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Hintergrund
der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft einen Sensor zum Erkennen einer Annäherung oder
Berührung eines
menschlichen Körpers.
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Bei
einem konventionellen Detektionssensor für einen menschlichen Körper wird
ein durch einen Schwingkreis erzeugtes elektrisches Signal sowohl in
eine Detektionsschaltung, die einen Detektionskondensator umfasst,
der so vorgesehen ist, dass er infolge der Annäherung eines menschlichen Körpers seine
Kapazität
verändert,
als auch in eine Bezugsschaltung eingegeben, die äquivalent
zur Detektionsschaltung durch keine Annäherung eines menschlichen Körpers an
den Detektionskondensator bestimmt ist, und durch einen Vergleich
zwischen einem Ausgangssignal der Detektionsschaltung und einem Ausgangssignal
der Bezugsschaltung jede Änderung in
der Wellenform oder Phase des Ausgangssignales der Detektionsschaltung
ermittelt, durch die eine Annäherung
eines menschlichen Körpers
an den Detektionskondensator ermittelt wird. Je größer jedoch
die Kapazitäten
des Detektionskondensators und der Verbindungsleitung zum Anschluss
des Detektionskondensators bei solch einem Detektionssensor für einen
menschlichen Körper
sind, um so mehr verändern
sich die Kapazitäten
des Detektionskondensators und der Verbindungsleitung infolge der
Temperatur. Infolge dessen besteht das Problem, dass konstante Detektionsergebnisse
wegen der Änderungen des
Ausgangssignales der Detektionsschaltung infolge der Temperatur
nicht erhalten werden konnten.
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Die
japanische Patentoffenlegungsschrift Nr. H 07-189538 offenbart einen
Detektionssensor für menschliche
Körper,
der mit einer Temperaturausgleichschaltung versehen ist, die durch
einen Vergleich zwischen Ausgangssignalen einer Detektionsschaltung
und einer Bezugsschaltung den Schwellwert verändert, der in Abhängigkeit
von einer durch einen Thermistor ermittelten Temperatur als eine
Bezugsgröße zur Entscheidung
in Bezug auf die Annäherung
eines menschlichen Körpers
an den Detektionskondensator dient. In diesem Fall besteht jedoch ein
Problem darin, dass das Vorsehen einer Vielzahl von Detektionskondensatoren
es notwendig machen würde,
sowohl die gleiche Anzahl von Bezugsschaltungen als auch Temperaturausgleichschaltungen vorzusehen.
Des Weiteren offenbart die japanische Patentoffenlegungsschrift
Nr. 2002-295094 einen Sensor, der zwei Detektionskondensatoren besitzt und
durch einen Vergleich von Ausgangssignalen ihrer entsprechenden
Antennenkreise entscheidet, ob sich ein menschlicher Körper annähert oder
nicht. Ein Problem besteht jedoch darin, dass dieser Sensor nur
in den Fällen
anwendbar ist, in denen sich ein menschlicher Körper nur einem der beiden Detektionskondensatoren
nähert.
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Zusammenfassung
der Erfindung
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Demzufolge
besteht eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, einen Detektionssensor
für menschliche
Körper
vorzusehen, der die Annäherung
eines menschlichen Körpers
beständig
ohne Beeinflussung durch die Temperatur oder dergleichen erkennen
kann.
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Erfindungsgemäß ist ein
Detektionssensor für
einen menschlichen Körper
vorgesehen, umfassend:
Zwei Schwingkreise;
Einen Abstimmkreis,
der äquivalente
Punkte der beiden Schwingkreise miteinander verbindet;
Eine
Antennenelektrode, die an einen der Schwingkreise angeschlossen
ist, so dass bei Annäherung
eines menschlichen Körpers
eine Änderung
im Schaltkreiszustand stattfindet; und
Eine Wellenerkennungsschaltung
zum Erkennen einer Veränderung
der Schwingung zwischen den beiden Schwingkreisen.
