JP4740160B2 - 動力装置用モータを使用不能にするための操作者検出回路 - Google Patents

動力装置用モータを使用不能にするための操作者検出回路 Download PDF

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Description

本発明は、一般的に言って、特にある装置のコンポーネント、例えば駆動装置特に動力装置のモータを使用不能にすることによって、前記装置の完全動作を不能にするための容量性操作者検出回路に関するものである。
より特定すると、本発明は、手で握られると動力装置の動作を可能にするがグリップ面から操作者の手が離れたことを検知すると前記の装置の完全動作を不能にするグリップ面に取り付けられる容量性検出電極に結合される電荷移動センサを有する容量性操作者検出回路に関するものである。
手動動力付きの芝刈り及び庭園保守設備、建設設備、及びチェーンソー、芝刈り機、除雪機、芝生縁刈り機、庭園用トラクタ、耕運機など農業機械器具は、広範囲に使用されている。この種の設備は、操作者が設備を操作し制御するために握るグリップ面を有する二重ハンドグリップ、ステアリングホイールまたはハンドルバーを含む。既知の機械的及び電気的デッドマンスイッチは、操作者の手がグリップ面上にないことを検知して、動力装置のモータを切るための信号を送る。この種の機械的スイッチは市販されているが、電気的デッドマンスイッチシステムは現在市販されていない。
米国特許第３，７０３，２１７号は、操作者の手がある場合に第一の電荷値を生成し操作者の手がない場合に第二の値を生成する容量性検出電極を含むステアリングホイールを含む電気システムを開示している。ブリッジ回路が、電荷を上記の検出電極へ与えて、操作者の手があるとき第一の電極電荷値を検出すると第一の出力信号を生成し、第二の電極電荷値を検出すると第二の出力信号を生成する、電荷移動処理センサ（charge transfer processing sensor）として動作する。それぞれ第一と第二のそれぞれのセンサ出力信号は、車両モータが運転を継続するか、またはこれらが異なる場合車両の電源を切ることができるように電気的に結合される。
米国特許第６，５０１，２８１号は、操作者の手がある場合には第一の電荷値を生成し、これがない場合には第二の値を生成する容量性検出電極へ周期的に電荷を送る自動較正電荷移動処理センサを開示している。この電荷移動センサは、第一及び第二の電極電荷値を検出しこれを処理して、車両モータが動作し続けられるように、または第一の値と異なる第二の値を検出した場合動力部をオフに切り替えることによって車両の電源を切ることができるようにそれぞれの出力信号を生成する。
人がグリップ面に触れないとき（「ハンドオフ」状態）この種のシステムは全電気キャパシタンスを有する。グリップ面に触れると（「ハンドオン」状態）、システムキャパシタンスが増大する。動力装置のエンジンを始動すると、既知のＱＴセンサは自身を較正して、グリップ面に取り付けられる検出電極において「ハンドオフ」状態として測定された容量を設定する。装置のモータを始動するためには第一の人がモータを始動させる一方で別の人がグリップ面を握る必要がある可能性がある。操作者の手が実際にグリップ面上に置かれてエンジンが始動されると、上記の開示された自動較正センサは、この「ハンドオン」状態を「ハンドオフ」状態として規定する。「ハンドオン」グリップ面状態から「ハンドオフ」状態への物理的変化は、システムの全キャパシタンスを減少させる。従って、センサが上述のような偽りの「ハンドオン」状態で自身を較正すると、システムキャパシタンスの次の変化後に生じる次の較正プロセスまで「ハンドオフ」状態は検出されないことになる。先行技術の場合、センサは開示されるシステムにおけるキャパシタンスの一方向の変化しか記録しない。
ビット情報値すなわちディジット（digit）に関して説明すると、電荷移動センサは定期的に操作者検出電極へ電荷を送り、この電極から値を受け取ってこれを内部的に処理する。このセンサは動力装置が始動されるたびに標準の第一の「ハンドオフ」ディジット数を設定する。その後、センサが電荷を電極へ移送するたびに、センサは戻り値を受け取り、これを内部的に処理して、第二のディジット値が上記の第一のディジット値と異なる場合動力装置のエンジンを停止させるセンサ処理出力信号を生成する。内部処理センサの始動時自己較正（self-calibration）は不完全であり、別の問題を引き起こす。
水とほこりがグリップ面上に見られたり操作者が手袋を使用したりすることはよくあるが、これは、検出回路の全キャパシタンスを増大させる。このセンサは自己較正式であり自動処理式であるので、水とほこりあるいは泥の存在が、センサへの戻り信号の第一の値及び第二の値を、システムが「ハンドオン」状態と「ハンドオフ」状態を区別しないように変えてしまう可能性がある。従って、操作者の手がグリップ面を握っているときにモータを停止する出力信号を発する可能性がある。
’２８１号特許の検出電極において明らかになった別の問題は、回路が「ハンドオン」グリップ面状態と、水、ほこり及び（または）泥状の混合物の存在との間を一貫して区別できないことである。操作者が手袋を着用している場合この問題はもっと大きくなる。
本発明の目的は、偽りの「ハンドオン」状態ディジット検出値のない操作者検出回路を提供することである。
上記の目的は、
ハンドグリップに組み込まれ、前記ハンドグリップのハンドオフ状態の場合と比べて操作者の手が前記ハンドグリップ上にあるハンドオン状態において増大する容量を有する少なくとも１つの容量性検出素子と、
前記検出素子の少なくとも1つの容量を検出し、前記の検出された容量を表す容量信号値を生成する電荷センサと、
前記電荷センサに接続され、前記容量信号値を受け取るコントローラと、を含む装置であって、
前記コントローラは、前記容量信号値が前記ハンドオン閾値を下回る場合に存在する適正ハンドオン状態と前記容量信号値が前記ハンドオン閾値を上回る場合に存在する非適正ハンドオン状態との間を区別するために、前記容量信号値を予め選択されたハンドオン閾値と比較する、装置のハンドグリップ用の操作者検出回路によって解決される。
本発明の概念は、回路がグリップ面上に操作者の手があるのか異物があるのかを区別する能力を保証する。
前記コントローラは、適正ハンドオン状態を検出する場合前記装置の完全動作を可能にするのが好ましい。
前記装置の完全動作においては、前記装置に組み込まれる全ての可能な機能及びオプションを動作の過程で利用できる。
さらに、1つの実施態様においては、前記コントローラは非適正ハンドオン状態が存在すると決定する場合前記装置の完全動作を不能にする。
前記装置の完全動作を不能にした状態では、前記装置の動作は、少なくともたとえ操作者の手がもうハンドグリップ上になく、従って前記装置の考えうる全ての利用可能セクション及びエリアにおいて前記装置に触れても何ら問題なく許容できる前記装置の特定の動作に制限されると認識される。
特に、前記コントローラは、非適正ハンドオン状態が存在すると決定する場合に前記装置の動作を安全動作状態に制限する。
安全動作状態においては、操作者に損傷または傷害を与え得るような全ての動作は排除されるものと認識される。
1つの特定の実施態様は、前記コントローラが前記装置の危険なコンポーネントの駆動を停止することを提供する。例えば、前記装置のこの種の危険なコンポーネントはチェーンソーのチェーンまたは芝刈り機の刃などである。
特に、本発明の1つの特定の実施態様は、前記コントローラが前記装置の前記危険なコンポーネントの駆動系（drive train）を中断することを提供する。
前記装置の前記危険なコンポーネントの駆動系の中断は、危険なコンポーネントがそれ以上駆動されないような、前記危険なコンポーネントの駆動系におけるクラッチの解除であり得る。
前記駆動系の中断は、該駆動系のモータの停止を含む場合もある。
別の有利な実施態様は、前記コントローラにおいて前記検出素子の適正動作状態を示す予め定められた動作値の範囲が記憶され、前記コントローラが前記容量信号値を前記予め定められた信号値の範囲と比較して、前記容量信号値が前記範囲内であれば前記検出素子の適正動作センサ状態が存在することを決定することを提供する。
この実施態様の利点は、上記の容量信号値が適正ハンドオン状態と非適正ハンドオン状態との間を区別するためにだけ使用されるのではないということにある。例えば、上記の容量信号値は、センサの素子が損傷を受け、従って正常なハンドオン状態における容量よりもっと高い容量を与える場合閾値をはるかに下回る可能性がある。
このような場合、この実施態様は、前記検出素子または前記検出素子の電気接続の損傷を認識し、これを操作者に指示することを可能にする。
この予め定められた動作値の範囲は必ずしも記憶されたハンドオン閾値によって制限されない。
ただし、発明の概念をできる限り単純にするために、前記の予め定められた信号値の範囲は、前記予め選択され記憶されたハンドオン閾値を上回る予め選択され記憶された上限値から予め選択された下限値までの範囲に及ぶことが規定される。
特に、上記の上限値は、ケーブル破損などによって起り得る検出素子の容量の不当な減少の境界を規定する。この上限値はハンドオン閾値の約１．５から２倍までの範囲であると有利である。例えば、このハンドオン閾値が７６０ディジットである場合、この上限値は１３５０ディジットである。
特に上記の下限値は検出素子の容量の不当な増加に対する境界を規定する。この下限値は上記のハンドオン閾値の約０．２から０．３倍までの範囲であると有利である。たとえば、このハンドオン閾値が７６０ディジットである場合、下限値は１８０ディジットである。
１つの有利な実施態様は、前記コントローラが、適正動作センサ状態が存在すると決定する場合、前記装置の完全動作を可能にすることを提供する。
さらに、前記コントローラは、適正動作センサ状態が存在すると決定しない場合、前記装置の完全動作を不能にする。
特に、前記コントローラが適正動作センサ条件を決定しないで前記装置の動作を安全動作状態に減らす場合、安全動作状態を与えることができる。
特に、前記の危険なコンポーネントの駆動を停止することによって、特に前記危険なコンポーネントの駆動系を中断することによって、前記安全動作状態を得ることができる。
本発明のさらに改良された実施態様は、前記電荷センサは容量性基準シミュレータ素子の容量を検出して前記容量を表す基準信号値を生成し、かつ前記コントローラは前記基準信号値を受け取って、これを予め選択され記憶された基準範囲と比較して、前記基準信号値が前記基準範囲内である場合には前記検出回路が適正動作回路状態であると決定することを提供する。
上述の発明の概念は、システムの欠陥を監視するために容量性基準シミュレータ電極を用いる全容量についての連続的チェック、及びフェイルセーフマイクロコントローラを提供する。
