JP3613005B2 - 圧力センサ及びドア開閉監視システム - Google Patents

圧力センサ及びドア開閉監視システム Download PDF

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、圧力センサ及びドア開閉監視システムに関するもので、より具体的には、ドアの開閉を検出するのに適したセンサに関する。
【0002】
【従来の技術】
ドアの開閉を検知するためのセンサとしては、スイッチ式,光学式並びに赤外線式等各種の方式があるが、いずれも検知対象のドアの状態・位置を直線監視するものである。そして、設置位置をドアの付近にしなければならないなど制限があり、また、センサを設置していることを第三者から容易に発見されてしまうため、侵入者を検知するというような警備システムに用いる場合には、それに対する対応策をとられやすい。また、1つのセンサで検知できるのは1つのドアだけであるので、複数のドアの開閉を検知するためには、そのドアの数だけセンサが必要となる。
【0003】
一方、係る問題を解決するために、ドアの開閉にともない生じる圧力変化に基づいてドアの開閉を検出するためのセンサとして、例えば,実用新案登録第3039782号公報に開示された「自主警備システム用センサ」がある。またそれを用いたシステムとして,実用新案登録第3039783号の「自主警備システム」がある。
【0004】
係る公報に開示されたセンサは、図1(A)に示すように、筒状のケーシング1の一端に開口1aを設け、そのケーシング1内に開口1a側から順に受圧面となるスクリーン3,対向電極4,増幅回路5を設ける。さらに、ケーシング1の奥側には、透孔6aを有する区画壁6を設け、この区画壁6とケーシング1の奥面との間にチャンバー7を形成し、これにより、微分微差圧計を構成している。このセンサは、同図(B)に示すように、設置した空間の圧力に変動があると、その変化を受圧面で感知し、図示するようなセンサ出力となる。
【0005】
これにより、例えばドアが開閉せず、室内の気圧が一定の場合には、センサ出力は変化せず(基準レベルのまま)、ドアが開閉することにより室内の気圧が変化した場合にはセンサ出力が変化するので、開閉の有無を検知できるようになっている。そして、実用新案登録第3039783号の「自主警備システム」は、上記のセンサと、赤外線センサを1個ずつ室内に設置し、主として微分微差圧センサの出力に基づいてドアの開閉を監視することが示されている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記した従来のセンサ(実用新案登録第3039782号)では、メカ式であるため大型となる。しかも、実際のドアの開閉に伴う圧力変化は非常に小さいので、センサの検出感度を大きくする必要がある。そのように検出感度を大きくするためには、ケーシング1の奥行きLと、チャンバー7の奥行きtの比率を大きくしなければならないので、センサの寸法形状がさらに大型化する。
【0007】
また、微分微差圧計であるので、あくまでも圧力の変化の有無を判断するしかできず、ドアが開いたのか、閉じたのかの判別ができない。
【0008】
さらに自主警備システムでは、室内にドアが複数ある場合に、どのドアが開いたのかの判別ができない。また、仮にセンサ自体が故障した場合には、そのセンサ出力が基準レベルのままとなり、侵入者なしと判断してしまう。つまり、センサの故障を検知する機能がない等各種の問題がある。
【0009】
本発明は、上記した背景に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、上記した問題を解決し、小型で感度良くドアの開閉を検知でき、しかも、ドアが開いたのか閉じたのかの操作状態も認識でき、また、センサの設置位置の規制が少なくまた設置されていること外部から見つかりにくくすることができ、さらに、複数のドアが存在する場合に、少ないセンサでもってどのドアが開閉したかの判定をすることのできる圧力センサ及びドア開閉監視システムを提供することにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】
