SE525016C2 - Antenn för kapacitiv störningsskyddad avståndsmätning samt kapacitiv närhetssensor för styrning av dörr - Google Patents

Description

:enar 10 15 20 25 30 35 525 016 2 Samtliga av sensortyperna listade ovan saknar dock både förutsättningar att effektivt täcka större ytor samt att ge avståndsinforrnation på ett störningstàlig sätt. Vissa sensortyper är vidare känsliga för mekanisk àverkan och för exempelvis volym och linjesensorer är det så pass svårt att begränsa och rikta mätomrädet, att bruk av dessa i dörrar som utsätts för skakningar och andra rörelser i praktiken blir omöjligt p.g.a. ständiga feldetekteringar. Samtliga av sensortyperna ovan saknar även förutsättningar för att effektivt förhindra personer och föremål att bli knuffade eller klämda av dörrar.

Det är, genom US 3829850, förut känt att använda kapacitiva närhetssensorer för att skydda människor och utrustning mot skada samt för att förhindra otillåtet tillträde till skyddade områden. Närhetssensorn enligt US-patentet innefattar en kapacitiv brygga med en antenn eller sensor, vilken åstadkommer en utsignal som är proportionell mot antennens jordkapacitans. En ändring i kapacitansen detekteras och den resulterande signalen jämförs mot tillåtna ramtröskelvärden. En varning aktiveras via ett par reläer om signalen vid jämförelsen är funnen utanför ramen för tröskelvärdena.

På senare tid har dock närhetssensorer alltmer börjat användas i automatdörrar, där bl.a. kapacitiva närhetssensorer används för att mäta kapacitiva skillnader mot ett referensplan med känd elektrisk potential, t.ex. jord, för att upptäcka objekt som närmar sig dörren.

Genom patentansökan GB2243217A är det förut känt att utrusta automatiska dörrar med en kapacitiv avståndsdetektor som förhindrar att dörren knuffar eller klämmer fast personer mellan dörrbladet och dörrkannen. Avståndsdetektorn enligt ansökan består av fyra allmänna kapacitiva närhetssensorer och en ytterligare hjälpsensor innefattade i dörrkanten, varvid mätvärden erhållna för alternativa par av de allmänna sensorerna jämförs mot ett inställt tröskelvärde för tillåten mätvärdesawikelse, för att detektera ett föremål, såsom en människa, en shoppingvagn eller liknande. Hjälpsensorn är placerad högre upp på dörrkanten och dess mätvärden används för att anpassa tröskelvärdet i takt med att avståndet mot dörrkarmen minskar.

Problemet med denna och andra liknande lösningar med kapacitiva sensorer för avståndsdetektering i automatdörrar är att stömingar, som påverkar sensorfunktionen, lätt kan uppträda till följd av dåligt väder. Exempelvis kan vatten eller fukt och yttre elektromagnetiska fält orsaka att sensorernas förmåga att avläsa ett passerande objekt, såsom en människa, försämras markant. Därmed kan varken personsäkerheten eller funktionssäkerheten ej heller säkerställas med denna typ av dörrsensor eftersom uteblivna, tidsfördröjda eller felaktiga avläsningar kan medföra oväntade och felaktiga rörelser hos en automatdörr. w -qo 10 15 20A 25 30 35 Sammanfattning av uppfinningen Föreliggande uppfinning har som ändamål att ange en antenn för kapacitiv störningsskyddad avståndsmätning mot elektriskt ledande objekt samt en kapacitiv närhetssensor innefattande en sådan antenn, för störningsskyddad och anpassad styrning av en automatdörrs rörelser.

Ett syfte med uppfinningen är att åstadkomma en antenn och en närhetssensor innefattande antennen, som bättre motstår funktionsstörningar till följd av elektromagnetiska fält och väta.

Ett ytterligare syfte med uppfinningen är att åstadkomma en antenn och en nårhetssensor som, i anslutning till en automatdörr, anpassat styr hastigheten på dörrens rörelser i enlighet med hastigheten för ett objekt som nâmiar sig dörren på ett sådant sätt att objektet ej riskerar att komma i fysisk kontakt med automatdörren. Ännu ett syfte med uppfinningen är att åstadkomma en antenn och en närhetssensor, som bidrar till en ökad personsäkerhet och funktionssäkerhet vid styrning av automatdörrar.

Föreliggande uppfinning anger härvidlag en antenn för kapacitiv störningsskyddad avståndsmätning mot elektriskt ledande objekt, såsom en människa eller ett föremål.

