JPS5862577A - 移動物体検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、移動物体が所定位置（自動開閉ドアの出入口
等）に接近したことを検出する装置に関するものである
。

例えば、自動開閉ドアにおいては、ドアの内外に人が接
近したことを自動的に検知してドア駆動＆１（ｊと伝え
る必要がある。この神の検出装置としては、発振回路の
構成要素であるコンデンサに平行平４反コンデンサを用
い、こわを出入口付近の通路１ζ設置？ｒ　（例えば埋
設）シておき、人がドアに接近したときの容卸変化（大
またはその他の物体は対地１ｉ！’　ｉこ標遊容餉をも
っているので、人の接近によって平行平板コンデンサの
宕−が変化する）を発Ｒ４出力変化として構出するよう
にしたものがある。

その回路構成を第１図に示す。

第１図において、１はコンデンサを発振出力に関係する
構成要素として具備した発振回路、２はこの発振回路１
の出力を増幅する交流増幅器、３は増幅器２の出力の値
を絶対値化する絶対値回路、４は絶対値回路３の出力を
基準値と比較して移動物のドアへの接近の有無を判別す
る比較回路で、その出力はドア開閉駆動部に供給される
。前記発振回路ｌは、本体部ＩＡと、ドア付近の通路に
設置され、移動物の接近に伴って静電容量が変化する平
行平板コンデンサとからなっており、図示された一対の
検出板ＩＢは平行平板コンデンサの平板電極である。

上記構成の検出装置は、検出板ＩＢに人等の接近がなけ
ればそのときの発振回路１の発振出力が比較回路４に伝
送されてもドア開閉駆動部へのドアｉ１４　、Ｉｔ／＋
指令〜信号は発午セず、ドアの閉状態が維持される。

一方、検出板ＩＢに人等が接近すると、その対地ｔｉ３
Ｊ　（／’）　ｔ”Ａ遊容匂により検出板ＩＢを電極と
するコンデン→トの靜［容量が変化し、発振回路ｌの発
振用ｊＪに変化が生じる。この発振出力が増幅器２、絶
対！ｕｔ　Ｉ回路３をＩて比れ回路４に伝送ξれ、基準
（ｕ！Ｕと比較される。その結呆、ドア開閉駆動部へド
ア！！ｄ４　吋＋　４：４令イ８号が出されてドアが自
動的に開放される。

このように検出枚ＩＢ位置に人や物体が接近した場４′
−ｆにそれが自動的に検知されて、ドアの開閉割面か１
１動的に行われるが、次のような問題点がある。

（イ）静電容量変化を発振出力変化として間接的に検出
するので、感度が低い〇 （ロ）発振出力変化は微小であり、誤検出を起こすおそ
れがある。

（ハ）検出板ＩＢと発振回路の本体部ＩＡ等とを接続線
（同軸ケーブル、撚線等）を用いて離して設置すると、
接続線の静電容量により人が接近したときの静電容量の
変化率が極めて小さくなり、検出が略不可能となるので
、能動菓子を含む検出回路を検出板ＩＢと一緒に埋設す
ることになるが、移動物体の通過、水滴や塵埃の侵入、
大幅な温度変化等、悪ｘ％境となって故障が発生し易く
なり、信頼性の低下を招くばかりでなく、故障発住時に
は掘り出して修理または交換する必要があり、復旧に長
時間を要する。

卯上の問題点を解消するものとして、移動物の接近によ
る静電各−の変化をコンデンサ゛充電・−任の窯化とし
て捉えるようにし□たものか本発明名等によ・つて考案
さねている。その検出基原回路を第２１ンｊに示す。図
において、Ｖｉは交′流′嵯源、例えば菌内θに′Ｉｔ
源、ｃｏは出力用コンデンサ、’ＣＩは比較用コンデン
サ、Ｃ３は検出用コンデンサで、一対の平板°、７４ｉ
ＩＢを用いた平行平板コンデンサであること（、を従来
と同様であり、所定位ｒｔ！　（例えば自動開閉ドア付
近の通路）に設置される。Ｄ１〜Ｄ４はダイオ−）−１
Ｒｆ及びＣｆはローパスフィルタを構成する抵（ｌ″１
及びコンデンサである。Ａｉｌ記出力出力用コンデンサ
Ｃ８前記′…；源■１の′Φ″汗の一方の讐性、例えば
′ＷｋＬ諒電圧が正の半サイクルではダイシードＤ、及
び検出用コンデンサＣ２を介して充電され、他方の極性
（負の牛サイクル）ではダイオードＤ１及び比較用コン
デンサＣ１を介して逆方向に光電されるように電源ｖ１
に接続されており、このコンデンサｃｏの端子間電圧が
出力として抵抗Ｒｆ及びコンデンサＣｆを構成要素とす
る逆り形回路（ローパスフィルタ）を介して抽出される
。

