(57)【要約】フェイルセーフ回路（１３）とモジュラーユニット（１００）を有する容量性存在検出装置である。フェイルセーフ回路（１３）はセンサーに低電圧（図５）を送り、抵抗器を介して発振器（１８）に電圧を接続することを含んでいる。回路の開閉器の接地は発振器（１８）の周波数を変え、フェイルセーフ回路（１３）の問題を示している。装置はまた複数のインダクタンスコイル（２８）を含み、システムの周波数を同調させるように選択される。回路は受信機送信機カード（１０６）と共に結合されるカードに供給され、所望の適用のためのシステムの使用を容易に促進する。
2004510990.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
センサー及び発振器での使用のための容量性存在検出システムであって、前記存在検出システムはフェイルセーフ装置を有し、前記装置は、
前記センサーを介して電気回路により接続される電源と、
前記電源に接続され、前記電気回路が開放された時に信号を生成するように動作可能な信号手段と、
を備えていることを特徴とする容量性存在検出システム。
【請求項２】
前記信号手段は発振器をさらに備え、該発振器は前記電気回路により限定される電圧の変化に応答し、前記発振器により生成された信号の周波数を変えるようになっている請求項１の容量性存在検出システム。
【請求項３】
前記電気回路は中心ワイヤとシールドを有する同軸ケーブルをさらに備え、前記中心ワイヤは前記電源に接続され、前記シールドは前記信号手段に接続される請求項１の容量性存在検出システム。
【請求項４】
発振器及びセンサーに接続されたＬＣタンク回路を有する容量性存在検出システムであって、
前記発振器に選択的に接続された複数の誘導コイルを備え、前記発振器の前記周波数は前記複数のコイルの一つへの接続に応じて可変となっていることを特徴とする容量性存在検出システム。
【請求項５】
センサーを有する容量性存在検出システムであって、
発振器を有する前記センサーに接続されるモジュールと、
カードを受け入れるスロットを有する通信ボックスと、
信号カードを有する少なくとも一つの分離可能なカードと、
前記通信ボックスから信号を受け取る受信ボックスと、
を備えていることを特徴とする容量性存在検出システム。
【請求項６】
無線送信機をさらに備え、前記通信ボックスで受け取り可能に設けられている請求項５の容量性存在検出システム。
【請求項７】
前記通信ボックスに取り付けられた電源をさらに備えている請求項６の容量性存在検出システム。
【請求項８】
センサー及び発振器を有する容量性存在検出システムであって、該システムは、前記発振器からの周波数のダウンシフトの間に発生するエラー信号を選択的に防止するための手段を備えていることを特徴とする容量性存在検出システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は容量性存在検出システムの使用のための検出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
動作検出システムは駐車ゲートのような装置に対する人又は車両の存在を検出するものとして公知である。連続波の出力による振動からの信号の周波数の変化率を利用するシステムの一つのタイプは、Ｓｉｍｏｎに対する米国特許５，３３７，０３９号に開示されている。そのシステムは、容量性プレート又はセンサーに送られる予め設定された周波数範囲の波を作る発振器を利用している。そのセンサーは駐車ゲートのような装置に取り付けられている。そのセンサーはコンデンサーの一つのプレートとして機能する同軸ケーブルの形式をしている。そのケーブルはクリップによりゲートに取り付けられている。センサーが伝導物に近接すると、予め設定された信号の周波数が変化する。周波数の変化率が所定の割合を超えた場合、エラー信号が生成される。エラー信号は信号を発する制御装置に送られ、ゲートの動きを停止させる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、現在公知なシステムは一定の環境に置かれた時に実質上の制限を有している。センサーのノイズ、環境及び動作はシステムの有効性を制限することがある。したがって、本発明の目的は、広範囲な適用において簡略且つ容易に使用される存在検出システムを提供することである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明の容量性存在検出システムは、センサーが破壊又は損傷した場合に警報を与えるように作動するフェイルセーフ回路を含んでいる。電圧はセンサーを介してループを成し、周波数発振器に接続されており、接地への回路のＤＣ短絡路又は低ＲＦインピーダンス路は低周波数波を作る発振器となり、それにより、周波数が所定レベル以下となった時にフェイルセーフ信号を生成する。したがって、センサーが破壊され又は損傷され、接地又は短絡路を作った場合、警報信号が誘発される。
