JP2001203565A - 近接センサ - Google Patents
近接センサInfo
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- JP2001203565A JP2001203565A JP2000012727A JP2000012727A JP2001203565A JP 2001203565 A JP2001203565 A JP 2001203565A JP 2000012727 A JP2000012727 A JP 2000012727A JP 2000012727 A JP2000012727 A JP 2000012727A JP 2001203565 A JP2001203565 A JP 2001203565A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 発振回路をその不安定領域で使用する必要が
なく、しかも発振回路に対して検知板を例えば同軸ケー
ブルなどを介して接続して使用可能とする。 【解決手段】 一対の電極構造からなる検知板２２を有
し、人体の接近をその静電容量変化として検知するにあ
たって、所定周波数の測定信号ＩＳを発生する発振回路
１０と、ＶＳＷＲブリッジ回路２０と、ＶＳＷＲブリッ
ジ回路２０の出力信号ＩＬと発振回路１０からの測定信
号ＩＳとの位相差を検出する位相比較回路３０と、その
出力に基づいて人体接近の有無を判断する制御手段４０
とを備え、ＶＳＷＲブリッジ回路２０の被測定辺に、検
知板２２の静電容量成分Ｃ０と所定の抵抗成分Ｒ０およ
びコイルのインダクタンス成分Ｌ０とを含む直列共振回
路２１（もしくは並列共振回路）を接続する。
なく、しかも発振回路に対して検知板を例えば同軸ケー
ブルなどを介して接続して使用可能とする。 【解決手段】 一対の電極構造からなる検知板２２を有
し、人体の接近をその静電容量変化として検知するにあ
たって、所定周波数の測定信号ＩＳを発生する発振回路
１０と、ＶＳＷＲブリッジ回路２０と、ＶＳＷＲブリッ
ジ回路２０の出力信号ＩＬと発振回路１０からの測定信
号ＩＳとの位相差を検出する位相比較回路３０と、その
出力に基づいて人体接近の有無を判断する制御手段４０
とを備え、ＶＳＷＲブリッジ回路２０の被測定辺に、検
知板２２の静電容量成分Ｃ０と所定の抵抗成分Ｒ０およ
びコイルのインダクタンス成分Ｌ０とを含む直列共振回
路２１（もしくは並列共振回路）を接続する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えば自動ドアの
開閉制御スイッチなどに用いられる近接センサに関し、
さらに詳しく言えば、設置される周囲環境に対して信頼
性の高い安定した検知能力を有する近接センサに関する
ものである。
開閉制御スイッチなどに用いられる近接センサに関し、
さらに詳しく言えば、設置される周囲環境に対して信頼
性の高い安定した検知能力を有する近接センサに関する
ものである。
【０００２】
【従来の技術】近接センサは、人体やその他の物体（例
えば車両など）の接近を検知するセンサとして広範囲の
分野で用いられているが、その内で人体検知用の多く
は、人体の接近をコンデンサ成分（Ｃ成分）の変化とし
て捉えるように構成されており、図６にはその一例とし
ての等価回路が示されている。
えば車両など）の接近を検知するセンサとして広範囲の
分野で用いられているが、その内で人体検知用の多く
は、人体の接近をコンデンサ成分（Ｃ成分）の変化とし
て捉えるように構成されており、図６にはその一例とし
ての等価回路が示されている。
【０００３】すなわち、この種の近接センサは、基本的
にはＬＣによるコルピッツ型発振回路を備え、ＬＣ共振
回路のＣ成分の変化を発振回路の帰還量に反映させて、
人体の接近を検知するようにしている。この場合、Ｃ成
分は一対の電極を誘電体を介して対向的に配置した検知
板（感知板）より与えられる。
にはＬＣによるコルピッツ型発振回路を備え、ＬＣ共振
回路のＣ成分の変化を発振回路の帰還量に反映させて、
人体の接近を検知するようにしている。この場合、Ｃ成
分は一対の電極を誘電体を介して対向的に配置した検知
板（感知板）より与えられる。
【０００４】この発振回路は、図７の発振波形に示され
ているように、本来、時間が経つとともに発振が安定し
てレベル変化が生じなくなるが、近接センサの場合に
は、Ｃ成分の変化により発振起動状態のもっとも利得の
高いところで発振レベルの変化を検知するようにしてい
る。
ているように、本来、時間が経つとともに発振が安定し
てレベル変化が生じなくなるが、近接センサの場合に
は、Ｃ成分の変化により発振起動状態のもっとも利得の
高いところで発振レベルの変化を検知するようにしてい
る。
【０００５】より具体的に説明すると、図６の等価回路
