JP2006064594A - 挟み込み検出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】周囲温度の変動に依らず安定して物体の挟み込みを検出できる圧電素子（圧電センサ）を利用した挟み込み検出装置を提供する。
【解決手段】開閉する装置に物体が挟まれたことを検出する挟み込み検出装置であって、温度依存性が有り、周波数成分と出力信号の大きさとによって、物体が挟まれたことを検出するセンサ１と、このセンサ１の出力から所定の周波数帯域ｆｃの信号を抽出するフィルタ部２と、この抽出された信号を増幅する増幅部３と、を備え、周囲温度に応じて、周波数帯域ｆｃ及び増幅部３の増幅率Ａｖを定める。
【選択図】 図１

Description

本発明は、開閉する装置に物体が挟まれたことを検出する挟み込み検出装置に関する。

建築物の自動ドアや、ワゴン、バン等の車両の電動スライドドアでは、モータ等によってドアをスライドさせて開閉する電動開閉装置が備えられている。このような電動開閉装置では、ドアを閉める閉扉動作中にドア枠とドアとの間に物体を挟み込むことがある。そして、この挟み込み状態を検出して閉扉動作を停止させたり、ドアを開ける開扉動作に変更させたりするような制御手段を備えた電動開閉装置も提案されている。

例えば特許文献１や特許文献２には、車両の電動スライドドアのドアパネル等の移動体が物体を挟み込んだことを確実に検出できる自動開閉装置が提案されている。これらの文献に提案された自動開閉装置は、物体の挟み込みによって生じる押圧力を検出する感圧センサを備えている。この感圧センサは、弾性材からなる長尺のチューブの外皮部の内部に、このチューブの中心周りに漸次変位する十字孔を設け、この十字孔の中に互いに離間し且つ十字孔に沿って螺旋状に電極となる複数の導線を配置したものである。物体の挟み込みによって、この感圧センサに押圧力が加わると、外皮部が弾性変形して外皮部の内部の十字孔が潰される。そして、十字孔に配置した複数の導線の内の任意の何れか、又は全てが接触することによって導線間が導通することを検出し、挟み込みを検出するようにしている。

しかし、この感圧センサを例えばドア枠に沿って配置するような場合、センサ自身が受ける曲げや、取り付け時の圧力等によって、その取り付けの自由度が制限される場合がある。そこで、上記のような導体の接触を検出原理とした感圧センサではなく、圧電素子を用いた感圧センサを用いることでこの課題に対応することが考えられる。圧電素子は、特許文献１や特許文献２の感圧センサのように内部の導線同士が物理的に接触することによって、外力が加わったことを検出するものではなく、外力（応力）に応じた電気分極を発生させるものである。従って、圧電素子を用いた感圧センサでは、取り付け方法に依らず様々な場所への配置が可能である。また、挟み込みの初期など、外力の弱い時から電圧を発生するので、早期の検出が可能である。特許文献３には、この圧電素子を用いた感圧センサを自動車のハッチバックドアに利用する技術が示されている。

特許第３３００６６０号公報（第３４〜３５段落、第１〜３図） 特許第３４１５０１４号公報（第４３〜４４段落、第８図） 特開２００３−１０６０４８号公報（第５〜７、第１７〜２７段落、第４、５図）

しかし、一般に圧電素子は周囲温度の変化による検出電圧の変動が大きい。従って、建物の自動ドアの挟み込み検出用途として用いる場合、季節による気温の変化や、一日の気温の変化、日照による周囲温度の変化等によって検出電圧の変動が考えられる。特にこの圧電素子を用いた感圧センサを自動車のスライドドアの挟み込み検出に適用しようとする場合には、対応することが必要な周囲温度の幅がさらに大きく、周囲温度による検出電圧の変動は大きな問題である。

