JPH0821741A - 物体検知装置 - Google Patents
物体検知装置Info
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- JPH0821741A JPH0821741A JP15734994A JP15734994A JPH0821741A JP H0821741 A JPH0821741 A JP H0821741A JP 15734994 A JP15734994 A JP 15734994A JP 15734994 A JP15734994 A JP 15734994A JP H0821741 A JPH0821741 A JP H0821741A
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- G01V3/08—Electric or magnetic prospecting or detecting; Measuring magnetic field characteristics of the earth, e.g. declination, deviation operating with magnetic or electric fields produced or modified by objects or geological structures or by detecting devices
- G01V3/088—Electric or magnetic prospecting or detecting; Measuring magnetic field characteristics of the earth, e.g. declination, deviation operating with magnetic or electric fields produced or modified by objects or geological structures or by detecting devices operating with electric fields
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- G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01D1/00—Measuring arrangements giving results other than momentary value of variable, of general application
- G01D1/12—Measuring arrangements giving results other than momentary value of variable, of general application giving a maximum or minimum of a value
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01D5/00—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
- G01D5/12—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means
- G01D5/14—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage
- G01D5/24—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage by varying capacitance
- G01D5/2405—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage by varying capacitance by varying dielectric
Abstract
(57)【要約】
【目的】 温度や湿度などの環境変化によって誤動作を
起こさない物体検知装置を提供する。 【構成】 センサ電極とシールドケースからなる容量変
化形変換器を含み、物体の近接または離反による静電容
量の変化に応じて出力が変化する発振器と、上記発振器
の出力の波高値を保持する波高値検出回路と、ハイパス
フィルターと、交流増幅器から構成され、上記発振器の
出力の比較的ゆっくりした変化に対しては出力が変化せ
ず、比較的速い変化に対しては出力が変化する出力弁別
回路と、上記出力弁別回路の出力をパルス状の出力に変
換する出力回路を設けてある。
起こさない物体検知装置を提供する。 【構成】 センサ電極とシールドケースからなる容量変
化形変換器を含み、物体の近接または離反による静電容
量の変化に応じて出力が変化する発振器と、上記発振器
の出力の波高値を保持する波高値検出回路と、ハイパス
フィルターと、交流増幅器から構成され、上記発振器の
出力の比較的ゆっくりした変化に対しては出力が変化せ
ず、比較的速い変化に対しては出力が変化する出力弁別
回路と、上記出力弁別回路の出力をパルス状の出力に変
換する出力回路を設けてある。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、人体や物体の近接や離
反を検知する装置に関するものである。
反を検知する装置に関するものである。
【０００２】さらに詳しくは、人体や物体の近接または
離反による静電容量の変化を利用した物体検知装置に関
するものである。
離反による静電容量の変化を利用した物体検知装置に関
するものである。
【０００３】
【従来の技術】従来、物体検知装置として、実公昭６３
ー３６２４６号公報に示すようなものがある。
ー３６２４６号公報に示すようなものがある。
