JP2005249771A - レシオメトリックスタッドセンサ - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 本発明によるセンサは、表面の背後のスタッド、床板の下のジョイスト、シートロックの背後のギャップ、表面の背後の金属導体等のエッジおよび/または中心の表面または壁の背後の物体または不連続部分の特徴の位置を特定する。センサは、表面全体にわたって移動され得、これにより、キャパシタンスの変化を検出する。スタッド等の隠れた物体の上を通過することによって引き起こされる実効誘電率に基づいてキャパシタンスが変化する。2つの容量型感知素子が等価のキャパシタンス測定値を提供した場合、センサは、スタッドの中心線上にある。キャパシタンス測定値の比率が遷移比率と等しい場合、センサはスタッドのエッジ上にある。
【選択図】 なし
Description
表面の背後に配置された未知の厚さの部材の効果を低減する一方で、表面の背後に配置された部材の特徴を判定する装置および方法が提供される。この特徴は、例えば、スタッドまたはジョイスト(joist)であるが、これらに限定されない建築用物体または部材の中心線および/またはエッジである。この特徴は、構造のギャップまたは不連続部分のエッジでもあり得る。センサ装置は、複数の容量プレートを含む。センサは、プレート、カバー(covering)、およびこのカバーの背後の物体によって生成された実効キャパシタンスを感知する回路をさらに備え得る。センサは、1対のプレートのキャパシタンス測定値間の比率をコンピュータ計算し得る。約1の比率は、スタッドまたはジョイストあるいは同様の部材の中心線を示し得る。所定の範囲の比率は、スタッドまたはジョイストのエッジを示し得る。
Cmax=max{第1のプレート値,第2のプレート値}
である。別の実施形態において、瞬時キャパシタンス値は、単一プレート301によって形成されるキャパシタンスを試験することによって判定され得る。
(要約)
本発明は、複数の容量型感知素子からのキャパシタンス測定値の比率を用いるスタッドまたはジョイストセンサデバイスおよび関連する感知方法に関する。センサは、表面の背後のスタッド、床板の下のジョイスト、シートロックの背後のギャップ、表面の背後の金属導体等のエッジおよび/または中心の表面または壁の背後の物体または不連続部分の特徴の位置を特定する。センサは、表面全体にわたって移動され得、これにより、キャパシタンスの変化を検出する。スタッド等の隠れた物体の上を通過することによって引き起こされる実効誘電率に基づいてキャパシタンスが変化する。2つの容量型感知素子が等価のキャパシタンス測定値を提供した場合、センサは、スタッドの中心線上にある。キャパシタンス測定値の比率が遷移比率と等しい場合、センサはスタッドのエッジ上にある。
100 スタッド
101 スタッドの中心線
102 スタッドのエッジ
200 容量型センサ
202 プレート
202A 1次プレート
204 中心から中心の距離D
210 キャパシタンス曲線
211 センサの中心
213 サイドプレート
301 第1のプレート
301B 第1のプレート
302 第2のプレート
302B 第2のプレート
303B サイドプレート
304 センサの中心
400 回路
410A 第1の測定回路
410B 第2の測定回路
414 比較回路
416 インジケータ
420A 第1の測定回路
420B 第2の測定回路
424 マイクロコントローラ
426 インジケータ
430 ディスプレイ
432 スピーカ
504A 第1の放電スイッチ
506 制御
507 基準電圧
508A 第1の電流源
510A 第1の比較器
512A 第1のDAC
520A 第1のDフリップフロップ
520B 第2のDフリップフロップ
Claims (39)
- 第1および第2のプレートを有するセンサを用いて表面の背後の特徴を見つけ出す方法であって、該方法は、
該センサと該表面とが互いに近付くように移動させるステップと、
該第1のプレートおよび該特徴を備える第1のキャパシタの第1のキャパシタンスを測定するステップと、
該第2のプレートおよび該特徴を備える第2のキャパシタの第2のキャパシタンスを測定するステップと、
該第1および該第2のキャパシタンス測定値の比率をコンピュータ計算するステップとを包含する、方法。 - 前記第1のキャパシタの初期キャパシタンスを表す第1の基準を判定するステップと、
前記第2のキャパシタの初期キャパシタンスを表す第2の基準を判定するステップと
をさらに包含する、請求項1に記載の方法。 - 前記第1のキャパシタンス測定値は、前記第1の基準と該第1のキャパシタンス測定値との間の差であり、
