JP4308506B2

JP4308506B2 - アクチュエータ駆動装置

Info

Publication number: JP4308506B2
Application number: JP2002346556A
Authority: JP
Inventors: 修松本; 宏松田
Original assignee: Inax Corp
Current assignee: Inax Corp
Priority date: 2002-11-28
Filing date: 2002-11-28
Publication date: 2009-08-05
Anticipated expiration: 2022-11-28
Also published as: JP2004176488A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明はアクチュエータ駆動装置に関し、特にドップラーセンサを用いたアクチュエータ駆動装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ドップラーセンサは、送信部から発した送信波が移動する検知対象に当って反射すると、その反射波の周波数が送信波に対して変化する、即ち送信波と反射波とで周波数にずれが生ずるドップラー効果を利用したセンサで、移動する検知対象の有無や移動の向き，移動速度等を検知するセンサとして各種分野で利用されている。
【０００３】
このドップラーセンサは人体検知センサとしても用いられている。
例えば下記特許文献１には、かかるドップラーセンサを用いて人体の接近又は離間を検知し、その結果に基づいてマイコンを搭載した制御装置により照明や空調器，ドア等の作動を制御するようになした点が開示されている。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００１−３０５２２０号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
この特許文献１においてもそうであるように、従来のドップラーセンサの利用の仕方は、単に人体等移動する検知対象が接近運動しているか離間運動しているか等を検知するセンサとしての利用に止まるものであり、従来にあってはその結果をマイコン等の信号処理回路で信号処理し且つ各種アクチュエータ等の制御対象を制御するものであった。
この場合ドップラーセンサの他に信号処理回路を含む制御装置が必要で、必然的にアクチュエータ駆動装置の構成が複雑化し、またこれに伴ってコストも高いものとなってしまう。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明のアクチュエータ駆動装置はこのような課題を解決するために案出されたものである。
而して請求項１のものは、ドップラーセンサからの出力を駆動源として利用し、アクチュエータを駆動するようになしてあり、前記ドップラーセンサは移動する検知対象の接近時と離間時とで正，負逆の電圧を出力し、正の電圧出力で前記アクチュエータを一方向に、負の電圧出力で他方向に駆動するようになしてあることを特徴とする。
【０００７】
請求項２のものは、請求項１において、前記ドップラーセンサは送信部と第１及び第２受信部とを有しており、該第２受信部が該第１受信部に対して、送信波の波長をλとしたときｎ（λ／２）＋λ／４（ｎ：整数）だけ位置をずらせて配置してあることを特徴とする。
【０００８】
【作用及び発明の効果】
以上のように本発明は、ドップラーセンサの出力をそのまま駆動源として利用し、所定のアクチュエータを駆動するようになしたもので、本発明によれば、複雑な信号処理回路を省略することができ、従ってアクチュエータ駆動装置の構成を簡素なものとなし得て、そのコストも低減することができる。
【０００９】
本発明では、検知対象の接近時と離間時とでドップラーセンサから正，負逆の電圧を出力し、そして正の電圧出力でアクチュエータを一方向に、また負の電圧出力で他方向に駆動するようになす。
これにより、検知対象の接近時と離間時とでアクチュエータを互いに逆向きの方向に駆動することが可能となる。
【００１０】
本発明においては、好適にはドップラーセンサを送信部と第１及び第２受信部とを備えて構成し、そしてその第２受信部を第１受信部に対し、送信波の波長をλとしたとき、ｎ（λ／２）＋λ／４（ｎ：整数）だけ位置をずらせて配置しておく（請求項２）。
この場合、第２受信部における受信波の波形は、第１受信部における受信波の波形に対して位相がπ／２だけずれた波形となり、従って第1受信部における波形を基準としたとき、第２受信部における波形は検知対象の接近時と離間時とで逆転した波形となる。