において、増幅器に−Ａが付されているのは、この増幅
器が反転増幅器であることを意味している。この増幅器
の出力電圧ＶＯＵＴはコンデンサＣ３３とＣ３４とで分
圧される。そして、分圧された出力が入力に帰還され、
増幅器で反転増幅されて出力され、再び分圧されて入力
に帰還される。この繰り返しにより振幅が電源電圧まで
達すると、そこで発振動作が安定になる。
において、増幅器に−Ａが付されているのは、この増幅
器が反転増幅器であることを意味している。この増幅器
の出力電圧ＶＯＵＴはコンデンサＣ３３とＣ３４とで分
圧される。そして、分圧された出力が入力に帰還され、
増幅器で反転増幅されて出力され、再び分圧されて入力
に帰還される。この繰り返しにより振幅が電源電圧まで
達すると、そこで発振動作が安定になる。
【０００６】この発振回路の発振条件は次のとおり。 出力電圧ＶＯＵＴをＣ３３とＣ３４とで分圧した値×
（−Ａ）≧２ また、発振周波数は、Ｃ３３，Ｃ３４，Ｃ３１および検
知板のＣとコイルＬ１で決まる。
（−Ａ）≧２ また、発振周波数は、Ｃ３３，Ｃ３４，Ｃ３１および検
知板のＣとコイルＬ１で決まる。
【０００７】人体が検知板に近づくと、検知板の静電容
量およびリアクタンス（１／ｊωＣ）が変化し、この変
化が検知板自身の静電容量ＣとコンデンサＣ３１でステ
ップアップされ、検知板Ｃ，コンデンサＣ３１，Ｃ３
３，Ｃ３４とコイルＬ１で構成される共振回路の共振イ
ンピーダンスを下げる方向へと働く。
量およびリアクタンス（１／ｊωＣ）が変化し、この変
化が検知板自身の静電容量ＣとコンデンサＣ３１でステ
ップアップされ、検知板Ｃ，コンデンサＣ３１，Ｃ３
３，Ｃ３４とコイルＬ１で構成される共振回路の共振イ
ンピーダンスを下げる方向へと働く。
【０００８】共振インピーダンスが下がることにより、
反転増幅器の出力電圧ＶＯＵＴが下がり、入力への帰還
量も下がる。したがって、発振回路が発振レベル飽和点
の直前ぎりぎりのところでその出力を維持しているとす
ると、出力電圧ＶＯＵＴの低下により発振回路は発振起
動時のレベルにまで低下することになる。このレベル変
化を捉えて、人体の接近を検知する。
反転増幅器の出力電圧ＶＯＵＴが下がり、入力への帰還
量も下がる。したがって、発振回路が発振レベル飽和点
の直前ぎりぎりのところでその出力を維持しているとす
ると、出力電圧ＶＯＵＴの低下により発振回路は発振起
動時のレベルにまで低下することになる。このレベル変
化を捉えて、人体の接近を検知する。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】このように従来の近接
センサは、検査板の静電容量変化により、コルピッツ発
振回路における帰還量を減少させ、発振レベル飽和点の
直前ぎりぎりのところの不安定領域を利用して人体の接
近を検知するようにしているが、これには次のような課
題があった。
センサは、検査板の静電容量変化により、コルピッツ発
振回路における帰還量を減少させ、発振レベル飽和点の
直前ぎりぎりのところの不安定領域を利用して人体の接
近を検知するようにしているが、これには次のような課
題があった。
【００１０】すなわち、上記コルピッツ発振回路におい
て、安定領域（出力レベルが飽和して帰還によるレベル
の増大が抑えられている領域）に比べて、その安定領域
に移行するまでの不安定領域は、帰還量による出力レベ
ルの飽和が起きていないリニアな領域で、確かに帰還量
によるレベル変動は大きいが、すぐに安定領域に移行し
てしまう。
て、安定領域（出力レベルが飽和して帰還によるレベル
の増大が抑えられている領域）に比べて、その安定領域
に移行するまでの不安定領域は、帰還量による出力レベ
ルの飽和が起きていないリニアな領域で、確かに帰還量
によるレベル変動は大きいが、すぐに安定領域に移行し
てしまう。
【００１１】このため、人体の接近に対してレベル変動
を大きく確保しようとすると、発振回路を安定領域の少
し手前の不安定領域にとどめておく必要がある。また、
発振回路のコイルと検知板を含むコンデンサとからなる
共振回路のＱ（先鋭さ）の値を大きく、すなわち共振イ
ンピーダンスを高くする必要がある。
を大きく確保しようとすると、発振回路を安定領域の少
し手前の不安定領域にとどめておく必要がある。また、
発振回路のコイルと検知板を含むコンデンサとからなる
共振回路のＱ（先鋭さ）の値を大きく、すなわち共振イ
ンピーダンスを高くする必要がある。
【００１２】このことは、設置する周囲の環境条件など
を考慮して、その現場に応じて発振条件などの調整が必
要であることを意味する。この調整は、より豊富な経験
と熟練を要し容易ではない。
を考慮して、その現場に応じて発振条件などの調整が必
要であることを意味する。この調整は、より豊富な経験
と熟練を要し容易ではない。
【００１３】そこで、この調整を少しでも行ないやすく
