JP2002134783A

JP2002134783A - 落下物検知器

Info

Publication number: JP2002134783A
Application number: JP2000322852A
Authority: JP
Inventors: Shiyunji Takase; 浚治高瀬
Original assignee: Kyosan Electric Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Kyosan Electric Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2000-10-23
Filing date: 2000-10-23
Publication date: 2002-05-10

Abstract

(57)【要約】【課題】本発明の課題は、光を用いることで、製造及
び品質維持が容易で、検知重さが調整可能な落下物検出
器を提供することである。【解決手段】落下物検知器１００は、発光素子を有す
る発光部２と、発光部２から出力された光の経路となる
光導波路を内蔵し、落下物により荷重方向に変形可能な
チューブ３と、チューブ３から出力された光を光電変換
する受光素子を有する受光部４と、発光部２と受光部４
にそれぞれ駆動電流を供給する電源部１と、平面に配設
された少なくとも発光部２、チューブ３、及び受光部４
を覆って荷重方向に変形可能な保護シートとを備え、保
護シートに落下する落下物によるチューブの変形に応じ
て受光素子から出力される信号の変化により落下物の有
無を検知する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、落下した人や物を
検知する落下物検知器に係り、詳細には、レーザ等の光
を用いた落下物検知器に関する。

【０００２】

【従来の技術】自動開閉ドア用センサや駅のホーム下へ
落下した人を検知するための感圧式センサとして、マッ
トスイッチが用いられている。マットスイッチは、図５
に示すように電気接点が内蔵されたチューブを複数組み
合わせてマット形状にしたもので、マット上に人が乗る
とその荷重でチューブが変形して内蔵された電気接点
（スイッチ）が閉じることにより検知情報を出力し、荷
重がなくなれば電気接点は開路する。

【０００３】このマットスイッチ２０は、重さによるマ
ットの変形の状態が電気接点を接触させるか否かを決定
し、犬や猫などの軽量のものは検知しない弁別機能を持
っている。また、マットスイッチ２０は、耐久性を含め
た品質保持のために、チューブ内の連続的な電気接点を
一定の間隔に維持させて組み上げて気密性を良くするな
ど、微妙な製造技術ノウハウに集約され、生産能率に影
響している。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来のマットスイッチにあっては、以下のような製
造上及び運用上の課題があった。製造上の課題として
は、チューブ内に電気接点を均一に組み入れることと、
チューブに気密性をもたせることが困難であるという問
題があった。運用上の課題としては、接点の狭い部分が
チューブ構造の経年変化などで接触してしまうという問
題があった。また、マットチューブの劣化などでひびが
はいり気密性が破れることから、雨水の浸入による電気
的絶縁不良が発生するという問題があった。さらに、チ
ューブの製作結果により検知対象の重みと歪み（電気接
点が接触する）関係が一義的に決まってしまうため、検
知重さの調整が自由にできないという問題があった。

【０００５】本発明の課題は、光を用いることで、製造
及び品質維持が容易で、検知重さが調整可能な落下物検
出器を提供することである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
発光素子を有する発光部（例えば、図１の発光部２）
と、前記発光部から出力された光の経路となる光導波路
を内蔵し、落下物により荷重方向に変形可能なチューブ
（例えば、図１のチューブ３）と、前記チューブから出
力された光を光電変換する受光素子を有する受光部（例
えば、図１の受光部４）と、前記発光部と前記受光部に
それぞれ駆動電流を供給する電源部（例えば、図１の電
源部１）と、平面に配設された少なくとも発光部、チュ
ーブ、及び受光部を覆って荷重方向に変形可能な保護シ
ートと、前記保護シートに落下する落下物によるチュー
ブの変形に応じて前記受光素子から出力される信号の変
化により落下物の有無を検知する落下物検知手段（例え
ば、図３のレベル判定部４８）と、を備えることを特徴
としている。

【０００７】この請求項１記載の発明によれば、光のビ
ームをチューブ内に通して、チューブの変形に応じて前
記受光素子から出力される信号の変化によって落下物検
知手段により落下物の有無を検知する構造にしたこと
で、従来のように、チューブ内に電気接点を均一に組み
入れていたマットスイッチに比べて製造が容易であるこ
とから、製造コストを低減することができる。

【０００８】また、発光部および受光部がチューブに内
蔵されていること、および光ビームの経路が外界と遮断
されることで、発光部や受光部の汚れが防止でき、品質
を維持することができる。