上記した目的を達成するために、本発明に係る圧力センサでは、受圧側と参照圧側との圧力差を検出する圧力センサにおいて、受圧側と参照圧側との圧力応答性を異ならせる手段を設け、前記受圧側と、前記参照側では、それぞれ同一の空間内の気体の圧力がかかるとともに、前記空間内の気体の圧力の変化のない状態では、前記受圧側と前記参照側との圧力差が生じないように構成し、前記空間内の気体の圧力が、急激に変化した場合には、前記手段による圧力応答性の相違から前記受圧側と前記参照圧力側とで圧力差が生じ、前記空間内の気体の圧力が、大気圧の変化等のゆっくりと圧力が変化する場合には、前記手段による圧力応答性の影響を受けずに前記受圧側と前記参照圧力側とで圧力差が生じないように設定された(請求項1)。この圧力センサは、例えば圧力により変位するダイヤフラムを備えた半導体圧力センサにより実現される。そして、受圧側とは、通常の圧力センサにおいて測定対象圧力がかかる側である。
【0011】
このように、受圧側と参照側で圧力応答性が異なるので、ドアの開閉などに伴い生じる急激な圧力変化は、応答性(応答速度)が早いとその圧力変化を瞬時に圧力センサの感圧部に伝達させることができるものの、応答性が遅いと係る圧力変化を瞬時に伝達することはできない。これにより、受圧側と参照圧側とで上記急激な圧力変化の伝達速度にずれが生じ、差圧がかかる。よって、そのドアの開閉に伴う圧力変化分が上記差圧となり圧力センサで検出される。
【0012】
一方、例えば温度変化や大気圧の変化のようにゆっくりと圧力が変化するような場合には、応答性に差があっても最終的に圧力センサの感圧部に伝達される時期は同じとなり、差圧は生じない。よって、ドアの開閉などの急激な圧力変化にのみに反応してセンサ出力が変化するので、そのドアの開閉を容易に検知できる。
【0013】
しかも、圧力応答速度の違いを利用することで、小型でも高感度にすることができる。さらに、ドアが開いた場合と閉じた場合では、圧力変化の方向が異なる。そして、本発明では、差圧を検知するようにしたため、圧力が上昇したか減少したかも弁別できる。よって、ドアの開閉、より具体的には、ドアが開いた/閉じたの操作状態も認識できる。
【0014】
また、圧力の変化(差圧)を検出するので、必ずしもドアの周囲に設置する必要はなく、配置レイアウトの自由度が増すばかりでなく、直接ドアの動作を監視するのではないので、例えば衝立て・仕切り壁等の裏に隠すこともできる。さらには、1個のセンサで複数のドアの開閉を検知できる。なお、複数のドアのうちどのドアが開閉したかまで判定する場合には、請求項6に記載するようにセンサも複数用意する必要がある。
【0015】
そして、圧力応答性を異ならせる手段としては各種の対応が考えられるが、一例を示すと、前記手段は、少なくとも前記参照圧側に設けられ、気体の通過の抵抗となるフィルタとすることができる(請求項2)。これを実現したのが第1の実施の形態である。
【0016】
また、別の手段としては、参照圧側に設けられた閉空間形成部材(実施の形態では、容器16に対応)とすることができる(請求項3)。この閉空間形成部材は、センサを構成する半導体に形成してもよいし、実施の形態のように外付けとしてもよい。さらに、前記閉空間形成部材に、微小孔をあけるとなおよい(請求項4)。これを実現したのが第2の実施の形態である。またこのように微小孔付き閉空間を形成すると、ごみやほこりなどによって参照圧側の目詰まりが発生するのを可及的に抑制できるという副次的効果も発揮する。
【0017】
一方、前記受圧側が扉を有する室内の圧力を検出するようにするとともに、前記参照圧側は前記室内の圧力と同等の圧力がかかるようにし、前記受圧側と参照圧側との圧力応答性の差を利用して前記扉の開閉に伴う圧力変動を検出するように構成するとよい(請求項5)。なお、参照圧側に室内の圧力と同等の圧力がかかるようにするためには、例えば、室内の気圧と室外の気圧が等しい場合には、参照側を室外から導入させるようにしてもよい。もちろん、受圧側と同様に室内の圧力がかかるようにしてもよい。つまり、ここでいう「同等」とは、「同一」も含む概念である。
【0018】
