JPH03123884A

JPH03123884A - 検知装置

Info

Publication number: JPH03123884A
Application number: JP1261733A
Authority: JP
Inventors: Akira Kawabata; 川端　晃; Kazuki Tanaka; 和樹田中
Original assignee: BERUKO KK
Current assignee: BERUKO KK
Priority date: 1989-10-06
Filing date: 1989-10-06
Publication date: 1991-05-27
Anticipated expiration: 2012-03-05
Also published as: JP2588612B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］本発明は、検知対象の検出に基づいて必要な制御信号を
発生する検知装置に関する。

［従来の技術］例えば、自動ドアの技術分野では、電子マットと称する
感知器で検知対象すなわち人間等の接近を感知してドア
を開閉する検知装置が知られている。その感知器は地中
に埋設した一対の感知板を具備し、これに人間や移動物
が近づくと感知板の静電容量が増加することを利用して
、検知装置でその増加分を検出し、自動ドアの制御指令
として出力するようにしている。

上記のような感知器の静電容量の変化を検出する方法と
しては、特開昭５９−６２９１５号公報に記載されてい
るように、発振器から同軸ケーブルを介して感知板に高
周波信号を供給すると反射波が生じ、感知板に人間が接
近すると反射波が変化することから、その変化分を位相
検波で取り出すことが知られている。

また、静電容量の変化を検出する手段としては、例えば
特開昭５７−１４９９１１号公報に記載されているよう
に、２つの容量変化上変換器を用いて各変換器にパルス
を供給し、各変換器の静電容量の値に応じた時間遅延し
たパルスの位相差すなわち時間差を検出することにより
、各種情報の検出を行なう静電容量形センサが知られて
いる。

［発明が解決しようとする課題］しかしながら、上記のような感知器に人間等が接近した
時の静電容量の変化は微小であるので、静電容量の変化
を時間差に変換し、或は反射波の変化分を位相検波で位
相差として取り出す方式では、静電容量の変化は極めて
短い時間差ないし位相差となる。このため、それを精密
に検出するためには高精度の検出器を必要とする。

ところが、検出精度が高くなると、ドリフト補償が困難
になり、検出器の調整が面倒になることに加えて、微小
な静電容量の検出値は少しの温度変化によっても相対的
に大きく変動するので、気温変化の大きい所に設置され
る感知器を用いて自動ドア等を制御する場合、微調整を
すると誤動作し易いという問題点があった。

本発明の目的は、上記のような静電容量の変化を時間差
ないし位相差に変換して検出する方式によらず、微小な
静電容量の変化を的確に且つ簡潔な構成の回路で検出し
て制御信号を発生する検知装置を提供することである。

［課題を解決するための手段］本発明の検知装置は、静電容量の変化から検知対象を感
知する感知部と、高周波信号を発生する発振器と、該発
振器の出力から一定周期の信号を生成する波形整形回路
と、前記感知部の静電容量を利用して波形整形回路の出
力信号を積分する積分回路と、該積分回路の出力から感
知部の静電容量の変化に応じた積分量を取り出すチョッ
パ回路と、該チョッパ回路の出力に応じた制御信号を発
生する制御部とを備えたことを特徴とする。

上記制御部は、チョッパ回路の出力信号を測定し、その
測定値が計測範囲外に移行した時、測定値を計測範囲内
に戻すレベルシフト信号を発生し或は、チョッパ回路の
出力信号からバイアスを一１１定し、その値に応じてバ
イアス調整信号を発生することが好ましい。

［作用コ本発明においては、感知部の静電容量が変化すると、積
分回路の出力積分量が静電容量の変化に応じて増減する
。その積分量の変化分をチョッパ回路で取り出して制御
部に入力することにより、制御部は制御対象を制御する
信号を出力する。

従って、例えば人間の接近及び通過に伴なって静電容量
が増減する感知部の場合、その増減に応じて制御部から
出力される制御信号を自動ドア、シャッター、ブライン
ド等の駆動部に加えることにより、ドア等の開閉を制御
することができるにの場合、静電容量の変化を時間差で
はなく、積分量の変化分として取り出すので、発振器か
ら出力される高周波信号の周波数に影響されずに検出す
ることができる。

