JP7056506B2 - Detection device - Google Patents
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Description
本発明は、静電容量や電磁界の変化を信号(電気信号)の遅延変化として検出して、人体や液体、液量、金属等の検出対象を検出する検出装置に関する。 The present invention relates to a detection device that detects a change in capacitance or an electromagnetic field as a delayed change in a signal (electrical signal) to detect a detection target such as a human body, a liquid, a liquid amount, or a metal.
従来、静電容量や電磁界の変化を信号の遅延変化として検出して、検出対象である人体や液体、液量、金属等を検出する技術がある。例えば、静電容量を用いた静電容量センサでは、人体を静電容量の変化から検出する(例えば、特許文献1)。静電容量センサでは、人体の他、液体や液量、液体の濃度等の検出も可能である。また、金属センサでは、磁界の変化から金属を検出する(例えば、特許文献2)。 Conventionally, there is a technique of detecting a change in capacitance or an electromagnetic field as a delayed change in a signal to detect a human body, a liquid, a liquid amount, a metal, or the like to be detected. For example, in a capacitance sensor using a capacitance, the human body is detected from a change in the capacitance (for example, Patent Document 1). In addition to the human body, the capacitance sensor can also detect liquids, liquid volumes, liquid concentrations, and the like. Further, the metal sensor detects metal from a change in a magnetic field (for example, Patent Document 2).
しかしながら、従来、1つの検出装置を用いて、静電容量を用いた人体検出(人体等の検出)と磁界を用いた金属検出(金属等の検出)とを行うことはできない。そのため、ユーザは、人体検出と金属検出の両方を行いたい場合、静電容量センサと金属センサの両方を用意する必要がある。また、静電容量センサでも、人体や液体を検出するだけのセンサと、液量や液体の濃度までを検出するセンサとでは構成が異なる。そのため、人体検出と液量(濃度)検出の両方を行いたい場合には、夫々に対応した静電容量センサを用意する必要がある。 However, conventionally, it is not possible to perform human body detection (detection of a human body or the like) using a capacitance and metal detection (detection of a metal or the like) using a magnetic field by using one detection device. Therefore, if the user wants to perform both human body detection and metal detection, it is necessary to prepare both a capacitance sensor and a metal sensor. Further, even in the capacitance sensor, the configuration is different between the sensor that only detects the human body and the liquid and the sensor that detects the liquid amount and the liquid concentration. Therefore, if it is desired to perform both human body detection and liquid volume (concentration) detection, it is necessary to prepare a capacitance sensor corresponding to each.
さらに、静電容量センサや金属センサを生産するメーカ側においても、各ニーズに個別対応して製品化すると製品数が増加し、コスト高となる。 Furthermore, even on the side of manufacturers that produce capacitance sensors and metal sensors, if they are commercialized individually according to each need, the number of products will increase and the cost will increase.
本発明の一態様は、上記課題に鑑みなされたもので、静電容量や電磁界の変化を信号の遅延変化として検出する技術を前提とした汎用性の高い検出装置を実現することを目的とする。 One aspect of the present invention has been made in view of the above problems, and an object thereof is to realize a highly versatile detection device premised on a technique for detecting a change in capacitance or an electromagnetic field as a delay change in a signal. do.
上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係る検出装置は、人体の有無による信号変化を抽出する人体検出部、液体の量又は種類による信号変化を抽出する液体検出部、および金属の有無による信号変化を抽出する金属検出部の中の少なくとも1つと、前記人体検出部、前記液体検出部および前記金属検出部を任意に装着可能な検出装置本体と、有する。 In order to solve the above problems, the detection device according to one aspect of the present invention includes a human body detection unit that extracts a signal change depending on the presence or absence of a human body, a liquid detection unit that extracts a signal change depending on the amount or type of liquid, and a metal. It has at least one of the metal detection units for extracting the signal change depending on the presence or absence of the above, and a detection device main body to which the human body detection unit, the liquid detection unit, and the metal detection unit can be arbitrarily attached.
上記構成によれば、1台の検出装置本体を用いて、検出装置本体に人体検出部を装着することで人体の有無を検出でき、検出装置本体に液体検出部を装着することで液体の量又は種類を検出でき、検出装置本体に金属検出部を装着することで金属の有無を検出できる。 According to the above configuration, the presence or absence of a human body can be detected by attaching a human body detection unit to the detection device main body using one detection device main body, and the amount of liquid can be detected by attaching the liquid detection unit to the detection device main body. Alternatively, the type can be detected, and the presence or absence of metal can be detected by attaching a metal detection unit to the detection device main body.
これにより、静電容量や電磁界の変化を信号の遅延変化として検出する技術を前提とした汎用性の高い検出装置を提供することができる。 This makes it possible to provide a highly versatile detection device premised on a technique for detecting a change in capacitance or an electromagnetic field as a delay change in a signal.
本発明の一態様に係る検出装置において、前記人体検出部は、人体の接近による静電容量変化を信号の遅延変化として抽出し、前記液体検出部は、液体の量又は種類の違いによる静電容量変化を信号の遅延変化として抽出し、前記金属検出部は金属の接近による磁界変化を信号の遅延変化として抽出する構成とすることもできる。 In the detection device according to one aspect of the present invention, the human body detection unit extracts the change in capacitance due to the approach of the human body as a signal delay change, and the liquid detection unit is electrostatic due to a difference in the amount or type of liquid. The capacitance change may be extracted as a signal delay change, and the metal detection unit may be configured to extract the magnetic field change due to the approach of the metal as a signal delay change.
上記構成によれば、人体検出部、液体検出部および金属検出部を容易に実現でき、ひいては本発明の一態様に係る検出装置を容易に実現することができる。 According to the above configuration, the human body detection unit, the liquid detection unit, and the metal detection unit can be easily realized, and by extension, the detection device according to one aspect of the present invention can be easily realized.
本発明の一態様に係る検出装置において、前記人体検出部は、静電容量変化を検出するための検出電極と、静電容量変化を信号の遅延変化として変換するための受動素子と、前記検出装置本体の基準電位に接続される基準電位電極と、を備える構成とすることもできる。 In the detection device according to one aspect of the present invention, the human body detection unit includes a detection electrode for detecting a change in capacitance, a passive element for converting a change in capacitance as a delay change in a signal, and the detection. A reference potential electrode connected to a reference potential of the main body of the apparatus may be provided.
上記構成によれば、検出電極と受動素子以外に、基準電位電極をさらに備えることで、検出電極の背面に形成される容量の影響を受けにくくなるので、誤検出を抑制して検出精度の向上が図れる。 According to the above configuration, by further providing a reference potential electrode in addition to the detection electrode and the passive element, it is less likely to be affected by the capacitance formed on the back surface of the detection electrode, so that false detection is suppressed and the detection accuracy is improved. Can be planned.
本発明の一態様に係る検出装置において、前記液体検出部は、静電容量変化を検出するための検出電極と、静電容量変化を信号の遅延変化として変換するための受動素子と、前記検出装置本体の基準電位に接続される基準電位電極と、を備える構成とすることもできる。 In the detection device according to one aspect of the present invention, the liquid detection unit includes a detection electrode for detecting a change in capacitance, a passive element for converting a change in capacitance as a delayed change in a signal, and the detection. A reference potential electrode connected to a reference potential of the main body of the apparatus may be provided.
