JPH0430558B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は焦電形赤外センサを用いた身体感応形
自動負荷作動装置に関する。

近年、焦電形センサは、発光部が不要なことか
ら、他の光センサにくらべて取扱いが容易な点が
着目され、急激に使用されつつある。焦電形赤外
センサは、光波長に対して平担なレスポンスを有
し、いわゆる波長依存性がないことから、身体か
ら発する５〜10μｍの波長を持つ赤外線を感知し
てドア等の自動開閉を行なう装置や、ドアホンの
ような防犯装置において既に実用に供されてい
る。一方、この機能を用いて電灯等の人体感応形
自動点灯装置を構成しようとの試みもなされてい
るが、実際には計時回路や電灯切換部がコスト高
となり、満足し得るものが得られなかつた。

本発明は上記点に鑑みなされたもので、焦電形
赤外センサの身体感応特性を利用し、かつ形状記
憶合金の熱レスポンスがある種の計時回路を構成
する点に着目した、安価な身体感応形自動負荷作
動装置を提供するものである。

以下、本発明の好ましい実施例について添付図
面を参照して詳細に説明する。

第１図は本発明の一実施例の回路構成図で、図
において１は焦電形赤外センサを使用する赤外線
感知部を示す。この感知部１は身体から発する赤
外線を焦電形赤外センサに集光するパラボラ形集
光器、集光レンズ等の機能を有し、周知技術によ
つて容易に構成できるものである。電源部２はそ
の入力端に商用電源100Vまたは200Vの交流電圧
が供給されると、この電圧を直流電圧に変換して
赤外線感知部１および信号増幅部３に供給する。
信号増幅部３は入力段にコンデンサ結合増幅部を
有し、かつ高域遮断アクテイブフイルタを構成す
るもので、ポツプノイズ、暗電流、外来雑音に対
処した帯域通過形フイルタを構成する。このフイ
ルタの帯域幅は、監視距離、角度、ポーチ灯、足
元灯、台所灯、トイレ灯等の作動する負荷の用途
に適合した値に選定される。また、この増幅部３
に外来光切断回路を付加し、昼間時に電灯等が点
灯するのを防止することもできる。４は時定数回
路で本発明の重要な構成要素である。この時定数
回路４は焦電形赤外センサの持つ欠点、すなわち
追従性の悪さを補なうために挿入されている重要
な部分であり、用途使用態様によつて不可決の構
成要件となる。例えば、足元灯や階段灯のように
人の往来が激しく、かつ立ち止ることが比較的少
ない用途の場合には、短かい点灯保持時間を確保
するだけでよいが、逆に、トイレ灯、風呂場灯の
ように人の動きが緩慢な場合には、ある程度点灯
保持時間を長くして静止信号が得られない焦電形
赤外センサの欠点を補う必要がある。本発明で
は、この時定数回路４の時定数を各種用途、使用
態様に合致するように設定可能にし、焦電形赤外
センサの持つ欠点を除去している。５は本発明装
置に接続される外部負荷回路で、限定するもので
はないが、本発明ではランプ、螢光灯、ブザー回
路が主として適合している。このような各種負荷
に共通して適合する開閉手段は、寿命い問題があ
るものの、機械的接点が好ましい。

第２図は第１図に示す本発明装置の具体的回路
接続図で、第１図と対応する部分には同一符号を
付してある。信号増幅部３は前段のアクテイブフ
イルタ増幅部３−１および後段のコンパレータ部
３−２より構成され、身体の動きによつて得られ
る信号レベルを弁別する働きを有する。

増幅部３−１は感知部１からの出力をコンデン
サCo及び抵抗Roを介して演算増幅器OA₁の正端
子に入力し、増幅器OA₁の出力電圧は抵抗R₁と
R₂を介して接地されると共にその接続点を抵抗
R₃を介して増幅器OA₁の負端子に接続し、抵抗
R₁，R₂には並列にコンデンサC₁，C₂を接続して、
増幅部全体としてバンドパスフイルタを構成して
いる。またコンパレータ部３−２は増幅器OA₁の
出力を抵抗R₄を介して演算増幅器OA₂の正端子
に入力し、また増幅器OA₂の出力を抵抗R₅を介
して正端子に帰還してシステリシス特性を有する
コンパレータを構成している。コンパレータ部３
−２からの出力信号は抵抗を介してパワートラン
ジスタ６のベースに供給される。このパワートラ
ンジスタ６は図示の実施例ではNPN形が使用さ
れているが、PNP形を用いてもよく、この選択
は信号の極性、信号レベル、電源電圧の値によつ
て適宜行なわれることが好ましい。パワートラン
ジスタ６のコレクタ回路には後で詳述する時定数
回路４が接続されており、またコレクタと前記コ
ンパレータ部３−２の出力端との間には受光素子
７が接続されており、負帰還回路を構成してい
る。パワートランジスタ６のエミツタは時定数補
助素子８は、例えばサーミスタ、を介して大地に
接続されている。なお、受光素子７として、本実
施例では光一負抵抗素子、主なものとしてCdS素
子、を用いているが、本発明の主旨を逸脱しない
範囲で他のデバイスが使用できることはいうまで
もない。

