JP6944624B2 - Proximity sensor circuit - Google Patents
Proximity sensor circuit Download PDFInfo
- Publication number
- JP6944624B2 JP6944624B2 JP2019137162A JP2019137162A JP6944624B2 JP 6944624 B2 JP6944624 B2 JP 6944624B2 JP 2019137162 A JP2019137162 A JP 2019137162A JP 2019137162 A JP2019137162 A JP 2019137162A JP 6944624 B2 JP6944624 B2 JP 6944624B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- metal plate
- side metal
- unit
- surface side
- proximity sensor
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
- Y02A90/00—Technologies having an indirect contribution to adaptation to climate change
- Y02A90/30—Assessment of water resources
Description
本発明は、近接センサの回路構造に関し、詳しくは、静電容量型の近接センサにおける誤動作改善の技術に関する。 The present invention relates to a circuit structure of a proximity sensor, and more particularly to a technique for improving a malfunction in a capacitance type proximity sensor.
静電容量型近接センサは、検出体である人体等とセンサの間に生じる静電容量の変化を近接として検出するもので、検出可能物体として金属、樹脂、水等も含む。赤外方式、超音波方式、光センサ方式等に比べて、特殊な部品が不要であるという特徴を持つ。 The capacitance type proximity sensor detects a change in capacitance that occurs between a human body or the like as a detector and the sensor as proximity, and includes metal, resin, water, and the like as detectable objects. Compared to the infrared method, ultrasonic method, optical sensor method, etc., it has the feature that no special parts are required.
しかし、静電容量の変化は微小であるし、検出部へのケーブルが長いとノイズの影響を受けやすいため、長いリード線での遠隔センサの設置が難しい。
また、ノイズは、場所によって大小があるため、検出時の反応が強い場合、弱い場合、検出しない場合がある。そのため、検出が不安定になりやすい。
また、温度、湿度の変化の激しい場所では、検出時に、その影響を受けることもあった。
この様なことに対応するために、様々な方式が提案されている。例えば、検出部を複数持ち、差分を比較することで、信頼性を高める技術も提案されている。
However, the change in capacitance is small, and if the cable to the detection unit is long, it is easily affected by noise, so it is difficult to install a remote sensor with a long lead wire.
Further, since the noise varies depending on the location, the reaction at the time of detection may be strong, weak, or not detected. Therefore, the detection tends to be unstable.
In addition, in places where the temperature and humidity change drastically, it may be affected at the time of detection.
Various methods have been proposed to deal with such a situation. For example, a technique for improving reliability by having a plurality of detection units and comparing differences has also been proposed.
特許文献1に記載の技術では、接地電位から独立した第1検出電極と第2検出電極12を持ち、2つの電極の検出距離を変えることで、雨などの環境の変化による検出量のズレを排除しつつ、人体の検出精度を向上させることができる。また、別の技術として、車のロック装置等で、誤動作を防ぐために、ロック用センサと解除用センサを別の場所に設置する場合もある。
The technique described in
しかしながら、このような従来技術では、検出部を含む回路全体が大規模になり、複雑化してしまうという問題があった。
そこで、検出部及び回路が複雑で無く、誤動作が少ない近接センサにおける回路構造が求められていた。
However, in such a conventional technique, there is a problem that the entire circuit including the detection unit becomes large-scale and complicated.
Therefore, there has been a demand for a circuit structure for a proximity sensor in which the detection unit and the circuit are not complicated and malfunctions are small.
本発明は、近接センサにおいて、誤動作が多く、また、近接センサの回路規模が大きくなってしまうという問題点に鑑み、該問題点を解決することを課題とするものである。 An object of the present invention is to solve the problems in view of the problems that the proximity sensor often malfunctions and the circuit scale of the proximity sensor becomes large.
上記課題を解決するため、本発明に係る近接センサは、人体の接近を検出する検出部と、該検出部の出力から近接状態を判別する判別部と、判別部からの出力で他の機器を制御する機器制御部と、から成り、該検出部は、表面側金属板と、裏面側金属板と、該両金属板に挟まれた誘電体と、ノイズを除去するためのコンデンサと、検出波形を整流するダイオードとを持ち、該判別部は、整流された波形を平滑化するコンデンサを持つ増幅部と、パルス整形部と、から成り、検出部からの信号を増幅部で増幅し、パルス整形部でパルス化し、後段のデジタルICを備える機器制御部への入力信号とする機能を備え、該機器制御部は、リレー部を持ち、判別部におけるパルス整形部からの信号に基づきリレー部を用いて他の機器のON/OFFを制御する機能を備えることを手段とする。
In order to solve the above problems, the proximity sensor according to the present invention uses a detection unit that detects the approach of a human body, a discrimination unit that discriminates a proximity state from the output of the detection unit, and another device based on the output from the discrimination unit. It consists of a device control unit to control, and the detection unit consists of a front surface side metal plate, a back surface side metal plate, a dielectric sandwiched between the two metal plates, a capacitor for removing noise, and a detection waveform. The discriminant unit consists of an amplification unit having a capacitor that smoothes the rectified waveform and a pulse shaping unit, and the signal from the detection unit is amplified by the amplification unit and pulse shaping is performed. It has a function of pulsed in a unit and used as an input signal to a device control unit equipped with a digital IC in the subsequent stage. The device control unit has a relay unit and uses the relay unit based on a signal from the pulse shaping unit in the discrimination unit. The means is to have a function of controlling ON / OFF of other devices.