上記構成によれば、検出電極と受動素子以外に、基準電位電極をさらに備えることで、液体の量や種類(濃度)等の検出精度の向上が図れる。 According to the above configuration, by further providing a reference potential electrode in addition to the detection electrode and the passive element, it is possible to improve the detection accuracy of the amount and type (concentration) of the liquid.
本発明の一態様に係る検出装置において、前記金属検出部は、磁界変化を検出するための検出コイルと、静電容量変化を信号の遅延変化として変換するための受動素子と、を備える構成とすることもできる。 In the detection device according to one aspect of the present invention, the metal detection unit includes a detection coil for detecting a magnetic field change and a passive element for converting a capacitance change as a signal delay change. You can also do it.
上記構成によれば、金属検出部をさらに容易に実現できる。 According to the above configuration, the metal detection unit can be realized more easily.
本発明の一態様に係る検出装置において、前記検出装置本体は、前記人体検出部、前記液体検出部および前記金属検出部の中の少なくとも2つを当該検出装置本体に同時に接続するための同時接続部を備える構成とすることもできる。 In the detection device according to one aspect of the present invention, the detection device main body is simultaneously connected to connect at least two of the human body detection unit, the liquid detection unit, and the metal detection unit to the detection device main body at the same time. It can also be configured to include a unit.
上記構成によれば、1台の検出装置本体にて、同時に複数の検出対象の検出が可能となる。 According to the above configuration, one detection device main body can detect a plurality of detection targets at the same time.
本発明の一態様に係る検出装置において、前記検出装置本体は、基準パルスを生成する基準パルス生成部と、前記人体検出部、前記液体検出部又は前記金属検出部にて抽出された信号の遅延変化を遅延パルスとして生成する遅延パルス生成部と、前記基準パルスと前記遅延パルスのパルス時間差を抽出するパルス合成部と、前記パルス時間差を計測して検出有無を判定する計測判定部と、前記遅延パルス生成部のパルス伝送経路への前記人体検出部、前記液体検出部又は前記金属検出部の挿入を可能にする接続端子部と、を備える構成とすることもできる。 In the detection device according to one aspect of the present invention, the detection device main body has a reference pulse generation unit that generates a reference pulse and a delay of a signal extracted by the human body detection unit, the liquid detection unit, or the metal detection unit. A delay pulse generation unit that generates a change as a delay pulse, a pulse synthesis unit that extracts the pulse time difference between the reference pulse and the delay pulse, a measurement determination unit that measures the pulse time difference to determine the presence or absence of detection, and the delay. The configuration may also include a connection terminal unit that enables insertion of the human body detection unit, the liquid detection unit, or the metal detection unit into the pulse transmission path of the pulse generation unit.
上記構成によれば、検出装置本体を容易に実現でき、ひいては本発明の一態様に係る検出装置を容易に実現することができる。 According to the above configuration, the detection device main body can be easily realized, and by extension, the detection device according to one aspect of the present invention can be easily realized.
本発明の一態様に係る検出装置において、前記人体検出部、前記液体検出部又は前記金属検出部付近の寄生容量および定常磁場により生ずる前記パルス時間差のオフセット量を調整するオフセット量調整部を備える構成とすることもできる。 The detection device according to one aspect of the present invention includes an offset amount adjusting unit for adjusting the offset amount of the pulse time difference caused by the parasitic capacitance near the human body detection unit, the liquid detection unit or the metal detection unit, and the steady magnetic field. It can also be.
上記構成によれば、オフセット量調整部にてパルス時間差のオフセット量が調整されるので、検出精度が向上する。 According to the above configuration, the offset amount of the pulse time difference is adjusted by the offset amount adjusting unit, so that the detection accuracy is improved.
本発明の一態様に係る検出装置において、前記検出装置本体の外部からの感度の調整を受け付ける感度調整機構を備える構成とすることもできる。 The detection device according to one aspect of the present invention may be configured to include a sensitivity adjustment mechanism that accepts sensitivity adjustment from the outside of the detection device main body.
上記構成によれば、感度調整機構を用いて検出装置本体の外部から任意に感度の調整が可能となるので、1台の検出装置本体を用いながらも、装着した信号遅延部に応じて感度を調整することができる。 According to the above configuration, the sensitivity can be arbitrarily adjusted from the outside of the detection device main body by using the sensitivity adjustment mechanism, so that the sensitivity can be adjusted according to the attached signal delay portion while using one detection device main body. Can be adjusted.
本発明の一態様によれば、静電容量や電磁界の変化を信号の遅延変化として検出する技術を前提とした汎用性の高い検出装置を実現することができる。 According to one aspect of the present invention, it is possible to realize a highly versatile detection device premised on a technique for detecting a change in capacitance or an electromagnetic field as a delay change in a signal.
以下、本開示の一側面に係る実施形態(以下、「本実施形態」とも表記する)を、図面に基づいて説明する。 Hereinafter, embodiments relating to one aspect of the present disclosure (hereinafter, also referred to as “the present embodiment”) will be described with reference to the drawings.
§1 適用例
まず、図1、図9の(a)(b)、図10の(a)~(c)、図11の(a)~(c)を用いて、検出装置1の一例について説明する。検出装置1は、人体(検出対象)の有無による信号変化を抽出する人体検出用信号遅延部(人体検出部)15A,15D、液体の量又は種類(検出対象)による信号変化を抽出する液体検出用信号遅延部(液体検出部)15B、および金属(検出対象)の有無による信号変化を抽出する金属検出用信号遅延部(金属検出部)15Cの中の少なくとも1つと、これら複数の信号遅延部15A~15Dを任意に装着可能なセンサ本体(検出装置本体)20と、を有する。
§1 Application example First, about an example of the
人体検出用信号遅延部15Aは人体検出用アタッチメント10Aに設けられ、人体検出用信号遅延部15Dは人体検出用アタッチメント10Dに設けられる。また、液体検出用信号遅延部15Bは液体検出用アタッチメント10Bに設けられ、金属検出用信号遅延部15Cは金属検出用アタッチメント10Cに設けられている。
The human body detection
センサ本体20は、本実施形態では矩形の箱体状で、表面側に検出表示灯27を備え、裏面側に検出用アタッチメント10と接続するための本体側接続端子部45を有する。