また、制御部が測定値を計測範囲内に戻すレベルシフト
信号を発生することにより、温度ドリフト等を打消すこ
とができる。或は、制御部がバイアス調整信号を発生す
ることにより、感知板のサイズや感知部との接続ケーブ
ル長の変化に対応したバイアスを自動調整することがで
きる。

［実施例］第１図は本発明の実施例の構成を示すブロック図、第２
図は第１図の回路において符号Ａ−Ｄの各点の信号波形
を示す図である。この実施例は、自動ドア等の開閉を制
御する信号を発生する検知装置であり、静電容量の変化
から検知対象を感知する感知部として、一対の感知板を
有する電子マットを使用する。

この検知装置は、高周波信号を発生する発振器１１と、
発振器１１の出力から一定周期の対称波信号を生成する
波形整形回路１２とを有する。

発振器１１は、第２図Ａに示すようなパルス信号（例え
ば２０Ｍ　Ｈｚ　）を発生する水晶発振器から成り、波
形整形回路１２は、同図Ｂに示すように発振器１１の出
力を２倍の周期Ｔの対称波信号（例えばＩＯＭ　Ｈｚ　
）に変換する分周回路から成る。

その出力信号は、積分回路１３及びチョッパ回路１５に
加えられる。

積分回路１３は、波形整形回路１２の出力側に接続した
抵抗Ｒ１と上記感知部の一対の感知板で構成されるコン
デンサＣＸとから成り、第２図Ｃに示すように、波形整
形回路１２の出力を積分して上昇及び下降する波形信号
を生成する。この積分波形は、静電容量ＣＸが増加する
と、立上がり部分の面積Ｓ１及び立下がり部分の面積８
２が減少するので、これらの面積（積分値に対応）の増
減によって、静電容量の変化を検出することができる。

なお、積分回路１３の出力は積分により減衰するため、
高周波増幅器１４で第２図Ｃ°に示すように増幅されて
チョッパ回路１５に供給される。

図中のＳ、及び８２は、それぞれ増幅された立上がり部
分及び立下がり部分の面積を示す。

チョッパ回路１５は、感知部の静電容量の変化に応じた
積分量を取り出す一種のスイッチング回路で、第２図り
に示すように、波形整形回路１２から対称波信号が加え
られて発振器１１の出力周期に相当する時間だけオンす
ることにより、高周波増幅器１４から供給された積分波
形の立上がり側信号のみを出力する。

上記のようにチョッパ回路１５で取り出された積分波形
の立上がり信号は、高周波フィルタ１６で平滑された後
、制御部２０に供給される。

制御部２０は、高周波フィルタ１６から出力される積分
波形の立上がり側信号に応じて自動ドア等を駆動する信
号を発生するもので、第１図の実施例の場合、次のよう
に構成されている。

まず、高周波フィルタ１６から供給される直流電圧のレ
ベルを手動式のバイアス調整器（可変抵抗）２１で、例
えばＩＶから０．３Ｖ程度まで引き下げる。これは、本
実施例を自動ドア等の制御に用いる場合、電子マットの
感知板サイズや電子マットと制御装置とを結ぶ同軸ケー
ブルの長さ等の変化に対応するためである。

引下げ調整された電圧は、直流増幅器２２により−ＩＶ
程度まで反転増幅され、更に１反転フィルタ２３で＋Ｉ
Ｖに反転されると共に、商用周波数帯のノイズが除去さ
れる。

こうして得られた＋ＩＶの電圧信号は、後述のレベルシ
フト後の電圧と加算されて直流増幅器２４で増幅され、
その増幅出力がそのまま入力測定信号として、また、２
つの抵抗Ｒ１４及びＲＩ８で分圧されて過入力測定信号
として、それぞれＡ／Ｄ変換器２５でディジタル変換さ
れてＣＰＵ２６に入力される。過入力測定信号は、測定
範囲を越える信号が入力された場合、これを検知して入
力レベルをシフトすることにより、例えば電子マットの
感知板を埋設した後の変化や温度ドリフトを打ち消すた
めに使用される。