本実施例の望ましい形態は、前記コントローラが、適正動作回路状態が存在すると決定する場合、前記装置の完全動作を可能にすることを提供する。
さらに、前記コントローラが適正動作回路状態が存在すると決定しない場合前記装置の完全動作を不能にすると有利である。
特に、前記コントローラが適正動作回路状態が存在すると判断しない場合前記装置の動作を安全動作状態に減らすと有利である。
この種の安全動作状態は前記装置の危険なコンポーネントの駆動を停止することによって、または前記危険なコンポーネントの駆動系を中断することによって得られる。
上述の実施態様によれば、前記少なくとも1つの検出素子及び前記基準シミュレータ素子の容量がどのように検出されるかは指定されない。
前記電荷センサは前記少なくとも１つの検出素子及び前記基準シミュレータ素子の容量を順次検出することが望ましい。
さらに、上述の操作者検出回路は１つの検出素子に限定されない。この種の操作者検出回路は複数の検出素子を備えることが容易である。
とくに、第一の検出素子及び第二の検出素子が備えられ、そのとき前記電荷センサは前記第一の検出素子及び第二の検出素子の容量を順次検出する。
前記電荷センサが基準シミュレータ素子を含む様々な検出素子を順次検出する場合、前記電荷センサが、マルチプレクサによって前記少なくとも１つの検出素子及び前記基準シミュレータ素子に順次接続されると有利である。
このようなマルチプレクサは前記マイクロコントローラによって制御されることが望ましい。
前記操作者検出回路のさらに有利な実施態様において、前記容量性検出素子は内側誘電材上に配置される第一の電極を含み、前記内側誘電材は第二の電極上に配置され、前記第一の電極は外側誘電材によって覆われる。
この種の設計は非常に簡単であり、操作者の手に握られると前記容量性検出素子の容量を増大させる前記外側誘電材上に簡単な方法でグリップ面を備えることができる。
前記第一の電極は可能などのような設計のものでもよい。
ただし、前記第一の電極がチューブ状の構造形態を持つと有利であることが判明している。
このようなチューブ状の構造形態は様々な寸法を持つことができる。
前記チューブ状構造形態は、その軸の方向に対向するエッジの間に伸長し、その伸長が操作者の手が前記ハンドグリップを握るときの前記方向における前記操作者の手の伸長より小さいと有利であることが判明している。
このような設計は、操作者の手が前記ハンドグリップを握るとき前記第一の電極が常に妥当な広がりで前記操作者の手によって覆われるような前記チューブ状の構造形態の配置を可能にする。
原理的には、螺旋巻きワイヤまたはワイヤネット（wire net）によって第一の電極を得ることができる。
ただし、１つの有利な実施態様は、第一の電極に導体箔を含む。
このような導体箔は扱いが簡単で、かつ前記内側誘電材上に貼り付け易い。
さらに、このようなチューブは前記ハンドグリップに付着したほこりまたは水に関してその作用に危険が少ないことが明らかになっている。
特に、前記導体箔に基本的に穿孔（perforation）がなく、この事が、箔がその一方の縁から他方の縁まで連続的に中断なく伸びることを意味する場合有利であることが明らかになっている。
このような導体箔はチューブに成形されることが望ましい。
本発明の1つの具体的な実施態様は、前記導体箔が、前記チューブに成形されるとき対向する側縁（opposed lateral edges）が前記第一の電極の前記対向する側縁を形成するストリップ（strip）の形を有することを提供する。
さらに有利な実施態様において、前記第二の電極は、前記装置のハンドルまたはハンドルバーのハンドル握り部（handle gripping portion）によって構成されることが提供される。
前記ハンドルバーは導電材で作られ、従って前記操作者検出回路のグラウンドに容易に接続できることが望ましい。
特に有利な１実施態様は、前記第一及び第二の電極がその間にある前記内側誘電材と共に第一の容量を確立し、かつ前記第一の電極は前記グリップ面及び前記外側誘電材でその間に第二の容量を確立し、該第二の容量は、ハンドオン状態のとき人体によって形成される第三の容量と直列であり、かつ前記第三の容量と共に前記第一の容量に対して並列に配置されることを提供する。このような設計は、前記ハンドグリップを握る人間の手に対する最適な感度を提供し、かつ前記ハンドグリップ上のほこりまたは水に対する感度を可能な限り小さくすると言う利点を有する。
ハンドオフ状態からハンドオン状態へ変化するとき最適な容量変化が達成されるように、前記第二の容量は前記の第一の容量より大きいことが望ましい。
操作者検出回路のさらに有利な実施態様において、前記センサは受電コンデンサ（receiving capacitor）を備え、かつ前記センサは１電荷検出サイクルにおいて複数の充電/放電サイクルを実施し、このサイクルの各々内で、前記の検出対象の素子のコンデンサが充電され、その後前記受電コンデンサが予め定められたレベルまで充電されるまで受電コンデンサへ放電される。
さらに、上に概要を述べた目的は以下のステップ：
ハンドグリップに組み込まれる少なくとも1つの容量性検出素子の容量を検出するステップと、
前記の検出された容量を表す容量信号値を生成するステップと、
前記容量信号値がハンドオン閾値を下回る場合に存在する適正ハンドオン状態と前記容量信号値が前記ハンドオン閾値を上回る場合に存在する非適正ハンドオン状態との間を区別するために前記容量信号値を前記ハンドオン閾値と比較するステップと、を含む装置のハンドグリップ用の操作者検出回路を作動するための方法によって解決される。
さらに有利な実施態様は、前述の操作者検出装置の様々な実施態様に関連して上に概説したのと同じ概念に基づいている。
本発明の別の利点は、予め選択された最大「ハンドオフ」ディジット値及び前記グリップ面上に置かれた異物によって悪影響を受けないもっと低い「ハンドオン」ディジット値によりディジット検出値の安全動作帯域（safe-operating band）を確立するために前記の組み込み較正を有する操作者検出回路を提供することである。
本発明のさらなる利点は、上記の電極ディジット信号を内部的に処理せず単にそのディジット値をカウントして生データ出力信号をマイクロコントローラへ送るセンサを有する操作者検出回路を提供して、このマイクロコントローラが上記の信号を処理しこれを評価して、動力装置のモータを使用不能にするか否かを決定することである。
本発明のさらに別の利点は、上記のセンサによって生成された上記の生データ出力信号を有効に確実に処理するようにするためにフェイルセーフマイクロコントローラを有する操作者検出回路を提供することである。
本発明のさらなる利点は、有効動作状態を確認し、短絡、送信線の破断、及び電気システムユニットの機能不良などシステムの欠陥を検出するために基準シミュレーション検出電極を用いるシステムの容量性チェック（capacitive check）を有する操作者検出回路を提供することである。
本発明の別の利点は、操作者の手の幅より短い長さを有しかつ前記のホイルチューブ（foil tube）の対向する端に上記のチューブの縦軸に直交するそれぞれの平面にそれぞれ配置される端面を有する細長い金属ホイルチューブを含む容量性操作者検出電極を含む電気デッドマンスイッチ（dead-man switch）回路を提供することである。
上記の発明的概念の利点は、さらに、前記のグリップ面内のハンドルの周りに巻き付けられるワイヤコイルまたは金属ネットの形の物理的電極が、より長い側縁を与えるという事実に基づいている。このコイルまたはネットの形のワイヤのより長い側縁は、先行技術のシステムのキャパシタンスを増大させ、また、この既知の物理的電極構造は水、ほこり及び（または）泥状の混合物に対してより敏感であることが図らずも明らかになった。
本発明の1つの実施態様は、センサ充電信号（sensor charge signal）を容量性検出電極へ送り、動力装置のハンドグリップ面（hand-gripping surface）上に操作者の手がない場合にはその動力装置のユニットのモータを使用不能にするために上記の電極から充電信号を受け取る電荷移動センサを有する操作者検出回路の電気特性に関するものである。この電気特性は、ハンドグリップ面のハンドオフ及びハンドオン状態を指定する予め選択された２進数値（binary digit）を含む予め決められた動作出力コンデンサ放電範囲（operating output capacitor discharge range）を設定するための容量性手段を含む。
このコンデンサ充電範囲は、偽りのハンドオン信号を防止するために上記のグリップ面上に操作者の手があるのか異物があるのかを区別するために有効である。
上記の容量性手段は、動力装置の金属ハンドル部に隣接して配置される内側誘電材層、この誘電材の上に隣接して配置される金属導電材層及びグリップ面を有する外側誘電ハンドグリップ材を有する操作者の手の検出電極手段を含むと有利である。操作者の手が上記の金属導電材層の周りに配置される外側ハンドグリップ材を握ると、そのキャパシタンスが増大して、上記の検出電極手段はハンドグリップ面上のハンドオン状態を指示するためにより小さい充電信号を生成する。
例えば、コンデンサ充電範囲（capacitor charge range）は、水、ほこり及び泥など異物がハンドグリップ面のキャパシタンスを追加して偽りのハンドオン状態を生じさせる可能性があるハンドオフ部分（hands-off section）、及び操作者の手がグリップ面を握っていて動力装置の継続動作を可能にする正確なコンデンサ放電ディジット値を与える真のハンドオン部分（hands-on section）を含む。
特定の実施態様において、上記の金属導電材層は、上記の内側誘電材の周りに巻き付けられる金属ホイルを含む。この内側誘電材層は、上記の金属ハンドル部の長さに沿って伸びるチューブの構造形態を有する。
上記の金属ホイルは、縦軸を有しかつ上記の内側誘電材チューブの区切られた長さに沿って伸びるチューブの構造形態を有する。
上記の金属ホイルチューブは、各々金属ホイルチューブの縦軸を横切るそれぞれの平面内に配置される対向する端縁部（end edge）を有し、上記の外側ハンドグリップ材は上記の金属ホイルチューブの対向する端縁部をオーバラップさせるのに充分な長さを有する。
上記の金属ハンドル部は、約２ｍｍの層の厚みを有するスチールまたは最高４ｍｍまでの厚み及び約２０〜３０ｍｍの外径のアルミニウムチューブから構成される。
上記の内側誘電材は、約２ｍｍから約６ｍｍの厚み、好ましくは約３ｍｍから約５ｍｍの厚みの、ポリプロピレン及びポリエチレンから成るグループから選択されるプラスチック材である。
上記の金属導電材は銅を含み、ホイル層は約０．１０ｍｍから約０．１５ｍｍまでの厚みを有する。上記の金属ホイルチューブは約５０ｍｍから約６０ｍｍまでの長さを有し、対向する端縁部は、ハンドグリップ材の端から約３０ｍｍに配置され、対向するそれぞれの横断面は上記のホイルチューブの縦軸に直交する。
