JPH0226414B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 発明の目的； （産業上の利用分野） この発明は自動ドア用近接スイツチ装置に関
し、特に発振周波数可変で感度の高い自動ドア用
近接スイツチ装置に関する。

（従来の技術） 高周波発振型近接スイツチでビル等の自動ドア
に用いられているものは、マツト部に２枚の導電
板で成る感知板を埋設し、発振部に１〜20MHz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し、尖鋭
度Ｑの変化に従つて出力レベルが変化する。その
変化が外部に取出されてスイツチ部を作動させ、
これによつて自動ドアを開閉制御するようにして
いる。

第５図Ａ及びＢは従来の感知板装置の構造、埋
設の様子を示すものであり、２枚の感知板３０，
３１の間には樹脂枠３２が挟持されると共に、ト
ランジスタ等の電子素子を取付けたプリント基板
回路（発振回路）３３が配設されており、プリン
ト基板回路３３からのリード線３４，３５はそれ
ぞれ感知板３０，３１に半田付け等で接続されて
いる。そして、所定の調整を行なつた後にモール
ド３６で固定すると共に、これを自動ドアの出入
口近辺の床下等に埋設するものである。プリント
基板回路３３には伝送線３７を経て電源が供給さ
れると共に、感知板３０，３１で検知された検知
信号が別途自動ドア駆動部に配設されたスイツチ
回路に伝送され、この開閉信号によつてドアを開
閉制御するようになつている。

ここで、かかる感知板装置の原理を説明する
と、先ず第６図はフイーダなしで感知板３０及び
３１を発振器の一部として使用した例であり、
LC発振器のハートレー形の一部を示している。
この発振器の発振条件は、帰還リアクタンスが容
量性（C_d）であるので、Z₁及びZ₂は誘導性リア
クタンスであることが条件となる。そして、この
誘導性リアクタンスZ₁及びZ₂のリアクタンス曲線
を第７図に示す。第７図において、実線はトラン
ジスタQ₁のベース側の特性を示し、破線はトラ
ンジスタQ₁のコレクタ側の特性を示し、第８図
に示す如く感知板３０に手を近づけて容量C_bが
加わつたために共振周波数がf₀₁′に移動した場合
を一点鎖線で示している。そして、今、第７図に
示すようにf₀₁＜f₀₂として調整したとすると、こ
の条件が満たされるのは斜線で示す領域である。
しかし、実際に発振する周波数としてはリアクタ
ンスの大きい周波数f₀₁付近で発振することはよ
く知られている。

ここで、第６図においてトランジスタQ₁のベ
ース側に設けられている同調回路は、感知板３０
及び３１の容量をC_cとして、固定容量C₂及びコ
イルL₁で となり、コレクタ側の同調回路は調整用容量C₃
及びコイルL₂で となる。そして、(2)式より第７図の条件となるよ
うに可変容量C₃の調整で発振出力が最大となる
ように調整する。このような状態のとき、第８図
に示す如く手等を感知板３０，３１に近づける
と、アース側（感知板３１）の容量は人体との間
でC_aがあり、感知板３０との間では容量C_bがあ
り、感知板３０及び３１の間の容量C_cは（１／
（１／C_a＋１／C_b））だけ増加する。ここに、容
量C_aは人体等とアースとの間の対向面積が大き
いので、C_b≪C_aとなり、ほとんどC_bが加わつた
みなしても良い。その結果感知板容量（C_c＋C_b）
となり、この分だけ(1)式より同調周波数が低下
し、共振周波数f₀₁，f₀₂は離調するため発振出力
は低下する。この変化分を検出して自動ドアのス
イツチングを行なう。これが自動ドアの基本原理
であり、発振回路を代えても第８図の作用は変ら
ない。また、容量の他に損失抵抗Ｒも加わり、回
路の尖鋭度Ｑを低下させる作用も働き、この場合
も発振出力の低下となり、検出信号が大きくとれ
る。