Antennen innefattar åtminstone en elektriskt ledande sensoryta och åtminstone ett referensplan med fastlagd elektrisk potential. Vidare innefattar antennen åtminstone två elektroder, som delvis omger sensorytan, varvid den första elektroden, via en ansluten spänningskälla, erhåller en första elektrisk potential, och varvid sensorytan, via kapacitiv anslutning mot den första elektroden samt mot referensplanet, erhåller en sensorpotential vars potentialbelopp är något mindre än den första potentialens potentialbelopp. Den andra elektroden erhåller, via en ansluten spänningskälla, en andra elektrisk potential vars potentialbelopp kan awika i spänningsområdet sensorpotentialens potentialbelopp och ett förutbestämt litet värde kring sensorpotentialens potentialbelopp, och där de spänningssatta elektrodema delvis omgivande sensorytan utgör en elektrisk skärrnning. Antennen innefattar även åtminstone ett av ett lågkonduktivt och ett isolerande material anordnat mellan respektive elektroder och sensorytan. Varvid närvaron av ett objekt med en elektrisk potential vars potentialbelopp är lägre än potentialbeloppet av sensorytans potential, indikeras genom att potentialbeloppet av sensorytans potential minskar när objektets avstånd från antennen minskar, varvid den andra elektroden vid väta pà antennen åstadkommer åtminstone en av en galvanisk och kapacitiv anslutning till vätan därmed åstadkommande den andra potentialen, varvid beloppet av sensorytans potential är minimalt påverkad av vätan, och varvid potentialskillnader hos den därmed störningsskyddade sensorytan medför mätbara kapacitansskillnader hos densamma som beror på antennens avstånd till objektet. 10 15 20 25 30 35 525 016 4 I en utföringsform av antennen enligt föreliggande uppfinning, är beloppet av den andra potentialen satt lika med sensorpotentialens belopp för att minimera påverkan av väta pà antennen. l en annan utföringsform av antennen enligt föreliggande uppfinning, är beloppet av den andra potentialen satt något större än sensorpotentialens belopp, varvid väta på antennen indikeras genom att sensorpotentialens belopp därmed ökar.

En annan utföringsform av antennen enligt föreliggande uppfinning anger att elektroderna är anordnade i skilda skikt pà ett bestämt avstånd från sensorytan, som är anordnad i ytterligare ett skikt.

Ytterligare en annan utföringsforrn av antennen enligt föreliggande uppfinning anger att sensorytan, är anordnad i ett skikt mellan elektrodskikten. Ännu en annan utföringsform av antennen enligt föreliggande uppfinning anger att den andra elektroden har en förhållandevis mycket mindre ledande yta än den första elektroden respektive sensorytan.

I en därtill annan utföringsform av antennen enligt föreliggande uppfinning, utgörs den andra elektroden av ett band av ledande material med 0,1-50 mm bredd. l vidare en annan utföringsfonn av antennen enligt föreliggande uppfinning, har den första elektroden en förhållandevis lika stor ledande yta som sensorytan.

Vidare en annan utföringsform av antennen enligt föreliggande uppfinning anger att sensorytan och de två elektroderna utgörs av elektriskt ledande färg, metall, metallfolie eller konduktivt gummi.

En därutöver annan utföringsform av antennen enligt föreliggande uppfinning anger att sensorytan och den första elektroden utgörs av ett lager halvledarmaterial, såsom tennoxid dopad med fluor.

I ytterligare en annan utföringsform av antennen enligt föreliggande uppfinning, utgörs materialet anordnat mellan respektive elektroder och sensorytan av endera glas, plast, gummi, silikon, eller en kombination av dessa material.

I ännu en annan utföringsform av antennen enligt föreliggande uppfinning, är elektroderna och sensorytan anbringade som skilda skikt på olika ytor av åtminstone ett av glas, plast och gummi. Ännu en annan utföringsform av antennen enligt föreliggande uppfinning anger att den andra elektroden utgörs av ett lager silverpasta.

En därutöver ytterligare annan utföringsform av antennen enligt föreliggande uppfinning anger att den är väsentligen transparent och anordnad i ett flertal skikt i en yta till en automatdörr.

Vidare störningsskyddad styrning av en automatdörr via en styrenhet, varvid sensorn har en anger föreliggande uppfinning en kapacitiv närhetssensor för -».ø| 10 15 20 25 30 35 'kapacitiv anslutning till vätan dänned åstadkommande den andra potentialen, elektronikdel innefattande ett styrorgan, l/O-organ, åtminstone en av ett analogt och ett digitalt signalbehandlingorgan anslutet till en antenndel med en antenn anordnad i dörren, för avståndsmätning mot elektriskt ledande objekt. Antennen innefattar: åtminstone en elektriskt ledande sensoryta; åtminstone ett referensplan med fastlagd elektrisk potential; åtminstone två elektroder, som delvis omger sensorytan, varvid den första elektroden, via en ansluten spänningskälla, erhåller en första elektrisk potential, och varvid sensorytan, via kapacitiv anslutning mot den första elektroden samt mot referensplanet, erhåller en sensorpotential vars potentialbelopp är något mindre än den första potentialens potentialbelopp, och varvid den andra elektroden, via en ansluten spänningskälla, erhåller en andra elektrisk potential vars potentialbelopp kan awika i spänningsområdet sensorpotentialens potentialbelopp och ett förutbestämt litet värde kring sensorpotentialens potentialbelopp, och där de spänningssatta elektroderna delvis omgivande sensorytan utgör en elektromagnetisk skännning; åtminstone ett av ett lågkonduktivt och ett isolerande material anordnat mellan respektive elektroder och sensorytan; och varvid närvaron av ett objekt med en elektrisk potential vars potentialbelopp är lägre än potentialbeloppet av sensorytans potential indikeras genom att potentialbeloppet av sensorytans potential minskar när objektets avstånd från antennen minskar, varvid den andra elektroden vid våta på antennen åstadkommer åtminstone en av en galvanisk och varvid potentialbeloppet av sensorytans potential är minimalt påverkad av vätan, och varvid potentialskillnader hos den störningsskyddade sensorytan medför kapacitansskillnader hos densamma som beror på avståndet till objektet; elektronikdelen innefattar drivelektronik för en varierbar spännningssättning av elektroderna; och varvid storleken på kapacitansskillnader hos sensorytan mäts via signalbehandlingsorganet och utgör styrdata i form av sensorsignaler till styrenheten för en störningsskyddad styrning av dörren anpassat efter objektets rörelser.

