JP3013268B2 - 赤外線検知回路 - Google Patents
赤外線検知回路Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は赤外線検知回路に関する
ものであり、例えば、人体から輻射される赤外線エネル
ギーを検出して人体の移動や存在を検知したり、室内の
輻射エネルギーや室温を検出して空調制御を行うために
利用されるものである。
ものであり、例えば、人体から輻射される赤外線エネル
ギーを検出して人体の移動や存在を検知したり、室内の
輻射エネルギーや室温を検出して空調制御を行うために
利用されるものである。
【０００２】
【従来の技術】図３に従来の赤外線検知回路を示す。図
中、Ｒｔは赤外線感応抵抗体である。これは、温度変化
によって、自身の抵抗値を変化させる抵抗体（例えばサ
ーミスタ）よりなる。Ｒｉｎは入力抵抗である。これ
は、赤外線感応抵抗体Ｒｔの抵抗値変化を電圧変化に変
換するための抵抗である。Ｅは直流電源であり、その直
流電圧を赤外線感応抵抗体Ｒｔと入力抵抗Ｒｉｎにより
分圧することによって、赤外線感応抵抗体Ｒｔの抵抗値
変化を入力電圧Ｖｉｎの変化に変換するものである。入
力電圧Ｖｉｎは、交流増幅器１と直流増幅器２に入力さ
れて、交流成分と直流成分をそれぞれ増幅される。以上
の信号処理を式で示すと、Ｖｉｎ＝Ｅ×Ｒｉｎ／（Ｒｉ
ｎ＋Ｒｔ）となる。
中、Ｒｔは赤外線感応抵抗体である。これは、温度変化
によって、自身の抵抗値を変化させる抵抗体（例えばサ
ーミスタ）よりなる。Ｒｉｎは入力抵抗である。これ
は、赤外線感応抵抗体Ｒｔの抵抗値変化を電圧変化に変
換するための抵抗である。Ｅは直流電源であり、その直
流電圧を赤外線感応抵抗体Ｒｔと入力抵抗Ｒｉｎにより
分圧することによって、赤外線感応抵抗体Ｒｔの抵抗値
変化を入力電圧Ｖｉｎの変化に変換するものである。入
力電圧Ｖｉｎは、交流増幅器１と直流増幅器２に入力さ
れて、交流成分と直流成分をそれぞれ増幅される。以上
の信号処理を式で示すと、Ｖｉｎ＝Ｅ×Ｒｉｎ／（Ｒｉ
ｎ＋Ｒｔ）となる。
【０００３】図４に赤外線感応抵抗体Ｒｔの代表的な抵
抗値−温度特性を示す。図中、縦軸は抵抗体Ｒｔの抵抗
値（Ω）であり、対数で表記されている。横軸は抵抗体
Ｒｔの温度（℃）である。抵抗体Ｒｔの熱容量を極力小
さく、熱抵抗を極力大きくすることによって、僅かな輻
射熱（赤外線）においても、抵抗体自身の温度が上昇
し、抵抗値の変化を起こすことが可能となる。
抗値−温度特性を示す。図中、縦軸は抵抗体Ｒｔの抵抗
値（Ω）であり、対数で表記されている。横軸は抵抗体
Ｒｔの温度（℃）である。抵抗体Ｒｔの熱容量を極力小
さく、熱抵抗を極力大きくすることによって、僅かな輻
射熱（赤外線）においても、抵抗体自身の温度が上昇
し、抵抗値の変化を起こすことが可能となる。
【０００４】この赤外線検知回路を人体の移動検知に応
用した場合の構成を図５に示す。図において、Ｌは光学
系であり、例えば、凸レンズや凹面鏡よりなる。Ｆは検
知視野であり、光学系Ｌを介して抵抗体Ｒｔを投影した
大きさを有する。この検知視野Ｆ内に赤外線輻射体（例
えば人間Ｍ）が侵入すると、その赤外線が光学系Ｌを介
して抵抗体Ｒｔに受光され、赤外線による輻射熱によっ
て、抵抗体Ｒｔの温度が上昇する。そして、抵抗体Ｒｔ
と入力抵抗Ｒｉｎにより直流電源Ｅの電圧を分圧して得
られた入力電圧Ｖｉｎを交流増幅器１により増幅するこ
とにより、入力電圧Ｖｉｎの変化として人体の移動検知
を行うことが可能となる。
用した場合の構成を図５に示す。図において、Ｌは光学
系であり、例えば、凸レンズや凹面鏡よりなる。Ｆは検
知視野であり、光学系Ｌを介して抵抗体Ｒｔを投影した
大きさを有する。この検知視野Ｆ内に赤外線輻射体（例
えば人間Ｍ）が侵入すると、その赤外線が光学系Ｌを介
して抵抗体Ｒｔに受光され、赤外線による輻射熱によっ
て、抵抗体Ｒｔの温度が上昇する。そして、抵抗体Ｒｔ
と入力抵抗Ｒｉｎにより直流電源Ｅの電圧を分圧して得
られた入力電圧Ｖｉｎを交流増幅器１により増幅するこ
とにより、入力電圧Ｖｉｎの変化として人体の移動検知
を行うことが可能となる。
【０００５】ここで、赤外線輻射体（例えば人間Ｍ）が
検知視野Ｆを横切って移動する場合の各部の波形を図６
に示す。図において、（ａ）は検知視野Ｆ内を赤外線輻
射エネルギーを有する人間Ｍが通過する場合の視野内輻