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Bei
diesem Detektionssensor für
menschliche Körper
ist die Antennenelektrode, wenn sich kein menschlicher Körper annähert, nicht
geerdet, so dass kein Einfluss auf die Impedanz des Schwingkreises
ausgeübt
wird, an den die Antennenelektrode angeschlossen ist, so dass die
zwei Schwingkreise gleiche Schaltkreiseigenschaften besitzen. Wenn
die zwei Schwingkreise in Bezug aufeinander phasenverschoben sind,
wird ein Teil des Stromes von einem Schwingkreis zum anderen Schwingkreis
durch den Abstimmkreis umgeleitet, der wirksam ist, um die Schwingungsfrequenz
leicht zu erhöhen
oder zu verringern, so dass die Schwingkreise in der Phase angenähert und
miteinander abgestimmt werden. Wenn sich ein menschlicher Körper der
Antennenelektrode nähert,
tritt dort eine Kapazität,
ein Widerstand und/oder Induktivität zwischen der Antennenelektrode
und der Erde auf, wobei die Schwingungsfrequenz des Schwingkreises
verändert
wird, weil ein Teil des Stromes vom Schwingkreis, an den die Antennenelektrode
angeschlossen ist, auch zur Antennenelektrode umgeleitet wird. Wenn
diese Änderung
der Schwingungsfrequenz aufgrund der Antennenelektrode über die
Leistung des Abstimmvorgangs durch den Abstimmkreis hinaus geht,
erhöht
sich eine Differenz in der Schwingungsfrequenz zwischen den beiden
Schwingkreisen. Die Wellenerkennungsschaltung ist in der Lage, jede
Annäherung
eines menschlichen Körpers
an die Antennenelektrode durch Ermitteln der Veränderung zwischen den Ausgangssignalen
der beiden Schwingkreise festzustellen.
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Wenn
sich kein menschlicher Körper
der Antennenelektrode nähert,
ist die Antennenelektrode vom Schwingkreis aus gesehen im Wesentlichen nicht
vorhanden, wobei die Ausgangssignale der zwei Schwingkreise miteinander
abgestimmt bleiben, selbst bei veränderter Temperatur, da die
zwei Schwingkreise den Schaltkreiszustand in jeweils gleicher Art
und Weise ändern.
Da die Erkennungspräzision
durch die Temperatur wenig beeinflusst wird, besteht deshalb keine
Notwendigkeit für
einen Temperaturausgleich. Selbst wenn die Ausgangssignale der zwei
Schwingkreise infolge von Temperaturänderungen, Schaltkreisabweichungen,
Schaltkreiskonstruktionsunterschieden oder dergleichen ungleich
zueinander sind, können
die Ausgangssignale der zwei Schwingkreise selbst mit Differenzen
auch durch den Abstimmkreis aufeinander abgestimmt werden, so dass
jede Differenz zwischen den Ausgangssignalen der Schwingkreise aufgefangen
wird.
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Da
außerdem
das Addieren der zwei Ausgangssignale das Auftreten einer Schwebung
aufgrund einer Frequenzverschiebung zwischen den zwei Schwingkreisen
bewirkt, kann die Wellenerkennungsschaltung jede Annäherung eines
menschlichen Körpers
an die Antennenelektrode durch Erkennen der Schwebung ermitteln,
deren Periode kürzer als
die Schwingungsfrequenz des Schwingkreises ist. Da somit die Annäherung eines
menschlichen Körpers
aus einer Periodenveränderung
zwischen den beiden Schwingkreisen ermittelt werden kann, verändert der
Detektionssensor niemals die Empfindlichkeit infolge von Veränderungen
im Ausgangssignal des Schwingkreises, die durch Temperaturänderung
oder Schaltkreisabweichungen verursacht werden, so dass der Detektionssensor
für menschliche Körper in
der Empfindlichkeit verbessert werden kann.
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Bei
dem erfindungsgemäßen Detektionssensor
für menschliche
Körper
kann der Abstimmkreis ein Schaltkreis sein, der die zwei Schwingkreise über mindestens
ein Element miteinander verbindet.
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In
diesem Fall kann die Leistung des Abstimmkreises zum Abstimmen der
beiden Schwingkreise durch das Element beliebig eingestellt werden. Mit
einer hohen Abstimmleistung des Abstimmkreises tritt eine geringe
Statusänderung
der Antennenelektrode nicht als eine Periodenverschiebung zwischen
den Ausgangssignalen der zwei Schwingkreise in Erscheinung, so dass
der Detektionssensor für menschliche
Körper
mit geringer Empfindlichkeit ausgestattet werden kann. Auf der anderen
Seite kann der Detektionssensor für menschliche Körper bei
einer geringen Abstimmleistung des Abstimmkreises mit hoher Empfindlichkeit
ausgestattet werden.
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Bei
dem erfindungsgemäßen Detektionssensor
für menschliche
Körper
können
mehrere Antennenelektroden vorgesehen sein.
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In
diesem Fall kann die Annäherung
eines menschlichen Körpers
zu irgend einer der mehreren Antennenelektroden ermittelt werden.
