JP2008146528A - 侵入報知装置 - Google Patents

Abstract

【課題】耐久性があり、信頼性の高い侵入報知装置を提供する。
【解決手段】ウレタンゴム製の防水防塵構成のセンサマット１内部に内側電極と前記内側電極に周設された感圧部材と感圧部材に周設した外側電極とを備えてケーブル状に構成した圧電センサ２を設置し、信号処理装置５を防水防塵構成の信号処理ボックス４の内部に構成し、両者を同軸ケーブル３でつないだものであり、圧電センサ２が検出した侵入者の信号を、報知装置５に送信するする。装置は耐久性があり、また直接雨に曝されることもなく、秘匿性もあるので信頼性も高い装置を実現することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、家屋周囲外側、例えば出入り口外側に設置し、居住者や来客または侵入者などがある領域に入ったことを報知する侵入報知装置に関するものである。

従来、この種の検出装置は、家屋出入り繰り外側、例えば玄関などのドア前に設置し来客や侵入者などの検知をするもので、例えば、マット状の荷重検知手段（例えば特許文献１参照）などがある。

図１２は特許文献１に記載された従来の検出装置の構成図である。上下２枚のウレタンのような柔軟な板材１００、１０１が内部に空間を作るように対向して配置されマット１０２を形成し、その内部空間１０３に第１の電極１０４と第２の電極１０５が微小間隔を保って配置されている。そのマット１０２の上に人や物などが乗り、荷重がかかることによって上の板材１００が撓み、第２の電極１０５を押さえつけることで第１の電極１０４と第２の電極１０５が接触通電し人を検出する物である。
実用新案登録第３０６３４１５号公報

しかしながら、前記従来の構成では、マット１０２内に電極を設けた構成ではマット１０２に常に荷重が加わる状態で動作するために、荷重によって接点部分が変形し、長期使用によって検出特性が劣化する可能性があるという課題がある。また、マット状の検知手段では、玄関ドア前のポーチの上などに設置する場合、玄関周りのデザインの統一性を欠いてしまうことも考えられる。さらに侵入者などには検知手段があることを察知されてしまう可能性もある。

本発明は、前記従来の課題を解決するもので、家屋周囲外側、例えば玄関前の人を確実に検知し、秘匿性の高く、長期間安定動作し、また検出した信号を処理して報知することも容易な侵入報知装置を提供することを目的とする。

前記従来の課題を解決するため、本発明の振動検出装置は、可撓性を有し、内側電極と内側電極に周設された感圧部材と、感圧部材に周設した外側電極とを備えてケーブル状に構成した圧電センサと、圧電センサを内部に平面状に蛇行して配設し、防塵防水構造とした平面状のセンサマットと、センサマットと同軸ケーブルで結ばれ、センサマット内の圧電センサの信号を処理する信号処理部を収納する防塵防水構造を有する信号処理ボックス、信号処理ボックスからの出力信号により侵入者の報知を行う報知部を有する構成としたものである。

これによって、玄関床下などに設置し、圧電センサに加わる微小な変位を検出して侵入者を検出し、処理部て信号処理して離れた報知部に情報伝達することができ、秘匿性の高く、長期間安定動作し、また検出した信号を処理して報知することも容易な侵入報知装置を提供することが可能となる。

第１の発明は、可撓性を有し、内側電極と内側電極に周設された感圧部材と、感圧部材
に周設した外側電極とを備えてケーブル状に構成した圧電センサと、圧電センサを内部に平面状に蛇行して配設し、防塵防水構造とした平面状のセンサマットと、センサマットと同軸ケーブルで結ばれ、センサマット内の圧電センサの信号を処理する信号処理部を収納する防塵防水構造を有する信号処理ボックス、信号処理ボックスからの出力信号により侵入者の報知を行う報知部を有するものであり、侵入者に気付かれることなく長期間安定動作し検出した信号を処理して報知することも容易な侵入報知装置を実現することが可能となる。