射エネルギーの変化である。（ｂ）はその人間Ｍからの
輻射熱によって、赤外線感応抵抗体Ｒｔに引き起こされ
る抵抗値の変化である。（ｃ）は赤外線感応抵抗体Ｒｔ
に引き起こされる抵抗値の変化による交流増幅器１への
入力電圧Ｖｉｎの変化である。（ｄ）はその入力電圧Ｖ
ｉｎの変化を交流増幅した場合の出力電圧Ｖ１の変化で
ある。
検知視野Ｆを横切って移動する場合の各部の波形を図６
に示す。図において、（ａ）は検知視野Ｆ内を赤外線輻
射エネルギーを有する人間Ｍが通過する場合の視野内輻
射エネルギーの変化である。（ｂ）はその人間Ｍからの
輻射熱によって、赤外線感応抵抗体Ｒｔに引き起こされ
る抵抗値の変化である。（ｃ）は赤外線感応抵抗体Ｒｔ
に引き起こされる抵抗値の変化による交流増幅器１への
入力電圧Ｖｉｎの変化である。（ｄ）はその入力電圧Ｖ
ｉｎの変化を交流増幅した場合の出力電圧Ｖ１の変化で
ある。
【０００６】以上のように、赤外線検知回路を人体の移
動検知に応用する場合、検知視野Ｆ内を赤外線輻射エネ
ルギーを有する人間Ｍが通過することによって、赤外線
感応抵抗体Ｒｔの抵抗値が変化し、その抵抗値の変化を
電圧値の変化として交流増幅することにより、人間Ｍの
移動を検知することが可能である。
動検知に応用する場合、検知視野Ｆ内を赤外線輻射エネ
ルギーを有する人間Ｍが通過することによって、赤外線
感応抵抗体Ｒｔの抵抗値が変化し、その抵抗値の変化を
電圧値の変化として交流増幅することにより、人間Ｍの
移動を検知することが可能である。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】上記のような従来の赤
外線検知回路においては、周囲温度によって赤外線感応
抵抗体Ｒｔの抵抗値が大きく変化するため、温度によっ
て感度が変化するという問題点があった。つまり、検出
された入力電圧Ｖｉｎの赤外線感応抵抗体Ｒｔの微小変
位ｄＲｔに対する変化ｄＶｉｎは、 Ｖｉｎ＝Ｅ×Ｒｉｎ／（Ｒｉｎ＋Ｒｔ）より、 ｄＶｉｎ／ｄＲｔ＝−Ｅ×Ｒｉｎ／（Ｒｉｎ＋Ｒｔ） 故に、ｄＶｉｎ＝−Ｅ×Ｒｉｎ×ｄＲｔ／（Ｒｉｎ＋Ｒ
ｔ） 上式について、Ｒｔ＝１００〜１０ＫΩ、Ｒｉｎ＝１Ｋ
Ω、Ｅ＝１０Ｖ、ｄＲｔ（％）＝１％とする。ただし、
ｄＲｔ（％）は各温度における抵抗値に対する変化分の
％で定義される。したがって、抵抗値の変化量（Ω）は
各温度で変化する。
外線検知回路においては、周囲温度によって赤外線感応
抵抗体Ｒｔの抵抗値が大きく変化するため、温度によっ
て感度が変化するという問題点があった。つまり、検出
された入力電圧Ｖｉｎの赤外線感応抵抗体Ｒｔの微小変
位ｄＲｔに対する変化ｄＶｉｎは、 Ｖｉｎ＝Ｅ×Ｒｉｎ／（Ｒｉｎ＋Ｒｔ）より、 ｄＶｉｎ／ｄＲｔ＝−Ｅ×Ｒｉｎ／（Ｒｉｎ＋Ｒｔ） 故に、ｄＶｉｎ＝−Ｅ×Ｒｉｎ×ｄＲｔ／（Ｒｉｎ＋Ｒ
ｔ） 上式について、Ｒｔ＝１００〜１０ＫΩ、Ｒｉｎ＝１Ｋ
Ω、Ｅ＝１０Ｖ、ｄＲｔ（％）＝１％とする。ただし、
ｄＲｔ（％）は各温度における抵抗値に対する変化分の
％で定義される。したがって、抵抗値の変化量（Ω）は
各温度で変化する。
【０００８】以上の条件において、ｄＶｉｎを計算した
結果を図７に示す。図においては、ＲｔをＲｉｎで割っ
て、横軸を正規化している。図から明らかなように、ｄ
ＶｉｎはＲｔ＝Ｒｉｎにおいて最大値を示し、Ｒｔ≠Ｒ
ｉｎにおいては、感度が低下していることが分かる。
結果を図７に示す。図においては、ＲｔをＲｉｎで割っ
て、横軸を正規化している。図から明らかなように、ｄ
ＶｉｎはＲｔ＝Ｒｉｎにおいて最大値を示し、Ｒｔ≠Ｒ
ｉｎにおいては、感度が低下していることが分かる。
【０００９】また、上記の従来例では、検出された入力
電圧Ｖｉｎに周囲温度と輻射熱による情報が混在してお
り、輻射熱だけ又は周囲温度だけの情報を取り出すこと
が困難である。なぜなら、検出された入力電圧Ｖｉｎは
輻射熱量と周囲温度のどちらによっても変化するからで
ある。ただし、図５に示すように、検出された入力電圧
Ｖｉｎを交流増幅すれば、一般に周囲温度変化は非常に
緩慢であるため、交流増幅器１の出力電圧Ｖ１には現れ
ず、輻射熱による情報のみを取り出すことができる。通
常、この輻射熱情報の変化分検知によって、人体の移動
検知が行われているが、上記の理由により輻射熱の直流
情報のみを取り出すことは困難であり、人体の存在検知
を困難にしていた。
電圧Ｖｉｎに周囲温度と輻射熱による情報が混在してお
