JP2009085961A - Object sensor and opening/closing pinching sensor - Google Patents
Object sensor and opening/closing pinching sensor Download PDFInfo
- Publication number
- JP2009085961A JP2009085961A JP2008288908A JP2008288908A JP2009085961A JP 2009085961 A JP2009085961 A JP 2009085961A JP 2008288908 A JP2008288908 A JP 2008288908A JP 2008288908 A JP2008288908 A JP 2008288908A JP 2009085961 A JP2009085961 A JP 2009085961A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- sensor
- detection
- contact
- electrode
- approach
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
Images
Landscapes
- Geophysics And Detection Of Objects (AREA)
- Power-Operated Mechanisms For Wings (AREA)
Abstract
Description
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。 The present invention relates to an object detection sensor suitable for detecting pinching of an opening / closing body such as a sliding door of a vehicle, for example.
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。 For example, in a control system for an open / close body such as an electric sliding door of a vehicle or an automatic door of a building, an automatic closing operation (the open / close body automatically moves to a fully closed position even if the user stops the operation) to prevent the human body from being caught. In such a case, a pinch prevention function is provided that detects the occurrence of such pinching or the risk of such pinching and stops at least the closing operation of the opening / closing body or further reverses the operation (opening operation). . As one-box type automobile door systems, sliding doors and rear opening / closing doors (tailgates) attached to the left and right side surfaces are increasing. Such slide doors and rear opening / closing doors are large and heavy in shape, and therefore require a large force to open and close. In recent years, therefore, an automatic opening / closing system such as an electric sliding door that electrically opens and closes the door has become widespread. However, with automation, there is a possibility that a hand or a finger may be squeezed into the end of the door, or may be pushed by the door and fall down, and a pinching prevention function that effectively prevents this is desired.
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。 Conventionally, there are indirect detection and direct detection as a method of the detection device that performs pinching detection for preventing such pinching. Indirect detection is to indirectly detect pinching based on operation information (rotation position, rotation speed, etc.) of the drive motor of the opening / closing body and drive current, and direct detection is either close to the opening / closing end of the opening / closing body or A sensor that detects an object to be touched (such as a human body) is used. Among these, indirect detection has the disadvantage that it is relatively difficult to detect pinching quickly and reliably with a load as low as possible.
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。
On the other hand, since direct detection directly detects an object, it has an advantage of relatively high reliability. However, since a conventional contact sensor such as a pressure sensitive switch is used as this type of sensor, the pinching is as low as possible. The load could not be detected early. For example, as shown in FIG. 9A, the pressure-sensitive switch has
In addition, pressure-sensitive switches enable reliable detection when a small object such as a finger or hand contacts within a narrow range.For example, a child or an elderly person wearing soft clothes has a wide contact area. When contact is made (when the contact load per area is small), the operation becomes unstable, and in some cases, the door may be pushed and fall down.
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。
By the way, in general, sensors that detect the approach of an object in a non-contact manner include an optical type, a radio wave type, and a capacitance type. Among these, the optical type cannot arrange the detection area along the curved opening / closing end of an opening / closing body such as a vehicle door (that is, there is a dead band), and the radio wave type has directivity at the opening / closing end. There is a problem that it is difficult to limit only to the direction approaching the part, and the possibility of malfunction is high. On the other hand, the electrostatic capacitance type is promising in that it can be easily attached along a curved opening / closing end, has no dead band, and directivity can be easily controlled.
In view of this, the inventors are considering applying a capacitance sensor as a pinching detection device in an electric sliding door of a vehicle.
In addition, although the prior art example which applied the electrostatic capacitance sensor as the pinching detection apparatus in the electric slide door of a vehicle is not found, in
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。
However, when the above-described capacitance sensor is applied to an opening / closing body such as a vehicle door, there are the following problems.
(I) That is, there may be cases where an object with a low dielectric constant such as dried cardboard, glass equipment, or polystyrene foam cannot be detected. For example, a bag made of such an object or a user holding the baggage can be reliably inserted. There is a possibility that it cannot be detected.