本発明の別の特徴は、センサ充電信号を容量性検出電極へ送り、これに応答して、動力装置のハンドグリップ面上に操作者の手がないときこの動力装置のユニットのモータを使用不能にするために上記の電極から充電信号を受け取る電荷移動センサを有する操作者検出回路におけるマルチプレックス手段（multiplexing means）及びマイクロコントローラ手段の組合せに関するものであり、この組合せは、上記のマルチプレックス手段からセンサ充電信号を受け取るために操作者の手の検出電極手段及び基準シミュレータ電極手段を含む容量性手段を含む。
上記のシミュレータ電極手段は、操作者検出システムの欠陥を決定するための指定される標準ディジット値を有する基準充電信号を送るために有効である。
上記のマイクロコントローラ手段は、一連のスイッチを交互にオン及びオフにして各検出電極手段及び基準シミュレータ電極手段へ上記のセンサ充電信号を順次送り、かつこれに応答して各検出電極手段及び基準電極手段からそれぞれの電極充電信号を順次受け取るために電極切替え信号を出すために上記の一連のスイッチを含む上記のマルチプレックス手段に電気的に結合される。このマイクロコントローラ手段は、上記の検出電極手段及び基準電極手段への分配のために上記のマルチプレックス手段へ充電信号を送るように電荷移動センサにコマンド信号を発するために電気的に結合される。上記の電荷移動センサは各それぞれの電極充電信号に対応する生データ出力放電信号を処理のために上記のマイクロコントローラ手段へ送るために有効である。また、このマイクロコントローラ手段は、基準放電信号が、指定される標準ディジット値に合致しないと決定したとき、及びその代わりに上記の電極検出放電信号が操作者の手がハンドグリップ面上にないことを示すと決定した場合、エンジンを使用不能にするために有効である。
本発明の回路の別の特徴は、容量性手段を含み、上記のマイクロコントローラ手段は、ハンドグリップ面上のハンドオフ及びハンドオン状態を指定する予め選択された値を含む予め決められた動作充電範囲を設定するためにプログラム可能であることである。
上記の充電範囲は、偽りのハンドオン信号を防止するために上記のグリップ面上に操作者の手があるのか異物があるのかを区別するために有効である。
具体的実施態様において、予め選択された約７００ディジットの二進数値は、ハンドグリップ面に取り付けられる検出電極手段に対してハンドオン状態を指定し、予め選択された約９００ディジットの二進数値は、ハンドグリップ面に取り付けられる上記の検出電極手段に対してハンドオフ状態を指定する。
前記基準シミュレータ電極手段の電荷値（charge value）は約４００ディジットである。上記の充電範囲は、異物がハンドグリップ面のキャパシタンスを追加して偽りのハンドオン状態を生じさせる可能性があるハンドオフ部分、及び操作者の手がハンドグリップ面を握っていて上記の動力装置の継続動作を可能にする正確な電荷値を与える真のハンドオン部分を含む。この真のハンドオン部分のコンデンサ値範囲は、約３５０から約７５０ディジットであり、偽りのハンドオン部分のコンデンサ放電ディジット値範囲は約７５０から約９００ディジットである。
上記のマイクロコントローラ手段のさらなる発明的特徴は、上記の電荷移動センサに電気的に結合される第一のマイクロプロセッサ手段及びこの第一のマイクロプロセッサ手段に電気的に結合される第二のマクロプロセッサ手段を含むことである。この第一のマイクロプロセッサ手段は、検出素子及び基準シミュレータ素子スイッチを順次オン及びオフにして前記充電信号をそれぞれの検出及び基準素子まで送るためにマルチプレックス手段に電気的に結合される。上記の第一のマイクロプロセッサ手段は、上記の検出素子及び基準素子まで送られるべき充電信号を上記のマルチプレックススイッチへ送るようセンサに対して命令するために有効であり、検出素子及び基準素子はこれに応答して、容量性充電信号をセンサ手段へ与え、センサ手段は受け取った容量性放電信号に対応するそれぞれの生データ出力信号を生成する。
上記の第二のマイクロプロセッサ手段は、上記の第一のマイクロプロセッサ手段を周期的に制御チェックすることによって第一のマクロプロセッサ手段の適正動作を監視するために有効である。
上記の第一及び第二のマイクロプロセッサ手段は、それぞれのリレースイッチに電気的に結合され、このそれぞれのリレースイッチは、モータのイグニッションシステム（ignition system）に電気的に結合される。
上記の第一及び第二のマイクロプロセッサは各々独立してそのそれぞれのリレースイッチに対する出力マイクロプロセッサ信号を生成し、このリレースイッチは、それぞれのリレースイッチに対する前記マイクロプロセッサ出力信号が同じではない場合上記のイグニッションを停止するために有効である。
本発明のさらなる特徴は、動力装置ユニットのグリップ面上に操作者の手があることを検知し、操作者の手がグリップ面から離された場合上記の装置のコンポーネントシステムの動作を中止させるための方法である。
この方法は、ハンドグリップ面上のハンドオフ及びハンドオン状態を指定する予め選択された二進数値を含む予め決められたコンデンサ充電範囲内で動作するための容量性手段を含む前記グリップ面に取り付けられる検出電極を備えることを含む。
上記のコンデンサ充電範囲は、偽りのハンドオン信号を防止するためにグリップ面上に操作者の手があるのか異物があるのかを区別するために有効である。
上記のコンデンサ充電範囲は、異物がハンドグリップ面に対するキャパシタンスを追加して偽りのハンドオン状態を生じる可能性があるハンドオフ部分、及び操作者の手がハンドグリップ面を握っていて動力装置の継続動作を可能にする正確なコンデンサ電荷値を与える真のハンドオン部分を含む。
上記の検出電極に電気的に結合される電荷移動センサを備えること、及び検出電極上の電荷量を検出してこの検出電極の電荷量が検出されると上記のマイクロコントローラ手段に対する生データ出力信号を発成するセンサに対して上記の検出電極へ電荷を移送するよう周期的に命令するために上記の電荷移動センサに電気的に結合されるマイクロコントローラ手段を備えること。
上記の検出電極上の電荷量が上記のコンデンサ範囲の真のハンドオン部分内にあるか否かを決定するために上記のマイクロコントローラ手段において上記の生データ出力信号を処理すること。このマイクロコントローラ手段は上記の装置のコンポーネントシステムに電気的に結合され、上記の電荷量が前記コンデンサ放電範囲の真のハンドオン部分の範囲内にないことを電荷移動センサの生データ出力信号が示す場合にこのコンポーネントシステムの動作を中止させる。
１つの特定の実施態様において、上記のコンポーネントシステムは上記の装置の内燃エンジンであり、上記の電荷値が前記コンデンサ充電範囲の真のハンドオン部分の範囲内にないことを上記の生データ出力信号が示す場合、エンジンを停止するために、エンジンのイグニッションシステムをグラウンドに電気的に結合する。別の実施態様において、上記のコンポーネントシステムは上記の装置の電気モータであり、上記の電荷量が前記コンデンサ充電範囲の真のハンドオン部分の範囲内にないことを上記の生データ出力信号が示す場合、この電気モータを停止するために、コンポーネントシステムは電気モータへの電力供給を電気的に中断する。
容量性操作者検出回路と移動動力装置ユニット（mobile power equipment unit）との組合せの発明的な特定の１実施態様は、内燃エンジン、そのエンジンのイグニッションシステムのマグネト（magneto）、及び操作者が握って移動動力装置ユニットの動きを制御するためのハンドグリップ面を含む。
上記の容量性操作者検出回路は、グリップ面上に操作者の手があることを検知して、例えば芝刈り機など、一方の手だけが１つのグリップ面を握り他方の手がハンドオフ状態にあっても操作できる、あまり危険性が高くない移動動力装置ユニットの場合は操作者の手が両方のグリップ面上にない場合にエンジンを停止するのに対して、例えばチェーンソーなど危険な移動動力装置の場合には１つのグリップ面がハンドオフ状態であるだけでエンジンは停止されることになるように適合される。
上記の容量性操作者検出回路は、ハンドグリップ面のハンドオフ及びハンドオン状態を指定する予め選択された標準値を含む予め決められた充電範囲内で動作するための容量性手段を含むグリップ面に取り付けられる検出電極手段を含む。
上記の充電範囲は、異物がグリップ面のキャパシタンスを追加して偽りのハンドオン状態を生じる可能性があるハンドオフ部分、及び操作者の手がハンドグリップ面を握っていることを示す真のハンドオン部分を含む。
上記の検出電極手段は、電極手段上のいかなる電荷量をも検出するための電荷移動センサ手段に電気的に結合され、この電荷移動センサ手段は上記の検出電極手段へ電荷を移送して検出電極手段上の電荷量を検出するように上記のセンサ手段に周期的に命令するためのマイクロコントローラ手段に電気的に結合される。
上記のセンサ手段は、上記の検出電極上の電荷量が検出されたとき上記のマイクロコントローラ手段が処理するための生データ出力信号を生成するために有効である。
上記のマイクロコントローラ手段は、上記の検出電極上の対応する電荷量が上記の充電範囲の真のハンドオン部分内にあるか否か決定するために生データ出力信号を処理するために有効である。
上記のマイクロコントローラ手段は、上記の検出された電荷量が前記充電範囲の真のハンドオン部分内にないことを上記の電荷移動センサ手段の生データ出力信号が示す場合、エンジンを停止させるためにイグニッションシステムのマグネトに電気的に結合される。
操作者検出回路の１つの実施態様は、容量性検出電極へセンサ充電信号を送りかつ動力装置のグリップ面上に操作者の手がない場合上記の動力装置のユニットのモータを使用不能にするために電極から上記の放電信号を受け取る電荷移動センサを有し、その電気的特性は次のものを含む：
ａ）上記のハンドグリップ面上のハンドオフ及びハンドオン状態を指定する予め選択された二進数値を含む予め決められた出力コンデンサ放電範囲内で動作するための容量性手段；
ｂ）前記コンデンサ放電範囲が、偽りのハンドオン信号を防止するために上記のグリップ面上に操作者の手があるのか異物があるのかを区別するために有効である。
前記実施態様において、前記容量性手段は、上記の動力装置の金属ハンドル部上に隣接して配置される内側誘電材層、この誘電材に隣接して配置される金属導電材層、及び前記ハンドグリップ面を含む外側誘電性ハンドグリップ材を有し、このことによってこれを握る操作者の手、外側ハンドグリップ材及び金属導電材層にキャパシタンスを生成する操作者の手の検出電極手段を含み；前記導電材層は前記内側誘電材の周りの金属ホイルラッパーを含む。
前記実施態様の改良形態においては、前記金属導電材は銅を含み、上記のホイル層は約０．１０ｍｍから約０．１５ｍｍまでの厚みを有する。