In the present embodiment, the sensor
なお、以下においては、各アタッチメント10A~10Dを区別する必要がある場合を除き、検出用アタッチメント10と総称する。同様に、各信号遅延部15A~15Dも区別する必要がある場合を除き、信号遅延部15と総称する。
In the following, unless it is necessary to distinguish between the
検出用アタッチメント10には、センサ本体20を収容する収容部11が設けられており、該収容部11に、センサ本体20と接続するための部品側接続端子部12が設けられている。
The
金属検出用アタッチメント10Cを取り付けた状態では、食材等に検出コイル15C1をかざすことで、金属異物が混入している場合にはこれを検出できる。また、人体検出用アタッチメント10A,10Dを取り付けた状態では、検出電極15A1に食材を載せておくことで、食材にペットが近づいたり子供が手を延ばしたりした場合にこれを検出することができる。人体検出用アタッチメント10Dは人体検出用アタッチメント10Aよりも検出精度が高い。液体検出用アタッチメント10Bを取り付けた状態では、ホルダ14にペットボトル13をセットすることで、ペットボトル13内部の液体の濃度異常による異物混入等を検出することができる。
With the
このように、検出装置1においては、センサ本体20に取り付ける検出用アタッチメント10を交換することで、1台の装置にて、人体検出、液量検出(濃度検出)および金属検出を行うことができる。
In this way, in the
§2 構成例
〔実施形態1〕
本実施形態では、図1~図6を用いて、本開示の検出装置の一態様として、人体検出、液量検出および金属検出が可能な検出装置1を例示する。
§2 Configuration example [Embodiment 1]
In the present embodiment, FIGS. 1 to 6 are used to illustrate a
(検出装置1の構成)
本開示の一態様の検出装置1の構成について説明する。図1は、検出装置1のブロック図である。図1に示すように、検出装置1は、信号遅延部15A~15Dを任意に装着可能なセンサ本体(検出装置本体)20を有する。換言すると、検出用アタッチメント10A~10Dを任意に装着可能なセンサ本体(検出装置本体)20を有する。本実施形態では、検出用アタッチメント10として、人体検出用アタッチメント10A,10D、液体検出用アタッチメント10B、金属検出用アタッチメント10Cの装着が可能である。
(Configuration of detection device 1)
The configuration of the
(センサ本体20の構成)
センサ本体20は、基準パルス生成部21、遅延パルス生成部22、パルス合成部23マイクロプロセッサ24、オフセット調整ボタン25、感度操作つまみ26、検出表示灯27等を備える。
(Structure of sensor body 20)
The sensor
基準パルス生成部21は、シュミットインバータ211、コンデンサ212、抵抗213を備え、規定パルスに準ずる基準パルスを生成する。基準パルス生成部21は、遅延パルス生成部22で生成される遅延パルスと適正な合成ができるような基準パルスを生成する。基準パルスの調整は、コンデンサ212および抵抗213にて行われる。生成された基準パルスは、バッファ214,215を介して、パルス合成部23へ出力される。
The reference pulse generation unit 21 includes a
遅延パルス生成部22は、バッファ221、NOT回路222、第1接続端子T1-a、第2接続端子T1-b、第3接続端子T1-cを有し、検出用アタッチメント10からの遅延信号を遅延パルスに変換する。遅延パルス生成部22のパルス伝送経路に、検出用アタッチメント10の信号遅延部15が挿入され、遅延パルス生成部22は、挿入を可能にする第1接続端子T1-a、第2接続端子T1-b、第3接続端子T1-cを備える。
The delay
バッファ221には、基準パルス生成部21より基準パルスが入力される。バッファ221の出力側には第1接続端子T1-aが接続されている。この第1接続端子T1-aに、検出用アタッチメント10の後述する第1接続端子T2-aが接続される。
A reference pulse is input to the
NOT回路222の入力側には、第2接続端子T1-bが接続されている。この第2接続端子T1-bに、検出用アタッチメント10の後述する第2接続端子T2-bが接続されることで、検出用アタッチメント10から検出対象に起因して遅延した遅延信号が入力される。遅延信号は、NOT回路222にてパルス信号に変換され、反転される。NOT回路222の出力側は、パルス合成部23と接続されており、反転されたパルス信号である遅延パルスはパルス合成部23へ出力される。
A second connection terminal T1-b is connected to the input side of the
第3接続端子T1-cは、基準電位と接続されている。第3接続端子T1-cには、検出用アタッチメント10の後述する第3接続端子T2-cが接続される。第3接続端子T2-cは、液体検出用アタッチメント10B、金属検出用アタッチメント10C、および人体検知用アタッチメント10Dに設けられている。
The third connection terminal T1-c is connected to the reference potential. A third connection terminal T2-c, which will be described later, of the
遅延パルス生成部22に設けられたこれら第1接続端子T1-a、第2接続端子T1-bおよび第3接続端子T1-cが、前述したセンサ本体20の本体側接続端子部45(図9参照)を構成する。
The first connection terminal T1-a, the second connection terminal T1-b, and the third connection terminal T1-c provided in the delay
パルス合成部23は、AND回路231を有し、基準パルス生成部21から入力される基準パルスと遅延パルス生成部22より入力される遅延パルスとを合成し、合成パルスを抽出する。合成パルスは、基準パルスの立ち上がりから遅延パルスの立ち上がりまでの時間幅を有したパルス信号である。抽出した合成パルスは、マイクロプロセッサ24における後述する遅延時間計測部243へ出力される。なお、基準パルスの立ち下りから遅延パルスの立下りまでの時間幅を有した合成パルスを抽出してもよい。
The
マイクロプロセッサ(計測判定部)24は、オフセット量調整部241、感度調整部242、遅延時間計測部243、判定部244、出力部245を備える。
The microprocessor (measurement determination unit) 24 includes an offset
オフセット量調整部241は、後述する信号遅延部15付近に存在する寄生容量および定常磁場により生じる遅延信号に含まれるパルス時間差を調整する。オフセット量調整部241は、センサ本体20の電源投入時に自動でオフセット量の調整を行う。また、オフセット調整ボタン25が押された場合にもオフセット量の調整を行う。
The offset
感度調整部242は、パルス合成部23から出力される合成パルスのパルス幅に基づいて判定部244が検出の有無(検出対象の検出の有無)を判定する際の判定に用いられる所定値(閾値)を調整する。感度の調整は、感度操作つまみ26を用いて行う。これにより、1台のセンサ本体20を用いながらも、装着した信号遅延部15に応じて感度をユーザが容易に調整できるようになる。感動操作つまみ26と、感度調整部242とで、センサ本体20の外部からの感度の調整を受け付ける感度調整機構が構成される。
The
遅延時間計測部243は、パルス合成部23から入力された合成パルスのパルス幅を計測する。判定部244は、計測されたパルス幅が所定値(閾値)を超えている場合に、検出用アタッチメント10に対応する検出対象の検出有りと判定する。出力部245は、検出有りと判定されると検出表示灯27に電流を供給し、検出表示灯27が点灯する。
The delay
検出用アタッチメント10は、センサ本体20に対して着脱可能、装着可能に構成されている。人体検出用アタッチメント10A,10Dに設けられたは人体検出用信号遅延部15A,15Dは、人体の接近による静電容量変化を信号の遅延変化として抽出する。液体検出用アタッチメント10Bに設けられた液体検出用信号遅延部15Bは、液体の量又は種類の違いによる静電容量変化を信号の遅延変化として抽出する。金属検出用アタッチメント10Cに設けられた金属検出用信号遅延部15Cは、金属の接近による磁界変化を信号の遅延変化として抽出する。
The
信号遅延部15は、第1接続端子T2-a、第2接続端子T2-bおよび第3接続端子T2-cを有する。第1接続端子T2-aが、センサ本体20の遅延パルス生成部22の第1接続端子T1-aと接続され、第2接続端子T2-bが第2接続端子T1-bと接続され、第3接続端子T2-cが第3接続端子T1-cと接続される。これら第1接続端子T2-a、第2接続端子T2-bおよび第3接続端子T2-cが、前述した部品側接続端子部12(図11参照)を構成する。
The
以下、図2~図5を用いて、人体検出用アタッチメント10A,10D、液体検出用アタッチメント10B、金属検出用アタッチメント10Cについて説明する。
Hereinafter, the
(人体検出用アタッチメント10A)
図2は、センサ本体20に人体検出用アタッチメント10Aが取り付けられ、検出対象である人体900を検出している状態を示す図である。図2に示すように、人体検出用アタッチメント(第1信号遅延部)10Aは、信号遅延部15Aを備える。信号遅延部15Aは、検出電極15A1と抵抗15A2とを備える。
(Attachment for
FIG. 2 is a diagram showing a state in which the human
検出電極15A1は、金属等の導体で形成された平板であり、大地と同電位である人体900が接近したときに、人体900と共に人体容量CXを形成する。人体900は、大地と同電位である導電体の一例である。検出電極15A1は、抵抗15A2を介して第1接続端子T2-aと接続され、検出電極15A1と抵抗15A2との間が第2接続端子T2-bと接続されている。
The detection electrode 15A1 is a flat plate formed of a conductor such as metal, and forms a human body capacitance CX together with the
センサ本体20は、センサ本体20の入力における容量CZの変化を検出する。容量CZは、人体900が検出電極15A1に接近したことに応じて検出電極15A1と大地との間の静電容量が変化すると変化する。また、容量CZは、検出電極15A1と検出電極15A1の周囲に配置される種々の導体との間の寄生容量を含む。容量CZは、寄生容量として、検出電極15A1と大地との間の容量Cllと、センサ本体20の基準電位(回路GND)と大地との間の容量C12と、配線とセンサ本体20の基準電位(回路GND)との間の容量C2とを含む。
The
人体900が検出電極15A1に接近しないとき(人体容量CXなし)のセンサ本体20の入力における容量CZは、
CZ=C11+C2×C12/(C2+C12) ・・・(1)
で示される。
The capacitance CZ at the input of the
CZ = C11 + C2 × C12 / (C2 + C12) ・ ・ ・ (1)
Indicated by.