また、本発明は、前記裏面側金属板は、前記表面側金属板よりも、表面積が広いことを手段とする。 Further, in the present invention, the back surface side metal plate has a larger surface area than the front surface side metal plate.
また、本発明は、前記裏面側金属板の表面積は、前記表面側金属板の表面積よりも、2.5倍以上であることを手段とする。 Further, in the present invention, the surface area of the back surface side metal plate is 2.5 times or more the surface area of the front surface side metal plate.
また、本発明は、前記検出部における検出について、静電容量値により行うことを手段とする。 Further, in the present invention, the detection in the detection unit is performed by the capacitance value.
さらに、本発明は、前記表面側金属板が、人体に近い方の金属板であると共にプラス側電極であり、前記裏面側金属板が、マイナス側電極であると共にグランドに接地されていることを手段とする。 Further, in the present invention, the front surface side metal plate is a metal plate closer to the human body and is a plus side electrode, and the back surface side metal plate is a minus side electrode and is grounded to the ground. As a means.
さらに、前記表面側金属板と前記裏面側金属板からの信号線は、シールド線が用いられ、前記裏面側金属板からの信号がシールド線のシールドと導通していることを手段とする。 Further, a shielded wire is used as the signal line from the front surface side metal plate and the back surface side metal plate, and the signal from the back surface side metal plate is conductive with the shield of the shielded wire.
またさらに、本発明は、前記表面側金属板から、さらに人体に近い位置に第3の金属板を持ち、前記表面側金属板と該第3の金属板の間に誘電体があることを手段とする。 Furthermore, the present invention is based on the fact that a third metal plate is held at a position closer to the human body than the surface-side metal plate, and a dielectric is provided between the surface-side metal plate and the third metal plate. ..
さらにまた、本発明は、前記機器制御部が、人体が近接するごとに機器のON/OFFを切り替えることを手段とする。 Furthermore, the present invention makes it a means that the device control unit switches ON / OFF of the device each time the human body approaches.
そしてまた、本発明は、前記誘電体の材質について、石油系の樹脂であることを手段とする。 Further, in the present invention, the material of the dielectric is a petroleum-based resin as a means.
そしてさらに、本発明は、前記機器制御部が商用電力をON/OFFすることを手段とする。 Further, the present invention uses the device control unit to turn on / off the commercial power.
本発明に係る近接センサによれば、人体の検出を行う検出部及び近接センサ全体の回路をシンプルにすることができ、且つ、誤動作を少なくすることができる、といった優れた効果を発揮するものである。 According to the proximity sensor according to the present invention, the circuit of the detection unit for detecting the human body and the entire proximity sensor can be simplified, and malfunctions can be reduced. be.
本発明に係る近接センサは、検出部に誘電体、コンデンサ、ダイオードを用いることによって、誤動作や回路の複雑化を解消することができることを最大の特徴とする。
以下、本発明に係る近接センサの実施形態を、図面に基づいて説明する。
The greatest feature of the proximity sensor according to the present invention is that malfunctions and circuit complications can be eliminated by using a dielectric, a capacitor, and a diode in the detection unit.
Hereinafter, embodiments of the proximity sensor according to the present invention will be described with reference to the drawings.
なお、本発明に係る近接センサの全体形状及び各部の形状は、下記に述べる実施例に限定されるものではなく、本発明の技術的思想の範囲内、即ち、同一の作用効果を発揮できる形状や寸法等の範囲内で適宜変更することができるものである。 The overall shape and the shape of each part of the proximity sensor according to the present invention are not limited to the examples described below, and are within the scope of the technical idea of the present invention, that is, a shape capable of exhibiting the same action and effect. And dimensions can be changed as appropriate.