Auch selbst bei mehreren angeschlossenen Antennenelektroden besteht
keine Notwendigkeit für
Bezugsschaltungen entsprechend den Antennenelektroden, und deshalb müssen die
Schwingkreise und die Wellenerkennungsschaltung nicht in ihrem Aufbau
verändert
werden.
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Bei
dem erfindungsgemäßen Detektionssensor
für menschliche
Körper
kann zwischen der oder jeder Antennenelektrode und den Schwingkreisen eine
Empfindlichkeitsregelungsschaltung vorgesehen sein.
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In
diesem Fall ist das Einstellen der Empfindlichkeit für jede der
Antennenelektroden einfach zu erreichen.
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Bei
dem erfindungsgemäßen Detektionssensor
für menschliche
Körper
kann zwischen der oder jeder Antennenelektrode und den Schwingkreisen eine
Schutzschaltung zum Sperren oder Reduzieren des Zustroms von statischer
Elektrizität
von der Antennenelektrode zu den Schwingkreisen vorgesehen sein.
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In
diesem Fall kann verhindert werden, dass die am menschlichen Körper gespeicherte
statische Elektrizität
möglicherweise
von der Antennenelektrode in die Schwingkreise fließen kann,
so dass der Schaltkreis beschädigt
wird.
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Wie
oben beschrieben wurde, kann erfindungsgemäß ein Detektionssensor für menschliche Körper zur
Verfügung
gestellt werden, der die Annäherung
eines menschlichen Körpers
ohne von der Temperatur beeinflusst zu sein beständig ermitteln kann.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
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Die
vorliegende Erfindung wird unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen
weiter beschrieben, in denen sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche
Teile in den verschiedenen Ansichten beziehen, und in denen:
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1 ein
Schaltplan eines Detektionssensors für menschliche Körper gemäß einer
ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ist;
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2 ein
vereinfachter Schaltplan des Detektionssensors für menschliche Körper aus 1 ist;
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3 grafische
Darstellungen sind, die Ausgangswellenformen von zwei Schwingkreisen
und einer Wellenerkennungsschaltung unter der Bedingung zeigen,
dass sich kein menschlicher Körper
der Antennenelektrode des Detektionssensors für menschliche Körper der 1 annähert;
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4 grafische
Darstellungen umfasst, die Ausgangswellenformen von zwei Schwingkreisen und
einer Wellenerkennungsschaltung unter der Bedingung zeigen, dass
sich ein menschlicher Körper der
Antennenelektrode des Detektionssensor für menschliche Körper der 1 nähert;
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5 ein
Schaltplan eines Detektionssensors für menschliche Körper gemäß einer
zweiten Ausführungsform
der Erfindung ist;
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6 ein
Schaltplan eines Detektionssensors für menschliche Körper gemäß einer
dritten Ausführungsform
der Erfindung ist;
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7 grafische
Darstellungen umfasst, die Ausgangssignale der Wellenerkennungsschaltungen des
Detektionssensors für
menschliche Körper
der 6 sowie eine Signalwellenform in einem Ausgangskreis
zeigen; und
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8 ein
Schaltplan eines Detektionssensors für menschliche Körper gemäß einer
vierten Ausführungsform
der Erfindung ist.
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Ausführliche
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
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1 zeigt
einen Schaltplan eines Detektionssensors für menschliche Körper gemäß einer
ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung. Der Detektionssensor für menschliche
Körper
dieser Ausführungsform
hat zwei Schwingkreise 1A und 1B, wobei eine Eingangsseite
jedes Schwingkreises 1A und 1B an einen Abstimmkreis 2 angeschlossen
ist, während
Antennenelektroden 3A und 3B an die Eingangsseite
des Schwingkreises 1A angeschlossen sind. Zwischen der
Antennenelektrode 3B und dem Schwingkreis 1A ist
eine Empfindlichkeitsregelungsschaltung 4 vorgesehen, und
die Antennenelektroden 3A und 3B sind über eine
Schutzschaltung 5 an den Schwingkreis 1A angeschlossen.
Die Ausgangsseiten der Schwingkreise 1A und 1B sind
an eine Wellenerkennungsschaltung 6 angeschlossen, eine Ausgangsseite
der Wellenerkennungsschaltung 6 ist an eine Ausgangsschaltung 7 angeschlossen,
und die Ausgangsschaltung 7 hat eine Ausgangsklemme 8.
Dieser Detektionssensor für
menschliche Körper hat
außerdem
einen Hauptstromkreis zum Zuführen von
elektrischer Leistung zu den Schwingkreisen 1A und 1B,
zur Wellenerkennungsschaltung und zur Ausgangsschaltung 7.