前記第2のキャパシタンス測定値は、前記第2の基準と該第2のキャパシタンス測定値との間の差である、請求項2に記載の方法。 - 前記第1および第2のキャパシタンス測定値の1つ以上が第2の閾値を超過するかどうかを判定するステップと、
前記第1および第2のキャパシタンス測定値の1つ以上が該第2の閾値を超過する場合、該第1および第2のキャパシタンスを再測定するステップと
をさらに包含する、請求項1に記載の方法。 - 前記比率が所定の範囲内であるかどうかを判定するステップをさらに包含する、請求項1に記載の方法。
- 前記比率が前記所定の範囲内である場合、前記表面の背後の物体のエッジが検出されたことを示すステップをさらに包含する、請求項5に記載の方法。
- 前記比率は、前記第1および第2のキャパシタンス測定値の最大値の関数である、請求項5に記載の方法。
- 前記所定の範囲は、固定限界を有する範囲である、請求項5に記載の方法。
- 前記所定の範囲は、約0.3〜0.35である、請求項8に記載の方法。
- 前記所定の範囲をルックアップテーブルから導出するステップをさらに包含する、請求項5に記載の方法。
- 前記所定の範囲を生成するステップをさらに包含する、請求項5に記載の方法。
- 前記第1のキャパシタンス測定値と第2のキャパシタンス測定値とを比較するステップと、
前記第1のキャパシタンス測定値が前記第2のキャパシタンス測定値よりも大きい場合、前記表面の背後の物体のエッジが、前記第2のプレートの中心線よりも、前記第1のプレートの中心線に近いと判定するステップと、
該第1のキャパシタンス測定値が該第2のキャパシタンス測定値よりも小さい場合、該エッジは、該第1のプレートの該中心線よりも該第2のプレートの該中心線に近いと判定するステップと
をさらに包含する、請求項1に記載の方法。 - 前記比率が1の値の所定の範囲内であるかどうかを判定するステップをさらに包含する、請求項1に記載の方法。
- 前記所定の範囲は、0.9〜1の範囲内である、請求項13に記載の方法。
- 前記比率が前記所定の範囲内である場合、物体の中心線が検出されたことを示すステップをさらに包含する、請求項13に記載の方法。
- 前記第1および第2のキャパシタンスは、前記第1および第2のプレートのそれぞれ1つをそれぞれの基準レベルになるように充電するために必要な継続時間を示す、請求項1に記載の方法。
- 前記第1の基準は、前記初期キャパシタンスを有する前記第1のプレートを第1の基準になるように充電するために必要な継続時間を示し、
前記第2の基準は、前記初期キャパシタンスを有する前記第2のプレートを第2の基準になるように充電するために必要な継続時間を示し、
ここで、前記第1のキャパシタンスは、該第1の基準と、該第1のプレートを該第1の基準になるように充電する継続時間との間の差であり、
前記第2のキャパシタンスは、該第2の基準と、該第2のプレートを該第2の基準になるように充電する継続時間との間の差である、請求項2に記載の方法。 - 前記第1の基準は、前記第2の基準と等しい、請求項17に記載の方法。
- 前記移動させるステップは、前記センサを前記表面に付与するステップを包含する、請求項1に記載の方法。
- 前記移動させるステップは、前記表面を前記センサに付与するステップを包含する、請求項1に記載の方法。
- ほぼ等しい面積の第1のプレートおよび第2のプレートを有するセンサを用いて、表面の背後の特徴を見つけ出す方法であって、該方法は、
該センサと該表面とが互いに近付くように移動させるステップと、
該第1のプレートおよび該特徴を備える第1のキャパシタの第1のキャパシタンスを測定するステップと、
該第2のプレートおよび該特徴を備える第2のキャパシタの第2のキャパシタンスを測定するステップと、
該第1のキャパシタンス測定値を該第2のキャパシタンス測定値と比較するステップと、
該測定するステップおよび比較するステップを繰返すステップとを包含する方法。 - 前記第1のキャパシタンス測定値を前記第2のキャパシタンス測定値と比較する前記ステップは、
該第1のキャパシタンス測定値と第2のキャパシタンス測定値との間の比率をコンピュータ計算するステップと、
該比率が所定の範囲内であるかどうかを判定するステップと、
該比率が該範囲内である場合、物体のエッジが検出されたことを示すステップと
を包含する、請求項21に記載の方法。 - 前記第1のキャパシタンス測定値を前記第2のキャパシタンス測定値と比較する前記ステップは、
該第1および第2のキャパシタンス測定値が第2の閾値より少ないだけ異なるかどうかを判定するステップと、
該第1および第2のキャパシタンスが該閾値より少ないだけ異なる場合、物体の中心線が検出されたことを示すステップと
を包含する、請求項21に記載の方法。 - 前記第1のキャパシタンス測定値を前記第2のキャパシタンス測定値と比較する前記ステップは、