さらに改良された形態においては、前記内側誘電材層は前記の金属ハンドル部の長さに沿って伸びるチューブの構造形態を有し；
前記金属ホイルは、縦軸を有しかつ上記の内側誘電材チューブの区切られた長さに沿って伸びるチューブの構造形態を有し、かつ各々上記の金属ホイルチューブの縦軸を横切るそれぞれの平面内に配置される対向する端縁部を有し；かつ、
前記外側ハンドグリップ材は上記の金属ホイルチューブの対向する端縁部にオーバラップするのに充分な長さを有する。
この実施態様のさらなる改良においては、前記金属ホイルチューブは約５０ｍｍから約６０ｍｍまでの長さを有し、上記の対向する端縁部は上記のハンドグリップ材の端から約３０ｍｍに配置され、かつ上記の対向するそれぞれの横断面は上記のホイルチューブの縦軸に直交する。
特に、前記コンデンサ放電範囲は、異物が上記のハンドグリップ面に対するキャパシタンスを追加して偽りのハンドオン状態を生じさせる可能性があるハンドオフ部分、及び操作者の手が上記のハンドグリップ面を握っていて、上記の動力装置の継続動作を可能にする正確なコンデンサ放電ディジット値を与える真のハンドオン部分を含む。
別の実施態様においては、操作者検出回路は、容量性検出電極へセンサ充電信号を送り、これに応答して動力装置のハンドグリップ面上に操作者の手がない場合この動力装置のユニットのモータを使用不能にするために上記の電極から放電信号を受け取る電荷移動センサを有し、この組合せは以下のものを含む：
ａ）マルチプレックス手段及びこのマルチプレックス手段から前記センサ充電信号を受け取るための操作者の手の検出電極手段及び基準シミュレータ電極手段を含む容量性手段であって；
ｂ）前記シミュレータ電極手段は操作者検出システムの欠陥を決定するための、指定される標準ディジット値を有する基準放電信号を送るために有効であるもの；
ｃ）一連のスイッチを交互にオン及びオフにして各検出電極手段及び基準シミュレータ電極手段へ前記センサ充電信号を順次送り、かつこれに応えて各検出及び基準電極手段からそれぞれの電極放電ディジット信号を順次受け取るために電極切替え信号を発するための、前記の一連のスイッチを含む前記マルチプレックス手段に電気的に結合されるマイクロコントローラ手段であって；
ｄ）前記マイクロコントローラ手段は、前記検出及び基準電極手段への分配のために上記のマルチプレックス手段へ前記充電信号を送るよう前記電荷移動センサへコマンド信号を発するために電気的に結合され；
ｅ）前記電荷移動センサは、それぞれの前記電極放電ディジット信号の各々に対応する生データ出力放電信号を処理のために前記マイクロコントローラ手段へ送るために有効であり；かつ、
ｆ）前記マイクロコントローラ手段は、上記の基準放電信号が前記指定される標準ディジット値に合致しないと決定するとき、及びその代わりに上記の電極検出放電信号が操作者の手がハンドグリップ面にないことを示すと決定するとき、前記エンジンを使用不能にするために有効であるもの。
前記実施態様の改良された形態は、前記回路が容量性手段を含み、前記マイクロコントローラ手段がハンドグリップ面上のハンドオフ状態及びハンドオン状態を指定する予め選択された二進数値を含む予め決められた動作出力コンデンサ放電範囲を設定するためにプログラム可能であることを提供し；前記コンデンサ放電範囲は、偽りのハンドオン信号を防止するために上記のグリップ面上に操作者の手があるのか異物があるのかを区別するために有効である。
特に、約７００ディジットの予め選択された二進数値はハンドグリップ面に取り付けられる上記の検出電極手段に対するハンドオン状態を指定し、かつ約９００ディジットの予め選択された二進数値はハンドグリップ面に取り付けられる上記の検出電極手段に対するハンドオフ状態を指定する。
さらに、この実施態様は、前記基準シミュレータ電極手段の前記コンデンサ放電ディジット値が約４００ディジットであることを提供する。
特に、１つの実施態様において、前記コンデンサ放電範囲は、異物がハンドグリップ面のキャパシタンスを追加して偽りのハンドオン状態を生じさせる可能性があるハンドオフ部分、及び操作者の手がハンドグリップ面を握っていて上記の動力装置の継続動作を可能にする正確なコンデンサ放電ディジット値を与える真のハンドオン部分を含む。
１つの実施態様において、前記真のハンドオン部分の前記コンデンサ放電ディジット値範囲は約７００から約７５０ディジットまでであり、前記偽りのハンドオン部分の前記コンデンサ放電ディジット値範囲は約７５０から約９００ディジットまでである。
さらに、１つの実施態様において、上記のマイクロコントローラ手段は上記の電荷移動センサに電気的に結合される第一のマイクロプロセッサ手段及びこの第一のマイクロプロセッサ手段に電気的に結合される第二のマクロプロセッサ手段を含み；前記第一のマイクロプロセッサ手段は、検出電極及び基準シミュレータ電極スイッチを順次オン及びオフにしてそれぞれの上記の検出及び基準電極手段にまで前記充電信号を送るために上記のマルチプレックス手段に電気的に結合され；前記第一のマイクロプロセッサ手段は、上記の検出及び基準電極にまで送られるために上記のマルチプレックススイッチへ充電信号を送るよう上記のセンサに命令するために有効であり、この検出及び基準電極手段はこれに応答して上記のセンサ手段へ容量性放電信号を送り、このセンサ手段は受け取った上記の容量性放電信号に対応するそれぞれの生データ出力信号を生成し；前記第二のマイクロプロセッサ手段は、上記の第一のマイクロプロセッサ手段の制御チェックを行うため及び上記の生データ出力信号をダブルチェックするためにこの生データ出力信号を受け取るために有効であり；前記第一及び第二のマイクロプロセッサ手段はそれぞれのリレースイッチに電気的に結合され、このそれぞれのリレースイッチは今度はモータのイグニッションシステムに電気的に結合され、；前記第一及び第二のマイクロプロセッサ手段は各々、前記生データ出力信号を別個に処理して、そのそれぞれのリレースイッチに対する出力マイクロプロセッサ信号を生成し、このそれぞれのリレースイッチは、それらのそれぞれのリレースイッチに対する前記マイクロプロセッサ出力信号が同じではない場合上記のイグニッションを停止するために有効である。
別の有利な実施態様は、動力装置ユニットのグリップ面上における操作者の手の存在を検知し、操作者の手が上記のグリップ面から離れた場合上記の装置のコンポーネントシステムの動作を停止させるための方法を提供し、この方法は下記のステップを含む：
ａ）上記のグリップ面上のハンドオフ及びハンドオン状態を指定する予め選択された二進数値を含む予め決められた出力コンデンサ放電範囲内で動作するための容量性手段を含む前記グリップ面に取り付けられる検出電極を備えるステップであって；
ｂ）前記コンデンサ放電範囲は、偽りのハンドオン信号を防止するために前記グリップ面上に操作者の手があるのか異物があるのかを区別するために有効であり；
ｃ）前記コンデンサ放電範囲は、異物が上記のグリップ面に対するキャパシタンスを追加して偽りのハンドオン状態を生じさせる可能性があるハンドオフ部分、及び操作者の手が上記のハンドグリップ面を握っていて上記の動力装置の継続動作を可能にする正確なコンデンサ放電ディジット値を与える真のハンドオン部分を含むステップ；
ｄ）上記の検出電極に電気的に結合される電荷移動センサを備えるステップ；
ｅ）上記の検出電極上の電荷量を検出し、この検出電極の電荷量が検出されるとマイクロコントローラ手段に対して生データ出力信号を生成するセンサに上記の検出電極へ電荷を移送するよう周期的に命令するために上記の電荷移動センサに電気的に結合されるマイクロコントローラ手段を備えるステップ；
ｆ）上記の検出電極上の電荷量が上記のコンデンサ範囲の前記真のハンドオン部分内にあるか否かを決定するために前記マイクロコントローラ手段において前記生データ出力信号を処理するステップであって；
ｇ）前記マイクロコントローラ手段は、上記の装置の前記コンポーネントシステムに電気的に結合され、上記の電荷量が前記コンデンサ放電範囲の真のハンドオン部分内にないことを上記の電荷移動センサの生データ出力信号が示す場合上記のコンポーネントシステムの動作を停止させるもの。
特に、上記のコンポーネントシステムは上記の装置の内燃エンジンであり、上記の電荷量が前記コンデンサ放電範囲の真のハンドオン部分内にないことを上記の生データ出力信号が示す場合エンジンを停止するためにエンジンのイグニッションシステムを電気的にグラウンドに結合する。
上記のコンポーネントシステムは上記の装置の電気モータであり、上記の電荷量が前記コンデンサ放電範囲の真のハンドオン部分内にないことを上記の生データ出力信号が示す場合、この電気モータを停止するために電気モータへの電力供給を電気的に中断すると有利である。
別の実施態様は移動動力装置ユニットと組み合わせて容量性操作者検出回路を提供し、この組合せは、以下のものを含む：
ａ）内燃エンジン、このエンジンのイグニッションシステムのマグネト及び操作者が握って上記の移動動力装置ユニットの動きを制御するためのハンドグリップ面を含む移動動力装置；
ｂ）操作者の手が上記のグリップ面上にあることを検知しかつ操作者の手がグリップ面上にない場合には上記のエンジンを停止するように適合された容量性操作者検出回路であって；
ｃ）上記の容量性操作者検出回路は、上記のハンドグリップ面上のハンドオフ及びハンドオン状態を指定する予め選択された標準二進数値を含む予め決められた出力コンデンサ放電範囲内で動作するための容量性手段を含む前記グリップ面に取り付けられる検出電極を含み；
ｄ）前記コンデンサ放電範囲は異物が上記のハンドグリップ面のキャパシタンスを追加して偽りのハンドオン状態を生じさせる可能性があるハンドオフ部分及び操作者の手が上記のハンドグリップ面を握っていることを示す真のハンドオン部分を含み；
ｅ）前記検出電極手段は該電極手段のいかなる電荷量をも検出するために電荷移動センサに電気的に結合され；
ｆ）前記電荷移動センサ手段は、上記の検出電極手段へ電荷を移送しこの検出電極手段上の電荷量を検出するよう上記のセンサ手段に周期的に命令するためにマイクロコントローラ手段に電気的に結合され；
ｇ）前記センサ手段は、上記の検出電極上の電荷量が検出されたとき上記のマイクロコントローラ手段が処理するために生データ出力信号を生成するために有効であり；
ｈ）前記マイクロコントローラ手段は、上記の検出電極上の対応する電荷量が上記のコンデンサ範囲の前記真のハンドオン部分内にあるか否かを決定するために生データ出力信号を処理するために有効であり；
ｉ）前記マイクロコントローラ手段は、上記の検出された電荷量が前記コンデンサ放電範囲の真のハンドオン部分の範囲内にないことを上記の電荷移動センサの生データ出力信号が示す場合エンジンを停止させるためにイグニッションシステムの前記マグネトに電気的に結合されるもの。