(B) Moreover, a malfunction that turns on the sensor may occur due to adhesion of water having a high dielectric constant (water droplets due to rain or the like). In particular, if a large amount of water flows to the open / close end where the sensor is attached due to heavy rain, the detection signal is output even if the target does not exist, and the operation to close the open / close body stops. There is a possibility that a malfunction may occur in which the reversing operation moves in the opening direction against the user's intention.
(C) In a state immediately before the fully closed position where the open / close body approaches the fully closed position, the open / close end of the open / close body is joined or opposed to the frame portion (for example, when the vehicle slide door is fully closed). May cause a malfunction in which the sensor is turned on.
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。
In addition, since the contact sensor such as the pressure sensitive switch described above performs detection regardless of the dielectric constant of the object, the above problems (a) to (b) do not occur. Thus, the inventors are considering using a contact sensor such as a pressure-sensitive switch and a capacitance sensor to complement each other's disadvantages, but the structure with a simple configuration with two sensors is complicated. Therefore, there is a problem that the cost is increased and the productivity is lowered.
For this reason, 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 an object detection sensor having a simple configuration, or a simple, reliable and responsive function using the same. An object of the present invention is to provide a high opening / closing body pinching detection device.
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。
The object detection sensor of the present invention includes a sensor body having a sensor head in which a resistance or voltage between conductors forming an internal pair is changed by deformation 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 uses the conductor of the sensor head as a detection electrode and detects an approach of an object to the sensor body and outputs an approach detection signal based on a change in stray capacitance formed by the detection electrode; It is to be prepared.
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。
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 body, the stray capacitance formed by the detection electrode changes, so that the approach of the object is detected by the approach detection circuit. A detection signal is output. Even if the object has a low dielectric constant, if the sensor head is deformed by contact with the sensor body, the resistance or voltage between the conductors of the sensor head changes, so the contact of this object is detected by the contact detection circuit. A 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 that is a non-contact sensor.
For this reason, by complementing the shortcomings of the sensor methods, it is possible to detect an object with high reliability and high responsiveness as much as possible. For example, in the case of an adverse condition such as a rainy state or the state immediately before full closure, the function of the proximity detection circuit (that is, the function of the capacitance sensor) is invalidated, or the sensitivity of the proximity detection circuit is relatively set. By setting it to a low value, the malfunction of the capacitance sensor due to water or the like is prevented, while the object is reliably detected by the function of the contact sensor to maintain reliability. Also, when it is not an adverse condition such as a rainy condition, the function of the proximity detection circuit (that is, the function of the capacitance sensor) is set to high sensitivity, and the object such as a human body having a high dielectric constant is responsive without contact. Highly detectable. Even an object with a low dielectric constant can be detected with high reliability by at least the function of the contact sensor.
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。 As described above, the object detection sensor of the present invention is a simple device that can detect an object with high reliability and responsiveness as much as possible, while also using the conductor constituting the contact sensor as the detection electrode of the capacitance sensor. Therefore, the number of parts can be reduced compared with the case where a contact sensor and a capacitance sensor are separately provided, which is advantageous in terms of cost, productivity, and installation space. .
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、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。
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、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。
The sensor head and the contact detection circuit constituting the contact sensor may be of a pressure sensitive switch type. That is, the sensor head is arranged such that a pair of deformable conductors is separated from each other in a natural state, and the contact detection circuit is configured such that the conductors contact each other and the resistance between the conductors The contact detection signal may be output by detecting the contact of the object with the sensor main body based on the decrease of the sensor.
However, it is desirable that the sensor head has, for example, the following cable shape. That is, in the case of a pressure sensitive switch type, the sensor head is formed by spirally attaching a plurality of linear electrodes to the inner surface of an insulating tube, and the linear electrodes function as the conductor. It is a cable-like thing, and the approach detection circuit preferably uses the linear electrode as the detection electrode. Thus, when the sensor head is in the form of a cable, the entire sensor body can be easily attached along the opening / closing end of the opening / closing body, making it more suitable as a pinch detection device for the opening / closing body. It becomes.