En utföringsform av den kapacitiva närhetssensorn enligt föreliggande uppfinning anger att signalbehandlingsorganet frekvent i tiden mäter de kapacitiva skillnaderna hos sensorytan mot referensplanet, varvid objektets hastighet momentant erhålles medelst beräkningar av hur avståndet mot objektet förändras i tiden, via ett innefattat beräkningsorgan.

En annan utföringsform av den kapacitiva närhetssensorn enligt föreliggande uppfinning anger att styrenheten är anordnad att anpassa dörrens hastighet enligt en regel, som beror på åtminstone en av parametrarna: sfsun 10 15 26 25 30 35 ' 525 016 ø objektets hastighet mot dörren; objektets avstånd från dörren; objektets fonn; objektets elektriska egenskaper dörrens användningsområde; antennstonek; sensorsignal; miljöförhàllande; varvid dörrens hastighet är styrd av objektets hastighet mot dörren, åstadkommande ett skydd mot knuffning och fastklämning mellan dörrblad och dörrkarm av objekt som närmar sig dörren.

En ytterligare annan utföringsforrn av den kapacitiva närhetssensom enligt föreliggande uppfinning anger att styrorganet är en mikroprocessor ansluten mot en ND- omvandlare och programvara för digital signalbehandling.

En därtill annan utföringsform av den kapaoitiva närhetssensorn enligt föreliggande uppfinning anger att sensorytans elektriska potential är anordnad inställbar via drivelektroniken genom att spänningsbeloppen till elektroderna är anordnade inställbara så att sensorytans kapacitiva mätområde även omfattar kanterna på dörren, varvid en ökad säkerhet mot knuffning och fastklämning av objekt mellan dörrbladet och dörrkarmen är åstadkommen l en därutöver annan utföringsforrn av den kapacitiva närhetssensorn enligt föreliggande uppfinning, utgörs referensplanet i antennen av en jordad metallram runt densamma Vidare en annan utföringsform av den kapacitiva närhetssensorn enligt föreliggande uppfinning anger att antennen i dörren består av ett första och ett andra glasskikt med ett plastskikt anordnat mellan sig, varvid det första glasskiktet är anordnat innerst i dörren och det andra glasskiktet ytterst i dörren i ett förhållande till varandra, varvid den första elektroden utgörs av ett lager fluordopad tennoxid anbringat på det första glasskiktets ena yta, varvid sensorytan utgörs av ett lager fluordopad tennoxid anbringat pà det andra glasskiktets ena yta, och varvid den andra elektroden utgörs av åtminstone en av en remsa metall och silverpasta anbringad på det andra glasskiktets andra yta, varvid sensorytan därmed är anordnad framför den första elektroden gentemot mätobjekt och den andra elektroden är anordnad mellan måtobjekt och sensorytan för att åstadkomma störningsskyddet mot elektromagnetism och väta samt för att åstadkomma en riktverkan med utökat mätområde åt antennen. frn;- 10 15 zó 25 30 35 ' , 525 016 7 Kortfattad beskrivning av ritningama Fortsättningsvis hänvisas i beskrivningen till bilagda figurer för en bättre förståelse av uppfinningen och dess utföringsforrner, där: _ Fig. 1, schematiskt illustrerar en antennkonfiguration 10 i genomskärning, enligt en utföringsforrn av föreliggande uppfinning.

Fig. 2, schematiskt illustrerar hur sensorytan 20 och elektroderna 30, 40 huvudsakligen kopplar kapacitivt till ett referensplan 50 och till omgivande objekt, enligt en utföringsfonn av föreliggande uppfinning.

Fig. 3, illustrerar hur vatten på en antenn, som saknar den andra elektroden 40, kommer att störa avståndsmätning mot objekt.

Fig. 4, illustrerar att en avståndsmätning mot objekt i stort sett är opåverkad vid vatten på en antenn 10 som har den andra elektroden 40, enligt en utföringsfonn av föreliggande uppfinning.

Fig. 5, visar det kapacitiva mätområdets utbredning för en antenn 10 genom kurvor med konstant signalnivà, enligt en utföringsform av föreliggande uppfinning.

Fig. 6, illustrerar en antenn 10 anordnad i skikt 20, 30, 40, 60, 70, 80 omgivna av en jordad metallram 50 i en automatdörr, enligt en utföringsforrn av föreliggande uppfinning.

Detaljerad beskrivning av föredragna utföringsforrner Här följer en detaljerad beskrivning av en antenn för en kapacitiv störningsskyddad avståndsmätning mot elektriskt ledande objekt, samt en kapacitiv närhetssensor innefattande en sådan antenn, för stömingsskyddad styming av exempelvis automatdörrar.

Med elektriskt ledande objekt innefattas i detta sammanhang även dielektriska material med förmåga att leda växelström.

Medelst den kapacitiva närhetssensorn innefattande antennen enligt föreliggande uppfinning, möjliggörs exempelvis att en automatdörrs rörelser och hastighet störningsskyddat och per automatik anpassas mot den hastighet med vilken ett elektriskt ledande objekt, såsom en människa eller en kundvagn i metall, närmar sig dörren. Därmed åstadkommes ett förbättrat skydd mot skada på människa och föremål eftersom dörren styrs på ett sådant sätt att objektet ej riskerar att komma i fysisk kontakt med densamma.