り、輻射熱だけ又は周囲温度だけの情報を取り出すこと
が困難である。なぜなら、検出された入力電圧Ｖｉｎは
輻射熱量と周囲温度のどちらによっても変化するからで
ある。ただし、図５に示すように、検出された入力電圧
Ｖｉｎを交流増幅すれば、一般に周囲温度変化は非常に
緩慢であるため、交流増幅器１の出力電圧Ｖ１には現れ
ず、輻射熱による情報のみを取り出すことができる。通
常、この輻射熱情報の変化分検知によって、人体の移動
検知が行われているが、上記の理由により輻射熱の直流
情報のみを取り出すことは困難であり、人体の存在検知
を困難にしていた。
【００１０】本発明はこのような点に鑑みてなされたも
のであり、その目的とするところは、周囲温度によって
感度が変化することを防止できる赤外線検知回路を提供
することにある。また、本発明の他の目的とするところ
は、周囲温度と輻射熱の情報を個別に検出可能な赤外線
検知回路を提供することにある。
のであり、その目的とするところは、周囲温度によって
感度が変化することを防止できる赤外線検知回路を提供
することにある。また、本発明の他の目的とするところ
は、周囲温度と輻射熱の情報を個別に検出可能な赤外線
検知回路を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】請求項１記載の赤外線検
知回路にあっては、上記の課題を解決するために、図１
に示すように、赤外線の輻射エネルギーと周囲温度に感
応する赤外線感応抵抗体Ｒｔと、前記赤外線感応抵抗体
Ｒｔと略同一の温度−抵抗特性で周囲温度の変化に感応
する基準感熱抵抗体Ｒｒｅｆと、前記赤外線感応抵抗体
Ｒｔと前記基準感熱抵抗体Ｒｒｅｆの並列回路に電流を
流すための直流電源Ｅと、前記赤外線感応抵抗体Ｒｔに
流れる電流を第１の電圧Ｖｉｎに変換するための第１の
帰還抵抗Ｒｆを有する第１の直流差動増幅器４と、前記
基準感熱抵抗体Ｒｒｅｆに流れる電流を第２の電圧Ｖｒ
ｅｆに変換するための第２の帰還抵抗Ｒｉｖを有する第
２の直流差動増幅器３と、第１の帰還抵抗Ｒｆにより第
１の直流差動増幅器４の出力として得られる第１の電圧
Ｖｉｎと第２の帰還抵抗Ｒｉｖにより第２の直流差動増
幅器３の出力として得られる第２の電圧Ｖｒｅｆの差分
を増幅する第３の直流差動増幅器５と、第１の電圧Ｖｉ
ｎの変化分を増幅する交流増幅器１とを備え、前記交流
増幅器１の出力Ｖ１を赤外線の輻射エネルギーの変化分
の検知出力とし、第２の直流差動増幅器３の出力Ｖ３を
周囲温度の検知出力とし、第３の直流差動増幅器５の出
力Ｖ２を赤外線の輻射エネルギーの絶対値の検知出力と
したことを特徴とするものである。
知回路にあっては、上記の課題を解決するために、図１
に示すように、赤外線の輻射エネルギーと周囲温度に感
応する赤外線感応抵抗体Ｒｔと、前記赤外線感応抵抗体
Ｒｔと略同一の温度−抵抗特性で周囲温度の変化に感応
する基準感熱抵抗体Ｒｒｅｆと、前記赤外線感応抵抗体
Ｒｔと前記基準感熱抵抗体Ｒｒｅｆの並列回路に電流を
流すための直流電源Ｅと、前記赤外線感応抵抗体Ｒｔに
流れる電流を第１の電圧Ｖｉｎに変換するための第１の
帰還抵抗Ｒｆを有する第１の直流差動増幅器４と、前記
基準感熱抵抗体Ｒｒｅｆに流れる電流を第２の電圧Ｖｒ
ｅｆに変換するための第２の帰還抵抗Ｒｉｖを有する第
２の直流差動増幅器３と、第１の帰還抵抗Ｒｆにより第
１の直流差動増幅器４の出力として得られる第１の電圧
Ｖｉｎと第２の帰還抵抗Ｒｉｖにより第２の直流差動増
幅器３の出力として得られる第２の電圧Ｖｒｅｆの差分
を増幅する第３の直流差動増幅器５と、第１の電圧Ｖｉ
ｎの変化分を増幅する交流増幅器１とを備え、前記交流
増幅器１の出力Ｖ１を赤外線の輻射エネルギーの変化分
の検知出力とし、第２の直流差動増幅器３の出力Ｖ３を
周囲温度の検知出力とし、第３の直流差動増幅器５の出
力Ｖ２を赤外線の輻射エネルギーの絶対値の検知出力と
したことを特徴とするものである。
【００１２】また、請求項２記載の赤外線検知回路にあ
っては、同じ課題を解決するために、図２に示すよう
に、赤外線の輻射エネルギーと周囲温度に感応する赤外
線感応抵抗体Ｒｔと、前記赤外線感応抵抗体Ｒｔと略同
一の温度−抵抗特性で周囲温度の変化に感応する基準感
熱抵抗体Ｒｒｅｆと、前記赤外線感応抵抗体Ｒｔと前記
基準感熱抵抗体Ｒｒｅｆの並列回路に電流を流すための
電圧制御型の直流電源Ｖｆと、前記赤外線感応抵抗体Ｒ