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。
According to another preferred aspect of the present invention, the sensor body includes a differential correction detection electrode disposed on the back side of the sensor head (opposite side to detect the approach or contact of an object), and the approach detection The circuit calculates a difference value between a value corresponding to the stray capacitance constituted by the detection electrode and a value corresponding to the stray capacitance constituted by the difference correction detection electrode, and based on the change of the difference value The approach detection signal is output by detecting the approach of the object to the sensor body. In this mode, environmental changes such as the state of water droplet adhesion and adverse effects of temperature drift are suppressed, and highly sensitive non-contact detection is possible.
When the sensor head is in a cable shape, it is desirable that the difference correction detection electrode is also in a cable shape and is arranged along the back side of the sensor head. If it does in this way, the high performance sensor main body provided with the detection electrode for difference correction will become a cable shape as a whole, and there exists an advantage which becomes easy to attach along the opening-and-closing end part of an opening-and-closing body.
Further, it is preferable that an elastic body is interposed between the sensor head and the difference correction detection electrode in the sensor 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.
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。 In another preferred aspect of the present invention, the shield for shielding the sensor body so as to cover a non-detection range including at least a back side of the sensor body (a side opposite to a side for detecting approach or contact of an object). This is an embodiment in which electrodes are disposed. 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 a dielectric approaches a side surface that is not a desired detection area can be basically reduced.
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。
Next, the opening / closing body pinching 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 the opening / closing end portion of the opening / closing body and may be pinched by the opening / closing body. The object in is detected.
Here, the “opening and 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, or a safe lid. Also good. In addition, the “opening / closing end” is an end edge of the opening / closing body that forms one edge (movable edge) of the opening when the opening / closing body is opened. , A portion that is joined or opposed to the other edge (the edge on the fixed side) of the opening.
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。 According to the opening / closing body pinching detection apparatus of the present invention, since the object detection sensor of the present invention is used, it is possible to detect pinching with high reliability and as much responsiveness as possible while having a simple configuration. For example, in the case of an adverse condition such as a rainy state or the state immediately before full closure, the function of the proximity detection circuit (that is, the function of the capacitance sensor) is invalidated, or the sensitivity of the proximity detection circuit is relatively set. Setting it to a low value prevents malfunctions caused by water, etc. (the problem that the closing operation stops or reverses when no pinching has occurred), while pinching is reliably detected by the contact sensor function. And maintain reliability. Also, when it is not an adverse condition such as a rainy condition, the function of the proximity detection circuit (that is, the function of the capacitance sensor) is set to high sensitivity, and the object such as a human body having a high dielectric constant is responsive without contact. As a result, it is possible to significantly reduce the possibility of occurrence of problems such as a child being pushed by the sliding door and falling. Further, even an object with a low dielectric constant (for example, a baggage such as a dry cardboard) can be detected with high reliability by at least the function of the contact sensor and can be reliably prevented from being caught.
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。 According to the present invention, an object detection sensor having a function as a contact sensor and a capacitance sensor that is a non-contact sensor and having a simple configuration, or simple, reliable and responsiveness using the same. A high opening / closing body pinching detection device can be realized.
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。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
(First embodiment)
First, the first embodiment will be described.
This example is a pinching detection device that detects, by an object detection sensor, a human body or the like (object) that approaches a position range that may be pinched by a slide door (opening / closing body) in a four-wheeled vehicle.
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a configuration of a
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。
As shown in FIG. 1, the
In this case, an elastic body 15 made of rubber is interposed between the
Further, the surface of the
Further, the protective
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。
The
The cable-shaped
The shield electrode 13 (S electrode) is formed of, for example, an aluminum foil and has a U-shaped cross section with an opening on the detection surface side. The back side of the sensor body 10 (in this case, the back side of the cable electrode 12) It arrange | positions so that the non-detection range containing may be covered.
