵抗Ｒ６を介して反転入力端子に、ダイ
オードＤ２を介してコンデンサＣ８及び抵抗Ｒ５
の接続点に印加されるようになつている。また、
コンパレータ６２の他方には可変抵抗器Ｒ７から
の電圧が基準用として与えられており、コンパレ
ータ６２の出力は抵抗Ｒ８を経てトランジスタＱ
２のベースに入力され、トランジスタＱ２のコレ
クタにはリレーの励磁巻線RYがサージ吸収用の
ダイオードＤ３と共に接続されている。しかし
て、直流増幅器６１の出力V₀は非反転入力をV₁、
反転入力をV₂、増幅率をA₁とすると、 V₀＝（V₁−V₂）A₁ …(3) である。しかしながら、コンデンサＣ８の電荷が
０の場合を考えると、反転入力は一Ｖなので出力
V₀は V₀＝（V₁−Ｖ）A₁ …(4) となる。すなわち、出力V₀は＋Ｖに飽和してお
り、出力V₀よりダイオードＤ２を通してコンデ
ンサＣ８を充電し始め、V₁≒V₂に達すると出力
V₀はほぼV₁となり、ダイオードＤ２を通じて充
電されなくなる。コンデンサＣ８のリーク電流に
より放電する分があると、これはV₁−V₂の差と
して現われ、出力V₀は（V₁−V₂）A₁となるので
直ちにダイオードＤ２を通じて充電する。このよ
うなことが繰返されて、出力V₀はほぼ非反転入
力V₁の電圧となつて安定する。この状態で電圧
V₁を−ΔV₁だけ変化させると、反転入力と非反
転入力との差はV₁＝V₂であることから−ΔV₁と
なり、出力V₀は V₀＝−ΔV₁A₁ …(5) となる。同様に、電圧V₁を＋ΔV₁だけ変化させ
ると出力V₀は V₀＝＋ΔV₁A₁ …(6) となるが、ダイオードＤ２を通じてコンデンサＣ
８への充電が行なわれ、出力V₀は非反転入力V₁
＋ΔV₁に等しくなつて安定する。すなわち、非反
転入力が正方向変化の場合、この直流増幅器６１
の出力は増幅率１となり、負方向変化の場合にの
み増幅率A₁となる。そして、負方向変化時、コ
ンデンサＣ８に充電された電圧がコンデンサのリ
ーク電圧や直流増幅器６１の入力インピーダンス
などによつて次第に放電され、ΔV₁だけ下がつた
時に反転入力と非反転入力の差が０となつて、出
力はV₁−ΔV₁で安定することとなる。つまり、
ΔV₁は微小値であるからほとんど変化時の状態に
復帰したものと考えて良く、その間の時間は適当
に設定することができる。

ここにおいて、直流増幅器６１の出力がV₁で、
発振回路４Ａからの信号によりΔV₁だけ下がつた
とすれば、その出力は上述の如く−ΔV₁A₁とな
り、これがコンパレータ６２の一方に入力され
る。しかして、可変抵抗器Ｒ７からは基準電圧
V₃が他方に入力されており、 V₁＞V₃＞ΔV₁ …(7) ΔV₁A₁＞V₃ …(8) とされている。このようにすると変化時はV₁＞
V₃であるためコンパレータ６２の出力は負とな
り、変化後はV₃＜ΔV₁A₁であるため入力差が反
転し、出力は正となつてトランジスタＱ２はオン
となつてリレー巻線RYが励磁され、このリレー
接点を介してドアが開けられる。しかして、その
ままの状態を持続するとコンデンサＣ８の両端の
電圧が次第に下がり、ΔV₁まで低下すると直流増
幅器６１の出力はV₁−ΔV₁となる。この状態で
は次段のコンパレータ６２への入力はV₃＞ΔV₁
であるため、再び入力が反転されてV₁＞V₃と同
等になり、その出力は負となつてトランジスタＱ
２はオフとなり励磁が遮断されることによつてド
アが閉まる。

