JPS6033412Y2 - 移動物体検出装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は、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部に伝える必要
がある。

この種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板コンデンサを用い、これを出入口
付近の通路に設置（例えば埋設）しておき、人がドアに
接近したときの容量変化（人または物体は対地間に漂遊
容量をもっているので、人の接近によって平行平板コン
デンサの容量が変化する）を発振出力変化として検出す
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１は、本体部１Ａ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駆動指令信号は発生
せず、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、その対地間の漂
遊容量により検出板ＩＢを電極とするコンデンサの静電
容量が変化し、発振回路１の発振出力に変化が生じる。

この発振出力が増幅器２、絶対値回路３を経て比較回路
４に伝送され、基準値と比較される。

その結果、ドア開閉駆動部へドア駆動指令信号が出され
てドアが自動的に開放される。

このように検出板ＩＢ位置に人や物体が接近した場合に
それが自動的に検知されてドアの開閉制御が自動的に行
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。

（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
、能動素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、悪環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、故障発生時には
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。

本考案は上記のような問題点を解消するためになされた
もので、移動物の接近による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ことにより、高感度で動
作信頼性が大なる移動物体検出装置を提供することを目
的とする。

以下、本考案を図示の実施例に基づいて詳細に説明する
。

第２図は検出基本回路、第３図はその出力特性、第４図
は全体の回路構成をそれぞれ示すものである。

第２図において、Ｖｉは交流電源、例えば高周波電源、
ｃｏは出力用コンデンサ、Ｃ１は比較用コンデンサ、Ｃ
２は検出用コンデンサで、一対の平板電極１Ｂを用いた
平行平板コンデンサであることは従来と同様であり、所
定位置（例えば自動開閉ドア付近の通路）に設置される
。

Ｄ１〜Ｄ、はダイオード、Ｒｆ及びＣｆはローパスフィ
ルタを構成する抵抗及びコンデンサである。

前記出力用コンデンサＣ８は、前記電源Ｖｉの電圧の一
方の極性、例えば電源電圧が正の半サイクルではダイオ
ードＤ２及び検出用コンデンサＣ２を介して充電され、
他方の極性（負の半サイクル）ではダイオードＤ１及び
比較用コンデンサＣ工を介して逆方向に充電されるよう
に電源■に接続されており、このコンデンサＣ８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と検出用コンデンサＣ２の
静電容量が等しければ充電電流は正負極性で値が同じと
なり、方向が反対となるから、出力用コンデンサＣ８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Ｃ１，Ｃ２の静電容量が
等しくなくなれば出力用コンデンサＣ８に流れる充電電
流は正負で異なるため、コンデンサＣ８の端子間に電圧
が生じ、それも第３図に示すように充電特性上Ｃ１＝Ｃ
２の前後で大きく変化する。

本考案はこの点を利用したものである。

ここで第３図に示す出力特性を得られる理由について第
５図に示す回路にもとづいて詳しく述べると、第５図は
第２図に示す回路の基本となる回路であり、電源■１の
内部インピーダンスは十分小さいものとする。

電源ｖ１が電圧の一方の極性、例えば正の半サイクルで
は、ダイオードＤ２を通じてコンデンサｃｏ、Ｃ２が充
電され、また他方の極性（負の半サイクル）の場合はダ
イオードＤＩを介してコンデンサＣ０，Ｃ１が充電され
る。

図中Ｐ点の電圧はこの両極性の差の分の電圧が現われる
。

今コンデンサＣ１とＣ２の容量が等しい時は、両者の充
電される電荷の量も等しくなりＰ点の電圧はゼロとなる
。

コンデンサＣ２の容量がコンデンサＣ１の容量に比べて
大きい時は正の半サイクルの充電量が負の半サイクルの
充電量よりも多くなりＰ点の電圧も正の電圧となる。

これとは逆にコンデンサＣ□の容量がコンデンサＣ２の
容量より大きくなった場合は負の電圧を生ずる。

しかし第５図の回路においては最初の１サイクル目に充
電された電荷が放電されずに２サイクル目以降まで残っ
てしまい正常な動作をしない。

この対策として放電のルートを作るために第５図の回路
にダイオードＤ３．Ｄ、を追加した回路が第２図に示す
回路であり基本動作は同一である。

なお、前記ダイオードＤ３は前記電源Ｖｉ、比較用コン
デンサＣ１とて閉回路を構成するように、ダイオードＤ
４は電源Ｖｉ１検出用コンデンサＣ２とで閉回路を構成
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Ｖｉ、、 Ｖｉ２は電
源Ｖｉの電圧値に応じて出力電圧Ｖｏが変化することを
示すためのもので、■１１〉■ｊ２の関係にある。