また、人体900が検出電極15A1に接近したとき(人体容量CXあり)のセンサ本体20の入力における容量CZは、
CZ=CX+C11+C2×C12/(C2+C12) ・・・(2)
で示される。
Further, the capacitance CZ at the input of the
CZ = CX + C11 + C2 × C12 / (C2 + C12) ・ ・ ・ (2)
Indicated by.
信号遅延部15Aに内蔵された抵抗15A2の抵抗値R11と、人体900が近接するかしないかにより変化する容量CZとにより、時定数:
CZ×R11の応答波形が得られ、得られた応答波形がセンサ本体20に与えられる。抵抗15A2の抵抗値R11は、センサ本体20に与えられる応答波形が、センサ本体20に適した応答波形となるように調整されている。
The time constant:
A response waveform of CZ × R11 is obtained, and the obtained response waveform is given to the sensor
(液体検出用アタッチメント10B)
図3は、センサ本体20に液体検出用アタッチメント10Bが取り付けられ、検出対象である液体901を検出している状態を示す図である。図3に示すように、液体検出用アタッチメント(第1信号遅延部)10Bは、信号遅延部15Bを備える。信号遅延部15Bは、検出電極15B1と接地電極15B2と抵抗15B3とを備える。
(Attachment for
FIG. 3 is a diagram showing a state in which the
検出電極15B1は、金属等の導体で形成された平板であり、液体901を収容する容器の高さ方向に設置される。検出電極15B1は、抵抗15B3を介して第1接続端子T2-aと接続され、検出電極15B1と抵抗15B3との間が第2接続端子T2-bと接続されている。 The detection electrode 15B1 is a flat plate formed of a conductor such as metal, and is installed in the height direction of a container for containing the liquid 901. The detection electrode 15B1 is connected to the first connection terminal T2-a via the resistor 15B3, and the detection electrode 15B1 and the resistor 15B3 are connected to the second connection terminal T2-b.
接地電極15B2は、金属等の導体で形成された平板であり、液体を収容する容器がセットされる底面に検出電極15B1と直角を成すように配置される。接地電極15B2は、第3接続端子T2-cと接続されている。液体901の入った容器をセットすると、検出電極15B1と接地電極15B2との間に、液体901の量に応じた液体容量CX2を形成する。 The ground electrode 15B2 is a flat plate formed of a conductor such as metal, and is arranged so as to form a right angle with the detection electrode 15B1 on the bottom surface where a container for containing a liquid is set. The ground electrode 15B2 is connected to the third connection terminal T2-c. When the container containing the liquid 901 is set, a liquid capacity CX2 corresponding to the amount of the liquid 901 is formed between the detection electrode 15B1 and the ground electrode 15B2.
センサ本体20は、センサ本体20の入力における容量CZの変化を検出する。容量CZは、液体の量に応じた液体容量CX2と検出電極15B1と接地電極15B2との間の寄生容量CP1とを含む合成容量である。
The
液体901がセットされたとき(液体容量CX2あり)のセンサ本体20の入力における容量CZは、
CZ=CX2+CP1 ・・・(3)
で示される。
The capacity CZ at the input of the
CZ = CX2 + CP1 ・ ・ ・ (3)
Indicated by.
空気よりも液体901の方が、誘電率が大きいため、検出電極15B1と接地電極15B2との間の液体901の量が多くなると、液体容量CX2も大きくなる。 Since the liquid 901 has a larger dielectric constant than the air, as the amount of the liquid 901 between the detection electrode 15B1 and the ground electrode 15B2 increases, the liquid capacity CX2 also increases.
信号遅延部15Bに内蔵された抵抗15B3の抵抗値R12と、液体901の量に応じて変化する容量CZとにより、時定数:CZ×R12の応答波形が得られ、得られた応答波形がセンサ本体20に与えられる。抵抗15B3の抵抗値R12は、センサ本体20に与えられる応答波形が、センサ本体20に適した応答波形となるように調整されている。
A response waveform having a time constant of CZ × R12 is obtained by the resistance value R12 of the resistor 15B3 built in the
(金属検出用アタッチメント10C)
図4は、センサ本体20に金属検出用アタッチメント10Cが取り付けられ、検出対象である金属902を検出している状態を示す図である。図4に示すように、金属検出用アタッチメント(第2信号遅延部)10Cは、信号遅延部15Cを備える。信号遅延部15Cは、検出コイル15C1と抵抗15C2とを備える。検出コイル15C1は、電線を巻いた巻線であっても基板に印刷されたパターンコイルであってもよい。
(Attachment for
FIG. 4 is a diagram showing a state in which the
検出コイル15C1の一端は第1接続端子T2-aと接続され、検出コイル15C1の他端が第2接続端子T2-bと接続されている。検出コイル15C1の他端と第2接続端子T2-bとの間が、抵抗15C2を介して第3接続端子T2-cと接続されている。 One end of the detection coil 15C1 is connected to the first connection terminal T2-a, and the other end of the detection coil 15C1 is connected to the second connection terminal T2-b. The other end of the detection coil 15C1 and the second connection terminal T2-b are connected to the third connection terminal T2-c via the resistor 15C2.