するため、発振回路を検知板のごく近くに配置すること
により、発振回路のコイルと検知板を含むコンデンサと
からなる共振回路のＱ（先鋭さ）の値を大きくするよう
にしている。
するため、発振回路を検知板のごく近くに配置すること
により、発振回路のコイルと検知板を含むコンデンサと
からなる共振回路のＱ（先鋭さ）の値を大きくするよう
にしている。
【００１４】しかしながら、Ｑが大きくなるように検知
板を設計したとしても、その検知板が埋設されて使用さ
れる場合、埋設によりＱがダンピング（低下）するた
め、レベル変化量が減少してしまう。また、発振回路も
検知板とともに埋設されるため、その耐水性の問題もあ
る。
板を設計したとしても、その検知板が埋設されて使用さ
れる場合、埋設によりＱがダンピング（低下）するた
め、レベル変化量が減少してしまう。また、発振回路も
検知板とともに埋設されるため、その耐水性の問題もあ
る。
【００１５】
【課題を解決するための手段】本発明は、このような課
題を解決するためになされたもので、その目的は、設置
環境を考慮して発振条件などを調整する必要がなく、し
かも発振回路に対して検知板を例えば同軸ケーブルなど
を介して接続して使用することができる信頼性の高い近
接センサを提供することにある。
題を解決するためになされたもので、その目的は、設置
環境を考慮して発振条件などを調整する必要がなく、し
かも発振回路に対して検知板を例えば同軸ケーブルなど
を介して接続して使用することができる信頼性の高い近
接センサを提供することにある。
【００１６】上記目的を達成するため、本発明は、一対
の電極構造からなる検知板を有し、人体の接近を上記検
知板の静電容量変化として検知する近接センサにおい
て、所定周波数の測定信号を発生する発振回路と、上記
発振回路に接続されたＶＳＷＲブリッジ回路と、上記Ｖ
ＳＷＲブリッジ回路の出力信号と上記発振回路からの上
記測定信号との位相差を検出する位相比較回路と、上記
位相比較回路の出力に基づいて人体接近の有無を判断す
る制御手段とを備え、上記ＶＳＷＲブリッジ回路の被測
定辺には、上記検知板の静電容量成分と所定の抵抗成分
およびコイルのインダクタンス成分とを含む共振回路が
接続されていることを特徴としている。
の電極構造からなる検知板を有し、人体の接近を上記検
知板の静電容量変化として検知する近接センサにおい
て、所定周波数の測定信号を発生する発振回路と、上記
発振回路に接続されたＶＳＷＲブリッジ回路と、上記Ｖ
ＳＷＲブリッジ回路の出力信号と上記発振回路からの上
記測定信号との位相差を検出する位相比較回路と、上記
位相比較回路の出力に基づいて人体接近の有無を判断す
る制御手段とを備え、上記ＶＳＷＲブリッジ回路の被測
定辺には、上記検知板の静電容量成分と所定の抵抗成分
およびコイルのインダクタンス成分とを含む共振回路が
接続されていることを特徴としている。
【００１７】上記ＶＳＷＲ（Ｖｏｌｔａｇｅ Ｓｔａｎ
ｄｉｎｇ Ｗａｖｅ Ｒａｔｉｏ）ブリッジ回路は、原
理的にはホイートストンブリッジ回路と同じである。本
発明においては、このＶＳＷＲブリッジ回路の被測定辺
に上記検知板の静電容量成分と所定の抵抗成分およびコ
イルのインダクタンス成分とを含む共振回路が接続され
る。共振回路は直列共振回路もしくは並列共振回路のい
ずれであってもよい。
ｄｉｎｇ Ｗａｖｅ Ｒａｔｉｏ）ブリッジ回路は、原
理的にはホイートストンブリッジ回路と同じである。本
発明においては、このＶＳＷＲブリッジ回路の被測定辺
に上記検知板の静電容量成分と所定の抵抗成分およびコ
イルのインダクタンス成分とを含む共振回路が接続され
る。共振回路は直列共振回路もしくは並列共振回路のい
ずれであってもよい。
【００１８】この場合、共振回路の抵抗成分をＲ０、こ
れと対向する比例辺の抵抗成分をＲ１，残りの２辺の抵
抗成分をそれぞれＲ２，Ｒ３とすると、共振回路の抵抗
成分Ｒ０は、 Ｒ０＝（Ｒ２×Ｒ３）／Ｒ１ なる値に選ばれる。
れと対向する比例辺の抵抗成分をＲ１，残りの２辺の抵
抗成分をそれぞれＲ２，Ｒ３とすると、共振回路の抵抗
成分Ｒ０は、 Ｒ０＝（Ｒ２×Ｒ３）／Ｒ１ なる値に選ばれる。
【００１９】したがって、発振回路からの測定信号の周
波数に対して上記共振回路が理想的に共振したとする
と、直列共振回路においては共振インピーダンスはゼロ
になり、また、並列共振回路の場合には共振インピーダ
ンスが無限大となり、いずれにしても抵抗成分のみが残
る。したがって、ホイートストンブリッジ回路と同様、
ＶＳＷＲブリッジ回路の出力側に電流が流れない。すな
わち、その出力レベルは変動しない。
波数に対して上記共振回路が理想的に共振したとする
と、直列共振回路においては共振インピーダンスはゼロ
になり、また、並列共振回路の場合には共振インピーダ
ンスが無限大となり、いずれにしても抵抗成分のみが残
る。したがって、ホイートストンブリッジ回路と同様、