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。
The sensor
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。
Next, the detection circuit will be described. In FIG. 2, the
The
The amplifier circuit needs to have high input impedance, and the OP amplifiers A1 and A2 are also connected to the capacitance sensor side circuit (approach detection circuit 40). A small capacitance between the input terminal and ground should be used. Also, the resistor R1 shown in FIG. 2 is for adjusting the attenuation characteristic of the voltage generated in the
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。
The OP amplifier A3 constitutes a differential amplifier, and the output of the OP amplifier A1 (voltage value corresponding to the potential of the core wire 16) and the output of the OP amplifier A2 (voltage value corresponding to the potential of the
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。
On the other hand, as shown in FIG. 2, the
In FIG. 2, the capacitor symbol indicated by Ca is a capacitance formed between the ground or the vehicle body that is the ground potential, the human body that is the detection target, and the A electrode (the
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。
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 electrodes at a predetermined cycle. Among them, 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. Among them, 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. Among them, 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.
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。
The analog switches S1 and S3 are periodically turned on as shown in the fourth row from the top in FIG. Similarly, the analog switches S2 and S4 are periodically turned on, but are turned on when the analog switches S1 and S3 are turned off, as shown in the third row from the top in FIG.
Further, as shown in the second row from the top in FIG. 3A, the analog switch S5 is turned on at a timing after the analog switches S1 and S3 are turned off and before the analog switches S2 and S4 are turned on. 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. Also, the analog switch S6 is turned on and off at exactly the opposite timing as the analog switch S5, as shown in the first row from the top in FIG.
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。
The OP amplifier A4 constitutes an A electrode charge integration circuit, and a capacitor Cc1 and an analog switch S7 are connected in parallel between the output and the inverting input of the OP amplifier A4. The non-inverting input of the OP amplifier A4 is connected to the reference voltage line, and a reference voltage is applied. The analog switch S7 is a switch that opens and closes between both terminals of the capacitor Cc1 (that is, between the output and the inverting input of the OP amplifier A4). As shown in the fifth row from the top of FIG. It is turned on at the same time as S1 and S3 and turned off at the timing immediately after the switches S1 and S3 are turned off.
The OP amplifier A5 constitutes a charge integration circuit for the B electrode, and a capacitor Cc2 and an analog switch S8 are connected in parallel between the output and the inverting input of the OP amplifier A5. Further, the non-inverting input of the OP amplifier A5 is connected to the reference voltage line, and the reference voltage is applied. The analog switch S8 is a switch that opens and closes between both terminals of the capacitor Cc2 (that is, between the output and the inverting input of the OP amplifier A5), and operates in exactly the same manner as the analog switch S7.
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。
Next, the OP amplifier A6 constitutes a difference circuit that amplifies and outputs 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 a capacitance sensor output V1 (approach detection signal) from an output (hereinafter referred to as difference output V0) of an OP amplifier A6 (difference circuit). In this case, the differential output V0 changes, for example, as shown in the sixth stage (bottom stage) from the top in FIG. 3A, but the high voltage portion (that is, the switches S7 and S8 in the waveform of the differential output V0). The voltage when the differential output V0 is stabilized after the switches S2 and S4 are turned on is output to the controller (not shown) of the
The analog switch S10 and the analog switch S13 operate in the same manner as the analog switch S6 and S5 (see FIG. 3A).
The controller determines that the approach of the object has been detected when the output V1 of the
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。
In the
However, 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 stray capacitance Ca is output as the output VA, and a voltage according to the capacitance ratio between the capacitor Cc2 and the stray 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 by the synchronous detection circuit described above. It is output as V1 (approach detection signal).
In this case, if the stray capacitance Ca increases with respect to the capacitor Cc1 due to the approach of a human body or the like, the output VA decreases.