また、本発明に係るドア開閉監視システムでは、受圧側と参照圧側との圧力応答性を異ならせる手段を設けた前記受圧側と前記参照圧側との圧力差を検出する請求項1に記載の圧力センサを複数用意するとともに、その複数の圧力センサを、監視対象の複数のドアを有する室内に設置し、かつ、前記複数の圧力センサのセンサ出力のずれに基づいて開閉したドアを判定する判定手段(実施の形態では、総合判定部30に対応する)をさらに備えるように構成することである(請求項6)。
【0019】
このように、センサを複数用いることでどのドアが開いたのか閉じたのかが判別できる。つまり、各センサの設置位置とドアとの距離は異なるため、ドアの開閉に伴う圧力変化がセンサ設置位置まで伝達するのにもタイムラグが生じる。そこで、複数のセンサのうちどのセンサが先に圧力変化を検知したかにより、開閉したドアの特定ができる。また、各センサでの検出のタイムラグから、圧力変化の発信源つまり開閉したドアまでの距離がわかるため、少なくとも2個のセンサを設置することにより、実施の形態のように3個はもちろんのことそれ以上のドアに対してもどのドアが開閉したのかの特定ができる。
【0020】
【発明の実施の形態】
図2は、本発明に係る圧力センサの第1の実施の形態を示している。同図に示すように、圧力センサ10は、ステム11とキャップ12を互いの開放面側を接合して構成されるパッケージ13内にセンサチップ14を装着した構成を基本構成としている。つまり、センサチップ14は、圧力を受けて撓むダイヤフラム14aを備えた半導体センサからなり、この例では、ダイヤフラム14aの周縁にピエゾ素子等を装着し、ダイヤフラム14aの変位に追従して変形するピエゾ素子の抵抗値に基づいてダイヤフラム14aの変位量ひいては測定対象圧力を検出可能としている。もちろん、このタイプに限らず、例えばガラス基板等の固定基板をさらに設け、静電容量型のセンサとしたり、その他各種のものを用いることができる。そして、係るセンサチップ14をステム11の底面に取り付ける。
【0021】
ステム11には、その底面中央に貫通孔を設けるとともに、底面外側中央にはその貫通孔に連続する受圧(測定圧)力導入管11aを設けている。これにより、この測定圧力導入管11aを介して導入される圧力がダイヤフラム14aに当たる。
【0022】
また、キャップ12の天面中央には、貫通孔を設けるとともに、天面外側中央にはその貫通孔に連続する参照圧力導入管12aを設けている。これにより、この参照圧力導入管12aを介して導入される参照圧力がダイヤフラム14aの反対側の面に当たる。
【0023】
この結果、ダイヤフラム14aには、その両面に測定圧力(受圧力)と参照圧力が加わるため、両圧力差に応じた量だけダイヤフラム14aが変位するようになる。つまり、測定圧力を参照圧力と比較して、その差に応じた出力を得る差圧計を基本構造としている。
【0024】
ここで本形態では、圧力変化に対する測定圧側と参照圧側で応答性・応答速度を異ならせた。具体的には、参照圧力導入管12a内に、フィルタ15を設置することにより対応している。このフィルタ15は、例えば多孔質材料から構成してもよいし、オリフィスのように構成してもよい。
【0025】
このように構成すると、室内の空気の圧力が、フィルタ15を通過した後の空気となってセンサチップ14に伝わるようになっている。そして、フィルタ15は圧力の急峻な変化は伝わらず,緩やかな変化が伝わるという性質を持つため、ドア開閉等により室内の圧力が急峻に変化した場合には、センサチップ14のダイヤフラム14aの両面(測定圧側と参照圧側)で圧力変化の応答速度が異なり、この差に応じた信号がセンサ出力となって出現する。一方、温度変化や大気圧の変化等の緩やかな圧力変化の場合には、フィルタ15の有無に関係なくその変化が伝わるので、ダイヤフラム14aの両面で均衡がとれる。つまり、センサ出力に変化がなく、係る環境変化に対する影響を可及的に抑制することができる。
【0026】
次に、本形態の使用例を説明する。図3(A)に示すように、監視対象の部屋17の所定位置に圧力センサ10を設置する。この設置位置は、必ずしもドア18の付近にする必要はなく、図示するように離反配置可能である。しかも、仕切り壁19の裏面側等のドア18と直接対向しない位置でもよい。このようにすると、外部からの侵入者等にセンサの存在を知られにくくなるので、センサに対するいたずらを防止し、より確実に検知できる。また、この圧力センサ10の測定圧力導入管と、参照圧力導入管は、ともに部屋17内の空気を内部に導入するように設置している。