ＶＳＷＲブリッジ回路の出力側に電流が流れない。すな
わち、その出力レベルは変動しない。
【００２０】これに対して、上記共振回路が共振時以外
のときはＶＳＷＲブリッジ回路が不整合状態（不平衡状
態）となるため、その出力端にレベル変化が生ずる。ま
た、共振時以外のときは、上記共振回路はＬ（インダク
タンス）とＣ（キャパシタンス）の単同調回路とみなさ
れ、測定信号の周波数に対して０〜１８０゜の位相変化
が生ずる。したがって、位相比較回路でその位相変化を
検出することにより人体の接近を検知することができ
る。
のときはＶＳＷＲブリッジ回路が不整合状態（不平衡状
態）となるため、その出力端にレベル変化が生ずる。ま
た、共振時以外のときは、上記共振回路はＬ（インダク
タンス）とＣ（キャパシタンス）の単同調回路とみなさ
れ、測定信号の周波数に対して０〜１８０゜の位相変化
が生ずる。したがって、位相比較回路でその位相変化を
検出することにより人体の接近を検知することができ
る。
【００２１】また、人体の接近による検知板の容量変化
およびＱのダンピングは、位相変化のみならずＶＳＷＲ
ブリッジ回路の出力レベル変化として現れるため、信頼
性をより高めるには、レベル比較回路を設けてレベル変
化をも捉えるようにすることが好ましい。
およびＱのダンピングは、位相変化のみならずＶＳＷＲ
ブリッジ回路の出力レベル変化として現れるため、信頼
性をより高めるには、レベル比較回路を設けてレベル変
化をも捉えるようにすることが好ましい。
【００２２】なお、上記位相比較回路は、二重平衡変調
器（ＤＢＭ）であることが好ましく、これによれば、別
途にレベル比較回路を設ける必要がなく、ＤＢＭのみで
位相変化とレベル変化を同時に検出することができる。
器（ＤＢＭ）であることが好ましく、これによれば、別
途にレベル比較回路を設ける必要がなく、ＤＢＭのみで
位相変化とレベル変化を同時に検出することができる。
【００２３】本発明によると、ＶＳＷＲブリッジ回路を
低抵抗、例えば５０Ω系で構成することにより、ブリッ
ジと検知板との間を例えば同軸ケーブルを介して長くす
ることができる。したがって、検知板を埋設する場合、
発振回路をそれとは別の場所に設置することができる。
低抵抗、例えば５０Ω系で構成することにより、ブリッ
ジと検知板との間を例えば同軸ケーブルを介して長くす
ることができる。したがって、検知板を埋設する場合、
発振回路をそれとは別の場所に設置することができる。
【００２４】また、上記発振回路を、その発振周波数が
上記制御手段により所定に切り替えられる可変周波数型
発振回路とするとともに、上記ＶＳＷＲブリッジ回路の
被測定辺に、共振周波数が異なる複数の上記共振回路を
並列的に接続することにより、複数の検知板に対して発
振回路を共用することができる。
上記制御手段により所定に切り替えられる可変周波数型
発振回路とするとともに、上記ＶＳＷＲブリッジ回路の
被測定辺に、共振周波数が異なる複数の上記共振回路を
並列的に接続することにより、複数の検知板に対して発
振回路を共用することができる。
【００２５】
【発明の実施の形態】次に、本発明を実施例により説明
する。図１は、この実施例に係る近接センサの全体的な
回路図である。これによると、この近接センサは発振回
路１０と、ＶＳＷＲブリッジ回路２０と、位相およびレ
ベル検出器としての二重平衡変調器（ＤＢＭ）３０と、
制御手段としてのＣＰＵ４０とを備えている。
する。図１は、この実施例に係る近接センサの全体的な
回路図である。これによると、この近接センサは発振回
路１０と、ＶＳＷＲブリッジ回路２０と、位相およびレ
ベル検出器としての二重平衡変調器（ＤＢＭ）３０と、
制御手段としてのＣＰＵ４０とを備えている。
【００２６】この実施例において、発振回路１０は水晶
発振器１１と、その発振周波数を１／Ｍに分周する第１
分周器１２と、分周比が１／Ｎの第２分周器１３と、第
１分周器１２および第２分周器１３の各出力信号間に位
相を比較する位相比較器１４と、位相比較器１４にラグ
リードフィルタ１５を介して接続された電圧制御発振器
（ＶＣＯ）１６とを備えている。
発振器１１と、その発振周波数を１／Ｍに分周する第１
分周器１２と、分周比が１／Ｎの第２分周器１３と、第
１分周器１２および第２分周器１３の各出力信号間に位
相を比較する位相比較器１４と、位相比較器１４にラグ
リードフィルタ１５を介して接続された電圧制御発振器
（ＶＣＯ）１６とを備えている。
【００２７】この場合、電圧制御発振器１６の出力信号
が第２分周器１３にフィードバックされるとともに、第
１分周器１２および第２分周器１３の各分周比がＣＰＵ
４０により制御される。すなわち、水晶発振器１１、第
１および第２分周器１２，１３そして位相比較器１４に
より一種のＰＬＬ回路が構成されている。
が第２分周器１３にフィードバックされるとともに、第