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。
According to the object detection sensor of the present example described above, when an object having a high dielectric constant such as a human body approaches the detection side of the
In the object detection sensor of this example, even if the object has a low dielectric constant, if the
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。
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 shortcomings of the sensor methods, it is possible to detect an object with high reliability and high responsiveness as much as possible. For example, in the case of an adverse condition such as a rainy state or a state immediately before full closure, the function of the approach detection circuit 30 (that is, the function of the capacitance sensor) is disabled or the sensitivity of the
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。
As described above, the object detection sensor of the present example is capable of detecting an object with high reliability and high responsiveness as much as possible, and the conductor constituting the contact sensor (in this case, the shield net 18 described above). Since it is a simple configuration that can also be used as the detection electrode (A electrode) of the capacitance sensor, the number of parts can be reduced compared to the case where a contact sensor and a capacitance sensor are simply provided separately, and in terms of cost and production. This is particularly advantageous in terms of safety and installation space.
In particular, in the case of this example, the productivity is high because of the simple configuration in which only two cable-like members (
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。 Further, according to the opening / closing body pinching detection device (car sliding door pinching detection device) of the present example, since the above-described object detection sensor is used, the reliability is as high as possible while having a simple configuration. It is possible to detect pinching with high responsiveness. For example, in the case of adverse conditions such as rain conditions or the state immediately before full closure described above, the malfunction of the capacitance sensor is disabled or the sensitivity is set to a relatively low level to prevent malfunctions (such as pinching). This prevents the sliding door from closing or reversing when it does not occur), and the contact sensor function reliably detects pinching and prevents reliability (sliding door pinching) Maintain the reliability of the function. In addition, when it is not an adverse condition such as a rainy 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 without contact and with high responsiveness. It is possible to significantly reduce the possibility of malfunctions such as falling by being pushed by the sliding door. Further, even an object with a low dielectric constant (for example, a baggage such as a dry cardboard) can be detected with high reliability by at least the function of the contact sensor and can be reliably prevented from being caught.
(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。
(Second embodiment)
Next, a second embodiment will be described.
In this example, a position range in which the object detection sensor including the sensor body 50 having the cable-like pressure-sensitive switch 51 may be sandwiched by the slide door 5 (opening / closing body) instead of the
FIG. 4 is a cross-sectional view showing a configuration of the sensor main body 50 of this example, and FIG. 5 is a diagram showing a detection circuit of the object detection sensor of this example. FIG. 6 is a timing chart for explaining the operation of the detection circuit.
Note that the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.
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。
The cable-like pressure sensitive switch 51 has the same configuration as the pressure
In this example, of the four linear electrodes 53 to 56, for example, the
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。
Next, the detection circuit of this example will be described.
First, the
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-like pressure sensitive switch 51 and the
In this case, the output of the OP amplifier A2 is divided by resistors R3 and R4 and input to the OP amplifier A3.
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。
Here, as shown in FIG. 6, the analog switch S <b> 11 is driven to be turned off at the contact detection time when the cable-like pressure sensitive switch 51 is detected and turned on at other times. In contrast to the analog switch S11, the analog switches S12 and S14 are driven so as to be turned on at the contact detection time and turned off at other times. In this case, the contact detection time is a period from the time when the analog switch S10 of the
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。
According to the detection circuit configured as described above, since the analog switch S11 is on and the analog switch S12 is off at the approach detection time as the capacitance sensor, all linear shapes The electrodes 53 to 56 function as A electrodes that are disconnected from the power supply voltage line Vcc and connected to the
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。
At the time of 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. Detected.
That is, when there is no contact between the objects and there is no conduction between one of the
However, when there is contact of an object and there is sufficient conduction between the
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。
In the above detection operation, the resistances R3 and R4 are set to OP when the contact resistance of the cable-like pressure sensitive switch 51 (that is, the contact resistance between the
The AND circuit AD1 prevents an erroneous contact detection signal from being output from the contact detection circuit 60 when it is not the contact detection time. 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.
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。 In the case of the charge transfer type capacitance sensor as in this example, the frequency at which each analog switch is turned on / off is normally set to a high speed of several KHz or more. For this reason, when the detection determination is performed by the output of the AND circuit AD1 at one contact detection timing, the determination time is limited to be considerably short. Therefore, the detection determination by the actual controller is performed, for example, when the output of the AND circuit AD1 is turned on at the contact detection timing for a predetermined number of times or more (that is, for a predetermined time or longer, for example, several msec or longer) It is also possible to determine that an object has been touched (when 51 corresponds to the on state). The same applies to the determination of approach detection and the determination of contact detection in the first embodiment.
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。
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. In addition to the same effects as the first embodiment, the following There are inherent advantages. That is, since the main body configuration is basically a simple cable-like member (cable-like electrode 12) added to the same cable-like pressure-sensitive switch as that of the conventional product, effective use of the conventional product is expected. As a result, there are advantages in that the burden of designing and parts procurement is reduced, and the manufacturing can be performed at a lower cost. In addition, when it is not necessary to be a differential type capacitance sensor, the cable-
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。
The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications and applications are possible.
For example, the sensor head (the
In the second embodiment, the cable-like pressure-sensitive switch 51 is exemplified as having four linear electrodes. However, when the electrode area as the detection electrode of the capacitance sensor is sufficient, FIG. As shown in FIG. 9, it may be a type having two linear electrodes.
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 contact sensor detection circuit (for example, a contact detection circuit 30), and the like. The detection circuit of the capacitance sensor (for example, the proximity detection circuit 40) using the conductor (for example, the shield mesh 18) of the sensor body as the detection electrode may be used. The detailed configuration is not particularly limited.
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)
5 Sliding door (opening / closing body)
10, 50
12
17
19 Protective skin 20 Core wire (detection electrode for differential correction)
30, 60
52 Tube 53-56 Linear electrode (conductor)
Claims (8)
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
を備えることを特徴とする物体検知センサ。 A sensor body having a sensor head in which the resistance or voltage between the conductors forming a pair inside is deformed by contact with an object; and
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 uses the conductor of the sensor head as a detection electrode, detects an approach of an object to the sensor body based on a change in stray capacitance formed by the detection electrode, and outputs an approach detection signal; An object detection sensor comprising:
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ることを特徴とする請求項1記載の物体検知センサ。 The sensor head is arranged such that a pair of deformable conductors is separated from each other in a natural state,
The contact detection circuit detects contact of an object with the sensor main body and outputs a contact detection signal based on a decrease in resistance between the conductors due to contact between the conductors. The object detection sensor according to claim 1.
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ものであることを特徴とする請求項2に記載の物体検知センサ。 The sensor head is a cable-like one in which a plurality of linear electrodes are spirally attached to the inner surface of an insulating tube, and the linear electrodes function as the conductor,
The object detection sensor according to claim 2, wherein the approach detection circuit uses the linear electrode as the detection electrode.
前記接近検出回路は、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とを特徴とする請求項1又は2に記載の物体検知センサ。 The sensor body includes a differential 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 constituted by the detection electrode and a value corresponding to the stray capacitance constituted by the detection electrode for difference correction, and a change in the difference value The object detection sensor according to claim 1, wherein an approach detection signal is output by detecting the approach of the object to the sensor body based on the above.
前記接近検出回路は、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とを特徴とする請求項3に記載の物体検知センサ。 The sensor main body includes a cable-shaped differential correction detection electrode disposed along the back side of the sensor head,
The approach detection circuit calculates a difference value between a value corresponding to the stray capacitance constituted by the detection electrode and a value corresponding to the stray capacitance constituted by the detection electrode for difference correction, and based on the difference value The object detection sensor according to claim 3, wherein an approach detection signal is output by detecting the approach of the object to the sensor body.