【０００４】これは検出電極をパルス遅延回路に接続
し、物体が検出電極に近づくいた時に検出電極とグラン
ド間の静電容量の変化によりパルスの遅延時間が変化し
て基準の遅延時間を越えた時に出力信号を反転させるよ
うにしたものである。
し、物体が検出電極に近づくいた時に検出電極とグラン
ド間の静電容量の変化によりパルスの遅延時間が変化し
て基準の遅延時間を越えた時に出力信号を反転させるよ
うにしたものである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】従来のものは物体が検
知装置の検出距離範囲内にあれば出力信号は反転状態を
保持するという利点はあるが、周囲の温度または湿度の
変化によって性能が大きく変動するという問題を有して
いた。
知装置の検出距離範囲内にあれば出力信号は反転状態を
保持するという利点はあるが、周囲の温度または湿度の
変化によって性能が大きく変動するという問題を有して
いた。
【０００６】すなわち、温湿度が変わると、検出距離が
変わったり、はなはだしい時は物体がないのに出力信号
が反転することや、物体を検知装置に接触させるくらい
近づけても出力信号が反転しなくなることがあった。ま
た、急に温度変化があって結露すると出力信号が反転し
てしまうことがあった。
変わったり、はなはだしい時は物体がないのに出力信号
が反転することや、物体を検知装置に接触させるくらい
近づけても出力信号が反転しなくなることがあった。ま
た、急に温度変化があって結露すると出力信号が反転し
てしまうことがあった。
【０００７】本発明の目的は、上記問題点を解決し、温
湿度の変化や結露があっても誤動作せず、確実に物体の
近接を検出する物体検知装置を提供するすることにあ
る。
湿度の変化や結露があっても誤動作せず、確実に物体の
近接を検出する物体検知装置を提供するすることにあ
る。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記問題を解決するため
に、本発明では、センサ電極とシールドケースからなる
容量変化形変換器を含み、物体の近接または離反による
静電容量の変化に応じて出力が変化する発振器と、上記
発振器の出力の比較的ゆっくりした変化に対しては出力
が変化せず、比較的速い変化に対しては出力が変化する
出力弁別回路と、上記出力弁別回路の出力を所定の電圧
やパルス幅の出力に変換する出力回路を設けてある。
に、本発明では、センサ電極とシールドケースからなる
容量変化形変換器を含み、物体の近接または離反による
静電容量の変化に応じて出力が変化する発振器と、上記
発振器の出力の比較的ゆっくりした変化に対しては出力
が変化せず、比較的速い変化に対しては出力が変化する
出力弁別回路と、上記出力弁別回路の出力を所定の電圧
やパルス幅の出力に変換する出力回路を設けてある。
【０００９】また、物体が物体検知装置に近づきつつあ
るのか、離れつつあるのかを区別できるように、物体の
近接を検出した場合に所定の電圧やパルス幅の出力パル
スを発生する第１の出力回路と、物体の離反を検出した
場合に所定の電圧やパルス幅の出力パルスを発生する第
２の出力回路を設けてある。さらに、従来例のように、
物体が検知地装置の検出距離範囲内にあれば出力信号は
反転状態を保持するように、物体の近接を検出した場合
に立ち上がり、物体の離反を検出した場合に立ち下がる
出力パルスを発生する第３の出力回路を設けてある。
るのか、離れつつあるのかを区別できるように、物体の
近接を検出した場合に所定の電圧やパルス幅の出力パル
スを発生する第１の出力回路と、物体の離反を検出した
場合に所定の電圧やパルス幅の出力パルスを発生する第
２の出力回路を設けてある。さらに、従来例のように、
物体が検知地装置の検出距離範囲内にあれば出力信号は
反転状態を保持するように、物体の近接を検出した場合
に立ち上がり、物体の離反を検出した場合に立ち下がる
出力パルスを発生する第３の出力回路を設けてある。
【００１０】
【実施例】以下、本発明の詳細を添付図面に示した実施
例に沿って説明する。
例に沿って説明する。
【００１１】図１に本願発明の第１実施例の回路図を示
す。図１において、ＴＲ１〜ＴＲ３はトランジスタ、Ｃ
１〜Ｃ９はコンデンサ、Ｒ１〜Ｒ１７は抵抗、ＶＲ１〜
ＶＲ２は可変抵抗器、Ｑ１〜Ｑ２はオペアンプ等の増幅
器、Ｄ１はダイオードを表す。＋Ｖは電源であり、ＧＮ
Ｄはグランドである。
す。図１において、ＴＲ１〜ＴＲ３はトランジスタ、Ｃ
１〜Ｃ９はコンデンサ、Ｒ１〜Ｒ１７は抵抗、ＶＲ１〜
ＶＲ２は可変抵抗器、Ｑ１〜Ｑ２はオペアンプ等の増幅
器、Ｄ１はダイオードを表す。＋Ｖは電源であり、ＧＮ
Ｄはグランドである。
【００１２】４は導電性の部材からなるセンサ電極５と
同じく導電性部材からなるシールドケース６でコンデン
サを構成した容量変化型変換器（以後変換器とする）で
ある。変換器４の構成を明確にするために、図２を参照
して本願発明の物体検知装置の構成を説明する。
同じく導電性部材からなるシールドケース６でコンデン
サを構成した容量変化型変換器（以後変換器とする）で
ある。変換器４の構成を明確にするために、図２を参照
して本願発明の物体検知装置の構成を説明する。
【００１３】１０は図１の回路を構成した回路基板であ
り、金属製の箱形のシールドケース６内に固定されてい
る。このシールドケース６は回路の所定の場所と導通が
とられている。
り、金属製の箱形のシールドケース６内に固定されてい
る。このシールドケース６は回路の所定の場所と導通が
とられている。
【００１４】シールドケース６はセンサ電極５との間に
静電容量を形成すると共に、センサ電極５や回路に外部
からのノイズが入らないようにする役目もしている。
静電容量を形成すると共に、センサ電極５や回路に外部
からのノイズが入らないようにする役目もしている。