図1から図6に沿って、本発明を説明する。図1は、本発明に係る近接センサの実施例を示すブロック図である。図2は、本発明に係る近接センサの回路図である。図3(a)は、本発明に係る近接センサの動作を示す模式図である。図3(b)、図3(c)は、検出部に金属板を追加した端子部を示す模式図である。図4は、本発明に係る近接センサの入力部を示す構成図である。図5は、本発明に係る近接センサの信号を示す波形図である。図6は、本発明に係る近接センサの検知範囲を示す模式図である。 The present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 6. FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of a proximity sensor according to the present invention. FIG. 2 is a circuit diagram of a proximity sensor according to the present invention. FIG. 3A is a schematic view showing the operation of the proximity sensor according to the present invention. 3 (b) and 3 (c) are schematic views showing a terminal portion to which a metal plate is added to the detection portion. FIG. 4 is a configuration diagram showing an input unit of the proximity sensor according to the present invention. FIG. 5 is a waveform diagram showing a signal of the proximity sensor according to the present invention. FIG. 6 is a schematic view showing the detection range of the proximity sensor according to the present invention.
近接センサ1は、人体・物体が近づく際の静電容量の変化を検出する近接センサであり、検出部10と判別部30と機器制御部60から構成されている。反応物としては、人体のほかに、金属、ガラス、樹脂、陶磁器、繊維、紙、木、水などがある。
検出部10は、人体等が近づいた際に、静電容量の変化による電気信号の変化を検出する部分であり、本発明の要部である。判別部30は、検出部10で検出された信号の変化を増幅し、近接の有無をパルスのHIGH/LOWの2値に変換する部分である。機器制御部60は、判別部30で判別された値に従って、接続された機器80を制御する部分である。本実施例では、人物の近接が発生するごとに、機器のON/OFF状態を切り替える動作を行う。
The
The
検出部10は、端子部20と波形整形部11から成る。端子部20に手等を近付けた際に発生する電圧を、波形整形部11でノイズ除去、直流化を行い、信頼性の高い信号とする部分である。
The
端子部20は、表面側金属板21と誘電体22と裏面側金属板23とから成る。図4に示すように、表面側金属板21と裏面側金属板23で誘電体22を挟む構造である。表面側金属板21が、人体に近い方(人又は物が近接する側)に配置され、裏面側金属板23は、対向する向きに配置される。表面側金属板21、裏面側金属板23は、平板状の金属であり、平板部分の面積は1〜30平方センチメートル程度である。厚さは、例えば、0.05〜0.3ミリメートル程度である。表面側金属板21と裏面側金属板23の材質はアルミ、銅板等が考えられる。
The
誘電体22は、検出部10の静電容量を高めるためのものである。平板状であり、平板部分の形状は表面側金属板21、裏面側金属板23とほぼ同じである。厚さは、例えば2〜10ミリメートル程度である。材質は、ポリプルピレン、塩化ビニール、スチレン系、石油系樹脂等のマイナス側に帯電する部材を用いる。表面側金属板21は、波形整形部11の入力に接続され、裏面側金属板23は、グランド(−極)に接続される。人体が接近すると、誘電体22の人体側がマイナスになり、その面に接する表面側金属板21がプラス電位となる。この電圧を検出することで、近接を検知する。
The dielectric 22 is for increasing the capacitance of the
端子部20から波形整形部11への信号は、シールド線27によって接続される。裏面側金属板23からの信号は、シールド線27のシールドと導通させる。このような構成とすることで、端子部20を長く引き回してもノイズの影響を軽減することは出来る。
The signal from the
また、端子部20については、裏面側金属板23の表面積を、表面側金属板21に比べて広くすることで、裏面側金属板23が、下方向の電気的変動の表面側金属板21への回り込みを抑えることになり、表面側金属板21についての裏面側金属板23方向のノイズを軽減することが出来る。裏面側金属板23の表面積は表面側金属板21の表面積の2.5〜3.0倍とすると好適である。この構成により、設置場所によって静電容量の量が異なる場合も、安定して検出を行うことが出来る。また、温度、湿度の変化による影響を大幅に軽減することが出来る。また、70cm以上の長いリード線の使用も可能である(図3(a))。
Further, with respect to the
また、端子部20については、さらに誘電体と金属板を追加することで、発生電圧を大きくすることができる。表面側金属板21、誘電体22、裏面側金属板23の組み合わせに対して、表面側金属板21側に、もう一つの誘電体22を配置し、その上に第3の金属板25を配置する。断面的には、第3の金属板25、誘電体22、表面側金属板21、誘電体22、裏面側金属板23の順に重ねた構造である。第3の金属板25は、電気的に未接続状態である(図3(b))。
Further, with respect to the
また、端子部20については、さらに誘電体と金属板を追加することで、発生電圧を大きくすることができる。表面側金属板21、誘電体22、裏面側金属板23の組み合わせに対して、裏面側金属板23の下にに新たな誘電体22を配置し、その下に第3の金属板25を配置し、さらに、誘電体22、第4の金属板26を配置する。裏面側金属板23より下の誘電体22、第3の金属板25、第4の金属板26の表面積は、裏面側金属板23よりも広く、例えば、2.5〜3倍程度である。裏面側金属板23と、第3の金属板25と、第4の金属板26とは、通電体29によって電気的に接続されている(図3(c))。言い換えれば、裏側金属板側に同様の層を追加する構成であり、裏側金属板の機能を増大させることが出来る。
このような構成をとることで、温度、湿度等の環境の変化を影響を軽減させることが出来る。設置場所による静電容量の変化によるセンシングの変動を軽減出来る。また、ノイズの影響を軽減出来るので、長いリード線での遠隔での設置が出来る。
Further, with respect to the
By adopting such a configuration, it is possible to reduce the influence of changes in the environment such as temperature and humidity. It is possible to reduce the fluctuation of sensing due to the change of capacitance depending on the installation location. Moreover, since the influence of noise can be reduced, it can be installed remotely with a long lead wire.