即ち、比較用コンデンサＣ１と検出用コンデン静電−靜
電容量が等しければ充電電流は正置極性で値が同じとな
り、方向が反対となるから、出力用コンデンサＯ，の端
子間電圧は零となるが、検出用コンデンサＣ２の静電容
量に変化があってコンデンサＣＩｓ　ＣＭの静電容量が
等しくなくなれば出力用コンデン４ｔａ・に流れる充電
電流は正負で異なるため、−１１′ コンデンサ０（１の端子間に電圧が住じる。それも第３
図に示すように充電特性上Ｃ，＝Ｃ，の前彼で太きく変
化する。この′−圧がローパスフィルタによって抽出さ
れ、移動物の接近検出に利用されている。

なお、Ａｉｌ配ダイオードＤ３は前記′４源ｖ１、比較
用コンデンサＣ１とで閉回路を構成するように、ダイオ
ードＤ、は′−源ｖ１、横比用コンデンサＣ，とて閉回
路資１４成するようにそれぞれ接続されている。また、
第３図に示す２本の特性線Ｖｊｌｅ　ｖｌ、　　は電源
ｖ１の′屯汁値番こ応して出力嵐汁ｖｏが変化すること
を示・ｔためのものであり、ｖｉｌ　＞　ｖｉｌの関係
ニある。

このように移動′＋ｌ！Ｊ接迫による靜′ｄｔ容量変化
をコンデンサ光電電Ｈ二の変化として捉えれば、鴫感度
で杉１１１）物の接近を検知でき、しかも検出部の電諒
入力髪・、−向あるいはローパスフィルタが接続される
出力−向に蒙遊容被か入っても影曽を受けないので、同
軸ケーブルの使用が可能となって、受動素子のみからな
る検出部だけを検出点に設置すれはよく、動作（ｌ軸性
が著しく向上する。

ところで、前にも述べたように検出部を糊膜した場合、
その周囲条件は敵しいものがあり、温度、湿度等の変化
に伴う静電容量の変化、いわゆる外乱が生じる。例えば
第４図に示すような構造、即ち一対の平板電極ＩＢ、Ｉ
Ｂ間に酩電体１０を介在さセ、周囲を絶縁体ＩＤでモー
ルドした構造の検出用コンデンサの温度と静電容量の変
化分ΔＣ。

との関係を示すと第５図のようになり、大分変化してい
る。この変化敏か人間が接近したときの変化と大略同一
であるとすれば出力％　Ｅｔ　Ｖｏも略同−になり、人
が接近したのか、外乱なのかの刊°別か不可能となるお
それがある。

本発明は上記の点を考膳し、出力・−汗を倣分して−、
の信号か外乱かを判別する一方、電仕可変饗−タイオー
ドを８鋤補償用として設け、移動物の非接カ時に外乱に
応じた電圧を印加することにより、篩ｒｉｃＫで、かつ
正る−に移動物の接近を検出できる桟動物体検出装置を
提供しようとするものである。

以下、本発明を図示の実施例に基づいて詳細に説明する
。

第６図は本発明の一実施例を示すもので、ｖｌは父ｃ、
ＩＩ＋′荀真Ｍ％Ｃ６は出力用コンデンサ％Ｏ１け比較
用コンデンサ、Ｃ２は検出用コンデンサ、Ｄ、〜Ｄ４は
ダイオード、Ｒｆ及びＣ，ｆはローパスフィルタを構成
する抵抗績びコンデンサ、ＡＭは前記口・−パスフィル
タ′１゜ により抽出された１１署ηｒ分、即ち前記比較用コンデ
ンサＣＩ、検出用コンデンサＣ，の＃髄不平衡時に出力
用コンダンｆｏ・の端子間に生じる電圧を増幅する直流
増幅器、ＯＭはこの増幅器ム輩の出力を基準値と比較し
て移動物の接近の有無を判別する比較回路で、自動開閉
ドアに適用した場合には比較回路ＣＭの出力がドア駆動
部へ送出される。