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In
jedem der Schwingkreise 1A und 1B mit in Reihe
geschalteten CMOS-Invertern 10 und 11 werden die
Ausgänge über die
Widerstände 12, 13 und einen
Kondensator 14 zurückgeführt und
in Schwingung versetzt und dann durch einen CMOS-Inverter 15 invertiert
und verstärkt
und so ausgegeben. Durch einen Abstimmkreis 2 sind die
Eingangsseite des Schwingkreises 1A und die Eingangsseite
des Schwingkreises 1B über
einen Abstimmkondensator 16 miteinander verbunden. Eine
Empfindlichkeitsregelungsschaltung 4 ist ein Empfindlichkeitsregelungskondensator 17,
der in Reihe mit der Antennenelektrode 3B geschaltet ist,
und die Schutzschaltung 5 ist ein statischer Schutzwiderstand 18.
In der Wellenerkennungsschaltung 6 ist die Ausgangsseite
des Schwingkreises 1B über
einen CMOS-Inverter 19 an die Ausgangsseite des Schwingkreises 1A angeschlossen
und wird durch einen Kondensator 20 ausgegeben. In der
Ausgangsschaltung 7 wird ein Ausgangssignal der Wellenerkennungsschaltung 6 in
einen Operationsverstärker 21 eingegeben,
und nach dem Erden durch einen Glättungskondensator 22 über einen
Operationsverstärker 23 an
einen Transistor 24 angeschlossen, wobei ein Kollektor
des Transistors 24 zur Ausgangsklemme 8 führt.
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2 ist
ein Schaltbild des Detektionssensors für menschliche Körper der 1 in
vereinfachter Form, wobei eine äquivalente
Schaltung mit einem sich der Antennenelektrode 3A annähernden menschlichen
Körper 25 außerdem durch
die Zweipunktstrichlinie gezeigt ist. Der menschliche Körper 25 kann
als eine Schaltung betrachtet werden, in der die Antennenelektrode 3A durch
eine Kapazität 26, einen
Widerstand 27 und eine Induktivität 28 geerdet ist.
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Als
nächstes
wird die Arbeitsweise des Detektionssensors für menschliche Körper mit
dem oben beschriebenen Schaltungsaufbau erläutert. Die Schwingungsfrequenzen
der Schwingkreise 1A und 1B, die bekannte Rechteckwellenschwingkreise
sind, werden in Abhängigkeit
von den Werten der Widerstände 12, 13 und
des Kondensators 14 bestimmt. Wenn die Schwingungsperioden
der Schwingkreise 1A und 1B miteinander übereinstimmen,
sind äquivalente
Punkte der Schwingkreise 1A und 1B in der Spannung
gleich zueinander, so dass die Spannungen an beiden Enden des Abstimmkreises 2 gleich sind.
Wenn jedoch die Schwingungsperioden der Schwingkreise 1A und 1B in
Bezug aufeinander verschoben sind, sind die Spannungen an beiden
Enden des Abstimmkreises 2 unterschiedlich zueinander,
so dass ein Teil eines Rückführungsstromes
von einem der Schwingkreise 1A oder 1B über den
Abstimmkondensator 16 zum anderen Schwingkreis 1A oder 1B fließt. Somit
wird der Schwingkreis 1A oder 1B, der jeweils
den voreilenden Phasenwinkel besitzt, länger in der Periode, während der
Schwingkreis 1B oder 1A, der jeweils phasennacheilend
ist, kürzer
in der Periode wird, wodurch die Schwingkreise 1A und 1B miteinander
abgestimmt werden, so dass die Spannungen an beiden Seiten des Abstimmkreises 2 einander
angeglichen werden.
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Wenn
dieses eintritt, sind die Ausgangssignale der Schwingkreise 1A und 1B entsprechend
den in 3 gezeigten Wellenformen. Da die Ausgangswellenformen
der Schwingkreise 1A und 1B identische rechteckige
Wellen sind, führt
das Umkehren eines Ausgangssignales des Schwingkreises 1B durch den
Inverter 19 der 1 und Addieren des Ergebnisses
zu einem Ausgangssignal des Schwingkreises 1A zu einem
Gleichstrom, wie er in 3 gezeigt ist. Der Gleichstrom,
der den Kondensator 20 der 1 nicht
passieren kann, wird von der Wellenerkennungsschaltung 6 nicht
ausge geben. Da die Ausgangsschaltung 7 keinen Eingangswert
hat, behält die
Ausgangsklemme 8 die Netzspannung bei.
