JPH09152488A

JPH09152488A - 障害物検出装置

Info

Publication number: JPH09152488A
Application number: JP31312295A
Authority: JP
Inventors: Manabu Tsuruta; 田学鶴; Yuichi Murakami; 上裕一村; Nobuyuki Ota; 田信之太; Toshimitsu Oka; 俊光岡; Naofumi Fujie; 江直文藤
Original assignee: Aisin Seiki Co Ltd
Current assignee: Aisin Corp
Priority date: 1995-11-30
Filing date: 1995-11-30
Publication date: 1997-06-10

Abstract

(57)【要約】【課題】電力供給開始時にも障害物の検出が可能な装
置を、簡単な構成により行うと共に、センサ信号を補正
して正確に障害物検出を行う。【解決手段】センサ電極の零点補正を行う補正モード
のとき（ａ）のリアクタンスＸA と、障害物が近くにな
い検出モードのとき（ｂ）のリアクタンスＸB を、等し
くなるようにセンサ電極の電極板の大きさ、または電極
間の間隔を設定しておき、リレー６により検出モード
（ｃ）に切り換わったときのリアクタンスＸC が補正モ
ード時のリアクタンスＸA と異なった場合に障害物有と
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、障害物検出装置に
関するものであり、特にセンサを利用して、人、建造
物、金属等の障害物を検出する障害物検出装置に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、障害物検出装置に関するものとし
ては、特開平３−２３３３９０号公報に示されるよう
に、コンデンサの静電容量はε0 ・εｒ・Ｓ／ＤW （ε
0 ：真空の誘電率、εｒ：媒質の誘電率）で表されるこ
とを利用して、環境条件による静電容量Ｃ１の変化に対
して、同一条件で変化する静電容量Ｃ２と抵抗Ｒ２から
なる直列抵抗から構成されるものが知られている（図９
参照）。

【０００３】例えば、天候等の環境条件で媒質の比誘電
率εr が変化すればコンデンサＣ２の端子電圧も変化す
る。そこで、この装置では、発振回路ＯＳＣの出力を抵
抗Ｒ１及びコンデンサＣ１からなる直列回路と、抵抗Ｒ
２及び環境条件として空気等を電極間に介在させたコン
デンサＣ２からなる直列回路から構成されるブリッジに
接続し、両者の電位差により障害物Ｇを検出している。

【０００４】また、特開昭５８−１１５３８４号公報に
は、複数のコンデンサＣ２，Ｃ３，Ｃ４と、環境条件に
より決まる静電容量Ｃ１と共に発振回路ＯＳＣを構成
し、発振回路ＯＳＣの発振周波数をＦ／Ｖ変換回路Ｆに
より周波数を電圧に変換し、障害物Ｇが近接すると発振
回路ＯＳＣの発振条件が変化して障害物Ｇの有無を検出
するものが開示されている（図１０参照）。

【０００５】尚、ここでは容量性を意味するときは静電
容量と記し、回路等の定数的な意味のときにはコンデン
サと記載するが、両者は基本的に同一である。

【０００６】

【本発明が解決しようとする課題】上記に示す、特開平
３−２３３３９０号公報では、電源が切られた時には電
源が入っている時の状態での障害物Ｇの有無の状態を記
憶し、再び電源が入ったときには、記憶された状態か
ら、障害物Ｇを検出するものである。このため、電源が
切られてから障害物Ｇが移動し、障害物Ｇの状態が記憶
された状態とは異なった場合には、正確に障害物Ｇを検
出することはできなくなる。

【０００７】また、特開昭５８−１１５３８４号公報に
示されるものでは、電源オン時に障害物Ｇの変化量がな
くても障害物検出は可能であるが、環境条件により補正
を行っているため、環境条件を検出するセンサが必要に
なってくる。そこで、この装置においては環境条件をセ
ンサにより検出し、環境条件の補正を行ってから障害物
検出を行うため、電源を投入してから障害物Ｇを検出し
始めるまでの時間が長くかかってしまう。

【０００８】以上のことから、本発明では、環境条件に
左右されずに障害物検出を行うことができる装置を簡単
な構成により行うと共に、電源投入時にセンサ部の補正
を行い、障害物を正確に検出することができる装置を提
供することを課題とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めの技術的手段として、センサ電極と障害物検出回路を
備え、センサ電極と障害物との間に形成されたセンサ電
極の入力インピーダンスを、障害物検出回路に入力する
ことによって障害物を検出する障害物検出装置におい
て、センサ電極は複数の電極板と、障害物検出回路と電
極板のうち少なくとも１つの電極板との間を断続する切
換手段を備え、障害物検出装置に対する電力供給開始時
には補正モードとし、その後切換手段を切り換えて障害
物検出を行う検出モードとした。このような上記の構成
にしたことから、電源投入時に簡単な構成による零点補
正が可能となる。