【００１５】センサ電極５からは複数の足５ｂによって
回路基板１０と所定の間隔に固定されまた、回路との導
通がとられている。
回路基板１０と所定の間隔に固定されまた、回路との導
通がとられている。
【００１６】センサ電極５の端部５ａとシールドケース
６の端部６ａは物体の検出性能を考慮した適切な間隔を
隔てて配置されている。図２ではセンサー電極５の上面
とシールドケース６の端部６ａの上面は同一な面となっ
ているがこれは同一でなくてもよく、検出性能により段
差を設ける場合もある。また、場合によってはシールド
ケースは箱型にせず、単なる金属板をセンサー電極５に
対向して設けてもよい。上記シールドケース６は公知の
方法によりプラスチック等で作られたケース８に固定さ
れ、裏蓋９により封止されている。
６の端部６ａは物体の検出性能を考慮した適切な間隔を
隔てて配置されている。図２ではセンサー電極５の上面
とシールドケース６の端部６ａの上面は同一な面となっ
ているがこれは同一でなくてもよく、検出性能により段
差を設ける場合もある。また、場合によってはシールド
ケースは箱型にせず、単なる金属板をセンサー電極５に
対向して設けてもよい。上記シールドケース６は公知の
方法によりプラスチック等で作られたケース８に固定さ
れ、裏蓋９により封止されている。
【００１７】物体を検出する検出領域ＡＲは図の点線で
示すように、通常センサー電極より離れるに従って狭く
なる。
示すように、通常センサー電極より離れるに従って狭く
なる。
【００１８】１は変換器４への物体の近接または離反に
よる静電容量の変化により出力が変化するウイーンブリ
ッジ型の発振器である。その出力波形（周波数および電
圧）Ｐ１は抵抗Ｒ５、可変抵抗器ＶＲ１の抵抗値およ
び、コンデンサＣ２の静電容量値によって決まるが、こ
こではさらに変換器４をＴＲ３のベースとエミッタ間に
接続してあり、物体が近づいた時に変換器４の静電容量
が変化すると出力電圧（Ｐ１）が変化するようにしてあ
る、なお、変換器４のシールドケース６はＧＮＤに接続
してもよいが、トランジスタのベースとエミッタ間電圧
はほぼ一定なので、変換器４をベースとエミッタ間に接
続することにより、定常状態では変換器４の静電容量は
無視しても差し支えなくなる。従って、物体の近接によ
る容量変化のみを利用できるため高感度の検出装置が構
成できる。トランジスタのＴＲ１はＴＲ２、Ｒ２、Ｒ４
からなるアンプの動作点の温度特性を改善するためのト
ランジスタである。コンデンサＣ１はＴＲ２の動作点を
安定化するためのものであり、ＶＲ１で出力波形すなわ
ち検出感度を調整する。
よる静電容量の変化により出力が変化するウイーンブリ
ッジ型の発振器である。その出力波形（周波数および電
圧）Ｐ１は抵抗Ｒ５、可変抵抗器ＶＲ１の抵抗値およ
び、コンデンサＣ２の静電容量値によって決まるが、こ
こではさらに変換器４をＴＲ３のベースとエミッタ間に
接続してあり、物体が近づいた時に変換器４の静電容量
が変化すると出力電圧（Ｐ１）が変化するようにしてあ
る、なお、変換器４のシールドケース６はＧＮＤに接続
してもよいが、トランジスタのベースとエミッタ間電圧
はほぼ一定なので、変換器４をベースとエミッタ間に接
続することにより、定常状態では変換器４の静電容量は
無視しても差し支えなくなる。従って、物体の近接によ
る容量変化のみを利用できるため高感度の検出装置が構
成できる。トランジスタのＴＲ１はＴＲ２、Ｒ２、Ｒ４
からなるアンプの動作点の温度特性を改善するためのト
ランジスタである。コンデンサＣ１はＴＲ２の動作点を
安定化するためのものであり、ＶＲ１で出力波形すなわ
ち検出感度を調整する。
【００１９】２は発振器１の出力変動のうち比較的速い
変化に対しては出力が変化する出力弁別回路である。出
力弁別回路２はダイオードＤ１、抵抗Ｒ７〜Ｒ８、コン
デンサＣ３〜Ｃ８、およびトランジスタＴＲ４から成
り、交流波形のほぼ一周期毎の波高値を保持する波高値
検出回路と、コンデンサＣ５および抵抗Ｒ９〜Ｒ１０か
らなるハイパスフィルターと、増幅器Ｑ１、抵抗Ｒ１１
〜Ｒ１４、およびコンデンサＣ６〜Ｃ７からなる交流増
幅器から構成されている。Ｃ７は比較的高周波のノイズ
を除去するためのものである。Ｒ１３は電源投入時コン
デンサＣ４２への充電を速め、回路安定迄の時間を短く
するためのものである。
変化に対しては出力が変化する出力弁別回路である。出
力弁別回路２はダイオードＤ１、抵抗Ｒ７〜Ｒ８、コン
デンサＣ３〜Ｃ８、およびトランジスタＴＲ４から成
り、交流波形のほぼ一周期毎の波高値を保持する波高値
検出回路と、コンデンサＣ５および抵抗Ｒ９〜Ｒ１０か
らなるハイパスフィルターと、増幅器Ｑ１、抵抗Ｒ１１
〜Ｒ１４、およびコンデンサＣ６〜Ｃ７からなる交流増
幅器から構成されている。Ｃ７は比較的高周波のノイズ
を除去するためのものである。Ｒ１３は電源投入時コン
デンサＣ４２への充電を速め、回路安定迄の時間を短く
するためのものである。
【００２０】３は出力弁別回路２の出力波形をパルスに
変換する出力回路であり、増幅器Ｑ２、抵抗Ｒ１６〜Ｒ
１７、可変抵抗器ＶＲ２およびコンデンサＣ９からなる
コンパレータと、抵抗Ｒ１５およびコンデンサＣ８から
なるノイズ除去回路から構成されている。可変抵抗器Ｖ
Ｒ２によりコンパレータの閾値Ｖｔｈを調整可能にして
ある。Ｃ９は閾値Ｖｔｈ安定化用コンデンサである。
変換する出力回路であり、増幅器Ｑ２、抵抗Ｒ１６〜Ｒ
１７、可変抵抗器ＶＲ２およびコンデンサＣ９からなる
コンパレータと、抵抗Ｒ１５およびコンデンサＣ８から
なるノイズ除去回路から構成されている。可変抵抗器Ｖ
Ｒ２によりコンパレータの閾値Ｖｔｈを調整可能にして
ある。Ｃ９は閾値Ｖｔｈ安定化用コンデンサである。
【００２１】図３は図１の回路の各々Ｐ１〜Ｐ６の出力
電圧波形（以後出力Ｐ１〜Ｐ６と記す）を示すタイミン
グチャートである。期間Ｔ１は検出物体がない初期定常