金属902が検出コイル15C1に接近することで、相互インダクタンスが形成される。相互インダクタンスが形成されることで検出コイル15C1のインダクタンスL1が変化する。
When the
信号遅延部15Cに内蔵された抵抗15C2の抵抗値R13と、金属902が近接することによって変化したインダクタンスL1とにより、時定数:L1×R13の応答波形が得られ、得られた応答波形がセンサ本体20に与えられる。抵抗15C2の抵抗値R13は、センサ本体20に与えられる応答波形が、センサ本体20に適した応答波形となるように調整されている。
A response waveform having a time constant of L1 × R13 is obtained by the resistance value R13 of the resistor 15C2 built in the signal delay unit 15C and the inductance L1 changed by the proximity of the
つまり、検出用アタッチメント10においては、検出対象の違いにより、容量CZやインダクタンスL1が異なっても、センサ本体20に与えられる応答波形(変化量)が揃うように、各々において信号遅延部15に内蔵されている抵抗の抵抗値が調整されている。すなわち、信号遅延部15に内蔵されているこれらの抵抗が、複数の信号遅延部15それぞれが、センサ本体20に与える信号の遅延変化の変化量を揃える変化量調整部に相当する。
That is, in the
(人体検出用アタッチメント10D)
図2で示した人体検出用アタッチメント10Aの構成では、容量CZは、電極15A1の裏面の浮遊容量および変化も検出する。容量CZを求める式は、上記式(2)と同一である。そのため、電極15A1の裏面と大地との間の距離が変動すると、容量CZが変動する。
(Attachment for
In the configuration of the
容量CZの変動幅が小さい場合は問題ないが、変動幅が大きく、時定数CZ×R11の応答波形が、人体900が電極15A1に接近したときほどに変動すると、合成パルスS6のパルス幅が所定値(閾値)を超える。その結果、遅延時間計測部243が検出対象を検出している検出状態であると誤判定する。
There is no problem when the fluctuation range of the capacitance CZ is small, but when the fluctuation range is large and the response waveform of the time constant CZ × R11 fluctuates as much as when the
このような電極15A1の裏面の浮遊容量および変化を検出することによる誤判定を無くするべく、図5に示す人体検出用アタッチメント10Dにおいては、接地電極15D2を有している。人体検出用アタッチメント10Dは、人体検出用アタッチメント10Aに代えて(あるいは4つめの検出用アタッチメント10として)備えることができる。
The
図5は、センサ本体20に人体検出用アタッチメント10Dが取り付けられ、検出対象である人体900を検出している状態を示す図である。図5に示すように、人体検出用アタッチメント10Dは、信号遅延部15Dを備える。信号遅延部15Dは、検出電極15D1と、接地電極15D2と、抵抗15D3とを備える。
FIG. 5 is a diagram showing a state in which the human
検出電極15D1は、金属等の導体で形成された平板であり、大地と同電位である人体900が接近したときに、人体900が接近する表面に人体900と共に人体容量CX1を形成する。検出電極15D1は、抵抗15D3を介して第1接続端子T2-aと接続され、検出電極15D1と抵抗15D3との間が第2接続端子T2-bと接続されている。
The detection electrode 15D1 is a flat plate formed of a conductor such as metal, and when the
接地電極15D2は、検出電極15D1に対向して配された金属等の導体で形成された平板である。接地電極15D2は、第3接続端子T2-cと接続されている。 The ground electrode 15D2 is a flat plate formed of a conductor such as metal arranged so as to face the detection electrode 15D1. The ground electrode 15D2 is connected to the third connection terminal T2-c.
センサ本体20は、センサ本体20の入力における容量CZの変化を検出する。容量CZは、人体900が検出電極15D1に接近したことに応じて検出電極15D1と大地との間の静電容量が変化すると変化する。また、容量CZは、検出電極15D1と接地電極15D2との間の容量、検出電極15D1および接地電極15D2の周囲に配置される種々の導体との間の寄生容量を含む。容量CZは、検出電極15D1と接地電極15D2との間の容量CP、および寄生容量として、接地電極15D2と大地との間の容量Cllと、センサ本体20の基準電位(回路GND)と大地との間の容量C12と、配線とセンサ本体20の基準電位(回路GND)との間の容量C2とを含む。
The
人体900が検出電極15D1に接近しないとき(人体容量CX1なし)のセンサ本体20の入力における容量CZは、
CZ=(CP2+C2)×(C11+C12)/(CP2+C2+C11+C12) ・・・(4)
で示される。
The capacitance CZ at the input of the
CZ = (CP2 + C2) × (C11 + C12) / (CP2 + C2 + C11 + C12) ・ ・ ・ (4)
Indicated by.
また、人体900が検出電極15D1に接近したとき(人体容量CX1あり)の検出電極15D1の表面側のセンサ本体20の入力における容量CZは、
CZ=CX1+{(CP2+C2)×(C11+C12)/(CP2+C2+C11+C12)} ・・・(5)
で示される。
Further, when the
CZ = CX1 + {(CP2 + C2) × (C11 + C12) / (CP2 + C2 + C11 + C12)} ・ ・ ・ (5)
Indicated by.
また、検出電極15D1と接地電極15D2とが移動して、接地電極15D2と大地との間の容量がCllからCX3に変動したときのセンサ本体20の入力における容量CZは、
CZ=(CP2+C2)×{(C12+CX3)/(CP2+C2+C12+CX3)} ・・・(6)
で示される。
Further, when the detection electrode 15D1 and the ground electrode 15D2 move and the capacitance between the ground electrode 15D2 and the ground fluctuates from Cll to CX3, the capacitance CZ at the input of the sensor
CZ = (CP2 + C2) × {(C12 + CX3) / (CP2 + C2 + C12 + CX3)} ・ ・ ・ (6)
Indicated by.
式(6)で示すように、接地電極15D2と大地との間の容量CX3が変動しても、容量CZは、検出電極15D1と接地電極15D2との間の容量CPよりも大きくなることはない。 As shown in the formula (6), even if the capacitance CX3 between the ground electrode 15D2 and the ground fluctuates, the capacitance CZ does not become larger than the capacitance CP between the detection electrode 15D1 and the ground electrode 15D2. ..
したがって、接地電極15D2側で意図しない容量の変化が生じたとしても、時定数CZ×R14の応答波形が、人体900が検出電極15D1に接近したときほどに変動することを抑制して、マイクロプロセッサ24による誤判定を抑制することができる。
Therefore, even if an unintended change in capacitance occurs on the ground electrode 15D2 side, the response waveform of the time constant CZ × R14 is suppressed from fluctuating as much as when the
(センサ本体20の各部の信号波形)
次に、図6を用いて、検出対象がない場合とある場合の、センサ本体20における各部の信号波形を説明する。図6は、検出対象がない場合とある場合の、センサ本体20における各部の信号波形を示す図である。図6におけるS1~S6は、図1におけるS1~S6を付した各部の信号波形に相当する。
(Signal waveform of each part of the sensor body 20)
Next, with reference to FIG. 6, the signal waveform of each part in the sensor
図6に示すように、基準パルス生成部21のバッファ214,215から出力される信号S1,S5、および遅延パルス生成部22のバッファ221から出力され、信号遅延部15へと送られる信号S2は、何れも基準パルスである。
As shown in FIG. 6, the signals S1 and S5 output from the
S3は、信号遅延部15から出力され、遅延パルス生成部22のNOT回路222に入力される遅延信号である。遅延信号S3は、検出対象である人体900や液体901、金属902が存在しなくても、パルスの立ち上がりおよびパルスの立ち下がりが僅かに鈍っている。これは、信号遅延部15付近に存在する寄生容量および定常磁場により、パルス時間差が生じるためである。
S3 is a delay signal output from the
そして、遅延信号S3は、検出対象である人体900や液体901、金属902が存在すると、信号遅延部15における時点数が大きくなり、パルスの立ち上がりおよびパルスの立ち下がりが大きく鈍る(大きく遅れる)。