Genom att helt eller delvis omge en sensoryta i antennen enligt föreliggande uppfinning med elektriskt ledande elektroder som är spänningssatta åstadkommas dessutom en antenn och en närhetssensor innefattande antennen, som bättre motstár funktionsstörningar till följd av elektromagnetiska fält och väta och som samtidigt ges ett utökat kapacitivt mätområde genom den riktverkan som är åstadkommen via elektroderna.

Antennens eller funktionssätt kan jämföras med en plattkondensatorrnodell. I plattkondensatorn råder ett homogent fält och kondensatorns SGHSOITIS |»,|. 10 15 20 25 30 35 ' . 525 016 8 kapacitans är proportionell mot kondensatorplattors area A samt omvänt proportionell mot avståndet x mellan kondensatorplattoma.

Plattkondensatorns homogena fält beror på att kondensatorplattornas area antas vara oändligt stor. Detta förhållande gäller inte fullt ut för antennen eller sensorn enligt föreliggande uppfinning, men jämförelsen är trots detta relevant. Skillnaden i area mellan de objekt som skall detekteras är ofta liten. För små avstånd får därför areaförändringar hos det detekterade objektet liten inverkan på det av sensorn uppmätta avståndet till detsamma pga. sensorns "1/x" beroende enligt ovan.

Antennen enligt föreliggande uppfinning kan realiseras i plana skikt, enligt exemplen visade i fig. 1-2 och 4-6. Antennen kan alternativt även ha ett annat utseende. l fig. 1 visas antennen 10 enligt en utföringsform av föreliggande uppfinning i genomskärning. Antennen 10 består i denna utföringsform av en elektriskt ledande yta 20 som delvis är omgiven av två elektriskt ledande elektroder 30, 40. Den första elektroden 30 driver sensorytan 20 kapacitivt genom att den, via en ansluten spänningskälla, spänningssätts med en elektrisk potential V91 som är skild från den elektriska potentialen Vo hos ett mätobjekt, såsom en människa eller ett elektriskt ledande föremål. Antennen 10 är i exemplet enligt fig. 1 realiserad i flera skikt där skikten med elektriskt ledande material 20, 30, 40 är separerade av skikt med isolerande eller lågkonduktivt material.

Exempelvis kan det isolerande eller làgkonduktiva materialet, anordnat mellan respektive elektroder 30, 40 och sensorytan 20, utgöras av endera glas, plast, gummi, silikon eller en kombination av dessa material.

Sensorytan 20 och den första elektroden 30 är i en utföringsform av antennen 10 enligt uppfinningen utförda i ett elektriskt ledande halvledarrnaterial, såsom t.ex. tennoxid dopad med fluor. Den andra elektroden 40 utgörs exempelvis av en remsa silverpasta eller annan metall.

Omgivande antennskikten är en metallram 50 anordnad, vilken utgör ett referensplan med känd elektrisk potential, exempelvis jordpotentialen Vjord. Beroende på parametrar som mätobjektets avstånd till antennen, mätobjektets form, antennens form, mätobjektets elektriska egenskaper, och liknande kommer mätobjektet att ge upphov till en förändrad elektrisk potential Vs hos sensorytan 20 genom att denna kopplar kapacitivt till elektriskt ledande mätobjekt som närmar sig antennen och till referensplanet 50 med känd potential, såsom illustreras i fig. 2. Denna förändring av kapacitansen hos sensorytan 20 kan detekteras med känd teknik, se exempelvis patentskriften US 3 829 850 av Guetersloh, och kan användas för att detektera, upptäcka, ett elektriskt ledande objekt som nännar sig, och för att bestämma avstånd till- och hastighet för objektet gentemot antennen. Vanligen gäller sambandet |Vg1| >|Vs|>lVo|>|Vjord|. »n»1s 10 15 zo 25 30 35 525 016 f 9 Den andra elektroden 40 på antennen 10 fungerar för att minimera störande inverkan av väta på denna genom att koppla galvaniskt och/eller kapacitivt till sådan väta.

Elektroden 40 är för detta syfte spänningssatt att ge sådan väta på antennytan en potential Vg2 vars potentialbelopp ligger nära eller är lika med potentialbeloppet av sensorytans 20 potential. På detta sätt kommer väta på antennytan inte att sänka potentialbeloppet av sensorytans potential 20 nämnvärt. Väta på en antennyta, som saknar den andra elektroden 40, sänker sensorpotentialen Vs genom att ytan 20 kopplar kapacitivt till vätan, och därigenom falskt indikerar att ett mätobjekt finns framför antennen, vilket illustreras i fig. 3.

Detta undviks således med en antenn eller kapacitiv sensor innefattande den andra elektroden 40 som är spänningssatt till en potential Vg2 vars potentialbelopp ligger nära eller lika med sensorytans 20 potentialbelopp Vs.

De spänningssatta elektroderna 30, 40 åstadkommer tillsammans även en elektromagnetisk skärrnning av sensorytan 20 så att kapacitiviteten hos denna blir minimalt påverkad även av elektromagnetiska störningar. Detta är àstadkommet genom att elektrodema 30, 40 helt eller delvis omger sensorytan och på så sätt verkar i enlighet med den fysikaliska principen ”Faradays buf' för att avskärma elektromagnetiska fält från sensorytan 20. Kapacitansskillnader kan därför nästintill ostört mätas hos sensorytan, för att indikera närvaron av ett objekt oberoende av förekomsten av väta eller elektromagnetiska fält, samtidigt som antennen 10 även ges önskade riktegenskaper av elektrodema 30, 40 genom att dessa bidrar till att antennens kapacitiva mätområde utökas.