ここにおいて、自動ドアに使用されるこの種の
感知板の大きさは200×200mm〜1000×1000mmとか
なり大きなものであり、発信器は高周波電圧を感
知板に印加するには、つまり容量として使用する
にはフイーダを使用しない限り供給線を長くする
ことができず、発信器を感知板内部又は近傍に設
置するしか方法がなかつた。供給線を長くすると
電波として放射してしまい、感知板まで到達しな
い。平行な２枚の感知板はアンテナとして電波を
放射しにくい構造であるが、この様な感知板を第
５図のように自動ドアの出口の地中に埋設して使
用する場合、感知板２が完全に接地されていない
と、第１０図に示す如く供給線（信号線）をアン
テナの一部として、つまりダイポールアンテナの
片方として動作して電波が放出される。したがつ
て、発振出力に変動が生じ誤動作を生じることに
なる。発信器電源及び信号線にのつた高周波電流
は電灯線を通して隣りの部屋まで到達することが
あり、コンセント等のプラグの脱着時に急激な変
化を生じ、近接スイツチが動作しつぱなし、或い
は動作しない現象が生ずる。

ここにおいて、第５図Ａ，Ｂに示すような感知
板３０，３１がアンテナとして作用してしまうこ
とは、たとえば“古谷恒雄著 啓学出版 二枝二
通受験講座４「空中線系および電波伝搬−空中
線・伝送回路−」”の第70頁に記載されている。
すなわち、感知板３０，３１は第９図Ａに示すよ
うに供給線を無視すると１種のコンデンサとして
作用するが、コンデンサの一方を開いて行くと電
波が放射するようになる。そして、第９図Ｂの如
き供給線を配設すると、感知板３１と供給線とは
同一電位にあるので、高周波電流の一部が放射し
始め、遂には同図Ｃの如く状態となり、第１０図
で示すようなダイポールアンテナの状態となるの
である。そして、感知板３１の接地が不完全であ
ると、感知板３０と供給線との間で電波が放射さ
れ、供給線の長さが例えば波長λのλ／４になつ
たときに最大の放射となり、誤動作につながる。

ところで、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１１
図はコルピツツ型の発振回路４０を感知板４１，
４２間に配設した例を示すものであり、上下２枚
の感知板４１，４２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４１，４２間の浮遊容量、R_cは感知板４１，
４２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 C_a＝C₆＋C₂（C_c＋C₃）／C₂＋C₃＋C_c……(3
) となり、この容量C_a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。

この発明は上述の如き問題点を考慮してなされ
たものであり、ローデイングコイルによつて一義
的に感知板の発振周波数を設定して、周辺の影響
を受け難くした自動ドア用近接スイツチ装置を提
供することを目的としている。

発明の構成； （課題を解決するための手段） この発明は自動ドア用近接スイツチ装置に関
し、この発明の上記目的は、２枚の感知板と、こ
の感知板間に配設された高周波発振回路と、前記
感知板の一方と前記高周波数発振回路の入力部と
の間に介挿され、前記感知板の浮遊容量と共振す
るインダクタンスを有するローデイングコイル
と、前記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前記高周波発振回路に
接続されたスイツチ回路と、前記高周波発振回路
と前記スイツチ回路との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とを設けるこ
とによつて達成される。

（作用） 高周波発振型近接スイツチの発振条件として必
要なことは、発振が余り安定し過ぎると人体等の
近接によつても余り変化がないので良い条件とは
言えない。又、不安定過ぎても変化を大きくとる
ことが出来るが、埋設した時に発振が停止してし
まう場合がある。従つて、適当な安定・不安定要
素が要求される。従来型のローデングコイル無し
（第１１図）のものだと、(3)式の如く感知板浮遊
容量C_cによつて発振周波数が定まつてしまうの
で、上述の発振条件を決めるのに大変困難な作業
が必要であつた。その為、場合によつては感知板
等の埋設時に発振が停止してしまうというトラブ
ルが発生した。しかし、ローデングコイルを入れ
ることにより、(5)式の如く発振部は感知板の浮遊
容量C_cに関係なく調整作業が出来るので、最適な
発振条件を作る事が出来、安定した自動ドア用近
接スイツチ装置が出来る。

この発明では感知板と高周波数発振回路との間
にローデイングコイルを介挿し、ローデイングコ
イルによつて一義的に感知板の発振周波数を設定
しているので、周辺の影響を受け難い。また、発
振条件も理想的に調整することができる。