When the
S4は、遅延信号S3が遅延パルス生成部22のNOT回路222にて再びパルス波形に戻され、反転された遅延パルスである。検出対象が存在する場合、遅延パルスS4は、基準パルスに対して時間幅t1遅れる。なお、遅延パルスS4は、検出対象が存在しない場合にも上記パルス時間差により時間幅t0遅れるが、時点t0は時間幅t1に比べて十分に短い。
S4 is a delayed pulse in which the delay signal S3 is returned to the pulse waveform again by the
S6は、パルス合成部23のAND回路231にて基準パルスS5と遅延パルスS4とが合成された合成パルスである。合成パルスS6は、基準パルスS5の立ち上がりから遅延パルスS4の立ち上がりまでの時間幅(t1)を有したパルス信号である。
S6 is a composite pulse in which the reference pulse S5 and the delay pulse S4 are combined by the AND
合成パルスS6は、マイクロプロセッサ24に入力される。入力された合成パルスS6に対し、オフセット量調整部241による調整が成され、時間幅t0の遅れが除去される。遅延時間計測部243は、合成パルスS6におけるパルスの時間幅(パルス幅)を計測し、時間幅が予め設定されている所定値(閾値)を超えた場合に、判定部244が検出対象を検出している検出状態と判定する。判定部244が判定に用いる所定値(閾値)は、上述したように感度調整部242にて調整可能である。
The synthetic pulse S6 is input to the microprocessor 24. The offset
(オフセット量の調整および判定手順の説明)
図7、図8は、オフセット量の調整および判定の手順を示すフローチャートである。図7は、電源投入時にオフセット量の調整が自動的に行われる手順を示し、図8は、オフセット調整ボタン25が押されてオフセット量の調整が行われ場合の手順を示す。
(Explanation of offset amount adjustment and judgment procedure)
7 and 8 are flowcharts showing the procedure of adjusting and determining the offset amount. FIG. 7 shows a procedure in which the offset amount is automatically adjusted when the power is turned on, and FIG. 8 shows a procedure in which the offset
図7に示すように、検出装置1(センサ本体20)の電源がオンされると、オフセット量調整部241は、検出用アタッチメント10の遅延時間Tx(図6の時間幅t0)をN回測定し(ステップ1)、平均値をオフセット量ΔTとして算出する(ステップ2)。その後、判定部244が判定に用いる閾値(しきい値)Tthを取得し(ステップ3)、遅延時間計測部243が遅延時間Tx(図6の時間幅t0、t1)を測定する(ステップ4)。判定部244は、遅延時間Txからオフセット量ΔTを引いた値が、閾値(しきい値)Tthよりも大きいかどうかを判定し(ステップ5)、大きい場合には「検出」(ステップ6)、大きくない場合に「非検出」(ステップ7)と判定し、ステップ3に戻る。
As shown in FIG. 7, when the power of the detection device 1 (sensor body 20) is turned on, the offset
図8に示すように、検出装置1(センサ本体20)の電源がオンされると、判定部244が判定に用いる閾値(しきい値)Tthを取得する(ステップ11)。オフセット量調整部241は、オフセット調整ボタン25が押されたどうかを判定する(ステップ12)。押されていない場合は、ステップS13に進み、図7のフローチャートにおけるステップ4~7と同じステップ13~16を実行して、ステップ11に戻る。一方、押された場合は、ステップS17に進み、図7のフローチャートにおけるステップ1,2と同じステップ17,18を実行して、ステップ13に移行する。
As shown in FIG. 8, when the power of the detection device 1 (sensor main body 20) is turned on, the
(検出装置1の外観および使用例)
次に、図9の(a)(b)、図10の(a)~(c)、図11の(a)~(c)を用いて、検出装置1の外観、および使用例について説明する。図9の(a)は、検出装置1のセンサ本体20の表側の斜視図であり、(b)はセンサ本体20の裏側の斜視図である。
(Appearance and usage example of detection device 1)
Next, the appearance of the
図10の(a)は、センサ本体20に金属検出用アタッチメント10Cを取り付けた検出装置1の斜視図であり、(b)はセンサ本体20に人体検出用アタッチメント10Aを取り付けた検出装置1の斜視図であり、(c)はセンサ本体20に液体検出用アタッチメント10Bを取り付けた検出装置の斜視図である。
FIG. 10A is a perspective view of the
図11の(a)は、センサ本体20に金属検出用アタッチメント10Cを取り付ける前の検出装置1の斜視図であり、(b)はセンサ本体20に人体検出用アタッチメント10Aを取り付ける前の検出装置1の斜視図であり、(c)はセンサ本体20に液体検出用アタッチメント10Bを取り付ける前の検出装置1の斜視図である。
11A is a perspective view of the
図9の(a)に示すように、センサ本体20は、表面側に、電源ボタン41、オフセット調整ボタン25、着脱ボタン42、感度調整つまみ26、検出表示灯27、電源ON/OFFランプ43等を備え、側面に充電器60が接続される充電アダプタ44等を備える。また、図9の(b)に示すように、センサ本体20は、裏面側に、検出用アタッチメント10と接続するための本体側接続端子部45を有する。
As shown in FIG. 9A, the sensor
着脱ボタン42は、センサ本体20から、検出用アタッチメント10の着脱時に押すことで、センサ本体20の回路を保護するものである。なお、充電アダプタ44に代えて電池を内蔵する構成としてもよい。
The attachment /
検出装置1の使用例として、一般家庭の場合であれば、例えば、図10の(a)の金属検出用アタッチメント10Cを取り付けた状態では、食材等に検出コイル15C1をかざすことで、金属異物が混入している場合にはこれを検出できる。また、図10の(b)の人体検出用アタッチメント10Aを取り付けた状態では、検出電極15A1に食材を載せておくことで、食材にペットが近づいたり子供が手を延ばしたりした場合にこれを検出することができる。人体検出用アタッチメント10Aに代えて人体検出用アタッチメント10Dを取り付けることで、誤検出を抑制して検出精度の向上が図れる。また、図10の(c)の液体検出用アタッチメント10Bを取り付けた状態では、検出電極15B1と接地電極15B2とを備えるホルダ14にペットボトル13をセットすることで、ペットボトル13内部の液体の濃度異常による異物混入等を検出することができる。
As an example of the use of the
検出装置1の使用例として、空港や駅、スタジアム等における一般警備の場合であれば、例えば、図10の(a)の金属検出用アタッチメント10Cを取り付けた状態では、食材等に検出コイル15C1をかざすことで、銃刀等の携帯している場合にはこれを検出できる。また、図10の(b)の人体検出用アタッチメント10Aを取り付けた状態では、違法に持ち込まれようとする生物を検出することができる。この場合も、人体検出用アタッチメント10Aに代えて人体検出用アタッチメント10Dを取り付けることで、誤検出を抑制して検出精度の向上が図れる。また、図10の(c)の液体検出用アタッチメント10Bを取り付けた状態では、ペットボトル13内部の液体の濃度異常等を検出することができる。
As an example of using the
〔実施形態2〕
本実施形態では、センサ本体20に代えてセンサ本体30を備えた検出装置2について説明する。なお、説明の便宜上、上記実施形態にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を繰り返さない。
[Embodiment 2]
In the present embodiment, the
図12は、検出装置2のブロック図である。図12に示すように、検出装置2は、センサ本体20に代えてセンサ本体30を備える。センサ本体30は、基準パルス生成部21に代えて基準パルス生成部31を備え、また、マイクロプロセッサ24に代えて、時間-電圧変換部32、波形平滑部33、電圧判定部34、出力部35を備える。出力部35には、前述した検出表示灯27に相当する発光ダイオード352が備えられている。
FIG. 12 is a block diagram of the
基準パルス生成部31は、バッファ214とバッファ215の間に、オフセット調整部311を備える点が基準パルス生成部21と異なる。オフセット調整部311は、可変抵抗312とコンデンサ313を備え、信号遅延部15付近の寄生容量および定常磁場により生ずる前述したパルス時間差が生じないように、オフセット量を調整する。
The reference pulse generation unit 31 is different from the reference pulse generation unit 21 in that an offset
図13は、検出対象がない場合と、検出対象はあるが影響が小さい場合と、検出対象があり影響が大きい場合の、センサ本体30における各部の信号波形を示す図である。図13におけるS1~S6は、図12におけるS1~S6を付した各部の信号波形に相当し、図13におけるV1~V3は、図12におけるV1~V3を付した各部の電圧に相当する。
FIG. 13 is a diagram showing signal waveforms of each part in the sensor