Den elektriskt jordade metallramen 50 anordnad runtom antennen 10, enligt en utföringsforrn av uppfinningen, bidrar också till dess riktegenskaper och elektriska störtàlighet. Den elektriska störtåligheten kan även ytterligare förbättras genom att elektroderna 30, 40, exempelvis, drivs med växelspänning kombinerat med faslàst detektering av sensorytans 20 potential Vs.

Om potentialbeloppet |Vg2| för den andra elektroden 40 är satt något större än sensorytans 20 potentialbelopp |Vs| när ett mätobjekt saknas så kommer, exempelvis en vattenexponering av antennen 10 att medföra att potentialbeloppet av sensorytans potential |Vs| ökar något, och därmed erhålls en indikation på att det finns vatten på antennen. Om ett rimligt stort mätobjekt, såsom en människa, kommer framför antennen 10 kommer inverkan från objektet att dominera och sänka potentialbeloppet av sensorytans 20 potential |Vs| kapacitivt och sålunda indikera närvaron av objektet.

Potentialbeloppet |Vg2| över den andra elektroden 40 kan alternativt sättas lika med sensorytans potentialbelopp |Vs| när ett mätobjekt saknas framför antennen 10 för att minimera inverkan av väta på antennens yta. Antennens räckvidd, dvs. mätområdets utsträckning, mot olika mätobjekt minskar i takt med en ökad vattenexponering. »a 10 15 2012 25 30 35 525 016 10 En sådan indikering av vatten på antennytan enligt det ovan beskrivna kan exempelvis användas för att signalera en automatisk reglering av spänningssättningen till elektrodema 30, 40 via innefattad drivelektronik, för att anpassa utstråckningen av sensorytans 20 kapacitiva mätomràde så att antennens räckvidd är opåverkad av vätan.

Antennens 10 räckvidd beror bl.a. på regnintensitet, rumslig antennorientering och liknande.

En tillämpning av antennen enligt föreliggande uppfinning kan vara i automatdörrar, där antennen då ingår i närhetssensorer för personsäkerhet och/eller sensorer för hastighetsreglering av automatdörren.

Enligt en utföringsform av föreliggande uppfinning år antennen 10 innefattad i en kapacitiv närhetssensor för störningsskyddad styrning av en automatdörr via sensorsignaler till en styrenhet. Närhetssensorn innefattar för detta syfte en elektronikdel med ett styrorgan, ett I/O-organ, åtminstone en av ett analogt och ett digitalt signalbehandlingorgan anslutet till en antenndel som innefattar åtminstone en kapacitiv antenn 10, enligt föreliggande uppfinning, vilken är anordnad i automatdörren för avståndsmåtning mot elektriskt» ledande objekt. Elektronikdelen kan vara anbringad vid, på eller i anslutning till dörren. Antennen 10 innefattar i sin tur åtminstone en elektriskt ledande sensoryta 20, åtminstone ett referensplan 50 med fastlagd elektrisk potential och åtminstone två elektroder 30, 40. Elektroderna 30, 40 är anordnade att helt eller delvis omge sensorytan 20, och den första elektroden 30, får via en ansluten spänningskälla, en första elektrisk potential Vg1 vilket åstadkommer att sensorytan 20, via en kapacitiv anslutning mot den första elektroden 30 samt mot referensplanet 50, ges en sensorpotential Vs vars potentialbelopp är något mindre än den första potentialens Vg1 potentialbelopp. Den andra elektroden 40 erhåller, via en ansluten spänningskälla, en andra elektrisk potential Vg2 vars potentialbelopp kan awika i spänningsområdet sensorpotentialens Vs potentialbelopp och ett förutbestämt litet värde kring sensorpotentialens Vs potentialbelopp. De spänningssatta elektroderna 30, 40, som helt eller delvis omger sensorytan 20 utgör en elektromagnetisk skärmning av densamma.

Antennen 10 innefattar vidare åtminstone ett av ett làgkonduktivt och ett isolerande material anordnat mellan respektive elektroder 30, 40 och sensorytan 20. Nårvaron av ett objekt med en elektrisk potential Vo vars potentialbelopp är lägre än potentialbeloppet av sensorytans 20 potential Vs indikeras i sensom genom att potentialbeloppet av sensorytans potential Vs minskar när objektets avstånd från antennen 10 minskar. Den andra elektroden 40 åstadkommer åtminstone en av en galvanisk och kapacitiv anslutning till eventuell våta på antennen 10 varvid denna väta fàr den andra potentialen Vg2 vilket medför att potentialbeloppet av sensorytans potential Vs är minimalt påverkad av vätan, och betyder att potentialskillnader hos den störningsskyddade sensorytan 20 medför kapacitansskillnader hos densamma som beror på avståndet till objektet och inte av störningar. Nårhetssensorns elektronikdel innefattar vidare drivelektronik för en varierbar spännningssättning av :atv a 10 15 20 25 30 35 525 016 11 elektroderna 30, 40. Storleken på kapacitansskillnader hos sensorytan 20 mäts sedan via signalbehandlingsorganet och utgör styrdata i form av sensorsignaler till närhetssensorns styrenhet för en störningsskyddad styrning av dörren anpassat efter objektets rörelser.