１分周器１２および第２分周器１３の各分周比がＣＰＵ
４０により制御される。すなわち、水晶発振器１１、第
１および第２分周器１２，１３そして位相比較器１４に
より一種のＰＬＬ回路が構成されている。
【００２８】電圧制御発振器１６の出力段に、広帯域増
幅器１７を介してＶＳＷＲブリッジ回路２０が接続され
ている。このＶＳＷＲブリッジ回路２０は、図２に示さ
れているように、３つの比例辺にそれぞれ抵抗値が既知
の抵抗Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３を有し、残された被測定辺であ
る抵抗Ｒ１の対向辺に共振回路、この実施例では直列共
振回路２１が接続されている。また、ＶＳＷＲブリッジ
回路２０の出力側には、バランス回路をアンバランス回
路に変換する広帯域トランス２３が接続されている。
幅器１７を介してＶＳＷＲブリッジ回路２０が接続され
ている。このＶＳＷＲブリッジ回路２０は、図２に示さ
れているように、３つの比例辺にそれぞれ抵抗値が既知
の抵抗Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３を有し、残された被測定辺であ
る抵抗Ｒ１の対向辺に共振回路、この実施例では直列共
振回路２１が接続されている。また、ＶＳＷＲブリッジ
回路２０の出力側には、バランス回路をアンバランス回
路に変換する広帯域トランス２３が接続されている。
【００２９】この直列共振回路２１は、抵抗Ｒ０とコン
デンサＣ０とコイルＬ０とを含み、この場合、コンデン
サＣ０は例えば自動ドアの近傍に設置される検知板２２
である。検知板２２は一対の電極を誘電体を介して対向
して配置したものであればよく、特にその形状は問わな
い。したがって、検知板２２は対面する２つの電極が存
在するならば、例えばテレビアンテナの引き込みなどに
用いられている平行２線コードであってもよい。
デンサＣ０とコイルＬ０とを含み、この場合、コンデン
サＣ０は例えば自動ドアの近傍に設置される検知板２２
である。検知板２２は一対の電極を誘電体を介して対向
して配置したものであればよく、特にその形状は問わな
い。したがって、検知板２２は対面する２つの電極が存
在するならば、例えばテレビアンテナの引き込みなどに
用いられている平行２線コードであってもよい。
【００３０】抵抗Ｒ０の抵抗値は、抵抗Ｒ１，Ｒ２，Ｒ
３との関係で決められる。すなわち、直列共振回路２１
の共振インピーダンスがゼロであるときに、ＶＳＷＲブ
リッジ回路２０が平衡状態となるような値に設定され
る。よって、Ｒ０×Ｒ１＝Ｒ２×Ｒ３の関係が成り立て
ばよいが、この実施例では、もっとも簡単にＲ０＝Ｒ１
＝Ｒ２＝Ｒ３としている。
３との関係で決められる。すなわち、直列共振回路２１
の共振インピーダンスがゼロであるときに、ＶＳＷＲブ
リッジ回路２０が平衡状態となるような値に設定され
る。よって、Ｒ０×Ｒ１＝Ｒ２×Ｒ３の関係が成り立て
ばよいが、この実施例では、もっとも簡単にＲ０＝Ｒ１
＝Ｒ２＝Ｒ３としている。
【００３１】二重平衡変調器３０には、電圧制御発振器
１６からの測定信号ＩＳと、ＶＳＷＲブリッジ回路２０
から広帯域トランス２３を介して出力される出力信号Ｉ
Ｌとが入力され、二重平衡変調器３０の出力はローパス
フィルタ３１および直流増幅器３２を介してＣＰＵ４０
に与えられる。
１６からの測定信号ＩＳと、ＶＳＷＲブリッジ回路２０
から広帯域トランス２３を介して出力される出力信号Ｉ
Ｌとが入力され、二重平衡変調器３０の出力はローパス
フィルタ３１および直流増幅器３２を介してＣＰＵ４０
に与えられる。
【００３２】また、この実施例においては、直列共振回
路２１の共振点を検出するため、同ブリッジ回路２０の
出力信号ＩＬを検波してＣＰＵ４０に与えるダイオード
検波器３３が設けられている。
路２１の共振点を検出するため、同ブリッジ回路２０の
出力信号ＩＬを検波してＣＰＵ４０に与えるダイオード
検波器３３が設けられている。
【００３３】次に、この近接センサの動作について説明
する。まず、発振回路１０と直列共振回路２１の調整を
行なう。すなわち、発振回路１０の発振周波数を直列共
振回路２１の共振周波数と同じとなるように調整する
か、もしくは直列共振回路２１の共振周波数が発振回路
１０の発振周波数と同じとなるように、そのＬ成分とＣ
成分を調整する。
する。まず、発振回路１０と直列共振回路２１の調整を
行なう。すなわち、発振回路１０の発振周波数を直列共
振回路２１の共振周波数と同じとなるように調整する
か、もしくは直列共振回路２１の共振周波数が発振回路
１０の発振周波数と同じとなるように、そのＬ成分とＣ
成分を調整する。
【００３４】そして、発振回路１０を動作させて、その
電圧制御発振器１６から広帯域増幅器１７を介してＶＳ
ＷＲブリッジ回路２０に測定信号ＩＳを与える。なお、