また、表面側金属板21の上に誘電体22、アクリル板24、誘電体22、第3の金属板25と重ねた構造とすることもできる(図3(d))。その際、新たに追加した、誘電体22、アクリル板24、誘電体22、第3の金属板25は、表面側金属板21の大きさよりも大きくする態様が考え得る。かかる態様を採ることで、人体Hに対する対応面積が大きくなることとなって、検知性能をより向上させることができる。
Further, the structure may be such that the dielectric 22, the
波形整形部11は、端子部20の表面側金属板21の信号のノイズを除去し、交流波形を直流波形にする部分である。表面側金属板21で発生する信号は、交流波形である。ツェナーダイオード12によって電圧制限を行う。ツェナー電圧は3.2〜5V程度である。コンデンサ13によって、不要なノイズを低減する。コンデンサ13の容量は、表面側金属板21の面積にもよるが、例えば30〜1000pF程度である。コンデンサ13は、容量が大きいと人体が接近しても検出する電圧波形も小さくなり、波形として検出できなくなる。逆に小さい方が反応が良くなるが、無くしてしまうとノイズ除去ができず、信頼性が下がる。ダイオード14は、整流用である。
The
判別部30は、増幅部40とパルス整形部50とから成る。検出部10からの信号を増幅部40で増幅し、パルス整形部50でパルス化し、後段のデジタルICを備える機器制御部60への入力信号とするものである。
The
増幅部40は、複数のトランジスタ41、抵抗42と、コンデンサ43から成る。複数のトランジスタ41、抵抗42を組み合わせることによって、検出部10から入力された信号のレベルを増幅することができる。信号を増幅することによって、近接に際する信号の変化量を大きくすることができるので、近接判別の信頼性を上げることができる。コンデンサ43を用いることで、無用なノイズをさらに下げることができる。
The
パルス整形部50は、近接を検出し、増幅された信号をパルス化し、さらに、近接を検出中はHIGHの信号、未検出中はLOWの信号とするものである。オペアンプ51と増幅幅調整抵抗52により、信号のレベルを調整する。オペアンプ54と可変抵抗53によって、比較器が構成され、可変抵抗53で設定した電圧よりも高い電圧の信号は、すべてHIGHレベルの信号となり、可変抵抗53で設定した電圧よりも低い電圧の信号は、すべてLOWレベルの信号となる。増幅幅調整抵抗52、可変抵抗53を調整することで、増幅器(比較器含む)における増幅率を変えることができ、反応の強弱を変えることができる。
The
次に、判別値生成抵抗55と判別値生成コンデンサ56により、信号の高周波成分が除去される。判別値生成抵抗55と判別値生成コンデンサ56が無いと、トグルフリップフロップ61が正常に動作しない。高周波成分が除去されることで、近接が検知された状態では常にHIGHの信号となり、近接が検知されない状態ではLOWの信号となる。
パルス整形部50からの出力をそのまま用いれば、近接を検知した際にオン、未検知時にオフとするような動作も可能である。
Next, the high frequency component of the signal is removed by the discriminant
If the output from the
機器制御部60は、主にトグルフリップフロップ61とリレー部70とDC電源66とAC100V65から成る。
DC電源66は、AC100V65からスイッチングレギュレータ方式で直流5Vの電力を生成する。
パルス整形部50からの信号により、近接を検知するごとにHIGH/LOWを切り替える信号を生成し、リレー部70を用いて、他の機器80のON/OFFを制御するものである。
AC100V65は、商用電源であり、本実施例では、機器80(図面ではランプ)に電力を供給し、DC電源66を介して近接センサ1にも電力を供給している。
The
The
A signal for switching HIGH / LOW is generated each time a proximity is detected by a signal from the
The AC100V65 is a commercial power source, and in this embodiment, the electric power is supplied to the device 80 (the lamp in the drawing), and the electric power is also supplied to the
トグルフリップフロップ61は、フリップフロップの1種類であり、パルス整形部50からの信号はトグルフリップフロップ61で受ける。例えば、パルス整形部50からの信号がLOWからHIGHになる変化によって、ICの出力を反転するものである。言い換えれば、人物の近接が未検出から検出に変わるごとに、トグルフリップフロップ61の出力を反転することができる。トグルフリップフロップ61の出力は、一方は、トランジスタ62を介してON表示LED63に接続されている。トグルフリップフロップ61の出力がHIGHの場合、トランジスタ62がONし、ON表示LED63に電流が流れ、ON表示LED63が発光する。そのため、機器をONにしているか、OFFにしているか容易に確認できる。