ｔに流れる電流を第１の電圧Ｖｉｎに変換するための第
１の帰還抵抗Ｒｆを有する第１の直流差動増幅器４と、
前記基準感熱抵抗体Ｒｒｅｆに流れる電流を第２の電圧
Ｖｉｖに変換するための第２の帰還抵抗Ｒｉｖを有する
第２の直流差動増幅器３と、基準電圧Ｖｒｅｆを出力す
る基準電源と、第１の帰還抵抗Ｒｆにより第１の直流差
動増幅器４の出力として得られる第１の電圧Ｖｉｎと基
準電圧Ｖｒｅｆとの差分を増幅する第３の直流差動増幅
器５と、第２の帰還抵抗Ｒｉｖにより第２の直流差動増
幅器３の出力として得られる第２の電圧Ｖｉｖと基準電
圧Ｖｒｅｆとの差分を増幅する第４の直流差動増幅器６
と、第４の直流差動増幅器６の出力電圧を積分する積分
器７と、第２の電圧Ｖｉｖと基準電圧Ｖｒｅｆとが略同
一電圧となるように前記積分器７の積分出力を前記電圧
制御型の直流電源Ｖｆの制御信号として帰還するフィー
ドバック回路と、第１の電圧Ｖｉｎの変化分を増幅する
交流増幅器１とを備え、前記交流増幅器１の出力Ｖ１を
赤外線の輻射エネルギーの変化分の検知出力とし、前記
積分器７の出力Ｖ４を周囲温度の検知出力とし、前記第
３の直流差動増幅器５の出力Ｖ２を赤外線の輻射エネル
ギーの絶対値の検知出力としたことを特徴とするもので
ある。
っては、同じ課題を解決するために、図２に示すよう
に、赤外線の輻射エネルギーと周囲温度に感応する赤外
線感応抵抗体Ｒｔと、前記赤外線感応抵抗体Ｒｔと略同
一の温度−抵抗特性で周囲温度の変化に感応する基準感
熱抵抗体Ｒｒｅｆと、前記赤外線感応抵抗体Ｒｔと前記
基準感熱抵抗体Ｒｒｅｆの並列回路に電流を流すための
電圧制御型の直流電源Ｖｆと、前記赤外線感応抵抗体Ｒ
ｔに流れる電流を第１の電圧Ｖｉｎに変換するための第
１の帰還抵抗Ｒｆを有する第１の直流差動増幅器４と、
前記基準感熱抵抗体Ｒｒｅｆに流れる電流を第２の電圧
Ｖｉｖに変換するための第２の帰還抵抗Ｒｉｖを有する
第２の直流差動増幅器３と、基準電圧Ｖｒｅｆを出力す
る基準電源と、第１の帰還抵抗Ｒｆにより第１の直流差
動増幅器４の出力として得られる第１の電圧Ｖｉｎと基
準電圧Ｖｒｅｆとの差分を増幅する第３の直流差動増幅
器５と、第２の帰還抵抗Ｒｉｖにより第２の直流差動増
幅器３の出力として得られる第２の電圧Ｖｉｖと基準電
圧Ｖｒｅｆとの差分を増幅する第４の直流差動増幅器６
と、第４の直流差動増幅器６の出力電圧を積分する積分
器７と、第２の電圧Ｖｉｖと基準電圧Ｖｒｅｆとが略同
一電圧となるように前記積分器７の積分出力を前記電圧
制御型の直流電源Ｖｆの制御信号として帰還するフィー
ドバック回路と、第１の電圧Ｖｉｎの変化分を増幅する
交流増幅器１とを備え、前記交流増幅器１の出力Ｖ１を
赤外線の輻射エネルギーの変化分の検知出力とし、前記
積分器７の出力Ｖ４を周囲温度の検知出力とし、前記第
３の直流差動増幅器５の出力Ｖ２を赤外線の輻射エネル
ギーの絶対値の検知出力としたことを特徴とするもので
ある。
【００１３】
【作用】本発明では、赤外線の輻射エネルギーと周囲温
度に感応する赤外線感応抵抗体Ｒｔ以外に、前記赤外線
感応抵抗体Ｒｔと略同一の温度−抵抗特性で周囲温度の
変化に感応する基準感熱抵抗体Ｒｒｅｆを備えるので、
この抵抗体Ｒｒｅｆを用いて周囲温度の情報を単独で検
出することができる。また、赤外線感応抵抗体Ｒｔから
検出された情報から差動増幅器５により周囲温度の影響
を除去することによって、輻射熱の絶対値を単独で検出
することができる。したがって、周囲温度が変化して
も、赤外線の検出感度が変動することはない。
度に感応する赤外線感応抵抗体Ｒｔ以外に、前記赤外線
感応抵抗体Ｒｔと略同一の温度−抵抗特性で周囲温度の
変化に感応する基準感熱抵抗体Ｒｒｅｆを備えるので、
この抵抗体Ｒｒｅｆを用いて周囲温度の情報を単独で検
出することができる。また、赤外線感応抵抗体Ｒｔから
検出された情報から差動増幅器５により周囲温度の影響
を除去することによって、輻射熱の絶対値を単独で検出
することができる。したがって、周囲温度が変化して
も、赤外線の検出感度が変動することはない。
【００１４】
【実施例】図１は請求項１記載の発明の構成を示す回路
図である。図１において、Ｒｔは赤外線感応抵抗体であ
り、温度変化によって自身の抵抗値を変化させる抵抗体
である。抵抗体の熱容量を極力小さく、熱抵抗を極力大
きくすることによって、僅かな輻射熱（赤外線）におい