本発明のその他の目的は、明細書の一部を成す添付図面（ここで同じ参照文字はいくつかの図に対する対応する部品を示す）を参照して、以下の説明及び特許請求の範囲において明らかになる。
全体が３０で示される芝刈り機は、内燃エンジン３２を支える平らな上部デッキ３４を有するスチールまたはアルミニウムのハウジング３１を含む。動作中、エンジン３２は垂直駆動軸３８及びデッキ３４の下に配置されハウジング３１に囲まれる草刈り刃４０を回転駆動する。ハンドル３６は全体が３５で示される上部及びそれぞれの端部４１を含む２つの平行のアングル部３３を有する。操作者の手は、一般に、ハンドルグリップ部３７に沿ってグリップ面（gripping surface）４２ａ及び４４ａに間隔をおいて置かれる。ハンドル３６はスチールやアルミニウムから成り、一般に柔らかいプラスチック、ゴムまたはネオプレン（neoprene）からできているハンドグリップ４２及び４４を有する。ハンドグリップ４２及び４４の表面はグリップ面４２ａ及び４４ａを形成し、操作者は芝刈り機３０を操作するとき前記の面４２ａ，４４ａのうち少なくとも一方を握る。
図２には手押しモータ駆動トラクタ５５が示されている。
トラクタ５５は、モータ駆動トラクタを操作する人が握るためのハンドグリップ５２及び５３を持つ２つのハンドル部５６及び５７を含む。
特に安全のために、トラクタ５５を操作する人が確実に両方のハンドグリップ５２及び５３に両手を置いてトラクタ５５を案内するようにする必要がある。
図３を参照すると、ハンドグリップ４２は、金属ホイルチューブ４５の縦軸４５ｅに直交するそれぞれの平面４５ｃ及び４５ｄ内に置かれる対向する端面エッジ４５ａ及び４５ｂを有する金属ホイルチューブ４５の上に配置された外側グリップ層を含む。金属ホイルチューブ４５は金属ハンドル部３７に取り付けられるプラスチックチューブ４６上に取り付けられる。
外側カバー４２ｂは端縁部表面４５ａ及び４５ｂに約３０ミリメートルオーバラップし、金属ホイルチューブ４５の長さは約５０ミリメートルである。シールドワイヤ４７ａ及び４７ｂは、ハンドグリップ４２及び４４へ及びこれから、及び横材４３上に取り付けられるハウジング４８内に配置されるシステム回路を支える回路基板４９を含む操作者検出回路１００へ、信号を導く。シールドワイヤ５１は検出回路１００からモータ３２のイグニッションマグネト５０へ信号を導く。
ハンドル部３７上のハンドグリップ４２、４４及びハンドル部５６、５７上のハンドグリップ５２、５３は、図３及び４に示される通りハンドグリップ４２の縦軸４５ｅに直交する平面内に端面４５ａ及び４５ｂを有する金属ホイルチューブ４５に関連付けられる。本発明のホイルチューブ４５（約５０ミリメートル）は操作者の手の幅より短くなければならず、また外側カバー４２ｂは、図３及び４に示される通り端縁部に約３０ミリメートルオーバラップするべきであるということが、図らずも分かった。
図５を参照すると、全体が１００で示される操作者検出回路の第一の実施態様は、動力装置のグリップ面に取り付けられる容量性検出電極または検出素子１１２及び基準シミュレータ電極または基準シミュレータ素子１１４を含み、これらはそれぞれマルチプレクサ１１６の検出電極または検出素子スイッチ１１６ａ及びシミュレータ電極スイッチ１１６ｂに電気的に接続される。
電荷センサ１１８は容量電極放電信号を処理せず自動較正式ではないどのようなプログラム可能な電荷移動センサでもよい。
特定の実施態様において、電荷センサ１１８は、ＱＴ３００の商品名を有する電荷移動センサであり、３〜５ボルト電池１１５から電力を受ける。
センサ１１８は、マイクロコントローラ１２０からのコマンドでマルチプレクサ１１６へ情報信号を送り、このマイクロコントローラはまたスイッチ素子１１６ａ及び１１６ｂをオン及びオフにして素子１１２へ上記の情報信号を送るようにマルチプレクサ１１６へ一連のコマンドを送り、例えば、検出素子１１２及び１１４のコンデンサを充電し、これに応答してマルチプレクサ１１６の閉（オン）スイッチを通じて電極充電信号を受け取り、例えば検出素子１１２または１１４のコンデンサを放電することによってあるレベルまでコンデンサ１１７を充電するために必要な充電/放電サイクルの数を決定する。センサ１１８は、コンデンサ１１７に関して素子１１２及び１１４から受け取るディジット数を比較することにおける測定機能を果たし、例えば素子１１２または１１４のコンデンサを充電及びこれらを放電して受電コンデンサ１１７を充電することによって、受電コンデンサ１１７を充電するために必要な充電/放電サイクルの数を決定し、この場合この充電/放電サイクルの数は電荷センサ１１８によって生成されるディジット数によって表される。電荷センサ１１８は、その後生データ出力信号、例えば上記のディジット数をマイクロコントローラ１２０に与え、マイクロコントローラ１２０は、マイクロコントローラ１２０がどのスイッチを閉じたかということに基づいて、上記の充電信号値がどちらの素子１１２または１１４に関するものかを知る。マイクロコントローラ１２０は検出素子スイッチ１１６ａ及び基準シミュレータ素子スイッチ１１６ｂを順次オン及びオフにするため及び上記の情報信号が素子１１２と１１４へおよびこれらから流れることができるようにするために順次切替え信号サイクルをマルチプレクサ１１６へ送る。
上記の情報の流れは、以下で論じられる図７のグラフ図に従って各操作者検出電極及び基準電極に関するハンドオンまたはハンドオフ状態を示す。図５は１つの検出素子１１２しか示していないが、本発明の操作者検出方法を実施するためのプロセス及び回路は、図に示される通り図１及び２の動力装置３０及び５５に使用される２つのハンドグリップを含むことができる。
センサ１１８の電荷情報を受け取ると、例えばセンサ１１８によって充電されるとき、素子１１２及び１１４はコンデンサ１１７へ順次電荷を戻し、このような充放電サイクルの数はディジットで測定され電荷センサ１１８によって生成される二進情報によって表される。
操作者検出回路１００は、シミュレータ素子１１４がマルチプレクサ１１６の欠陥またはシステムの短絡を検知しない限り基準シミュレータ素子１１４が常に例えば電荷センサ１１８によって予め選択された標準の１３００ディジットの生成を提供するように、較正される。
センサ１１８が基準素子１１４から１３００ディジットを受け取らない場合は、マイクロコントローラ１２０は上記の基準戻り信号（reference return sigral）を評価し処理するためにセンサ１１８から生データの出力信号を受け取る。その後モータ停止回路１２２へ停止信号を送る。
１つの実施態様において、基準素子１１４のキャパシタンスは３３ｐF（３３×１０-12ファラド）であり、受電コンデンサ１１７のキャパシタンスは１５０ｎＦ（１５０×１０-9ファラド）である。
既に述べた通り、図５の操作者検出ユニット回路１００は、例えばチェーンソーに見られるように１つのハンドグリップ面（hand-gripping surface）だけで使用することができる。図１及び２に示されるように２つのハンドグリップを有する動力装置では、容量性検出素子１１２は各ハンドグリップのグリップ面に取り付けられる。
マイクロコントローラ１２０が電荷センサ１１８及び、スイッチ１１６ａ及び１１６ｂを持つマルチプレクサ１１６へ、順次オン及びオフにするように命令を出すとき、電荷センサ１１８から同じインパルスバースト（impulse burst）がそれぞれの検出素子及びシミュレータ素子１１２及び１１４へ送られることになるように、電荷センサ１１８は、マルチプレクサ１１６へ１つの信号を送る。電荷センサ１１８は検出素子１１２及び基準シミュレータ素子１１４から来る上記のディジット信号の配置（location）を区別しない。電荷センサ１１８は、単にマルチプレクサ１１６を介して検出される容量を示すディジットの数のみを生成し、電荷センサ１１８が電荷のインパルスバースト信号を検出素子１１２及び基準シミュレータ素子１１４へ送るとき、マイクロコントローラ１２０が、これをコンデンサ１１７の容量値に対して比較する。
操作者の手が上記のグリップ面にあるとき、上記のキャパシタンスは大きくなり、検出素子１１２から電荷センサ１１８へ送られる上記のディジット数、例えば受電コンデンサ１１７を一定のレベルまで充電するためにセンサ１１８によって実行される充電/放電サイクルの数は、これに従って小さくなる。
図７に示される通り、較正済み操作者検出回路１００は、ハンドグリップ面４２ａ、４４ａ上のハンドオフ及びハンドオン状態を指定する予め選択された二進数値を含む予め決められたコンデンサ充電範囲内で動作するための容量性手段を示す。このコンデンサ充電範囲は、偽りのハンドオン信号を防止するためにグリップ面４２ａ、４４ａ上に操作者の手があるのか異物があるのかを区別するために有効であり、このシステムのキャパシタンスが２つの異なる方向において読み取られることを示す。
動作曲線Ａのグリップ面キャパシタンスは、米国特許第６，５０１，２８１号において示される通り前記の金属電極コイルのエッジ長さが長いほどグリップ面上に水がある場合の電極のキャパシタンスの変化が大きいことを示している。曲線Ｂは、端縁部が曲線Ａに示されるワイヤコイルより短い長さを有する金属ホイルの場合の容量曲線（capacitance curve）を示している。
図に示される通り、ハンドオン状態での、検出素子１１２は約７００から約７６０ディジットをセンサ１１８へ放電することになる。グリップ面上でハンドオフ状態では、約７６０から約９００ディジットがセンサ１１８へ送られる。安全なハンドオフ検出ゾーンの帯域はマイクロコントローラ１２０への９００と７６０ディジットの間の範囲内であり、マイクロコントローラ１２０はこの量のディジットを受け取ると、動力装置３０及び５５のコンポーネントシステムを使用不能にすることを決定することになる。
さらに、マイクロコントローラ１２０は、受け取った上記のディジット数が１３５０ディジットを上回る場合は動力装置３０のコンポーネントシステムを使用不能にすることを決定することもあり、これは、この量は検出素子に対する短絡またはその他の損傷を示すからである。
従って、水及びほこりは図７に示される通り常に出力放電範囲のハンドオフ部分にあるキャパシタンス放電信号を生じるので、システム１００は、偽りのハンドオン状態がマイクロコントローラ１２０に報告されることになる可能性を排除する。
例えば、上記のハンドグリップの直径が約２０から３０ミリメートルである場合、一方の端縁部でのその円周は約６０から９０ミリメートルになり、従って上記のチューブの対向する端の２つのエッジで、そのエッジの大体の長さは約１２０ミリメートルから１８０ミリメートルとなる。従って、金属ホイルチューブ４５は上記のグリップ面上の水及びほこりによって影響を受け難い。他方、電極に使用されるワイヤコイルまたはネット状の金属コイルにおいて利用できるような約２０００ミリメートルのエッジの長さでは、水及びほこりまたはその混合物がハンドグリップ面４２ａ、４４ａ上にあるとき、上記の電極キャパシタンスはもっと大幅に増大して偽りのハンドオン信号に近づく可能性が大きくなる。
