JP4636560B2 - Sensor element, object detection sensor, and object detection method using object detection sensor - Google Patents
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Description
この発明は、例えば人体等の検知対象物を検知する物体検知センサに好適なセンサ素子、物体検知センサ、及び、物体検知センサを用いた物体検知方法に関するものである。 The present invention relates to a sensor element suitable for an object detection sensor for detecting a detection target such as a human body, an object detection sensor, and an object detection method using the object detection sensor.
従来、このような物体検知センサとしては、例えば特許文献1に開示される近接センサがある。この近接センサは、一対の電極板からなる検知部を有し、検知部の静電容量の変化に基づいて検知対象物を非接触状態で検知する。
Conventionally, as such an object detection sensor, there is a proximity sensor disclosed in
また、別の物体検知センサとしては超音波センサがある。超音波センサは、超音波発信器から超音波を発信し、検知対象物に当たって反射した超音波を受信器で検知することにより検知対象物を非接触状態で検知する。
ところで、例えば高齢者を1人で入浴させるときに、その高齢者の浴槽への接近や、浴槽の湯に入ったり浴槽から出たりする動作や、浴槽の湯に入った状態での挙動や、浴槽の内底に腰を下ろして静止している状態を遠隔的に監視することができれば便利である。 By the way, for example, when bathing an elderly person alone, the approach of the elderly person to the bathtub, the action of entering or leaving the bathtub, the behavior in the bathtub, It would be convenient if it was possible to remotely monitor the state where the user sits down on the inner bottom of the bathtub.
しかしながら、例えば特許文献1の近接センサあるいは超音波センサだけを用いて、高齢者が入浴するときの上記各状態を検知することは困難である。すなわち、空中に設置された近接センサや超音波センサは、水の外の検出範囲における被検知物の存在の有無を非接触状態で検知する構成であるため、高齢者の浴槽への接近を非接触状態で検知することはできるが、高齢者が浴槽の湯の中に入るときの動作や、浴槽の湯に浸かった高齢者の挙動を検知することはできない。また、水中に設置された超音波センサは、水中の検出範囲における被検知物の存在の有無を非接触状態で検知する構成であるため、浴槽の湯に入ってきた高齢者を非接触状態で検知することはできるが、浴槽に入る前の高齢者の浴槽への接近を検知することはできない。また、非検知物の存在を非接触状態で検知する超音波センサは、高齢者が浴槽の内底に腰を下ろして静止している状態を、腰を浮かして静止している状態と区別して検知することはできない。従って、高齢者が浴槽の内底に腰を下ろして静止している状態を検知するためには、超音波センサに加えて、例えば圧力センサや振動センサを浴槽の内底に設置する必要がある。
However, it is difficult to detect each of the above states when an elderly person takes a bath, for example, using only the proximity sensor or the ultrasonic sensor of
また、上記特許文献1の近接センサでは、検知対象物を、検知対象物と検知部との間の静電容量の変化に基づいて検知する。このように、静電容量の変化のみに基づいて検知対象物を検知する場合には、検知対象物の移動速度が遅いときに静電容量の時間当たり変化量が微少となり、検知感度が低くなるという問題があった。従って、高齢者が浴槽に入ったり浴槽から出たりする動作を良好に検知することができない。
Moreover, in the proximity sensor of the said
この発明は、このような従来の技術に存在する問題点に着目してなされたものである。その目的とするところは、検知対象物の水面への接近や接触に加えて、水中における検知対象物の挙動を高い感度で検知することができ、しかも、水中における検知対象物の接触を検知することができる物体検知センサのセンサ素子、同センサ素子を用いた物体検知センサ、及び、物体検知センサを用いた物体検知方法を提供することにある。 The present invention has been made paying attention to such problems existing in the prior art. The purpose is to detect the behavior of the detection object in water with high sensitivity in addition to the approach and contact of the detection object to the water surface, and to detect the contact of the detection object in water. It is an object to provide a sensor element of an object detection sensor, an object detection sensor using the sensor element, and an object detection method using the object detection sensor.