本願発明は、このような課題に鑑みてなされたもので、周囲温度の変動に依らず安定して物体の挟み込みを検出できる挟み込み検出装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するための本発明に係る挟み込み検出装置の特徴構成は、開閉する装置に物体が挟まれたことを検出するものであって、温度依存性が有り、周波数成分と出力信号の大きさとによって、物体が挟まれたことを検出するセンサと、このセンサの出力から所定の周波数帯域の信号を抽出するフィルタ部と、この抽出された信号を増幅する増幅部と、を備え、周囲温度に応じて、前記周波数帯域及び前記増幅部の増幅率の少なくとも何れか一方を定める点にある。

温度依存性が有り、周波数成分と出力信号の大きさとによって、物体が挟まれたことを検出するセンサ、例えば圧電センサは、物質の圧電効果による電気分極を利用したセンサであり、電気分極により発生した電圧信号の周波数及び電圧の大きさによって、加えられた外力を検出する。圧電センサの圧電効果を有する物質、例えば水晶、ジルコン酸チタン酸鉛、チタン酸バリウム等、の結晶は、一般的に圧電効果と共に焦電性をも示すものである。焦電性とは、結晶の温度が変化した場合に電気分極が現れる性質であり、圧電センサは温度依存性が高い。しかし、上記特徴構成に依れば、周囲温度に応じてフィルタ部によって抽出する周波数帯域及び増幅部の増幅率の少なくとも何れか一方を定める、つまり周囲温度の変化に追従させて変更するので、温度依存性を相殺して良好に温度補償を行い、この変動を抑制することができる。勿論、この周波数帯域及び増幅率を共に周囲温度に応じて変更してもよく、特に夫々の回路に於ける温度依存性に応じて温度補償を実施すれば、さらに好適である。

ここで前記周波数帯域は、抵抗性素子の抵抗値と、静電容量素子の静電容量と、誘導素子のインダクタンスとの何れか二つ又は全てによる組合せによって定められ、前記周囲温度に応じて前記周波数帯域を定める、つまり前記周囲温度に追従させて変更するために、以下のように構成するとよい。
即ち、前記抵抗性素子を前記周囲温度に応じて抵抗値が変化する抵抗性素子で構成する、又は、前記静電容量素子を前記周囲温度に応じて静電容量値が変化する静電容量素子で構成する、又は、前記誘導素子を前記周囲温度に応じてインダクタンスが変化する誘導素子で構成する、又は、これらの組合せによって構成する、と好ましい。

特定の周波数帯の信号を取り出すフィルタ回路は、抵抗性素子と静電容量素子と誘導素子とを組み合わせることによって構成できる。例えば、センサの信号出力に対して直列に抵抗器（抵抗性素子）、並列にコンデンサ（容量素子）を接続して、所定の遮断周波数よりも低周波数の信号を取り出すローパスフィルタを構成することができる。センサの温度特性が、周囲温度の上昇に応じて周波数が低くなるものであった場合、周囲温度の上昇に応じて抵抗値が高くなるような抵抗器を使うと、温度上昇によって低くなったセンサ出力の周波数帯に追従してローパスフィルタの遮断周波数を低くすることができる。フィルタは、ローパスフィルタに限らず、バンドパスフィルタ等でもよく、また、これらのフィルタは、抵抗器とコンデンサとに限らず、抵抗器とインダクタと、あるいはコンデンサとインダクタと、等、回路の特性に応じて様々な組み合わせを用いることができる。そして、これらの素子（抵抗器、コンデンサ、インダクタ）の何れか又は複数を周囲温度に応じて値（抵抗値、静電容量値、インダクタンス）の変化する素子とすることで、周波数帯域を定めることができ、好適に温度補償を行うことができる。

また、前記増幅率を、前記周囲温度に応じて抵抗値が変化する抵抗性素子の抵抗値によって定めると好適である。
一般に増幅回路（増幅部）の増幅率は、抵抗器（抵抗性素子）の組合せによって定められる。従って、上記周波数帯の設定と同様に、周囲温度に応じて抵抗値が変化する抵抗性素子によって増幅率を定めると、センサ出力の変動による影響を相殺して良好に温度補償を行うことができる。