第２の発明は、特に第１の発明において、センサマットと信号処理ボックスを複数個を設置し、複数の信号処理部の出力のＯＲ出力信号を報知部に送信するものであり、複数のマットからの信号を一括して送信部に送ることができる。

第３の発明は、特に第２において、センサマットを複数枚重ねて設置し、複数の信号処理部の出力のＯＲ出力信号を報知部に送信するもので、重ねることによって侵入者の検知を同時に複数枚で行なうことになり、検出の信頼性が一層向上する。

第４の発明は、特に第２から第３の発明において、信号処理部は出力段をオープンコレクタ出力とし、複数の出力をワイヤードＯＲで複合し、報知部に送信するもので、出力端を接続するだけで信号を一元化して報知部に送信するもので、接続の構成を簡単にすることが可能である。

第５の発明は、特に第１から第４の発明において、センサマットは周囲を熱融着したウレタンゴムシートで作成し、同軸ケーブルの引き出し口は前記同軸ケーブルをウレタンゴムシートと共に保持金具で固定したもので、同軸ケーブルをしっかりと保持することができ、設置時の予期せぬ張力などによってセンサが傷つけられるのを防ぐことができる。

第６の発明は、特に第１から第５の発明において、圧電センサは不織布に縫製して固定し、かつ前記圧電センサと同軸ケーブルの接続用プリント基板も前記不織布に構成固定したものであり、ケーブル中継用の基板を使用することにより、接続の信頼性を向上することが可能である。

第７の発明は、特に第１から第６の発明において、信号処理ボックスは内部に中継端子を設置し、信号処理部の動作電圧を供給し、かつ信号処理部からの出力信号を報知部に伝送する多芯ケーブルを固定するもので、中継端子にケーブル端をねじ止めするだけの構成なので、設置作業が容易である。

第８の発明は、特に第１から第７の発明において、信号処理ボックスは内部に無線送信機を設置、報知部には無線受信部を設置し、信号処理部からの出力信号を報知部に無線伝送するものであり、遠隔地への報知を可能にするものである。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。

（実施の形態１）
図１は本発明の第１の実施の形態における侵入報知装置の構成図である。また図２は本発明の第１の実施の形態における圧電センサの断面図である。また図３は信号処理装置のブロック図である。そして図４は本発明第１の実施の形態における信号処理装置内部の信号波形である。

図１において、ウレタンゴムなどで袋状に構成したセンサマット１の内面にはケーブル
状に形成された圧電センサ２が蛇行して設置され、同軸ケーブル３によって信号処理ボックス４内部の信号処理装置５（図３に構成を示す）と接続されている。また信号処理ボックス４には動作用の電源６からの電圧が供給され、また信号処理装置５からの信号出力が報知部７のアンプ８に入り、スピーカ９によって報知される。

圧電センサ２は図２に示すように、導体からなる内側電極１０、感圧部材である圧電体層１１、導体からなる外側電極１２、弾性体からなる被覆層１３を備えている。圧電体層１１はポリフッ化ビニリデン等の樹脂系の高分子圧電体や、特定の樹脂基材中に圧電セラミックスの粉体を混合した複合圧電体を用いることができる。そして外側電極１２は内側電極１０と圧電体層１１を囲うように配置されている。

この構成によって、センサマット１の上に人が乗ると、内部の圧電センサ２の圧電体層１１が引っ張られ、変形することで、圧電体層１１内部に変形量に応じた電荷Ｑ（クーロン）が発生し、内側電極１０と外側電極１２の間の電圧Ｖ（ボルト）が発生する。この電圧Ｖは（内側電極１０と外側電極１１間の容量をＣファラッドとすると）Ｑ＝ＣＶの関係式を満足する。通常この電圧はせいぜい１ミリボルト程度の大きさなので、この電圧を増幅、信号処理して後、外部機器の制御等を行う事によって人が近づいたことを検知することが可能となる。