ＶＤは電圧可変容量ダイオードであり、前記検出用コン
デンサＯ１の温度変化等に伴う容量変化を補償するため
直流カット用のコンダンｆ’ｓを介して検出用コンデン
サＯ，に並列に接続されており、コンデンサ０．及び抵
抗Ｒ１よりなるバイアス電圧安定化回路を介してバイア
ス電圧が印加される。この可変１量ダイオードＶＤは［
７図に示すように逆方向電圧と容量が反比例する特性を
有している。ｖｂ：１） はバイアス電圧発生回路で、前記フィルタの出力電圧Ｖ
・を変数とする２項１次式の関数が出力電圧（バイアス
電圧）となるように構成されており、その係数、定数は
可変容量ダイオードＶＤの特性等を考慮して選定する。

ＳＶはスイッチング回路、８Ｈはサンプルホールド回路
であり、前記バイアス電圧発生回路ｖｂの後段に順次接
続されており、サンプルホールド回路８Ｈの出力端から
バイアス電圧がバイアス電圧安定化回路に供給され、可
変容量ダイオードＶＤに印加される。Ｄνはローパスフ
ィルタの出力電Ｂ：Ｖａを微分し、その微分パルスによ
り前記スイッチング回路ＳＷ、サンプルホールド回路８
Ｈの動作を制御する微分回路であり、微分正パルスでス
イッチング回路８Ｗがオフとなり、サンプルホールド回
路８Ｈが微分パルス発生直前の値をホールドするように
制御され、また微分負パルスでスイッチング回路８Ｗが
オンとなり、サンプルホールド回路８Ｂがサンプリング
（信号の通過を許容する□動作）を行うよう番ζ制御さ
れるようｋなっている。

次−こ、第８図を参照し栓から動作について説明する。

ローパスフィルタの出力電圧Ｖ・は第８図のＶ・　のよ
うに画然とした矩形波部分、零の部分、緩やかＧこ変化
する部分を有する形で変化する◎矩形波部分は一定量以
上の対地間蒙遊容量をもつ人間などの移動物が接近した
ときであり、零の部分は両プンデン豐０１ｅＯ１が平衡
状態にあるとき（移動物非接近時）であり、また酸やか
に変化する部分は温度変化等に起因する、いわゆる外乱
が生じたときである。この電圧変化から明白なように外
乱時の電圧変化は、人間接近時と異なって緩やかであり
、電圧Ｖ・の微分によって真の信号か外乱かの判別が可
能である。即ち、微分パルスは検出対象の移動物の接近
時の矩形波の前線と後縁で生じるＯ 移動物の非接近時には、スイッチング回路ＳＷ　。

葉ンプルホールド回路８１１は信号の通過を許容する状
態になっており、可変容量ダイオード’ＶＤ＃こあるバ
イアス電圧が印加され、これによって検出用コンダンサ
０電を含む検出側充電路の容ｌと比較用コンダン−ｔｏ
、の容量の平衡がとられている。従って、出力電圧Ｖ・
及び比較回路ＣＭの出力が零七なる。

もしも、移動物の非接近時に検出点のａ度が上昇してコ
ンデンサ０電の容量が増大したものとすると、電圧Ｖ・
が緩やかに変化（増大）シ、バイアス電圧も高くなる。

このバイアス電圧の増大Ｇこ伴って可変容量ダイオード
ＶＤの容量が減少し、検出側の容量補償が行われる。

一方、移動物が検出点に接近すると、検出用コンダンサ
０電の容量が大きく変化し、電圧Ｖ＠も急激に増大する
。中の電圧の急変で微分回路Ｄｒに微分正パルスが生じ
、スイッチング回路ｓＷがオフとなり、ナンプルホール
ド回路８）１が直前の値をホールドした状態となる。ま
た、電圧Ｖ・は増幅＠ｈＭで増幅された砂、比較回路Ｏ
Ｍで基準値と比較される・この結果、比較回路ＯＭに出
力が生じ、自動開閉ドアの場合にはドア駆動部へ送出さ
れ、ドアが開放される。

柊、動物が通過すると、検出用コンダン−ｆｃ、の容量
が太番こ戻り、電圧Ｖ・が急減する。このとき、微分回
路ＤＦに微分負パルスが生じ、スイッチング回路８Ｗが
オンとなり、ナンプルホールド回路８１１がサンプリン
グ状態となる。この場合、補償なしの間、バイアス電圧
はナンプルホールド回路８にのホールド値に維持されて
おり、移動物通過ｍ後のバイアス電圧の急変が回避され
る。この後は一述と同様に容量補償が行われる。