この測定信号ＩＳは二重平衡変調器３０の一方の入力端
子にも与えられる。
電圧制御発振器１６から広帯域増幅器１７を介してＶＳ
ＷＲブリッジ回路２０に測定信号ＩＳを与える。なお、
この測定信号ＩＳは二重平衡変調器３０の一方の入力端
子にも与えられる。
【００３５】人体の接近がなく、検知板２２（コンデン
サＣ０）の静電容量に変化が見られない場合には、測定
信号ＩＳの周波数に直列共振回路２１が共振し、その共
振インピーダンスがほぼゼロになるため、この直列共振
回路２１には抵抗成分は抵抗Ｒ０のみが残される。
サＣ０）の静電容量に変化が見られない場合には、測定
信号ＩＳの周波数に直列共振回路２１が共振し、その共
振インピーダンスがほぼゼロになるため、この直列共振
回路２１には抵抗成分は抵抗Ｒ０のみが残される。
【００３６】この実施例において、抵抗Ｒ０は他の３つ
の抵抗Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３と同じ抵抗値であるため、ＶＳ
ＷＲブリッジ回路２０は平衡状態となり、ＶＳＷＲブリ
ッジ回路２０の出力信号（電流）ＩＬはゼロとなる。
の抵抗Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３と同じ抵抗値であるため、ＶＳ
ＷＲブリッジ回路２０は平衡状態となり、ＶＳＷＲブリ
ッジ回路２０の出力信号（電流）ＩＬはゼロとなる。
【００３７】これに対して、検知板２２に人体が接近し
てその静電容量が変化すると、直列共振回路２１の共振
状態が崩れ、その共振インピーダンスがゼロではなくな
る。したがって、ＶＳＷＲブリッジ回路２０のブリッジ
がアンバランスとなり、その出力側には、測定信号ＩＳ
から同ブリッジ回路２０における損失分が差し引かれた
大きさの出力信号ＩＬが現れる。
てその静電容量が変化すると、直列共振回路２１の共振
状態が崩れ、その共振インピーダンスがゼロではなくな
る。したがって、ＶＳＷＲブリッジ回路２０のブリッジ
がアンバランスとなり、その出力側には、測定信号ＩＳ
から同ブリッジ回路２０における損失分が差し引かれた
大きさの出力信号ＩＬが現れる。
【００３８】図３に測定信号ＩＳを実線で、出力信号Ｉ
Ｌを鎖線で示すが、人体の接近による検知板２２の静電
容量変化により、出力信号ＩＬは測定信号ＩＳに対して
位相とレベルの双方が変化する。
Ｌを鎖線で示すが、人体の接近による検知板２２の静電
容量変化により、出力信号ＩＬは測定信号ＩＳに対して
位相とレベルの双方が変化する。
【００３９】この出力信号ＩＬは、二重平衡変調器３０
の他方の入力端子に与えられ、同二重平衡変調器３０に
て位相変化およびレベル変化が検出される。ＣＰＵ４０
は、これらの検出信号と所定の閾値とを比較して、人体
接近の有無を判断する。また、出力信号ＩＬはダイオー
ド検波器３３にも入力され、その検波出力により、ＣＰ
Ｕ４０はレベルの最小点（もしくは最大点）を求める。
の他方の入力端子に与えられ、同二重平衡変調器３０に
て位相変化およびレベル変化が検出される。ＣＰＵ４０
は、これらの検出信号と所定の閾値とを比較して、人体
接近の有無を判断する。また、出力信号ＩＬはダイオー
ド検波器３３にも入力され、その検波出力により、ＣＰ
Ｕ４０はレベルの最小点（もしくは最大点）を求める。
【００４０】このように、本発明によれば、人体の接近
をＶＳＷＲブリッジ回路２０に対するインピーダンス変
化として捉え、従来のように発振回路をその不安定領域
で用いるものでないため、設置環境に対してかなり安定
した回路構成とすることができるとともに、位相変化と
レベル変化を同時に検出することにより、大きな変化量
が安定に得られる。
をＶＳＷＲブリッジ回路２０に対するインピーダンス変
化として捉え、従来のように発振回路をその不安定領域
で用いるものでないため、設置環境に対してかなり安定
した回路構成とすることができるとともに、位相変化と
レベル変化を同時に検出することにより、大きな変化量
が安定に得られる。
【００４１】検知板２２を埋設する場合においても、発
振回路の発振周波数と、検知板２２に直列に接続される
抵抗Ｒ０を調整することにより、全体の系の整合を簡単
にとることができる。さらには、ＶＳＷＲブリッジ回路
２０を低抵抗、例えば５０Ω系で構成すれば、ＶＳＷＲ
ブリッジ回路２０と検知板２２との間を同軸ケーブルを
用いて長い距離はなすことができる。したがって、検知
板２２を埋設する場合、それとともに発振回路１０およ
びＶＳＷＲブリッジ回路２０を埋設する必要はない。
振回路の発振周波数と、検知板２２に直列に接続される
抵抗Ｒ０を調整することにより、全体の系の整合を簡単
にとることができる。さらには、ＶＳＷＲブリッジ回路
２０を低抵抗、例えば５０Ω系で構成すれば、ＶＳＷＲ
ブリッジ回路２０と検知板２２との間を同軸ケーブルを
用いて長い距離はなすことができる。したがって、検知
