TWI554927B - 指向性電容感應設備 - Google Patents

Description

指向性電容感應設備

本發明係關於一種自動感應之設計，特別是關於一種指向性電容感應設備。

隨著科技的進步，為了使生活方便，許多感應技術也因應而生，以用來自動感應使用者的動作。譬如自動沖水的水龍頭、自動門或保全防盜的設備等。這些具有自動感應的設備是採用紅外線感應技術，習知的紅外線感應技術有兩種，為主動式紅外線感應以及被動式紅外線感應。主動式的紅外線感應是藉由紅外線發射器發射出紅外線，當使用者行進到紅外線發送的路線時，使用者阻擋了紅外線導致紅外線接收器收不到紅外線而感應到使用者。而被動式紅外線感應是藉由偵測人體體溫產生的熱輻射的紅外線來感應到使用者。

然而主動式紅外線感應的紅外線收發器在長時間連續發送紅外線以及偵測紅外線是相當耗能的，而且也只能單向性感應到使用者是否在感應區域內，無法感應出使用者距離的遠近、或是使用者的位置方向，當然也無法感應到使用者的行進路線或速度。特別是在保全防盜系統中，即使設置許多紅外線感測器，仍然會有感應死角，所以只要避開只具有單向偵測的紅外線接收器，就可以突破保全防盜系統。而被動式紅外線感應是藉由偵測到溫度來感應，所以容易因為環境溫度的變化而作出錯誤判斷，使得使用的場所有所限制。

緣此，本發明之目的即是提供一種指向性電容感應設備，使其感應使用者的位置、移動方向、且/或移動速度，提供自動感應使用者的功效。

本發明為解決習知技術之問題所採用之技術手段係一種指向性電容感應設備，用於感應一感應空間中受感應體之數量、大小、位置、移動方向、且/或移動速度，指向性電容感應設備係包含二個以上的近接電容感應裝置、一分析裝置。二個以上的近接電容感應裝置產生二個以上的電荷感應場，這些電荷感應場之聯集範圍形成感應空間，各近接電容感應裝置係根據其電荷感應場對應受感應體而感應到之電荷變化而個別產生一電荷感應資訊。一分析裝置連接這些近接電容感應裝置而接收這些電荷感應資訊，分析裝置依據這些電荷感應場之分布與對應的電荷感應資訊之強弱變化而分析出一指向性資訊，指向性資訊係包括受感應體之數量、大小、位置、移動方向、且/或移動速度。

在本發明的一實施例中，這些電荷感應場具有一個以上的交集範圍而形成一交集感應空間。

在本發明的一實施例中，這些近接電容感應裝置之電荷感應場具有相異的或可調整的感應靈敏度。

在本發明的一實施例中，這些近接電容感應裝置之電荷感應場具有相異的或可變相的電場極性。

在本發明的一實施例中，這些近接電容感應裝置之電荷感應場具有相反方向的電場極性。

在本發明的一實施例中，近接電容感應裝置之電荷感應場係為共軛。

在本發明的一實施例中，更包括一回應裝置，其連接分析裝置而根據分析裝置之指向性資訊來作動。

在本發明的一實施例中，回應裝置係為一衛浴沖水裝置。

在本發明的一實施例中，回應裝置係為一保全防盜裝置。

在本發明的一實施例中，回應裝置係為一電性開關裝置。

經由本發明所採用之技術手段，藉由兩個以上的近接電容感應裝置而能感應到受感應體之位置、移動方向、且/或移動速度，提供沒有感應死角以及不容易判斷錯誤的功效，並且採用近接電容感應裝置較為省能，且適用各種場所，也不限於只能感測到人的溫度，受感應體可以是金屬、塑膠、液體或木材等，大幅提高自動感應裝置的實用性。

本發明所採用的具體實施例，將藉由以下之實施例及附呈圖式作進一步之說明。

100、100a、100b‧‧‧指向性電容感應設備

1a、1b、1c、1d、1e、1f‧‧‧近接電容感應裝置

11a、11b、11c、11d、11e、

11f‧‧‧電荷感應場

12、12a、12b‧‧‧感應空間

13‧‧‧交集感應空間

2、2a、2b‧‧‧回應裝置

20‧‧‧保全空間

21‧‧‧電磁閥水龍頭

22‧‧‧洗手槽

3‧‧‧分析裝置

B‧‧‧受感應體

L‧‧‧燈

T‧‧‧欲保護物

第1圖係顯示依據本發明之第一實施例的指向性電容感應設備之正面示意圖；第2圖係顯示依據本發明之第二實施例的指向性電容感應設備之立體示意圖；第3圖係顯示依據本發明之第二實施例的指向性電容感應設備之平面電荷感應場示意圖；第4圖係顯示依據本發明之第三實施例的指向性電容感應設備之側面示意圖。