ても、抵抗体自身の温度が上昇し、抵抗値変化を起こす
ことが可能となる。Ｒｒｅｆは基準感熱抵抗体である。
これは、赤外線感応抵抗体Ｒｔと全く同一の抵抗値と抵
抗変化率を有する抵抗体である。ただし、外部からの輻
射熱からは完全に遮断されている。つまり、抵抗値や抵
抗変化率に影響を与えない方法、空間的に絶縁された方
法で、赤外線による輻射熱を遮断する。したがって、周
囲温度の変化に対して、各抵抗体Ｒｔ，Ｒｒｅｆは同一
抵抗値を有して変化し、赤外線による輻射エネルギーが
入光したときには、抵抗体Ｒｔについてのみ抵抗値が変
化する。
図である。図１において、Ｒｔは赤外線感応抵抗体であ
り、温度変化によって自身の抵抗値を変化させる抵抗体
である。抵抗体の熱容量を極力小さく、熱抵抗を極力大
きくすることによって、僅かな輻射熱（赤外線）におい
ても、抵抗体自身の温度が上昇し、抵抗値変化を起こす
ことが可能となる。Ｒｒｅｆは基準感熱抵抗体である。
これは、赤外線感応抵抗体Ｒｔと全く同一の抵抗値と抵
抗変化率を有する抵抗体である。ただし、外部からの輻
射熱からは完全に遮断されている。つまり、抵抗値や抵
抗変化率に影響を与えない方法、空間的に絶縁された方
法で、赤外線による輻射熱を遮断する。したがって、周
囲温度の変化に対して、各抵抗体Ｒｔ，Ｒｒｅｆは同一
抵抗値を有して変化し、赤外線による輻射エネルギーが
入光したときには、抵抗体Ｒｔについてのみ抵抗値が変
化する。
【００１５】Ｅは前記各抵抗体Ｒｔ，Ｒｒｅｆの抵抗値
変化を電圧に変換するための直流電源である。この直流
電源Ｅにより抵抗体Ｒｔを流れる電流は、直流差動増幅
器４と帰還抵抗Ｒｆで構成される電流／電圧変換アンプ
によって、入力電圧Ｖｉｎに変換される。入力電圧Ｖｉ
ｎは、抵抗体Ｒｔの抵抗値変化が変換された電圧であ
り、Ｖｉｎ＝Ｅ×Ｒｆ／Ｒｔで与えられる。この入力電
圧Ｖｉｎは、信号処理のために、次段の交流増幅器１と
直流差動増幅器５に入力される。
変化を電圧に変換するための直流電源である。この直流
電源Ｅにより抵抗体Ｒｔを流れる電流は、直流差動増幅
器４と帰還抵抗Ｒｆで構成される電流／電圧変換アンプ
によって、入力電圧Ｖｉｎに変換される。入力電圧Ｖｉ
ｎは、抵抗体Ｒｔの抵抗値変化が変換された電圧であ
り、Ｖｉｎ＝Ｅ×Ｒｆ／Ｒｔで与えられる。この入力電
圧Ｖｉｎは、信号処理のために、次段の交流増幅器１と
直流差動増幅器５に入力される。
【００１６】また、基準感熱抵抗体Ｒｒｅｆを流れる電
流は、直流差動増幅器３と帰還抵抗Ｒｉｖで構成される
電流／電圧変換アンプによって、基準電圧Ｖｒｅｆに変
換される。この基準電圧Ｖｒｅｆは、抵抗体Ｒｒｅｆの
抵抗値変化が変換された電圧であり、Ｖｒｅｆ＝Ｅ×Ｒ
ｉｖ／Ｒｒｅｆで与えられ、輻射熱情報のみを検出する
ための基準電圧となる。この基準電圧Ｖｒｅｆは、信号
処理のために、次段の直流差動増幅器５に入力される。
流は、直流差動増幅器３と帰還抵抗Ｒｉｖで構成される
電流／電圧変換アンプによって、基準電圧Ｖｒｅｆに変
換される。この基準電圧Ｖｒｅｆは、抵抗体Ｒｒｅｆの
抵抗値変化が変換された電圧であり、Ｖｒｅｆ＝Ｅ×Ｒ
ｉｖ／Ｒｒｅｆで与えられ、輻射熱情報のみを検出する
ための基準電圧となる。この基準電圧Ｖｒｅｆは、信号
処理のために、次段の直流差動増幅器５に入力される。
【００１７】基準抵抗体Ｒｒｅｆは周囲温度のみによっ
て決定されるので、出力電圧Ｖ３としては、周囲温度の
情報のみを取り出すことができる。また、直流差動増幅
器５により、基準電圧Ｖｒｅｆと入力電圧Ｖｉｎとの差
動増幅を行うことにより、出力電圧Ｖ２＝Ｖｉｎ−Ｖｒ
ｅｆとして、輻射熱の情報のみを取り出すことができ
る。なぜならば、外部からの輻射エネルギーが全く無い
場合には、たとえ周囲温度が変化してもＲｔ＝Ｒｒｅｆ
となって、Ｖｉｎ＝Ｅ×Ｒｆ／Ｒｔ＝Ｖｒｅｆが成立す
るからである。ただし、Ｒｆ＝Ｒｉｖとする。したがっ
て、たとえ周囲温度が変化しても、出力電圧Ｖ２は外部
からの輻射エネルギーが全く無い場合には絶えず０Ｖを
維持する。そして、輻射によって抵抗体Ｒｔの抵抗値が
変化したときのみ出力電圧Ｖ２が現れる。
て決定されるので、出力電圧Ｖ３としては、周囲温度の
情報のみを取り出すことができる。また、直流差動増幅
器５により、基準電圧Ｖｒｅｆと入力電圧Ｖｉｎとの差
動増幅を行うことにより、出力電圧Ｖ２＝Ｖｉｎ−Ｖｒ
ｅｆとして、輻射熱の情報のみを取り出すことができ