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Wenn
sich jedoch der menschliche Körper 25 der
Antenne 3A nähert,
so dass wie in 2 gezeigt ein Erdungskreis gebildet
wird, fließt
ein Teil des Rückführungsstromes
des Schwingkreises 1A vom menschlichen Körper 25 über die
Antennenelektrode 3A in die Erde, so dass eine Änderung
der Schwingungsfrequenz des Schwingkreises 1A bewirkt wird. Wenn
die Änderung
in der Schwingungsfrequenz gering ist, werden der Schwingkreis 1A und
der Schwingkreis 1B durch die Funktion des Abstimmkreises 2 abgestimmt,
so dass sie in der Periode miteinander übereinstimmen. Bei größeren Änderungen in
der Schwingungsfrequenz wird es für den Abstimmkreis 2 jedoch
unmöglich,
die Periodenabstimmung zu erreichen. Dann führt die aus dem Invertieren
und Addieren des Ausgangssignales des Schwingkreises 1B zum
Ausgangssignal des Schwingkreises 1A abgeleitete Wellenform
zu einer gedämpften
rechteckigen Welle, wie es in 4 gezeigt
ist. Eine in dieser Wellenform enthaltene Wechselstromkomponente
passiert den Kondensator 20, wird von der Wellenerkennungsschaltung 6 an
die Ausgangsschaltung 7 ausgegeben. Dieses Wechselstromausgangssignal
wird durch den Operationsverstärker 21 der
Ausgangsschaltung 7 verstärkt, durch den Glättungskondensator 22 in
einen Gleichstrom geglättet
und nochmals durch den Operationsverstärker 23 verstärkt, wodurch
der Transistor 24 geschaltet wird. Auf diese Weise wird
die Ausgangsklemme 8 geerdet, wodurch die Spannung auf
Erdpotential verändert
wird.
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Da
die Schwingkreise 1A und 1B von gleichem Aufbau
sind, verändern
sich bei dem Detektionssensor für
menschliche Körper
dieser Ausführungsform
die Schwingungsfrequenzen der Schwingkreise 1A und 1B selbst
mit veränderter
Temperatur nahezu gleich, die Schwingkreise 1A und 1B werden durch
den Abstimmkreis 2 in der Schwingungsperiode miteinander
abgestimmt gehalten, außer
wenn sich der menschliche Körper 25 den
Antennenelektroden 3A und 3B nähert. Deshalb kann der Detektionssensor
für menschliche
Körper
dieser Ausführungsform
beständig
die Annäherung
eines menschlichen Körpers
ohne fehlerhafte Erkennung infolge von Temperaturänderungen
erkennen.
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Obwohl
in dieser Ausführungsform
zwei Antennenelektroden 3A und 3B an den Schwingkreis 1A angeschlossen
sind, tragen die Antennenelektroden 3A und 3B zur
Schwingung der Schwingkreise 1A und 1B unter der
Bedingung, dass sich kein menschlicher Körper nähert, überhaupt nicht bei. Deshalb
gibt es keine Einflussnahme auf die Abstimmung der Schwingkreise 1A und 1B,
selbst wenn eine zusätzliche
Antennenelektrode parallel geschaltet ist, so dass die Annäherung des
menschlichen Körpers 25 an
die zusätzliche
Antennenelektrode als eine Verschiebung der Schwingungsperiode der Schwingkreise 1A und 1B ermittelt
werden kann. Das heißt,
der Detektionssensor für
menschliche Körper der
vorliegenden Erfindung erlaubt das Erhöhen oder Verringern der Antennenelektroden
ohne Veränderung
der Schwingkreise 1A und 1B, der Wellenerkennungsschaltung 6,
der Ausgangsschaltung 7 oder dergleichen.
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In
dieser Ausführungsform
ist außerdem
die Antennenelektrode 3B mit der Empfindlichkeitsregelungsschaltung 4 versehen,
die den Empfindlichkeitsregelungskondensator 17 umfasst.
Aufgrund der Anwesenheit dieses Kondensators 17 wird die
Erdimpedanz über
den menschlichen Körper 25 vom Schwingkreis 1A aus
gesehen größer, wenn
sich der menschliche Körper 25 der
Antenne 3B nähert.
Deshalb wird der von der Rückführschaltung
des Schwingkreises 1A abgeleitete Strom geringer, so dass
Schwankungen der Schwingungsfrequenz im Vergleich mit der Antennenelektrode 3A geringer werden.