また、前記周波数帯域を、前記周囲温度に応じて抵抗値が変化する抵抗性素子の抵抗値と静電容量素子の静電容量との組合せによって定め、前記増幅率を、前記周囲温度に応じて抵抗値が変化する抵抗性素子の抵抗値によって定めると好適である。
上述したように増幅回路（増幅部）の増幅率は抵抗器（抵抗性素子）の組合わせによって定められる。また、フィルタ部もコンデンサ（静電容量素子）と抵抗器（抵抗性素子）とを用いて構成されることが多い。従って、両部に共通した素子である抵抗性素子を周囲温度に応じて抵抗値が変化する素子を用いて構成すると、増幅部とフィルタ部とを合わせて温度補償性能の管理がし易く、好適である。また、例えば、温度依存性のある部品として抵抗器のみを使用すればよく、部品の調達性や生産性も向上するので、好ましい。

また、抵抗性素子には、サーミスタを用いるとよい。サーミスタは、感温抵抗器とも呼ばれ、温度変化に対して抵抗値の変化の大きい抵抗体である。また、その温度係数には、正負の両方があり、周囲温度の上昇に対して抵抗値が増加するものと、減少するものとがある。さらに、その抵抗値がリニアに変化するものや対数的に変化するものがある。そして、温度検出センサとして利用されるほど、温度と抵抗値との相関関係の精度がよい。従って、上述のフィルタ部、増幅部の特性に適合させ易く、好適である。

温度依存性が有り、周波数成分と出力信号の大きさとによって、物体が挟まれたことを検出するセンサが、第一電極と、第二電極と、両電極に挟まれた圧電体とを備えた圧電センサであると好適である。

圧電センサは、物質の圧電効果による電気分極を利用したセンサであり、電気分極により発生した電圧信号の周波数及び電圧の大きさによって加えられた外力を検出する。簡単な構造で量産性も良く、出力を処理する信号回路の構成も簡潔で利用し易い。また、挟み込みの初期など、外力の弱い時から電圧を発生するので、早期の検出が可能であり、挟み込んだ物体に加わる力が大きくなる前に対処が可能となるので挟み込み検出装置に用いるセンサとして非常に好適である。また、圧電センサの圧電効果を有する物質、例えばチタン酸バリウムの結晶は、圧電効果と共に焦電性をも示し、温度変化に対して抵抗値の変化の大きい抵抗体であるサーミスタの材料としても用いられる。従って、挟み込みによる外力を検出するセンサと、このセンサの温度依存性を補償する温度補償回路の温度検出素子とを同一の性質を持つ物質で構成することもでき、センサと信号処理回路との整合にも好適である。

さらに上記目的を達成するための本発明に係る挟み込み検出装置の特徴構成は、前記圧電センサを、前記第一電極としての中心電極と、前記第二電極としての外側電極と、両電極に挟まれた前記圧電体とを同心円状に備えて同軸ケーブル状に構成する点にある。

この特徴構成によれば、圧電センサを同軸ケーブル状に構成するので、長尺のセンサを得やすく、例えば車両等の屈曲したドア枠やドアに沿って配設するような場合にも柔軟に対応することができる。そして、配設の際にも、センサの曲げや、取り付け時の圧力等に影響されることなく、良好に挟み込み検出装置を構成することができる。
尚、圧電センサを同軸ケーブルで構成するような場合、一般的に圧電体は圧電体層として、樹脂等と圧電セラミック等とを混合して形成される。そのため、この樹脂を含む圧電体層の硬度が周囲温度によって変動することにより、圧電センサへの外力の加わり方が異なる。従って、同軸ケーブル状の圧電センサの出力は、温度変化によって変動し易い。しかし、既に述べたように周囲温度に応じてフィルタ部によって抽出する周波数帯域や増幅部の増幅率を定めるので、温度依存性を相殺して良好に温度補償を行い、この変動を抑制することができる。