る。なぜならば、外部からの輻射エネルギーが全く無い
場合には、たとえ周囲温度が変化してもＲｔ＝Ｒｒｅｆ
となって、Ｖｉｎ＝Ｅ×Ｒｆ／Ｒｔ＝Ｖｒｅｆが成立す
るからである。ただし、Ｒｆ＝Ｒｉｖとする。したがっ
て、たとえ周囲温度が変化しても、出力電圧Ｖ２は外部
からの輻射エネルギーが全く無い場合には絶えず０Ｖを
維持する。そして、輻射によって抵抗体Ｒｔの抵抗値が
変化したときのみ出力電圧Ｖ２が現れる。
【００１８】さらに、出力電圧Ｖ１としては、従来例と
同じように、入力電圧Ｖｉｎを交流増幅器１により交流
増幅することによって、輻射エネルギーの変化分を検出
することができる。以上の３つの出力電圧Ｖ１，Ｖ２，
Ｖ３を用いることによって、赤外線感応抵抗体Ｒｔに入
射する輻射エネルギーの変化分、輻射エネルギーの絶対
値、周囲温度をそれぞれ独立に検出することが可能であ
る。
同じように、入力電圧Ｖｉｎを交流増幅器１により交流
増幅することによって、輻射エネルギーの変化分を検出
することができる。以上の３つの出力電圧Ｖ１，Ｖ２，
Ｖ３を用いることによって、赤外線感応抵抗体Ｒｔに入
射する輻射エネルギーの変化分、輻射エネルギーの絶対
値、周囲温度をそれぞれ独立に検出することが可能であ
る。
【００１９】図２は請求項２記載の発明の構成を示す回
路図である。図２において、Ｖｆは電圧制御直流電源で
あり、出力電圧Ｖ４からフィードバックされた制御信号
に基づいて電源電圧を制御可能とされている。赤外線感
応抵抗体Ｒｔと電流−電圧変換用の帰還抵抗Ｒｆ及び直
流差動増幅器４により得られた入力電圧Ｖｉｎ＝Ｅ×Ｒ
ｆ／Ｒｔは交流増幅器１に入力されると共に、直流差動
増幅器５の一方の入力とされている。また、基準感熱抵
抗体Ｒｒｅｆと電流−電圧変換用の帰還抵抗Ｒｉｖ及び
直流差動増幅器３により得られた電流検出電圧Ｖｉｖ＝
Ｅ×Ｒｉｖ／Ｒｒｅｆは、直流差動増幅器６の一方の入
力とされている。直流差動増幅器５と６の他方の入力に
は、基準電圧Ｖｒｅｆが印加されている。直流差動増幅
器６の出力は積分器７により積分されて、出力電圧Ｖ４
となる。この出力電圧Ｖ４は、上述の電圧制御直流電源
Ｖｆの制御信号としてフィードバックされている。その
他の構成については、図１の回路と同様である。
路図である。図２において、Ｖｆは電圧制御直流電源で
あり、出力電圧Ｖ４からフィードバックされた制御信号
に基づいて電源電圧を制御可能とされている。赤外線感
応抵抗体Ｒｔと電流−電圧変換用の帰還抵抗Ｒｆ及び直
流差動増幅器４により得られた入力電圧Ｖｉｎ＝Ｅ×Ｒ
ｆ／Ｒｔは交流増幅器１に入力されると共に、直流差動
増幅器５の一方の入力とされている。また、基準感熱抵
抗体Ｒｒｅｆと電流−電圧変換用の帰還抵抗Ｒｉｖ及び
直流差動増幅器３により得られた電流検出電圧Ｖｉｖ＝
Ｅ×Ｒｉｖ／Ｒｒｅｆは、直流差動増幅器６の一方の入
力とされている。直流差動増幅器５と６の他方の入力に
は、基準電圧Ｖｒｅｆが印加されている。直流差動増幅
器６の出力は積分器７により積分されて、出力電圧Ｖ４
となる。この出力電圧Ｖ４は、上述の電圧制御直流電源
Ｖｆの制御信号としてフィードバックされている。その
他の構成については、図１の回路と同様である。
【００２０】この図２に示す回路では、周囲温度のみに
感応する基準感熱抵抗体Ｒｒｅｆに流れる電流を一定に
するために、差動増幅器３と６、基準電源Ｖｒｅｆ、積
分器７によってフィードバック・ループを形成し、差動
増幅器３の出力電圧Ｖｉｖが常に一定電圧（＝Ｖｒｅ
ｆ）となるように制御する。したがって、フィードバッ
ク・ループの作用により、電源制御型の直流電源Ｖｆの
電圧はＶｒｅｆ×Ｒｒｅｆ／Ｒｉｖで与えられる。ま
た、電流検出電圧Ｖｉｖは、Ｖｉｖ＝−Ｖｆ×Ｒｉｖ／
Ｒｒｅｆで与えられるが、フィードバック・ループの作
用によって一定電圧（＝Ｖｒｅｆ）に固定される。そし
て、基準感熱抵抗体Ｒｒｅｆの抵抗値は周囲温度のみに
よって決定されるので、電流検出電圧Ｖｉｖを一定に保
つための制御信号としての出力電圧Ｖ４は周囲温度の情
報として取り扱うことができる。また、直流差動増幅器
５で基準電圧Ｖｒｅｆと入力電圧Ｖｉｎとの差動増幅を
行うことにより、出力電圧Ｖ２としては輻射熱情報のみ
を取り出すことができる。なぜならば、外部からの輻射
エネルギーが全く無い場合には、たとえ周囲温度が変化
してもＲｔ＝Ｒｒｅｆとなって、Ｖ２＝Ｖｉｎ−Ｖｒｅ