【００１０】請求項２では、図７に示すようにセンサ電
極７，８，９は、切換手段６と接続された第１電極板
（電極１）と、障害物検出回路４’に接続されると共に
第１電極板との間にインピーダンスを発生させる第２電
極板（電極２）及び接地されると共に第２電極との間に
インピーダンスを発生される第３電極板（電極３）とを
備えて、切換手段６は補正モード（ａ）においては第１
電極板が接地されると共に検出モード（ｃ）において第
１電極板が障害物検出回路４’に接続されるような構成
にしたことにより簡単な構成で３枚電極による零点補正
が可能となる。

【００１１】具体的には請求項３に示されるように、補
正モード（ａ）状態の第１リアクタンスＸA （以下、リ
アクタンスＸA と称す）と、検出モード（ｂ）状態で障
害物が近くにないときの第２リアクタンスＸB （以下、
リアクタンスＸB と称す）とは等しくなるように、セン
サ電極の電極板７，８，９の大きさ、電極間の距離を設
定することにより電源投入時にセンサ値の零点補正がな
され、３枚電極での障害物検出がより正確に行える。

【００１２】請求項４では、切換手段６により補正モー
ド（ａ）から検出モード（ｃ）に切り換わったときの第
３リアクタンスＸC （以下、リアクタンスＸC と称す）
が、補正モード（ａ）時の第１リアクタンスＸA と異な
った場合には障害物有とすることにより、障害物１５の
検出が可能となる。ここでは、障害物１５が接近または
離れるとセンサ電極が受けるリアクタンス成分が変化す
ることを利用して障害物の検出が可能となる。

【００１３】請求項５では、図８に示されるようにセン
サ電極の電極板７’，８’，９’，１０’は第１電極板
（電極１）と、接地されると共に第１電極板との間にイ
ンピーダンスを発生させる第２電極板（電極２）と、第
２電極板との間にインピーダンスを発生させる第３電極
板（電極３）及び接地されると共に第３電極板との間に
インピーダンスを発生させる第４電極板（電極４）とを
備え、切換手段６は補正モード（ａ）において第３電極
板が障害物検出回路４’に接続されると共に、検出モー
ド（ｃ）において第１電極板が障害物検出回路４’に接
続されるようにしたことで簡単な構成で４枚電極による
センサ電極の零点補正が可能となる。

【００１４】請求項６では、補正モード（ａ）状態の第
４リアクタンスＸA ’（以下、リアクタンスＸA ’と称
す）と、検出モード（ｂ）状態で障害物が近くにないと
きの第５リアクタンスＸB ’（以下、リアクタンスＸB
’と称す）とは等しくなるように、センサ電極の電極
板７’，８’，９’，１０’の大きさ、電極間の距離を
設定することにより電源投入時にセンサ値の零点補正が
なされ、４枚電極での障害物検出がより正確に行える。

【００１５】請求項７では、切換手段６により補正モー
ド（ａ）から検出モード（ｃ）に切り換わったときの第
６リアクタンスＸC ’（以下、リアクタンスＸC ’と称
す）が、補正モード（ａ）時の第１リアクタンスＸA ’
と異なった場合には障害物有とすることにより、障害物
１５の検出が可能となる。ここでは、障害物１５が接近
または離れるとセンサ電極が受けるリアクタンス成分が
変化することを利用して障害物の検出が可能となる。

【００１６】請求項８では、切換手段６にはリレーまた
はスイッチを用いることにより、簡単な構成により補正
モード（ａ）を作ることができる。例えば、切換手段６
にはリレー６を用いているが、トランジスタ、ＦＥＴ等
によるスイッチング素子を用いてもできるものである。

【００１７】請求項９では、補正モード（ａ）から検出
モード（ｃ）への切り換えは、電力供給開始後、抵抗と
コンデンサからなる簡単な構成のＣＲ回路により実現で
き、センサ信号の補正後に自動的に検出モード（ｃ）に
切り換えが可能となる。

【００１８】尚、ここではインピーダンスの虚数成分で
あるリアクタンスの変化を検出して障害物検出を行うこ
とが可能である。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面を
参照して説明する。

【００２０】図１は本発明の実施形態における発振回路
の基本原理説明図であり、（ａ）はＦＥＴを用いた場合
の発振回路図、（ｂ）はトランジスタを用いた場合の発
振回路図、（ｃ）は、その等価回路である。

【００２１】図１（ａ）の発振回路はＦＥＴのドレイン
ＤとゲートＧ間に接続されたインピーダンスＺ２と、ソ
ースＳとゲートＧ間に接続されたインピーダンスＺ３
と、インピーダンスＺ２，Ｚ３の両端子間、即ちＦＥＴ
のドレインＤとソースＳ間に接続されたインピーダンス
Ｚ１とにより発振を行う。