【0027】
係る構成をとることにより、以下の測定原理にしたがってドア18の開閉を検知できる。つまり、図示するようにドア18が、部屋17の外側に向けて回転して開くタイプの場合には、図示のドア18を開いている状態からドア18を閉めると、そのドア18の周囲の空気が部屋内に流入するようになり、一旦部屋17内の気圧が上昇する。逆に、ドア18を閉めた状態から開くと、そのドア18の周囲の空気がそのドア18の回転に追従して部屋18の外に排出される。これにより、部屋17の内部気圧は減少する。もちろん、部屋18の内外で気圧差がなければ、その後、流出した空気が部屋内に戻るため、一旦気圧が上昇後平衡状態となる。
【0028】
このようにドア18の開閉により部屋17の圧力が変化し、しかも、その圧力変化(昇降)の方向が逆になる。従って、センサ出力も、図3(B)のようにドアの開閉に伴う波形が出現し、しかも「閉じる」と「開く」ではその凸の方向が逆になる。よって、そのセンサ出力に基づいて開閉の有無さらには、どちらの動作かも識別できる。
【0029】
図4は、本発明に係る圧力センサの第2の実施の形態を示している。基本的なセンサ構造は、図2に示す第1の実施の形態と同様であるので、同一符号を付しその詳細な説明を省略する。
【0030】
ここで本形態では、圧力変化に対する測定圧側と参照圧側で応答性を異ならせるための構造として、フィルタ15の替わりにバッファ空間(閉空間)を持たせるようにした。つまり、参照圧力導入管12aに容器16を取り付ける。この容器16は、比較的大きな内容積の空間をもつ本体16aを持ち,その本体16aの側面に微小孔16bを形成し、その微小孔16bと反対側に形成した接続管16cにて、上記参照圧力導入管12aと連結するようにしている。
【0031】
これにより、センサチップ14のダイヤフラム14aは、微小孔16b,本体16a,接続管16c,参照圧力導入管12aを介して大気開放されることになる。本体16aの空間は、微小孔16bに対して非常に大きな容積を持つため、それら微小孔16bと本体16a内の空間とが、電気的な抵抗とコンデンサの役割を果たす。つまり、ドア開閉等の急峻な圧力変化は、測定圧側では測定圧力導入管11aを介してセンサチップ14に直接伝わる。一方、参照圧側では微小孔16bを通過し、本体16a(空間),参照圧力導入管12aを介してセンサチップ14に伝わる。従って、係る圧力が、微小孔16bを通して空間内に広がる時間と、ドア開閉等による急峻な圧力変化の時間に差を生じ、瞬時にダイヤフラム14aの参照側にまで圧力変化が伝達されない。従って、この応答速度の差から、ダイヤフラム14aの参照側には、ドアが開閉する前の状態の圧力或いはそれにほぼ等しい圧力が加わったままとなるので、ドアの開閉に伴い変化した圧力との差圧がセンサチップ14のダイヤフラム14aにかかる。よって、第1の実施の形態と同様の原理にしたがい、ドアの開閉を検知することができる。
【0032】
次に、上記した圧力センサを用いて実際のドアの開閉を検知するための信号処理回路について説明する。図5に示すように、係る信号処理回路20は、圧力センサ10の出力を受け、所定の信号処理を行うもので、本形態では、実際の開閉を検知する監視モードと、その監視モードで監視する際の判断基準(知識)を生成する学習モードを備えている。
【0033】
まず、圧力センサ10の出力は、増幅部21で増幅された後、フィルタ部22にて不必要な周波成分を除去し、A/D変換部23にてデジタル信号に変換されるようになっている。そして、この変換されたデジタル信号が、倍率決定部24を介して接点切替器25に送られ、択一的に選択された学習部26或いは判定部27に送られるようになっている。そして、学習部26或いは判定部27での処理結果が出力部28に送られ、所定の態様で出力される。また、各処理部に対する切替命令・設定命令は、設定部29からの制御信号に基づいて行われるようになっている。そして、上記した各処理部の具体的な構造は、以下のようになっている。