【０００５】
検出システムはまたインダクタンス回路をも含み、センサーに静電容量をプレロード（ｐｒｅｌｏａｄ）し、ノイズ外乱を削減する。システムにはまた、センサーが壁のような伝導物から移動し始めた時に発生するエラー信号を防止するゲートが設けられている。さらに、ステアリングダイオードはセンサーが容量性物体から離れて移動する時に位相ロックループを加速するために使用される。
【０００６】
さらに、検出システムは、駐車ゲート、移動式スライディングゲート、車庫の扉及びセキュリティの適用等の異なる複数の適用においてシステムを設置可能にするモジュラーコンポーネントに供給される。モジュラーシステムはシステムが移動物体に設置された時にコンポーネント間で配線と無線周波数の両方によるデータ送信を可能にする。そのコンポーネントはＲＳモジュール、通信ボックス、及び受信ボックスを含んでいる。そのボックスは挿入される異なる回路基板を収容し、異なる適用のためのシステムのカスタマイズを可能にする。
【０００７】
本発明の他の特徴及び利点は、添付図面に関連させて以下の説明を読むことにより、当業者に明らかとなるであろう。
【０００８】
【発明の実施の形態】
図１に示されているように、容量性存在検出装置１０は外部センサー１２を有している。図４に示されているように、センサー１２は駐車ゲートアーム６８に取り付けられ、車又は人等の物体の存在を検出してもよい。装置１０は発振器１８を有し、その発振器はセンサー１２に接続される予め設定された信号を生成し、電磁場を供給する。伝導物がその場に入ると、予め設定された信号の周波数が変化する。周波数の変化率が所定割合以上となると、エラー信号が送られる。駐車ゲートと共に使用される時、エラー信号は制御装置に送られ、ゲートの動作を停止させる。装置１０は駐車ゲートでの使用のため開示されているが、装置１０は車庫の扉、セキュリティシステム等のような広範囲の適用において使用されてもよい。
【０００９】
本発明によると、容量性存在検出装置１０はセンサー１２のための安全で完全なフェイルセーフ回路１３を備えている。４７０Ｋプルアップ及びＲＦ絶縁抵抗１４を通る低電圧のＤＣ電流（すなわち、１２ボルト）の電源１５はセンサー１２の一端部に送られ、ＬＣタンク１６からの信号は発振器１８のような無定位マルチバイブレータＲＣに接続されている。適切な発振器は製造番号ＣＤ４０６０Ｂを有し、テキサスインスツルメントにより製造されている。図４に示されているように、ＤＣ電流とパルス信号の両方は同軸ケーブルの中心ワイヤ７０を介してセンサー１２の一端部に送られる。センサー１２の他端部は４７Ｋオーム抵抗器のような抵抗器を介して同軸ケーブル１５の接地シールド１２に接続される。図１に示されているように、４７Ｋ抵抗器２０は接地へのＤＣ経路を完成し、ピン「１２」の電圧端子をロジックローに保持する。コンデンサー２７はＬＣタンク回路１６の連続波信号の低インピーダンス路を与えながらＤＣをブロックする。駐車ゲートが破壊された時のように、センサー１２が損傷した場合、回路は開放され、信号が発振器１８により作られることはない。抵抗器１４は端子ピン「１２」でＤＣレベルをロジックハイに引き上げ、それにより、振動信号を抑制する。回路のＤＣ短絡路又は接地２２への低ＲＦインピーダンス路は低周波数波を作り出す発振器となる。図３に示されているように、発振器１８はフェイラーに接続され、周波数が所定周波数レベル以下になった時にフェイルセーフ信号を作り出す回路を検出する。したがって、開放回路又は低インピーダンスの状態は周波数カットオフレベル以下に低下する周波数を生じさせ、フェイルセーフ信号はシステムの故障を示すために生成される。
【００１０】
図１に示されているように、存在検出システム１０はまたセンサーに静電容量をプレロードする改善された回路を含んでおり、ノイズ外乱を減少させる。
【００１１】
図１及び２に示されているように、ＬＣタンク回路１６はまた一連のコイル２８を含み、ＬＣ部分のインダクタンス値を変えるために使用される値を有し、システムの周波数を調整する。１セットのディプスイッチ３０はコイル値を選択するために与えられる。異なるアンテナセンサーは異なる静電容量を有し、したがって、コイル値は所望の帯域に維持するように選択可能である。システムの周波数を選択することにより、システムはまた近くの送信機または他の電磁干渉（ＥＭＩ）からの外乱を避けるように変更可能である。
【００１２】