板２２を埋設する場合、それとともに発振回路１０およ
びＶＳＷＲブリッジ回路２０を埋設する必要はない。
【００４２】また、他の実施例として、発振回路１０に
所定の周波数範囲にわたって掃引可能な可変周波数型発
振回路を用いるとともに、ＶＳＷＲブリッジ回路２０の
被測定辺に、図４に示されているように、共振周波数が
異なる複数（この例では３つ）の直列共振回路、すなわ
ち、コイルＬ１とコンデンサＣ１（第１検知板）からな
る第１直列共振回路、コイルＬ２とコンデンサＣ２（第
２検知板）からなる第２直列共振回路およびコイルＬ３
とコンデンサＣ３（第３検知板）からなる第３直列共振
回路をそれぞれ抵抗Ｒ０を共通として並列的に接続する
ことにより、複数の検知板に対して発振回路を共用する
ことができる。
所定の周波数範囲にわたって掃引可能な可変周波数型発
振回路を用いるとともに、ＶＳＷＲブリッジ回路２０の
被測定辺に、図４に示されているように、共振周波数が
異なる複数（この例では３つ）の直列共振回路、すなわ
ち、コイルＬ１とコンデンサＣ１（第１検知板）からな
る第１直列共振回路、コイルＬ２とコンデンサＣ２（第
２検知板）からなる第２直列共振回路およびコイルＬ３
とコンデンサＣ３（第３検知板）からなる第３直列共振
回路をそれぞれ抵抗Ｒ０を共通として並列的に接続する
ことにより、複数の検知板に対して発振回路を共用する
ことができる。
【００４３】上記実施例では、ＶＳＷＲブリッジ回路２
０に接続される共振回路を直列共振回路２１としている
が、共振回路は図５に示されているような並列共振回路
２１ａであってもよい。
０に接続される共振回路を直列共振回路２１としている
が、共振回路は図５に示されているような並列共振回路
２１ａであってもよい。
【００４４】すなわち、抵抗Ｒ０とコンデンサＣ０（検
知板２２）とコイルＬ０とを並列に接続して共振回路を
形成してもよい。この並列共振回路２１ａの場合、共振
時はその共振インピーダンスが無限大となるため、直列
共振回路２１と同じく抵抗Ｒ０のみが残される。
知板２２）とコイルＬ０とを並列に接続して共振回路を
形成してもよい。この並列共振回路２１ａの場合、共振
時はその共振インピーダンスが無限大となるため、直列
共振回路２１と同じく抵抗Ｒ０のみが残される。
【００４５】なお、上記実施例では、二重平衡変調器３
０を用いて測定信号ＩＳと出力信号ＩＬの位相差とレベ
ル差の双方を検出するようにしているが、単機能的な位
相比較回路を用い、測定信号ＩＳと出力信号ＩＬの位相
差のみを検出するようにしてもよい。また、上記実施例
において、ダイオード検波器３３は任意的構成要素であ
る。さらに、発振回路１０も上記実施例に限定されるも
のではない。
０を用いて測定信号ＩＳと出力信号ＩＬの位相差とレベ
ル差の双方を検出するようにしているが、単機能的な位
相比較回路を用い、測定信号ＩＳと出力信号ＩＬの位相
差のみを検出するようにしてもよい。また、上記実施例
において、ダイオード検波器３３は任意的構成要素であ
る。さらに、発振回路１０も上記実施例に限定されるも
のではない。
【００４６】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
人体の接近をＶＳＷＲブリッジ回路に対するインピーダ
ンス変化として捉えるようにしたことにより、従来のよ
うに発振回路をその不安定領域で使用する必要がなく、
しかも発振回路に対して検知板を例えば同軸ケーブルな
どを介して接続して使用することができる信頼性の高い
近接センサが得られる。
人体の接近をＶＳＷＲブリッジ回路に対するインピーダ
ンス変化として捉えるようにしたことにより、従来のよ
うに発振回路をその不安定領域で使用する必要がなく、
しかも発振回路に対して検知板を例えば同軸ケーブルな
どを介して接続して使用することができる信頼性の高い
近接センサが得られる。
【００４７】また、検知板の形状に特に制限が課せられ
ず、例えば平行２線コードなどを検知板として用いるこ
とができるため、検知板を床面や壁面に沿って沿わせる
こともできる。
ず、例えば平行２線コードなどを検知板として用いるこ
とができるため、検知板を床面や壁面に沿って沿わせる
こともできる。
【００４８】さらには、発振回路に所定の周波数範囲に
わたって掃引可能な可変周波数型発振回路を用いるとと
もに、ＶＳＷＲブリッジ回路の被測定辺に、共振周波数
が異なる複数の直列もしくは並列の共振回路をそれぞれ
並列的に接続することにより、複数の検知板に対して発
振回路を共用することができる。
わたって掃引可能な可変周波数型発振回路を用いるとと
もに、ＶＳＷＲブリッジ回路の被測定辺に、共振周波数
が異なる複数の直列もしくは並列の共振回路をそれぞれ
並列的に接続することにより、複数の検知板に対して発
振回路を共用することができる。
【図１】本発明による近接センサの一実施例を示した回