【0034】
増幅部21は、センサ出力の信号レベルを、処理可能なレベルまで増幅するもので、その増幅率は、倍率決定部24で決定され、その倍率決定部24から送られる制御信号に基づいて設定されるようになっている。具体的には、増幅部21の増幅器の倍率を決める抵抗の比率が選択され、その増幅部21で増幅された信号が、A/D変換部23の入力レンジ(或いは出力レンジ)に収まるように値に設定される。つまり、波形のピーク値が入力レンジを上回る場合には増幅率を下げ、入力レンジを下回る或いは極端に小さい場合には増幅率を上げるようにセットされる。
【0035】
フィルタ部22は、増幅された信号のうち判定に不必要な周波数成分を除去するもので、低周波成分を除去するハイパスフィルタと高周波成分を除去するローパスフィルタを直列に接続したものを設置する。遮断周波数は、ハイパスフィルタの場合には信号の直流分を除去できる程度(例えば1Hz以下)とし、ローパスフィルタの場合には信号に関係ない高周波成分ノイズの周波数または圧力センサの特性となる周波数帯域(例えばlkHz程度)に選べばよい。そして、この遮断周波数の設定は、設定部29にて行う。
【0036】
A/D変換部23は、フィルタ部22を通過したアナログ信号をデジタル信号に変換するもので、例えば、0から5Vまでの範囲を、0から255までの整数値に置き換える(8ビットの場合)ものである。
【0037】
倍率設定部24は、図6に示すような内部構造となっている。すなわち、A/D変換部23から接点切替器25に対してスルー状態で信号を伝送するラインに対してスイッチSを介して分岐経路を設け、その分岐経路に対して直列に電圧比較部24aと制御信号発生部24bを取り付けた構造としている。スイッチSは、設定部29からの制御信号に基づいて開閉するもので、学習モードの時に接点を閉じるようになっている。
【0038】
そして、電圧比較部24aは、受け取ったデジタル信号が、A/D変換部23の出力レンジを越えているか否かを判断し、超えている場合には、制御信号発生部24bに現在の制御信号から1段階数値を下げるように指令を出す。また、受け取ったデジタル信号が予め定めた値よりも小さい場合には、現在の制御信号から1段階数値を上げるように指令を出すようになっている。
【0039】
この判断は、学習モードの状態で、実際にドアを開閉し、その開けた時や、閉めた時のセンサ出力の波形に基づいて行う。つまり、波形のピークが所定の範囲になるように制御する。従って、例えばホールド機能を付加しておくと、簡単に波形のピークを認識し、その値が適正か否かが判断できるのでより好ましい。そして、制御信号発生部24bは、増幅部21に対して増幅率についての制御信号を送るようになっている。
【0040】
学習部26は、図7に示すように、直列接続されたトリガスイッチS1,波形記憶部26a,閾値算出部26bで構成される。トリガスイッチS1は、設定部29からのトリガ信号を受けてスイッチを閉じるようになっている。つまり、接点切替器25で学習部26側に接続(学習モードを選択)した状態でドア開閉と同時に設定部29からトリガ信号を発生させると、A/D変換部23の出力信号(デジタル信号)が、波形記憶部26aに取り込まれる。このデジタル信号は、一定時間またはある記憶容量に達するまで取り込まれる。
【0041】
そして、閾値算出部26bでは、この記憶されたデジタル信号から判定に必要な閾値が計算される。この閾値の算出アルゴリズムは各種のものを用いることができるが、例えば,以下のような演算により算出することができる。すなわち、波形記憶部26aに記憶された波形データの平均値Vaとピーク値Vpを求め、次式に代入することにより閾値Vhを求めることができる。
【0042】
Vh=(Vp−Va)×0.5+Va
そして、極値算出部26bの出力(閾値)が次段の出力部28と判定部27に送るようになる。なお、ドアを開く場合と閉じる場合では、そのセンサ出力は逆になるので、それぞれについて学習を行い閾値を求める。その際、図示省略するスイッチ(操作部29等に設ける)により、どちらの操作を行うかを教えるようにしている。また、ドアを部屋の外に対して移動して開く場合と、部屋の中に向けて移動することにより開く場合では、センサ出力が逆になる。上記のように予めどちらの操作をするかを教えることにより、そのセンサ出力の波形からどちらのタイプかを認識できるので、それに応じて閾値と判定アルゴリズム(閾値より大きい場合に閾値を超えたと認識するか、小さい場合に閾値を超えたと認識するか)を自動的に決定することもできる。もちろん、予めドアのタイプをセットするスイッチを設けていてもよい。