Das heißt,
außer
dass sich der menschliche Körper 25 der
Antennenelektrode 3B dichter annähert, sind die Ausgangssignale
der Schwingkreise 1A und 1B durch den Abstimmkreis 2 miteinander
abgestimmt, mit unveränderter
Spannung der Ausgangsklemme 8. Wenn sich die Empfindlichkeit
gegenüber dem
menschlichen Körper
zwischen den Antennenelektroden verändert, ist es demzufolge realisierbar, Empfindlichkeitsregelungsschaltungen
für die
jeweiligen Antennenelektroden vorzusehen, so dass mehrere Antennenelektroden
in der Empfindlichkeit untereinander in Übereinstimmung gebracht werden, oder
den Abstand zwischen dem menschlichen Körper und der Antennenelektrode,
ab dem die Erkennung des menschlichen Körpers ausgegeben wird, durch
die Empfindlichkeitsregelungsschaltung von Antennenelektrode zu
Antennenelektrode beliebig zu verändern.
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Des
Weiteren sind in den Schwingkreisen 1A und 1B oder
dergleichen zu verwendende CMOS oder andere Elemente einer Gefahr
der Beschädigung
infolge elektrostatischer oder anderer momentan hoher Ströme ausgesetzt.
Da die Antennenelektroden 3A und 3B in dieser
Ausführungsform
jedoch über
die Schutzschaltung 5, die den statischen Schutzwiderstand 18 umfasst,
an den Schwingkreis 1A angeschlossen sind, wird die am
menschlichen Körper
gespeicherte statische Elektrizität, selbst wenn sie auf die
Antennenelektroden 3A und 3B entladen wird, durch
den statischen Schutzwiderstand 18 aufgenommen, so dass
dem Schwingkreis 1A keine große Energie zugeführt wird.
Auf diese Weise werden Störungen
des Detektionssensors für menschliche
Körper
dieser Ausführungsform
infolge statischer Elektrizität
durch die Schutzschaltung 5 verhindert.
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5 zeigt
einen Detektionssensor für menschliche
Körper
gemäß einer
zweiten Ausführungsform
der Erfindung. In dieser Ausführungsform ist
zusätzlich
zu dem eingangsseitigen Abstimmkreis 2 auch ein Abstimmkreis 2' an der Ausgangsseite
in den beiden Schwingkreisen 1A und 1B vorgesehen, und
außerdem
ist eine Empfindlichkeitsregelungsschaltung 4', die einen
Empfindlichkeitsregelungskondensator 17' umfasst, zwischen dem Schwingkreis 1A und
einem Verbindungspunkt zwischen den zwei Antennenelektroden 3A und 3B vorgesehen. Die
Schwingkreise 1A und 1B dieser Ausführungsform
sind bekannte Sinuswellenschwingkreise, in denen eine Spule 30 und
Kondensatoren 31, 32, 33 an einen bipolaren
Transistor 29 angeschlossen sind. Der Abstimmkreis 2' dient zur Verbindung
der Ausgänge
der Transistoren 29 der Schwingkreise 1A und 1B über einen
Abstimmwiderstand 34. Ein Ausgangssignal des Transistors 29 wird über einen
Transistor 35 an die Wellenerkennungsschaltung 6 ausgegeben.
In der Wellenerkennungsschaltung 6 werden die Ausgangssignale
der Schwingkreise 1A und 1B addiert, an eine Emissionselektrode
eines Transistors 36 gelegt, und ein Kollektorausgangssignal des
Transistors 36 wird über
einen Kondensator 37 in einen Transistor 38 eingegeben
und weiter über
Kondensatoren 39 und 20 an eine Ausgangsschaltung 7 ausgegeben.
Die Ausgangsschaltung 7 ist im Aufbau ähnlich jener der ersten Ausführungsform,
die eine Ausgangsklemme 8 besitzt. Ähnlich der ersten Ausführungsform
ist außerdem
ein Hauptstromkreis 9 vorgesehen.
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Es
werden Merkmale der Arbeitsweise des Detektionssensors für menschliche
Körper
dieser Ausführungsform
erläutert.
Durch die Spule 30 und die Kondensatoren 31, 32, 33 werden
Schwingungsfrequenzen der Schwingkreise 1A und 1B bestimmt. Der
Abstimmkreis 2' schließt durch
den Abstimmwiderstand 34 an die Ausgangsseite des Transistors 29 an
und bildet gemäß einer
Phasendifferenz zwischen den Schwingkreisen 1A und 1B einen
Teil eines Ausgangssignals, das in seine Rückführschaltungen eingegeben wird,
wodurch die Funktion der Abstimmung der Schwingungsfrequenzen wie
beim Abstimmkreis 2 erfüllt
wird. Obwohl der Empfindlichkeitsregelungskondensator 17' der Empfindlichkeitsregelungsschaltung 4' wirksam ist,
um die Empfindlichkeit sowohl von der Antennenelektrode 3A als
auch der Antennenelektrode 3B herabzusetzen, ist es auch
möglich, Empfindlichkeitsregelungsschaltungen
für die
Antennenelektrode 3A bzw. die Antennenelektrode 3B vorzusehen,
bei denen eine gleiche Funktion erfüllt wird.