ｆ＝０が成立するからである。したがって、たとえ周囲
温度が変化しても、出力電圧Ｖ２は外部からの輻射エネ
ルギーが全く無い場合には絶えず０Ｖを維持する。そし
て、輻射によって抵抗体Ｒｔの抵抗値が変化したときの
み出力電圧Ｖ２が現れる。
感応する基準感熱抵抗体Ｒｒｅｆに流れる電流を一定に
するために、差動増幅器３と６、基準電源Ｖｒｅｆ、積
分器７によってフィードバック・ループを形成し、差動
増幅器３の出力電圧Ｖｉｖが常に一定電圧（＝Ｖｒｅ
ｆ）となるように制御する。したがって、フィードバッ
ク・ループの作用により、電源制御型の直流電源Ｖｆの
電圧はＶｒｅｆ×Ｒｒｅｆ／Ｒｉｖで与えられる。ま
た、電流検出電圧Ｖｉｖは、Ｖｉｖ＝−Ｖｆ×Ｒｉｖ／
Ｒｒｅｆで与えられるが、フィードバック・ループの作
用によって一定電圧（＝Ｖｒｅｆ）に固定される。そし
て、基準感熱抵抗体Ｒｒｅｆの抵抗値は周囲温度のみに
よって決定されるので、電流検出電圧Ｖｉｖを一定に保
つための制御信号としての出力電圧Ｖ４は周囲温度の情
報として取り扱うことができる。また、直流差動増幅器
５で基準電圧Ｖｒｅｆと入力電圧Ｖｉｎとの差動増幅を
行うことにより、出力電圧Ｖ２としては輻射熱情報のみ
を取り出すことができる。なぜならば、外部からの輻射
エネルギーが全く無い場合には、たとえ周囲温度が変化
してもＲｔ＝Ｒｒｅｆとなって、Ｖ２＝Ｖｉｎ−Ｖｒｅ
ｆ＝０が成立するからである。したがって、たとえ周囲
温度が変化しても、出力電圧Ｖ２は外部からの輻射エネ
ルギーが全く無い場合には絶えず０Ｖを維持する。そし
て、輻射によって抵抗体Ｒｔの抵抗値が変化したときの
み出力電圧Ｖ２が現れる。
【００２１】さらに、出力電圧Ｖ１としては、従来例と
同じように、入力電圧Ｖｉｎを交流増幅器１により交流
増幅することによって、輻射エネルギーの変化分を検出
することができる。なお、輻射エネルギーの入射が無い
場合、たとえ温度が変化してもフィードバック・ループ
の作用により、入力電圧Ｖｉｎは一定に保たれ、その結
果、温度変化に対しても、一定の感度が維持される。
同じように、入力電圧Ｖｉｎを交流増幅器１により交流
増幅することによって、輻射エネルギーの変化分を検出
することができる。なお、輻射エネルギーの入射が無い
場合、たとえ温度が変化してもフィードバック・ループ
の作用により、入力電圧Ｖｉｎは一定に保たれ、その結
果、温度変化に対しても、一定の感度が維持される。
【００２２】以上の３つの出力電圧Ｖ１，Ｖ２，Ｖ４を
用いることによって、赤外線感応抵抗体Ｒｔに入射する
輻射エネルギーの変化分、輻射エネルギーの絶対値、周
囲温度をそれぞれ独立に検出することが可能である。
用いることによって、赤外線感応抵抗体Ｒｔに入射する
輻射エネルギーの変化分、輻射エネルギーの絶対値、周
囲温度をそれぞれ独立に検出することが可能である。
【００２３】
【発明の効果】請求項１又は２記載の赤外線検知回路で
は、周囲温度によって感度が変化することがなく、絶え
ず一定の感度を維持することができるという効果があ
り、また、赤外線感応抵抗体に入射する輻射エネルギー
の変化分と、輻射エネルギーの絶対値、及び周囲温度を
それぞれ独立に検出することができるという効果があ
る。
は、周囲温度によって感度が変化することがなく、絶え
ず一定の感度を維持することができるという効果があ
り、また、赤外線感応抵抗体に入射する輻射エネルギー
の変化分と、輻射エネルギーの絶対値、及び周囲温度を
それぞれ独立に検出することができるという効果があ
る。
【図１】請求項１記載の発明の構成を示す回路図であ
る。
る。
【図２】請求項２記載の発明の構成を示す回路図であ
る。
る。
【図３】従来の赤外線検知回路を示す回路図である。
【図４】赤外線感応抵抗体の代表的な抵抗値−温度特性
を示す特性図である。
を示す特性図である。
【図５】赤外線検知回路を用いた人体移動検知装置の概
略構成を示す図である。
略構成を示す図である。
【図６】赤外線検知回路を用いた人体移動検知装置の動
作を示す波形図である。
作を示す波形図である。
【図７】従来の赤外線検知回路の周囲温度による感度の
変化を示す図である。
変化を示す図である。
１ 交流増幅器 ２ 直流増幅器 ３ 直流差動増幅器 ４ 直流差動増幅器 ５ 直流差動増幅器 ６ 直流差動増幅器 ７ 積分器 Ｅ 直流電源 Ｒｔ 赤外線感応抵抗体 Ｒｒｅｆ 基準感熱抵抗体 Ｒｆ 帰還抵抗 Ｒｉｖ 帰還抵抗 Ｖｒｅｆ 基準電圧 Ｖｉｎ 入力電圧 Ｖｉｖ 電流検出電圧
