JPS60102586A - 身体感応形自動負荷作動装置 - 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】 本発明は焦電形赤外センサを用いた身体感応形自動負荷
作動装置に関する。

近年、焦電形センサは、発光部が不要なことから、他の
光センサにくらべ取扱いが容易な点が着目され、急激に
使用されつつある。焦電形赤外センサは、光波長に対し
て平担なレスポンスを有し、いわゆる波長依存性がない
ことから、身体から発する５〜１０μｍの波長を持つ赤
外線を感知してドア等の自動開閉を行なう装置や、ドア
ホンのような防犯装置において既に実用に供されている
。

一方、この機能を用いて電灯等の人体感応形自動点灯装
置を構成しようとの試みもなされているが、実際には計
時回路や電灯切換部がコスト高となり、満足し得るもの
が得られなかった。

本発明は上記点に鑑みなされたもので、焦電形赤外セン
サの身体感応特性を利用し、かつ形状記憶合金の熱レス
ポンスがある種の計時回路を構成する点に着目した、安
価な身体感応形自動負荷作動装置を提供するものである
。

以下、本発明の好ましい実施例について添付図面を参照
して詳細に説明する。

第１図は本発明の一実施例の回路措成図で、図において
１は焦電形赤外センサを使用する赤外線感知部を示す。

この感知部１は身体から発する赤外線を焦電形赤外セン
サに集光するパラボラ形集光器、集光レンズ等の機能を
有し、周知技術によって容易に構成できるものである。

電源部２はその入力端に商用電源１００■または２００
Ｖの交流電圧が供給されると、この電圧を直流電圧に変
換して赤外線感知部１および信号増幅部６に供給する。

信号増幅ｆｆ１ｓ３は入力段にコンデンサ結合増幅部を
有し、かつ高域遮断アクティブフィルタを構成するもの
で、ポツプノイズ、暗電流、外来雑音に対処した帯域通
過形フィルタを構成する。このフィルタの帯域幅は、監
視距離、角度、ポーチ灯・足元灯、台所灯、トイレ灯等
の作動する負荷の用途に適合した値に選定される。また
、この増幅部６に外来光切断回路を付加し、昼間時に電
灯等が点灯するのを防止することもできる。ぺけ時定数
回路で本発明の重要な構成要素である。この時定数回路
４は焦電形赤外センサの持つ欠点、すなわち追従性の悪
さを補なうために挿入されている重要な部分であり、用
途使用態様によって不可決の構成要件となる。例えば、
足元灯や階段灯のように人の往来が激しく、かつ立ち【
Ｆ、ることか比較的少ない用途の場合には、短かい点灯
保持時間を確保するだけでよいが、逆に、トイレ灯、風
呂場打のように人の動きが緩慢な場合には、ある程度点
灯保持時間を長くして静止信号が得られない焦電形赤外
センサの欠点を補う必要がある。本発明では、この時定
数回路４の時定数を各種用途、使用態様に合致するよう
に設定可能にし、焦電形赤外センサの持つ欠点を除去し
ている。５は本発明装Ｖｔに接続される外部負荷回路で
、限定するものではないが、本発明ではランプ、螢光灯
、ブザー回路が主として適合している。このような各種
負荷に共通して適合する開閉手段は、寿命に問題がある
ものの、機械的接点が好ましい。

第２図は第１図に示ず本発明装置の具体的回路接続図で
、第１図と対応する部分には同一符号をイ」シである。

信号増幅部３は前段のアクティブフィルタ増幅部′５−
１および後段のコンパレータ部６−２より構成され、身
体の動きによって得られる信号レベルを弁別する働きを
有する。

増幅部３−１は感知部１からの出力をコンデンサＣＯ及
び抵抗ＲＯを介して演算増幅器ＯＡ、の正端子に入力し
、増幅器ＯＡ、の出力電圧は抵抗Ｒ，とＲｍ　を介して
接地されると共にその接続点を抵抗ｉｔ、を介して増幅
器ＯＡ、の負端子に接続し、抵抗１も、、　ｉｔ、には
並列にコンデンサＣ＋、　（、ｌ。

を接続して、増幅部全体としてバンドパスフィルタを構
成している。また、コンパレータ部６−２は増幅器ＯＡ
、　の出力を抵抗几、を介して演算増幅器ＯＡ、の正端
子に入力し、また増幅器ＯＡ。