状態を示し、期間Ｔ２は物体が比較的速い速度で変換器
４の検出範囲に近づいたり、横切ったり、離れたりした
時を示している。期間Ｔ３は温度や湿度などの周囲環境
が徐々に変化した時を示しており、期間Ｔ４は期間Ｔ２
よりはゆっくりだが期間Ｔ３よりは速い周囲環境の変化
を示し、期間Ｔ５は周囲環境の変化がなくなった後の定
常状態を示す。
電圧波形（以後出力Ｐ１〜Ｐ６と記す）を示すタイミン
グチャートである。期間Ｔ１は検出物体がない初期定常
状態を示し、期間Ｔ２は物体が比較的速い速度で変換器
４の検出範囲に近づいたり、横切ったり、離れたりした
時を示している。期間Ｔ３は温度や湿度などの周囲環境
が徐々に変化した時を示しており、期間Ｔ４は期間Ｔ２
よりはゆっくりだが期間Ｔ３よりは速い周囲環境の変化
を示し、期間Ｔ５は周囲環境の変化がなくなった後の定
常状態を示す。
【００２２】以下、図１〜図３を参照して動作を説明す
る。
る。
【００２３】期間Ｔ１では状態の変化がないので、発振
器１は一定周波数および一定振幅で発振しており、出力
Ｐ１は一定である。ダイオードＤ１と抵抗Ｒ７およびコ
ンデンサＣ３で構成された波高値検出回路の出力Ｐ２は
高周波成分が残った脈流となるが、トランジスタＴＲ
４、コンデンサＣ４および抵抗Ｒ８からなるインピーダ
ンス変換および平滑回路を通過した出力Ｐ３はほぼ一定
の直流電圧となる。インピーダンス変換回路は出力Ｐ２
の電圧を低下させないようにするためのものである。こ
の結果ハイパスフィルターの出力Ｐ４および交流増幅器
の出力Ｐ５も一定の直流電圧となる。コンパレータの閾
値Ｖｔｈは通常状態の出力Ｐ５の電圧よりも低く設定し
てあるので、コンパレータの出力Ｐ６はＧＮＤレベルで
ある。
器１は一定周波数および一定振幅で発振しており、出力
Ｐ１は一定である。ダイオードＤ１と抵抗Ｒ７およびコ
ンデンサＣ３で構成された波高値検出回路の出力Ｐ２は
高周波成分が残った脈流となるが、トランジスタＴＲ
４、コンデンサＣ４および抵抗Ｒ８からなるインピーダ
ンス変換および平滑回路を通過した出力Ｐ３はほぼ一定
の直流電圧となる。インピーダンス変換回路は出力Ｐ２
の電圧を低下させないようにするためのものである。こ
の結果ハイパスフィルターの出力Ｐ４および交流増幅器
の出力Ｐ５も一定の直流電圧となる。コンパレータの閾
値Ｖｔｈは通常状態の出力Ｐ５の電圧よりも低く設定し
てあるので、コンパレータの出力Ｐ６はＧＮＤレベルで
ある。
【００２４】図２において、物体７がセンサー電極５と
平行に図の左方から移動して来て検出領域ＡＲに達し
（実線参照）、これをを横切り、検出領域から離れた
（波線参照）場合を考えると図３の期間Ｔ１からＴ２の
状態となる。
平行に図の左方から移動して来て検出領域ＡＲに達し
（実線参照）、これをを横切り、検出領域から離れた
（波線参照）場合を考えると図３の期間Ｔ１からＴ２の
状態となる。
【００２５】物体の近接により変換器４の静電容量が変
化するため、発振器１の出力Ｐ１が変化する。これに従
って出力Ｐ３も変化する。この変化は比較的速いので、
ハイパスフィルターを構成するコンデンサＣ５により直
流分をカットされて出力Ｐ４に示すような微分波形とな
る。出力Ｐ４はさらに交流増幅器で増幅されて出力Ｐ５
となるが、この電圧がコンパレータの閾値Ｖｔｈを越え
た期間（図３では閾値Ｖｔｈより低くなった期間）だけ
出力Ｐ６に出力が現れる。
化するため、発振器１の出力Ｐ１が変化する。これに従
って出力Ｐ３も変化する。この変化は比較的速いので、
ハイパスフィルターを構成するコンデンサＣ５により直
流分をカットされて出力Ｐ４に示すような微分波形とな
る。出力Ｐ４はさらに交流増幅器で増幅されて出力Ｐ５
となるが、この電圧がコンパレータの閾値Ｖｔｈを越え
た期間（図３では閾値Ｖｔｈより低くなった期間）だけ
出力Ｐ６に出力が現れる。
【００２６】期間Ｔ３は周囲環境の変化等により発振器
１の出力Ｐ１が徐々に変化した場合であり、出力Ｐ３は
直流的な電圧変動があるが、これはゆっくりした変化で
あり出力Ｐ４は変化しない。従って出力Ｐ５も変化せ
ず、出力Ｐ６にも出力は現れない。
１の出力Ｐ１が徐々に変化した場合であり、出力Ｐ３は
直流的な電圧変動があるが、これはゆっくりした変化で
あり出力Ｐ４は変化しない。従って出力Ｐ５も変化せ
ず、出力Ｐ６にも出力は現れない。
【００２７】期間Ｔ４は期間Ｔ２よりはゆっくりだが期
間Ｔ３よりは速い周囲環境の変化が起きたような場合を
示す。この場合出力Ｐ３も変化するがその変化は期間Ｔ
２の場合よりもゆっくりなので、ハイパスフィルターお
よび交流増幅器で増幅しきれない変化であり、出力Ｐ５
は閾値Ｖｔｈを越えるに到らず、出力Ｐ６にも出力は現
れない。
間Ｔ３よりは速い周囲環境の変化が起きたような場合を
示す。この場合出力Ｐ３も変化するがその変化は期間Ｔ
２の場合よりもゆっくりなので、ハイパスフィルターお
よび交流増幅器で増幅しきれない変化であり、出力Ｐ５
は閾値Ｖｔｈを越えるに到らず、出力Ｐ６にも出力は現
れない。
【００２８】期間Ｔ５はＴ１の場合と同様に状態の変化
がないのでやはり出力Ｐ６に出力は現れない。
がないのでやはり出力Ｐ６に出力は現れない。
【００２９】なお、どの位の状態変化により出力を出す
かは発振器１、出力弁別回路２の回路定数の設定や、出
力回路３のコンパレータの閾値Ｖｔｈの調整により適宜
変更が可能である。また、出力回路は図１の回路に限ら
ず、タイマーを設けて所定幅のパルスを出力する等の変
更が可能である。
かは発振器１、出力弁別回路２の回路定数の設定や、出
力回路３のコンパレータの閾値Ｖｔｈの調整により適宜
変更が可能である。また、出力回路は図１の回路に限ら
ず、タイマーを設けて所定幅のパルスを出力する等の変
更が可能である。
【００３０】図４に第２の実施例の回路ブロック図を示
す。
す。
【００３１】図４において、４１は抵抗器Ｒ４１〜Ｒ４