以下、本発明を圧電センサを用いて実施する場合の実施形態を図面に基づいて説明する。図７は、圧電センサ１の構成例を示す模式図である。図７（ａ）は、平面状の第一電極１１ａと、同じく平面状の第二電極１２aとの間に、圧電体１０ａを挟み込んだ構成である。本実施形態では、ドアやドア枠等、長尺な部位への配設を考慮して、被覆１３ａで全体を覆った平型コード状に構成した例を示している。図７（ｂ）は、導線又は軸心に導電体を巻きつけた第一電極１１ｂと、チューブ状の第二電極１２ｂとの間に、圧電体１０ｂを挟み込み、全体を被覆１３ｂで覆って同軸ケーブル状に構成した例を示している。図７（ａ）に示した平型コード状のものよりも、屈曲した部位への配設が行いやすい形状である。以上、二つの例を示したが、圧電素子（圧電体）を用いた圧電センサ１は、これらの形状に限るものではない。

図１は本発明の実施形態に係る挟み込み検出装置の信号処理を示す概略ブロック図である。この挟み込み検出装置は、自動ドアや車両の電動スライドドア等、開閉する装置に物体が挟まれたことを検出するものである。図１に示すように、振動や衝撃等による外力を受けて圧電効果により信号を出力する圧電センサ１と、この圧電センサ１からの出力を信号処理して、想定した挟み込みが発生したか否かを判定する信号処理部５とを備えている。信号処理部５には、圧電センサ１の出力から所定の周波数帯域の信号を抽出するフィルタ部２と、この抽出された信号を増幅する増幅部３と、この増幅された信号を評価して想定した挟み込みが発生したか否かを判定する判定部４とを備えている。

図２は、図１の信号処理部の各ポイントでの信号波形の例を示す波形図である。図２に示す波形Ｗ１は、圧電センサ１の出力例である。圧電センサ１は、例えば、自動ドアのドアエッジやドア枠、車両用スライドドアのドアパネルのエッジや車両のボディ等にその形状に沿って配設されている。圧電センサ１は、内部に複数の導線を有して、それらの導線の接触によって挟み込みを検出するような感圧センサではないので、上記のように屈曲した場所にも良好に配設できる。そして、配設された状態において、圧電センサ１は、静的な安定状態となり、この状態から振動や衝撃等の外力を受けた場合に、圧電体が分極して正弦波状の電圧信号を出力する。

尚、ここで正弦波状というのは、いわゆる正弦波に限るものではなく、複数の周波数の正弦波の重畳波形等のいわゆる歪波も含むものである。圧電センサ１は、物体の挟み込み以外にも、例えば走行中の自動車の振動に対しても電圧を出力する。建物に備えられた自動ドアの場合では、通行する人による床の振動等に反応する場合がある。このような種々の反応を含めて、圧電センサ１は、図２の波形Ｗ１のようなセンサ出力を出力する。即ち、波形Ｗ１の最も大きな振幅且つ低周波数の正弦波を実際の挟み込み状態のセンサ出力とすると、その前後に小さな振幅で高周波数の正弦波をノイズ成分として多く含んでいる。また、挟み込み状態を示す大振幅の正弦波波形にも細かい高周波ノイズが含まれている。このように、圧電センサ１の出力をそのまま用いると、これらのノイズ成分によって誤検出を生じる可能性がある。

そこで、圧電センサ１の出力電圧を図１に示したようにフィルタ部２へ入力して、必要な周波数成分のみを取り出している。必要な周波数成分のみを取り出すフィルタとしては、バンドパスフィルタやローパスフィルタ、ハイパスフィルタ等がある。自動ドアや車両の電動スライドドアが物体を挟み込んだ場合の、挟み込み状態を示す正弦波の周波数は、通常１０Ｈｚ以下である。従って、本実施形態では、例えば１０Ｈｚ程度を遮断周波数ｆｃとしたローパスフィルタを用いる方が、回路構成も簡潔となり好適である。圧電センサ１の出力信号である波形Ｗ１をローパスフィルタ（図３参照）であるフィルタ部２に入力して得られる出力信号が、図２に示す波形Ｗ２である。図２に示すように、走行する車両や通行する人による振動、ノイズ成分等、高周波成分が取り除かれ、ほぼ挟み込み状態を示す正弦波波形のみが、抽出されている。