図３は信号検出装置５の構成を示し、圧電センサ２からの出力信号を所定の濾波特性で濾波し、かつ、所定の増幅度で増幅を行うフィルタ部１４と、フィルタ部１４の出力信号を予め設定された設定値と比較を行うコンパレータ部１５とコンパレータ部１５の出力を受けあらかじめ定められた基準をもとに判別して信号を出力する出力処理部１６を備えている。

以上のように構成された侵入報知装置について、以下その動作、作用を図１と図４に基づいて説明する。図４は人がセンサマット１の上に乗り、振動が圧電センサ２に加わったときの圧電センサ２の出力に対応するフィルタ部１４の出力信号Ｖとコンパレータ部１５の出力信号Ｊの経時変化を示す信号波形である。コンパレータ部１５からは、基準電圧Ｖ０から一定電圧Ｄ０を上回る信号があった時だけパルス信号が出力され、コンパレータ部１５の出力を受けて出力処理部１６は外部機器である報知装置７を駆動する。

また、この出力処理部１６はコンパレータ部１５の出力が一回入力された時、外部へ出力を出すことも、ノイズ等での誤動作を避けるために、何回かパルスを計数してから外部へ出力を出すことも可能で、適宜選択するものである。

上記述べたような構成と動作によって侵入者を検知することが可能となり、出入口である玄関に設置する事で来客を検知したり、本来施錠されている窓の下や、通用口などに設置することで防犯の用途にも使用が可能となる。

また圧電センサ２は同軸ケーブル状であるため信号を伝達する外部電極１２がシールドの役を果たし外来電磁波ノイズの影響を受けにくい物となる。よって、振動信号の収集や処理するために電子機器を近くで使用したり、携帯電話などの通信機器等を近くで使用したりしても圧電センサ２にノイズが重畳することの少ない信頼性の高い振動検出装置を提供することができる。また信号処理装置５への信号の伝達にも同軸ケーブル３を用い、電磁遮蔽効果を持たせノイズに対する耐量を向上させている。またセンサマット１、信号処理ボックス４を防水防塵構造にすることによって屋外、床下など厳しい環境下に設置された時も信頼性を確保することが可能となる。

尚、内側電極と外側電極を持つケーブル状の振動検出手段として同軸ケーブル状の圧電
センサ２を例として示したが、本発明はこれに限られることは無く、中心導体が複数あるケーブル、中心導体が外側電極の中心から偏心しているケーブル、断面形状が円形ではないケーブルなどを用いても同様の効果がある。

（実施の形態２）
図５は本発明の第２の実施の形態における侵入報知装置の構成図である。第１のセンサマット１７の信号を処理する信号処理ボックス１８と、第２センサマット１９からの信号を処理し、かつ第１の信号処理ボックス１７からの信号を受け、信号を複合し、論理ＯＲを取って報知部９へと送る第２の信号処理ボックス２０で構成されている。センサマットが複数枚設置され、広い範囲の侵入検知が可能となり、かつ検知信号は複合して報知部９へ送られ、それぞれのセンサマット１７、１９いずれかで侵入者を検知したときに報知を行う事ができるので、広範囲に侵入者を簡単な構成で見張ることが可能となる。

（実施の形態３）
図６は本発明の第３の実施の形態における侵入報知装置の構成図である。二つのセンサマット１７、１９が重ねて設置されており、それぞれのセンサマット１７、１９からの圧電センサ検知信号を出力する信号処理手段であるそれぞれの信号処理装置５は一つの信号処理ボックス４内部に設置され、出力信号は複合し、論理ＯＲをとって報知装置７に出力されている。

センサマット１７、１９を２段に重ねていることから、一方の圧電センサが断線などで検知不能に陥っても、他方のセンサが正常ならば、論理ＯＲをとることによって正常な侵入者検知を行う事が可能となる。