The toggle flip-
トグルフリップフロップ61の出力の他方は、トランジスタ64を介してリレー部70に接続される。リレー部70は、フォトトライアック71、トライアック72、ZNR73からなる一般的な交流ON/OFF回路である。誘電体22がONとなることで、リレー部70がONとなり、AC100V65からの電力が機器80に供給され、機器80が動作する。図示の様な機器80がランプであれば、点灯する。
The other output of the toggle flip-
図3(a)に沿って、端子部20の動作を説明する。端子部20は、表面側金属板21と裏面側金属板23と、かかる表面側金属板21と裏面側金属板23に挟まれる誘電体22で構成されている。2つの金属板21,23に挟まれる誘電体22で、コンデンサを形成している。表面側金属板21は波形整形部11に繋がり、裏面側金属板23はグランドに接地されている。
The operation of the
表面側金属板21側から人体Hを近付けることで、誘電体22に誘導電圧が発生する。誘電体22の表面側金属板21側がマイナス電位となり、裏面側金属板23側がプラス電位となる。すると、表面側金属板21は、プラス電位となり、裏面側金属板23はマイナス電位となる。裏面側金属板23はグランドに接地されていることから、ゼロボルトであるので、表面側金属板21は、プラスの電圧値を持つ。接続された波形整形部11以降の処理により、人体Hが近づいたことを検知できる。
つまり、誘電体22を用いることで、人体Hの接近に伴う電位の変化量を大きくすることができるため、人体Hの検知が容易になる。
By bringing the human body H closer to the surface
That is, by using the dielectric 22, the amount of change in the potential accompanying the approach of the human body H can be increased, so that the human body H can be easily detected.
図4に沿って、本発明の数値的な説明をする。下記数式は、人体Hが接近した際の反応の強さを示すもので、反応の強さとは、表面側金属板21で発生する電圧の大きさである。
(式1)反応の強さF=(S×D×H×d1×d2)/C
Sは端子部20の広面の面積、Dは誘電体22の体積、Hは人体等の接近速度、d1は表面側金属板21、裏面側金属板23の厚さ、d2は誘電体22の厚さである。Cは、コンデンサ13の容量である。
A numerical description of the present invention will be given with reference to FIG. The following mathematical formula shows the strength of the reaction when the human body H approaches, and the strength of the reaction is the magnitude of the voltage generated in the surface
(Equation 1) Reaction strength F = (S × D × H × d1 × d2) / C
S is the area of the wide surface of the
Cの値は、30〜1000pFが好適である。
反応の強さFを優先する場合は、Cを、1000pFよりも30pFに近い値とした方が良い。また、回路上のノイズを小さくするには、30pFよりも1000pFに近い値とした方が良い。
The value of C is preferably 30 to 1000 pF.
When giving priority to the reaction strength F, it is better to set C to a value closer to 30 pF than 1000 pF. Further, in order to reduce the noise on the circuit, it is better to set the value closer to 1000pF than 30pF.
式1において、d1よりもd2が厚い方が反応は大きくなる。また、表面側金属板21のd1よりも裏面側金属板23のd1が厚い方が反応は大きい。
In
式1が示すように、反応の強さFは、人体等の接近速度が大きいほど大きくなることから、近接速度センサとしても使用可能である。
As shown in
図6に沿って、本発明と他の方式の違いを説明する。
図6(a)は、本発明の端子部20と人体等の検知範囲を示す検知領域28を示す図である。図6(b)は、従来のセンサの一例として、1線式の端子部90と、その検知範囲を示す検知領域28を示す図である。
The difference between the present invention and other methods will be described with reference to FIG.