【０００９】請求項２記載の発明は、請求項１記載の発
明において、前記保護シートに加えられる落下物の荷重
を調整する荷重調整手段（例えば、図４（ａ）のスプリ
ング）と、前記受光素子から出力される信号レベルを調
整する出力信号調整手段（例えば、図３の増幅部４２）
と、検知出力信号の時素を調整する時素調整手段（例え
ば、図３の時素調整部４９）と、を更に備えることを特
徴としている。

【００１０】請求項２記載の発明によれば、落下物の荷
重を調整する荷重調整手段と、受光素子から出力される
信号レベルを調整する出力信号調整手段とを備えている
ことにより、落下物を検知する重さを用途に応じて自由
に調整することができる。また、検知信号に対する時素
調整手段を備えていることにより、犬や猫等が落下物検
知器の上を走り抜けるような瞬間的な荷重に対しては応
動しないようにすることができる。

【００１１】請求項３記載の発明は、請求項１記載の発
明において、前記電源部は、前記発光部に駆動パルス信
号を印加するパルス信号生成手段を更に備えていること
を特徴としている。

【００１２】請求項３記載の発明によれば、電源部が発
光部に駆動パルス信号を印加するパルス信号生成手段を
備えていることにより、チューブ内の光ビームをＯＮ／
ＯＦＦ交番させ、平常の交番状態がなくなれば、落下物
検知状態又は故障状態として故障自己診断が可能となる
ことにより、人がマット上に転落しているときに故障で
あっても落下物有りとして判定するため、駅のプラット
ホーム下に転落した人等を確実に検知することができ
る。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、図１〜４を参照して本発明
の実施の形態を詳細に説明する。まず、構成を説明す
る。

【００１４】図１は、本発明を適用した落下物検知器の
原理を示す図である。この図１において、落下物検知器
１００は、電源部１と光式マット１０から構成され、光
式マット１０（保護シートを構成する）は、発光部２、
複数のチューブ３、及び受光部４によって構成される。

【００１５】光式マット１０は、発光部２、チューブ
３、及び受光部４が、板状に並べられた平板構造となっ
ており、図２（ａ）及び（ｂ）に示すような構成方式が
ある。図２（ａ）は、１つのチューブ３に対して１対の
発光部２と受光部４が配置され、これらが並列に展開さ
れた構造となっており、図２（ｂ）は、各々のチューブ
３がプリズムを介して直列に展開された構造となってい
る。図２（ｂ）の場合、受光部２から出た光は、各プリ
ズムで折り返されるため、光の通路は１本となり、光式
マット１０全体で発光部２と受光部４は１対だけでよ
い。

【００１６】電源部１は、定周期のパルス信号を発生す
るパルス発生装置（図示せず）と、後述する発光部２の
発光素子に駆動電流を供給する発光用電流供給回路（図
示せず）と、後述する受光部４に駆動電流を供給する受
光用電流供給回路（図示せず）とから構成される。パル
ス発生装置は、一定周期のパルス信号を発光用電流供給
回路に供給し、発光用電流供給回路は、発光部２の発光
素子に供給する駆動電流が、パルス信号と同期したタイ
ミング波形となるように駆動電流を制御する。

【００１７】発光部２は、ＬＥＤ（Laser-Emitting Dio
de）やＬＤ（Laser Diode）等の発光素子（図示せず）
を有し、電源部１から入力されるパルス信号によって光
をＯＮ／ＯＦＦ交番させてチューブ３内に向かって放射
する。チューブ３は、外部からの圧力により変形可能
で、チューブ３内は発光部２から入力される光ビームの
経路となる。

【００１８】受光部４は、図３に示すようにホトトラン
ジスタ４１、増幅部４２、４４、コンデンサ４３、トラ
ンス４５、整流回路４６、積分回路４７、レベル判定部
４８、時素調整部４９、出力部５０によって構成されて
いる。

【００１９】ホトトランジスタ４１は、そのエミッタコ
レクタ間に電圧Ｖccが印加されており、チューブ３から
ホトトランジスタ４１のベース接合部に入射した光信号
を電気信号に変換する。増幅部４２は、可変抵抗器を有
し、ホトトランジスタ４１から入力された電気信号を増
幅する。