Claims (2)
- 【請求項１】 赤外線の輻射エネルギーと周囲温度に
感応する赤外線感応抵抗体と、前記赤外線感応抵抗体と
略同一の温度−抵抗特性で周囲温度の変化に感応する基
準感熱抵抗体と、前記赤外線感応抵抗体と前記基準感熱
抵抗体の並列回路に電流を流すための直流電源と、前記
赤外線感応抵抗体に流れる電流を第１の電圧に変換する
ための第１の帰還抵抗を有する第１の直流差動増幅器
と、前記基準感熱抵抗体に流れる電流を第２の電圧に変
換するための第２の帰還抵抗を有する第２の直流差動増
幅器と、第１の帰還抵抗により第１の直流差動増幅器の
出力として得られる第１の電圧と第２の帰還抵抗により
第２の直流差動増幅器の出力として得られる第２の電圧
の差分を増幅する第３の直流差動増幅器と、第１の電圧
の変化分を増幅する交流増幅器とを備え、前記交流増幅
器の出力を赤外線の輻射エネルギーの変化分の検知出力
とし、第２の直流差動増幅器の出力を周囲温度の検知出
力とし、第３の直流差動増幅器の出力を赤外線の輻射エ
ネルギーの絶対値の検知出力としたことを特徴とする赤
外線検知回路。 - 【請求項２】 赤外線の輻射エネルギーと周囲温度に
感応する赤外線感応抵抗体と、前記赤外線感応抵抗体と
略同一の温度−抵抗特性で周囲温度の変化に感応する基
準感熱抵抗体と、前記赤外線感応抵抗体と前記基準感熱
抵抗体の並列回路に電流を流すための電圧制御型の直流
電源と、前記赤外線感応抵抗体に流れる電流を第１の電
圧に変換するための第１の帰還抵抗を有する第１の直流
差動増幅器と、前記基準感熱抵抗体に流れる電流を第２
の電圧に変換するための第２の帰還抵抗を有する第２の
直流差動増幅器と、基準電圧を出力する基準電源と、第
１の帰還抵抗により第１の直流差動増幅器の出力として
得られる第１の電圧と基準電圧との差分を増幅する第３
の直流差動増幅器と、第２の帰還抵抗により第２の直流
差動増幅器の出力として得られる第２の電圧と基準電圧
との差分を増幅する第４の直流差動増幅器と、第４の直
流差動増幅器の出力電圧を積分する積分器と、第２の電
圧と基準電圧とが略同一電圧となるように前記積分器の
積分出力を前記電圧制御型の直流電源の制御信号として
帰還するフィードバック回路と、第１の電圧の変化分を
増幅する交流増幅器とを備え、前記交流増幅器の出力を
赤外線の輻射エネルギーの変化分の検知出力とし、前記
積分器の出力を周囲温度の検 知出力とし、前記第３の直
流差動増幅器の出力を赤外線の輻射エネルギーの絶対値
の検知出力としたことを特徴とする赤外線検知回路。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20507491A JP3013268B2 (ja) | 1991-08-15 | 1991-08-15 | 赤外線検知回路 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20507491A JP3013268B2 (ja) | 1991-08-15 | 1991-08-15 | 赤外線検知回路 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0545220A JPH0545220A (ja) | 1993-02-23 |
| JP3013268B2 true JP3013268B2 (ja) | 2000-02-28 |
Family
ID=16500995
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20507491A Expired - Lifetime JP3013268B2 (ja) | 1991-08-15 | 1991-08-15 | 赤外線検知回路 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3013268B2 (ja) |
-
1991
- 1991-08-15 JP JP20507491A patent/JP3013268B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0545220A (ja) | 1993-02-23 |
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