手に手袋を着けている場合には素手の場合のようなキャパシタンスを生じないが、それでもグレーゾーンより下のハンドオンセグメント内に収まるであろう。
電荷センサ１１８が７６０ディジット未満を出力すると、マイクロコントローラ１２０はグリップ面上にハンドオン状態があることが分かる。
グリップ面４２、４２ｂ上において最も難しい状態は、操作者が厚い手袋を着けていて、かつ水及び泥がある場合である。このダーク帯域は、安全なキャパシタンス範囲も構成しない安全帯域である。従って、グレー帯域の下限、例えば７６０ディジットを上回るいかなるディジットでも動力装置のモータを停止させることになろう。
図６は、フェイルセーフマイクロコントローラ（fail-safe microcontroller）を有する操作者検出回路１００’の第二の実施態様を示す。マイクロプロセッサ１６０は電荷センサ１１８に電気的に結合され、マイクロプロセッサ１６２はマイクロプロセッサ１６０に電気的に結合される。マイクロプロセッサ１６０は、検出素子スイッチ１１６ａ及び基準シミュレータ素子スイッチ１１６ｂを順次オン及びオフにしてそれぞれの検出素子１１２及び基準素子１１４を通して充電信号を送るためにマルチプレクサ１１６に電気的に結合される。
図１の手押し芝刈り機３０が、ハンドグリップ４２及び４４の一方上に操作者の手が置かれないで起動されたとする。
マイクロプロセッサ１６０は、ハンドグリップ４２または４４が握られるまでマルチプレクススイッチ１１６ａ及び１１６ｂへ充電信号を送るようにセンサ１１８へ命令を出すことを開始しない。
ビークル５５はクラッチを有し、本発明の事前に較正されたシステムにおいてはハンドグリップ５２か５３の何れかをハンドオン有りまたは無しで起動することができる。この場合、マイクロコントローラ１６０はクラッチを解除するとき検出素子１１２及び基準素子１１４へ充電信号を送るセンサ１１８へのコマンドを開始する。これに直ちに応答して、素子１１２及び１１４は電荷センサ１１８へ容量性充電信号を送り、電荷センサ１１８はこの受け取った容量性放電信号に対応するそれぞれの生データ出力信号を生成する。
マイクロプロセッサ１６０は信号を出力し、これらをマイクロプロセッサ１６０の制御チェックを行うためにマイクロプロセッサ１６２へ送る。両方のマイクロプロセッサ１６０及び１６２は、そのそれぞれのリレースイッチへの出力マイクロプロセッサ信号（output microprocessor signal）を生成するために信号を出力する。
両方の出力マイクロプロセッサ信号は、同じように応答してモータイグニッション１６４への電力を維持するためにリレースイッチ１６１及び１６３に対して同じでなければならない。そうでなくて、マイクロプロセッサ出力信号の何れか一方が他方と同じでない場合、リレースイッチはイグニッションを停止する。
図８に示される操作者検出回路１００”の第三の実施態様において、電荷センサ１１８はこれまでの実施態様において説明された電荷センサ１１８と同じである。
電荷センサ１１８の有利な実施態様は、電荷移動センサ、例えば、Quantum Research Group,1 Mitchell Point,Ensign Way,Hamble SO31 4RF,Great BritainのＱＴ３００である。
さらなる電荷センサ１１８は受電コンデンサ１１７を備え、このコンデンサは電荷センサ１１８の端子１１８ａ及び１１８ｂに接続される。
さらに、電荷センサ１１８は端子１１８ｃを備え、これに電池１１５からの定電圧が供給される。
さらに電荷センサ１１８はマイクロコントローラ１２０へディジットのバースト（burst）の形で充電信号値を出力するための出力端子１１８ｄを備える。電荷センサ１１８の端子１１８ａはマルチプレクサ１１６に接続され、このマルチプレクサ自体は、電荷センサ１１８の端子１１８ａを第一の検出素子１１２ａ、第二の検出素子１１２ｂに、そして第三の実施態様においては操作者検出回路１００”内に配列される内部コンデンサである基準シミュレータ素子１１４に接続するために、マイクロコントローラ１２０によって制御される。第一及び第二の検出素子１１２ａ及び１１２ｂは、各々、コンデンサ１１３ａ、１１３ｂをそれぞれ含むことが望ましく、これらのコンデンサは、一方でマルチプレクサの出力端子１１６ａ、１１６ｂ及び１１６ｃに接続され、他方で操作者検出回路１００のグラウンドに接続される金属ハンドル部３７に接続される。
第一の検出素子１１２ａ及び第二の検出素子１１２ｂはシールドワイヤ４７ａ及び４７ｂによってマルチプレクサ１１６の端子１１６ａ及び１１６ｂに接続される。
例えば、第一の検出素子１１２ａ及び第二の検出素子１１２ｂはハンドグリップ４２及び４４に関連付けられる検出素子である。一方のハンドグリップのみが備えられる場合には検出素子１１２ａ、１１２ｂの一方を省略することができる。
図９においてハンドグリップ４２の断面図に示される通り、ハンドル部３７は絶縁材で作られる内側プラスチックチューブ４６を備える。
内側プラスチックチューブ４６の一部は、それぞれの平面４５ｃ及び４５ｄ内に配置される対向する端面エッジ４５ａと４５ｂとの間において内側プラスチックチューブ４６の周りに伸びる金属ホイルチューブ４５を備え、前記平面４５ｃ及び４５ｄは、金属ホイルチューブ４５の縦軸４５ｅを横切って伸びる。平面４５ｃ及び４５ｄは縦軸４５ｅに直交して伸びることが望ましい。
さらに内側プラスチックチューブ４６はその上に配置される金属ホイルチューブ４５と共に、内側プラスチックチューブ４６から、及び金属ホイルチューブ４５からグリップ面４２ａまで伸びる外側カバー４２ｂによって覆われる。
内側プラスチックチューブ４６は絶縁材で作られるので、コンデンサＣ１は、その第一の電極である金属ホイルチューブ４５とその第二の電極であるハンドル部３７との間に確立される。
さらに、人の手がハンドグリップ４２をグリップ面４２ａ上で握っているとき、グリップ面４２ａは、その第二の電極として金属ホイルチューブ４５を有するコンデンサＣ２の第一の仮想電極となると考えることができる。
さらに、グリップ面４２ａ及び人体全体は、グリップ面４２ａによって形成される仮想電極とハンドル部３７及び金属ハンドル部３７が接続される装置のフレーム全体との間のコンデンサＣ３によって容量性結合を確立する。
従って、図８に示されるようなコンデンサ１１３ａは、人の手がグリップ面４２ａを握っているときは事実上コンデンサＣ１、Ｃ２及びＣ３によって形成され、コンデンサＣ２及びＣ３は直列配列であり、両方ともコンデンサＣ１に対して並列に配列されるので、コンデンサ１１３ａのいわゆるハンドオン状態においてはコンデンサ１１３ａの総容量はコンデンサＣ１及びＣ１に対して並列のコンデンサＣ２及びＣ３によって形成される。
ただし、手がグリップ面４２ａをもはや握っておらず完全にハンドグリップ４２から離れているハンドオフ状態においては、人の手及び人の身体によって形成されるコンデンサＣ３はもはや存在しない。
従って、コンデンサＣ２はハンドルバー３６及び装置３０のフレームへの接続を有しないので、ハンドオフ状態においては、関係する唯一の容量はコンデンサＣ１によって形成される。
図９は、ハンドオフ状態においてはコンデンサ１１３ａはコンデンサＣ１によってのみ形成されるので、直列コンデンサＣ２及びＣ３がコンデンサＣ１に並列に接続されるハンドオン状態におけるよりも小さい容量を有し、従ってハンドオン状態においてはコンデンサ１１３ａの容量がハンドオフ状態に比べて高いことを実証している。
ハンドオフ状態からハンドオン状態へまたはその逆の変化するときのコンデンサ１１３ａの容量の変化を増大させるために、コンデンサＣ１をできる限り小さく維持し、コンデンサＣ２を増大させることが重要である。
コンデンサＣ１の容量は、内側プラスチックチューブ４６の材料として誘電率εγの小さい材料を選びかつ内側プラスチックチューブ４６をできる限り厚くすることによって、小さくすることができる。
一方、コンデンサＣ２の容量は、できる限り誘電率εγの高い外側カバー４２ｂの材料を選びかつ外側カバー４２ｂの厚みをできる限り小さくすることによって、大きくすることができる。ただし、外側カバー４２ｂの厚みの減少は、ハンドグリップ４２全体の機械的安定性の要件、及び芝刈り機３０を運転するときにハンドグリップ４２に加えられる力によって制限される。
外側カバー４２ｂの誘電率の増大は、外側カバー４２ｂを形成するプラスチック材内に高い誘電率を有する粒子を埋め込むことによって得られる。
Ｃ２の容量を増大するために外側カバー４２ｂのプラスチック材内に炭素を含む粒子を組み込むと有利である。
操作検出回路１００”の第三の実施態様に従う電荷センサ１１８は、これに接続されるコンデンサ例えばコンデンサ１１３ａの容量を検出すると、下記の通りに動作する。
通常、コンデンサ１１３ａは約４０ｐＦから６０ｐＦまでの容量を有するのに対して、コンデンサ１１７は約１５０ｎＦの容量を有し、例えば、コンデンサ１１７はコンデンサ１１３ａの容量の１０００倍より大きい容量を有する。
例えば、電荷センサ１１８によって実行される検出サイクルは下記の通りである。
上記の検出サイクルが開始されると、電荷センサ１１８は第一の充電/放電サイクルを開始する。この第一の充電/放電サイクルにおいて、コンデンサ１１３ａは図１０に示されるように電荷センサ１１８によって充電される。
その後、コンデンサ１１３ａに蓄積された電荷は、コンデンサ１１３ａをコンデンサ１１７に放電することによって受電コンデンサ１１７へ移送される。受電コンデンサ１１７はコンデンサ１１３ａの容量の約１０００倍より大きい容量を有するので、第一の充電/放電サイクルの結果によるコンデンサ１１７の電荷の増大は小さく、それに対応する電圧は電荷センサ１１８が要求する閾値電圧よりはるかに低い。
従って、コンデンサ１１７が上記の充電/放電サイクルの終了時に上記の閾値を示さない場合、電荷センサ１１８はコンデンサ１１３ａの次の充電/放電サイクルを実施することになる。
１つの検出サイクルの過程において、電荷センサ１１８は、コンデンサ１１７の電圧が電荷センサ１１８によって要求される閾値電圧に達するような充分な電荷をコンデンサ１１７に与えるために必要な回数のコンデンサ１１３ａの充電/放電サイクルを実施することになる。
コンデンサ１１７が閾値電圧に達すると、電荷センサ１１８は端子１１８ｄを介してディジットのバーストを出力して、それをマイクロコントローラ１２０へ移送し、前記ディジットのバーストは充電/放電サイクルの数によって決定される容量を表す。
例えば、コンデンサ１１３ａの４０ｐＦから６０ｐＦまでの容量は例えば約９００ディジットのバーストとなるハンドオフ状態に相当する。