５、ダイオードＤ４１、コンパレータＱ４１および前記
実施例と同じ変換器４からなる発振器であり、変換器４
のセンサ電極５への物体の近接または離反による静電容
量の変化により出力パルス波形のデューティ比が変化す
る。この回路においては変換器４のシールドケース６は
ＧＮＤに接続されている。
５、ダイオードＤ４１、コンパレータＱ４１および前記
実施例と同じ変換器４からなる発振器であり、変換器４
のセンサ電極５への物体の近接または離反による静電容
量の変化により出力パルス波形のデューティ比が変化す
る。この回路においては変換器４のシールドケース６は
ＧＮＤに接続されている。
【００３２】４２は発信器１の出力変動のうち比較的速
い変化に対しては出力が変化する出力弁別回路である。
出力弁別回路４２は抵抗Ｒ４６とコンデンサＣ４１から
なる平滑回路と、増幅器Ｑ４２、抵抗Ｒ４７〜Ｒ５１、
およびコンデンサＣ４２〜Ｃ４３からなる交流増幅器か
ら構成されている。Ｃ４３は比較的高周波のノイズを除
去するためのものである。Ｒ５０は電源投入時コンデン
サＣ４２への充電を速め、回路安定迄の時間を短くする
ためのものである。
い変化に対しては出力が変化する出力弁別回路である。
出力弁別回路４２は抵抗Ｒ４６とコンデンサＣ４１から
なる平滑回路と、増幅器Ｑ４２、抵抗Ｒ４７〜Ｒ５１、
およびコンデンサＣ４２〜Ｃ４３からなる交流増幅器か
ら構成されている。Ｃ４３は比較的高周波のノイズを除
去するためのものである。Ｒ５０は電源投入時コンデン
サＣ４２への充電を速め、回路安定迄の時間を短くする
ためのものである。
【００３３】４３はコンパレータ、タイマー、波形整形
回路等からなる第１の出力回路である。コンパレータの
閾値Ｖｔｈ２は可変抵抗器ＶＲ４１によって調整可能で
あり、出力弁別回路４２の出力電圧が閾値Ｖｔｈ２より
高いと出力端子ＯＵＴ１にパルスを出力するようにして
ある。
回路等からなる第１の出力回路である。コンパレータの
閾値Ｖｔｈ２は可変抵抗器ＶＲ４１によって調整可能で
あり、出力弁別回路４２の出力電圧が閾値Ｖｔｈ２より
高いと出力端子ＯＵＴ１にパルスを出力するようにして
ある。
【００３４】同様に、４４はコンパレータ、タイマー、
波形整形回路等からなる第２の出力回路である。コンパ
レータの閾値Ｖｔｈ３は可変抵抗器ＶＲ４２によって調
整可能であり、出力弁別回路４２の出力電圧が閾値Ｖｔ
ｈ３より低いと出力端子ＯＵＴ２にパルスを出力するよ
うにしてある。
波形整形回路等からなる第２の出力回路である。コンパ
レータの閾値Ｖｔｈ３は可変抵抗器ＶＲ４２によって調
整可能であり、出力弁別回路４２の出力電圧が閾値Ｖｔ
ｈ３より低いと出力端子ＯＵＴ２にパルスを出力するよ
うにしてある。
【００３５】図５は図４の回路の各々Ｐ４１〜Ｐ４６の
出力電圧波形（以後出力Ｐ４１〜Ｐ４６と記す）を示す
タイミングチャートである。期間Ｔ４１は検出物体がな
い初期定常状態を示し、期間Ｔ４２は物体が比較的速い
速度で変換器４の検出範囲に近づいたり、横切ったり、
離れたりした時を示し、期間Ｔ４３は周囲環境の変化が
なくなった後の定常状態を示す。
出力電圧波形（以後出力Ｐ４１〜Ｐ４６と記す）を示す
タイミングチャートである。期間Ｔ４１は検出物体がな
い初期定常状態を示し、期間Ｔ４２は物体が比較的速い
速度で変換器４の検出範囲に近づいたり、横切ったり、
離れたりした時を示し、期間Ｔ４３は周囲環境の変化が
なくなった後の定常状態を示す。
【００３６】物体がセンサ電極５に接近すると（図５の
ｔＡ点）変換器４の静電容量が変化し、発振器４１の出
力Ｐ４１のパルスのデューティ比が減少するので、平滑
回路により出力Ｐ４２の電圧は減少する。出力Ｐ４３は
コンデンサＣ４２によって出力Ｐ４２の電圧変化分のみ
が取り出された微分波形となる。これは増幅器により増
幅され、結局、交流増幅器の出力Ｐ４４は通常の電圧レ
ベルより上昇し元に戻るような電圧変化となる。この
時、出力Ｐ４４の電圧が閾値Ｖｔｈ２以上になると第１
の出力回路に所定幅の出力Ｐ４５が得られる。
ｔＡ点）変換器４の静電容量が変化し、発振器４１の出
力Ｐ４１のパルスのデューティ比が減少するので、平滑
回路により出力Ｐ４２の電圧は減少する。出力Ｐ４３は
コンデンサＣ４２によって出力Ｐ４２の電圧変化分のみ
が取り出された微分波形となる。これは増幅器により増
幅され、結局、交流増幅器の出力Ｐ４４は通常の電圧レ
ベルより上昇し元に戻るような電圧変化となる。この
時、出力Ｐ４４の電圧が閾値Ｖｔｈ２以上になると第１
の出力回路に所定幅の出力Ｐ４５が得られる。
【００３７】反対に、物体がセンサ電極５から離れると
（図５のｔＢ点）変換器４の静電容量が変化し、発振器
４１の出力Ｐ４１のパルスのデューティ比は元に戻るの
で、出力Ｐ４２の電圧は元に戻り、出力Ｐ４２の電圧変
化分のみが取り出された微分波形Ｐ４３となる。接近の
場合と同様にこれは増幅器により増幅され、結局、交流
増幅器の出力Ｐ４４は通常の電圧レベルより下降し元に
戻るような電圧変化となる。この時、出力Ｐ４４の電圧
が閾値Ｖｔｈ３以下になると第２の出力回路に所定幅の
出力Ｐ４６が得られる。周囲環境のゆっくりした変化に
対しては第１の実施例と同様、Ｐ４４の電圧変化が閾値
Ｖｔｈ２〜Ｖｔｈ３の間に入るように回路定数を設定し
てあるので、出力Ｐ４５，Ｐ４６は変化しない。
（図５のｔＢ点）変換器４の静電容量が変化し、発振器
４１の出力Ｐ４１のパルスのデューティ比は元に戻るの
で、出力Ｐ４２の電圧は元に戻り、出力Ｐ４２の電圧変
化分のみが取り出された微分波形Ｐ４３となる。接近の
場合と同様にこれは増幅器により増幅され、結局、交流
増幅器の出力Ｐ４４は通常の電圧レベルより下降し元に
戻るような電圧変化となる。この時、出力Ｐ４４の電圧
が閾値Ｖｔｈ３以下になると第２の出力回路に所定幅の
出力Ｐ４６が得られる。周囲環境のゆっくりした変化に