図２では、理解を容易にするために比較的大きな振幅で圧電センサ１の出力波形を示したが、一般にセンサの出力電圧は小さいので、増幅が必要である。本実施形態では、図１に示すようにフィルタ部２を通過した信号を増幅部３において増幅率Ａｖで増幅している。増幅後の信号は、図２の波形Ｗ３に示したものである。本実施形態では、増幅回路に反転増幅回路を利用している（図５参照）ので、正弦波が反転している。

増幅部３による増幅が終わると、この増幅された信号を判定部４で判定する。判定部４では、図２に示すように増幅後の波形Ｗ３の振幅（波高）Ａと周期Ｔとを評価し、例えば所定範囲内の振幅及び周期を有していた場合に、挟み込みがあったと判定する。尚、振幅Ａや周期Ｔの評価に際しては、必ずしも正確な振幅や周期の測定は必要ではなく、所定のしきい値を超えたか否かで判定してもよい。また、波形の遷移状態から推測するような構成であってもよい。さらに、大きすぎる振幅や、長すぎる周期はエラーとして無視するような構成を備えていると好適である。このようにして、物体の挟み込みを検出すると、挟み込みを警告する報知手段（ブザーやＬＥＤ等の表示装置）や、開閉装置の制御装置等にその結果を出力する。制御装置では、この検出信号を受け取ると、開閉装置の動作を一時停止したり、逆動作させたりして、物体の挟み込み状態を緩和したり、解消したりできるような制御を行う。

ところで、感圧センサ１は上述したように圧電体を用いて、その圧電効果による電気分極を利用したセンサである。圧電効果を有する物質、例えば水晶、ジルコン酸チタン酸鉛、チタン酸バリウム等、の結晶は、一般的に圧電効果と共に焦電性をも示すものである。焦電性とは、結晶の温度が変化した場合に電気分極が現れる性質であり、従って、一般的に圧電体を用いた感圧センサは周囲温度の変化に対して、その出力が変動し易い。また、平型コード状や同軸ケーブル状に感圧センサ１を構成する場合、圧電体は樹脂等と圧電セラミック等とを混合した圧電体層として、形成される。そのため、この圧電体層の硬度が周囲温度によって変動することにより、圧電センサ１への外力の加わり方が異なることになる。即ち、周囲温度の変化に対して、圧電センサ１の出力が変動し易いことになる。ここで、出力の変動とは、感圧センサ１の出力する電圧の振幅や、電圧信号の周波数である。従って、周囲温度の変化による影響は、フィルタ部２及び増幅部３の双方に関係する課題である。以下、フィルタ部２、増幅部３のそれぞれについて、その対応方法を説明する。

図３は、図１のフィルタ部２の一例を示す回路図である。図３に示すようにフィルタ部２は、演算増幅器６を用いた電圧ソース型ローパスフィルタの構成をしており、その周波数特性としての、遮断周波数ｆｃは、
ｆｃ＝１／（２×π×Ｃｆ×Ｒ）・・・〔式１〕
で表される。ここで、抵抗器Ｒ１とＲ２とは、共に同じ抵抗値Ｒである。また、コンデンサＣ１の容量値は２×Ｃｆであり、コンデンサＣ２の容量値はＣｆ／２である。

本実施形態において、感圧センサ１の周囲温度に対する検出周波数は、図４に示すように温度上昇に伴って低くなっていく。これは、圧電体層の硬度が温度上昇に伴って柔らかくなること等に起因している。即ち、周囲温度が高くなると、樹脂と圧電セラミックスとの混合体である圧電体層も柔らかくなる。その結果、外力に対する応力が小さくなり、出力が小さくなる。また、圧電体層が柔らかいため、応力の変化もゆっくりとしたものになり、出力の周波数は低くなる。周囲温度が低くなった場合はこの逆に、出力が大きくなって、出力の周波数も高くなる。このように本実施形態においては、物体を挟み込んだ場合の検出周波数は、周囲温度の上昇に伴って低周波数となっていくので、フィルタ部２の遮断周波数ｆｃも図４の点線矢印のように周囲温度の上昇に伴って低周波数側へずらす必要がある。遮断周波数ｆｃを低周波数化するためには、上述した式１において、Ｃｆ又はＲの定数を大きくすればよい。ここで、抵抗値Ｒは、抵抗器Ｒ１及びＲ２で同じ値であるので、抵抗器の値を変化させると好適である。この抵抗器の抵抗値は、周囲温度の上昇に応じて、抵抗値が大きくなる必要があり、このような温度特性を有した抵抗器を用いて図３に示したローパスフィルタを構成するとよい。