FIG. 6A is a diagram showing a
端子部20は、表面側金属板21と誘電体22と裏面側金属板23とから成る3層構造である。表面側金属板21はプラス側電極であり、裏面側金属板23はマイナス側電極である。裏面側金属板23は、グランドに接地されている。裏面側金属板23から人体等が近づいても、変動は、グランドに接地された裏面側金属板23によって吸収されるので、検知しない。そのため、検知領域28は、表面側金属板21側にのみ広がる(図6(a))。
The
1線式の端子部90は、1線式の表面金属板91と誘電体92と1線式の裏面金属板93とから成る3層構造である。1線式の表面側金属板91はプラス側電極であり、1線式の裏面側金属板93は電気的に接続されていない。1線式の表面側金属板91側から、あるいは、1線式の裏面金属板93側から人体等が接近しても、1線式の表面側金属板91に信号が発生する。そのため、検知領域28は、1線式の表面側金属板91側、1線式の裏面金属板93側の両方に広がる(図6(b))。
1線式の端子部90は、検知領域28が広い分、ノイズも拾うことになる。そのため、木製等のテーブルに配置することが出来ない。ノイズが多いため、リード線を長くすることが出来ない。設置場所を移動した際の安定度が悪い。近くに金属があると影響が出る。などの問題がある。
The one-
Since the
それに対して、本発明の端子部20では、木製等のテーブルに配置しても、裏面側金属板23により、テーブルの影響を遮断するので影響が出ない。端子部20自体が指向性を持つので、ノイズ量を軽減出来、シールド線27を用い、シールド線27のシールドと裏面側金属板23を導通させることで、リード線を長くすることが出来る。また、設置場所を移動した際の安定度が良く、近くに金属が有っても影響を軽減することが出来る。
このように、本発明の2線式の構成は、1線式に比べて、優れている。
On the other hand, in the
As described above, the two-wire system of the present invention is superior to the one-wire system.
次に、図5に沿って、本発明の各信号波形について説明する。図2の回路図上にAからFで示した箇所の信号を図5に示している。波形は全て電圧波形であり、横軸は時間である。端子部20に対し人体Hが離れた状態から、接近した状態、離れた状態を繰り返した際の電圧波形を示している。
Next, each signal waveform of the present invention will be described with reference to FIG. The signals at the locations indicated by A to F on the circuit diagram of FIG. 2 are shown in FIG. All waveforms are voltage waveforms, and the horizontal axis is time. The voltage waveform when the human body H is repeatedly moved from the state where the human body H is separated from the
端子部20から人体Hが離れた状態では、端子部20の出力であるAには、ノイズが乗っている。ノイズは、端子部付近の静電容量、電波、雷等を含む電磁波によるものである。
端子部20に人体Hが接近した状態では、人体Hが接近することで、誘電体22に誘導電圧が発生する。発生した信号は、シールド線27を通して波形整形部11に送られる。発生する電圧は交流であり、若干のノイズを伴う(波形A)。波形整形部11のツェナーダイオード12、コンデンサ13、抵抗42によって平滑化され、ノイズも軽減(安定化)される(波形B)。ツェナーダイオード12、コンデンサ13によって、波形整形、ノイズ除去が効率的に行われる。波形Bは、直流である。
When the human body H is separated from the
When the human body H approaches the
増幅部40の複数のトランジスタ41とトランジスタ41との組み合わせによる多段のトランジスタ増幅回路によって、波形が増幅される(波形C)。
さらに、トランジスタ41、抵抗42による多段のトランジスタ増幅回路によって、ダイナミックレンジ付近まで増幅され、ほぼパルスに近い波形となる(波形D)。
The waveform is amplified by a multi-stage transistor amplifier circuit in which a plurality of
Further, it is amplified to the vicinity of the dynamic range by the multi-stage transistor amplifier circuit by the
パルス整形部50のオペアンプ51、増幅幅調整抵抗52によってさらに増幅され、オペアンプ54、可変抵抗53によって形成される比較器によって、HIGH/LOWの2値のパルスとなる。HIGH/LOWの閾値は、可変抵抗53によって決定する電圧で決定している。その後の判別値生成抵抗55、判別値生成コンデンサ56によって、高周波成分が除かれる。判別値生成抵抗55、判別値生成コンデンサ56の値は、端子部20で発生する波形の周波数を十分除去できる値とする。判別値生成抵抗55、判別値生成コンデンサ56によって高周波成分が除去された波形は、人体Hが近接時にHIGHレベル、遠隔時にLOWレベルの波形となる(波形E)。この波形を利用することで、近接時に動作、遠隔時に非動作のスイッチとすることもできる。
It is further amplified by the
機器制御部60のトグルフリップフロップ61によって、波形Eの立ち上がりエッジごとに反転する波形となる(波形F)。言い換えれば、人体Hが近接するごとに、HIGH/LOWが反転することになる。従って、手を近付けてON、一旦手を遠ざけて再び手を近付けるとOFFとなる。
波形Fがトランジスタ64を経由して、リレー部70に入り、100Vで使用する家電のON/OFFを制御する。また、トランジスタ62を介して、ON表示LED63を点灯されることで、波形Fが、HIGHなのかLOWなのかを一目で確認できるので、機器の制御が容易になる。
The toggle flip-
The waveform F enters the
このように、本発明によれば、人体の検出を行う検出部及び近接センサ全体の回路をシンプルにすることができ、且つ、誤動作が少なくすることができる、という優れた効果を発揮するものである。 As described above, according to the present invention, the circuit of the detection unit for detecting the human body and the entire proximity sensor can be simplified, and malfunctions can be reduced, which is an excellent effect. be.