対しては第１の実施例と同様、Ｐ４４の電圧変化が閾値
Ｖｔｈ２〜Ｖｔｈ３の間に入るように回路定数を設定し
てあるので、出力Ｐ４５，Ｐ４６は変化しない。
【００３８】なお、図４において、出力Ｐ４５によって
セットされ、出力Ｐ４６によってリセットされる出力Ｐ
４７（ＯＵＴ３）を有する第３の出力回路１１（例えば
セットリセットフリップフロップ回路）を設けてもよ
く、従来の物体検知装置のように物体が近接状態にある
間は信号を持続して出力することができる。
セットされ、出力Ｐ４６によってリセットされる出力Ｐ
４７（ＯＵＴ３）を有する第３の出力回路１１（例えば
セットリセットフリップフロップ回路）を設けてもよ
く、従来の物体検知装置のように物体が近接状態にある
間は信号を持続して出力することができる。
【００３９】なお、上記実施例において、出力ＯＵＴ
１、ＯＵＴ２、ＯＵＴ３は、単独で、または任意の組み
合わせで実際の装置を構成することが可能である。
１、ＯＵＴ２、ＯＵＴ３は、単独で、または任意の組み
合わせで実際の装置を構成することが可能である。
【００４０】図６に第３の実施例の回路ブロック図を、
図７に主要部の電圧波形のタイミングチャートを示す。
図６の中で図４と同一のものには同一の符号を付す。
図７に主要部の電圧波形のタイミングチャートを示す。
図６の中で図４と同一のものには同一の符号を付す。
【００４１】図６において、６４は抵抗器Ｒ６１とコン
デンサＣ６１からなる第１の積分回路、６５は抵抗器Ｒ
６２とコンデンサＣ６２からなる第２の積分回路であ
り、第１の積分回路より第２の積分回路の方が積分定数
を大きくしてある。実施例では抵抗器Ｒ６１とＲ６２の
抵抗値は等しく、コンデンサＣ６１よりコンデンサＣ６
２の静電容量を大きくしてある。増幅器Ｑ６１、抵抗器
Ｒ６３およびコンデンサＣ６３により差動増幅器を構成
している。さらに、第１、第２の積分回路と上記差動増
幅器により出力弁別回路６２を構成している。
デンサＣ６１からなる第１の積分回路、６５は抵抗器Ｒ
６２とコンデンサＣ６２からなる第２の積分回路であ
り、第１の積分回路より第２の積分回路の方が積分定数
を大きくしてある。実施例では抵抗器Ｒ６１とＲ６２の
抵抗値は等しく、コンデンサＣ６１よりコンデンサＣ６
２の静電容量を大きくしてある。増幅器Ｑ６１、抵抗器
Ｒ６３およびコンデンサＣ６３により差動増幅器を構成
している。さらに、第１、第２の積分回路と上記差動増
幅器により出力弁別回路６２を構成している。
【００４２】今、物体が変換器４のセンサ電極５に近づ
くと（図７のｔＡ点）変換器４の静電容量が変化し、発
信器４１の出力Ｐ４１のパルスのデューティ比が減少す
る。発信器４１の出力Ｐ４１は第１および第２の積分回
路に接続されており、積分回路によってデューティ比の
減少は電圧の減少に変換される。積分定数の違いによ
り、図７の△Ｐに示すように、出力Ｐ６２は時間△ｔ１
で定常値になるが出力Ｐ６３は時間△ｔ２で定常値にな
り、波形Ｐ６３の電圧が波形Ｐ６２の電圧より高い状態
が生じる。逆に物体が離れる場合（図７のｔＢ点）は、
波形Ｐ６３の電圧が波形Ｐ６２の電圧より低い状態が生
じる。物体の接近や離反がない時や、環境変化による変
化が緩やかな時は、上記２つの積分回路の出力はほぼ等
しいか差はわずかであり、差動増幅器の出力変動もわず
かである。この結果、差動増幅器の出力Ｐ６４は図７に
示すＰ６４のように変化する。以下、第２の実施例と同
様にしてＯＵＴ１およびＯＵＴ２端子に各々物体が接近
した時、離反した時に出力が得られる。
くと（図７のｔＡ点）変換器４の静電容量が変化し、発
信器４１の出力Ｐ４１のパルスのデューティ比が減少す
る。発信器４１の出力Ｐ４１は第１および第２の積分回
路に接続されており、積分回路によってデューティ比の
減少は電圧の減少に変換される。積分定数の違いによ
り、図７の△Ｐに示すように、出力Ｐ６２は時間△ｔ１
で定常値になるが出力Ｐ６３は時間△ｔ２で定常値にな
り、波形Ｐ６３の電圧が波形Ｐ６２の電圧より高い状態
が生じる。逆に物体が離れる場合（図７のｔＢ点）は、
波形Ｐ６３の電圧が波形Ｐ６２の電圧より低い状態が生
じる。物体の接近や離反がない時や、環境変化による変
化が緩やかな時は、上記２つの積分回路の出力はほぼ等
しいか差はわずかであり、差動増幅器の出力変動もわず
かである。この結果、差動増幅器の出力Ｐ６４は図７に
示すＰ６４のように変化する。以下、第２の実施例と同
様にしてＯＵＴ１およびＯＵＴ２端子に各々物体が接近
した時、離反した時に出力が得られる。
【００４３】なお、発振回路は上記に限らず、変換器４
が接続可能であり、静電容量の変化により出力が変化す
る物であればよく、出力弁別器は上記発振器の出力変化
が比較的ゆっくりしている場合出力を変化させず、上記
発振器の出力変化が比較的速い場合は出力を大きく変化
させるものであればよい。
が接続可能であり、静電容量の変化により出力が変化す
る物であればよく、出力弁別器は上記発振器の出力変化
が比較的ゆっくりしている場合出力を変化させず、上記
発振器の出力変化が比較的速い場合は出力を大きく変化
させるものであればよい。
【００４４】また、出力回路は上記出力弁別回路の出力
を所定の電圧や電流および所定の幅のパルスに変換可能
であればよく、電源投入時出力を禁止するなどの回路を
追加してもよい。
を所定の電圧や電流および所定の幅のパルスに変換可能
であればよく、電源投入時出力を禁止するなどの回路を
追加してもよい。
【００４５】
【発明の効果】本発明の構成によれば、物体検知装置の
検知範囲に物体が所定の速さで近接、または離反する
か、検知範囲を通過するような状態の急激な変化があっ
た時のみ出力端子に出力が現れ、緩やかな状態の変化が
あっても出力は現れない。通常、温度や湿度の変化は物
体の近接等の変化に比べるとゆっくりであり、温度や湿
度の変化の影響を受けない物体検知装置を構成できる。