【００２２】この等価回路は、（ｃ）に示されるように
増幅回路Ａと帰還回路Ｆの組合せとして相互コンダクタ
ンスｇｍ、ドレイン抵抗ｒｄを用いて等価回路に表すこ
とが可能であり、この場合の発振条件は、次式のように
表される。

【００２３】 −ｒｄ・ｇｍ−１−Ｚ２／Ｚ３＝ｒｄ（Ｚ１＋Ｚ２＋Ｚ３）／（Ｚ１＋Ｚ３）・・・（１）この式（１）の左辺は実数で振幅条件となり、右辺は虚
数で周波数条件となる。ｒｄ・ｇｍ・Ｚ１・Ｚ３＋Ｚ１・Ｚ３＋Ｚ１・Ｚ２≦０・・・（２）Ｚ１＋Ｚ２＋Ｚ３＝０・・・（３）ここで、式（２）は振幅に関係し、式（３）は周波数の
変化に対応する条件となる。

【００２４】一般的に、インピーダンスＺ１，Ｚ３を誘
導性、インピーダンスＺ２を容量性とする場合、ハート
レー型と呼ばれ、また、インピーダンスＺ１，Ｚ３を容
量性、インピーダンスＺ２を誘導性とする場合、コルピ
ッツ型と呼ばれている。本発明を実施する場合において
は、両者いずれでもよいが、ここではハートレー型の場
合について説明する。

【００２５】図２は本発明の実施形態における障害物検
出装置を説明するハートレー型発振回路の基本的原理説
明図である。また、図３は図２に示されるインピーダン
スＺ３の等価回路であり、図４は図３の回路の周波数と
リアクタンスとの関係を示す周波数特性図である。尚、
ここに示される点線ｆ１は、図２のインピーダンスＺ１
の周波数特性を示している。

【００２６】ここで、図２に戻り説明すると、抵抗ＲG
はＦＥＴのゲートＧの直流バイアスのための抵抗、抵抗
ＲS はＦＥＴのソースＳの直流バイアス抵抗であり、コ
ンデンサＣS ，ＣC はバイパスコンデンサである。この
回路構成で、発振条件を決めるのはインピーダンスＺ
１，Ｚ２，Ｚ３となる。尚、本発明の実施の形態におい
ては、ハートレー型発振回路のためインピーダンスＺ２
が容量性、Ｚ１，Ｚ３は誘導性となる。

【００２７】この回路のインピーダンスＺ３は、等価回
路（図３参照）に示すように、抵抗Ｒ３、コンデンサＣ
３及びリアクタンスＬ３からなる直列回路と、その回路
に並列接続されたコンデンサＣ０で表され、共振周波数
ｆ3Sは次式として表せる。

【００２８】ｆ3s＝１／２π√（Ｌ３・Ｃ３）また、並列回路の共振周波数ｆ3pは、ｆ3p＝１／２π√｛Ｌ３・Ｃ３・Ｃ０／（Ｃ３＋Ｃ
０）｝となる。即ち、図４の実線に示されるように共振周波数
ｆ3Sと共振周波数ｆ3pの間で誘導性となり発振する。そ
こで、インピーダンスＺ１のリアクタンスを誘導性とす
れば、共振周波数はｆ3Sとｆ3pの範囲内で発振を行うよ
うになる。ここに示される点線は、インピーダンスＺ１
の周波数特性ｆ１を表す。

【００２９】一般的に、電気的機械振動子のＱファクタ
は非常に大きく、共振周波数はf3pからｆ3Sであり、こ
の範囲内で発振レベルの検出を行うことができる。そこ
で、共振回路を構成するインピーダンスＺ１の共振周波
数ｆ１を周波数条件式（３）を満たす範囲ｆ１＞ｆ３で
変化させ、発振レベルを常に一定になるようにして発振
レベルの変化を検出し、その発振レベルにより障害物検
出を行う。

【００３０】例えば、障害物がセンサ電極に近づいたと
きにはインピーダンスＺ１のｆ１が図４に点線で示され
るインピーダンスＺ１の周波数ｆ１が左方向に移動し、
離れたときには右方向に移動することにより、狭い共振
周波数の範囲からのずれで発振レベルが変化することに
より、障害物検出を行うものである。

【００３１】図５は本発明の実施形態における障害物検
出装置の回路図である。

【００３２】図５において、ＦＥＴのドレインＤとゲー
トＧ間に接続されたインピーダンスＺ２のコンデンサＣ
Z2と、ＦＥＴのソースＳとゲートＧ間に接続された水晶
振動子ＸTAL のインピーダンスＺ３及びＦＥＴのドレイ
ンＤとソースＳ間に接続されたインピーダンスＺ１によ
り発振回路を構成している。