図13に示すように、オフセット量が調整されることで、バッファ215から出力される基準パルスS5の位相の遅れが調整され、合成パルスS6には時間幅t0のパルスが含まれなくなる。
As shown in FIG. 13, by adjusting the offset amount, the phase delay of the reference pulse S5 output from the
時間-電圧変換部32は、NOT回路321、抵抗322、トランジスタ323、定電流源324、可変コンデンサ325を備える。時間-電圧変換部32は、パルス合成部23より与えられる合成パルスS6のパルス幅の時間に応じた電圧を出力する。
The time-voltage conversion unit 32 includes a
NOT回路321は、合成パルスS6を反転して出力する。反転された合成パルスは、抵抗322を介してトランジスタ323のベースに出力される。トランジスタ323は、反転された合成パルスがローである期間オフし、その間、可変コンデンサ325に定電流源324より電流がながれて電荷が蓄積される。
The
図13に示すように、可変コンデンサ325に蓄積された電荷より得られる電圧は、V1から時間に比例して上昇する。電流が一定であるので、可変コンデンサ325の容量を変更することで、電圧の上昇の傾きを調整できる。トランジスタ323がオンすると、瞬間的に可変コンデンサ325に蓄積された電荷に応じた電圧が保持される。
As shown in FIG. 13, the voltage obtained from the electric charge stored in the
波形平滑部33は、ダイオード331、抵抗332、コンデンサ333を備え、可変コンデンサ325に蓄積された電荷に応じた電圧を平滑化して、電圧V2を電圧判定部34に出力する。
The waveform smoothing unit 33 includes a
電圧判定部34は、比較器341と可変電源342を備え、電圧V2が可変電源342の電圧V3を超えている場合に、出力部35に備えられる発光ダイオード(表示灯)352が点灯する。出力部35は抵抗351と発光ダイオード352を備え、出力部35は、電圧V2が電圧V3を超えている場合に発光ダイオード352に電流が流れるように調整されている。
The voltage determination unit 34 includes a
このような構成では、可変コンデンサ325の容量又は可変電源342の電圧V3の何れかを変更することで、検出対象の検出有りと判定する感度を調整することができる。図示してはいないが、可変コンデンサ325および可変電源342は、センサ本体30外部に設けられた感度動作つまみ26(図1参照)と接続されており、可変コンデンサ325、可変電源342および感度動作つまみ26にて、感度調整機構が構成される。
In such a configuration, the sensitivity for determining that the detection target is detected can be adjusted by changing either the capacity of the
このようなセンサ本体30は、マイクロプロセッサ24を用いない分、センサ本体20よりも安価な構成とできる。
Such a sensor
〔実施形態3〕
本実施形態では、センサ本体20に代えてセンサ本体40を備えた検出装置3について説明する。なお、説明の便宜上、上記実施形態にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を繰り返さない。
[Embodiment 3]
In this embodiment, the
図14は、検出装置3のブロック図である。図14に示すように、検出装置3は、センサ本体20に代えてセンサ本体40を備える。センサ本体20は本体側接続端子部45を備えていたが、センサ本体40は本体側接続端子部(同時接続部)46を備える。本体側接続端子部46は、本体側接続端子部45を複数備える構成であり、センサ本体40に複数の検出用アタッチメント10を同時に接続することができる。
FIG. 14 is a block diagram of the
図15の(a)は、検出装置3のセンサ本体40の表側の斜視図であり、(b)はセンサ本体40の裏側の斜視図である。図15の(a)に示すように、表面側の外観はセンサ本体20(図9の(a)参照)と同じであるが、図15の(b)に示すように、裏面側には、本体側接続端子部45を3つ備える。
FIG. 15A is a perspective view of the front side of the sensor
このような構成とすることで、センサ本体40は、接続されている複数の信号遅延部15のうちの何れかで検出対象による信号遅延が発生すると、遅延変化としてこれを検出し、検出表示灯27を点灯して報知する。つまり、1つのセンサ本体40を用いて、例えば、人体検出、液量検出および金属検出が可能となる。
With such a configuration, when the signal delay due to the detection target occurs in any one of the plurality of connected
(検出装置3の使用例)
次に、図16の(a)(b)を用いて、検出装置3の使用例について説明する。図16の(a)は、検出装置3を搭載した飲料メーカ70の斜視図であり、(b)は飲料メーカ70からセンサ本体40を取り外した状態の斜視図と一部拡大図である。
(Usage example of detection device 3)
Next, an example of using the
図16の(a)(b)に示すように、検出装置3は、コーヒー等の飲料メーカ70に搭載されている。人体検出用の検出電極71(信号遅延部15A,15D)、液体検出用の検出電極74および接地電極73(信号遅延部15B)、金属検出用の検出コイル76(信号遅延部15C)を有する。検出電極71、検出電極74および接地電極73、検出コイル76は、夫々に対応して設けられた複数の本体側接続端子部45を介して、センサ本体40と接続される。
As shown in FIGS. 16A and 16B, the
金属検出用の検出コイル76は、飲料の流路となるノズル79に設けられている。これにより、コーヒー豆を挽く刃物等が欠けて飲料に混入した場合、これを検出することができる。
The
人体検出用の検出電極71は、コップ78等を載置する載置台に、大きな平板電極として設けられる。これにより、コップ78に触れる無くとも、載置台の周辺に手が侵入しただけでこれを検出することができ、やけど等を防ぐことができる。
The
液体検出部用の検出電極74は載置台の奥に、接地電極73は載置台の載置面に設けられる。これにより、供給ボタンを誤って2度押ししてしまった場合等に、飲料が溢れることを未然に防ぐことができる。
The
飲料メーカ70の図示しない制御部は、検出装置3のセンサ本体40より、何れかの信号遅延部15にて異常が検出されたことが通知されると、ノズル79からの飲料の供給を停止する。この場合、検出表示灯27に代えて、あるいは検出表示灯27と共に、ブザー等の警告音を出力するようにしてもよい。
The control unit (not shown) of the
続いて、図17の(a)(b)を用いて、検出装置3の別の使用例について説明する。図17の(a)は、検出装置3を搭載した非接触給電装置80を上方より見た斜視図であり、(b)は非接触給電装置80を下方より見た斜視図である。
Subsequently, another usage example of the
図17の(a)(b)に示すように、検出装置3は、非接触給電装置80に搭載されている。非接触給電装置80は、車82等を非接触で充電する装置であり、地面下に設置される送電コイル83を有する。送電コイル83は、給電装置81からの給電を受け、車82を充電するために規定周波数で発振する。送電コイル83の発振によるエネルギーを、車82側に搭載された受電コイル84が受け、車82に搭載された図示しない充電器に充電する。
As shown in FIGS. 17A and 17B, the
非接触給電装置80は、人体検出用の検出電極85および接地電極87(信号遅延部15D)、金属検出用の検出コイル86(信号遅延部15C)を有する。検出電極85、接地電極87、検出コイル86は、夫々に対応して設けられた複数の本体側接続端子部45を介して、センサ本体40と接続される。
The non-contact
センサ本体40は、給電装置81に装着され、給電装置81は、送電コイル83、検出電極85、接地電極87、検出コイル86等と配線89を介してまとめて接続されている。給電装置81には、センサ本体40の検出表示灯27よりも大きく目立つ、異常報知灯88が設けられている。この場合も、異常報知灯88と共に、ブザー等の警告音を出力するようにしてもよい。
The sensor
人体検出用の検出電極85は、送電コイル83の外周部に円盤状に設けられる。これにより、送電コイル83の周囲に侵入した人を検出することができる。
The
接地電極87は、検出コイル86および人体検出用の検出電極85よりも車82に近づけて配置されている。車82の車体は金属であるため静電容量は金属の影響を受けるが、車82と検出電極85の間に接地電極87を設けることで、車82の車体による影響を低減して、人体や液体の存在を精度良く検出することができる。
The
検出コイル86は、送電コイル83の外周側であって人体検出用の検出電極85の内側に設けられている。
The
給電中に電磁界が発生している箇所に金属体が侵入すると、電磁波の影響により金属体が溶けて故障の原因となる。また、給電中に電磁界が発生している箇所に人が侵入すると危険である。また、検出電極85と接地電極87との間に、危険物のガソリンや漏電の原因となる液体が侵入すると、火災や漏電の原因となる。
If a metal body invades a place where an electromagnetic field is generated during power supply, the metal body melts due to the influence of electromagnetic waves and causes a failure. In addition, it is dangerous if a person intrudes into a place where an electromagnetic field is generated during power supply. Further, if a dangerous substance gasoline or a liquid that causes an electric leakage enters between the