【００２０】コンデンサ４３は、増幅部４２から入力さ
れた信号の直流部をカットして交流波形にし、増幅部４
４は、可変抵抗器を有し、この交流波形を増幅して、ト
ランス４５に交番信号を出力する。トランス４５は、こ
の交番信号の電圧レベルを変えて整流回路４６に出力
し、整流回路４６は、この交番信号を直流レベル信号に
変換する。

【００２１】積分回路４７は、この直流レベル信号を平
滑化してレベル判定部４８に出力し、レベル判定部４８
は、この直流信号に変換された電圧レベルと、予め設定
された基準電圧とを比較し、時素調整部４９に出力す
る。時素調整部４９は、落下物有りの判定出力に対し
て、時素をもたせる。すなわち、犬や猫等が光式マット
１０の上を走り抜けるような瞬間的な荷重に対しては応
動しないようにする。出力部５０は、レベル判定部４８
での比較結果に基づいて、検出物が存在しない正常時
（Ｈレベル）に対して、検出物が存在するか（Ｌレベ
ル）、光式マットが故障中であるか（Ｌレベル）等の検
出結果を外部に出力する。

【００２２】なお、落下物を検知する重さを変更するこ
とができる。例えば、図４（ａ）、（ｂ）に示すよう
に、チューブ３の間にスプリングを備えた構造として、
スプリングの強さを調整することにより落下物を検知す
る重さを調整することができる。このスプリングは、チ
ューブ間に挿入するクッション支持材であり、材質を変
えることで調整機能を果たす。あるいは、保護シートを
固い板状の材質として、金属スプリング又は上記クッシ
ョン材で支持調整をする方法もある。また、受光部４の
増幅部４２、４４が有する可変抵抗器の抵抗値を変化さ
せることでも、落下物の検知重さを調整することができ
る。

【００２３】次に、本実施の形態の動作を説明する。電
源部１からのパルス信号によってＯＮ／ＯＦＦ交番され
た光が、発光部２からチューブ３内に向かって放射され
ると、光式マット１０に落下物がない場合は、その光ビ
ームはそのまま受光部４に出力され、落下物がある場合
は、その落下物の重量によりチューブ３が変形し、それ
により、受光部４へ出力される光量は減少するか、また
は遮断される。

【００２４】チューブ３からホトトランジスタ４１のベ
ース接合部に入射した光信号は電気信号に変換され、増
幅部４２に出力される。増幅部４２において、ホトトラ
ンジスタ４１から入力された電気信号は増幅され、コン
デンサ４３において、直流部がカットされて交流波形に
なり、増幅部４４において増幅される。この増幅された
交番信号は、トランス４５において、電圧レベルが変え
られ、整流回路４６において、直流レベル信号に変換さ
れる。積分回路４７において、この直流レベル信号は平
滑化され、レベル判定部４８に出力される。増幅部４４
から出力された信号が交番信号でない場合は、トランス
４５の２次側へ信号は出力されない。

【００２５】レベル判定部４８では、この直流信号に変
換された電圧レベルと、予め設定された基準電圧とが比
較され、この出力信号のレベルが基準電圧より低い場合
は、出力部５０にＬ（ロウ）レベルが出力されて落下物
が存在すると判定され、この出力信号が基準電圧より高
ければ、落下物はなしと判定される。また、平常どおり
ＯＮ／ＯＦＦ交番していない場合は、故障と判定されて
出力部５０にＬレベルが出力される。すなわち、この回
路は基準電圧以上で動作するリレー回路に相当し、置き
換えることができる。

【００２６】レベル判定部４８において、落下物有りと
判定された場合、時素調整部４９では、この判定に対し
て時素をもたせる。すなわち、犬や猫等が光式マット１
０を走り抜けるような瞬間的な荷重に対しては、落下物
なしとして出力部５０に出力される。

【００２７】以上のように、本実施の形態における落下
物検出器１００は、光のビームをチューブ３内に通し
て、ビームの遮断または減少により落下物を検知する構
造にしたことにより、従来のように、チューブ内に電気
接点を均一に組み入れていたマットスイッチに比べて製
造が容易であることから、製造コストを低減することが
できる。

【００２８】また、チューブ３内が発光部２から放射さ
れる光ビームの経路となっていることにより、光ビーム
の経路が外界と遮断されることで、発光部２や受光部４
の汚れが防止でき、品質を維持することができる。