An object detection sensor according to any one of claims 1 to 7, 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 in a position range that may be sandwiched between the opening / closing body is detected. An opening / closing body pinching detection device characterized by detecting.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2008288908A JP2009085961A (en) | 2008-11-11 | 2008-11-11 | Object sensor and opening/closing pinching sensor |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2008288908A JP2009085961A (en) | 2008-11-11 | 2008-11-11 | Object sensor and opening/closing pinching sensor |
Related Parent Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2003047081A Division JP4257636B2 (en) | 2003-02-25 | 2003-02-25 | Object detection sensor and opening / closing body pinching detection device |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2009085961A true JP2009085961A (en) | 2009-04-23 |
Family
ID=40659531
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2008288908A Withdrawn JP2009085961A (en) | 2008-11-11 | 2008-11-11 | Object sensor and opening/closing pinching sensor |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2009085961A (en) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN103616728A (en) * | 2013-11-15 | 2014-03-05 | 中航光电科技股份有限公司 | Underwater signal sensor |
JP2016079559A (en) * | 2014-10-09 | 2016-05-16 | アスモ株式会社 | Opening-closing member control device |
EP2736020A3 (en) * | 2012-11-21 | 2018-01-24 | Aisin Seiki Kabushiki Kaisha | Automatic opening and closing apparatus of opening and closing member for vehicle and structural member included in vehicle |
US11054285B2 (en) | 2018-07-27 | 2021-07-06 | Hitachi Metals, Ltd. | Pinching sensor and detection device |
-
2008
- 2008-11-11 JP JP2008288908A patent/JP2009085961A/en not_active Withdrawn
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP2736020A3 (en) * | 2012-11-21 | 2018-01-24 | Aisin Seiki Kabushiki Kaisha | Automatic opening and closing apparatus of opening and closing member for vehicle and structural member included in vehicle |
CN103616728A (en) * | 2013-11-15 | 2014-03-05 | 中航光电科技股份有限公司 | Underwater signal sensor |
CN103616728B (en) * | 2013-11-15 | 2016-08-10 | 中航光电科技股份有限公司 | One has water signal transducer |
JP2016079559A (en) * | 2014-10-09 | 2016-05-16 | アスモ株式会社 | Opening-closing member control device |
US11054285B2 (en) | 2018-07-27 | 2021-07-06 | Hitachi Metals, Ltd. | Pinching sensor and detection device |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP4257636B2 (en) | Object detection sensor and opening / closing body pinching detection device | |
JP2004219311A (en) | Electrostatic capacity sensor, and opening/closing body clipping-in sensing device | |
US9541664B2 (en) | Wide activation angle pinch sensor | |
US9477003B2 (en) | Combination capacitive and resistive obstacle sensor | |
JP5955403B2 (en) | Non-contact object detection system and method for detecting an object | |
JP4578980B2 (en) | Capacitance detection proximity sensor | |
US20090212849A1 (en) | Capacitive moisture independent crush protection | |
JPH11334359A (en) | Safety device for electric power window | |
JP2005501375A (en) | Non-contact proximity sensor | |
CA2550588A1 (en) | Differential anti-pinch capacitive sensor | |
JP2009085961A (en) | Object sensor and opening/closing pinching sensor | |
US20170254633A1 (en) | Proximity sensor | |
AU2005239317B2 (en) | Capacitance activated switch device | |
US20160025520A1 (en) | Capacitive trim sensor and system | |
JPH1076843A (en) | Device for preventing object from being pinched | |
JP2000177380A (en) | Nipping detector | |
JP2009250857A (en) | Capacitance sensor | |
JP2008031731A (en) | Safety device | |
JP2005227225A (en) | Capacitance type sensor and body catch preventive device | |
CN211115363U (en) | 360 signal sensor of degree response | |
JP2008275643A (en) | Pinch detection device for open/close body | |
JP3664008B2 (en) | Pinching detection device and switching device | |
JP3979603B2 (en) | Capacitance type sensor and anti-pinch device | |
JP2001324393A (en) | Pressure sensitive sensor, object detection device and opening/closing device | |
KR20070084925A (en) | Power sliding door installed safety sensor |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20081209 |
|
A761 | Written withdrawal of application |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A761 Effective date: 20100125 |