JPS628048B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 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検知部と制御部とを任
意に離すことができると共に、不要な電波が発生
しないようにした自動ドア用近接スイツチ装置に
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や取外しによつて
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
ドアを開聞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
３Ａ，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。

このような問題点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
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Ｌ
２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１１，１２及び信号線１３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
Ｃ_a Ｃ_a＝C₆＋Ｃ_２・Ｃ_３／Ｃ_２＋Ｃ_３……(1) とで定まり、その周波数調整は従来は Ｃ_a＝C₆＋Ｃ_２（Ｃ_ｃ＋Ｃ_３）／Ｃ_２＋Ｃ_３＋Ｃ
_ｃ……(1)′ 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１１，１２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
１３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Ｖ_p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Ｖ_pは非反転入力を
V₁，反転入力をV₂、増幅率をA₁とすると、 Ｖ_p＝（V₁−V₂）A₁ ……(2) 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
Ｖ_pは Ｖ_p＝（V₁−Ｖ）A₁ ……(3) となる。すなわち、出力Ｖ_pは＋Ｖに飽和してお
り、出力Ｖ_p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
Ｖ_p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Ｖ_p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Ｖ_p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Ｖ_pは Ｖ_p＝−ΔV₁A₁ ……(4) となる。同様に、電圧V₁を＋ΔV₁だけ変化させ
ると出力Ｖ_pは Ｖ_p＝＋ΔV₁A₁ 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Ｖ_p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−Δ
V₁A₁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 ……(5) ΔV₁A₁＞V₃ ……(6) 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＞Δ
V₁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。

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、そのまま発振器を感知部よ
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。よつ
て、この発明の目的はかかる欠点を除去すると共
に、上述の如き要求を十分に満足する近接スイツ
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。

この発明は自動ドア用近接スイツチ装置に関
し、第５図に示すように感知部２０を自動ドア２
１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している。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２６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わせて、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。

ここにおいて、この発明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３Ａ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１１，１２及び
信号線１３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。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１
０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ｆ_pbと
したとき Ｚ_a＝Ｚ_p＝Ｚ_b ……(7) で、かつ ｆ_pa＝ｆ_pb ……(8) 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。

しかして、上述の如き式(7)及び式(8)に適合させ
るのは実際的には調整が困難であり、正確な調整
を行なわなくても良いようにするには第７図の構
成とする。この場合、同調回路Ｑ１の周波数は であり、 にして、同調回路Ｑ２に影響を与えないように R₁₁≫１／ｗＣ_１２ ……(11) とする。また、発振回路４Ｂは可変コンデンサＶ
_C2で周波数を可変し、可変コンデンサＶ_C1でイン
ピーダンスマツチングを行なう。

なお、上述の実施例ではインピーダンス変換器
としてコンデンサとコイルとで成る同調回路を例
に挙げたが、第８図に示すような抵抗Ｒ２１〜Ｒ
２３で成るアツテネータでも良く、共振インピー
ダンスと特性インピーダンスが合えば、第９図に
示すようにそのまま伝送すれば良い。要は、信号
伝送線の出入口を信号伝送線の特性インピーダン
スに合せ、感知部側は２枚の感知板によつて得ら
れる容量と、ローデイングコイルのインダクタン
スとによつて共振された場合のインピーダンスに
合うように、インピーダンス変換器を調整すれば
良いのである。また、上述では信号伝送線として
同軸ケーブルを用いているが、フイーダでも良
い。

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る
と共に、感知板と発振部、スイツチ部とが分離さ
れているので、製作や調整が容易であると共に、
動作が安定であるといつた利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の近接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
来の近接スイツチの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
明による装置の配設の様子を説明するための図、
第６図はこの発明の一実施例を示す回路構成図、
第７図はこの発明の他の実施例を示す回路構成
図、第８図及び第９図はそれぞれこの発明に用い
るインピーダンス変換器の他の例を示す図であ
る。 １……アースライン、２……伝送ライン、３，
３Ａ，３Ｂ……感知板、４……発振部、５……ス
イツチ部、６……スイツチ回路、４Ａ……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、１０……同軸ケーブル。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 埋設された２枚の感知板と、これら感感知板
   の一方に接続され、前記２枚の感知板の浮遊容量
   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、こ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インピーダンス変換器と、
   このインピーダンス変換器に接続されて所望のド
   ア制御位置に検知信号を伝送するための同軸ケー
   ブル又はフイーダと、この同軸ケーブル又はフイ
   ーダに接続された高周波発振回路と、この高周波
   発振回路の出力レベルを検知してドアを開閉制御
   するためのスイツチ回路と、前記高周波発振回路
   及び前記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。 ２ 前記インピーダンス変換器を、コンデンサと
   コイルの並列回路で構成した特許請求の範囲第１
   項記載の自動ドア用近接スイツチ装置。 ３ 前記インピーダンス変換器を、抵抗で成るア
   ツテネータで構成した特許請求の範囲第１項記載
   の自動ドア用近接スイツチ装置。