【００１１】
それ故検知対象の接近時と離間時とで、第２受信部からの電圧出力は正，負逆の電圧となり、アクチュエータを正電圧と負電圧とで互いに逆向きに駆動することで、検知対象の接近時と離間時とでアクチュエータを互いに逆向きに作動させることが可能となる。
【００１２】
本発明は、特に電磁バルブにおける電磁コイルの駆動装置として好適なものである。
【００１３】
【実施例】
次に本発明の実施例を図面に基づいて詳しく説明する。
図１において１０はドップラーセンサで、１２は送信器であり、送信部（送信アンテナ）１４からマイクロ波を送信する。その周波数ｆは約１０ＧＨｚである。
【００１４】
１６は第１受信部（第１受信アンテナ）で、１８は第２受信部（第２受信アンテナ）である。
第２受信部１８は、第１受信部１６に対しπ／２だけ、即ち送信波の波長をλとしたときλ／４だけ位置をずらせて配置してある。
【００１５】
このドップラーセンサ１０では、移動する検知対象２０に対して送信部１４から周波数ｆでマイクロ波を送信する。
この送信波は、第１受信部１６及び第２受信部１８においても受信される。
【００１６】
送信部１４から発せられた送信波は、移動する検知対象２０に当って反射し、その反射波が第１受信部１６及び第２受信部１８において受信される。
尚、反射波の周波数ｆ_ｒは検知対象２０が離間するときには送信波の周波数ｆに対して低くなり、また検知対象２０が接近するときには送信波の周波数ｆに対して高い周波数となる。
【００１７】
その際の反射波の周波数ｆ_ｒは以下の式（１）で与えられる。
ｆ_ｒ＝{(1−v／c)／(1＋v／c)}ｆ≒(1−2v／c)ｆ・・・式（１）
ここでｖは検知対象２０の移動速度で、検知対象２０が離間するときにｖの値は正となり、接近するときには負の値となる。
またｃは送信波の速度で、ここでは送信波が電磁波であることからｃは光速となって、ｃ＝３×１０^８m／sとなる。
尚、ｖは例えばｖ＝0.1m／s程度である。
【００１８】
図１（Ｂ）は、第１受信部１６及び第２受信部１８における受信波の波形モデル図であって、（イ）は第１受信部１６における受信波１の波形を、（ロ）,（ハ）は第２受信部１８における受信波２の波形を表している。
尚（Ｂ）（ロ）は検知対象２０が接近する際の第２受信部１８の受信波２の波形ｂ-１を示し、また（ハ）は検知対象２０が離間する際の第２受信部１８の受信波２の波形ｂ-２を表している。
【００１９】
（イ）の波形ａと（ロ）の波形ｂ-１との比較から明らかなように、第２受信部１８の受信波２の波形ｂ-１は、第１受信部１６の受信波１の波形ａに対しπ／２（λ／４）だけ波形の位相がずれている。
これは、第２受信部１８の位置を第１受信部１６に対しλ／４だけずらせて配置したことによるものである。
【００２０】
また一方、（ロ）の波形ｂ-１と（ハ）の波形ｂ-２とを比較して明らかなように、第２受信部１８における波形は、検知対象２０の接近時の波形ｂ-１に対し、離間時の波形ｂ-２は丁度反転した波形となる。
即ち第２受信部１８の受信波２の波形ｂ-１，ｂ-２は、第１受信部１６を基準として見たときπ／２だけ位相がずれた波形となり、且つ検知対象２０の接近時と離間時とで波形が反転したものとなる。
尚、（Ｂ）において横軸は時間を、縦軸はドップラーセンサ１０の電圧出力値を表している。
【００２１】
図２は第２受信部１８からの出力を電圧増幅した結果の波形Ｂ-１,Ｂ-２を表したものである。
図１（Ｂ）に示しているように第２受信部１８における出力電圧は、第１受信部１６を基準としたとき検知対象２０の接近時において負電圧となり、検知対象２０の離間時において正電圧となる。
【００２２】
そこで図２において例えば基準電圧＋１Ｖを設定して、その基準電圧との比較を取ると、検知対象２０の接近時においては−５Ｖの負電圧が発生し（電圧増幅の結果波形中心から±４Ｖの電圧を発生させる場合）、また検知対象２０の離間時においては基準電圧に対し＋３Ｖの正電圧が発生する。
【００２３】
従ってそれら発生した電圧を、図３に示す電磁コイル２８に印加することで、検知対象２０の接近時において電磁コイル２８を−５Ｖで駆動し、また検知対象２０の離間時において電磁コイル２８を＋３Ｖで駆動することができる。
【００２４】
図３はドップラーセンサ１０を含むアクチュエータとしての、電磁コイル２８の駆動装置の構成例を示したもので、図示のようにこの駆動装置２２は電圧増幅回路２４，基準電圧比較回路２６を備え、その電圧増幅回路２４によってドップラーセンサ１０からの電圧出力を電圧増幅する。