Styrenheten är, enligt en utföringsform av uppfinningen, anordnad att anpassa dörrens hastighet enligt en regel, som beror på åtminstone en av parametrarna: Objektets hastighet mot dörren.

Objektets avstånd från dörren.

Objektets form.

Objektets elektriska egenskaper.

Dörrens användningsområde.

Antennstorlek.

Sensorsignal.

Miljöförhållande.

Medelst regeln, som beror på en eller flera av parametrama listade ovan, kan dörrens hastighet bl.a. styras av objektets hastighet mot dörren och därigenom åstadkomma ett skydd mot knuffning och fastklämning mellan dörrblad och dörrkarm av objekt som närmar sig dörren.

En utföringsform av den kapacitiva närhetssensom enligt föreliggande uppfinning anger att signalbehandlingsorganet frekvent i tiden mäter de kapacitiva skillnadema hos sensorytan mot referensplanet, varvid objektets hastighet momentant erhålles medelst beräkningar av hur avståndet mot objektet förändras i tiden, via ett innefattat beräkningsorgan.

Sensorns avstànds- och hastighetsmätande förmåga kan användas till att anpassa dörrhastigheten analogt mot objektets hastighet. Om objektets hastighet exempelvis är mindre än "dörrhastigheten" anpassar styrenheten, exempelvis med hänsyn tagen till parametrarna ovan och via signaler från styrorganet, dörrens hastighet till objektets hastighet och dörren följer därmed objektet.

En ytterligare annan utföringsform av den kapacitiva närhetssensorn enligt föreliggande uppfinning anger att styrorganet är en mikroprocessor ansluten mot en AID- omvandlare och programvara för digital Signalbehandling. l en därtill annan utföringsform av den kapacitiva närhetssensorn enligt föreliggande uppfinning är sensorytans 20 elektriska potential anordnad inställbar via drivelektroniken genom att spänningsbeloppen till elektroderna 30, 40 är anordnade inställbara sà att sensorytans 20 kapacitiva mätområde även omfattar kanterna pà dörren. Därmed åstadkommas en ökad säkerhet mot knuffning och fastklämning av objekt mellan dörrbladet och dörrkarmen. 10 15 w 25 30 35 525 016 12 l figur 5 visas det kapacitiva mätområdets utbredning för en antenn 10 genom kurvor med konstant signalnivå. Varje kurva ifiguren svarar mot en viss signalnivå. För små signalnivåer erhålls kurvor som sträcker sig utanför sensorytan 20.

Vidare är en annan utföringsform av en antenn till en kapacitiv närhetssensor enligt föreliggande uppfinning visad i fig. 6. Antennen 10 till närhetssensorn är i denna utföringsform innefattad såsom väsentligen transparenta skikt i en yta i en automatdörr och består av ett första och ett andra glasskikt 60, 70 med ett plastskikt 80 anordnat mellan sig.

Det första glasskiktet 60 är anordnat innerst i dörren och det andra glasskiktet 70 ytterst i dörren i ett förhållande till varandra. Den första elektroden 30 utgörs av ett lager fluordopad tennoxid anbringat på det första glasskiktets 60 ena yta och sensorytan 20 utgörs av ett lager fluordopad tennoxid anbringat på det andra glasskiktets 40 ena yta. Den andra elektroden 40 utgörs exempelvis av åtminstone en av en remsa metall och silverpasta anbringad på det andra glasskiktets 70 andra yta. Medelst denna sammansättning av antennen 10 är sålunda sensorytan 20 anordnad framför den första elektroden 30 gentemot mätobjekt som närmar sig dörren och den andra elektroden 40 är anordnad mellan mätobjekt och sensorytan 20, för att åstadkomma störningsskyddet mot elektromagnetism och våta samt för att åstadkomma riktverkan med utökat mätområde åt antennen 10.

I vidare en utföringsform av närhetssensorn enligt föreliggande uppfinning är två likadana antenner 10 anordnade med de yttre elektroderna 40 vettandes åt motsatta håll i antenndelen till sensorn i automatdörren för att möjliggöra detektering av objekt som närmar sig dörren från bägge håll.

Signalbehandlingsorganet används för att demodulera växelspänning till en långsamt varierande spänning, vilken utgör ett mått på objektets närhet till antennen 10.

Växelspänningen bidrar ytterligare till att undertrycka elektromagnetiska störningar.

Signalbehandlingsorganet utgörs, i en utföringsfonn av närhetssensorn enligt föreliggande uppfinning, av analoga förstärkare och digital Signalbehandling i en mikroprocessor.

Styrorganet utgörs, i en uföringsforrn av uppfinningen, av en mikrokontroller eller mikroprocessor med innefattad programvara för behandling av insignaler fràn sensorn för dörrens styrning.

Enligt en annan utföringsforrn av uppfinningen utgörs I/O-organet av analoga och digitala in- och utgångar.

Ovan ej specifikt angivna medel och organ för att uppnå ändamålen med föreliggande uppfinning kan bestå av hårdvara, programvara eller en kombination av bägge, som i sig är kända för en fackman inom teknikområdet. “ ' i 525 016 13 Föreliggande uppfinning har beskrivits i form av föredragna utföringsformer, men är för den skull inte begränsad till dessa, utan det är bilagda patentkravs avfattning som definierar uppfinningen för en fackman inom teknikomràdet.