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In
der Wellenerkennungsschaltung 6 werden die Ausgangssignale
des Schwingkreises 1A und des Schwingkreises 1B addiert
und der Transistor 36 wird geschaltet, wodurch eine Rechteckwelle
erzeugt wird und mit durch den Kondensator 37 beseitigten Gleichstromkomponenten
durch den Transistor 38 verstärkt. In diesem Fall ist die
in den Transistor einzugebende Wellenform, wenn die Perioden der Schwingkreise 1A und 1B miteinander übereinstimmen,
eine Sinuswelle und deshalb führt
das Ausgangssignal des Transistors 38 zu einer regulären Rechteckwelle,
die eine Periode hat, die gleich der Schwingungsfrequenz der Schwingkreise 1A und 1B ist.
Wenn die Perioden der Schwingkreise 1A und 1B nicht
miteinander übereinstimmen,
oder wenn die Amplitude des einseitigen Schwingkreises 1A sich derart
verändert
hat, dass die Abstimmung durch den Abstimmkreis 2 nicht
mehr erreicht werden kann, führt
das Ausgangssignal des Transistors 38 zu einer irregulären Rechteckwelle.
Eine reguläre
Rechteckwelle, die nur aus Frequenzkomponenten gebildet wird, die
höher als
die Schwingungsfrequenzen der Schwingkreise 1A und 1B sind,
wird durch den Kondensator 39 geerdet, so dass sie von
der Wellenerkennungsschaltung 6 nicht an die Ausgangsschaltung 7 ausgegeben
wird. Auf der anderen Seite werden nur periodische Veränderungen
einer irregulären Rechteckwelle
von der Wellenerkennungsschaltung 6 an die Ausgangsschaltung 7 ohne
durch den Kondensator 39 geerdet zu werden ausgegeben,
weil die periodischen Änderungen
der irregulären
Rechteckwelle niedrig in der Frequenz sind. Das heißt, nur eine Überlagerungs komponente
einer niedrigen Frequenz infolge einer Frequenzdifferenz zwischen
dem Schwingkreis 1A und dem Schwingkreis 1B oder Änderungen
in der Amplitude des einseitigen Schwingkreises 1A wird
von der Wellenerkennungsschaltung 6 an die Ausgangsschaltung 7 ausgegeben.
Die Ausgangsschaltung 7 verstärkt und glättet die von der Wellenerkennungsschaltung 6 eingegebene Überlagerungskomponente
und schaltet den Transistor 24, wodurch die Spannung der
Ausgangsklemme 8 verändert
wird.
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Da
die Wellenerkennungsschaltung 6 dieser Ausführungsform
nur die Überlagerungskomponente einer
niedrigen Frequenz infolge der Frequenzdifferenz zwischen dem Schwingkreis 1A und
dem Schwingkreis 1B oder Veränderungen in der Amplitude
des einseitigen Schwingkreises 1A extrahiert, selbst mit
Unterschieden in der periodischen Ausgangswellenform oder Amplitude
zwischen dem Schwingkreis 1A und dem Schwingkreis 1B,
kann die Spannung der Ausgangsklemme 8 nur verändert werden,
wenn sich der menschliche Körper 25 den Antennenelektroden 3A und 3B annähert, ohne durch
solche Differenzen beeinflusst zu werden, was es möglich macht,
eine hohe Erkennungspräzision sowie
eine verbesserte Erkennungsempfindlichkeit zu erreichen.