図１に示されているように、ＲＣ発振器１８からの出力は１０２４に分けられ、その後、３個の入力ＮＯＲゲート３４の一つの出力と同様にテキサスインスツルメントにより製造されたＣＤ４０４６Ｂのような位相ロックループ回路３２（ＰＬＬ）に進められる。ＮＯＲゲート３４の出力は３個のすべての入力が低い時に高くなるだけであろう。周波数の変化を示す位相ロックループ３２の位相パルスピンからの出力は第２入力としてＮＯＲゲート３４に送られる。ＰＬＬ３２はＬＣ１６の動作周波数の１０２４の要素の周波数を有している。
【００１３】
物体に近づいてくる時のように、出力信号の周波数が下方に変動し、センサー１２の静電容量の増加が起こった時に、ＮＯＲゲート３２の出力は周波数のダウンシフトだけの変化率を示す矩形波の位相パルスとなる。ＰＬＬ回路３２はまた周波数の上方への変動があり、センサーが壁のような伝導構造から離れて移動する時に起こる周波数の変化率を減少させる時にＰＬＬを加速するステアリングダイオード３８をも含んでいる。
【００１４】
センサーが静止している適用においては、ステアリングダイオード及びＮＯＲゲート３２の除去によりセンサーから離れて又はセンサーの方に移動する物体をシステムに見せることができる。さらにその上、ステアリングダイオードを反対にし、ＮＯＲゲートの入力のＬＣからの１０２４の代わりにＰＬＬからのコンパレータの出力を使用することにより、システムはセンサーから離れて移動する物体のみを見るだろう。
【００１５】
当技術で公知なように、コンデンサーはノイズブランク３６を含み、起こり得るＥＭＩ干渉を検出するＥＭＩアンテナを含んでいる。図３に最もよく示されているように、ＥＭＩアンテナからの出力はトランジスタを介して結合され、第３入力信号としてＮＯＲゲート３４に結合される。したがって、ＥＭＩが予め設定された閾値を超えた時はいつでも、トランジスタがオンになり、これにより、ＮＯＲゲート３４を事実上使用不能にするＮＯＲに高い入力を与えると共にＰＬＬを加速する光学結合器を作動させる出力を与える。
【００１６】
ＥＭＩ干渉が除去された後、トランジスターは低出力に切り替わり、光学結合器は短期間、すなわち１〜２ミリ秒間、作動され、ＰＬＬでの外乱の残留効果を除去する。ＲＣ（図示せず）はこの短縮された期間を作り出し、したがって、ＰＬＬがセンサーアンテナにより検出される物体を指示するエラー信号を作り出すことができる前に時間遅延を与える。
【００１７】
当技術で公知なように、正常動作の間、すなわち閾値以下のＥＭＩの場合、ＮＯＲゲート３４からの出力は感度制御装置４０を介して与えられる。感動制御装置４０は感度制御装置からの出力と選択的電気的に接続される一連の異なるコンデンサーを備えている。ＮＯＲゲートからの出力が、選択されたコンデンサー及び感度制御装置のＲＣ時定数により高い時はいつでも、範囲制御装置で選択されたコンデンサーが荷電される。
【００１８】
感度制御装置４０からの出力は、入力トリガー信号としてシュミットトリガー４２に供給される。範囲制御装置にコンデンサーを荷電することにより制御されるように感度制御装置の出力からの電圧が所定の電圧閾値を超えるたびに、シュミットトリガー４２が作動され、これにより、その出力信号Ｑを高い状態に切り換える。出力信号ＱはＦＥＴスイッチ４８をオンにし、順番に第１リレー（図示せず）を作動させる。このリレーは、例えば、自動スウィングゲートの移動方向を反対にするために使用可能である。
【００１９】
シュミットトリガー４２からの出力信号Ｑはまたラッチ遅延回路を介して結合され、最終的に第２ＦＥＴへの入力信号として結合されてもよい。このＦＥＴは、したがって、第１ＦＥＴの作動後、所定期間、例えば、６〜３５秒で作動される。リセットされたディセーブル回路はまた初期動力をオン状態に直すシュミットトリガー回路を選択的に使用不可能にするように結合される。リセットされたディセーブル回路は、動力がオン状態の間、ＦＥＴの不正なトリガーを防止する。
【００２０】
好ましくは、故障検出回路４４はまた、発振器からの出力に接続され、全体システムがフェイルセーフ回路により使用不能にされるたびに、警報４６を与える。
【００２１】