【００３３】カップリングコンデンサＣ１０を介し、Ｆ
ＥＴのドレインＤ側に接続された検波回路１は、ダイオ
ードＤ１１，Ｄ１２，抵抗Ｒ１１，コンデンサＣ１１か
らなり、抵抗Ｒ１１に印加された電圧がダイオードＤ１
２を介しコンデンサＣ１１に充電される。この検波回路
１によって発振レベルは直流電圧Ｖ０に変換され、判定
回路２と後述する発振制御回路３０の出力制御回路とカ
ウンタ制御回路に伝送される。

【００３４】判定回路２は、比較回路ＣＯＭＰの一方に
所定の基準となる閾値電圧ＶT1を入力し、他方に検波回
路１からの電圧Ｖ０を入力して電圧比較を行い、閾値電
圧ＶT1よりも電圧Ｖ０が大きいときは、比較回路ＣＯＭ
Ｐの出力は低電位（Ｌｏと示す）となり、また、電圧Ｖ
０の方が閾値電圧ＶT1よりも小さいときは比較回路ＣＯ
ＭＰの出力は高電位（Ｈｉと示す）となる。しかし、通
常の状態においては比較回路ＣＯＭＰの出力はＬｏとな
っている。

【００３５】次に、発振制御回路３０について説明す
る。発振制御回路３０内のｎビットアップ／ダウンカウ
ンタ１０は、比較回路ＣＯＭＰの出力がＬｏで所定値が
プリセットされ、Ｈｉでカウンタ動作をウェイト状態に
するものである。

【００３６】カウンタ動作を起こすクロック入力は、こ
こでは図示してない発振回路（波形成形回路）からのク
ロック入力を使用しており、このクロック入力は、クロ
ックスタート・ストップ信号によりｎビットアップ／ダ
ウンカウンタ１０に入力され、スタート信号（Ｈｉ）で
ＡＮＤゲートを開き、ストップ信号（Ｌｏ）でＡＮＤゲ
ートを閉じるようになっている。

【００３７】尚、ＡＮＤゲートのクロック信号入力は、
自己の発振回路からの信号を使用しているが、他のクロ
ック発生器からの信号を入力することも可能である。

【００３８】ｎビットアップ／ダウンカウンタ１０は、
本実施の形態では４ｂｉｔのカウンタを２つ用いてカウ
ンタ動作を行うものであり、カウンタ制御回路１３から
カウントアップするかカウントダウンするかを決めるカ
ウンタ制御信号及びｎビットアップ／ダウンカウンタ１
０をスタートさせるかストップさせるかを決めるイネー
ブル信号が入力される。

【００３９】Ｄ／Ａ変換回路１１は、ｎビットアップ／
ダウンカウンタ１０のカウンタ出力を受け、その出力に
相当するアナログ信号Ｖ０１を出力するものである。

【００４０】出力制御回路１２は、検波回路１からの電
圧Ｖ０とＤ／Ａ変換回路１１からのアナログ出力Ｖ０１
を受け、出力制御回路内にはオペアンプＯＰを備えてい
る。このオペアンプＯＰの出力は、両者の信号を比較し
て電圧Ｖ０の方が大きい場合にはＬｏになり、またＤ／
Ａ変換回路からの電圧Ｖ０１の方が大きい場合にはＨｉ
になる。

【００４１】上述したカウンタ制御回路は、検波回路１
からの出力電圧Ｖ０とｎビットアップ／ダウンカウンタ
１０のカウンタ値をＤ／Ａ変換した電圧Ｖ０１とが入力
され、電圧Ｖ０１に対して電圧Ｖ０が下がった状態では
ダウンカウントし、また電圧Ｖ０が上がっている状態で
はアップカウントする信号をカウンタ制御信号により出
力すると共に、電圧Ｖ０とＶ０１の差の絶対値が所定電
圧以上の場合にイネーブル信号をＬｏにして、カウンタ
動作を開始させるスタート信号をクロックスタート・ス
トップ信号により出力する。

【００４２】オペアンプＯＰの出力は抵抗Ｒ３５を介し
て可変容量ダイオードＶＳに加えられ、障害物検出回路
４’のインピーダンスＺ１の周波数が変動しても共振周
波数ｆが一定となるように制御される。

【００４３】ここで、ｎビットアップ／ダウンカウンタ
１０、Ｄ／Ａ変換回路１１、出力制御回路１２、カウン
タ制御回路１３により、発振制御回路３０を構成する。

【００４４】インピーダンスＺ１は、インダクタンス
Ｌ、キャパシタンスＣからなる共振回路からなってお
り、インダクタンスＬは１：ｎの巻線比の相互インダク
タンスで構成されることにより、インダクタンスＬのセ
ンサ電極側のリアクタンスの変化によるインピーダンス
の変化が小さくても、発振回路により検波回路１側には
大きな変化が表れることにより、微弱なインピーダンス
の変化でも確実に検出することが可能となるために、障
害物が、例えば４０ｃｍ程度の距離にいても検出するこ
とができるようになる。