（実施例） この発明は第１図に示す如く２枚の感知板３Ａ
及び３Ｂと、この２枚の感知板３Ａ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４と、感知板
３Ａと高周波発振回路４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４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４に接続されたス
イツチ回路６と、高周波発振回路４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。

上述のように、感知板３Ａは本来はコンデンサ
として機能するものであり、発振回路１２の入力
部にローデイングコイルL₂及び抵抗R₄を介挿し
ているので、発振回路４の発振周波数はインダク
タンスL₄と容量Ca Ca＝C₆＋C₂・C₃／C₂＋C₃ ……(4) ただし、C₂≫C₃ とで定まる。感知板３Ａ，３Ｂ側はローデイング
コイルL₂、浮遊容量C_c、デバイドコンデンサC₃
を共振させれば良いので、その調整が極めて容易
となつている。すなわち、第１図の発振回路４及
び感知板３Ａ，３Ｂの共振系の等価回路を示すと
第２図のようになり、発振回路４側の共振周波数
f₀₁は となり、感知板３Ａ，３Ｂ側の共振周波数f₀₂は となり、f₀₁≒f₀₂とすれば良いことが分る。

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尖鋭度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４の製作時に、前記(4)式
の関係から容量Caを定め、感知板容量C_cからロ
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感度の良い自動ドア用ス
イツチ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４の発振周波数は容量Ca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４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４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
の高周波の漏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（たとえば特公昭56−22170号）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
増幅器６１の非反転入力端子に発振回路４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Q₂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 ……(7) 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−Ｖなので出力
V₀は V₀＝（V₁−Ｖ）A₁ ……(8) 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 ……(9) 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 ……(10) となるが、ダイオードD₂を通じてコンデンサC₈
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６
１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４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 ……(11) ΔV₁A₁＞V₃ ……(12) 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
ままの状態を接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Q₂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。

また、この発明の構造は第３図のように、２枚
の感知板２１，２２の間に電子素子を取付けたプ
リント基板回路（発振回路）２３を配設し、所定
の調整動作の後にモールド２４で固定するように
なつており、これを自動ドア近辺の地中等に埋設
するものである。しかして、プリント基板回路２
３からの信号は上述した方法でスイツチ回路に伝
送され、このリレー接点出力によつてドアを開閉
制御する。しかして、感知板２１及び２２の大き
さは同一であつても良いが、図示のように下方の
ものを大きくすれば接地性が向上し、感度が上げ
る。さらに、プリント基板回路２３と感知板２
１，２２との接続はリード線を半田付けするよう
にしても良いが、第４図の如く側面の上下に導体
の結合板２５，２６を取付け、これに感知板を直
接挟着するようにしても良い。なお、上述ではコ
ルピツツ型の発振回路を示したが、これは任意で
ある。

発明の効果； 以上のようにこの発明によれば、共振に近いと
ころで発振周波数を容易に調整することができ、
動作も安定である。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示す回路結線
図、第２図はこの発明の原理を説明するための
図、第３図及び第４図はそれぞれこの発明の構造
例を示す図、第５図Ａ及びＢは従来の感知板装置
の埋設の様子を示す構造図、第６図〜第８図は自
動ドア用感知板の動作原理を説明するための図、
第９図Ａ〜Ｃは自動ドアの原理を説明するための
図、第１０図はダイポールアンテナを示す図、第
１１図はコルピツツ型発振回路を感知板間に配設
した場合の回路図である。 ３Ａ，３Ｂ，３０，３１，４１，４２……感知
板、６……スイツチ回路、４，４０……高周波発
振回路、L₂……ローデイングコイル、L₃〜L₅…
…チヨークコイル、６１……直流増幅器、６２…
…コンパレータ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ ２枚の感知板と、この感知板間に配設された
   高周波発振回路と、前記感知板の一方と前記高周
   波発振回路の入力部との間に介挿され、前記感知
   板の浮遊容量と共振するインダクタンスを有する
   ローデイングコイルと、前記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、
   前記高周波発振回路に接続されたスイツチ回路
   と、前記高周波発振回路と前記スイツチ回路との
   間の電源線及び信号線にそれぞれ介挿されたチヨ
   ークコイルとを具えたことを特徴とする自動ドア
   用近接スイツチ装置。