前記実施例では電圧可変容量ダイオードＶＤを検出用コ
ンデンサＯ，側に設けたが、第９図に示すように比較用
コンダン＋０１側に設けてもよい。ただし、この場合に
は、バイアス電圧発生回路ｖｂ　は２項１次式の係数の
符号を負とする。

なお、前記実施例では微分回路Ｄ１及びバイアス電圧発
生回路ｖｂをローパスフィルタの出力端に接続したが、
増幅器を介するなり、あるいは直流増幅１１ｉＡＭの出
力端に接続する構成とすることもできる。

′　　以上のように本発明によれば、コンデンサの容量
変化をコンデンナ充電電圧の変化として捉えて移動物の
接近を検出する場合、検出されたコンデンサ充電電圧を
微分して真の信号か、外乱かを判別する一方、電圧可変
容量ダイオードを容量補償用として設け、微分パルスの
制御によって移動物の非接近時に外乱に応じた電圧を印
加するようにしたので、温度、湿度等の変化に起因する
外乱、経時による検出用コンデンサの容量変化に対して
適切な補償が検出用コンデンサの温度依存性に係わらず
に自動的に行われ、高感度で正確に移動物を検出するこ
とができる。また、温度特性に特別に注意を払うことな
く検出用コンデンサを製造することができるので、その
構造、材料の自由度が大きくなり、回路構成の簡単化と
相俟ってコストの低減が可能となる。

【図面の簡単な説明】

１１１図は従来の移動物体検出装置の一例を示す回路構
成図、＠２図は静電容量の変化をコンデンサ充電電圧の
変化として捉える検出部の基本回路図、第３図は同出力
特性図、第４図は検出用コンデンサの構造を示す断面図
、第５図は同コンデンサの温度特性図、第６図は本発明
に係る移動物体検出装置の一実施例を示す回路図、第７
図は同実施例における電圧可変容量ダイオードの特性図
、第８図は同実施例の各部の波形及び動作状態を示す図
、第９図は本発明の他の実施例を示す回路図である。　
　　　　　　　　　９１．・１Ｂ・・・検出板、ｋｉ・
・・交流電源、０・・・・出力用コンデンサ、０１・・
比較用コンデンサ、Ｃ雪・・・検出用コンデンサ、Ｄ、
〜Ｄ４・・・ダイオード、ＶＤ・・・電圧可変容量ダイ
オード、Ｄｒ・・・微分回路、ｖｂ・・・バイアス電圧
発生回路、ＳＷ　・・・スイッチング回路、８Ｈ・・・
ナンプルホールド回路、ムＭ・・・直流増幅器、ＯＭ　
・・・比較回路。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）　　交流電源、この電源の極性変化に応じて交互
   に逆向きに光電される出力用コンデンサ、前記・−源の
   一方の極性のときの前記出力用コンデンサの充電路に挿
   入された比較用コンデンサ、この比較用コンデンサと直
   列になるよう同じ充電路に挿入された比較側のダイオー
   ド、前記電源の他方の極性のときの前記出力用コンデン
   サの一７ｒＮＩＬ路に挿入されるとともに、検出点に設
   置されて移動物の接近に伴って靜１を容量が変化する検
   出用コンデンサ、この検出用コンデンサと１１゛」列に
   なるよう同じ充電路に挿入された構出側のダイオード、
   前ｍｌ検出用コンデンサまたは比較用コンデンサき並列
   になるように接続された電圧可変容量ダイオードを含む
   コンデンサ充電回路と、前記出力用コンデンサの端子間
   電圧を抽出するローパスフィルタと、このローパスフィ
   ルタにより抽出された直流電圧信号を増幅し、幕準値と
   比較して移動物の検出点への接近の有無を判別する回路
   と、前記ローパスフィルタの出力電圧に基づく信号を入
   力とし、これを変数とする２項１次式の関数が前記電圧
   可変容量ダイオードに印加する出力バイアス電圧となる
   バイアス電圧発生回路と、前記ローパスフィルタの出力
   電圧に基づく、信号を微分する微分回路と、この微分回
   路の微分パルスで動作状態を制御されて前記バイアス電
   圧の前記電圧可変容量ダイオードへの印加状態を制御す
   る回路とを偏えてムる移動物体慣用装置。