【００４５】インダクタンスＬの巻線ｎ側は、コンデン
サＣZ1，可変容量ダイオードＶＳの直流回路が接続され
ており、インダクタンスＬの巻線比ｎ側とコンデンサＣ
Z1との接続点にはセンサ回路４（図６参照）が接続さ
れ、そのセンサ回路４には、障害物を検出可能な複数枚
からなるセンサ電極が付くセンサ部５が接続される。

【００４６】次に、図６のセンサ回路４について説明す
る。

【００４７】センサ回路４はリレー６及びコンデンサＣ
４１と抵抗Ｒ４３からなるＣＲ回路を含む回路から構成
されている。リレー６のスイッチング側には後述するセ
ンサ電極が付いている。

【００４８】このセンサ電極のうち、電極１，２はリレ
ー６のスイッチング側のＣ，Ｂ端子に各々接続されてお
り、電極３は接地されている。

【００４９】リレー６のＡ端子は接地されており、電極
２は、リレー６を非通電（オフ）状態においてＢ端子と
Ｃ端子はつながれ電極１に接続されると共に、インピー
ダンスＺ１のインダクタンスＬの巻線比ｎ側とコンデン
サＣZ1との接続点（図５のＳＥＮ）に接続される。ま
た、コイル側の上流にはＰＮＰ型のトランジスタＴｒ４
１のコレクタが接続される。一方、下流側は接地されて
おり、このリレー６に並列にダイオードＤ４１が接続さ
れている。

【００５０】トランジスタＴｒ４１のエミッタは電源投
入時に印加される定電圧ＶCCに接続され、ベースには入
力保護のための抵抗Ｒ４１，Ｒ４２及びインバータＩＮ
Ｖが備え付けられる。抵抗Ｒ４１の他端には同じく定電
圧ＶCCに接続される電解コンデンサＣ４１と抵抗４３か
らなるＣＲ回路により一次遅れ系を形成し、抵抗Ｒ４３
には並列にダイオードＤ４２が接続されている。

【００５１】図７のセンサ電極について説明すると、セ
ンサ電極は、電極板７，８，９から成り立っている。こ
のセンサ電極（電極と示す）は導体板から成り、電極１
と電極２の間隔ｄ１２、電極２と電極３の間隔ｄ２３及
び電極板の大きさは、後述する一定の条件のもとで設定
され、互いに並設されている。

【００５２】この電極は、電極１と電極２の間のリアク
タンスをＸ２、電極２と電極３の間のリアクタンスをＸ
１、また、電極１と電極３のリアクタンスとＸ３、電極
１と障害物１５とのリアクタンスをＸ４となる。

【００５３】また、センサ電極を図８の第２実施形態に
示す構成にしてもよい。

【００５４】図８において、電極１はリレー６のＡ端子
に接続され、電極３はリレー６のＢ端子に接続されてい
る。電極２と電極４は共に接地されており、リレー６の
Ｃ端子はインピーダンスＺ１の変化を検出する障害物検
出回路４’のＳＥＮ入力に入力されている。電極１また
は電極３とＳＥＮ入力との切り換えは、リレー６により
切り換えがなされるものである。電力供給開始時におい
てリレー６はＢ端子側（電極３側）に接続され、そのと
きのインピーダンスがＳＥＮ入力に入力される構成でも
可能となる。尚、ここでは電極１と電極２のリアクタン
スをＸ２、電極２と電極３のリアクタンスをＸ１、電極
３と電極４のリアクタンスをＸ５、電極１と障害物との
リアクタンスをＸ４とする。

【００５５】本発明の実施の形態においては、センサ電
極を３枚構成及び４枚構成の電極を示すが、多方向の障
害物検出を行う場合には、センサ電極の枚数が増えるた
めセンサ電極数は限定されないものとする。

【００５６】次に、障害物検出の動作について説明す
る。

【００５７】そこで、最初に図７を参照して回路動作を
説明すると、障害物検出装置に電源が投入される前の状
態（ｂ）においては、リレー６が非通電状態（オフ）と
なっている状態で電極１と電極２は接続され、電極３は
接地されていることから、このときのリアクタンスＸB
（＝Ｘ１＋Ｘ３）が、図５に示すインピーダンスＺ１の
センサ入力ＳＥＮに入力される。

【００５８】そこで電源が投入されると、リレー６は
（ａ）に示される状態（Ａ端子とＣ端子が接続された状
態）になり、電源投入により定電圧ＶCCが印加されるこ
とによってインバータＩＮＶの出力がＬｏになり、トラ
ンジスタＴｒ４１がオンされて、リレー６のコイル側に
電流が流れる。その結果、リレー６の接点がＡ側に倒れ
て電極１が接地される。このときのリアクタンスＸA は
ＸA ＝Ｘ１＋Ｘ２になり、このリアクタンス成分が初期
状態で等しく（ＸA ＝ＸB ）なるように電極１，２，３
の大きさ、電極間の間隔（ｄ１２，ｄ２３）を適合させ
るように予め設定しておく。