なお１反転フィルタ２３からの出力は、上記の入力測定
のほか、バイアス測定信号として、Ａ／Ｄ変換器２５で
ディジタル変換されてＣＰＵ２６に入力される。また、
感度調整器（可変抵抗）２７によって可変設定される電
圧も、Ａ／Ｄ変換器２５でディジタル変換されてＣＰＵ
２６に入力される。

ＣＰＵ２６は、上記の入力測定のほか、検知動作に必要
な制御を行なう。

例えば、温度ドリフト等によって入力測定値が計測範囲
外に移行した時、測定値を計測範囲内に戻す（ドリフト
をキャンセルする）ため、ＣＰＵ２６は、Ｄ／Ａ変換器
２８を介してレベルシフト回路２９に測定値を計測範囲
内に戻すレベルシフト信号を送る。レベルシフト回路２
９は、アナログ変換されたレベルシフト信号に対応する
電圧を生成し、これが前述の反転フィルタ２３からの出
力電圧に加算される。

ＣＰＯ２６は、上記の入力測定信号に応じて出力する制
御信号によりスイッチング素子３０をオンとし、これに
直列接続した自動ドア等の駆動部のリレー３１を駆動す
る。

次に、第３図は、第１図の手動式のバイアス調整器２１
に代えて、ＣＰＵ２６からの指令により自動的にバイア
ス設定を行なつようにした実施例を示す。この場合、前
述のドリフトキャンセルと同様、＋　ＣＰ　Ｕ　２６は
、Ｄ／Ａ変換器３２を介してレベルシフト回路３３にバ
イアス設定用のレベルシフト信号を送る。レベルシフト
回路３ｔは、アナログ変換されたレベルシフト信号に対
応する電圧を生成し、これが前述の高周波フィルタ１６
からの出力電圧に加算される。

なお、この実施例では、バイアス測定値が所定の範囲内
にある時に点灯させる緑色のＬＥＤ３４と、バイアス測
定値が所定の範囲から外れた時に点滅させる赤色のＬＥ
Ｄ３５とが、ＣＰＵ２６の出力端子に接続される。

第４図は、第３図の具体的な回路構成を示す図である。

この具体例において、スイッチング素子３０は、ＣＰＵ
２６の制御信号出力端子が低レベルになった時にオンす
る発光素子（ＬＥＤ）と受光素子（フォトトランジスタ
）とを有するフォトカブラから成り、受光素子がオンす
ることでリレー３１が励磁され、その接点ｘ１を閉じる
ようになっている。リレー３１は、商用交流電源４０に
接続される整流回路４１で駆動される一方、同じ交流電
源４０に接続される電源回路４２が、第４図の各回路部
に必要な直流電圧を供給する。

次に、第５図、第６図及び第７図は、第１図又は第３図
のＣＰＵ２６による検知動作、ドリフトキャンセル動作
及びバイアス調整動作を示す。

まず、第５図の検知動作では、初めに感度調整器２７で
調整された感度を入力し、次に入力測定を行なう。これ
は、Ａ／Ｄ変換器２５を介して直流増幅器２４の出力を
読み込むことである。その後、ＣＰＵ２６はリレーがオ
ンか否かを判定し、オンでなければ測定入力が感度調整
値を越えたか否かを判定し、”Ｙｅｓ”の場合にリレー
をオンにする制御信号を出力し、”Ｎｏ”の場合は初め
に戻る。

一方、リレーがオンであれば、測定入力が感度調整値を
より下ったか否かを判定し、”Ｙｅｓ“°の場合にリレ
ーをオフにする制御信号を出力し、”Ｎｏ”の場合は初
めに戻る。

第６図のドリフトキャンセル動作では、入力測定の後、
入力が測定範囲の中心値に設定されたか否かを判定する
。その結果、”Ｎｏ”であれば入力値を中心値に移動さ
せて初めに戻る。

一方、入力が測定範囲の中心値に設定されたときは、更
に、入力測定を行なってリレーがオンか否かを判定し、
オンであれば入力測定に戻る。オンでなければ、測定入
力が上限値を越えたか否かを判定し、”Ｙｅｓ”の場合
は初めに戻り、”Ｎｏ”の場合は測定入力が下限値を越
えたか否かを判定し、”Ｙｅｓ”のとき初めに戻り、”
Ｎｏ”のときは過入力測定を行なって過入力か否かを判
定する。その結果過入力の場合は初めに戻り、過入力で
なければ、入力測定を行なってリレーがオンか否かを判
定するステップに戻る。