検知範囲に物体が所定の速さで近接、または離反する
か、検知範囲を通過するような状態の急激な変化があっ
た時のみ出力端子に出力が現れ、緩やかな状態の変化が
あっても出力は現れない。通常、温度や湿度の変化は物
体の近接等の変化に比べるとゆっくりであり、温度や湿
度の変化の影響を受けない物体検知装置を構成できる。
【００４６】また、適切な回路定数の設定により、急激
な温度や湿度の変化により結露が生じても誤動作を起こ
さない物体検知装置を構成できる。
な温度や湿度の変化により結露が生じても誤動作を起こ
さない物体検知装置を構成できる。
【００４７】さらに、物体が物体検知装置に近づいたの
か、離れたのかを検出することも可能である。
か、離れたのかを検出することも可能である。
【図１】本発明の第１実施例を示す回路ブロック図であ
る。
る。
【図２】本発明の実施例の構成を示す断面図である。
【図３】本発明の第１実施例の動作を示すタイミングチ
ャート図である。
ャート図である。
【図４】本発明の第２実施例を示す回路ブロック図であ
る。
る。
【図５】本発明の第２実施例の動作を示すタイミングチ
ャート図である。
ャート図である。
【図６】本発明の第３実施例を示す回路ブロック図であ
る。
る。
【図７】本発明の第３実施例の動作を示すタイミングチ
ャート図である。
ャート図である。
１、４１ 発振器 ２、４２、６２ 出力弁別回路 ３ 出力回路 ４ 容量変化型変換器 ５ センサ電極 ６ シールドケース ７ 物体 ８ ケース ９ 裏蓋 １０ 回路基板 １１ 第３の出力回路 ４３ 第１の出力回路 ４４ 第２の出力回路
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成６年１０月７日
【手続補正１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１
【補正方法】変更
【補正内容】
【図１】
Claims (3)
- 【請求項１】 センサ電極とシールドケースからなる容
量変化形変換器を含み、物体の近接または離反による静
電容量の変化に応じて出力が変化する発振器と、上記発
振器の出力変化率が所定値以下の変化に対しては出力が
変化せず、所定値を超えた変化に対しては出力が変化す
る出力弁別回路と、上記出力弁別回路の出力を所定の出
力に変換する出力回路を有する物体検知装置。 - 【請求項２】 物体の近接を検出した場合に所定の出力
パルスを発生する第１の出力回路と、物体の離反を検出
した場合に所定の出力パルスを発生する第２の出力回路
を有する請求項１に記載の物体検知装置。 - 【請求項３】 物体の近接を検出した場合に立ち上が
り、物体の離反を検出した場合に立ち下がる出力パルス
を発生する第３の出力回路を有する請求項１または請求
項２に記載の物体検知装置。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15734994A JPH0821741A (ja) | 1994-07-08 | 1994-07-08 | 物体検知装置 |
| GB9513852A GB2291204A (en) | 1994-07-08 | 1995-07-07 | Object sensing apparatus |
| DE1995124884 DE19524884A1 (de) | 1994-07-08 | 1995-07-07 | Vorrichtung zur Gegenstandserfassung |
| FR9508270A FR2722287A1 (fr) | 1994-07-08 | 1995-07-07 | Dispositif de detection d'objets. |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15734994A JPH0821741A (ja) | 1994-07-08 | 1994-07-08 | 物体検知装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0821741A true JPH0821741A (ja) | 1996-01-23 |
Family
ID=15647742
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15734994A Pending JPH0821741A (ja) | 1994-07-08 | 1994-07-08 | 物体検知装置 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0821741A (ja) |
| DE (1) | DE19524884A1 (ja) |
| FR (1) | FR2722287A1 (ja) |
| GB (1) | GB2291204A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001340318A (ja) * | 2000-05-31 | 2001-12-11 | Secom Co Ltd | 静電容量型計測装置及び呼吸計測装置 |
| JP2005538349A (ja) * | 2002-09-06 | 2005-12-15 | ナノテック ソリューション | 容量センサー式近接検出器 |
| JP2007139520A (ja) * | 2005-11-16 | 2007-06-07 | Aisin Seiki Co Ltd | 信号処理装置 |
| JP2008196958A (ja) * | 2007-02-13 | 2008-08-28 | Aisin Seiki Co Ltd | 静電容量検出装置 |
| JP2009501916A (ja) * | 2005-07-19 | 2009-01-22 | プレー・ゲゼルシャフト・ミト・ベシュレンクテル・ハフツング | 静電容量型雨滴センサ |