【００５９】尚、この状態でリアクタンスＸA は、電極
１が接地されているために電極１はセンサとしては機能
せず、電極１の近くに障害物１５がいてもいなくてもＸ
A ＝Ｘ１＋Ｘ２が成立する（補正モード）。

【００６０】次に、電源が投入された状態直後ではリレ
ー６はＡ端子に接続されているが、センサ回路４（図６
参照）にはコンデンサＣ４１と抵抗４３からなるＣＲ回
路をもっているため、一次遅れ系により次第に電圧の変
化が低下していき、一定の電圧レベルになったときにセ
ンサ回路４のトランジスタＴｒ４１はオフされ、リレー
６のコイルに電流が流れなくなる。つまり、電源投入が
なされてからＣＲ回路の定数により決まる時間が経過し
てからリレー６がオフされ、リレー６の接点がＢ端子に
戻る。その結果、電極１〜３はセンサとしての機能を始
め、障害物１５を検出できる状態となる（検出モー
ド）。

【００６１】電源投入後に一次遅れ系によりリレー６が
戻った状態（ｃ）に示すように、障害物１５が電極１の
近くにある場合のリアクタンスをＸC とすると、リアク
タンスＸC はＸC ＝Ｘ１＋Ｘ３＋Ｘ４になる。このリア
クタンスＸC を補正モード（ａ）の状態のときのリアク
タンスＸA と比較を行う。そこで、リアクタンスＸCが
リアクタンスＸA と異なれば、障害物１５があるという
検出が可能となる。

【００６２】一方、図８の構成にした場合では、障害物
１５が近くにいない電源投入前の状態を（ｂ）とする
と、このときのリアクタンスＸB ’はＸB ’＝Ｘ２にな
り、電力供給開始時の補正モード（ａ）でのリアクタン
スをＸA ’とすると、ＸA ’＝Ｘ１＋Ｘ５となる。その
後、センサ回路４のもつＣＲ回路によりリレー６がオフ
して検出モード（ｃ）となる。このとき、ＸA ’＝ＸB
’となるように予め電極の大きさ、及び電極の間隔を
決めておき、検出モード（ｃ）の状態になった場合に、
リアクタンスＸC ’が補正モード（ａ）時のリアクタン
スＸA ’と異なっていれば障害物有と検出されるもので
ある。

【００６３】例えば、人、建造物、金属等の障害物１５
が近づくと、センサ部５のリアクタンスが変化すること
によりインピーダンスＺ１も変化する。その結果、発振
レベルが変化し、検波回路１で得られた電圧Ｖ０が低下
することで障害物１５を検出するするものである。

【００６４】更に、回路内部の信号処理においては、障
害物１５に所定以上近づくとセンサ部５の信号が入力さ
れる障害物検出回路４’のインピーダンスＺ１のＳＥＮ
入力が変化し、その結果、発振回路の共振周波数ｆが変
化することにより、周波数条件式（３）が満たされなく
なり発振が停止する。これにより、検波回路１で得られ
た電圧Ｖ０も低下し、比較回路ＣＯＭＰの閾値電圧ＶT1
よりも電圧Ｖ０が小さくなり、比較回路ＣＯＭＰの出力
はＨｉとなり、障害物に所定以上接近していることが検
出されることになる。

【００６５】そこで、この時、ｎビットアップ／ダウン
カウンタ１０をプリセットし、検波回路１で得られた電
圧Ｖ０とＤ／Ａ変換回路１１からのアナログ出力Ｖ０１
は、カウンタ制御回路１３に入力され、電圧Ｖ０とＶ０
１の出力差によってｎビットアップ／ダウンカウンタ１
０のカウンタ出力の増減が決定され、電圧Ｖ０とＶ０１
の出力差の絶対値の大きさが所定値以上のとき、ｎビッ
トアップ／ダウンカウンタ１０を動作状態とするイネー
ブル信号（カウンタ動作を開始させる信号）を出力する
と共に、ＡＮＤゲートを開き、クロック信号によりカウ
ンタ動作をさせるものである。電圧Ｖ０とＶ０１の出力
差によってｎビットアップ／ダウンカウンタ１０が計数
を行い、その計数値をＤ／Ａ変換回路１１によってアナ
ログ値に変換する。ここでは、電圧Ｖ０とＶ０１の出力
差が所定の値以下になるまで計数を行い、そのｎビット
アップ／ダウンカウンタ１０の計数値はＤ／Ａ変換回路
１１によってアナログ値に変換され、所定の出力差、例
えば、電圧Ｖ０とＶ０１の差が零になったとき、つま
り、電圧Ｖ０とＶ０１は等しくなったときに、ｎビット
アップ／ダウンカウンタ１０による制御を停止する。