本発明は、検出部に誘電体を用いることで、検出電圧を大きくすることができる。また、検出する金属板から増幅部の間に増幅部方向に整流するダイオードと、そのダイオードの増幅部側にコンデンサを配置することで、金属板で得られた信号のノイズを除去することができる。これらの構成によって、本発明は、従来の近接センサよりも検知レベルが高く、ノイズに対して強くすることができる。 In the present invention, the detection voltage can be increased by using a dielectric material in the detection unit. Further, by arranging a diode that rectifies in the direction of the amplification section between the metal plate to be detected and the amplification section and a capacitor on the amplification section side of the diode, noise of the signal obtained by the metal plate can be removed. .. With these configurations, the present invention has a higher detection level than the conventional proximity sensor and can be made resistant to noise.
また、本発明は、ガラスを通して反応するため、防犯にも使用することが出来る。また、塩ビを置いたり、塩ビの上に、木、樹脂、陶磁器を置いても反応することが出来る。 Further, since the present invention reacts through glass, it can also be used for crime prevention. It is also possible to react by placing vinyl chloride or placing wood, resin, or ceramics on top of the vinyl chloride.
また、本発明は、検出用信号線が1本であるが、グランド信号線を並列した構造とすることにより、シンプルであり、あらゆるスイッチへの利用が可能である。 Further, although the present invention has one detection signal line, it is simple and can be used for any switch by adopting a structure in which ground signal lines are arranged in parallel.
本発明に係る近接センサは、シンプルで誤動作の少ない近接センサであって、ON/OFFし得るあらゆる機器に採用することができることから、産業上の利用可能性は大きいと解する。 Since the proximity sensor according to the present invention is a simple proximity sensor with few malfunctions and can be used in any device that can be turned ON / OFF, it is understood that it has great industrial applicability.
1 近接センサ
10 検出部
11 波形整形部
12 ツェナーダイオード
13 コンデンサ
14 ダイオード
20 端子部
21 表面側金属板
22 誘電体
23 裏面側金属板
24 アクリル板
25 第3の金属板
26 第4の金属板
27 シールド線
28 検出領域
29 通電体
30 判別部
40 増幅部
41 トランジスタ
42 抵抗
43 コンデンサ
50 パルス整形部
51 オペアンプ
52 増幅幅調整抵抗
53 可変抵抗
54 オペアンプ
55 判別値生成抵抗
56 判別値生成コンデンサ
60 機器制御部
61 トグルフリップフロップ
62 トランジスタ
63 ON表示LED
64 トランジスタ
65 AC100V
66 DC電源
70 リレー部
71 フォトトライアック
72 トライアック
73 ZNR
80 機器
90 1線式の端子部
91 1線式の表面金属板
92 誘電体
93 1線式の裏面金属板
H 人体
1
64
66
80
Claims (10)
該検出部は、表面側金属板と、裏面側金属板と、該両金属板に挟まれた誘電体と、ノイズを除去するためのコンデンサと、検出波形を整流するダイオードとを持ち、
該判別部は、整流された波形を平滑化するコンデンサを持つ増幅部と、パルス整形部と、から成り、検出部からの信号を増幅部で増幅し、パルス整形部でパルス化し、後段のデジタルICを備える機器制御部への入力信号とする機能を備え、
該機器制御部は、リレー部を持ち、判別部におけるパルス整形部からの信号に基づきリレー部を用いて他の機器のON/OFFを制御する機能を備えることを特徴とする近接センサ回路。
It consists of a detection unit that detects the approach of the human body, a discrimination unit that discriminates the proximity state from the output of the detection unit, and a device control unit that controls other devices by the output from the discrimination unit.