また、フィルタ部２のローパスフィルタを構成するための抵抗器として、サーミスタを用いてもよい。サーミスタは、温度変化に対して抵抗値の変化の大きい抵抗体である。また、温度変化に対する抵抗値の変化について精密に規格化された製品が入手できるので好適である。従って、圧電センサ１の温度変化に対応した抵抗値特性を有したサーミスタを用いると良好にフィルタ部２を構成することができる。サーミスタには、温度の上昇に対して抵抗値が減少するＮＴＣサーミスタ、逆に温度の上昇に対して抵抗値が増大するＰＴＣサーミスタがある。上述の例においては、温度上昇に伴って抵抗値が大きくなればよいので、ここではＰＴＣサーミスタを用いるとよい。また、ＰＴＣサーミスタは、チタン酸バリウム等を用いて製造される。既に説明したように、圧電センサ１を構成する圧電体として、チタン酸バリウムが用いられることも多い。従って、圧電体とサーミスタとの特性が良好に一致するように、同じ組成のものを利用してもよい。

以上、フィルタ部２の温度補償について、ローパスフィルタ回路の抵抗器の回路定数を周囲温度に追従させる方法を説明した。もちろん、抵抗器の代わりにコンデンサの定数を周囲温度に追従させてもよく、また、ローパスフィルタ以外のフィルタ回路の場合や、ローパスフィルタを他の受動素子の組み合わせによって構成する場合であっても、同様の技術思想に基づいて温度補償が可能である。例えば、本実施形態においては、コンデンサと抵抗器とを用いたＣＲ回路でフィルタを構成したが、インダクタ（Ｌ）とコンデンサとを用いたＬＣ回路や、インダクタと抵抗器とを用いたＬＲ回路、これら全てを含んだＬＣＲ回路でフィルタを構成した場合においても同様である。即ち、遮断周波数ｆｃ等の周波数帯域が、抵抗性素子（抵抗器やサーミスタ等）の抵抗値と、静電容量素子（コンデンサ）の静電容量と、誘導素子（インダクタ）のインダクタンスとの何れか二つ又は全てによる組合せによって定められる場合に、以下のように構成すると、周囲温度に応じて周波数帯域を定めること、即ち周囲温度に追従して周波数帯域を変更することができる。具体的には、抵抗性素子を周囲温度に応じて抵抗値が変化する抵抗性素子で構成する、又は、静電容量素子を周囲温度に応じて静電容量値が変化する静電容量素子で構成する、又は、誘導素子を周囲温度に応じてインダクタンスが変化する誘導素子で構成する、又は、これらの組合せによって構成するとよい。

次に、増幅部３について説明する。図５は、図１の増幅部３の一例を示す回路図である。本実施形態において、増幅部３は演算増幅器７を用いた反転増幅回路で構成されている。図５に示す定電圧Ｅは、演算増幅器７を片電源駆動（グラウンド−正電源）する場合の仮想グラウンドを定めるためのオフセット電圧を示している。そして、この反転増幅回路の増幅率Ａｖは、反転増幅のため負の値で、
Ａｖ＝−Ｒｆ／Ｒｓ・・・〔式２〕
である。