該第1のキャパシタンス測定値と該第2のキャパシタンス測定値との間の比率をコンピュータ計算するステップと、
該比率が1の所定の範囲内であるかどうかを判定するステップと、
該キャパシタンス比率が該範囲内である場合、物体の中心線が検出されることを示すステップと
を包含する、請求項21に記載の方法。 - 構造の特徴を見つけ出すセンサであって、
第1のキャパシタンスを有し、かつ、該構造とともに第1のキャパシタを形成することに適合する第1のプレートと、
第2のキャパシタンスを有し、かつ、該構造とともに第2のキャパシタを形成することに適合した第2のプレートと、
該第1のプレートに結合された第1の測定回路であって、該第1のキャパシタの第1のキャパシタンス値を測定する、第1の測定回路と、
該第2のプレートに結合された第2の測定回路であって、該第2のキャパシタの第2のキャパシタンス値を測定する、第2の測定回路と、
該第1および第2の測定回路に結合された比較回路であって、該第1および第2のキャパシタンス値の比率を生成する、比較回路と
を備える、センサ。 - 前記第1のキャパシタンス値は、前記第1のキャパシタンスと、該第1のキャパシタの初期キャパシタンスとの間の差を表し、
前記第2のキャパシタンス値は、前記第2のキャパシタンスと、該第2のキャパシタの初期キャパシタンスとの間の差を表す、請求項25に記載のセンサ。 - 第1および第2の測定回路に結合された閾値回路をさらに備え、該閾値回路は、前記第1および第2のキャパシタンス値が第2の閾値を越えるかどうかを判定する、請求項25に記載のセンサ。
- 前記比較回路に結合され、かつ、前記比率値を受取るように結合された処理回路をさらに備える、請求項25に記載のセンサ。
- 前記処理回路は、前記比率が所定の範囲内であるかどうかを判定する、請求項28に記載のセンサ。
- 前記処理回路に結合されたインジケータであって、前記比率が前記所定の範囲内である場合、前記センサは前記構造のエッジ上にあるという表示を提供する、インジケータをさらに備える、請求項29に記載のセンサ。
- 前記処理回路は、前記キャパシタンス比率が1の所定の範囲内であるかどうかを判定する、請求項28に記載のセンサ。
- 前記処理回路に結合されたインジケータであって、前記比率が前記1の範囲内である場合、前記センサは、前記構造の物体の中心線上にあるという表示を提供する、インジケータをさらに備える、請求項31に記載のセンサ。
- ルックアップテーブルを格納し、かつ、前記処理回路に結合されたメモリをさらに備え、該ルックアップテーブルは、該処理回路の遷移比率を有し、該遷移比率は、前記所定の範囲をセットするために用いられる、請求項30に記載のセンサ。
- 基準電圧のソースをさらに備え、
前記第1の測定回路は、第1のインデックスを備え、該第1のインデックスは、前記第1のプレートを前記基準電圧レベルになるように充電するために必要とされる複数のクロックサイクルを示し、
該第2の測定回路は、第2のインデックスを備え、該第2のインデックスは、前記第2のプレートを該基準電圧レベルになるように充電するために必要とされる複数のクロックサイクルを示す、請求項28に記載のセンサ。 - 前記第1および第2の測定回路は、
前記第1または第2のプレートのそれぞれに結合された電流源と、
該第1または第2のプレートのそれぞれに結合された放電スイッチと、
前記処理回路および出力端子からデータ信号を受取るように結合された入力端子を有するデジタルアナログコンバータ(DAC)と、
該第1または第2のプレートのそれぞれに結合された第1の入力端子と、該DACに結合された第2の入力端子と、前記測定回路の前記出力信号を提供する出力端子とを有する比較器と
をそれぞれ備える、請求項34に記載のセンサ。 - センサであって、
ほぼ同じ平面上に位置し、間隔を空けて離れ、かつ、表面近くに配置されるように調整される、第1のプレートおよび第2のプレートと、
該第1および第2のプレートに結合され、これにより、該プレートの各々のキャパシタンス値を測定する測定回路と、
該測定されたキャパシタンス値を受取り、かつ、該測定されたキャパシタンス値の変化間の比率を判定するように結合された第1の比較回路と
を備える、センサ。 - 前記比較回路に結合され、これにより、前記キャパシタンスの前記比率の表示を提供するインジケータをさらに備える、請求項36に記載のセンサ。
- 前記表示は、前記比率が所定の比率とほぼ等しいという表示であり、これにより、前記表面の背後の物体のエッジの位置を特定する、請求項37に記載のセンサ。
- 前記表示は、前記比率が1にほぼ等しいという表示であり、これにより、前記表面の背後の物体の中心線の位置を特定する、請求項37に記載のセンサ。
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