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6 zeigt
ein Schaltbild eines Detektionssensors für menschliche Körper gemäß einer
dritten Ausführungsform
der Erfindung. Diese Ausführungsform
hat Schwingkreise 1A und 1B zum Erzeugen von Rechteckwellen ähnlich jenen
der ersten Ausführungsform,
unterscheidet sich jedoch im Aufbau der Wellenerkennungsschaltung 6 und
der Ausgangsschaltung 7. Die Wellenerkennungsschaltung 6 dieser
Ausführungsform
ist durch ein EXKLUSIV-ODER-Element 40 implementiert, das
eines der Arithmetik-Logik-Elemente ist, die einen H-Pegel erkennen,
wenn die Eingangsspannung höher
ist als ein Schwellwert, und einen L-Pegel, wenn er niedriger als
der Schwellwert ist, und die eine spezifizierte Spannung in Abhängigkeit
vom Wert eines Eingangssignals ausgeben, wobei das EXKLUSIV-ODER-Element 40 eine
Spannung ausgibt, wenn unterschiedliche Werte (H und L) an seine
zwei Eingänge
gegeben werden, und die Spannung nicht ausgibt, wenn gleich Werte
an seine zwei Eingänge
gegeben werden. Ein Ausgangssignal des EXKLUSIV-ODER-Elementes 40 wird
in eine Diode 41 der Ausgangsschaltung 7 eingegeben,
geerdet durch einen Kondensator 42 und einen Widerstand 43,
und an einen der Eingänge
eines EXKLUSIV-ODER-Elementes 44 angeschlossen, während der
andere Eingang des EXKLUSIV-ODER-Elementes 44 geerdet ist.
Ein Ausgang des EXKLUSIV-ODER-Elementes 44 dient dann
als die Ausgangsklemme 8.
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Es
wird die Arbeitsweise des Detektionssensors für menschliche Körper dieser
Ausführungsform erläutert. Wenn
die Ausgangssignale der Schwingkreise 1A und 1B miteinander
abgestimmt sind, sind zwei Eingänge
des EXKLUSIV-ODER-Elementes 40 stets
gleich zueinander, so dass keine Spannung von der Wellenerkennungsschaltung 6 ausgegeben
wird. Dann kommen die zwei Eingänge
des EXKLUSIV-ODER-Elementes 44 in einen L-Pegel-Zustand, stets
ohne Eingangssignal, in dem das EXKLUSIV-ODER-Element 44 zu
keiner Zeit eine Spannung an die Ausgangsklemme 8 ausgibt.
Wenn jedoch der Schwingkreis 1A und der Schwingkreis 1B in
der Schwingungsfrequenz voneinander verschoben sind, wie es in 7 gezeigt
ist, gibt das EXKLUSIV-ODER-Element 40 eine Rechteckwelle
aus. Dieses Ausgangssignal wird durch die Diode 41, den Kondensator 42 und
den Widerstand 43 geglättet,
die EXKLUSIV-ODER-Elemente 40 und 44 sind jedoch in
der Eingangsimpedanz hoch und in der Ausgangsimpedanz niedrig, so
dass die geglättete,
in das EXKLUSIV-ODER-Element 44 eingegebene Spannung, wie
es in der Figur gezeigt ist, auf einen Wert kommt, der stets größer als
der Schwellwert des EXKLUSIV-ODER-Elementes 44 ist. Wenn
die Schwingkreise 1A und 1B in der Schwingungsfrequenz
voneinander verschoben sind, gibt das EXKLUSIV-ODER-Element 44 deshalb
die Spannung kontinuierlich an die Ausgangsklemme 8 aus.
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Des
Weiteren ist in 8 ein Schaltbild eines Detektionssensors
für menschliche
Körper
gemäß einer
vierten Ausführungsform
der Erfindung gezeigt. Diese Ausführungsform ist eine Ausführungsform,
in der die Wellenerkennungsschaltung 6 der dritten Ausführungsform
durch einen Mikrocomputer 45 ersetzt ist. Da der Mikrocomputer 45 dazu gedacht
ist, jene Einheiten zu steuern, für die die Steuerung in Abhängigkeit
von den Erkennungsergebnissen des Detektionssensors für menschliche Körper bestimmt
wird, besteht keine Notwendigkeit für eine Ausgangsschaltung oder
eine Ausgangsklemme zum Verstärken
und Ausgeben eines Signals.
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Der
erfindungsgemäße Detektionssensor
für menschliche
Körper
ist für
jede Vorrichtung oder jedes Gerät
anwendbar, die/das beim Erkennen einer Annäherung einer Person ein System
einschaltet oder unterschiedliche Kontrollablauffolgen in Abhängigkeit
von der Anwesenheit oder Abwesenheit einer Person durchführt, wie
zum Beispiel schlüssellose Eingangssysteme
für Hausanlagen
oder Autos.
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Obwohl
die vorliegende Erfindung mit Hilfe von Beispielen unter Bezugnahme
auf die beigefügten
Zeichnungen vollständig
beschrieben wurde, ist zu beachten, dass verschiedene Änderungen
und Modifikationen für
Fachleute auf dem Gebiet offensichtlich sein werden. Deshalb sollten
sie, außer
dass solche Änderungen
und Modifikationen vom Schutzumfang der vorliegenden Erfindung abweichen,
als darin eingeschlossen betrachtet werden.