The detection unit has a front side metal plate, a back side metal plate, a dielectric sandwiched between the two metal plates, a capacitor for removing noise, and a diode for rectifying the detection waveform.
The discrimination unit consists of an amplification unit having a capacitor that smoothes the rectified waveform and a pulse shaping unit. The signal from the detection unit is amplified by the amplification unit, pulsed by the pulse shaping unit, and then digitally performed in the subsequent stage. It has a function to be an input signal to the device control unit equipped with an IC.
The device control unit is a proximity sensor circuit having a relay unit and having a function of controlling ON / OFF of another device by using the relay unit based on a signal from the pulse shaping unit in the discrimination unit.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2019137162A JP6944624B2 (en) | 2019-07-25 | 2019-07-25 | Proximity sensor circuit |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2019137162A JP6944624B2 (en) | 2019-07-25 | 2019-07-25 | Proximity sensor circuit |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2021021598A JP2021021598A (en) | 2021-02-18 |
JP6944624B2 true JP6944624B2 (en) | 2021-10-06 |
Family
ID=74574768
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2019137162A Active JP6944624B2 (en) | 2019-07-25 | 2019-07-25 | Proximity sensor circuit |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP6944624B2 (en) |
Family Cites Families (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2000028309A (en) * | 1996-09-06 | 2000-01-28 | Yashima Engineering Kk | Capacitance sensor |
JP4970129B2 (en) * | 2006-05-26 | 2012-07-04 | 株式会社フジクラ | Proximity detection sensor and proximity detection method |
WO2010052905A1 (en) * | 2008-11-05 | 2010-05-14 | パナソニック株式会社 | Digital conversion device and power conversion device |
JP5471587B2 (en) * | 2010-02-25 | 2014-04-16 | トヨタ紡織株式会社 | Occupant detection system and occupant detection system control method |
JP6523661B2 (en) * | 2014-11-25 | 2019-06-05 | ヒースト株式会社 | Proximity sensor |
JP6734526B2 (en) * | 2016-06-07 | 2020-08-05 | 東京パーツ工業株式会社 | Capacitance type proximity sensor and door handle device including the capacitance type proximity sensor |
JP2019096345A (en) * | 2019-02-08 | 2019-06-20 | 大日本印刷株式会社 | Touch panel device, display device having touch position detection function and manufacturing method of touch panel device |
-
2019
- 2019-07-25 JP JP2019137162A patent/JP6944624B2/en active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2021021598A (en) | 2021-02-18 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP0564164B1 (en) | Telecommunications instrument with capacitive controller | |
EP2926625B1 (en) | Long-range ultrasonic occupancy sensor with remote transmitter | |
JP5193370B2 (en) | Portable device with proximity sensor | |
JP5506390B2 (en) | Device for the detection of a part of the body by absorption of a near electric field | |
JP7368660B2 (en) | Human detection system and floor panel materials | |
US20160182165A1 (en) | SENSING METHOD and DEVICE USING RF TO DC CONVERTER | |
USRE49828E1 (en) | Ultrasonic sensing system | |
US10139514B2 (en) | Method of detecting the approach of a user's hand to a vehicle door handle or the contact of a user's hand therewith, and associated detection device | |
US7069357B2 (en) | Touch sensor system | |
JP2007018839A (en) | Capacitive type proximity sensor | |
JP6944624B2 (en) | Proximity sensor circuit | |
US8941391B2 (en) | Multi purpose capacitive sensor | |
EP2942228B1 (en) | Variable gain reference antenna for non-contact charging device | |
KR101601417B1 (en) | Touch faucet apparatus for sink | |
CN106896962B (en) | Touch screen and electronic device | |
US8004208B2 (en) | Power supply system and method | |
US20120019264A1 (en) | Multi purpose capacitive sensor | |
JP2013174585A (en) | Human body detection device and key confinement release device including the same | |
JP2013235313A (en) | Input device for touch switch | |
US11196416B2 (en) | Inductive proximity switch | |
CN208061237U (en) | One kind can interact RF tag | |
US10398227B2 (en) | Piece of furniture with sensor device | |
WO2024070174A1 (en) | Electrostatic capacitance sensor | |
US20220135371A1 (en) | Control device, method of determining triggering of the control device and elevator system | |
CN108345927B (en) | Interactive radio frequency tag and system |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20190725 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20200714 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20200911 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20210112 |
|
A601 | Written request for extension of time |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601 Effective date: 20210315 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20210512 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20210608 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20210706 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20210727 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20210805 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6944624 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |