JP2004257788A

JP2004257788A - Object detection sensor and opening/closing body insertion detection device

Info

Publication number: JP2004257788A
Application number: JP2003047081A
Authority: JP
Inventors: Shinichi Shoji; 真一東海林; Keiichi Nagayama; 恵一永山; Takeo Morita; 猛雄森田; Akihiro Okujima; 章宏奥島
Original assignee: Omron Corp; Omron Tateisi Electronics Co
Current assignee: Omron Corp
Priority date: 2003-02-25
Filing date: 2003-02-25
Publication date: 2004-09-16
Anticipated expiration: 2023-02-25
Also published as: JP4257636B2

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an object detection sensor having both a function as a contact sensor and a function as a capacitance sensor which is a noncontact sensor, and having a simple constitution, or a simple opening/closing body insertion detection device using the sensor and having high reliability and responsiveness. <P>SOLUTION: This sensor has a constitution equipped with a sensor body (body using a piezo cable 11 as a sensor head) having a basic constitution as the contact sensor, a detection circuit (contact detection circuit 30) of the contact sensor, and a detection circuit (approach detection circuit 40) of the capacitance sensor utilizing a conductor (shield net wire 18) of the sensor body as a detection electrode. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば車両のスライドドアなどの開閉体の挟み込みを検知するのに好適な物体検知センサに関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、車両の電動スライドドアや建物の自動ドアなどの開閉体の制御システムにおいては、人体などの挟み込みを防止するため、自動閉動作（ユーザが操作を止めても全閉位置まで開閉体が自動的に動く動作）などの際には、このような挟み込みの発生或いは発生の恐れを検知して少なくとも開閉体の閉動作を停止し、或いはさらに反転動作（開動作）させる挟み込み防止機能が設けられる。なお、ワンボックスタイプの自動車のドアシステムとしては、左右側面に取付けられるスライドドアや後部開閉ドア（テールゲート）が増加している。このようなスライドドアや後部開閉ドアは、形状も大きく重いため、その開閉には大きな力が必要である。そこで近年では、ドア開閉を電動で行なう電動スライドドアなどの自動開閉システムが普及している。しかし、自動化に伴い、手や指などのドア端部への鋏み込み、ドアに押されて転倒するなどの可能性があり、これを効果的に防止する挟み込み防止機能が要望されている。
【０００３】
そして従来、このような挟み込み防止のための挟み込み検知を行う検知装置の方式としては、間接検知と直接検知がある。
間接検知は、開閉体の駆動モータの動作情報（回転位置や回転速度など）や駆動電流に基づいて、間接的に挟み込みを検知するもので、直接検知は、開閉体の開閉端部に接近又は接触する対象物（人体など）を検出するセンサを用いるものである。このうち、間接検知は、挟み込みをなるべく低い荷重で早めに、かつ確実に検知することが比較的困難であるという不利がある。
【０００４】
一方、直接検知は、対象物を直接検知するので比較的信頼性が高いという長所があるが、従来のこの種のセンサとしては感圧スイッチなどの接触センサが用いられていたため、挟み込みをなるべく低い荷重で早めに検知することができなかった。というのは、例えば感圧スイッチは、図９（ａ）に示す如く、絶縁性のある中空状のゴムチューブ１の内面に、心線に導電性樹脂を被覆してなる線状電極２，３を螺旋状に取付けて構成したケーブル状のもので、図９（ｂ），（ｃ）に示すような対象物の接触荷重によるゴムチューブ１の変形によって、内部の線状電極２，３が相互に接触して導通することによって作動するものである。このため感圧スイッチは、対象物がある程度の圧力で接触してはじめて作動し、その時点でやっと挟み込み防止機能が働くことになるからである。
また感圧スイッチは、指や手などの小さい物が狭い範囲で接触する場合には信頼性の高い検知が可能となるが、例えば柔かい服を着た子供や老人等が体全体で広い接触面積で接触した場合（面積当たりの接触荷重が少ない場合）には、動作が不安定となり、場合によってはドアに押されて転倒する可能性がある。
【０００５】
ところで、一般に物体の接近を非接触で検出するセンサとしては、光学式のもの、電波式のもの、静電容量式のものがある。このうち、光学式は、車両のドアなどの開閉体の湾曲した開閉端部に沿うように検出エリアを配置することができない（即ち、不感帯ができる）、また電波式は、指向性を開閉端部に接近する方向だけに制限することが困難で、誤動作の可能性が高いという問題がある。一方、静電容量式のものは、湾曲した開閉端部に沿うようにして容易に取り付けられる、不感帯がない、指向性が制御容易であるといった点で有望である。
そこで発明者らは、車両の電動スライドドアなどにおける挟み込み検知装置として、静電容量センサを適用することを検討している。
なお、静電容量センサを車両の電動スライドドアにおける挟み込み検知装置として適用した従来例は見当たらないが、特許文献１には、電車のドアの開閉状態（挟み込み含む）を静電容量センサを用いて検知する扉開閉検知装置が記載されている。また、特許文献２には、シャッターにおける人の挟み込み検知に静電容量センサを用いる技術が開示されている。また、静電容量（キャパシタンス）を構成する電極を複数組設けて、各静電容量に応じた信号の差分に基づいて対象物を高感度に検出する高性能な静電容量センサとしては、特許文献３に開示されたパチンコ玉通過検出器がある。また、特許文献４には、静電容量センサなどを用いたエレベータのドアの安全装置が記載されている。
【０００６】
【特許文献１】
特開平１０−９６３６８号公報
【特許文献２】
特開２００１−２６４４４８号公報
【特許文献３】
特開２００１−３１８１６２号公報
【特許文献４】
国際公開第９８／１８７１０号
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上述した静電容量センサを車両のドアなどの開閉体に適用しようとすると、次のような問題がある。
（イ）即ち、乾燥した段ボールやガラス機器、或いは発泡スチロールなどの誘電率の低い物体は検出できない場合があり、例えばこのような物体よりなる荷物や、その荷物を持ったユーザの挟み込みを信頼性高く検知できない恐れがある。
（ロ）また、誘電率が高い水（雨などによる水滴）が付着することによって、センサがオンしてしまう誤動作が発生する可能性がある。特に、豪雨などによりセンサが取付けられた開閉端部に大量の水が流れると、対象物が存在していないのに検知信号を出力して、開閉体を閉める方向の動作が止まってしまったり、反転動作によりユーザの意思に反して開く方向に動作してしまったりする不具合が生じる恐れがある。
（ハ）また、開閉体が全閉位置近傍に接近する全閉直前状態では、開閉体の開閉端部が全閉位置において接合又は対向するフレーム部分（例えば、車両のスライドドアが全閉時に接合するＢピラーなどの車体部分）の接近によって、センサがオンしてしまう誤動作が発生する可能性がある。
【０００８】
なお、前述した感圧スイッチなどの接触センサは、対象物の誘電率に無関係に検出を行なうため、上記（イ）〜（ロ）のような問題は生じない。そこで発明者らは、感圧スイッチなどの接触センサと静電容量センサを併用して、互いの短所を補完することを検討しているが、単純に二つのセンサを設ける構成では、構造が複雑になり相当なコスト増や生産性の低下を招くという問題がある。
このため本発明は、接触センサとしての機能と、非接触センサである静電容量センサとしての機能を併せ持ち、かつ簡素な構成の物体検知センサ、或いはこれを用いた簡素で信頼性や応答性の高い開閉体挟み込み検知装置を提供することを目的としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の物体検知センサは、物体の接触により変形して内部の対を成す導電体間の抵抗又は電圧が変化するセンサヘッドを有するセンサ本体と、
前記導電体間の抵抗又は電圧の変化に基づいて、前記センサ本体への物体の接触を検出して接触検出信号を出力する接触検出回路と、
前記センサヘッドの前記導電体を検出電極とし、この検出電極により構成される浮遊容量の変化に基づいて、前記センサ本体への物体の接近を検出して接近検出信号を出力する接近検出回路とを備えるものである。
【００１０】
本発明の物体検知センサでは、誘電率の高い人体等の物体がセンサ本体に接近すると、前記検出電極により構成される浮遊容量が変化するため、この物体の接近が接近検出回路により検出されて接近検出信号が出力される。また、誘電率の低い物体であっても、センサ本体に接触してセンサヘッドが変形すると、センサヘッドの導電体間の抵抗又は電圧が変化するため、この物体の接触が接触検出回路によって検出されて接触検出信号が出力される。即ち、本発明の物体検知センサは、接触センサとしての機能と、非接触センサである静電容量センサとしての機能を併せ持つ。
このため、各センサ方式の短所を互いに補完することによって、信頼性が高く可能な限り応答性の高い物体検知が可能となる。例えば、降雨状態や前述の全閉直前状態などの悪条件の場合には、接近検出回路の機能（即ち、静電容量センサの機能）を無効にするか、或いは接近検出回路の感度を相対的に低く設定することによって、水などによる静電容量センサの誤動作を防止し、しかも一方で、接触センサの機能によって物体を確実に検知して信頼性を維持する。また、降雨状態などの悪条件でない場合には、接近検出回路の機能（即ち、静電容量センサの機能）を高感度に設定して、誘電率の高い人体等の物体を非接触で応答性高く検知できる。また、誘電率の低い物体であっても、少なくとも接触センサの機能により信頼性高く検知することができる。
【００１１】
そして本発明の物体検知センサは、上述したように信頼性が高く可能な限り応答性の高い物体検知を可能としながら、接触センサを構成する導電体を静電容量センサの検出電極として兼用する簡素な構成であるため、単純に接触センサと静電容量センサを別個に設ける場合に比較して部品点数が少なくてすみ、コスト面や生産性の面、及び設置スペースの面で格段に有利となる。
【００１２】
なお、接触センサを構成する前記センサヘッドや接触検出回路は、圧電式のものであってもよいし、感圧スイッチ式のものであってもよい。即ち、前記センサヘッドは、変形可能な導電体間にピエゾポリマ（圧電ポリマ）を配設してなり、前記接触検出回路は、前記導電体間の電圧の変化に基づいて、前記センサ本体への物体の接触を検出して接触検出信号を出力するものでよい。或いは、前記センサヘッドは、変形可能な導電体の対を自然状態で相互に離れるように配設してなり、前記接触検出回路は、前記導電体が相互に接触して前記導電体間の抵抗が低下することに基づいて、前記センサ本体への物体の接触を検出して接触検出信号を出力するものであってもよい。
【００１３】
但し、前記センサヘッドは、例えば次のようなケーブル状のものであることが望ましい。
即ち、圧電式の場合、前記センサヘッドは、心線と、この心線の外周を覆うように設けられたピエゾポリマと、このピエゾポリマの外周を覆うように設けられた網線と、この網線の外周を覆うように設けられた絶縁性の保護外皮とよりなり、前記心線と網線が前記導電体として機能するケーブル状のもの（いわゆるピエゾケーブル）であり、前記接近検出回路は、前記網線を前記検出電極とする態様が好ましい。
また感圧スイッチ式の場合、前記センサヘッドは、絶縁性のチューブの内面に複数の線状電極を互いに離れた状態で螺旋状に取付けてなり、前記線状電極が前記導電体として機能するケーブル状のものであり、前記接近検出回路は、前記線状電極を前記検出電極とする態様が好ましい。
このようにセンサヘッドがケーブル状であると、センサ本体全体をケーブル状のものとして、開閉体の開閉端部に沿って取付けることが容易に可能となり、開閉体の挟み込み検知装置としてより好適なものとなる。
【００１４】
また本発明の別の好ましい態様は、前記センサ本体が、前記センサヘッドの裏側（物体の接近や接触を検出する側と反対側）に配設された差分補正用検出電極を備え、前記接近検出回路が、前記検出電極により構成される浮遊容量に応じた値と、前記差分補正用検出電極により構成される浮遊容量に応じた値との差分値を演算し、この差分値の変化に基づいて、前記センサ本体への物体の接近を検出して接近検出信号を出力するものである。
この態様であると、水滴の付着状況などの環境変化や温度ドリフトの悪影響などが抑制され、高感度な非接触検知が可能となる。
なお、前記センサヘッドがケーブル状のものである場合には、上記差分補正用検出電極もケーブル状のものとし、前記センサヘッドの裏側に沿うように配設する態様が望ましい。このようにすると、差分補正用検出電極を備えた高性能なセンサ本体が、全体としてケーブル状となり、開閉体の開閉端部に沿って取付け易くなる利点がある。
また、前記センサ本体における前記センサヘッドと前記差分補正用検出電極との間には、弾性体が介装されている態様が好ましい。この態様であると、前記差分補正用検出電極が前記センサヘッドとともに変形困難な場合でも、前記センサヘッドだけが十分に変形できるようになり、接触センサとしての信頼性が向上する。
【００１５】
また、本発明の別の好ましい態様は、前記センサ本体に、このセンサ本体の裏側（物体の接近や接触を検出する側と反対側）を少なくとも含む非検知範囲を覆うように、シールド用のシールド電極が配設されている態様である。
この場合、シールド電極のシールド作用によって、検出側の指向性を特に高めることができ、所望の検知エリアでない側面などに誘電体が接近したときの誤動作の可能性を基本的に低減できる。
【００１６】
次に、本発明の開閉体挟み込み検知装置は、本発明の物体検知センサを備え、この物体検知センサの前記センサ本体を開閉体の開閉端部に取り付け、開閉体に挟み込まれる恐れのある位置範囲にある物体を検知するものである。
ここで、「開閉体」とは、車両のドア（テールゲート含む）でもよいし、車両のトランクの蓋やサンルーフの窓、建物のドアや窓、エレベータのドア、或いは金庫の蓋などであってもよい。また、「開閉端部」とは、開閉体が開いたときに、その開口の一方の縁部（可動側の縁部）を形成する開閉体の端縁部であり、開閉体が閉じたときには、その開口の他方の縁部（固定側の縁部）に接合又は対向する部分である。
【００１７】
本発明の開閉体挟み込み検知装置によれば、本発明の物体検知センサを使用しているので、簡素な構成でありながら、信頼性が高く可能な限り応答性の高い挟み込み検知が可能となる。例えば、降雨状態や前述の全閉直前状態などの悪条件の場合には、接近検出回路の機能（即ち、静電容量センサの機能）を無効にするか、或いは接近検出回路の感度を相対的に低く設定することによって、水などによる誤動作（挟み込みが生じていないのに閉動作を停止したり反転動作してしまう不具合）を防止し、しかも一方で、接触センサの機能によって挟み込みを確実に検知して信頼性を維持する。また、降雨状態などの悪条件でない場合には、接近検出回路の機能（即ち、静電容量センサの機能）を高感度に設定して、誘電率の高い人体等の物体を非接触で応答性高く検知でき、この結果、例えば子供などがスライドドアに押されて転倒するなどの不具合の発生可能性を格段に低減できる。また、誘電率の低い物体（例えば、乾燥した段ボールなどの荷物）であっても、少なくとも接触センサの機能により信頼性高く検知して、その挟み込みを確実に防止することができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
（第１形態例）
まず、第１形態例を説明する。
本例は、四輪自動車において、スライドドア（開閉体）に挟み込まれる恐れのある位置範囲に接近した人体等（物体）を物体検知センサによって検知する挟み込み検知装置である。
図１は、本例の物体検知センサのセンサ本体１０の構成を示す断面図であり、図２は、本例の物体検知センサの検出回路を示す図である。また図３（ａ）は、上記検出回路の動作を説明するタイミングチャートであり、図３（ｂ）は、物体の接触によるセンサ本体１０の変形状態を示す図である。また図８は、センサ本体１０の取り付け状態を説明する図であり、センサ本体１０が取付けられたスライドドア５をその端面側から見た図である。
【００１９】
センサ本体１０は、図１に示すように、センサヘッドに相当するピエゾケーブル１１の裏側にケーブル状電極１２を平行に配設するとともに、シールド電極１３をケーブル状電極１２の裏側と側面（主に裏側）を覆うように配設し、さらに表面全体を絶縁性樹脂よりなる保護外皮１４で覆ってなるケーブル状のもの（断面が一様な長尺状のもの）であり、スライドドア５の端面の全長と略同等の長さに製作されたものである。
なお、ピエゾケーブル１１とケーブル状電極１２の間には、この場合ゴムよりなる弾性体１５が介装されている。このような弾性体１５が設けられていると、例えば図３（ｂ）に示すように、物体の接触荷重によってピエゾケーブル１１が局部的に撓むように十分変形し易くなる。このようなピエゾケーブル１１は、圧縮よりも曲げ方向の変形に対してより敏感であるため、図３（ｂ）に示すように変形できると、より小さな接触荷重を検出できるようになって感度が高まる。
また、このセンサ本体１０の表面は、物体の接近や接触を検出する検出側（図１における上側）がピエゾケーブル１１の円形状外周に沿った円弧状の形状となっており、検出側と反対の裏面（図１における下面）が、平面状の取付面１４ａとなっている。そしてこのセンサ本体１０は、上記平面状の取付面１４ａでの接着等によって、例えば図８に示すように、自動車のスライドドア５の端面に、その長手方向（上下方向）に沿って略全長に渡って取付けられる。
また保護外皮１４は、例えば自動車のウエザーストリップ等に使用されている発泡ゴムにより形成できる。
【００２０】
ピエゾケーブル１１は、一般の同軸ケーブルと同様の構造において、心線とシールド網線間の絶縁物をピエゾポリマに代えたものである。即ち、図１に示すように、導電体（例えば、銅）よりなる心線１６と、この心線１６の外周を覆うように設けられたピエゾポリマ１７と、このピエゾポリマ１７の外周を覆うように設けられた導電体よりなるシールド網線１８と、このシールド網線１８の外周を覆うように設けられた絶縁性の保護外皮１９とよりなる。このピエゾケーブル１１は、外圧による変形（圧縮や曲げなど）に伴って、ピエゾポリマ１７の圧電効果によって、心線１６とシールド網線１８の間に変形量に応じた電圧を発生する。なお、このピエゾケーブル１１のシールド網線１８は、後述するように、静電容量センサの検出電極（Ａ電極）として利用される。
また、ケーブル状電極１２は、導電体よりなる心線２０と、この心線２０の外周を覆うように設けられた絶縁性の保護外皮２１とよりなる。このケーブル状電極１２の心線２０は、後述するように、静電容量センサの差分補正用検出電極（Ｂ電極）として利用される。
また、シールド電極１３（Ｓ電極）は、例えばアルミ箔により形成され、検出面の側が開口した断面コ字状のものであり、センサ本体１０の裏側（この場合、ケーブル状電極１２の裏側）を含む非検知範囲を覆うように配設されている。
【００２１】
このような構成のセンサ本体１０は、十分小型にすることが可能であるとともに、十分な柔軟性を有し、長手方向において湾曲させることが容易であり、スライドドア５の端部の形状に沿ってコンパクトに配置することが十分可能である。また、シールド電極１３のシールド作用により、検出面側（即ち、主にスライドドア５の端部に対向し、スライドドア５に挟まれる可能性のある位置範囲の側）だけを高い感度とし、他の面を基本的に不感面とすることが可能となる。
【００２２】
次に、検出回路について説明する。図２において、一点鎖線よりも上側が接触センサを構成する接触検出回路３０であり、一点鎖線よりも下側が非接触センサである静電容量センサを構成する接近検出回路４０である。
接触検出回路３０は、三つのＯＰアンプ（オペレーショナルアンプ）Ａ１〜Ａ３で構成される増幅回路によって、ピエゾケーブル１１の心線１６とシールド網線１８の間に生じる電圧を増幅し、この増幅後の信号をピエゾセンサ出力（接触検出信号）としてスライドドア５のコントローラ（図示省略）に出力するものである。なお、上記コントローラでは、この接触検出回路３０の出力（ピエゾセンサ出力）が例えば規定のしきい値を超えるレベルになると、接触が検知されたと判定する。
また、上記増幅回路は入力インピーダンスを高くする必要があり、またＯＰアンプＡ１，Ａ２は静電容量センサ側の回路（接近検出回路４０）にも接続されるため、上記ＯＰアンプＡ１，Ａ２としては、入力端子とグランド間の容量の小さいものを使用すべきである。また、図２に示す抵抗Ｒ１は、ピエゾケーブル１１に生じた電圧の減衰特性を調整するためのものである。
【００２３】
またＯＰアンプＡ３は、差動増幅器を構成しており、ＯＰアンプＡ１の出力（心線１６の電位に応じた電圧値）とＯＰアンプＡ２の出力（シールド網線１８の電位に応じた電圧値）の差を増幅し、これを上記ピエゾセンサ出力とするものである。この場合、ピエゾケーブル１１のシールド網線１８が検出電極（Ａ電極）として接近検出回路４０に接続されているため、ピエゾケーブル１１の心線１６とグランド間で構成される浮遊容量も、後述する浮遊容量Ｃａ，Ｃｂと同様に充放電を繰り返される（周期的に電荷転送を受ける）。しかし、上記ＯＰアンプＡ３（差動増幅器）の働きで、この充放電の影響は打ち消され、あくまで心線１６とシールド網線１８との間に電位差が生じたときだけ（即ち、ピエゾケーブル１１を変形させる物体の接触があったときだけ）、しきい値を超える出力（ピエゾセンサ出力）がこの接触検出回路３０から出力される。
【００２４】
一方、接近検出回路４０は、図２に示すように、図示省略した駆動回路によって周期的に動作するアナログスイッチＳ１〜Ｓ１３と、ＯＰアンプＡ４〜Ａ７などにより構成される。
なお、図２において符号Ｃａで示すコンデンサの記号は、グランド電位である大地又は車体や検知対象である人体などと、Ａ電極（前述のシールド網線１８）との間に構成される静電容量（いわゆる浮遊容量）を示している。また同様に、符合Ｃｂで示すコンデンサの記号は、車体や人体などと、Ｂ電極（前述の心線２０）との間に構成される静電容量を示している。また符合Ｃｓは、車体や人体などと、Ｓ電極（前述のシールド電極１３）との間に構成される静電容量を示している。さらに、符合ＣａｓとＣｂｓは、Ｓ電極とＡ電極間と、Ｓ電極とＢ電極間の静電容量をそれぞれ示している。但し本例の場合には、Ａ電極とＢ電極とＳ電極を基本的に同電位に制御するため、見かけ上、上記静電容量ＣａｓとＣｂｓは生じない。
【００２５】
アナログスイッチＳ１，Ｓ２は、Ａ電極のパルス駆動回路を構成するもので、図示省略した駆動回路によって駆動されて、Ａ電極の接続を所定周期で切り替える。このうちスイッチＳ１は、Ａ電極とグランド間を接続するラインを開閉し、スイッチＳ２は検出電極ＡとＯＰアンプＡ４の反転入力間を接続するラインを開閉する。
アナログスイッチＳ３，Ｓ４は、Ｂ電極のパルス駆動回路を構成するもので、Ｂ電極の接続を所定周期で切り替える。このうちスイッチＳ３は、Ｂ電極とグランド間を接続するラインを開閉し、スイッチＳ４はＢ電極とＯＰアンプＡ５の反転入力間を接続するラインを開閉する。
アナログスイッチＳ５，Ｓ６は、Ｓ電極のパルス駆動回路を構成するもので、Ｓ電極の接続を所定周期で切り替える。このうちスイッチＳ６は、Ｓ電極とグランド間を接続するラインを開閉し、スイッチＳ５はＳ電極と基準電圧ラインを接続するラインを開閉する。
【００２６】
なお、アナログスイッチＳ１，Ｓ３は、図３（ａ）の上から４段目に示すように、周期的にオンする。また、アナログスイッチＳ２，Ｓ４も、同様に周期的にオンするが、図３（ａ）の上から３段目に示すように、アナログスイッチＳ１，Ｓ３がオフであるタイミングでオンする。
また、アナログスイッチＳ５は、図３（ａ）の上から２段目に示すように、アナログスイッチＳ１，Ｓ３がオフになった後、アナログスイッチＳ２，Ｓ４がオンする前のタイミングでオンとなり、アナログスイッチＳ２，Ｓ４がオフとなった後、アナログスイッチＳ１，Ｓ３がオンする前のタイミングでオフとなる。また、アナログスイッチＳ６は、図３（ａ）の上から１段目に示すように、アナログスイッチＳ５と全く逆のタイミングでオンオフする。
【００２７】
ＯＰアンプＡ４は、Ａ電極の電荷積分回路を構成するもので、このＯＰアンプＡ４の出力と反転入力間には、コンデンサＣｃ１とアナログスイッチＳ７が並列に接続されている。また、ＯＰアンプＡ４の非反転入力は、基準電圧ラインに接続され、基準電圧が印加されている。なお、アナログスイッチＳ７は、コンデンサＣｃ１の両端子間（即ち、ＯＰアンプＡ４の出力と反転入力間）を開閉するスイッチであり、図３（ａ）の上から５段目に示すように、スイッチＳ１，Ｓ３と同時にオンし、スイッチＳ１，Ｓ３がオフした直後のタイミングでオフする。
また、ＯＰアンプＡ５は、Ｂ電極の電荷積分回路を構成するもので、このＯＰアンプＡ５の出力と反転入力間には、コンデンサＣｃ２とアナログスイッチＳ８が並列に接続されている。また、ＯＰアンプＡ５の非反転入力は、基準電圧ラインに接続され、基準電圧が印加されている。なお、アナログスイッチＳ８は、コンデンサＣｃ２の両端子間（即ち、ＯＰアンプＡ５の出力と反転入力間）を開閉するスイッチであり、アナログスイッチＳ７と全く同じように動作する。
【００２８】
次に、ＯＰアンプＡ６は、ＯＰアンプＡ４の出力（以下、出力ＶＡという）とＯＰアンプＡ５の出力（以下、出力ＶＢという）の差分を増幅して出力する差分回路を構成するものである。
また、アナログスイッチＳ１０，Ｓ１３とＯＰアンプＡ７は、同期検波回路を構成するものである。この同期検波回路は、ＯＰアンプＡ６（差分回路）の出力（以下、差分出力Ｖ０という）から静電容量センサ出力Ｖ１（接近検出信号）を出力する回路である。この場合、差分出力Ｖ０は、例えば図３（ａ）の上から６段目（最下段）に示すように変化するが、この差分出力Ｖ０の波形における高電圧部分（即ち、スイッチＳ７，Ｓ８がオフとなり、スイッチＳ２，Ｓ４がオンとなってから差分出力Ｖ０が安定した時の電圧）が静電容量センサ出力Ｖ１として、スライドドア５のコントローラ（図示省略）に出力される。
なお、アナログスイッチＳ１０はアナログスイッチＳ６と、アナログスイッチＳ１３はアナログスイッチＳ５と同じ動作をする（図３（ａ）参照）。
また、上記コントローラでは、この接近検出回路４０の出力Ｖ１が例えば規定のしきい値を超えるレベルになると、物体の接近が検知されたと判定する。
【００２９】
以上のように構成された接近検出回路４０では、アナログスイッチＳ１，Ｓ３，Ｓ６がオンしている時には、各浮遊容量Ｃａ，Ｃｂ，Ｃｓは短絡されてその端子間電圧はゼロである。またこの時、アナログスイッチＳ７，Ｓ８もオンしているため、コンデンサＣｃ１，Ｃｃ２も同様に端子間電圧がゼロとなり、出力ＶＡと出力ＶＢは、何れも基準電圧となる。したがってこの時、差分出力Ｖ０はゼロとなる。
ところがその後、アナログスイッチＳ１，Ｓ３、アナログスイッチＳ７，Ｓ８、及びアナログスイッチＳ６が順にオフし、アナログスイッチＳ５、及びアナログスイッチＳ２，Ｓ４が順にオンした時には、コンデンサＣｃ１，Ｃｃ２の短絡が解除されて、各電極（Ａ電極、Ｂ電極、及びＳ電極）には基準電圧が印加される。このため、コンデンサＣｃ１と浮遊容量Ｃａの容量比に応じた電圧が出力ＶＡとして出力され、コンデンサＣｃ２と浮遊容量Ｃｂの容量比に応じた電圧が出力ＶＢとして出力される。したがってこの結果、差分出力Ｖ０としては、浮遊容量Ｃａと浮遊容量Ｃｂの容量差（差分値）に応じた電圧が出力され、この電圧の安定値が、前述した同期検波回路によって静電容量センサ出力Ｖ１（接近検出信号）として出力される。
なおこの場合、人体などの接近によって、コンデンサＣｃ１に対して浮遊容量Ｃａが大きくなると、出力ＶＡが減少する。
【００３０】
以上説明した本例の物体検知センサによれば、まず人体などの誘電率の高い物体がセンサ本体１０の検出側に接近した時には、前述した接近検出回路４０による静電容量センサとしての検出機能によって、これが応答性高くかつ信頼性高く検知される。即ち、人体などの誘電率の高い物体が検出側へ接近すると、静電容量センサ出力Ｖ１が敏感に変化するので、この信号電圧を所定のしきい値と比較することによって、高感度な検知が可能となる。特に本例では、二つの検出電極（Ａ電極及びＢ電極）に応じた信号の差分をとっている差分式であるので、温度ドリフトなどの悪影響を受け難く、基本的に信頼性及び応答性の高い検知が可能となる。
また、本例の物体検知センサでは、誘電率の低い物体であっても、センサ本体１０に接触してセンサヘッドであるピエゾケーブル１１が変形すると、前記心線１６とシールド網線１８との間に電位差が発生するため、この物体の接触が接触検出回路３０によって検出されて規定のしきい値を超えるピエゾセンサ出力（接触検出信号）が出力される。
【００３１】
即ち、本例の物体検知センサは、接触センサとしての機能と、高性能な非接触センサ（静電容量センサ）としての機能を併せ持つ。
このため、各センサ方式の短所を互いに補完することによって、信頼性が高く可能な限り応答性の高い物体検知が可能となる。例えば、降雨状態や前述の全閉直前状態などの悪条件の場合には、接近検出回路３０の機能（即ち、静電容量センサの機能）を無効にするか、或いは接近検出回路３０の感度を相対的に低く設定すること（コントローラ側でのしきい値調整によるものでもよい）によって、水などによる静電容量センサの誤動作を防止し、しかも一方で、接触センサの機能によって物体を確実に検知して信頼性を維持する。また、降雨状態などの悪条件でない場合には、静電容量センサの機能を高感度に設定して、誘電率の高い人体等の物体を非接触で応答性高く検知できる。また、誘電率の低い物体であっても、少なくとも接触センサの機能により信頼性高く検知することができる。
【００３２】
そして本例の物体検知センサは、上述したように信頼性が高く可能な限り応答性の高い物体検知を可能としながら、接触センサを構成する導電体（この場合、前述のシールド網線１８）を静電容量センサの検出電極（Ａ電極）として兼用する簡素な構成であるため、単純に接触センサと静電容量センサを別個に設ける場合に比較して部品点数が少なくてすみ、コスト面や生産性の面、及び設置スペースの面で格段に有利となる。
特に本例の場合には、主に二本のケーブル状部材（ピエゾケーブル１１とケーブル状電極１２）を重ねただけの単純な構成であるので、生産性が高い。また、従来のケーブル状部材が１本だけの構成（ケーブル状感圧スイッチのみの構成）に対して、基本的にケーブル状部材（ケーブル状電極１２）が１本増えただけの本体構成であるため、センサ本体の外形寸法増も比較的少ない。なお、差分型の静電容量センサである必要がない場合には、ケーブル状電極１２は不要であり、センサ本体は従来と同等の外形寸法に収まる。
【００３３】
また、本例の開閉体挟み込み検知装置（自動車のスライドドアの挟み込み検知装置）によれば、前述の物体検知センサを使用しているので、簡素な構成でありながら、信頼性が高く可能な限り応答性の高い挟み込み検知が可能となる。例えば、降雨状態や前述の全閉直前状態などの悪条件の場合には、静電容量センサの機能を無効にするか、その感度を相対的に低く設定することによって、水などによる誤動作（挟み込みが生じていないのにスライドドアの閉動作を停止したり反転動作してしまう不具合）を防止し、しかも一方で、接触センサの機能によって挟み込みを確実に検知して信頼性（スライドドアの挟み込み防止機能の信頼性）を維持する。また、降雨状態などの悪条件でない場合には、静電容量センサの機能を高感度に設定して、誘電率の高い人体等の物体を非接触で応答性高く検知でき、この結果、例えば子供などがスライドドアに押されて転倒するなどの不具合の発生可能性を格段に低減できる。また、誘電率の低い物体（例えば、乾燥した段ボールなどの荷物）であっても、少なくとも接触センサの機能により信頼性高く検知して、その挟み込みを確実に防止することができる。
【００３４】
（第２形態例）
次に、第２形態例を説明する。
本例は、第１形態例におけるピエゾケーブル１１の代わりに、ケーブル状感圧スイッチ５１を有するセンサ本体５０を備えた物体検知センサによって、スライドドア５（開閉体）に挟み込まれる恐れのある位置範囲に接近した人体等（物体）を検知する挟み込み検知装置である。
図４は、本例のセンサ本体５０の構成を示す断面図であり、図５は、本例の物体検知センサの検出回路を示す図である。また図６は、上記検出回路の動作を説明するタイミングチャートである。
なお、第１形態例と同様の構成要素には同符号を使用して重複する説明を省略する。
【００３５】
ケーブル状感圧スイッチ５１は、図９により説明した感圧スイッチ１と同様の構成である。即ち、図４に示すように、絶縁性のチューブ５２の内面に、４本の線状電極５３〜５６を互いに離れた状態で螺旋状に取付けてなるケーブル状のものである。ここで、線状電極５３〜５６は、心線に導電性ゴムを被覆したもので、十分な柔軟性を持っている。このため、物体の接触によるチューブ５２の変形に伴い、線状電極間が導通する。
なお本例では、４本の線状電極５３〜５６のうち、例えば線状電極５３，５５がケーブル状感圧スイッチ５１の一方の電極（導電体）を構成しており、残りの線状電極５４，５６がケーブル状感圧スイッチ５１の他方の電極（導電体）を構成している。またこの場合、線状電極５３，５５が、前述のアナログスイッチＳ２を介して接近検出回路４０のＯＰアンプＡ４の反転入力に接続され、線状電極５４，５６が、前述のアナログスイッチＳ２と後述のアナログスイッチＳ１１とを介してやはりＯＰアンプＡ４の反転入力に接続されている（図５参照）。このため、全ての線状電極５３〜５６が、静電容量センサのＡ電極として機能可能な構成となっており、このＡ電極の電極面積が可能な限り広く確保されている。
【００３６】
次に、本例の検出回路を説明する。
まず、接近検出回路４０は、上述したようにケーブル状感圧スイッチ５１の線状電極がＡ電極となっている点以外は、第１形態例と同様の構成である。但し、アナログスイッチＳ１，Ｓ３は、この場合図６に示すように、後述する接触検出時期においてもオン状態に制御される。
一方、接触検出回路６０は、図５に示すように、ケーブル状感圧スイッチ５１の電源電圧ラインＶｃｃと線状電極５４，５６との間に順次直列に接続されたアナログスイッチＳ１２及び抵抗Ｒ２と、この抵抗Ｒ２の下流側端子が非反転入力に接続されたＯＰアンプＡ１と、抵抗Ｒ２の上流側端子が非反転入力に接続されたＯＰアンプＡ２と、ＯＰアンプＡ１の出力とＯＰアンプＡ２の出力の差分を増幅するＯＰアンプＡ３と、ＯＰアンプＡ３の出力を一方の入力とするＡＮＤ回路ＡＤ１と、ＡＮＤ回路ＡＤ１の他方の入力と電源電圧ラインＶｃｃとの間を開閉するアナログスイッチＳ１４と、線状電極５３，５５と線状電極５４，５６とを短絡させるラインを開閉するアナログスイッチＳ１１とを備える。そして、ＡＮＤ回路ＡＤ１の出力を感圧スイッチ出力（接触検出信号）として、スライドドア５のコントローラに対して入力するものである。
なおこの場合、ＯＰアンプＡ２の出力は、抵抗Ｒ３，Ｒ４によって分圧されてＯＰアンプＡ３に入力されている。
【００３７】
ここで、アナログスイッチＳ１１は、図６に示すように、ケーブル状感圧スイッチ５１の検出を行う接触検出時期にオフ状態になり、その他の時期にはオン状態となるように駆動される。また、アナログスイッチＳ１２，Ｓ１４は、アナログスイッチＳ１１とは逆に、接触検出時期にオン状態となり、その他の時期にはオフ状態となるように駆動される。なおこの場合、接触検出時期は、接近検出回路４０のアナログスイッチＳ１０がオフからオンになってから、アナログスイッチＳ７，Ｓ８がオフからオンになるまでの期間であり、接近検出回路４０による検出動作が行われる接近検出時期（即ち、アナログスイッチＳ１０がオフ状態の時期）の直後のタイミングである。
【００３８】
以上のように構成された検出回路によれば、静電容量センサとしての接近検出時期には、アナログスイッチＳ１１がオンとなっており、アナログスイッチＳ１２がオフとなっているので、全ての線状電極５３〜５６が、電源電圧ラインＶｃｃから切り離され、接近検出回路４０に接続されたＡ電極として機能する。したがって、接近検出回路４０の動作による静電容量センサとしての優れた機能は、第１形態例と同様に発揮される。
【００３９】
そして、感圧式の接触センサとしての接触検出時期には、逆にアナログスイッチＳ１１がオフとなっており、アナログスイッチＳ１２，Ｓ１４がオンとなっているので、次のような原理で物体の接触が検出される。
即ち、物体の接触が無くて、一方の線状電極５３，５５と他方の線状電極５４，５６との間に導通が無い場合には、抵抗Ｒ２に電流が流れないために、抵抗Ｒ２の上流側端子と下流側端子は同電位（何れも電源電圧Ｖｃｃ）となり、ＯＰアンプＡ１の出力とＯＰアンプＡ２の出力の差分はゼロになり、この結果ＯＰアンプＡ３の出力もゼロになって、ＡＮＤ回路ＡＤ１の出力（接触検出信号）もオフ状態となる。
しかし、物体の接触が有って、線状電極５３，５５と線状電極５４，５６との間に十分な導通が有る場合（接触抵抗が所定のしきい値以下になった場合）には、抵抗Ｒ２の上流側端子がアナログスイッチＳ１２により電源電圧ラインＶｃｃに接続された状態において、抵抗Ｒ２の下流側端子がケーブル状感圧スイッチ５１（即ち、線状電極５３，５５と線状電極５４，５６）とアナログスイッチＳ１とを介してグランドに接続され、ＯＰアンプＡ１の非反転入力は略グランドレベルとなる。このため、この瞬間に抵抗Ｒ２に十分な電流が流れるとともに、抵抗Ｒ２の上流側端子と下流側端子との間には抵抗Ｒ２の電圧降下分の電圧が発生し、この結果ＯＰアンプＡ３の出力がオン状態となって、ＡＮＤ回路ＡＤ１の出力もオン状態となり、物体の接触が検出される。
【００４０】
なお、上記検出動作において、抵抗Ｒ３，Ｒ４は、ケーブル状感圧スイッチ５１の接触抵抗（即ち、線状電極５３，５５と線状電極５４，５６との接触抵抗）がどの程度下がると、ＯＰアンプＡ３の出力がオン状態となって接触が検出されるかを決定する前述のしきい値を調整するためのものである。
また、ＡＮＤ回路ＡＤ１は、接触検出時期でないときに、この接触検出回路６０から誤った接触検出信号が出ないようにする。即ち、接触検出時期でないときには、アナログスイッチＳ１４がオフになって、ＡＮＤ回路ＡＤ１の一方の入力がオフ状態となるので、ＯＰアンプＡ３の出力に無関係に、ＡＮＤ回路ＡＤ１の出力がオフ状態に保持される。
【００４１】
なお、本例のような電荷転送型の静電容量センサの場合、各アナログスイッチがオンオフする周波数は、通常数ＫＨｚ以上の高速に設定することになる。このため、１回の接触検出時期におけるＡＮＤ回路ＡＤ１の出力で検知判定を行う場合、判定時間が相当短く制限される。そこで、実際のコントローラでの検知判定は、例えばＡＮＤ回路ＡＤ１の出力が接触検出時期においてオンとなる状態が所定回数以上連続したとき（即ち、所定時間以上、例えば数ｍｓｅｃ以上、ケーブル状感圧スイッチ５１がオンしている状態に相当するとき）に、物体の接触があったと判定するようにしてもよい。このことは、接近検知の判定や第１形態例の接触検知の判定についても同様である。
【００４２】
以上説明した第２形態例によれば、感圧スイッチを接触センサとして使用した本発明の物体検知センサ及び挟み込み検知装置が実現され、第１形態例と同様の効果に加えて、次のような固有の利点が得られる。即ち、従来品と同様のケーブル状感圧スイッチに対して、基本的に単純なケーブル状部材（ケーブル状電極１２）が１本増えただけの本体構成であるため、従来品の有効利用が図られ、設計や部品調達などの負担が少なくるとともに、より低コストで製造できるといった利点がある。なお、差分型の静電容量センサである必要がない場合には、ケーブル状電極１２は不要であり、センサ本体は、従来と同等の外形寸法に収まるとともに、従来品と基本的に略同様の構成でよい。
【００４３】
なお、本発明は上述した形態例に限られず、各種の変形や応用があり得る。
例えば、センサヘッド（ピエゾケーブル１１やケーブル状感圧スイッチ５１）や差分補正用電極（ケーブル状電極１２）は、必ずしも断面が円形のケーブル状のものでなくてもよい。一例として、テープ状金属を対向させ、その間にピエゾポリマを介装させたテープ状のセンサヘッドや、テープ状の差分補正用電極としてもよい。
また、上記第２形態例では、ケーブル状感圧スイッチ５１として、線状電極を４本有するものを例示したが、静電容量センサの検出電極としての電極面積が十分である場合には、図９に示したように、２本の線状電極を有するタイプであってもよい。
また、検出回路の構成も上記形態例に限定されない。本発明の基本思想は、例えば図７に示すように、基本的に接触センサとしての構成を有するセンサ本体（例えば、ピエゾケーブル１１）と、接触センサの検出回路（例えば、接触検出回路３０）と、前記センサ本体の導電体（例えば、シールド網線１８）を検出電極として利用する静電容量センサの検出回路（例えば、接近検出回路４０）とを備えた構成であればよく、各検出回路の詳細構成等は特に限定されるものではない。
【００４４】
【発明の効果】
本発明によれば、接触センサとしての機能と、非接触センサである静電容量センサとしての機能を併せ持ち、かつ簡素な構成の物体検知センサ、或いはこれを用いた簡素で信頼性や応答性の高い開閉体挟み込み検知装置を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】物体検知センサのセンサ本体の構造を示す断面図である。
【図２】物体検知センサの検出回路を示す図である。
【図３】物体検知センサの動作を説明する図である。
【図４】物体検知センサ（第２形態例）のセンサ本体の構造を示す断面図である。
【図５】物体検知センサ（第２形態例）の検出回路を示す図である。
【図６】物体検知センサ（第２形態例）の動作を説明する図である。
【図７】本発明の基本構成を説明する図である。
【図８】センサ本体の取り付け状態を説明する図である。
【図９】従来の感圧スイッチを示す図である。
【符号の説明】
５スライドドア（開閉体）
１０，５０センサ本体
１１ピエゾケーブル（センサヘッド）
１２ケーブル状電極
１３シールド電極
１５弾性体
１６心線（導電体）
１７ピエゾポリマ
１８シールド網線（導電体、検出電極）
１９保護外皮
２０心線（差分補正用検出電極）
３０，６０接触検出回路
４０接近検出回路
５１ケーブル状感圧スイッチ（センサヘッド）
５２チューブ
５３〜５６線状電極（導電体）[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an object detection sensor that is suitable for detecting, for example, an open / close body such as a sliding door of a vehicle.
[0002]
[Prior art]
For example, in a control system for an opening / closing body such as an electric sliding door of a vehicle or an automatic door of a building, an automatic closing operation (the opening / closing body is automatically moved to a fully closed position even if the user stops operation) in order to prevent a human body from being pinched. In such a case, an anti-jamming function is provided that detects the occurrence or fear of the occurrence of such jagging and stops at least the closing operation of the opening / closing body or further performs the inverting operation (opening operation). . As one-box type door systems for automobiles, sliding doors and rear opening / closing doors (tailgates) mounted on the left and right sides are increasing. Since such a sliding door and a rear opening / closing door are large and heavy, a large force is required for opening / closing. Therefore, in recent years, automatic opening and closing systems such as electric sliding doors that electrically open and close doors have become widespread. However, with the automation, there is a possibility that hands or fingers may be caught in the end of the door, and the door may be pushed by the door to fall down, and a pinching prevention function for effectively preventing this is demanded.
[0003]
Conventionally, there are indirect detection and direct detection as a method of a detection device for performing such detection of pinching for preventing pinching.
Indirect detection is to detect indirect entrapment based on the operation information (rotational position, rotation speed, etc.) and drive current of the drive motor of the opening / closing body, and direct detection is to approach or close the opening / closing end of the opening / closing body. A sensor that detects an object (such as a human body) that comes into contact is used. Among them, the indirect detection has a disadvantage that it is relatively difficult to detect the entrapment quickly and reliably with a load as low as possible.
[0004]
On the other hand, direct detection has the advantage of relatively high reliability because it directly detects an object, but pinching is as low as possible because a contact sensor such as a pressure-sensitive switch is used as a conventional sensor of this type. The load could not be detected early. This is because, for example, as shown in FIG. 9A, the pressure-sensitive switch is composed of linear electrodes 2 and 3 formed by coating a core with a conductive resin on the inner surface of an insulating hollow rubber tube 1. Are spirally attached to each other, and the inner linear electrodes 2 and 3 are interconnected by deformation of the rubber tube 1 due to the contact load of the object as shown in FIGS. 9 (b) and 9 (c). It operates by contacting and conducting. For this reason, the pressure-sensitive switch operates only when the object comes into contact with a certain pressure, and at that time, the pinching prevention function is finally activated.
In addition, the pressure-sensitive switch enables highly reliable detection when small objects such as fingers and hands come into contact in a narrow range.However, for example, a child or an elderly person wearing soft clothes has a large contact area over the whole body. If the contact is made (when the contact load per area is small), the operation becomes unstable, and in some cases, the door may be pushed by the door and fall.
[0005]
Incidentally, in general, sensors that detect the approach of an object in a non-contact manner include an optical sensor, a radio wave sensor, and a capacitance sensor. Among them, the optical type cannot arrange the detection area along the curved open / close end of an opening / closing body such as a vehicle door (that is, a dead zone can be formed), and the radio wave type sets the directivity to the open / close end. There is a problem that it is difficult to limit only to the direction approaching the part, and there is a high possibility of malfunction. On the other hand, the capacitance type is promising in that it can be easily attached along the curved open / close end, there is no dead zone, and the directivity is easily controlled.
Therefore, the inventors are studying the application of a capacitance sensor as a pinch detection device in an electric sliding door or the like of a vehicle.
There is no conventional example in which the capacitance sensor is applied as a pinch detection device in an electric sliding door of a vehicle. However, in Patent Document 1, the open / close state (including pinch) of a train door is determined by using a capacitance sensor. A door opening / closing detecting device for detecting is disclosed. Patent Document 2 discloses a technique using an electrostatic capacitance sensor for detecting a person caught in a shutter. Also, as a high-performance capacitance sensor that provides a plurality of pairs of electrodes constituting a capacitance (capacitance) and detects an object with high sensitivity based on a difference between signals corresponding to the respective capacitances, a patent is provided. There is a pachinko ball passing detector disclosed in Reference 3. Patent Literature 4 discloses an elevator door safety device using a capacitance sensor or the like.
[0006]
[Patent Document 1]
JP-A-10-96368
[Patent Document 2]
JP 2001-264448 A
[Patent Document 3]
JP 2001-318162 A
[Patent Document 4]
International Publication No. WO 98/18710
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
However, applying the above-described capacitance sensor to an opening / closing body such as a vehicle door has the following problems.
(A) That is, an object having a low dielectric constant such as a dry cardboard, glass equipment, or styrofoam may not be detected. For example, a luggage made of such an object or a user holding the luggage can be detected with high reliability. It may not be detected.
(B) In addition, there is a possibility that a malfunction in which the sensor is turned on may occur due to the attachment of water having a high dielectric constant (water drops due to rain or the like). In particular, when a large amount of water flows to the open / close end where the sensor is attached due to heavy rain, etc., a detection signal is output even if there is no target object, and the operation of closing the open / close body stops, There is a possibility that the reversing operation may cause a problem of operating in the opening direction against the user's intention.
(C) In the state immediately before the fully closed position where the opening and closing body approaches the vicinity of the fully closed position, the opening and closing ends of the opening and closing body are joined or opposed at the fully closed position (for example, when the sliding door of the vehicle is fully closed. (A body portion such as a B-pillar), a malfunction may occur in which the sensor is turned on.
[0008]
Note that the contact sensor such as the pressure-sensitive switch described above performs detection regardless of the dielectric constant of the object, and thus does not cause the above-described problems (a) to (b). Therefore, the present inventors are considering using a contact sensor such as a pressure-sensitive switch and a capacitance sensor to complement each other's disadvantages. However, in a configuration in which two sensors are simply provided, the structure is complicated. This leads to a considerable increase in cost and a decrease in productivity.
Therefore, the present invention has both a function as a contact sensor and a function as a capacitance sensor which is a non-contact sensor, and has an object detection sensor having a simple configuration, or a simple, reliable and responsive device using the same. It is an object of the present invention to provide a high opening / closing body sandwich detection device.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
The object detection sensor of the present invention has a sensor main body having a sensor head in which resistance or voltage between conductors forming an internal pair is deformed by contact of an object and changes.
A contact detection circuit that detects contact of an object with the sensor body and outputs a contact detection signal based on a change in resistance or voltage between the conductors;
An approach detection circuit that detects the approach of an object to the sensor body and outputs an approach detection signal based on a change in stray capacitance formed by the conductor, the conductor being a detection electrode; It is provided.
[0010]
In the object detection sensor of the present invention, when an object such as a human body having a high dielectric constant approaches the sensor main body, the stray capacitance formed by the detection electrode changes. A detection signal is output. In addition, even if the object has a low dielectric constant, when the sensor head is deformed by contacting the sensor body, the resistance or voltage between the conductors of the sensor head changes, so that the contact of the object is detected by the contact detection circuit. The contact detection signal is output. That is, the object detection sensor of the present invention has both a function as a contact sensor and a function as a capacitance sensor which is a non-contact sensor.
For this reason, by complementing the disadvantages of each sensor system, it is possible to detect an object with high reliability and as high a response as possible. For example, in the case of a bad condition such as a rainfall state or the state immediately before the fully closed state described above, the function of the approach detection circuit (that is, the function of the capacitance sensor) is invalidated, or the sensitivity of the approach detection circuit is relatively reduced. By setting a low value, the malfunction of the capacitance sensor due to water or the like is prevented, and at the same time, the reliability of the object is reliably detected by the function of the contact sensor. In addition, when there is no adverse condition such as a rainfall condition, the function of the proximity detection circuit (that is, the function of the capacitance sensor) is set to high sensitivity so that an object such as a human body having a high dielectric constant can be responded without contact. It can be detected high. Even an object having a low dielectric constant can be detected with high reliability by at least the function of the contact sensor.
[0011]
As described above, the object detection sensor of the present invention is simple in which the conductor constituting the contact sensor is also used as the detection electrode of the capacitance sensor, while enabling the detection of an object with high reliability and responsiveness as much as possible. With this configuration, the number of parts can be reduced as compared with the case where the contact sensor and the capacitance sensor are simply provided separately, which is significantly advantageous in terms of cost, productivity, and installation space. .
[0012]
Note that the sensor head and the contact detection circuit constituting the contact sensor may be of a piezoelectric type or a pressure-sensitive switch type. That is, the sensor head has a piezo polymer (piezoelectric polymer) disposed between the deformable conductors, and the contact detection circuit detects an object to the sensor body based on a change in voltage between the conductors. And outputs a contact detection signal by detecting the contact. Alternatively, the sensor head is arranged so that the pair of deformable conductors are separated from each other in a natural state, and the contact detection circuit is configured such that the conductors are in contact with each other and the resistance between the conductors is reduced. May be configured to detect a contact of the object with the sensor main body based on the decrease of the sensor body and output a contact detection signal.
[0013]
However, it is desirable that the sensor head is, for example, in the following cable shape.
That is, in the case of the piezoelectric type, the sensor head includes a core wire, a piezo polymer provided to cover the outer periphery of the core wire, a mesh line provided to cover the outer periphery of the piezo polymer, The core and the net are cable-shaped (so-called piezo cables) that function as the conductors, and are composed of an insulating protective sheath provided so as to cover the outer periphery. An embodiment in which a line is used as the detection electrode is preferred.
In the case of a pressure-sensitive switch type, the sensor head is formed by helically attaching a plurality of linear electrodes to an inner surface of an insulating tube in a state where the linear electrodes are separated from each other, and the linear electrodes function as the conductor. Preferably, the approach detection circuit uses the linear electrode as the detection electrode.
When the sensor head is in the form of a cable as described above, it is possible to easily attach the entire sensor body along the open / close end of the open / close body as a cable-like body, which is more suitable as a detection device for sandwiching the open / close body. It becomes.
[0014]
In another preferred aspect of the present invention, the sensor main body includes a difference correction detection electrode disposed on the back side of the sensor head (on the side opposite to the side that detects the approach or contact of an object), The circuit calculates a difference value between a value corresponding to the stray capacitance formed by the detection electrode and a value corresponding to the stray capacitance formed by the difference correction detection electrode, and based on a change in the difference value. , Detecting the approach of an object to the sensor body and outputting an approach detection signal.
According to this aspect, environmental changes such as the state of adhesion of water droplets and adverse effects of temperature drift are suppressed, and highly sensitive non-contact detection becomes possible.
When the sensor head is in the form of a cable, it is preferable that the detection electrode for difference correction is also in the form of a cable and is arranged along the back side of the sensor head. In this case, the high-performance sensor main body including the difference correction detection electrode has a cable-like shape as a whole, and has an advantage that it can be easily attached along the open / close end of the open / close body.
It is preferable that an elastic body is interposed between the sensor head and the difference correction detection electrode in the sensor main body. According to this aspect, even when the difference correction detection electrode is difficult to deform together with the sensor head, only the sensor head can be sufficiently deformed, and the reliability as a contact sensor is improved.
[0015]
Further, another preferred embodiment of the present invention provides a shield for a shield so that the sensor main body covers a non-detection range including at least the back side of the sensor main body (the side opposite to the side that detects approach or contact of an object). This is an embodiment in which electrodes are provided.
In this case, the directivity on the detection side can be particularly enhanced by the shielding action of the shield electrode, and the possibility of malfunction when the dielectric body approaches a side surface that is not a desired detection area can be basically reduced.
[0016]
Next, an opening / closing body sandwiching detection device of the present invention includes the object detection sensor of the present invention, and the sensor main body of the object detection sensor is attached to an opening / closing end of the opening / closing body, and a position range where there is a possibility of being sandwiched by the opening / closing body. To detect an object at
Here, the "opening / closing body" may be a vehicle door (including a tailgate), a vehicle trunk lid, a sunroof window, a building door or window, an elevator door, a safe lid, or the like. Is also good. The “opening / closing end” is an edge of the opening / closing body that forms one edge (movable side edge) of the opening when the opening / closing body is opened. , Is a portion that is joined or opposed to the other edge (fixed side edge) of the opening.
[0017]
According to the opening / closing body entrapment detection device of the present invention, since the object detection sensor of the present invention is used, entrapment detection with high reliability and high response as much as possible is possible with a simple configuration. For example, in the case of a bad condition such as a rainfall state or the state immediately before the fully closed state described above, the function of the approach detection circuit (that is, the function of the capacitance sensor) is invalidated, or the sensitivity of the approach detection circuit is relatively reduced. By setting it to a low value, malfunctions due to water or the like (in which the closing operation is stopped or the reversing operation occurs without the occurrence of pinching) can be prevented, and at the same time, the pinching is reliably detected by the function of the contact sensor And maintain reliability. In addition, when there is no adverse condition such as a rainfall condition, the function of the proximity detection circuit (that is, the function of the capacitance sensor) is set to high sensitivity so that an object such as a human body having a high dielectric constant can be responded without contact. As a result, it is possible to significantly reduce the possibility of a malfunction such as a child being pushed by the sliding door and falling down. Further, even an object having a low dielectric constant (for example, a luggage such as a dry cardboard) can be reliably detected by at least the function of the contact sensor, and the pinching thereof can be reliably prevented.
[0018]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
(First Embodiment)
First, a first embodiment will be described.
This example is a pinch detection device that detects a human body or the like (object) approaching a position range in which there is a possibility of being pinched by a slide door (opening / closing body) by an object detection sensor in a four-wheeled vehicle.
FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating a configuration of a sensor main body 10 of the object detection sensor of the present example, and FIG. 2 is a diagram illustrating a detection circuit of the object detection sensor of the present example. FIG. 3A is a timing chart illustrating the operation of the detection circuit, and FIG. 3B is a diagram illustrating a deformation state of the sensor main body 10 due to contact of an object. FIG. 8 is a view for explaining a mounting state of the sensor main body 10, and is a view of the slide door 5 to which the sensor main body 10 is mounted as viewed from an end face thereof.
[0019]
As shown in FIG. 1, the sensor body 10 has a cable-like electrode 12 disposed in parallel on the back side of a piezo cable 11 corresponding to a sensor head and a shield electrode 13 on the back side and side surfaces (mainly, (A back side), and a cable-like one (elongated one having a uniform cross section) whose entire surface is covered with a protective outer cover 14 made of an insulating resin. It is manufactured to have a length approximately equal to the total length of.
In this case, an elastic body 15 made of rubber in this case is interposed between the piezo cable 11 and the cable-like electrode 12. When such an elastic body 15 is provided, for example, as shown in FIG. 3B, the piezo cable 11 is easily deformed sufficiently to be locally bent by the contact load of the object. Since such a piezo cable 11 is more sensitive to deformation in the bending direction than to compression, if it can be deformed as shown in FIG. 3B, a smaller contact load can be detected, and the sensitivity is reduced. Increase.
On the surface of the sensor main body 10, the detection side (upper side in FIG. 1) for detecting approach or contact of an object has an arc shape along the circular outer periphery of the piezo cable 11, and is opposite to the detection side. (The lower surface in FIG. 1) is a flat mounting surface 14a. The sensor main body 10 is attached to the end surface of the slide door 5 of the automobile, for example, as shown in FIG. Mounted across.
The protective cover 14 can be formed of, for example, foamed rubber used for weather strips of automobiles.
[0020]
The piezo cable 11 has a structure similar to that of a general coaxial cable, except that the insulator between the core wire and the shield net is replaced with a piezo polymer. That is, as shown in FIG. 1, a core 16 made of a conductor (for example, copper), a piezopolymer 17 provided to cover the outer periphery of the core 16, and a piezopolymer 17 provided to cover the outer periphery of the piezopolymer 17 And a shielded outer cover 19 provided so as to cover the outer periphery of the shielded mesh wire 18. The piezo cable 11 generates a voltage between the core wire 16 and the shield net 18 according to the amount of deformation due to the piezoelectric effect of the piezo polymer 17 due to deformation (compression, bending, etc.) due to external pressure. The shield net 18 of the piezo cable 11 is used as a detection electrode (A electrode) of the capacitance sensor, as described later.
The cable electrode 12 includes a core 20 made of a conductor and an insulating protective sheath 21 provided so as to cover the outer periphery of the core 20. The core 20 of the cable electrode 12 is used as a difference correction detection electrode (B electrode) of the capacitance sensor, as described later.
The shield electrode 13 (S electrode) is formed of, for example, aluminum foil, has a U-shaped cross section with an opening on the detection surface side, and is provided on the back side of the sensor body 10 (in this case, the back side of the cable-like electrode 12). It is arranged so as to cover the non-detection range.
[0021]
The sensor body 10 having such a configuration can be made sufficiently small, has sufficient flexibility, can be easily curved in the longitudinal direction, and conforms to the shape of the end of the slide door 5. And compact arrangement is possible. Further, due to the shielding action of the shield electrode 13, only the detection surface side (that is, the side of the position range that is mainly opposed to the end of the slide door 5 and is likely to be sandwiched by the slide door 5) has high sensitivity. Surface can be basically made a dead surface.
[0022]
Next, the detection circuit will be described. In FIG. 2, a contact detection circuit 30 constituting a contact sensor is located above the dashed line, and an approach detection circuit 40 constituting a capacitance sensor which is a non-contact sensor is located below the dashed line.
The contact detection circuit 30 amplifies a voltage generated between the core wire 16 of the piezo cable 11 and the shield mesh wire 18 by an amplification circuit composed of three OP amplifiers (operational amplifiers) A1 to A3. A signal is output to a controller (not shown) of the slide door 5 as a piezo sensor output (contact detection signal). The controller determines that a contact has been detected when the output of the contact detection circuit 30 (piezo sensor output) reaches a level exceeding, for example, a prescribed threshold value.
The amplifier circuit needs to have a high input impedance, and the OP amplifiers A1 and A2 are also connected to a circuit (approach detection circuit 40) on the capacitance sensor side. , A capacitor having a small capacitance between the input terminal and the ground should be used. The resistor R1 shown in FIG. 2 is for adjusting the attenuation characteristic of the voltage generated in the piezo cable 11.
[0023]
The OP amplifier A3 constitutes a differential amplifier. The output of the OP amplifier A1 (voltage value according to the potential of the core wire 16) and the output of the OP amplifier A2 (voltage value according to the potential of the shield mesh wire 18). ) Is amplified and this is used as the output of the piezo sensor. In this case, since the shield net 18 of the piezo cable 11 is connected to the proximity detection circuit 40 as a detection electrode (A electrode), the stray capacitance formed between the core 16 of the piezo cable 11 and the ground will also be described later. The charge / discharge is repeated in the same manner as the stray capacitances Ca and Cb (periodical charge transfer). However, the operation of the OP amplifier A3 (differential amplifier) cancels out the influence of the charging and discharging, and only when a potential difference occurs between the core wire 16 and the shield net 18 (that is, the piezo cable 11 The output (piezo sensor output) exceeding the threshold value is output from the contact detection circuit 30 only when the object to be deformed touches.
[0024]
On the other hand, as shown in FIG. 2, the approach detection circuit 40 includes analog switches S1 to S13 periodically operated by a drive circuit (not shown), OP amplifiers A4 to A7, and the like.
In FIG. 2, the symbol of a capacitor denoted by a reference symbol Ca indicates a capacitance formed between the ground or ground, which is a ground potential, a human body to be detected, and the A electrode (the above-described shield mesh wire 18). (So-called stray capacitance). Similarly, the symbol of the capacitor indicated by the symbol Cb indicates the capacitance formed between the vehicle body or the human body and the B electrode (the above-described core wire 20). The symbol Cs indicates the capacitance formed between the vehicle body or the human body and the S electrode (the above-described shield electrode 13). Further, the symbols Cas and Cbs indicate the capacitance between the S electrode and the A electrode and the capacitance between the S electrode and the B electrode, respectively. However, in the case of this example, since the A electrode, the B electrode, and the S electrode are basically controlled to the same potential, the capacitances Cas and Cbs apparently do not occur.
[0025]
The analog switches S1 and S2 constitute a pulse drive circuit for the A electrode, and are driven by a drive circuit (not shown) to switch the connection of the A electrode at a predetermined cycle. The switch S1 opens and closes a line connecting the A electrode and the ground, and the switch S2 opens and closes a line connecting the detection electrode A and the inverting input of the OP amplifier A4.
The analog switches S3 and S4 constitute a pulse drive circuit for the B electrode, and switch the connection of the B electrode at a predetermined cycle. The switch S3 opens and closes a line connecting the B electrode and the ground, and the switch S4 opens and closes a line connecting the B electrode and the inverting input of the OP amplifier A5.
The analog switches S5 and S6 constitute a pulse drive circuit for the S electrode, and switch the connection of the S electrode at a predetermined cycle. The switch S6 opens and closes a line connecting the S electrode and the ground, and the switch S5 opens and closes a line connecting the S electrode and the reference voltage line.
[0026]
Note that the analog switches S1 and S3 are periodically turned on as shown in the fourth row from the top in FIG. The analog switches S2 and S4 are also periodically turned on, but are turned on at the timing when the analog switches S1 and S3 are off, as shown in the third row from the top in FIG.
The analog switch S5 is turned on at a timing before the analog switches S2 and S4 are turned on after the analog switches S1 and S3 are turned off, as shown in the second row from the top in FIG. After the analog switches S2 and S4 are turned off, they are turned off at a timing before the analog switches S1 and S3 are turned on. The analog switch S6 is turned on and off at a timing completely opposite to that of the analog switch S5, as shown in the first stage from the top in FIG.
[0027]
The OP amplifier A4 forms a charge integration circuit for the A electrode, and a capacitor Cc1 and an analog switch S7 are connected in parallel between the output and the inverted input of the OP amplifier A4. The non-inverting input of the OP amplifier A4 is connected to a reference voltage line, and a reference voltage is applied. Note that the analog switch S7 is a switch that opens and closes between both terminals of the capacitor Cc1 (that is, between the output of the OP amplifier A4 and the inverting input). As shown in the fifth stage from the top in FIG. It turns on simultaneously with S1 and S3, and turns off at the timing immediately after the switches S1 and S3 turn off.
The OP amplifier A5 forms a charge integration circuit for the B electrode. A capacitor Cc2 and an analog switch S8 are connected in parallel between the output and the inverting input of the OP amplifier A5. The non-inverting input of the OP amplifier A5 is connected to a reference voltage line, and a reference voltage is applied. Note that the analog switch S8 is a switch that opens and closes between both terminals of the capacitor Cc2 (that is, between the output of the OP amplifier A5 and the inverting input), and operates in exactly the same manner as the analog switch S7.
[0028]
Next, the OP amplifier A6 constitutes a difference circuit for amplifying and outputting the difference between the output of the OP amplifier A4 (hereinafter, referred to as output VA) and the output of the OP amplifier A5 (hereinafter, referred to as output VB).
The analog switches S10 and S13 and the OP amplifier A7 constitute a synchronous detection circuit. This synchronous detection circuit is a circuit that outputs an electrostatic capacitance sensor output V1 (approach detection signal) from an output (hereinafter, referred to as a differential output V0) of an OP amplifier A6 (difference circuit). In this case, the difference output V0 changes, for example, as shown in the sixth (lower) stage from the top in FIG. 3A, and the high voltage portion (that is, the switches S7 and S8 of the waveform of the difference output V0). The voltage when the difference output V0 is stabilized after the switches S2 and S4 are turned on after the switches S2 and S4 are turned on) is output to the controller (not shown) of the slide door 5 as the capacitance sensor output V1.
The analog switch S10 operates the same as the analog switch S6, and the analog switch S13 operates the same as the analog switch S5 (see FIG. 3A).
When the output V1 of the approach detection circuit 40 reaches a level exceeding, for example, a prescribed threshold value, the controller determines that the approach of an object has been detected.
[0029]
In the approach detection circuit 40 configured as described above, when the analog switches S1, S3, and S6 are on, each of the stray capacitances Ca, Cb, and Cs is short-circuited, and the voltage between the terminals is zero. At this time, since the analog switches S7 and S8 are also turned on, the voltage between the terminals of the capacitors Cc1 and Cc2 also becomes zero, and both the output VA and the output VB become the reference voltage. Therefore, at this time, the difference output V0 becomes zero.
However, after that, when the analog switches S1 and S3, the analog switches S7 and S8, and the analog switch S6 are sequentially turned off, and the analog switch S5 and the analog switches S2 and S4 are sequentially turned on, the short circuit of the capacitors Cc1 and Cc2 is released. A reference voltage is applied to each electrode (A electrode, B electrode, and S electrode). Therefore, a voltage corresponding to the capacitance ratio between the capacitor Cc1 and the floating capacitance Ca is output as the output VA, and a voltage corresponding to the capacitance ratio between the capacitor Cc2 and the floating capacitance Cb is output as the output VB. Therefore, as a result, a voltage corresponding to the capacitance difference (difference value) between the stray capacitance Ca and the stray capacitance Cb is output as the difference output V0, and the stable value of this voltage is output from the capacitance sensor output by the synchronous detection circuit described above. It is output as V1 (approach detection signal).
In this case, if the stray capacitance Ca becomes larger than the capacitor Cc1 due to the approach of a human body or the like, the output VA decreases.
[0030]
According to the object detection sensor of the present embodiment described above, first, when an object having a high dielectric constant such as a human body approaches the detection side of the sensor main body 10, the detection function as the capacitance sensor by the above-described approach detection circuit 40 is performed. This is detected with high responsiveness and high reliability. That is, when an object having a high dielectric constant such as a human body approaches the detection side, the output V1 of the capacitance sensor changes sensitively. By comparing this signal voltage with a predetermined threshold value, highly sensitive detection can be performed. It becomes possible. In particular, in this example, since the difference formula is obtained by taking the difference between the signals corresponding to the two detection electrodes (A electrode and B electrode), it is hardly affected by a temperature drift or the like, and the reliability and responsiveness are basically obtained. High detection is possible.
Further, in the object detection sensor of the present example, even if the object has a low dielectric constant, if the piezo cable 11 serving as the sensor head is deformed by contacting the sensor main body 10, the distance between the core 16 and the shield net 18 is reduced. , A contact of the object is detected by the contact detection circuit 30 and a piezo sensor output (contact detection signal) exceeding a specified threshold is output.
[0031]
That is, the object detection sensor of this example has both a function as a contact sensor and a function as a high-performance non-contact sensor (capacitance sensor).
For this reason, by complementing the disadvantages of each sensor system, it is possible to detect an object with high reliability and as high a response as possible. For example, in the case of a bad condition such as a rainy state or the state immediately before the fully closed state, the function of the approach detection circuit 30 (that is, the function of the capacitance sensor) is invalidated, or the sensitivity of the approach detection circuit 30 is reduced. By setting it relatively low (may be by adjusting the threshold value on the controller side), malfunction of the capacitance sensor due to water etc. is prevented, and at the same time, the function of the contact sensor is used to reliably detect objects And maintain reliability. In addition, when there is no bad condition such as a rainfall condition, the function of the capacitance sensor is set to high sensitivity, and an object such as a human body having a high dielectric constant can be detected in a high response without contact. Even an object having a low dielectric constant can be detected with high reliability by at least the function of the contact sensor.
[0032]
As described above, the object detection sensor according to the present embodiment uses a conductor (in this case, the above-described shield net wire 18) constituting the contact sensor while enabling highly reliable and highly responsive object detection as possible. Since it has a simple configuration that also serves as the detection electrode (A electrode) of the capacitance sensor, the number of parts can be reduced as compared with a case where the contact sensor and the capacitance sensor are simply provided separately, and cost and production are reduced. This is particularly advantageous in terms of properties and installation space.
In particular, in the case of this example, the productivity is high because the configuration is a simple one in which two cable-like members (piezo cable 11 and cable-like electrode 12) are mainly overlapped. Further, in contrast to a conventional configuration in which only one cable-like member is used (a configuration in which only a cable-like pressure-sensitive switch is used), a main body configuration in which only one cable-like member (cable-like electrode 12) is basically added. Therefore, the increase in the outer dimensions of the sensor body is relatively small. When it is not necessary to use a differential capacitance sensor, the cable-like electrode 12 is unnecessary, and the sensor main body fits in the same external dimensions as the conventional one.
[0033]
Further, according to the opening / closing body entrapment detection device (entrance detection device for a sliding door of an automobile) of the present example, the above-described object detection sensor is used. It becomes possible to detect pinching with high responsiveness. For example, in the case of a bad condition such as a rainy state or the state immediately before the fully closed state described above, by disabling the function of the capacitance sensor or setting the sensitivity thereof to be relatively low, a malfunction (entrapment) caused by water or the like can be achieved. This prevents the sliding door from closing or reversing when no sliding occurs, and at the same time, reliably detects the jamming by the function of the contact sensor and ensures reliability (prevents the jamming of the sliding door). Function reliability). In addition, when there is no bad condition such as a rainfall condition, the function of the capacitance sensor is set to high sensitivity, and an object such as a human body having a high dielectric constant can be detected in a non-contact manner with high responsiveness. For example, the possibility of occurrence of a malfunction such as being pushed down by the sliding door and falling down can be remarkably reduced. Further, even an object having a low dielectric constant (for example, a luggage such as a dry cardboard) can be reliably detected by at least the function of the contact sensor, and the pinching thereof can be reliably prevented.
[0034]
(Second embodiment)
Next, a second embodiment will be described.
In this example, a position range in which an object detection sensor including a sensor main body 50 having a cable-shaped pressure-sensitive switch 51 instead of the piezo cable 11 in the first embodiment is likely to be caught by the slide door 5 (opening / closing body). This is a pinch detection device that detects a human body (object) approaching to the object.
FIG. 4 is a cross-sectional view illustrating a configuration of the sensor main body 50 of the present example, and FIG. 5 is a diagram illustrating a detection circuit of the object detection sensor of the present example. FIG. 6 is a timing chart for explaining the operation of the detection circuit.
The same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and redundant description will be omitted.
[0035]
The cable-shaped pressure-sensitive switch 51 has the same configuration as the pressure-sensitive switch 1 described with reference to FIG. That is, as shown in FIG. 4, a cable-shaped one in which four linear electrodes 53 to 56 are spirally attached to the inner surface of an insulating tube 52 while being separated from each other. Here, the linear electrodes 53 to 56 are formed by covering the core with a conductive rubber, and have sufficient flexibility. For this reason, with the deformation of the tube 52 due to the contact of the object, conduction between the linear electrodes is established.
In this example, of the four linear electrodes 53 to 56, for example, the linear electrodes 53 and 55 constitute one electrode (conductor) of the cable-shaped pressure-sensitive switch 51, and the other linear electrodes 54 and 56 constitute the other electrode (conductor) of the cable-shaped pressure-sensitive switch 51. In this case, the linear electrodes 53 and 55 are connected to the inverting input of the OP amplifier A4 of the approach detection circuit 40 via the analog switch S2, and the linear electrodes 54 and 56 are connected to the analog switch S2 described later. Is also connected to the inverting input of the OP amplifier A4 via the analog switch S11 (see FIG. 5). Therefore, all the linear electrodes 53 to 56 are configured to be able to function as the A electrodes of the capacitance sensor, and the electrode area of the A electrodes is as large as possible.
[0036]
Next, the detection circuit of this example will be described.
First, the approach detection circuit 40 has the same configuration as that of the first embodiment except that the linear electrode of the cable-shaped pressure-sensitive switch 51 is an A electrode as described above. However, in this case, as shown in FIG. 6, the analog switches S1 and S3 are controlled to be in an on state also at a contact detection time described later.
On the other hand, as shown in FIG. 5, the contact detection circuit 60 includes an analog switch S12 and a resistor R2 which are sequentially connected in series between the power supply voltage line Vcc of the cable-shaped pressure-sensitive switch 51 and the linear electrodes 54 and 56. An OP amplifier A1 having a downstream terminal connected to the non-inverting input of the resistor R2, an OP amplifier A2 having an upstream terminal connected to the non-inverting input of the resistor R2, and an output of the OP amplifier A1 and the OP amplifier A2. An OP amplifier A3 for amplifying the difference between the outputs, an AND circuit AD1 having the output of the OP amplifier A3 as one input, an analog switch S14 for opening and closing between the other input of the AND circuit AD1 and the power supply voltage line Vcc; An analog switch S11 for opening and closing a line for short-circuiting the linear electrodes 53 and 55 and the linear electrodes 54 and 56 is provided. Then, the output of the AND circuit AD1 is input to the controller of the slide door 5 as a pressure-sensitive switch output (contact detection signal).
In this case, the output of the OP amplifier A2 is divided by the resistors R3 and R4 and input to the OP amplifier A3.
[0037]
Here, as shown in FIG. 6, the analog switch S11 is driven to be turned off at a contact detection time when the cable-shaped pressure-sensitive switch 51 is detected, and turned on at other times. The analog switches S12 and S14 are driven so as to be turned on at the time of contact detection and turned off at other times, contrary to the analog switch S11. In this case, the contact detection time is a period from when the analog switch S10 of the approach detection circuit 40 is turned on from off to when the analog switches S7 and S8 are turned on from off. Is performed immediately after the approach detection timing (that is, the timing when the analog switch S10 is in the OFF state).
[0038]
According to the detection circuit configured as described above, since the analog switch S11 is turned on and the analog switch S12 is turned off at the time of approach detection as a capacitance sensor, The electrodes 53 to 56 are separated from the power supply voltage line Vcc and function as A electrodes connected to the approach detection circuit 40. Therefore, the excellent function as the capacitance sensor by the operation of the approach detection circuit 40 is exerted similarly to the first embodiment.
[0039]
At the time of the contact detection as a pressure-sensitive contact sensor, the analog switch S11 is turned off and the analog switches S12 and S14 are turned on. Is detected.
That is, when there is no contact between the objects and there is no conduction between one of the linear electrodes 53 and 55 and the other of the linear electrodes 54 and 56, no current flows through the resistor R2, so that the resistance of the resistor R2 is reduced. The upstream terminal and the downstream terminal have the same potential (the power supply voltage Vcc), the difference between the output of the OP amplifier A1 and the output of the OP amplifier A2 becomes zero, and as a result, the output of the OP amplifier A3 also becomes zero. The output (contact detection signal) of the AND circuit AD1 is also turned off.
However, when there is sufficient contact between the linear electrodes 53 and 55 and the linear electrodes 54 and 56 due to contact with an object (when the contact resistance falls below a predetermined threshold), When the upstream terminal of the resistor R2 is connected to the power supply voltage line Vcc by the analog switch S12, the downstream terminal of the resistor R2 is connected to the cable-shaped pressure-sensitive switch 51 (that is, the linear electrodes 53 and 55 and the linear electrode 54). , 56) and the analog switch S1, and the non-inverting input of the OP amplifier A1 is substantially at the ground level. Therefore, at this moment, a sufficient current flows through the resistor R2, and a voltage corresponding to the voltage drop of the resistor R2 is generated between the upstream terminal and the downstream terminal of the resistor R2. Is turned on, the output of the AND circuit AD1 is also turned on, and contact of an object is detected.
[0040]
In the above detection operation, the resistances R3 and R4 are set to OP when the contact resistance of the cable-shaped pressure-sensitive switch 51 (that is, the contact resistance between the linear electrodes 53 and 55 and the linear electrodes 54 and 56) decreases. This is for adjusting the above-described threshold value that determines whether the output of the amplifier A3 is turned on and contact is detected.
The AND circuit AD1 prevents an erroneous contact detection signal from being output from the contact detection circuit 60 when it is not time to detect a contact. That is, when it is not the contact detection time, the analog switch S14 is turned off and one input of the AND circuit AD1 is turned off, so that the output of the AND circuit AD1 is kept off regardless of the output of the OP amplifier A3. Is done.
[0041]
In the case of a charge transfer type capacitance sensor as in this example, the frequency at which each analog switch is turned on and off is set to a high speed of usually several kHz or more. Therefore, when the detection determination is performed based on the output of the AND circuit AD1 at the time of one contact detection, the determination time is limited to a considerably short time. Therefore, the detection determination by the actual controller is performed, for example, when the state in which the output of the AND circuit AD1 is turned on at the contact detection time continues for a predetermined number of times or more (that is, for a predetermined time or more, for example, several msec or more, It may be determined that there has been contact with an object when the state corresponds to a state where 51 is on). The same applies to the determination of the approach detection and the determination of the contact detection in the first embodiment.
[0042]
According to the second embodiment described above, the object detection sensor and the pinch detection device of the present invention using the pressure-sensitive switch as a contact sensor are realized, and in addition to the same effects as the first embodiment, Specific advantages are obtained. That is, since the cable-type pressure-sensitive switch similar to the conventional product has a main body configuration in which only a simple cable-shaped member (cable-shaped electrode 12) is basically added, the conventional product can be effectively used. Therefore, there is an advantage that the burden of design and parts procurement is reduced, and that it can be manufactured at lower cost. If it is not necessary to use a differential capacitance sensor, the cable-like electrode 12 is not necessary, and the sensor body can be kept in the same external dimensions as the conventional one, and basically the same as the conventional one. The configuration may be sufficient.
[0043]
The present invention is not limited to the above-described embodiment, and may have various modifications and applications.
For example, the sensor head (piezo cable 11 or cable-shaped pressure-sensitive switch 51) or difference correction electrode (cable-shaped electrode 12) does not necessarily have to be a cable having a circular cross section. As an example, a tape-shaped sensor head in which a tape-shaped metal is opposed and a piezopolymer is interposed therebetween, or a tape-shaped difference correction electrode may be used.
In the second embodiment, the cable-shaped pressure-sensitive switch 51 has four linear electrodes. However, when the electrode area of the detection electrode of the capacitance sensor is sufficient, the diagram is not shown. As shown in FIG. 9, a type having two linear electrodes may be used.
Further, the configuration of the detection circuit is not limited to the above embodiment. The basic idea of the present invention is, for example, as shown in FIG. 7, a sensor body (for example, a piezo cable 11) basically having a configuration as a contact sensor, a detection circuit of the contact sensor (for example, a contact detection circuit 30), and And a detection circuit (for example, an approach detection circuit 40) of a capacitance sensor using a conductor (for example, a shield net 18) of the sensor body as a detection electrode. The detailed configuration and the like are not particularly limited.
[0044]
【The invention's effect】
According to the present invention, an object detection sensor having both a function as a contact sensor and a function as a capacitance sensor which is a non-contact sensor and having a simple configuration, or a simple, reliable and responsive device using the same is used. A high opening / closing body sandwiching detection device can be realized.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a sectional view showing a structure of a sensor main body of an object detection sensor.
FIG. 2 is a diagram illustrating a detection circuit of an object detection sensor.
FIG. 3 is a diagram illustrating the operation of an object detection sensor.
FIG. 4 is a cross-sectional view illustrating a structure of a sensor main body of an object detection sensor (second embodiment).
FIG. 5 is a diagram showing a detection circuit of an object detection sensor (second embodiment).
FIG. 6 is a diagram illustrating an operation of an object detection sensor (second embodiment).
FIG. 7 is a diagram illustrating a basic configuration of the present invention.
FIG. 8 is a diagram illustrating an attached state of a sensor main body.
FIG. 9 is a diagram showing a conventional pressure-sensitive switch.
[Explanation of symbols]
5 sliding door (opening and closing body)
10,50 Sensor body
11 Piezo cable (sensor head)
12. Cable electrode
13 Shield electrode
15 Elastic body
16 core wire (conductor)
17 Piezopolymer
18 Shielded mesh wire (conductor, detection electrode)
19 Protective skin
20 cores (detection electrode for difference correction)
30,60 contact detection circuit
40 Approach detection circuit
51 Cable-shaped pressure-sensitive switch (sensor head)
52 tubes
53-56 Linear electrode (conductor)

Claims

A sensor body having a sensor head in which resistance or voltage between conductors forming an internal pair is deformed by contact with an object,
A contact detection circuit that detects contact of an object with the sensor body and outputs a contact detection signal based on a change in resistance or voltage between the conductors;
An approach detection circuit that detects the approach of an object to the sensor body and outputs an approach detection signal based on a change in stray capacitance formed by the conductor, the conductor being a detection electrode; An object detection sensor, comprising:

The sensor head has a piezo polymer disposed between deformable conductors,
2. The object according to claim 1, wherein the contact detection circuit detects a contact of the object with the sensor main body based on a change in a voltage between the conductors and outputs a contact detection signal. Detection sensor.

The sensor head is arranged so that a pair of deformable conductors are separated from each other in a natural state,
The contact detection circuit outputs a contact detection signal by detecting contact of an object with the sensor main body based on a reduction in resistance between the conductors due to the contact between the conductors. The object detection sensor according to claim 1, wherein:

The sensor head is provided so as to cover a core wire, a piezopolymer provided so as to cover the outer periphery of the core wire, a mesh wire provided so as to cover the outer circumference of the piezopolymer, and an outer periphery of the mesh wire. Insulating protective sheath, the core wire and the mesh wire are cable-shaped functioning as the conductor,
The object detection sensor according to claim 2, wherein the approach detection circuit uses the mesh line as the detection electrode.

The sensor head is formed by attaching a plurality of linear electrodes to the inner surface of an insulating tube in a helical manner in a state of being separated from each other, and the linear electrodes are cable-shaped, which function as the conductor.
The object detection sensor according to claim 3, wherein the approach detection circuit uses the linear electrode as the detection electrode.

The sensor body includes a difference correction detection electrode disposed on the back side of the sensor head,
The approach detection circuit calculates a difference value between a value corresponding to the stray capacitance formed by the detection electrode and a value corresponding to the stray capacitance formed by the difference correction detection electrode, and changes the difference value. The object detection sensor according to any one of claims 1 to 3, wherein the object detection sensor detects an approach of the object to the sensor main body based on (i) and outputs an approach detection signal.

The sensor main body includes a cable-like detection electrode for difference correction arranged along the back side of the sensor head,
The approach detection circuit calculates a difference value between a value corresponding to a stray capacitance formed by the detection electrode and a value corresponding to a stray capacitance formed by the difference correction detection electrode, and based on the difference value, The object detection sensor according to claim 4, wherein the object detection sensor detects an approach of the object to the sensor main body and outputs an approach detection signal.

The object detection sensor according to claim 6, wherein an elastic body is interposed between the sensor head and the difference correction detection electrode in the sensor main body.

The object according to any one of claims 1 to 8, wherein the sensor body is provided with a shield electrode for shielding so as to cover a non-detection range including at least a back side of the sensor body. Detection sensor.

An object detection sensor according to any one of claims 1 to 9, wherein the sensor main body of the object detection sensor is attached to an opening / closing end of an opening / closing body, and an object located in a position range where there is a possibility of being sandwiched by the opening / closing body. An opening / closing body sandwiching detection device for detecting.