の出力を抵抗几、を介して正端子に帰還してシステリシ
ス特性を有するコンパレークを構成している。コンパレ
ータ部３−２からの出力信号は抵抗を介してパワートラ
ンジスタ乙のベースに供給される。このパワートランジ
スタ６は図示の実施例ではＮＰＮ形が使用されているが
、ｌ）　Ｎ　Ｐ形を用いてもよく、この選択は信号の極
性、信号レベル、電源電圧の値によって適宜性なわれる
ことが好ましい。パワートランジスタ６のコレクタ回路
には後で詳述する時定数回路４が接続されており、また
コレクタと前記コンパレータ部６−２の出力端との間に
は受光素子７が接続されており、負帰還回路を構成して
いる。パワートランジスタ乙のエミッタは時定数補助素
子８、例えばサーミスタ、を介して大地に接続されてい
る。なお、受光素子７として・本実施例では光−負抵抗
素子、主なものとしてＣｄＳ素子・を用いているが、本
発明の主旨を逸脱しない範凹で他のデバイスが使用でき
ることはいうまでもない。

前記したようにランプ、螢光灯、ブザー等が用いられる
外部負荷回路５は時定数回路４の開閉接点端子Ｃおよび
Ｄを介してＡＣ１００〜２００■雷、源に接続される。

勿論、他の所望する電源あるいは電源回路に接続しても
よい。外部負荷回路５は単独または複数個で電源に接続
され、使用される。しかして、時定数回路４の接点が閉
成したときに負荷回路５に電源から所望の電力が供給さ
れ、負荷が作動される。

第６図は時定数回路４の具体例を示すもので、同図（Ａ
）　はら線形に形成した形状記憶合金２１を使用した場
合を示す。ら線形の形状記憶合金２１上に樹脂等の電気
絶縁物皮膜２２を施こし、その一端を接点端子Ｃに例え
ば溶接し、その他端に接点材２６、例えば白金ロジウム
合金をかしめ止めする。また、形状記憶合金２１の外周
に発熱体２４、本例では０２ρ１Ｍのニクロム線を１０
００程度の抵抗値が得られる長さに切断したもの、を巻
回し、その一端Ａをパワートランジスタ６のコレクタに
接続し、またその他端Ｂを所定の直流電源十Ｂに接続す
る。さらに、接点材２３と所定の間隔をおいて接点はね
２５を設け、この接点はね２５の一部分に接点端子りを
形成する。第６図に示すように接点端子Ｃは負荷回路５
に接続され、また接点端子りはＡＣ電源に接続される。

従って、パワートランジスタ６が導通し、発熱体２４に
電流が流れて形状記憶合金２１を加熱し、所定の設定温
度に達すると、形状記憶合金２１は記憶形状に復ツｉ　
Ｌ　、接点材２３が接点ばね２５に接触し、電気回路接
点端子Ｃ−Ｄ間が閉成される。かくして、負荷回路５に
所要の電力が供給され、負荷が作動する。

第６図（Ｂ）は時定数回路４の他の具体例を示すもので
、バイメタル影形状記憶合金を使用した場合を示す。図
において、６１はバイメタル形形状記憶合金を示し、接
点材６２が表面に数例けられた金属部材６１１の熱膨張
係数は仙１方の金属部材３１２の熱膨張係数より小さく
、従ってヒータ６６によって加熱されると・金属部材３
１１の接点材６２が所定間隔をおいて配置された接点は
ね６４の接点材３５に接触し、接点端子Ｃ−Ｄ間を閉成
することになる。

次に、上記構成の本発明による身体感応形自動負荷作動
装置の動作について説明する。

まず、身体から発する５〜１０μｆｆ＋（ピーク値９６
６μｍ）の波長を持った赤外線９が赤外線感知部１に入
射する。通常、人の動きは秒速１ｒｎ以下であるため、
開口面径４０５２１ｍ程度のミラーで構成された、焦電
形赤外センサを使用する赤外線感知部１から得られる川
波形の周波数特性は０．１〜５０Ｈｚ以下になる。本発
明の一実施例ではアクティブフィルタ増幅部３−１の通
過帯域幅は電源り、プル５０Ｈｚ　（６０Ｈｚ　）を通
す０．１Ｈｚ以上１００Ｈｚ以下に設定され、６０ｄＢ
程度のゲインを得るように各々の定数が設定されている
。

従って、赤外線感知部１で感知された身体から発する赤
外線９はこのアクティブフィルタ増幅部３−１を通過し
、増幅され、コンパレータ部６−２に供給される。上記
のように設定されたアクティブフィルタ増幅部６−１か
らの出力レベルは１００ＦＦＩＶ以上であった。コンパ
レータＴＡ３−２は入力信号が１００ｍＶ以上のレベル
のときに出力信号を与え、１００ｍＶより低い場合には
出力信号を与えないように設定されている。従苓；；＃
体二体から発する赤外線９は、上記したように・アクテ
ィブフィルタ増幅部６−１から１００．ｆｆｌＶ以上の
レベルの出力信号となってコンパレータ部６−２に与え
られるから、コンパレータ部６−２から感知出力信号が
電力増幅器を構成する。＜ワートランジスタ乙に与えら
れる。かくして、パワートランジスタ６は導通し、時定
数回路４の発熱体２４またはヒータ６５に電流が流れ、
形状記憶合金２１または７３１が加熱される。