| JP2011094997A (ja) * | 2009-10-27 | 2011-05-12 | Alps Electric Co Ltd | 無線センサ装置 |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003506688A (ja) * | 1999-08-02 | 2003-02-18 | ジルコン コーポレーション | 単一センサ式隠れ導体位置検出装置 |
| US9551804B1 (en) | 2015-09-15 | 2017-01-24 | Koninklijke Philips N.V. | Motion detection device and corresponding method |
Citations (1)
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| JPS5857774B2 (ja) * | 1974-05-02 | 1983-12-21 | インタ−ナショナル ビジネス マシ−ンズ コ−ポレ−ション | ラン長制限可変長語コ−ドの逐次解読装置 |
Family Cites Families (11)
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| US3266028A (en) * | 1963-03-09 | 1966-08-09 | Ferranti Packard Ltd | Vehicle detector with capacitor storage element |
| US4055129A (en) * | 1975-07-16 | 1977-10-25 | The Singer Company | Digital differential capacitance proximity switch |
| US4031408A (en) * | 1975-10-03 | 1977-06-21 | George Ernest Holz | Proximity switching system |
| GB1520074A (en) * | 1976-03-29 | 1978-08-02 | Sp Konstrukt Bjuro Promysh Avt | Vehicle presence detector |
| DE3111684A1 (de) * | 1981-03-25 | 1982-10-14 | FHN-Verbindungstechnik GmbH, 8501 Eckental | "elektronische steuerschaltung fuer den antriebsmotor eines versenkbaren autofensters" |
| GB2125598B (en) * | 1982-06-03 | 1986-01-15 | Microsense Systems Ltd | Induction loop vehicle detector |
| EP0096568A1 (en) * | 1982-06-09 | 1983-12-21 | Deere & Company | Metal detection system |
| US4748390A (en) * | 1984-09-19 | 1988-05-31 | Omron Tateisi Electronics Co. | Capacitive-type detection device |
| DE3518282A1 (de) * | 1985-05-22 | 1986-11-27 | Raymond 8201 Schonstett Douw | Redundanter naeherungsschalter |
| AU2481088A (en) * | 1987-09-16 | 1989-04-17 | Simpson, Roland Bruce | Proximity sensor |
| GB2279750A (en) * | 1993-07-10 | 1995-01-11 | Paul Thomas Ryan | Capacitive proximity sensor |
-
1994
- 1994-07-08 JP JP15734994A patent/JPH0821741A/ja active Pending
-
1995
- 1995-07-07 FR FR9508270A patent/FR2722287A1/fr active Pending
- 1995-07-07 GB GB9513852A patent/GB2291204A/en not_active Withdrawn
- 1995-07-07 DE DE1995124884 patent/DE19524884A1/de not_active Withdrawn
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5857774B2 (ja) * | 1974-05-02 | 1983-12-21 | インタ−ナショナル ビジネス マシ−ンズ コ−ポレ−ション | ラン長制限可変長語コ−ドの逐次解読装置 |
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| GB9513852D0 (en) | 1995-09-06 |
| FR2722287A1 (fr) | 1996-01-12 |
| GB2291204A (en) | 1996-01-17 |
| DE19524884A1 (de) | 1996-01-11 |
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