【0043】
判定部27は、図8に示すように記憶部27aと閾値比較部27bを備えている。この記憶部27aには、学習部26から送られてきた闘値が記憶される。そして、閾値比較部27bでは、センサ出力に基づく値と閾値とを比較し、その結果を出力するようになっている。すなわち、接点切替器25で判定部側が選択(判定モードに選択)されると、まず記憶部27aから闘値を読み出し、A/D変換器23からのデジタル信号が閾値比較部27bに送られ、そこにおいて両者を比較し、デジタル信号が閾値を越えたときに異常信号を出力し、越えないときには正常信号を出力する。この判定結果を出力部28に送るようになる。これが通常の防犯モードにおける動作である。
【0044】
さらに本形態では、非防犯モード(設定部29により設定される)を設け、この非防犯モードが選択された場合には、デジタル信号がある一定時間閾値を越えないときに異常を出力し、それ以外は正常信号を出力するようにしている。
【0045】
つまり、防犯モードは室内に人が入ってはいけないときに使用する。従って、ドア開閉などの圧力の急激な変化があったときは、人が侵入してきたおそれが高いため、異常とする。これにより、侵入者の有無の監視が行える。一方、非防犯モードは室内に人が常時出入りするときに使用する。この場合には、ドア開閉にともなう圧力変化があることが正常であるので、ドアの開閉を検知しても異常とはしない。そして、この非防犯モードでは、ドアの開閉が行われ、センサ出力が変化するのが正常であるので、一定時間圧力変化がまったく変化しないときには、圧力センサの故障や、圧力センサが蓋で覆われるなどの障害があったと推定できる。そこで、一定時間閾値を超えないときに異常を出力するようにした。これにより自己診断ができる。
【0046】
出力部28は、図9に示すように閾値数値表示部28aとLED表示部28bを備えている。閾値数値表示部28aは、学習部26で計算された閾値を数値として表示するもので、表示の仕方は、例えば数値そのものを液晶などで表示したり、LEDを多数並べたもので閾値の数値に相当する分だけ点灯させてもよい。また、LED表示部28bは、判定部27から正常信号が送られてきたときには緑色LEDを点灯させ、異常信号が送られてきたときには赤色LEDを点灯させるようになっている。
【0047】
設定部29は図10に示すように、遮断周波数設定部29a,学習/判定切替SWa29b,防犯/非防犯切替SW29c,トリガ信号発生部29d等を備える。遮断周波数設定部29aはフィルタ部22の遮断周波数を設定するもので、数値で入力するようにしている。そして、この数値入力の方法は,例えば,キーボードやダイヤルで入力してもよい。
【0048】
学習/判定切替SW29bは、接点切替器25の接点を学習か判定かに選択するスイッチであり、学習モードにすると学習部26につながり、判定モードにすると判定部27につながるようになっている。
【0049】
防犯/非防犯切替SW29cは判定部27に接続され、判定アルゴリズムが選択される。つまり、防犯のときには閾値を越えたときに異常とし、非防犯のときには閾値をある一定時間越えないときに異常とする。
【0050】
トリガ信号発生部29dは、学習部26へ接続され、学習開始のためのトリガ信号を発生する。このトリガ信号の発生はボタンでもよいし、また、外部からパルス信号を送るようにしてもよい。そして、このトリガ信号を受けて学習部26のスイッチSが一定期間閉じるようになる。
【0051】
図11は、上記した圧力センサを用いたドア開閉を監視するシステムの一例を示している。本発明のシステムは、図3で説明したように圧力センサを1個設置する場合はもちろんのこと、図11に示すように複数(この例では2個)設けるようにしてもよい。このようにセンサを複数設置することにより、複数のドアのどのドアが開閉したのかの認識もできるようになる。