ところで、コンパレータ部５−２からの感知出力信号は
、この信号のレベルが高いことと周波数帯域制限とによ
って電源リップル雑音、ポツプ雑音、不要移動体雑音等
が完全に除去された人体にのみ感応したパルス波となっ
ている。従来の装置では、この感知信号をＣＲ積分回路
に供給して言１時機能を遂行させ、電灯や他の負荷の動
作時間を設定する方法が取られていた。しカルながら、
このような従来の方法では、人の動きが緩慢な場合や、
その動きが一時停止する風呂場打等の用途のように、一
定時間継続して点灯することを必要とする場合には、時
定数回路のＣＢ定数を大きくしなければならず、数分間
継続して点灯させるためにはコンデンサの形状を大きく
しなければならず装置の小形化が阻害される等種々の不
都合が生じる。

このため、本発明では、上記したように、時定数回路４
を形状記憶合金を使用した熱的時定数回路により構成し
・パワートランジスタ６に［１された感知出力１８号を
熱変換し、形状記憶合金２１または３１に蓄熱させるよ
うに構成したのである。

すなわち、形状記憶合金２１または３１は加熱されたと
きに与えられた原形に復帰し、接点材２６が接点ばね２
５に接触して・あるいは接点材３２が接点材６５に接触
して、閉回路を形成し、負荷にＦ５１定の電力を供給す
る。この場合、形状記憶合金の熱レスポンスは、その熱
容量の大きさで決定されるため、容易に長い時定数をも
った時定数回路が得られる。このような熱的時定数回路
は小さな形状の形状記憶合金で構成できる利点がある。

一方、昼間時のように、外来光が受光素子７に注がれる
場合には、ＣｄＳ糸で構成されたこの受光素子７の抵抗
特性が光−負性抵抗を呈するので、この素子７の抵抗値
が低下し、トランジスタ６の導通時にこのトランジスタ
６の負ＪｊＪ還量が増大して電流値が小さくなり、形状
記憶合金があまり加熱されない。従って、形状記憶合金
は原形に復帰せず、接点材２６または６２が接点はね２
５または接点材６５と接触せず、閉回路が形成されず、
負荷回路５に電力が供給されない。すなわち、昼−シ 開時には、）克ブ等の負荷が作動されず、無駄な電力消
費を防止することができる。

上記実施例では、人体の感知信号が信号増幅段５のコン
パレータ部３−２の基準レベルより高いレベルに増幅さ
れ、コンパレータ部６−２から正極性の出力信号をトラ
ンジスタ乙のベースに供給し、また形状記憶合金が加熱
時に伸長して原形に復帰する特性を呈し、接点を閉成し
て負荷に電力を供給するように構成したが、逆に無信号
時にトランジスタ６を導通状態に保持し、形状記憶合金
は加熱時に収縮させ、冷却されたときに伸長して原形に
復帰する特性を呈するように構成し、人体の感知信号に
よりトランジスタ６をオフするように構成すれば、人体
の感知信号が人力されたときｊし状記憶合金の加熱が停
止され、記１．ａ合金が伸長されるので接点が閉成され
負荷に電力を供給するように構成される。この場合には
受光素子７は、第４図に示すように、トランジスタ６の
フレフタ回路に時定数回路４と直列に接続してもよい。

以上詳述したように、本発明では焦電形赤外センサが持
つ緩慢な動作による不感特性を熱的時定数回路で補ない
、長時間にわたり負荷回路に電力を供給できるので、自
動足元灯、風呂楊灯、階段灯といった家庭内の自動点灯
装置やブザー、ベル等の自動警報装置等を安価に提供す
る身体感応形自動負荷作動装置が得られる顕著な利点が
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による身体感応形自動負荷作動装置の一
実施例を示す回路構成図、第２図は第１図の装置の具体
的回路接続図、第６図（Ａ）および（Ｂ）は本発明の装
置に使用される時定数回路の具体例をそれぞれ示す斜視
図および側面図、第４図は本発明の装置斤の変形例を示
す一部分の回路図である。 図中の１は赤外線感知部、２は電＠部、６は信号増幅部
、６−１はアクティブフィルタ増幅部、３−２はコンパ
レータ部、４は時定数回路、５は外部負荷回路、６はパ
ワートランジスタ、７は受光素子、８Ｇ：１時定数補助
素子、２１．３７は形状記憶合金である。 特許出願人　電気音響株式会社 株式会社村田製作所

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）身体から発する赤外線を感知し、電気信号を発生
   する焦電形赤外センサを使用した赤外線感知部と、該赤
   外線感知部からの電気信号に応答して形状記憶合金を原
   形に復帰させ、該形状記憶合金に取付けられた電気接点
   を対向する接点と接触させて外部負荷回路に所定の電力
   を供給させるように働く時定数回路とを具備することを
   特徴とする身体感応形自動負荷作動装置。