感圧センサ１の周囲温度に対する出力電圧は、図６に示すように温度上昇に伴って低くなっていく。これは上述したように、例えば、圧電体層の硬度が温度上昇に伴って柔らかくなることや、圧電体の焦電効果等に起因している。物体を挟み込んだ場合の検出電圧が、周囲温度の上昇に伴って低くなっていくので、増幅部３の増幅率Ａｖは、図６の点線矢印のように周囲温度の上昇に伴って大きな増幅率へと追従させる必要がある。増幅率Ａｖを大きくするためには、例えば上述した式２において、抵抗器Ｒｆの定数を大きくする、あるいは抵抗器Ｒｓの定数を小さくするとよい。もちろん、両者を共に変動させてもよい。抵抗器Ｒｆの定数を変動させる場合は、周囲温度の上昇に応じて、抵抗値が大きくなるような温度特性を有した抵抗器を用いて増幅回路を構成すればよい。逆に抵抗器Ｒｓの定数を変動させる場合には、周囲温度の上昇に応じて、抵抗値が小さくなるような温度特性を有した抵抗器を用いて増幅回路を構成すればよい。

また、フィルタ部２の温度補償と同様に抵抗器として、サーミスタを用いてもよい。サーミスタには、上述したように温度の上昇に対して抵抗値が減少するＮＴＣサーミスタ、逆に温度の上昇に対して抵抗値が増大するＰＴＣサーミスタがある。従って、抵抗器Ｒｆとしてサーミスタを利用する場合には、ＰＴＣサーミスタを、抵抗器Ｒｓとしてサーミスタを利用する場合には、ＮＴＣサーミスタを用いるとよい。また、サーミスタには、温度変化に対してリニアに抵抗値が変動するものや、対数的に変動するものがある。周囲温度に対して必要となる増幅率Ａｖの追従特性に応じて、サーミスタの種類や温度特性を選択するとよい。尚、本実施形態では、反転増幅回路を用いて増幅部３を構成した例を示したが、もちろん非反転増幅回路を用いて増幅部３を構成してもよい。この場合も、周囲温度の上昇に追従して増幅率を大きくする技術思想は同様である。

以上、説明したような構成とすることにより、フィルタ部２及び増幅部３において、周囲温度の変化によって変動する圧電センサ１の出力を補償することが可能となる。従って、図１に示す判定部４では、増幅部３からの出力に基づいて、その波形の振幅Ａと、周期Ｔを評価することにより、開閉する装置に物体が挟み込まれたか否かを判定することができる。例えば、振幅Ａが所定の電圧値以上であれば、充分大きな振動又は衝撃が加わったと判断でき、周期Ｔが所定の時間程度、あるいは所定の時間以下であれば、走行する車両や、通行する人による振動ではなく、物体を挟み込んだものであると判断できる。そして、挟み込みを検出すると、検出結果を出力する。

出力された検出結果は、種々の利用が可能である。例えば、開閉する装置に物体が挟み込まれたことを報知する報知手段に伝達することができる。ここで報知手段とは、例えば、ＬＥＤ等の表示装置やブザー等である。また、開閉装置を制御する制御装置へ伝達することもできる。検出信号の伝達を受けた制御装置では、開閉する装置の動作を停止させたり、逆方向へ動作させたりすることによって挟み込まれた物体にかかる力を早期に軽減することができる。

以上、フィルタ部２の周波数帯域（遮断周波数ｆｃ）を変更する場合には、周囲温度の上昇に応じて低周波数帯域に、下降に応じて高周波数帯域にし、増幅部３の増幅率Ａｖを変更する場合には、周囲温度の上昇に応じて高い増幅率に、下降に応じて低い増幅率にするように変更する例を用いて説明したが、センサの温度依存性はこれに限定されるものではない。逆の温度特性を有する圧電センサやその他のセンサであっても、本発明の技術思想に基づいて対応できる。

尚、温度依存性が有り、周波数成分と出力信号の大きさとによって、物体が挟まれたことを検出するセンサであれば、圧電センサに限らず他のセンサを利用しても本発明の構成を適用して同様の効果を得ることができるものである。ここで、他のセンサとは、勿論圧電体以外の物質を用いた感圧センサでも良いが、感圧センサのように挟み込みによる力を直接測定する力学的なセンサに限るものではない。例えば、異なる周波数のパルスを組み合わせた赤外光を照射し、この直接光や反射光を受光する光学的なセンサを利用し、空気を含む物体の透過の具合や、物体表面での反射の具合を判断することによって、開閉装置の移動軌道上を探知するような挟み込み検出装置を構成することも可能である。このような構成においても、周囲温度の変化により、赤外光パルスが透過する周波数帯域や、減衰率が異なることもあり得、挟み込み検出装置のフィルタ部や増幅部を、本発明のように構成すると、同様の効果が期待できる。また、勿論、圧電体以外の物質を用いて、温度依存性が有り、周波数成分と出力信号の大きさとによって、物体が挟まれたことを検出する感圧センサを構成した場合も同様である。