従って、侵入報知装置が正常に動作していないで本来の使命を果たせないという確率を低くでき、信頼性の高い侵入報知装置の構築を可能とする。

（実施の形態４）
図７は本発明の第４の実施の形態における出力信号複合部であるオープンコレクタ回路図である。

第１の出力処理部２１の出力はオープンコレクタ回路２２の第１のＮＰＮトランジスタのベースに入力、第２の出力処理部２３の出力は第２のＮＰＮトランジスタのベースに入力される。第１および第２のＮＰＮトランジスタのエミッタはともにアースに接続、コレクタはお互いに接続され出力（ワーヤードＯＲ）端子となり、また負荷抵抗２４を介して電源につながっている。

この構成において、第１または第２のいずれかの出力処理部の信号がＨＩＧＨ状態になると、第１または第２のいずれかのＮＰＮトランジスタのコレクタ、エミッタ間が導通し、出力端子がＬＯＷになる。第１と第２のいずれの出力処理部の信号もＬＯＷの時、即ち圧電センサが侵入者検知をしなかった時は出力端はＨＩＧＨのままである。従って出力端子がＬＯＷになることを観測することによって侵入者がいることが認識される。

（実施の形態５）
図８は本発明の第５の実施の形態における侵入報知装置のセンサマットの構成図である。ウレタンゴムシートで構成されたセンサマット１は周囲を熱融着で袋状に構成し、隅から同軸ケーブル３を引き出している。同軸ケーブル３の引き出し部は熱融着することができず、ウレタンゴムは自信を接着するのに適した接着剤がない。従って同軸ケーブル３とウレタンシートの耳部２５を同軸ケーブル３とはさんで保持する金属性の保持金具２６で固定し、ウレタンシートの熱融着できていない隅の処理をし、防水性、防塵性を確保して
いる。保持金具２６は同軸ケーブル３のガイド部を窪ませて形成し、ウレタンゴムシートにビス２７で固定している。この保持金具２６は同軸ケーブル３の固定をも兼ねている。したがって設置時などに予期せぬ張力が加わって圧電センサ２損傷するのを防ぐことができる。

（実施の形態６）
図９は本発明の第６の実施の形態における圧電センサの構成図である。圧電センサ２の外側電極１２は導電性の取付金具２８によってプリント基板２９のシールドパターン３０と電気接続され、内側電極１０は信号パターン３１に半田付けされている。一方、同軸ケーブル３もシールド線３２は取付金具３１によってシールドパターン３０と電気接続され、芯線３１は信号パターン３１に半田付けされている。

またプリント基板２９は不織布３３に糸３４で固定されウレタンシート内部の位置が固定されている。このようにプリント基板２９によって、圧電センサ２と同軸ケープル３の固定および電気接続を行うことによって、信頼性の高いセンサ構成が実現できる。

（実施の形態７）
図１０は本発明の第７の実施の形態における信号処理ボックスの部分切り欠き斜視図である。

端子板３６にはそれぞれ２つの端子が取り付けられる３個の端子があり、電源、アース、信号を中継できるようになっている。信号処理装置５が収められているシールドケース３５から出た３本の電線は、電源６からの多芯ケーブルからの電源線、アース線、それと信号線と端子板３６上で結合される。中継の端子板３６は端子を２枚挟んで接続することも可能であるので、複数のセンサマットからの信号を接続することも可能である。

（実施の形態８）
図１１は本発明の第８の実施の形態における侵入報知装置の構成図である。

信号処理ボックス４の中に設置された送信機３７は、侵入者検知の信号を遠隔地に設置された受信機３５に送信し、受信機３８は報知装置７に信号を送って侵入者を報知する。侵入者の検知場所と、報知場所が離れている時、また侵入者に検知したことを知られたくない時などは、無線伝送による報知は有効である。