前記したようにランプ、螢光灯、ブザー等が用
いられる外部負荷回路５は時定数回路４の開閉接
点端子ＣおよびＤを介してAC100〜200V電源に
接続される。勿論、他の所望する電源あるいは電
源回路に接続してもよい。外部負荷回路５は単独
または複数個で電源に接続され、使用される。し
かして、時定数回路４の接点が閉成したときに負
荷回路５に電源から所望の電力が供給され、負荷
が作動される。

第３図は時定数回路４の具体例を示すもので、
同図Ａはら線形に形成した形状記憶合金２１を使
用した場合を示す。ら線形の形状記憶合金２１上
に樹脂等の電気絶縁物皮膜２２を施こし、その一
端を接点端子Ｃに例えば溶接し、その他端に接点
材２３、例えば白金ロジウム金をかしめ止めす
る。また、形状記憶合金２１の外周に発熱体２
４、本例では0.2φmmのニクロム線150Ω程度の抵
抗値が得られる長さに切断したもの、を巻回し、
その一端Ａをパワートランジスタ６のコレクタに
接続し、またその他端Ｂを所定の直流電源＋Ｂに
接続する。さらに、接点材２３と所定の間隔をお
いて接点ばね２５を設け、この接点ばね２５の一
部分に接点端子Ｄを形成する。第３図に示すよう
に接点端子Ｃは負荷回路５に接続され、また接点
端子ＤはAC電源に接続され、従つて、パワート
ランジスタ６が導通し、発熱体２４に電流が流れ
て形状記憶合金２１を加熱し、所定の設定温度に
達すると、形状記憶合金２１は記憶形状に復帰
し、接点材２３が接点ばね２５に接触し、電気回
路接点端子Ｃ−Ｄ間が閉成される。かくして、負
荷回路５に所要の電力が供給され、負荷が作動す
る。

第３図Ｂは時定数回路４の他の具体例を示すも
ので、バイメタル形形状記憶合金を使用した場合
を示す。図において、３１はバイメタル形形状記
憶合金を示し、接点材３２が表面に取付けられた
金属部材３１１の熱膨張係数は他方の金属部材３
１２の熱膨張係数より小さく、従つてヒータ３３
によつて加熱されると、金属部材３１１の接点材
３２が所定間隔をおいて配置された接点ばね３４
の接点材３５に接触し、接点端子Ｃ−Ｄ間を閉成
することになる。

次に、上記構成の本発明による身体感応形自動
負荷作動装置の動作について説明する。

まず、身体から発する５〜10μｍ（ピーク値
9.36μｍ）の波長を持つた赤外線９が赤外線感知
部１に入射する。通常、人の動きは秒速１ｍ以下
であるため、開口面径40φmm程度のミラーで構成
された、焦電形赤外センサを使用する赤外線感知
部１から得られる出波形の周波数特性は0.1〜50
Hz以下になる。本発明の一実施例ではアクテイブ
フイルタ増幅部３−１の通過帯域幅は電源リツプ
ル50Hz（60Hz）を通す0.1Hz以上100Hz以下に設定
され、60dB程度のゲインを得るように各々の定
数が設定されている。従つて、赤外線感知部１で
感知された身体から発する赤外線９はこのアクテ
イブフイルタ増幅部３−１を通過し、増幅され、
コンパレータ部３−２に供給される。上記のよう
に設定されたアクテイブフイルタ増幅部３−１か
らの出力レベルは100ｍＶ以上であつた。コンパ
レータ部３−２は入力信号が100ｍＶ以上のレベ
ルのときに出力信号を与え、100ｍＶより低い場
合には出力信号を与えないように設定されてい
る。従つて、身体から発する赤外線９は、上記し
たように、アクテイブフイルタ増幅部３−１から
100ｍＶ以上のレベルの出力信号となつてコンパ
レータ部３−２に与えられるから、コンパレータ
部３−２から感知出力信号が電力増幅器を構成す
るパワートランジスタ６に与えられる。かくし
て、パワートランジスタ６は導通し、時定数回路
４の発熱体２４またはヒータ３３に電流が流れ、
形状記憶合金２１または３１が加熱される。