以上、説明したように本発明によって、周囲温度の変動に依らず安定して物体の挟み込みを検出できる挟み込み検出装置を提供することができる。

本発明は、建築物の自動ドアや自動回転ドア、車両の電動スライドドア、車両のパワーウィンドウ、車両の電動ハッチバックドア、鉄道車両の扉等、扉部と枠部との間や、扉部同士等で開閉状態を有する自動開閉装置に物体が挟み込まれたことを検出するための挟み込み検出装置として利用することができる。また、開閉装置が手動のものであっても、挟み込みを検出して報知したり、検出したりした場合にストッパー機能を働かせるような、その開閉装置と協働する安全装置に適用することができる。

本発明の実施形態に係る挟み込み検出装置の信号処理を示す概略ブロック図 図１の信号処理部の各ポイントでの信号波形の例を示す波形図 図１のフィルタ部の一例を示す回路図 図３のフィルタ部の温度特性を示すグラフ 図１の増幅部の一例を示す回路図 図５の増幅部の温度特性を示すグラフ 圧電センサの構成例を示す模式図

符号の説明

１ 圧電センサ
２ フィルタ部
３ 増幅部
４ 判定部
ｆｃ ローパスフィルタの遮断周波数
Ａｖ 増幅率

Claims (7)

1. 開閉する装置に物体が挟まれたことを検出する挟み込み検出装置であって、
   温度依存性が有り、周波数成分と出力信号の大きさとによって、物体が挟まれたことを検出するセンサと、
   このセンサの出力から所定の周波数帯域の信号を抽出するフィルタ部と、
   この抽出された信号を増幅する増幅部と、を備え、
   周囲温度に応じて、前記周波数帯域及び前記増幅部の増幅率の少なくとも何れか一方を定める挟み込み検出装置。
2. 前記周波数帯域は、抵抗性素子の抵抗値と、静電容量素子の静電容量と、誘導素子のインダクタンスとの何れか二つ又は全てによる組合せによって定められ、
   前記周囲温度に応じて前記周波数帯域を定めるために、
   前記抵抗性素子を前記周囲温度に応じて抵抗値が変化する抵抗性素子で構成する、又は、
   前記静電容量素子を前記周囲温度に応じて静電容量値が変化する静電容量素子で構成する、又は、
   前記誘導素子を前記周囲温度に応じてインダクタンスが変化する誘導素子で構成する、又は、
   これらの組合せによって構成する請求項１に記載の挟み込み検出装置。
3. 前記増幅率を、前記周囲温度に応じて抵抗値が変化する抵抗性素子の抵抗値によって定める請求項１に記載の挟み込み検出装置。
4. 前記周波数帯域を、前記周囲温度に応じて抵抗値が変化する抵抗性素子の抵抗値と静電容量素子の静電容量との組合せによって定め、
   前記増幅率を、前記周囲温度に応じて抵抗値が変化する抵抗性素子の抵抗値によって定める請求項１に記載の挟み込み検出装置。
5. 前記抵抗性素子は、サーミスタである請求項２から４の何れか一項に記載の挟み込み検出装置。
6. 前記センサが、第一電極と、第二電極と、両電極に挟まれた圧電体とを備えた圧電センサである請求項１から５に記載の挟み込み検出装置。
7. 前記圧電センサを、前記第一電極としての中心電極と、前記第二電極としての外側電極と、両電極に挟まれた前記圧電体とを同心円状に備えて同軸ケーブル状に構成する請求項６に記載の挟み込み検出装置。

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