上記構成においては、非接触給電装置80の図示しない制御部は、検出装置3のセンサ本体40より、何れかの信号遅延部15にて異常が検出されたことが通知されると、給電装置81からの給電を停止する。これにより、給電中に何らかの異常が発生したことを検出すると、非接触給電装置80は即時に給電を停止して安全を確保することができる。
In the above configuration, when the control unit (not shown) of the non-contact
なお、本実施形態では、実施形態1のマイクロプロセッサ24を備えたセンサ本体20の本体側接続端子部45を複数設けた構成を例示したが、実施形態2の時間-電圧変換部32を備えたセンサ本体30の本体側接続端子部45を複数設けた構成とすることもできる。
In this embodiment, a configuration in which a plurality of main body side
1、2、3 検出装置
10 検出用アタッチメント
10A、10D 人体検出用アタッチメント
10B 液体検出用アタッチメント
10C 金属検出用アタッチメント
12 部品側接続端子部
13 ペットボトル
14 ホルダ
15 信号遅延部
15A、15D 人体検出用信号遅延部(人体検出部)
15B 液体検出用信号遅延部(液体検出部)
15C 金属検出用信号遅延部(金属検出部)
15A1、15B1、15D1、71、74、85 検出電極
15A2、15B3、15C2、15D3 抵抗(受動素子)
15B2、15D2、73、87 接地電極(基準電位電極)
15C1、76、86 検出コイル
20、30、40 センサ本体(検出装置本体)
21、31 基準パルス生成部
22 遅延パルス生成部
23 パルス合成部
24 マイクロプロセッサ(計測判定部)
25 オフセット調整ボタン
27 検出表示灯
32 時間-電圧変換部
33 波形平滑部
34 電圧判定部
45 本体側接続端子部
46 本体側接続端子部(同時接続部)
60 充電器
70 飲料メーカ
80 非接触給電装置
81 給電装置
83 送電コイル
84 受電コイル
1, 2, 3
15B Liquid detection signal delay unit (liquid detection unit)
15C Metal detection signal delay unit (metal detection unit)
15A1, 15B1, 15D1, 71, 74, 85 Detection electrodes 15A2, 15B3, 15C2, 15D3 resistors (passive elements)
15B2, 15D2, 73, 87 Ground electrode (reference potential electrode)
15C1,76,86
21, 31 Reference
25 Offset
60
Claims (7)
前記人体検出部、前記液体検出部および前記金属検出部を任意に装着可能な検出装置本体と、を有し、
前記人体検出部は、人体の接近による静電容量変化を信号の遅延変化として抽出し、
前記液体検出部は、液体の量又は種類の違いによる静電容量変化を信号の遅延変化として抽出し、
前記金属検出部は金属の接近による磁界変化を信号の遅延変化として抽出し、
前記検出装置本体は、
基準パルスを生成する基準パルス生成部と、
前記人体検出部、前記液体検出部又は前記金属検出部にて抽出された信号の遅延変化を遅延パルスとして生成する遅延パルス生成部と、
前記基準パルスと前記遅延パルスのパルス時間差を抽出するパルス合成部と、
前記パルス時間差を計測して検出有無を判定する計測判定部と、
前記遅延パルス生成部のパルス伝送経路への前記人体検出部、前記液体検出部又は前記金属検出部の挿入を可能にする接続端子部と、を備える検出装置。 At least one of a human body detector that extracts signal changes due to the presence or absence of a human body, a liquid detector that extracts signal changes depending on the amount or type of liquid, and a metal detector that extracts signal changes due to the presence or absence of metal.
It has a human body detection unit, a liquid detection unit, and a detection device main body to which the metal detection unit can be arbitrarily attached.
The human body detection unit extracts the change in capacitance due to the approach of the human body as a delay change in the signal.
The liquid detection unit extracts the change in capacitance due to the difference in the amount or type of liquid as a delayed change in the signal.
The metal detection unit extracts the change in the magnetic field due to the approach of the metal as the delay change of the signal.
The detection device body is
A reference pulse generator that generates a reference pulse,
A delay pulse generation unit that generates a delay change of a signal extracted by the human body detection unit, the liquid detection unit, or the metal detection unit as a delay pulse.
A pulse synthesizer that extracts the pulse time difference between the reference pulse and the delayed pulse, and
A measurement determination unit that measures the pulse time difference to determine the presence or absence of detection,
A detection device including a human body detection unit, a liquid detection unit, or a connection terminal unit that enables insertion of the metal detection unit into a pulse transmission path of the delay pulse generation unit.
静電容量変化を検出するための検出電極と、
静電容量変化を信号の遅延変化として変換するための受動素子と、
前記検出装置本体の基準電位に接続される基準電位電極と、を備える請求項1に記載の検出装置。 The human body detection unit
A detection electrode for detecting changes in capacitance and
Passive elements for converting capacitance changes as signal delay changes,
The detection device according to claim 1 , further comprising a reference potential electrode connected to the reference potential of the detection device main body.
静電容量変化を検出するための検出電極と、
静電容量変化を信号の遅延変化として変換するための受動素子と、
前記検出装置本体の基準電位に接続される基準電位電極と、を備える請求項1又は2に記載の検出装置。 The liquid detector is
A detection electrode for detecting changes in capacitance and
Passive elements for converting capacitance changes as signal delay changes,
The detection device according to claim 1 or 2, further comprising a reference potential electrode connected to the reference potential of the detection device main body.
磁界変化を検出するための検出コイルと、
磁界変化を信号の遅延変化として変換するための受動素子と、を備えることを特徴とする請求項1から3の何れか1項に記載の検出装置。 The metal detection unit is
A detection coil for detecting magnetic field changes and
The detection device according to any one of claims 1 to 3 , further comprising a passive element for converting a change in a magnetic field as a change in delay of a signal.
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