【００２９】さらに、複数のチューブ３の間にスプリン
グを備えた構造として、スプリングの強さを調整するこ
とにより、落下物の検知重さを自由に調整できる。ま
た、受光部４の増幅部４２、４４が有する可変抵抗器の
抵抗値を変化させることでも、落下物の検知重さを調整
することができる。

【００３０】また、電源部１からのパルス信号により光
ビームをＯＮ／ＯＦＦ交番させ、平常の交番状態がなく
なれば、落下物検知状態又は故障状態として故障自己診
断が可能となることにより、人がマット上に転落してい
るときに故障であっても落下物有りとして判定するた
め、駅のプラットホーム下に転落した人等を確実に検知
することができる。

【００３１】なお、落下物を検知する重さを調整する手
段は、図４（ａ）、（ｂ）に示すようなスプリングの強
さの調整や、増幅部４２、４４の調整だけに限らない。
チューブ３と受光部４との間にスリット又は光学フィル
タを設ける構造にして、スリット又は光学フィルタでの
受光量を調整することで検知重さを調整してもよい。

【００３２】

【発明の効果】請求項１記載の発明によれば、光のビー
ムをチューブ内に通して、チューブの変形に応じて前記
受光素子から出力される信号の変化によって落下物検知
手段により落下物の有無を検知する構造にしたことで、
従来のように、チューブ内に電気接点を均一に組み入れ
ていたマットスイッチに比べて製造が容易であることか
ら、製造コストを低減することができる。

【００３３】また、発光部および受光部がチューブに内
蔵されていること、および光ビームの経路が外界と遮断
されることで、発光部や受光部の汚れが防止でき、品質
を維持することができる。

【００３４】請求項２記載の発明によれば、落下物の荷
重を調整する荷重調整手段と、受光素子から出力される
信号レベルを調整する出力信号調整手段とを備えている
ことにより、落下物を検知する重さを用途に応じて自由
に調整することができる。また、検知信号に対する時素
調整手段を備えていることにより、瞬間的な荷重に対し
て応動しないようにすることができる。

【００３５】請求項３記載の発明によれば、電源部が発
光部に駆動パルス信号を印加するパルス信号生成手段を
備えていることにより、チューブ内の光ビームをＯＮ／
ＯＦＦ交番させ、平常の交番状態がなくなれば、落下物
検知状態又は故障状態として故障自己診断が可能となる
ことにより、人がマット上に転落しているときに故障で
あっても落下物有りとして判定するため、駅のプラット
ホーム下に転落した人等を確実に検知することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を適用した落下物検出器１００の原理を
示す図である。

【図２】本発明を適用した光式マット１０の第１の構成
方式（同図（ａ））と、第２の構成方式（同図（ｂ））
である。

【図３】受光部４の内部構成を示すブロック図である。

【図４】本発明における光式マット１０の検知重さの構
造的調整を説明する斜視図（同図（ａ））と，内部構成
図（同図（ｂ））である。

【図５】従来のマットスイッチ２０の構成を示す図であ
る。

【符号の説明】

１電源部２発光部３チューブ４受光部４１ホトトランジスタ４２、４４増幅部４３コンデンサ４５トランス４６整流回路４７積分回路４８レベル判定部４９時素調整部５０出力部１０光式マット２０マットスイッチ１００落下物検知器

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】発光素子を有する発光部と、前記発光部から出力された光の経路となる光導波路を内
蔵し、落下物により荷重方向に変形可能なチューブと、前記チューブから出力された光を光電変換する受光素子
を有する受光部と、前記発光部と前記受光部にそれぞれ駆動電流を供給する
電源部と、平面に配設された少なくとも発光部、チューブ、及び受
光部を覆って荷重方向に変形可能な保護シートと、前記保護シートに落下する落下物によるチューブの変形
に応じて前記受光素子から出力される信号の変化により
落下物の有無を検知する落下物検知手段と、を備えるこ
とを特徴とする落下物検知器。
【請求項２】前記保護シートに加えられる落下物の荷重
を調整する荷重調整手段と、前記受光素子から出力され
る信号レベルを調整する出力信号調整手段と、検知出力
信号の時素を調整する時素調整手段と、を更に備えるこ
とを特徴とする請求項１記載の落下物検知器。
【請求項３】前記電源部は、前記発光部に駆動パルス信
号を印加するパルス信号生成手段を更に備えていること
を特徴とする請求項１記載の落下物検知器。