請參閱第1圖，其係顯示依據本發明之第一實施例的指向性電容感應設備100之正面示意圖，其包括二個近接電容感應裝置1a、1b、一回應裝置2、以及一分析裝置3。

在本實施例中回應裝置2為一衛浴沖水裝置，包括有一電磁閥水龍頭21及一洗手槽22。二個近接電容感應裝置1a、 1b分別設置在洗手槽22的兩側，並且分別產生一電荷感應場11a、11b，且二個電荷感應場11a、11b的電場極性為可調整而相異，並且經調整後而有相異的感應靈敏度。近接電容感應裝置產生的電荷感應場係自近接電容感應裝置而向外發散，且電荷感應場係涵蓋數公分到數公尺之外的空間範圍。而在本實施例中，二個電荷感應場11a、11b所聯集的範圍形成一感應空間12，且大體上涵蓋住洗手槽22的容置空間。而交集的範圍形成一交集感應空間13，且涵蓋電磁閥水龍頭21出水口的臨近空間。當有一受感應體B進入到電荷感應場11a、11b時，因為受感應體B本身帶有的電荷而使電荷感應場11a、11b產生電荷變化，進而讓二個近接電容感應裝置1a、1b藉由電荷感應場11a、11b的電荷變化而產生對應的電荷感應資訊，其中，電荷感應資訊的強弱代表與近接電容感應裝置1a、1b的遠近。再者，一個近接電容感應裝置只能感應受感應體B與感應的那一個近接電容感應裝置之間的距離，所以不能判斷出感應受感應體B是在近接電容感應裝置的那一個方向。而設置兩個近接電容感應裝置則可以藉由受感應體與兩個近接電容感應裝置個別的相對距離，以及透過三角函數等運算後，分析出受感應體B更精確的水平位置、水平移動方向、且/或水平移動速度，其分析位置的方式與衛星定位系統類似。所以藉由設置二個以上的近接電容感應裝置可以分析出受感應體B的精確位置、移動方向、且/或移動速度。此外，在有多個受感應體進入感應空間的情況下，則感應空間中會對應產生多個電荷變化而使近接電容感應裝置能分析出受感應體的數量，並且根據各個感應體於感應空間中改變其占據的空間大小的電荷變化而分析出各個受感應體的體積大小。

分析裝置3與二個近接電容感應裝置1a、1b連接，以接收二個近接電容感應裝置1a、1b產生的電荷感應資訊。分析裝置3根據電荷感應資訊之強弱變化而分析出受感應體B的數 量、大小、位置、移動方向、且/或移動速度等的指向性資訊。詳細而言。首先，受感應體B進入到二個電荷感應場11a、11b中的任一個電荷感應場11a或11b，但是未進入二個電荷感應場11a、11b交集形成的交集感應空間13時，分析裝置3根據近接電容感應裝置1a或1b傳送的電荷感應資訊而分析出受感應體B距離近接電容感應裝置1a或1b的距離。然後，當受感應體B進入到二個電荷感應場11a、11b交集的範圍形成的交集感應空間13時，分析裝置3根據二個近接電容感應裝置1a、1b同時傳送來的電荷感應資訊而得知受感應體B分別離二個近接電容感應裝置1a、1b的距離。最後，分析裝置3藉由受感應體B與兩個近接電容感應裝置1a、1b個別的距離而分析出受感應體B的指向性資訊，指向性資訊的內容包括受感應體B是經過二個電荷感應場11a、11b中的任一個電荷感應場11a或11b後再到二個電荷感應場11a、11b交集形成的交集感應空間13。此時，電磁閥水龍頭21根據分析裝置之指向性資訊而進行沖水。而在其他情況下，譬如同一時間下，二個電荷感應場11a、11b因為地震而使得兩個近接電容感應裝置1a、1b同時產生電荷感應資訊，則分析裝置分析的指向性資訊與作動的設定內容不同，則不進行沖水。

藉由近接電容感應裝置來感應受感應體可以不受環境溫度的限制，而且近接電容感應裝置也較為省電。再者，習知使用近接電容感應裝置容易因為整個感測空間的振動，譬如地震、或是整個感測空間的濕度變化等而誤判。而本發明之第一實施例之指向性電容感應設備100藉由二個電荷感應場11a、11b的交集，使得分析裝置3藉此判斷是否有受感應體B以及受感應體B的作動是否正確，以解決習知近接電容感應裝置誤判的問題。

請參閱第2至3圖，其係顯示依據本發明之第二實施例的指向性電容感應設備100a，與第一實施例之指向性電容感應設備100的差異在於第二實施例的指向性電容感應設備100a包 括三個近接電容感應裝置1c、1d、1e，而且回應裝置2a是一保全防盜裝置，例如警報器。在本實施例中，近接電容感應裝置1c、1d設置於地板之兩個不同位置，其個別產生的電荷感應場11c、11d的電場極性朝向天花板而發散(圖未示)，而二個電荷感應場11c、11d的聯集範圍形成的感應空間12a涵蓋一保全空間20。近接電容感應裝置1e設置於欲保護物T上方的天花板，其產生的電荷感應場11e的電場極性與近接電容感應裝置1c、1d相反，為朝向地板且涵蓋欲保護物。其中，二個電荷感應場11c、11d的感應靈敏度較近接電容感應裝置1e具有較大的感應空間，但是精確度較低，譬如比較大的體積的物體才感應的到，且感應的物體的位移變化精準度也較低。