【0052】
すなわち、図示するように、部屋17には3つのドア(A,B,C)が設けられており、その部屋の任意の位置に第1センサ10aと第2センサ10bを設けている。この各センサ10a,10bは所定距離だけ離して設置しているので、ドアA或いはドアCから両センサ10a,10bまでの距離が異なる。そして、ドアBからの距離は等しくしている。さらに、各ドアA,B,Cは、いずれも回転式で、部屋17の外に回転することによりドアを開くタイプのものを用いている。
【0053】
なお、図示の例では、第1センサ10a側のみを仕切り壁17の裏面に隠すように配置したが、これは、仕切り壁19があってもなくても検出感度には影響を与えず、第2センサ10bのように部屋17内に露出状態で設置してよいことを説明するために表記したものである。よって、実際の設置に際しては、各センサをともに仕切り壁などの奥に隠すように設置してもよいし、逆にいずれのセンサも露出状態としてもよい。
【0054】
上記のように構成すると、いずれかのドアを開けた場合には、部屋内の気圧が下がるため、センサ出力は低下し、逆にドアを閉じた場合には、部屋内の気圧が上がるためセンサ出力は上昇する。つまり、図12(A)に示すように、センサ出力が圧力上昇の場合には、ドアが閉じたと判断でき、同図(B)に示すようにセンサ出力が圧力減少の場合にはドアが開いたと判断できる。この場合に、2つのセンサがともに同じ結果を出していることから、誤検出でなく、上記のようなドアの開閉の有無及びどちらの操作であったかについての判定結果の確度が向上する。
【0055】
そして、そのドアの開閉に伴うセンサ出力の変化は、ドアからの距離によっても圧力変化の伝達時間が異なるので、ドアに近いセンサほど早く応答する。つまり、図12にも示すように、ドアの開閉に伴う波形の発生時期にタイムラグが生じる。
【0056】
従って、どちらのセンサが先にドアの開閉に伴う圧力変動を検知したかによってどのドアが開いたのかの認識をすることができる。すなわち、図13(A)に示すように、第1センサ10aの方が先に検知した場合には、第1センサ10a側に位置するドアAが開閉したものと判断でき、しかも、圧力上昇であるため、ドアAが閉じたと判断できる。
【0057】
同様に、同図(B)に示すように、第2センサ10bの方が先に検知した場合には、ドアCが閉じたと判断できる。さらに、同図(C)に示すように、両センサ10a,10bがほぼ同時に検知した場合には、ドアBが閉じたと判断できる。もちろん、各波形図において下に凸の波形の場合には、対応するドアが開いたと判断することができる。
【0058】
また、図16に示すように、各ドアA,B,Cが、スライドさせる場合には、そのドアの移動にともなう空気の流出入があまりないので、圧力変化が少ない。但し、図示するように、部屋17の一部が開口17aされており、そこから気体が流入したり、流出しているような場合には、ドアを開けた状態と閉じた状態では、圧力変化が生じるので上記と同様の原理にしたがってドアの開閉を検知できる。つまり、開口17aから気体が流入している場合には、ドアを開くと部屋から気体が逃げ出すので圧力が下がり、ドアを閉じると元に戻るため圧力が上昇する。また、開口17aから気体が流出している場合には、上記と逆の現象となる。
【0059】
そして、上記のようなドアの開閉を検知するためのシステム構成としては、例えば、図17に示すようなブロック図により達成できる。つまり、室内の所定位置に設置した両センサ10a,10bの出力をそれぞれ信号処理回路20a,20bに接続する。ここで使用する信号処理回路は、図5に示す信号処理回路20とほぼ同様の構成のものをとることができる。異なる点は、判定部27の出力(判定結果)を、外部に出力させる機能を持たせることである。つまり、各信号処理回路20a,20bにおける判定部27の出力を、総合判定部30に与えるようにする。そして、総合判定部30では、内蔵するタイマなどを用いたり、適宜の論理回路を組むことにより、いずれのセンサからの検出信号が早く届いた(或いは同じ)かを認識し、どのドアが開閉したかを判断するとともに、その波形の方向からそのドアの操作(開いた/閉じた)についても判定する。そして、その判定結果を出力部31に送り、所定の警報出力をするようにしている。この出力部31の出力態様としては、音声・光等各種のものを用いることができる。