路図。
路図。
【図２】上記近接センサに用いられているＶＳＷＲブリ
ッジ回路の構成図。
ッジ回路の構成図。
【図３】上記実施例における測定信号と出力信号とを示
した部分的な波形図。
した部分的な波形図。
【図４】本発明の他の実施例の要部を示した模式図。
【図５】本発明に用いられる共振回路の別の例（並列共
振回路）を示した模式図。
振回路）を示した模式図。
【図６】従来の近接センサを示した模式的な回路構成
図。
図。
【図７】上記従来の近接センサにおける発振回路の発振
波形図。
波形図。
１０ 発振回路 １１ 水晶発振器 １２，１３ 分周器 １４ 位相比較器 １６ 電圧制御発振器 ２０ ＶＳＷＲブリッジ回路 ２１ 直列共振回路 ２１ａ 並列共振回路 ２２ 検知板 ２３ 広帯域トランス ３０ 位相比較器（二重平衡変調器） ４０ 制御手段（ＣＰＵ）
Claims (6)
- 【請求項１】 一対の電極構造からなる検知板を有し、
人体の接近を上記検知板の静電容量変化として検知する
近接センサにおいて、 所定周波数の測定信号を発生する発振回路と、上記発振
回路に接続されたＶＳＷＲブリッジ回路と、上記ＶＳＷ
Ｒブリッジ回路の出力信号と上記発振回路からの上記測
定信号との位相差を検出する位相比較回路と、上記位相
比較回路の出力に基づいて人体接近の有無を判断する制
御手段とを備え、上記ＶＳＷＲブリッジ回路の被測定辺
には、上記検知板の静電容量成分と所定の抵抗成分およ
びコイルのインダクタンス成分とを含む共振回路が接続
されていることを特徴とする近接センサ。 - 【請求項２】 上記共振回路が直列共振回路である請求
項１に記載の近接センサ。 - 【請求項３】 上記共振回路が並列共振回路である請求
項１に記載の近接センサ。 - 【請求項４】 上記上記ＶＳＷＲブリッジ回路の出力信
号と上記発振回路からの上記測定信号とのレベルを比較
するレベル比較回路をさらに備え、上記制御手段は上記
レベル比較回路と上記位相比較回路との出力に基づいて
人体接近の有無を判断する請求項１，２または３に記載
の近接センサ。 - 【請求項５】 上記位相比較回路として、二重平衡変調
器（ＤＢＭ）が用いられている請求項１ないし４のいず
れか１項に記載の近接センサ。 - 【請求項６】 上記発振回路は、その発振周波数が上記
制御手段により所定に切り替えられる可変周波数型発振
回路であるとともに、上記ＶＳＷＲブリッジ回路の被測
定辺には、共振周波数が異なる複数の上記共振回路が並
列的に接続されている請求項１ないし５のいずれか１項
に記載の近接センサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000012727A JP2001203565A (ja) | 2000-01-21 | 2000-01-21 | 近接センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000012727A JP2001203565A (ja) | 2000-01-21 | 2000-01-21 | 近接センサ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001203565A true JP2001203565A (ja) | 2001-07-27 |
Family
ID=18540410
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000012727A Withdrawn JP2001203565A (ja) | 2000-01-21 | 2000-01-21 | 近接センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001203565A (ja) |
Cited By (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| JP2009527419A (ja) | 2006-02-21 | 2009-07-30 | エクスアテック、エル．エル．シー． | ウインドウ・アセンブリ用の印刷可能な制御部 |
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-
2000
- 2000-01-21 JP JP2000012727A patent/JP2001203565A/ja not_active Withdrawn
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|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
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