當受感應體B進入保全空間20時，分析裝置3藉由二個電荷感應場11c、11d的電荷感應資訊分析出受感應體B距離保護物T的水平距離(參閱第3圖所示)。然後當受感應體B進入到近接電容感應裝置1e的電荷感應場11e涵蓋的空間時，分析裝置3藉由近接電容感應裝置1e的電荷感應場11e的高靈敏度而得到的精確電荷感應資訊，可以精確地感應到微小的位移變化，例如手離欲保護物T的距離可以精準到幾公分。而分析裝置3藉由上述的技術手段而得到的指向性資訊，當受感應體B進入保全空間20時，警報器還不會作動。然後受感應體B進入到近接電容感應裝置1e的電荷感應場11e涵蓋的空間時，保全防盜裝置開始發出通知給保全人員，請保全人員注意。當受感應體B靠近欲保護物T到一定程度時，例如10cm，則警報器開始作動響鈴。藉此可以達到全方位無感應死角的功效。

請參閱第4圖所示，本發明之第三實施例的指向性電容感應設備100b設置有比前述之實施例更多的近接電容感應裝置1f，以及回應裝置2b在本實施例中為一電性開關。各個近接電容感應裝置1f之電荷感應場11f具有可調整的靈敏度以應用於各 種場合，且上下對應的兩個近接電容感應裝置1f的電荷感應場11f為共軛成對，以提高感應的精確度。在本實施例中，指向性電容感應設備100b係應用於走道的燈飾，當受感應體B從走道之感應空間12b的一端往另一端行走時，根據受感應體B的行進的路線、速度及方向而使電性開關受觸發以開啟前方的燈L，並且關閉後方的燈L。當然，本發明不限於此，電性開關也可以應用於音響或電動窗簾等的開啟或關閉，只要配合近接電容感應裝置感應受感應體的作動即可控制。本發明的指向性電容感應設備解決了習知技術的缺點，提供省能、適用各種場所、無感應死角以及不容易判斷錯誤的感應功效。

以上之敘述僅為本發明之較佳實施例說明，凡精於此項技藝者當可依據上述之說明而作其它種種之改良，惟這些改變仍屬於本發明之發明精神及以下所界定之專利範圍中。

100‧‧‧指向性電容感應設備

1a、1b‧‧‧近接電容感應裝置

11a、11b‧‧‧電荷感應場

12‧‧‧感應空間

13‧‧‧交集感應空間

2‧‧‧回應裝置

21‧‧‧電磁閥水龍頭

22‧‧‧洗手槽

3‧‧‧分析裝置

B‧‧‧受感應體

Claims (9)

1. 一種指向性電容感應設備，用於感應一感應空間中受感應體之數量、大小、位置、移動方向、且/或移動速度，該指向性電容感應設備係包含：二個以上的近接電容感應裝置，產生二個以上的電荷感應場，該些電荷感應場之聯集範圍形成該感應空間，該些電荷感應場具有一個以上的交集範圍而形成一交集感應空間，該各近接電容感應裝置係根據其該電荷感應場對應該受感應體而感應到之電荷變化而個別產生一電荷感應資訊；以及一分析裝置，連接該些近接電容感應裝置而接收該些電荷感應資訊，該分析裝置依據該些電荷感應場之分布與對應的該電荷感應資訊之強弱變化而分析出一指向性資訊，該指向性資訊係包括該受感應體之數量、大小、位置、移動方向、且/或移動速度。
2. 如請求項1所述之指向性電容感應設備，其中該些近接電容感應裝置之電荷感應場具有相異的或可調整的感應靈敏度。
3. 如請求項1所述之指向性電容感應設備，其中該些近接電容感應裝置之電荷感應場具有相異的或可變相的電場極性。
4. 如請求項3所述之指向性電容感應設備，其中該些近接電容感應裝置之電荷感應場具有相反方向的電場極性。
5. 如請求項1所述之指向性電容感應設備，其中該些近接電容感應裝置之電荷感應場係為共軛。
6. 如請求項1所述之指向性電容感應設備，更包括一回應裝置，其連接該分析裝置而根據分析裝置之指向性資訊來作動。
7. 如請求項6所述之指向性電容感應設備，其中該回應裝置係為一衛浴沖水裝置。
8. 如請求項6所述之指向性電容感應設備，其中該回應裝置係為一保全防盜裝置。
9. 如請求項6所述之指向性電容感應設備，其中該回應裝置係為一電性開關裝置。