Claims (21)

v Iou 10 15 20 25 30 35 “ _ 525 016 14 Patentkrav

1. Antenn (10) för kapacitiv störningsskyddad avständsmätning mot elektriskt ledande objekt, k ä n n e t e c k n a d av: åtminstone en elektriskt ledande sensoryta (20); åtminstone ett referensplan (50) med fastlagd elektrisk potential; åtminstone två elektroder (30, 40), som delvis omger sensorytan (20), varvid den första elektroden (30), via en ansluten spänningskälla, erhåller en första elektrisk potential (Vg1), och varvid sensorytan (20), via kapacitiv anslutning mot den första elektroden (30) samt mot referensplanet (50), erhåller en sensorpotential (Vs) vars potentialbelopp är nàgot mindre än potentialbeloppet av den första potentialen (Vg1), och varvid den andra elektroden (40), via en ansluten spänningskälla, erhåller en andra elektrisk potential (Vg2) vars potentialbelopp kan awika i spänningsomràdet sensorpotentialens (Vs) potentialbelopp och ett förutbestämt litet värde kring sensorpotentialens (Vs) potentialbelopp, och där de spänningssatta elektroderna (30, 40) delvis omgivande sensorytan (20) utgör en elektromagnetisk skärmning; åtminstone ett av ett lågkonduktivt och ett isolerande material anordnat mellan respektive elektroder (30, 40) och sensorytan (20); och varvid närvaron av ett objekt med en elektrisk potential (Vo) vars potentialbelopp är lägre än potentialbeloppet av sensorytans potential (Vs) indikeras genom att potentialbeloppet av sensorytans potential (Vs) minskar när objektets avstånd från antennen (10) minskar, varvid den andra elektroden (40) vid väta på antennen (10) åstadkommer åtminstone en av en galvanisk och kapacitiv anslutning till vätan därmed åstadkommande den andra potentialen (Vg2), varvid sensorytans potential (Vs) är minimalt påverkad av vätan, och varvid potentialskillnader hos den därmed störningsskyddade sensorytan (20) åstadkommer mätbara kapacitansskillnader hos densamma, vilka beror på antennens (10) avstånd till objektet.

2. Antenn enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a d av att beloppet av den andra potentialen (Vg2) är satt lika med sensorpotentialens (Vs) belopp för att minimera inverkan av väta på antennen ( 10).

3. Antenn enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a d av att beloppet av den andra potentialen (Vg2) är satt något större än beloppet av sensorpotentialen (Vs), varvid väta på antennen (10) indikeras genom att sensorpotentialens (Vs) belopp därmed ökar.

4. Antenn enligt något av krav 1-3, k ä n n e t e c k n a d av att elektroderna (30, 40) är anordnade i skilda skikt på ett bestämt avstånd från sensorytan (20), som är anordnad i ytterligare ett skikt.

5. Antenn enligt något av krav 1-4, k ä n n e t e c k n a d av att sensorytan (20), är anordnad i ett skikt mellan elektrodskikten, varvid sensorytan (20) är skyddad av dessa. nan-n 10 15 zo 25 30 35 525 016 f 15

6. Antenn enligt något av krav 1-5, k ä n n e t e c k n a d av att den andra elektroden (40) har en förhållandevis mycket mindre ledande yta än den första elektroden (30) respektive sensorytan (20).

7. Antenn enligt något av krav 1-6, k ä n n e t e c k n a d av att den andra elektroden (40) utgörs av ett band av ledande material med 0,1-50 mm bredd.

8. Antenn enligt något av krav 1-7, k ä n n e t e c k n a d av att den första elektroden (30) har en förhållandevis lika stor ledande yta som sensorytan (20).

9. Antenn enligt något av krav 1-8, k ä n n e t e c k n a d av att sensorytan (20) utgörs av elektriskt ledande färg, metall, metallfolie, konduktivt gummi eller liknande material.

10. Antenn enligt något av krav 1-8, k ä n n e t e c k n a d av att sensorytan (20) och den första elektroden (30) utgörs av elektriskt ledande halvledarmaterial, såsom tennoxid dopad med fluor.

11. Antenn enligt något av krav 1-8, k ä n n e t e c k n a d av att elektrodema (30, 40) utgörs av elektriskt ledande färg, metall, metallfolie eller konduktivt gummi.

12. Antenn enligt något av krav 1-11, k ä n n e t e c k n a d av att materialet anordnat mellan respektive elektroder (30, 40) och sensorytan (20) utgörs av endera glas, plast, gummi, silikon eller en kombination av dessa material.

13. Antenn enligt något av krav 1-12, k ä n n e t e c k n a d av att elektroderna (30, 40) och sensorytan (20) är anbringade som skilda skikt på olika ytor av åtminstone ett av glas, plast och gummi.

14. Antenn enligt något av krav 1-13, k ä n n e t e c k n a d av att den är väsentligen transparent och anordnad i ett flertal skikt i en yta till en automatdörr.