また基準電圧比較回路２６でその増幅電圧と設定した基準電圧とを比較して、その差電圧をアクチュエータとしての電磁コイル２８への印加電圧とする。
この場合電磁コイル２８には検知対象２０の接近時と離間時とで逆向きの電流が流れる。
【００２５】
この電磁コイル２８は、図４に示す電磁バルブ４０の電磁コイルであり、従って検知対象２０の接近時において電磁バルブ４０を開く向きに、電磁コイル２８に電流を通じ、また検知対象２０が遠ざかるときに電磁バルブ４０を閉じる向きに、電磁コイル２８に電流を通ずるようになしておくことで、検知対象２０の接近時において自動的に電磁バルブ４０を開き、また離間時において自動的に電磁バルブ４０を閉じるようになすことができる。
【００２６】
即ち本例においてドップラーセンサ１０は、検知対象２０の接近と離間とを検知すると同時に、これに合せて電磁バルブ４０を開閉させるための正,負逆の電圧を発生させる。
この例の駆動装置２２では、そのドップラーセンサ１０の出力をそのまま駆動源として利用し、電圧増幅した上で電磁バルブにおける電磁コイル２８に作用させる。
【００２７】
尚ここで、電磁バルブ４０の開弁時において−５Ｖの負電圧を電磁コイル２８に印加し、また閉弁時において電磁コイル２８に＋３Ｖの電圧を印加するようにしているのは、開弁時の方が閉弁時よりもより大きな電力を必要とするためである。
【００２８】
図４は電磁バルブ４０の具体的な構成例を示したもので、ここでは電磁バルブ４０が、開弁状態と閉弁状態と保持するラッチ式の電磁バルブとして構成されている。
この図において３０は磁性材料から成る固定コア、３２は同じく磁性材料から成るプランジャ弁体で、３４はプランジャ弁体３２が開弁作動した後において、これを開弁状態に保持するラッチマグネット、３６は水路であり、３８はその水路３６上に設けられた弁座である。
【００２９】
このラッチ式電磁バルブ４０は次のように作動する。
即ち、検知対象２０の接近時において電磁コイル２８に負の−５Ｖの電圧が印加されると電磁コイル２８に電流が流れて、プランジャ弁体３２が固定コア３０側に吸引されて、そこに吸着される。これによって水路３６が開放状態とされる。
尚このとき、固定コア３０に吸着されたプランジャ弁体３２は、ラッチマグネット３４の磁力によって、電磁コイル２８への通電停止後においてもその開弁状態に保持される。
【００３０】
一方検知対象２０の離間時に電磁コイル２８に＋３Ｖの電圧が印加されると、ここにおいて電磁コイル２８に上記とは逆向きに電流が流れてその電流によりプランジャ弁体３２が図中上向きに押し上げられる。押し上げられたプランジャ弁体３２には弁座３８に着座して水路３６を遮断する。
このとき、プランジャ弁体３２はスプリング４２の付勢力によって、電磁コイル２８への通電が停止された後においても弁座３８への着座状態、即ち閉弁状態に保持される。
【００３１】
以上のように本例によれば、ドップラーセンサ１０からの出力をそのまま駆動源として利用し、電磁コイル２８を駆動するようにしているため、複雑な信号処理回路を省略することができ、駆動装置２２の構成を簡素なものとなし得て、そのコストも低減することができる。
【００３２】
以上本発明の実施例を詳述したがこれはあくまで一例示である。
例えば上例ではドップラーセンサの出力に基づいて電磁コイルを駆動するようにしているが、モータその他のアクチュエータを駆動するようになすことも可能であるなど、本発明はその趣旨を逸脱しない範囲において種々変更を加えた形態で構成可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例におけるドップラーセンサの構成を出力波形とともに示す図である。
【図２】図１の出力波形を電圧増幅した波形図である。
【図３】本発明の一実施例の駆動装置の構成説明図である。
【図４】図３の電磁コイルを含んだ電磁バルブの構成図である。
【符号の説明】
１０ドップラーセンサ
１４送信部
１６第１受信部
１８第２受信部
２０検知対象
２２駆動装置
２８電磁コイル
４０電磁バルブ

Claims

ドップラーセンサからの出力を駆動源として利用し、アクチュエータを駆動するようになしてあり、
前記ドップラーセンサは移動する検知対象の接近時と離間時とで正，負逆の電圧を出力し、正の電圧出力で前記アクチュエータを一方向に、負の電圧出力で他方向に駆動するようになしてあることを特徴とするアクチュエータ駆動装置。
請求項１において、前記ドップラーセンサは送信部と第１及び第２受信部とを有しており、該第２受信部が該第１受信部に対して、送信波の波長をλとしたときｎ（λ／２）＋λ／４（ｎ：整数）だけ位置をずらせて配置してあることを特徴とするアクチュエータ駆動装置。