コンデンサ１１３ａの容量が増大すると、コンデンサ１１７の閾値電圧に達するために必要な充電/放電サイクルの数が減少するので、この充電/放電サイクルの数に対応する上記のバーストのディジットの数も減少し、従ってハンドオン状態において、電荷センサ１１８はマイクロコントローラ１２０へもっと少ないディジットの数を出力する。上記のバーストのディジット数は、図７に示される通り例えば約７００ディジットから約７６０ディジットの間である。
操作者検出回路１００”の適切な動作を得るために、操作者検出回路１００”は較正されなければならない。
較正のために、マイクロコントローラ１２０は較正モードで作動される。この較正モードはマイクロコントローラ１２０への外部入力によって呼び出すことができ、またこの較正モードは、通常操作検出回路１００”を備える装置が顧客に納品される前に呼び出される。ただし、装置の修理の過程でこの較正モードを呼び出すことも可能である。
いずれの場合にも、上記の較正モードはユーザによって開始されることはなく、特に、この較正モードは装置の操作を開始するときにユーザによって開始されることはない。従って、この較正モードは、ユーザが装置を操作できる限りは使用不能にされる。
上記の較正モードにおいては、センサ素子１１２ａ及び１１２ｂの較正は、両方のセンサ素子１１２ａ及び１１２ｂがハンドオフ状態のとき実施される。
検出素子１１２ａに関連して図１１に例として示される通り、前に述べた通りコンデンサ１１３ａの容量の検出を可能にするためにマイクロコントローラ１２０はマルチプレクサ１１６を制御する。
この検出サイクルの過程で得られるディジット数は、その後出力され、マイクロコントローラ１２０によって記憶される。
次のステップにおいて、マイクロコントローラ１２０は、記憶されたディジット数から、例えば図７において示される通り非許容動作範囲を表すディジット数を差し引く。
例えばコンデンサ１１３ａの容量を検出したとき受け取ったディジット数が９００ディジットであれば、マイクロコントローラ１２０は、ハンドオフ状態に相当するディジット数から非許容動作範囲を表す例えば１４０ディジットを差し引くことになるので、その結果は７６０ディジットとなり、この値がハンドオン閾値としてマイクロコントローラ１２０によって記憶されることになる。
別の実施態様においては、コンデンサ１１３ａのハンドオフ状態を表す値が記憶され、マイクロコントローラ１２０を起動すると、上記のハンドオン閾値が計算される。
同様に、検出素子１１２ｂのハンドオン閾値が決定され、マイクロコントローラ１２０によって記憶されることになる。
コンデンサ１１４によって表される基準シミュレータ素子１１４を較正するとき、マイクロコントローラ１２０は適正動作の基準値として電荷センサ１１８によって出力されるディジット数を記憶することになる。
上記の較正モードが終了した後、ユーザはだれでも装置例えば芝刈り機３０を安全に使用することができる。
マイクロコントローラ１２０がその検出モードで操作されて使用される間、及びこの検出モードにおいてマイクロコントローラ１２０は連続的反復検出シーケンスでマルチプレクサ１１６を作動させ、検出素子１１２ａ、検出素子１１２ｂ及び基準シミュレータ素子１１４の容量が電荷センサ１１８によって検出されて、これに対応するディジットのバーストがマイクロコントローラ１２０へ出力される（図１２）。
検出電極１１２ａまたは検出素子１１２ｂの容量に対応する容量信号値を表すディジット数を受け取ると、マイクロコントローラ１２０は電荷センサ１１８によって出力される前記容量信号値を記憶されたハンドオン閾値と比較する（図１２）。
上記のディジット数がハンドオン閾値を下回る場合、マイクロコントローラ１２０は、手がハンドグリップ４２を適切に握っており、従って適正なハンドオン状態であると、想定することができる。
しかし、上記の容量信号値のディジット数がハンドオン閾値を上回る場合、検出素子１１２ａは適正なハンドオン状態であると想定しないので、マイクロコントローラ１２０は非適正ハンドオン状態を認識し、モータを停止することによってまたはクラッチを解除することによってまたは装置を安全動作状態にするその他の動作によって駆動を不能にする（図１２）。
さらに、その操作モードにおいて、マイクロコントローラ１２０は検出素子１１２ａ及び１１２ｂの容量を検出するだけでなく基準シミュレータ素子１１４の容量をも検出して、操作検出回路１００”全体が確実に適切に動作するようにする。
従って、マイクロコントローラ１２０は基準シミュレータ素子１１４の容量を検出するためにマルチプレクサ１１６を制御する。
上記の受け取られた基準信号値を表すディジット数は、次に上記の較正モードの過程で記憶されたディジット数と比較され、この２つの数が相互に一致する場合にはマイクロコントローラ１２０は操作者検出回路１００”が適切に動作していると想定することができる。
しかしながら、上記の受け取ったディジット数が較正モードにおいて記憶されたディジット数から著しく逸脱する場合、マイクロコントローラ１２０は、検出素子１１２ａ及び１１２ｂを検出する際に受け取るディジット数がハンドオン閾値を下回る場合と同様に装置の駆動を不能にし始めることになる。
改良形態において、マイクロコントローラ１２０の操作モードは、検出素子１１２ａ及び１１２ｂの容量を検出するとき上記の容量信号値のディジット数がハンドオン閾値を下回るか否かだけでなく、上記のディジット数がハンドオン状態の妥当なディジット値の範囲内にあるか否かを検出する。この範囲は、予め定められた信号値の範囲によって定められる。上記の容量信号値が前記の範囲外である場合、マイクロコントローラは装置の駆動を不能にする。
例えば、マイクロコントローラ１２０は、受け取ったディジット数が予め定められた動作値の範囲内であるか否か確認する。この予め定められた信号値の範囲は、例えば１３５０ディジットから１８０ディジットまでの間とすることによって定めることができる。
例えば１３５０ディジットを上回るディジット数を受け取ると、マイクロコントローラはコンデンサ１１３ａの容量が非現実的に小さい値であると認識して、たとえばケーブル破損など電気的問題を想定する。
例えば受け取ったディジット数が１８０ディジットを下回る場合、マイクロコントローラ１２０は、それぞれの検出素子１１２が損傷を受けているか操作検出回路１００”の他のコンポーネントのどれかがもはや適切に動作していないと想定せざるを得ないので、同様に装置の駆動を不能にしなければならない。
さらに、基準シミュレータ素子１１４の容量を検出するとき、マイクロコントローラ１２０はこの検出されたディジット数が妥当な適正動作範囲内にあるか否かを評価することができる。この範囲は予め定められ記憶された基準範囲によって定められる。
例えば上記の較正モードにおいて記憶されたディジット数が１３００である場合、この操作モードにおいて受け取るディジット数は１２５０から１３５０ディジットまでの範囲内を許容することができるので、操作者検出回路１００”が適切に動作しているか否かをマイクロコントローラ１２０が決定するとき、上記の較正モードにおいて受け取ったディジット数からの多少の逸脱は許容することができる。
動力装置のモータを使用不能にするための操作者検出回路１００”について図に示し詳述したが、本発明は開示されたとおりの形態に限定されると考えるべきではなく、本発明の精神から逸脱することなくその範囲内で細部及び構造に変更を加えることができることは明らかである。
本発明の操作検出回路を有する芝刈り機の斜視図である。 二重ハンドグリップ電極を持つ本発明の操作者検出回路を有するモータビークルの斜視図である。 図１の芝刈り機上に示されるハンドグリップの一部断面の部分立面図である。 図２のビークルのハンドグリップのグリップ面（図示なし）に取り付けられる操作者検出電極の立面図である。 本発明の操作者検出回路の概略図である。 図５の操作者検出回路上で使用できるマイクロコントローラの別の実施態様の概略図である。 本発明の操作者検出回路のハンドオン/ハンドオフ較正検出ゾーンを示すグラフ図である。 操作者検出回路の第三の実施態様の概略図である。 ハンドグリップのさらなる実施態様の部分的に断面の部分立面図である。 充電/放電サイクルの概略流れ図である。 較正サイクルの概略流れ図である。 検出サイクルの概略流れ図である。

Claims (33)

  1. 装置のハンドグリップ（４２、４４、５２、６３）用の操作者検出回路（１００）であって、
    前記ハンドグリップ（４２、４４、５２、６３）に組み込まれ、かつ、前記ハンドグリップ（４２、４４、５２、６３）のハンドオフ状態の場合と比べたときに操作者の手が前記ハンドグリップ（４２、４４、５２、６３）上にあるハンドオン状態において変化する容量を有する少なくとも１つの容量性検出素子（１１２）と、
    前記容量性検出素子（１１２）の少なくとも１つの容量を検出して前記検出された容量を表す容量信号値を生成する電荷センサ（１１８）と、
    前記電荷センサ（１１８）に接続されるコントローラ（１２０）と、
    を含み、
    前記電荷センサ（１１８）は、さらに、容量性の基準シミュレータ素子（１１４）の容量を検出しかつ当該容量を示す基準信号値を生成し、
    前記コントローラ（１２０）は、前記基準信号値を受け取り、前記基準信号値を予め選択され記憶された基準範囲と比較して、前記基準信号値が前記基準範囲内にある場合に前記容量性検出回路（１００）が適正動作状態であると決定し、
    前記コントローラ（１２０）は、さらに、前記容量信号値を受け取り、前記容量信号値を予め選択されたハンドオン容量信号値と比較して、前記容量信号値が前記ハンドオン容量信号値と比べて適正であるとみなされる場合に存在する適正ハンドオン状態と、前記容量信号値が前記ハンドオン容量信号値と比べて非適正であるとみなされる場合に存在する非適正ハンドオン状態との間を区別し、
    前記ハンドオン容量信号値は、（ｉ）前記ハンドグリップ（４２、４４、５２、６３）上のほこり及び水の少なくとも一方と、（ｉｉ）操作者の手または前記ハンドグリップ（４２、４４、５２、６３）上の手袋内の操作者の手のいずれか一方との間を区別することができるように選択されることを特徴とする、操作者検出回路。
  2. 前記コントローラ（１２０）は、前記適正ハンドオン状態を検出する場合に前記装置の完全動作を可能にする、請求項１に記載の操作者検出回路。
  3. 前記コントローラ（１２０）は、前記非適正ハンドオン状態が存在すると決定する場合に前記装置の完全動作を不能にする、請求項１または２に記載の操作者検出回路。
  4. 前記コントローラ（１２０）は、前記非適正ハンドオン状態が存在すると決定する場合に前記装置の動作を安全動作状態に制限する、請求項１から３までのいずれか一項に記載の操作者検出回路。
  5. 前記コントローラ（１２０）は、チェーンソーのチェーンまたは芝刈り機の刃を含む前記装置の危険なコンポーネントの駆動を停止する、請求項４に記載の操作者検出回路。
  6. 前記コントローラ（１２０）は、前記装置の前記危険なコンポーネントを駆動するための駆動系の動作を中断する、請求項５に記載の操作者検出回路。