更に、第７図のバイアス調整動作では、感度調整後、バ
イアス調整をするかどうかを判定し、”ＮＯ”であれば
次のステップ（別の動作）に移る。

バイアス調整をする場合は、バイアス測定を行なう、こ
れは、Ａ／Ｄ変換器２５を介して反転フィルタ２３の出
力を読み込むことである。その後、測定値が上限を越え
ているかどうかを判定し。

”Ｙｅｓ”の場合は、緑ランプすなわちＬＥＤ３４を消
灯して、赤ランプすなわちＬＥＤ３５を点滅する。”Ｎ
ｏ”の場合は、測定値が下限を越えているか否かを判定
し、”Ｙｅｓ”のとき、緑ＬＥＤ３４を点灯し、”Ｎｏ
”のときは、緑ＬＥＤ３４を消灯して、赤ＬＥＤ３５を
点滅する。これらＬＥＤの点灯又は点滅を所定時間待な
われた後、初めに戻る。

以上、実施例について説明したが、本発明は自動ドア等
の検知装置に限らず、静電容量の変化で検知対象を検出
する技術分野で広汎に適用することができる。また、本
発明の装置を構成する発振器等の各回路の具体的構成や
回路定数等は、制御対象に応じて任意に設計できる。

［発明の効果］本発明によれば、静電容量の変化を積分量に変換して検
出するようにしたので、微小な静電容量の変化でも的確
にとらえて制御信号を発生することができる。

また、ＣＰＵを含む制御回路を用いることにより、温度
ドリフトや感知機埋設後の変化を自動的に打ち消すこと
ができる。

更に、検出部に特殊な回路素子（バリキャップやコイル
）を用いていないので、検出回路部の調整の必要がなく
、再現性が良い。

以上の利点により、感知部の微小な静電容量の変化を検
出し、それに基づいて制御する自動ドア等の制御装置と
して好適に使用できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の構成を示すブロック図、第
２図は第１図において符号Ａ−Ｄの各点の信号波形を示
す図、第３図は別の実施例のブロック図、第４図は同実
施例の具体的な回路構成を示す図、第５図、第６図及び
第７図は第１図又は第３図の制御部における検知動作、
ドリフトキャンセル動作及びバイアス調整動作を示すフ
ローチャートである。１１・・・・発振器、　　１２・・・・波形整形回路、
１３・・・・積分回路、１４・・・・高周波増幅器、１
５・・・・チョッパ回路、１６・・・・高周波フィルタ、２０・・・・制御部、　２１・・・・バイアス調整器。２２・・・・直流増幅器、２３・・・・反転フィルタ、
２４・・・・直流増幅器、２５・・・・Ａ／Ｄ変換器、
２６・・・・ＣＰＵ、　２７・・・・感度調整器、２８
・・・・Ｄ／Ａ変換器、２９・・・・レベルシフト回路、３０・・・・スイッチング素子、３２・・・・Ｄ／Ａ変換器、３３・・・・レベルシフト回路、３４．３５・・・・ＬＥＤ。３１・・・−リレー

Claims

【特許請求の範囲】

（１）静電容量の変化から検知対象を感知する感知部と
、高周波信号を発生する発振器と、該発振器の出力から
一定周期の信号を生成する波形整形回路と、前記感知部
の静電容量を利用して前記波形整形回路の出力信号を積
分する積分回路と、該積分回路の出力から前記感知部の
静電容量の変化に応じた積分量を取り出すチョッパ回路
と、該チョッパ回路の出力に応じた制御信号を発生する
制御部とを備えたことを特徴とする検知装置。
（２）前記制御部が、前記チョッパ回路の出力信号を測
定し、その測定値が計測範囲外に移行した時、測定値を
計測範囲内に戻すレベルシフト信号を発生する請求項（
１）記載の検知装置。
（３）前記制御部が、前記チョッパ回路の出力信号から
バイアスを測定し、その値に応じてバイアス調整信号を
発生する請求項（１）記載の検知装置。