第３図は全体の回路構成であって、抵抗Ｒｆ及びコンデ
ンサＣｆからなるローパスフィルタ１１の後段には直流
増幅器１２、比較回路１４が順次接続されている。

また、３個のコンデンサＣ８゜Ｃ１，Ｃ２と４個のダイ
オードＤ１〜Ｄ、を具備した検出部（コンデンサ充電回
路）１０は電源Ｖｉ１０−バスフィルタ１１と同軸ケー
ブル１１，１゜を介して接続されている。

即ち、移動物検出点には受動素子のみからなる検出部１
０が設置されていることになる。

上記回路構成とすると、所定位置（検出用コンデンサＣ
２設置点）に移動物の接近がない状態ではコンデンサＣ
１，Ｃ２の静電容量が等しく、出力用コンデンサＣ８の
端子間の充電電圧は零となる。

従って、比較回路１４の出力電圧も零である。

この状態で、所定位置に移動物、例えば人が接近すると
、その対地間の漂遊容量により検出用コンデンサＣ２の
静電容量が変化し、この容量変化に伴って出力用コンデ
ンサＣ８の端子間に充電電圧が生じる。

この電圧が電源電圧に重畳され、同軸ケーブル１□、フ
ィルタ１１を経て直流増幅器１２に送出される。

交流骨はローパスフィルタ１１で阻止され、直流分のみ
が増幅器１２方向へ通過し、増幅された後比較回路１４
において基準値と比較される。

直流分はコンデンサＣ２の静電容量変化時に大きな変化
率で発生しており、明らかに基準値を超えるような値と
なる。

この結果、比較回路１４に出力が生じ、自動開閉ドアの
場合にはドア駆動指令としてドア開閉駆動部に送出され
る。

以上のように本考案によれば、移動物接近による静電容
量変化をコンデンサ充電電圧の変化として捉えるように
したので、充電特性上容量変化を高感度（実験では従来
の約２．５倍）で検出でき、移動物の所定位置への接近
を的確に検知することが可能となる。

しかも、検出部の電源入力端間あるいはローパスフィル
タが接続される出力端間に漂遊容量が入っても影響を受
けないので、同軸ケーブルの使用が可能となり、検出点
には受動素子のみからなる検出部だけを設置すればよく
、動作信頼性の大幅な向上が期待できる。

また、高周波電源を使用すると、直流出力電圧の抽出に
要するローパスフィルタは抵抗とコンデンサを構成要素
とする逆り形量路で十分であるなど回路構成が簡単にな
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の移動物体検出装置の一例を示す回路構成
図、第２図〜第４図は本考案に係る移動物体検出装置の
一実施例を示すもので、第２図は検出基本回路図、第３
図は出力特性図、第４図は全体の回路構成図であり、第
５図は第２図に示す回路の基本回路を示す回路図である
。 １Ｂ・・・・・・検出板、１０・・・・・・検出部、１
１・・・・・・ローパスフィルタ、１２・・・・・・直
流増幅器、１４・・・・・・比較回路、ｃｏ・・・・・
・出力用コンデンサ、Ｃ１・・・・・・比較用コンデン
サ、Ｃ２・・・・・・検出用コンデンサ、■ｉ・・・・
・・交流電源、Ｄ□〜Ｄ、・・・・・・ダイオード、１
□及び１□・・・・・・同軸ケーブル。

Claims (3)

【実用新案登録請求の範囲】
1. （１）交流電源、この電源の極性変化に応じて交互に逆
   向きに充電される出力用コンデンサ、前記電源の一方の
   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充
   電路に挿入された、移動物の接近に伴って静電容量が変
   化する検出用コンデンサ、この検出用コンデンサと直列
   になるよう同じ充電路に挿入された検出側のダイオード
   を含むコンデンサ充電回路と、前記比較用コンデンサと
   交流電源との間に、交流電源の他方の極性のときに当該
   コンデンサの充電電荷を放電するよう挿入されたダイオ
   ードと、前記検出用コンデンサと交流電源との間に、交
   流電源の一方の極性のときに当該コンデンサの充電電荷
   を放電するよう挿入されたダイオードと、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、
   このフィルタにより抽出した直流電圧信号を増幅する増
   幅器と、この増幅器の出力を基準値と比較して移動物の
   所定位置への接近の有無を判別する比較回路とを備えて
   なる移動物体検出装置。
2. （２）交流電源として高周波電源を用いた実用新案登録
   請求の範囲第１号項記載の移動物体検出装置。
3. （３）ローパスフィルタとして抵抗とコンデンサを構成
   要素とする逆り形回路を用いた実用新案登録請求の範囲
   第２項記載の移動物体検出装置。