【００６６】この状態でＶ０とＶ０１が等しくなったと
き、発振回路は発振周波数ｆで再度発振を継続し、この
間にｎビットアップ／ダウンカウンタ１０はリセットさ
れ、初期値に戻る。

【００６７】しかし、この状態で電圧Ｖ０とＶ０１が等
しくならないとき、つまり、障害物が近くで止まった状
態が続く場合には、発振回路は発振周波数ｆで発振でき
なくなり、ｎビットアップ／ダウンカウンタ１０は停止
し、センサ部５と障害物Ｇが接近した検出状態を維持す
る。即ち、障害物１５が接近した状態が維持されること
になる。

【００６８】故に、この障害物検出装置は、複数の電極
板から障害物を検出するセンサ電極を形成し、電源投入
時にセンサ電極の零点補正を行い、補正後に障害物検出
を行うものである。

【００６９】このとき、３枚電極の構成では、零点補正
を行うときのインピーダンスＸA と、障害物が近くにな
い検出モードでのインピーダンスＸB は、等しくなるよ
うに、センサ電極の電極板の大きさとか電極間の間隔を
予め決めておき、検出モードに移ったときの検出モード
でのリアクタンスＸC が、リアクタンスＸA と異なれ
ば、障害物有として検出が可能となる。

【００７０】また、４枚電極の構成では、零点補正を行
うときのインピーダンスＸA ’と、障害物が近くにない
検出モードでのインピーダンスＸB ’は、等しくなるよ
うに、センサ電極の電極板の大きさとか電極間の間隔を
予め決めておき、検出モードに移ったときの検出モード
でのリアクタンスＸC ’が、リアクタンスＸA ’と異な
れば、障害物有として検出が可能となる。

【００７１】このセンサ電極の補正は電源投入時にリレ
ー等の簡単な構成によりなされるものであり、補正モー
ド（ａ）から検出モード（ｃ）への切り換えは、電源投
入後センサ回路のもつＣＲ回路により一次遅れ系を抵抗
とコンデンサの定数の設定により形成し、簡単な構成に
より自動的に切り換えを行うものである。

【００７２】

【効果】上記のことから、センサ電極は複数の電極板
と、障害物検出回路と電極板の内少なくとも１つの電極
板との間を断続する切換手段を備え、障害物検出装置に
対する電力供給開始時には補正モードとし、その後切換
手段を切り換えて障害物検出を行う検出モードとした。
このことから、電源投入時にセンサ電極による信号の値
を補正し、補正後に障害物検出が可能となる。

【００７３】このセンサ電極は、切換手段と接続された
第１電極板と、障害物検出回路に接続されると共に第１
電極板との間にインピーダンスを発生させる第２電極板
及び接地されると共に第２電極との間にインピーダンス
を発生される第３電極板とを備えて、切換手段は補正モ
ードにおいては第１電極板が接地されると共に、検出モ
ードにおいて第１電極板が障害物検出回路に接続される
ような構成にしたことにより、簡単な構成で３枚電極に
よる零点補正が可能となる。

【００７４】具体的には、補正モード状態の第１リアク
タンスＸA と、検出モードで障害物が近くにないときの
第２リアクタンスＸB とは等しくなるように、センサ電
極の電極板の大きさ、電極間の距離を設定することによ
り電力供給開始時にセンサ値の零点補正がなされ、３枚
電極での障害物検出がより正確に行える。

【００７５】この補正モードから検出モードに切り換わ
ったときの第３リアクタンスＸC が、補正モード時の第
１リアクタンスＸA と異なった場合には障害物有とする
ことにより、障害物の検出が可能となる。

【００７６】また、別のセンサ電極の構成において、セ
ンサ電極の電極板は第１電極板と、接地されると共に第
１電極板との間にインピーダンスを発生させる第２電極
板と、第２電極板との間にインピーダンスを発生させる
第３電極板及び接地されると共に第３電極板との間にイ
ンピーダンスを発生させる第４電極板とを備え、切換手
段は補正モードにおいて第３電極板が障害物検出回路に
接続されると共に、検出モードにおいて第１電極板が障
害物検出回路に接続されるようにしたことで、簡単な構
成で４枚電極によるセンサ電極の零点補正が可能とな
る。

【００７７】この補正モード状態の第４リアクタンスＸ
A ’と、検出モードで障害物が近くにないときの第５リ
アクタンスＸB ’とは等しくなるように、センサ電極の
電極板の大きさ、電極間の距離を設定することにより電
力供給開始時にセンサ値の零点補正がなされ、４枚電極
での障害物検出がより正確に行える。

【００７８】このとき補正モードから検出モードに切り
換わったときの第６リアクタンスＸC ’が、補正モード
時の第１リアクタンスＸA ’と異なった場合には障害物
有とすることにより、障害物の検出が可能となる。