【0060】
【発明の効果】
以上のように、本発明に係る圧力センサでは、参照圧側と受圧側の差圧を検知するセンサにおいて両者の圧力応答性を異ならせたため、小型で感度良くドアの開閉を検知でき、しかも、ドアが開いたのか閉じたのかの操作状態も認識でき、また、センサの設置位置の規制が少なくまた設置されていることが外部から見つかりにくくすることができる。
【0061】
本発明に係るドア開閉監視システムでは、複数のセンサのセンサ出力のタイムラグに基づいて複数のドアのうちどのドアが開閉したかを認識できる。しかも、タイムラグに基づくため、少ないセンサでもってどのドアが開閉したのかの判定をすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】従来例を示す図である。
【図2】本発明に係る圧力センサの第1の実施の形態を示す図である。
【図3】その使用例を示す図である。
【図4】本発明に係る圧力センサの第2の実施の形態を示す図である。
【図5】信号処理回路を示す図である。
【図6】倍率決定部の内部構造を示す図である。
【図7】学習部の内部構造を示す図である。
【図8】判定部の内部構造を示す図である。
【図9】出力部の内部構造を示す図である。
【図10】設定部の内部構造を示す図である。
【図11】本発明に係るドア開閉監視システムの実施の形態における設置状態を示す図である。
【図12】その動作原理を説明する図(その1)である。
【図13】その動作原理を説明する図(その2)である。
【図14】その動作原理を説明する図(その3)である。
【図15】その動作原理を説明する図(その4)である。
【図16】本発明に係るドア開閉監視システムの別の実施の形態における設置状態を示す図である。
【図17】本発明に係るドア開閉監視システムの実施の形態を示すブロック図である。
【符号の説明】
10 圧力センサ
11 ステム
12 キャップ
13 ケーシング
14 センサチップ
15 フィルタ
16 容器
16a 本体(閉空間)
16b 微小孔
20 信号処理回路

Claims (6)

  1. 受圧側と参照圧側との圧力差を検出する圧力センサにおいて、
    受圧側と参照圧側との圧力応答性を異ならせる手段を設け、
    前記受圧側と、前記参照側では、それぞれ同一の空間内の気体の圧力がかかるとともに、
    前記空間内の気体の圧力の変化のない状態では、前記受圧側と前記参照側との圧力差が生じないように構成し、
    前記空間内の気体の圧力が、急激に変化した場合には、前記手段による圧力応答性の相違から前記受圧側と前記参照圧力側とで圧力差が生じ、
    前記空間内の気体の圧力が、大気圧の変化等のゆっくりと圧力が変化する場合には、前記手段による圧力応答性の影響を受けずに前記受圧側と前記参照圧力側とで圧力差が生じないように設定されたことを特徴とする圧力センサ。
  2. 前記手段は、少なくとも前記参照圧側に設けられ、気体の通過の抵抗となるフィルタであることを特徴とする請求項1に記載の圧力センサ。
  3. 前記手段は、前記参照圧側に設けられた閉空間形成部材であることを特徴とする請求項1に記載の圧力センサ。
  4. 前記閉空間形成部材に、微小孔を開けたことを特徴とする請求項3に記載の圧力センサ。
  5. 前記受圧側が扉を有する室内の圧力を検出するようにするとともに、前記参照圧側は前記室内の圧力と同等の圧力がかかるようにし、
    前記受圧側と参照圧側との圧力応答性の差を利用して前記扉の開閉に伴う圧力変動を検出するようにした請求項1〜4のいずれか1項に記載の圧力センサ。
  6. 請求項1に記載の圧力センサを複数用意するとともに、その複数の圧力センサを、監視対象の複数のドアを有する室内に設置し、
    かつ、前記複数の圧力センサのセンサ出力のずれに基づいて開閉したドアを判定する判定手段をさらに備えたドア開閉監視システム。
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