15. Kapacltiv närhetssensor, för störningsskyddad styrning av en automatdörr via en styrenhet, varvid sensorn har en elektronikdel innefattande ett styrorgan, I/O-organ, åtminstone en av ett analogt och ett digitalt signalbehandlingorgan, vilket är anslutet till en antenndel med en antenn (10) anordnad i dörren, för avståndsmätning mot elektriskt ledande objekt, k ä n n e t e c k n a d av att antennen (10) innefattar: åtminstone en elektriskt ledande sensoryta (20); åtminstone ett referensplan (50) med fastlagd elektrisk potential; åtminstone två elektroder (30, 40), som delvis omger sensorytan (20), varvid den första elektroden (30), via en ansluten spänningskälla, erhåller en första elektrisk potential (Vg1), och varvid sensorytan (20), via kapacitiv anslutning mot den första elektroden (30) samt mot referensen (50), erhåller en sensorpotential Vs) vars potentialbelopp är något mindre än potentialbeloppet av den första potentialen (Vg1), och varvid den andra elektroden (40), via en ansluten spänningskälla, erhåller en andra elektrisk potential (Vg2) vars potentialbelopp kan avvika i spänningsområdet sensorpotentialens (Vs) potentialbelopp och anno. 10 15 20 25 30 35 525 016 16 ett förutbestämt litet värde kring sensorpotentialens (Vs) potentialbelopp, och där de spänningssatta elektroderna (30, 40) delvis omgivande sensorytan (20) utgör en elektromagnetisk skärmning; åtminstone ett av ett lågkonduktivt och ett isolerande material anordnat mellan respektive elektroder (30, 40) och sensorytan (20); och varvid närvaron av ett objekt med en elektrisk potential (Vo) vars potentialbelopp är lägre än potentialbeloppet av sensorytans potential (Vs) indikeras genom att potentialbeloppet av sensorytans potential (Vs) minskar när objektets avstånd från antennen (10) minskar, varvid den andra elektroden (40) vid väta på antennen (10) åstadkommer åtminstone en av en galvanisk och kapacitiv anslutning till vätan därmed åstadkommande den andra potentialen (Vg2), varvid sensorytans potential (Vs) är minimalt påverkad av vätan, och varvid potentialskillnader hos den därmed störningsskyddade sensorytan (20) åstadkommer kapacitansskillnader hos densamma som beror pà avståndet till objektet; elektronikdelen vidare innefattar drivelektronik för en varierbar spännningssättning av elektroderna (30, 40); och varvid storleken på kapacitansskillnader hos sensorytan (20) mäts via signalbehandlingorganet och utgör styrdata i fonn av sensorsignaler till styrenheten för en störningsskyddad styrning av dörren anpassat efter objektets rörelser.

16. Kapacitiv närhetssensor enligt krav 15, k ä n n e t e c k n a d av att signalbehandlingorganet frekvent i tiden mäter de kapacitiva skillnadema hos sensorytan (20) mot referensplanet (50), varvid objektets hastighet, via ett innefattat beräkningsorgan, momentant erhålles medelst beräkningar av hur avståndet mot objektet förändras i tiden.

17. Kapacitiv närhetssensor enligt något av krav 15-16, k ä n n e t e c k n a d av att styrenheten är anordnad att anpassa dörrens hastighet enligt en regel, som beror på åtminstone en av parametrarna: objektets hastighet mot dörren; objektets avstånd från dörren; objektets fonn; objektets elektriska egenskaper dörrens användningsområde; antennstorlek; sensorsignal; miljöförhållande; varvid dörrens hastighet är styrd av objektets hastighet mot dörren, åstadkommande ett skydd mot knuffning och fastklämning mellan dörrblad och dörrkarm av objekt som närmar sig dörren. sanna 10 15 26 25 30 525 016 17

18. Kapacitiv närhetssensor enligt något av krav 15-17, k ä n n e t e c k n a d av att styrorganet är en mikroprocessor som är ansluten mot en A/D-omvandlare och programvara för digital Signalbehandling.

19. Kapacitiv närhetssensor enligt något av krav 15-18, k ä n n e t e c k n a d av att sensorytans (20) elektriska potential (Vs) är anordnad inställbar via drivelektroníken genom att spänningsbeloppen till elektroderna (30, 40) är anordnade inställbara så att sensorytans (20) kapacitiva mätomráde även omfattar kanterna pà dörren, varvid en ökad säkerhet mot knuffning och fastklämning av objekt mellan dörrbladet och dörrkarrnen är åstadkommen.

20. Kapacitiv närhetssensor enligt något av krav 15-19, k ä n n e t e c k n a d av att referensplanet (50) i antennen (10) utgörs av en jordad metallram runt densamma.

21. Kapacitiv närhetssensor enligt något av krav 15-20, k ä n n e t e c k n a d av att antennen (10) i dörren består av ett första och ett andra glasskikt (60, 70) med ett plastskikt (80) anordnat mellan sig, varvid det första glasskiktet (60) är anordnat innerst i dörren och det andra glasskiktet (70) ytterst i dörren i ett förhållande till varandra, varvid den första elektroden (30) utgörs av ett lager fluordopad tennoxid anbringat på det första glasskiktets ena yta, varvid sensorytan (20) utgörs av ett lager fluordopad tennoxid anbringat pà det andra glasskiktets (70) ena yta, och varvid den andra elektroden (40) utgörs av àtrninstone en av en remsa metall och silverpasta anbringad på det andra glasskiktets andra yta, varvid sensorytan (20) därmed är anordnad framför den första elektroden (30) gentemot mätobjekt och den andra elektroden (40) är anordnad mellan mätobjekt och sensorytan (20), för att åstadkomma störningsskyddet mot elektromagnetism och väta samt för att åstadkomma en riktverkan med utökat mätområde åt antennen (10).