上述のように従来の近接スイツチでは感知部と
発振器とが一体的に構成されており、装置の製作
上の問題や信頼性の点から両者の分離が望まれて
いる。しかしながら、そのまま発振器は感知部よ
り引き離すと信号伝送線に電波が発生し、近接ス
イツチとして機能しないという欠点がある。ま
た、信頼性や保守の観点からスイツチ回路系を複
数系統にしたい場合があるが、従来装置では浮遊
容量C_cを発振の一部として発振周波数を調整する
ため、この発振器の発振周波数が規定されてしま
う。このため、２つ以上の発振器を同一感知板内
に入れると、それらに電源が入つている時は互い
に干渉し合つて誤動作を生じ、一方が電源の遮断
された状態では周波数が近いため、感知部のＱの
低下が生じ、いずれの場合も極端にスイツチの感
度が低下してしまう欠点がある。

よつて、この発明の目的は上述の如き欠点のな
いスイツチ装置を提供することにある。

以下にこの発明を説明する。

先ず、この発明の基礎となるスイツチ装置につ
いて説明すると、第５図に示すように感知部２０
を自動ドア２１及び２２の下方近辺の床面下に埋
設すると共に、発振回路及びスイツチ回路を含ん
だ制御回路２３を方立２４の上部の無目（鴨居）
２５に配設する。そして、感知部２０と制御回路
２３とを同軸ケーブル又はフイーダ等の信号伝送
線２６で接続し、感知部２０からの信号に従つて
制御回路２３を作動させ、これによつて自動ドア
２１及び２２を開閉制御するようにするものであ
る。ここにおいて、制御回路２３の出力インピー
ダンスと、信号伝送線２６の特性インピーダンス
と、感知部２０の入力インピーダンスとを整合さ
せて途中での損失を小さくすれば、信号伝送線２
６の長さを任意にすることができる。したがつ
て、近接スイツチ装置を配設する現場の状況に合
せて、任意場所に制御回路２３を取付けることが
できると共に、信号伝送線２６の配線場所も任意
に選択することができるのであるが、その具体的
構成例を第３図に対応させて第６図に示すと、自
動ドア近辺の床面下に埋設される２枚の感知板３
Ａ及び３Ｂと、感知板３Ａに接続されたローデイ
ングコイルL₂と、このローデイングコイルL₂の
他端を中途部に接続されると共に、感知板３Ｂに
接続された検知用コイルL₁と、この検知用コイ
ルL₁に並列接続されたコンデンサC₁と、検知用
コイルL₁の中途部に接続された信号伝送用の同
軸ケーブル１０と、この同軸ケーブル１０の出力
に接続された高周波発振回路４Ａと、この高周波
発振回路４Ａの出力レベルを検知してドアを開閉
制御するためのスイツチ回路６と、高周波発振回
路４Ａとスイツチ回路６との間の電源線l₁，l₂及
び信号線l₃にそれぞれ介挿されたチヨークコイル
L₃，L₄及びL₅とを設けている。しかして、検知
用コイルL₁とコンデンサC₁とでインピーダンス
変換器としての同調回路Q₁を形成し、高周波発
振回路４Ａには同調回路Q₂が含まれている。

ここにおいて、同調回路Q₁の入力インピーダ
ンスをZ_a、同調周波数を_pa、同軸ケーブル１０
の特性インピーダンスをZ_p、同調回路Q₂の出力
インピーダンスをZ_b、同調周波数を_pbとしたと
き Z_a＝Z_p＝Z_b …(9) で、かつ _pa＝_pb …(10) の関係が成立すれば、信号伝送線から電波が発生
されることもない。したがつて、感知板３Ａ，３
Ｂに人が近づいた時には前述第３図の場合と同様
なスイツチ動作を行ない得る。

この発明は上述の如き近接スイツチ装置を複
数、たとえば２系統用いて、信頼性を高めると共
に保守の煩雑さを除去するようにしたものであ
る。すなわち、この発明は第７図に示すように埋
設された２枚の感知板１０１及び１０２と、この
感知板１０１に接続されたローデイングコイル１
０３及び１０４と、ローデイングコイル１０３及
び感知板１０２に接続されたインピーダンス変換
器１０５と、ローデイングコイル１０４及び感知
板１０２に接続されたインピーダンス変換器１０
６と、インピーダンス変換器１０５に接続されて
所望のドア制御位置に検知信号を伝送するための
同軸ケーブル１０７と、インピーダンス変換器１
０６に接続されて所望のドア制御位置に検知信号
を伝送するための同軸ケーブル１０８と、同軸ケ
ーブル１０７に接続された高周波発振回路１０９
と、同軸ケーブル１０８に接続された高周波発振
回路１１０と、高周波発振回路１０９の出力レベ
ルを検知してドアを開閉制御するためのスイツチ
回路１１１と、高周波発振回路１１０の出力レベ
ルを検知してドアを開閉制御するためのスイツチ
回路１１２と、高周波発振回路１０９及びスイツ
チ回路１１１間の電源線及び信号線にそれぞれ介
挿されたチヨークコイル１１３と、高周波発振回
路１１０及びスイツチ回路１１２間の電源線及び
信号線にそれぞれ介挿されたチヨークコイル１１
４とを設けたものである。しかして、高周波発振
回路１０９の発振周波数と高周波発振回路１１０
の発振周波数とを容易に異ならせることができ、
これにより相互の干渉を排除することができると
共に、一方が故障しても他方でカバーすることが
できる。また、同軸ケーブル１０７及び１０８に
よつて高周波発振回路１０９のスイツチ系及び高
周波発振回路１１０のスイツチ系を任意の場所に
設置できると共に、同軸ケーブル１０７及び１０
８の配線経路も任意である。