このように本発明によれば、玄関床下などに設置し、床材の微小な変位を検出して侵入者を検出し、処理部て信号処理して離れた報知部に情報伝達することができ、秘匿性の高く、長期間安定動作し、また検出した信号を処理して報知することも容易な侵入報知装置を提供することが可能となる。また複数のセンサの出力信号をまとめることによって、広域に侵入者を監視することが可能になる。また、装置が故障していても、一台の装置ならば、故障していることを認識せずに、使い続ける可能性があるが、お互いが補完し合う事で信頼性も増す。

以上のように、本発明にかかる侵入報知装置は、個人の家庭だけでなく、複数段設置すると信頼性も向上するので、商店や店舗等の公共施設のセキュリティシステムとしても適用できる。

本発明の第１の実施の形態における侵入報知装置の構成図 本発明の第１の実施の形態における圧電センサの断面図 本発明の第１の実施の形態における信号処理装置のブロック図 本発明の第１の実施の形態における信号処理装置内部の信号波形を表わすグラフ 本発明の第２の実施の形態における侵入報知装置の構成図 本発明の第３の実施の形態における侵入報知装置の構成図 本発明の第４の実施の形態におけるオープンコレクタ回路図 本発明の第５の実施の形態におけるセンサマットの構成図 本発明の第６の実施の形態における圧電センサの構成図 本発明の第７の実施の形態における信号処理ボックスの部分切り欠き斜視図 本発明の第８の実施の形態における侵入報知装置の構成図 従来の検出装置の側面断面図

符号の説明

１、１７、１９ センサマット
２ 圧電センサ
３ 同軸ケーブル
４、１８、２０ 信号処理ボックス
５ 信号処理装置
７ 報知装置
１０ 内側電極
１１ 圧電体層
１２ 外側電極
１３ 被覆層
１６、２１、２３ 出力処理部
２２ オープンコレクタ回路
２６ 保持金具
２９ プリント基板
３６ 端子板
３７ 送信機
３８ 受信機

Claims (8)

1. 可撓性を有し、内側電極と前記内側電極に周設された感圧部材と、前記感圧部材に周設した外側電極とを備えてケーブル状に構成した圧電センサと、前記圧電センサを内部に平面状に蛇行して配設し、防塵防水構造とした平面状のセンサマットと、前記センサマットと同軸ケーブルで結ばれ、前記センサマット内の圧電センサの信号を処理する信号処理部を収納する防塵防水構造を有する信号処理ボックス、前記信号処理ボックスからの出力信号により侵入者の報知を行う報知部を有する侵入報知装置。
2. センサマットと信号処理ボックスを複数個を設置し、複数の信号処理部の出力のＯＲ出力信号を報知部に送信する請求項１記載の侵入報知装置。
3. センサマットを複数枚重ねて設置し、複数の信号処理部の出力のＯＲ出力信号を報知部に送信する請求項２記載の侵入報知装置。
4. 信号処理部は出力段をオープンコレクタ出力とし、複数の出力をワイヤードＯＲで複合し、報知部に送信する請求項２〜３のいずれか１項に記載の侵入報知装置。
5. センサマットは周囲を熱融着したウレタンゴムシートで作成し、同軸ケーブルの引き出し口は前記同軸ケーブルをウレタンゴムシートと共に保持金具で固定した請求項１〜４のいずれか１項に記載の侵入報知装置。
6. 圧電センサは不織布に縫製して固定し、かつ前記圧電センサと同軸ケーブルの接続用プリント基板も前記不織布に構成固定した請求項１〜６のいずれか１項に記載の侵入報知装置。
7. 信号処理ボックスは内部に中継端子を設置し、信号処理部の動作電圧を供給し、かつ信号処理部からの出力信号を報知部に伝送する多芯ケーブルを固定する請求項１〜５のいずれか１項に記載の侵入報知装置。
8. 信号処理ボックスは内部に無線送信機を設置、報知部には無線受信部を設置し、前記信号処理部からの出力信号を報知部に無線伝送する請求項１〜７のいずれか１項に記載の侵入報知装置。