【００７９】この検出モードへの切り換えには、リレー
またはスイッチを用いることにより、補正モードを作る
ことができ、簡単な構成により補正モードを作ることが
できる。

【００８０】更には、補正モードから検出モードへの切
り換えは、電力供給開始後、抵抗とコンデンサからなる
簡単な構成のＣＲ回路により、センサ信号の補正後に自
動的に検出モードに切り換えが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態における障害物検出装置を
説明するための公知の発振回路の基本的原理説明図であ
る。

【図２】本発明の実施形態における障害物検出装置を
説明するためのハートレー型発振回路の基本的回路図で
ある。

【図３】図２のインピーダンスＺ３の等価回路図であ
る。

【図４】図３の周波数とリアクタンスとの関係を示す
特性図である。

【図５】本発明の実施形態における障害物検出装置の
全体を示す回路図である。

【図６】本発明の実施形態におけるセンサ検出回路を
示すセンサ検出回路図である。

【図７】本発明の第１実施形態におけるセンサ部に接
続されるリレーにより切り換わるインピーダンスを示し
た図である。

【図８】本発明の第２実施形態におけるセンサ部に接
続されるリレーにより切り換わるインピーダンスを示し
た図である。

【図９】従来の第１の障害物検出装置の原理図であ
る。

【図１０】従来の第２の障害物検出装置の原理図であ
る。

【符号の説明】

１：検波回路２：判定回路４：センサ検出回路４’：障害物検出回路５：センサ部６：リレー７，８，９：電極板７’，８’，９’，１０’ ：電極板３０：発振制御回路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者岡俊光愛知県刈谷市朝日町２丁目１番地アイシン精機株式会社内 (72)発明者藤江直文愛知県刈谷市朝日町２丁目１番地アイシン精機株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】センサ電極と障害物検出回路を備え、前
記センサ電極と障害物との間に形成された前記センサ電
極の入力インピーダンスを、前記障害物検出回路に入力
することによって障害物を検出する障害物検出装置にお
いて、前記センサ電極は複数の電極板と、前記障害物検
出回路と前記電極板のうち少なくとも１つの電極板との
間を断続する切換手段を備え、前記障害物検出装置に対
する電力供給開始時には補正モードとし、その後前記切
換手段を切り換えて障害物検出を行う検出モードにする
ことを特徴とする障害物検出装置。
【請求項２】前記センサ電極は、前記切換手段と接続
された第１電極板と、前記障害物検出回路に接続される
と共に前記第１電極板との間にインピーダンスを発生さ
せる第２電極板及び接地されると共に前記第２電極との
間にインピーダンスを発生される第３電極板とを備え、
前記切換手段は前記補正モードにおいては前記第１電極
板が接地されると共に、前記検出モードにおいて前記第
１電極板が前記障害物検出回路に接続されるように作動
することを特徴とする請求項１に記載の障害物検出装
置。
【請求項３】前記補正モード状態の第１リアクタンス
と、前記検出モード状態で障害物が近くにないときの第
２リアクタンスとは等しくなるように、前記センサ電極
の電極板の大きさ、または電極間の距離が設定されるこ
とを特徴とする請求項２に記載の障害物検出装置。
【請求項４】前記補正モードから前記検出モードに切
り換わったときの第３リアクタンスが前記第１リアクタ
ンスとは異なったときに障害物有とすることを特徴とす
る請求項３に記載の障害物検出装置。
【請求項５】前記センサ電極は第１電極板と、接地さ
れると共に前記第１電極板との間にインピーダンスを発
生させる第２電極板と、前記第２電極板との間にインピ
ーダンスを発生させる第３電極板及び接地されると共に
前記第３電極板との間にインピーダンスを発生させる第
４電極板とを備え、前記切換手段は前記補正モードにお
いて前記第３電極板が前記障害物検出回路に接続される
と共に、前記検出モードにおいて前記第１電極板が前記
障害物検出回路に接続されるように作動することを特徴
とする請求項１に記載の障害物検出装置。
【請求項６】前記補正モード状態の第４リアクタンス
と、前記検出モード状態で障害物が近くにないときの第
５リアクタンスとは等しくなるように、前記センサ電極
の電極板の大きさ、または電極間の距離が設定されるこ
とを特徴とする請求項５に記載の障害物検出装置。
【請求項７】前記補正モードから前記検出モードに切
り換わったときの第６リアクタンスが前記第４リアクタ
ンスとは異なったときに障害物有とすることを特徴とす
る請求項６に記載の障害物検出装置。
【請求項８】前記切換手段にはリレーまたはスイッチ
を用いることを特徴とする請求項１に記載の障害物検出
装置。
【請求項９】前記補正モードから前記検出モードへの
切り換えは、電力供給開始後、抵抗とコンデンサからな
るＣＲ回路により遅延させ切り換えられることを特徴と
する請求項１に記載の障害物検出装置。