図５〜９に示されているように、改善されたモジュラー圧力検出システム１００はスライドゲートシステム８０での使用に適している。モジュラーシステムはシステムを非常に多くの適用に容易に適用できるコンポーネントの使用を可能にする。モジュラーシステム１００は存在検出の適用で使用されてもよい。スライドゲートシステム８０は駆動装置１０２及び制御装置９４により一対の保護柱８４の間を相互に移動するゲート８２を有している。モジュラーユニットはＲＳボックス８６、通信ボックス８８及び受信ボックス９０を含んでいる。各センサー９２はセンサーの一端部近くに取り付けられる１個のＲＳボックス８６に接続されている。図６に示されたシステム８０では、ゲート８２及び柱８４の各端部にセンサー９２及びＲＳボックス８６が設けられている。ＲＳボックス８６は発振器及びフェイルセーフ回路を含んでいる。通信ボックス８８はゲート８２に取り付けられ、ＲＳボックス８６及びセンサー９２から信号を受信する。ＲＳボックス８６は構造システム制御装置９４に又はその近くに配置された受信ボックス９０に送られる信号を作り出す。受信ボックス９０は図５に示されているようなワイヤ９６により、又は図６に示されているような通信ボックス８８に設置された無線周波数送信機により信号を受信する。通信ボックス８６は、「停止」、「停止及び反対」、又は「フェイルセーフ」のような信号を送る。その後、制御装置９４は駆動装置に適切な動作をさせる。
【００２２】
通信ボックス８８は１〜３枚のカードを含んでおり、図７には３枚のカードが示され、図８には１枚のカードが示されている。カードはＲＳＣカード１０４と無線送信カード１０６のいずれかであってもよい。通信ボックス８８はリチウム電池のような電池を有する電源を備え、電池は太陽電池又は電池を充電する他の充電手段を含んでいてもよい。一つのＲＳＣカードは各容量性センサー１２及びＲＳカードにとって必要である。ＲＳＣはエラー信号又はフェイルセーフ信号を作り出すのに必要な電子回路を含んでいる。通信ボックス８８はバス１０８とポート１１０の両方を含んでいる。バス１０８は通信ボックス８８ですべてのカードの双方向接続を可能にする。通信ボックスは１〜３枚のＲＳＣカード１０４を含んでいてもよい。代わりに、通信ボックス８８は１又は２枚のＲＳＣカード１０４及び１枚の無線送信カード１０６を含んでいてもよい。
【００２３】
無線送信カード１０６は電源に接続され、ＲＳＣカード１０６のいずれかから受信した信号を受信ボックス９０に送信する。無線送信カード１０６はスライドゲートのような移動構造又は遠隔位置において通信ボックス８８を使用可能にする。いくつかの適用では特定の構造に取り付けられた４個以上のセンサーを必要とすることがあるだろう。各センサー９２は通信ボックス８８で対応するＲＳＣカード１０４に接続される。いくつかの適用では、通信ボックスの１以上のＲＳＣは、電話送信機、機器制御装置又は警報システムのような他の通信装置にポートを介して接続されてもよい。
【００２４】
受信ボックス９０は、電源、リレーシステム及びスロットを有しており、ＲＳＣカード１０４又は無線受信カード１０６のいずれかを受け入れるようになっている。受信ボックス９０は、通常、駐車ゲート、スライドゲート、又は扉開閉器のような機構のための制御ボックスに配置されている。しかし、セキュリティシステム又は他の適用においても使用可能である。無線受信カードは通信ボックス８８で無線送信カード１０６により広まる信号を受信するように同調される。信号はエラー信号又はフェイルセーフ信号のいずれかである。信号はリレーに送られ、適切な信号を装置の論理システムに迂回させる。エラー信号は、停止、停止及び反対、反対等の論理信号に変換され、その後、機器制御装置に送られる。
【００２５】
受信ボックス９０はまたシステムの状態を監視するライト１１４をも含んでいる。受信ボックス９０はまた上述したようにインダクタンスを選択するためのスイッチ１１６をも含んでいる。最後に、ボックスはＲＳボックス、通信ボックス、又は制御ボックス９２への接続を有し、適切な信号を送ったり、受信する。
【図面の簡単な説明】
【図１】
本発明によるフェイルセーフ回路を有する容量性存在検出装置の概略図である。
【図２】
本発明によるノイズ外乱を削減する静電容量のセンサーへのプレロードを選択するための回路を示す概略図である。
【図３】
本発明による回路図である。
【図４】
本発明によるフェイルセーフ回路での使用のために設置されたセンサーの駐車ゲートの底面側斜視図である。
【図５】
本発明による配線されたモジュラー容量性存在検出システムを有するスライドゲートの斜視図である。
【図６】
本発明によるＲＦ送信信号を利用する容量性存在システムのスライドゲートの斜視図である。
【図７】
３枚のカードを有する通信ボックスの背面側斜視図である。
【図８】
１枚のカードで使用可能な通信ボックスの背面側斜視図である。
【図９】
本発明によるスイッチ及び警報灯及びプラグを示す受信ボックスの正面図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【国際公開パンフレット】
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【国際調査報告】
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