  7. 装置のハンドグリップ（４２、４４、５２、６３）用の操作者検出回路（１００）であって、
    前記ハンドグリップ（４２、４４、５２、６３）に組み込まれ、かつ前記ハンドグリップ（４２、４４、５２、６３）のハンドオフ状態の場合と比べたときに操作者の手が前記ハンドグリップ（４２、４４、５２、６３）上にあるハンドオン状態において変化する容量を有する少なくとも１つの容量性検出素子（１１２）と、
    前記容量性検出素子（１１２）の少なくとも１つの容量を検出して前記検出された容量を表す容量信号値を生成する電荷センサ（１１８）と、
    前記電荷センサ（１１８）に接続され、かつ、前記容量信号値を受け取るコントローラ（１２０）と、
    を含み、
    前記容量性検出素子（１１２）の適正動作状態を示す予め定められた動作容量信号値の範囲が前記コントローラ（１２０）において記憶され、
    前記コントローラ（１２０）は、前記容量信号値を前記予め定められた動作容量信号値の範囲と比較して、前記容量信号値が前記動作容量信号値の範囲内である場合に前記容量性検出素子（１１２）の適正動作状態が存在することを決定し、かつ、前記容量信号値が前記動作容量信号値の範囲内である場合に存在する適正動作状態と、前記容量信号値が前記動作容量信号値の範囲外である場合に存在する非適正動作状態との間を区別し、
    前記操作者検出回路（１００）は、さらに、前記容量信号値に対して予め定められたハンドオン状態の範囲を含んでおり、
    前記ハンドオン状態の範囲は、（ｉ）前記ハンドグリップ（４２、４４、５２、６３）上のほこり及び水の少なくとも一方と、（ｉｉ）操作者の手または前記ハンドグリップ（４２、４４、５２、６３）上の手袋内の操作者の手のいずれか一方との間を区別することができるように選択され、
    前記コントローラ（１２０）は、さらに、前記容量信号値を前記ハンドオン状態の範囲と比較して、前記容量信号値が前記ハンドオン状態の範囲内である場合に適正ハンドオン状態が存在することを決定することを特徴とする、操作者検出回路。
  8. 前記予め定められた動作容量信号値の範囲は、前記予め定められたハンドオン状態の範囲を上回る予め選択され記憶された上限値から、前記予め定められたハンドオン状態の範囲を下回る予め選択され記憶された下限値まで広がる、請求項７に記載の操作者検出回路。
  9. 前記コントローラ（１２０）は、前記適正動作状態及び前記適正ハンドオン状態が存在すると決定する場合に前記装置の完全動作を可能にする、請求項７または８に記載の操作者検出回路。
  10. 前記コントローラ（１２０）は、前記適正動作状態または前記適正ハンドオン状態が存在すると決定しない場合に前記装置の完全動作を不能にする、請求項７から９までのいずれか一項に記載の操作者検出回路。
  11. 前記コントローラ（１２０）は、前記適正動作状態または前記適正ハンドオン状態が存在すると決定しない場合に前記装置の動作を安全動作状態に制限する、請求項７から１０までのいずれか一項に記載の操作者検出回路。
  12. 前記コントローラ（１２０）は、前記適正動作状態及び前記適正ハンドオン状態が存在すると決定する場合に前記装置の完全動作を可能にする、請求項１に記載の操作者検出回路。
  13. 前記コントローラ（１２０）は、前記適正動作状態または前記適正ハンドオン状態が存在すると決定しない場合に前記装置の完全動作を不能にする、請求項１に記載の操作者検出回路。
  14. 前記コントローラ（１２０）は、前記適正動作状態または前記適正ハンドオン状態が存在すると決定しない場合に前記装置の動作を安全動作状態に制限する、請求項１に記載の操作者検出回路。
  15. 前記電荷センサ（１１８）は、前記少なくとも１つの容量性検出素子（１１２）及び前記基準シミュレータ素子（１１４）の前記容量を順次検出する、請求項１に記載の操作者検出回路。
  16. 前記電荷センサ（１１８）は、マルチプレクサ（１１６）によって前記少なくとも１つの容量性検出素子（１１２）及び前記基準シミュレータ素子（１１４）に順次接続される、請求項１５に記載の操作者検出回路。
  17. 前記マルチプレクサ（１１６）は、前記コントローラ（１２０）によって制御される、請求項１６に記載の操作者検出回路。
  18. 前記容量性検出素子（１１２）は、内側誘電材（４６）上に配置される第一の電極（４５）を含み、
    前記内側誘電材（４６）は第二の電極（３７）上に配置され、かつ、前記第一の電極（４５）は外側誘電材（４２ｂ）によって覆われる、請求項１に記載の操作者検出回路。
  19. 前記第一の電極（４５）はチューブ状の構造形態を有する、請求項１８に記載の操作者検出回路。
  20. 前記チューブ状の構造形態は、その軸方向に対向するエッジ（４５ａ、４５ｂ）の間にその軸（４５ｅ）の方向に伸長し、その伸長が、前記ハンドグリップ（４２、４４）を握るときの同じ方向の操作者の手の伸長より小さい、請求項１９に記載の操作者検出回路。
  21. 前記第一の電極（４５）は導体箔を含む、請求項１８から２０までのいずれか一項に記載の操作者検出回路。
  22. 前記導体箔は穿孔を有しない、請求項２１に記載の操作者検出回路。
  23. 前記導体箔はチューブに形成される、請求項２１または２２に記載の操作者検出回路。
  24. 前記導体箔は、前記チューブに形成されるときに前記第一の電極（４５）の前記対向するエッジ（４５ａ、４５ｂ）を形成する対向する側縁を有するストリップの形を有する、請求項２３に記載の操作者検出回路。
  25. 前記第二の電極（３７）はハンドル握り部によって形成される、請求項１８から２４までのいずれか一項に記載の操作者検出回路。
  26. 前記第一及び第二の電極（３７、４５）はその間の前記内側誘電材（４６）と共に第一の容量（Ｃ１）を確立し、前記第一の電極（４５）はグリップ面（４２ａ）及びその間の前記外側誘電材（４２ｂ）とで第二の容量（Ｃ２）を確立し、ハンドオン状態のときに前記第二の容量は人体によって形成される第三の容量（Ｃ３）と直列であり、かつ、前記第三の容量（Ｃ３）と共に前記第一の容量（Ｃ１）に並列に配列される、請求項１８から２５までのいずれか一項に記載の操作者検出回路。
  27. 前記第二の容量（Ｃ２）は前記第一の容量（Ｃ１）より大きい、請求項２６に記載の操作者検出回路。
  28. 前記電荷センサ（１１８）は受電コンデンサ（１１７）を備え、かつ、１電荷検出サイクルにおいて前記電荷センサ（１１８）は複数の充電/放電サイクルを実施し、前記受電コンデンサ（１１７）が予め定められたレベルに充電されるまで各前記充電／放電サイクル内において検出対象である前記容量性検出素子（１１２）及び前記基準シミュレータ素子（１１４）における容量が充電されその後前記受電コンデンサ（１１７）に放電される、請求項１に記載の操作者検出回路。
  29. 装置のハンドグリップ用の操作者検出回路であって、
    前記ハンドグリップに組み込まれ、かつ、前記ハンドグリップのハンドオフ状態の場合と比べたときに操作者の手が前記ハンドグリップ上にあるハンドオン状態において変化する容量を有する少なくとも１つの容量性検出素子と、
    前記容量性検出素子の少なくとも１つの容量を検出して前記検出された容量を表す容量信号値を生成する電荷移動センサと、
    前記電荷移動センサに接続され、かつ、前記容量信号値を受け取るコントローラと、
    を含み、
    前記コントローラは、前記容量信号値が予め定められた動作容量信号値の範囲内に入っているか否かを検出し、ここに、前記予め定められた動作容量信号値の範囲は、前記操作者検出回路の前記容量性検出素子の損傷を含む機能的異常が存在しない範囲を示しており、
    前記予め定められた動作容量信号値の範囲は、前記適正ハンドオン状態及び前記非適正ハンドオン状態に対応する前記容量信号値を含むように選択され、
    前記予め定められた動作容量信号値の範囲は、前記容量信号値が前記予め定められた動作容量信号値の範囲内に入っていない場合に前記操作者検出回路の機能的異常が存在することを検出するために有効であり、
    前記コントローラは、さらに、前記容量信号値を予め選択されたハンドオン容量信号値と比較して、前記容量信号値が前記ハンドオン容量信号値と比べて適正であるとみなされる場合に存在する適正ハンドオン状態と、前記容量信号値が前記ハンドオン容量信号値と比べて非適正であるとみなされる場合に存在する非適正ハンドオン状態との間を区別し、
    前記ハンドオン容量信号値は、（ｉ）前記ハンドグリップ上のほこり及び水の少なくとも一方と、（ｉｉ）操作者の手または前記ハンドグリップ上の手袋内の操作者の手のいずれか一方との間を区別することができるように選択され、
    前記コントローラは、前記操作者検出回路の機能的異常が存在することを決定する場合に、前記適正ハンドオン状態が存在することを決定する場合であっても前記装置の完全動作を不能にし、
    前記コントローラは、前記操作者検出回路の機能的異常が存在しないことを決定し、かつ、前記適正ハンドオン状態が存在することを決定する場合に前記装置の完全動作を可能にすることを特徴とする、操作者検出回路。
  30. 前記容量性検出素子は、動力装置の金属ハンドル部上に隣接して配置される内側誘電材層、前記内側誘電材層に隣接して配置される金属導電材層、及び前記ハンドグリップの表面を含む外側誘電ハンドグリップ材を有する操作者の手の検出電極手段を含み、それによって、握る操作者の手、前記外側誘電ハンドグリップ材及び前記金属導電材層に容量を生成し、
    前記金属導電材層は、前記内側誘電材層の周りに金属ホイルラッパーを含む、請求項２９に記載の操作者検出回路。
  31. 前記金属導電材層は銅を含み、かつ、前記金属ホイルラッパーの層は約０．１０ｍｍから約０．１５ｍｍまでの厚みを有する、請求項３０に記載の操作者検出回路。
  32. 前記内側誘電材層は、前記金属ハンドル部の長さに沿って伸びるチューブの構造形態を有し、
    前記金属ホイルラッパーは、縦軸を有しかつ前記内側誘電材層の区切られた長さに沿って伸びかつ前記金属ホイルラッパーの前記縦軸を横切るそれぞれの平面内に配置される対向する端縁部を有するチューブの構造形態を有し、かつ
    前記外側誘電ハンドグリップ材は、前記金属ホイルラッパーの前記対向する端縁部にオーバラップするのに充分な長さを有する、請求項３１に記載の操作者検出回路。
  33. 前記金属ホイルラッパーは約５０ｍｍから約６０ｍｍまでの長さを有し、前記対向する端縁部は前記外側誘電ハンドグリップ材の端から約３０ｍｍに配置され、前記対向するそれぞれの横断平面は前記金属ホイルラッパーの前記縦軸に直交する、請求項３２に記載の操作者検出回路。
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