なお、上述の実施例では２系統の発振回路系に
よつて自動ドア用スイツチ装置を構成している
が、この系統数は任意に増加することもできる。
また、インピーダンス変換器は抵抗回路によるア
ツテネータでも良く、第８図のように切換スイツ
チ１２０を設けてこれを外部からの切換信号SW
で切換えるようにすれば、同軸ケーブルの配線は
１本で良い。さらに、信号伝送線としての同軸ケ
ーブルはフイーダでも可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の自動ドア用スイツチの誤動作を
防止するための回路図、第２図はコルピツツ型発
振回路を感知板間に配設した場合の回路図、第３
図は従来の自動ドア用スイツチ装置の一例を示す
回路結線図、第４図はその原理を説明するための
図、第５図はこの発明のベースとなる自動ドア用
スイツチ装置の配設の様子を説明するための図、
第６図はその具体的構成例を示す回路構成図、第
７図及び第８図はそれぞれこの発明の一実施例を
示す結線図である。 １…アースライン、２…伝送ライン、３，３
Ａ，３Ｂ…感知板、４…発振部、４Ａ…高周波発
振回路、５…スイツチ部、６…スイツチ回路、１
０…同軸ケーブル、Ｌ２…ローデイングコイル、
Ｌ３〜Ｌ５…チヨークコイル、２０…感知部、２
１，２２…自動ドア、２３…制御回路、２４…方
立、２５…無目（鴨居）、２６…信号伝送線、１
０１，１０２…感知板、１０３，１０４…ローデ
イングコイル、１０５，１０６…インピーダンス
変換器、１０７，１０８…同軸ケーブル、１０
９，１１０…高周波発振回路、１１１，１１２…
スイツチ回路、１１３，１１４…チヨークコイ
ル。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ ２枚の感知板の一方にそれぞれ接続され、そ
   の浮遊容量と共振するインダクタンスを有する第
   １及び第２のローデイングコイルと、前記第１の
   ローデイングコイル及び前記感知板の他方に接続
   された第２のインピーダンス変換器と、前記第１
   のインピーダンス変換器に接続されて所望のドア
   制御位置に第１の検知信号を伝送するための第１
   の同軸ケーブル又はフイーダと、前記第２のイン
   ピーダンス変換器に接続されて所望のドア制御位
   置に第２の検知信号を伝送するための第２の同軸
   ケーブル又はフイーダと、前記第１の同軸ケーブ
   ル又はフイーダに接続された第１の高周波発振回
   路と、前記第２の同軸ケーブル又はフイーダに接
   続された第２の高周波発振回路と、前記第１の高
   周波発振回路の出力レベルを検知してドアを開閉
   制御するための第１のスイツチ回路と、前記第２
   の高周波発振回路の出力レベルを検知してドアを
   開閉制御するための第２のスイツチ回路と、前記
   第１の高周波発振回路及び前記第１のスイツチ回
   路間の電源線及び信号線にそれぞれ介挿された第
   １のチヨークコイルと、前記第２の高周波発振回
   路及び前記第２のスイツチ回路間の電源線及び信
   号線にそれぞれ介挿された第２のチヨークコイル
   とを具え、前記第１の高周波発振回路系の発振周
   波数と、前記第２の高周波発振回路系の発振周波
   数とを異ならせることによつて相互の干渉を排除
   し、かつスイツチ動作を安定にするようにしたこ
   とを特徴とする自動ドア用スイツチ装置。