ところで、コンパレータ部３−２からの感知出
力信号は、この信号のレベルが高いことと周波数
帯域制限とによつて電源リツプル雑音、ポツプ雑
音、不要移動体雑音等が完全に除去された人体に
のみ感応したパルス波となつている。従来の装置
では、この感知信号をCR積分回路に供給して計
時機能を遂行させ、電灯や他の負荷の動作時間を
設定する方法が取られていた。しかしながら、こ
のような従来の方法では、人の動きが緩慢な場合
や、その動きが一時停止する風呂場灯等の用途の
ように、一定時間継続して点灯することを必要と
する場合には、時定数回路のCR定数を大きくし
なければならず、数分間継続して点灯させるため
にはコンデンサの形状を大きくしなければならず
装置の小形化が阻害される等種々の不都合が生じ
る。

このため、本発明では、上記したように、時定
数回路４を形状記憶合金を使用した熱的時定数回
路により構成し、パワートランジスタ６に供給さ
れた感知出力信号を熱変換し、形状記憶合金２１
または３１に蓄熱させるように構成したのであ
る。すなわち、形状記憶合金２１または３１は加
熱されたときに与えられた原形に復帰し、接点材
２３が接点ばね２５に接触して、あるいは接点材
３２が接点材３５に接触して、閉回路を形成し、
負荷に所定の電力を供給する。この場合、形状記
憶合金の熱レスポンスは、その熱容量の大きさで
決定されるため、容易に長い時定数をもつた時定
数回路が得られる。このような熱的時定数回路は
小さな形状の形状記憶合金で構成できる利点があ
る。

一方、昼間時のように、外来光が受光素子７に
注がれる場合には、CdS系で構成されたこの受光
素子７の抵抗特性が光一負性抵抗を呈するので、
この素子７の抵抗値が低下し、トランジスタ６の
導通時にこのトランジスタ６の負帰還量が増大し
て電流値が小さくなり、形状記憶合金があまり加
熱されない。従つて、形状記憶合金は原形に復帰
せず、接点点材２３または３２が接点ばね２５ま
たは接点材３５と接触せず、閉回路が形成され
ず、負荷回路５に電力が供給されない。すなわ
ち、昼時間には、ランプ等の負荷が作動されず、
無駄な電力消費を防止することができる。

上記実施例では、人体の感知信号が信号増幅段
３のコンパレータ部３−２の基準レベルより高い
レベルに増幅され、コンパレータ部３−２から正
極性の出力信号をトランジスタ６のベースに供給
し、また形状記憶合金が加熱時に伸長して原形に
復帰する特性を呈し、接点を閉成して負荷に電力
を供給するように構成したが、逆に無信号時にト
ランジスタ６を導通状態に保持し、形状記憶合金
は加熱時に収縮させ、冷却されたときに伸長して
原形に復帰する特性を呈するように構成し、人体
の感知信号によりトランジスタ６をオフするよう
に構成すれば、人体の感知信号が入力されたとき
形状記憶合金の加熱が停止され、記憶合金が伸長
されるので接点が閉成され負荷に電力を供給する
ように構成される。この場合には受光素子７は、
第４図に示すように、トランジスタ６のコレクタ
回路に時定数回路４と直列に接続してもよい。

以上詳述したように、本発明は、焦電形赤外セ
ンサが持つ緩慢な動作による不感特性を熱的時定
数回路で補い、焦電形赤外センサからの電気信号
が停止した後も、設定により、一定の長時間にわ
たり負荷回路に電力を供給できるようにしたもの
であり、本発明によれば、従来のようにCR積分
回路によつて計時機能を遂行させていた場合に比
べて、小形かつ安価な身体感応形自動負荷作動装
置を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による身体感応形自動負荷作動
装置の一実施例を示す回路構成図、第２図は第１
図の装置の具体的回路接続図、第３図ＡおよびＢ
は本発明の装置に使用される時定数回路の具体例
をそれぞれ示す斜視図および側面図、第４図は本
発明の装置の変形例を示す一部分の回路図であ
る。 図中の１は赤外線感知部、２は電源部、３は信
号増幅部、３−１はアクテイブフイルタ増幅部、
３−２はコンパレータ部、４は時定数回路、５は
外部負荷回路、６はパワートランジスタ、７は受
光素子、８は時定数補助素子、２１，３７は形状
記憶合金である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 身体から発する赤外線を感知し、電気信号を
   発生する焦電形赤外センサを使用した赤外線感知
   部と、該赤外線感知部からの電気信号に応答して
   発熱し、該発熱によつて形状記憶合金を原形に複
   帰させ、該形状記憶合金に取付けられた電気接点
   を対向する接点と接触させて外部負荷回路に所定
   の電力を供給するとともに、前記発熱が停止した
   後、一定時間後に前記形状記憶合金が再び変形し
   て、前記形状記憶合金に取付けられた接点と前記
   対向する接点との接触を解除させて前記外部負荷
   回路への電力の供給を停止させる時定数回路とを
   具備することを特徴とする身体感応形自動負荷作
   動装置。