上記の目的を達成するために、請求項1に記載の発明は、コイル形状に基づくインダクタンス(L)成分、容量(C)成分及び抵抗(R)成分を有してLCR共振回路として機能するコイル状炭素繊維を、誘電性の母材中に分散させて構成された素子本体を備えるセンサ素子において、前記母材中には、前記素子本体を変形し易くするための空間部を形成したことを特徴とする。
In order to achieve the above object, the invention according to
この発明によれば、検知対象物がセンサ素子に接近すると、検知対象物とセンサ素子とにより構成される共振回路のインピーダンスが変化する。このため、このインピーダンスの変化に基づいて検知対象物の接近を検知することができる。従って、検知対象物との間の静電容量の変化のみに基づいて検知対象物の接近を検知する従来の構成に比べて、検知対象物の接近に対する検知感度が向上する。また、空間部により母材が変形し易くなっているため、センサ素子を水中に配置した場合、検知対象物の水中での挙動によって加えられた圧力に対する母材の変形量、さらには、コイル状炭素繊維の変形量が大きくなる。また、検知対象物がセンサ素子に接触することによって加えられた圧力に対する母材及びコイル状炭素繊維の変形量も大きくなる。このため、同圧力の変化に対するコイル状炭素繊維のインピーダンスの変化量が大きくなり、センサ素子のインピーダンスの変化量も大きくなる。従って、検知対象物の水中での挙動に対する検知感度が向上するとともに、センサ素子に対する検知対象物の接触が検知可能となる。 According to the present invention, when the detection object approaches the sensor element, the impedance of the resonance circuit constituted by the detection object and the sensor element changes. For this reason, the approach of a detection target object can be detected based on this change in impedance. Therefore, the detection sensitivity with respect to the approach of the detection target is improved as compared with the conventional configuration in which the approach of the detection target is detected based only on the change in the capacitance with the detection target. Further, since the base material is easily deformed by the space portion, when the sensor element is disposed in water, the deformation amount of the base material with respect to the pressure applied by the behavior of the detection target in water, The amount of deformation of the carbon fiber increases. Further, the deformation amount of the base material and the coiled carbon fiber with respect to the pressure applied when the detection target object contacts the sensor element also increases. For this reason, the amount of change in impedance of the coiled carbon fiber with respect to the change in pressure is increased, and the amount of change in impedance of the sensor element is also increased. Therefore, the detection sensitivity with respect to the behavior of the detection object in water is improved, and the contact of the detection object with the sensor element can be detected.
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の発明において、前記空間部を、前記母材の原料を発泡させることにより生成した気泡により構成したことを特徴とする。
この発明によれば、このような構成によれば、成形されたセンサ素子に対して、空間部を形成するための機械加工を行う必要がないため、その生産性が向上する。
The invention according to claim 2 is characterized in that, in the invention according to
According to this invention, according to such a structure, since it is not necessary to perform the machining for forming a space part with respect to the molded sensor element, the productivity is improved.
請求項3に記載の発明は、請求項1に記載の発明において、前記空間部を、前記センサ素子を成形する金型内の中子によって形成したことを特徴とする。
この発明によれば、このような構成によれば、成形されたセンサ素子に対して、空間部を形成するための機械加工を行う必要がないため、その生産性が向上する。しかも、金型による成形時において空間部の形状の自由度が高くなり、センサ素子の変形し易さを有効に高めることができる。
The invention according to claim 3 is the invention according to
According to this invention, according to such a structure, since it is not necessary to perform the machining for forming a space part with respect to the molded sensor element, the productivity is improved. In addition, the degree of freedom of the shape of the space is increased during molding by the mold, and the ease of deformation of the sensor element can be effectively increased.
請求項4に記載の発明は、請求項1〜請求項3のいずれか一項に記載の接近センサ素子における前記素子本体に対して一対の電極を電気的に接続するとともに、高周波発振回路と、前記センサ素子からの出力信号を検知する検波回路とを前記電極間に接続したことを特徴とする。 According to a fourth aspect of the present invention, a pair of electrodes are electrically connected to the element body in the proximity sensor element according to any one of the first to third aspects, and a high-frequency oscillation circuit; A detection circuit for detecting an output signal from the sensor element is connected between the electrodes.
請求項5に記載の発明は、請求項4に記載の物体検知センサを用いた検知対象物の検知方法であって、前記センサ素子を水中に配置し、前記出力信号の変化様態に基づいて、検知対象物の水面への接近、検知対象物の水面への到達、検知対象物の水中における挙動、及び、検知対象物の素子本体への接触を認識することを特徴とする。
Invention of Claim 5 is a detection method of the detection target object using the object detection sensor of
この発明によれば、検知対象物の水面への接近、検知対象物の水面への到達、検知対象物の水中における挙動、及び、検知対象物の素子本体への接触を、水中に設置した1つのセンサ素子からの出力信号から認識することができる。 According to this invention, the approach of the detection object to the water surface, the arrival of the detection object to the water surface, the behavior of the detection object in water, and the contact of the detection object to the element body are installed in water. It can be recognized from the output signals from the two sensor elements.
この発明の物体検知センサ及び物体検知方法によれば、検知対象物の水面への接近や接触に加えて、水中における検知対象物の挙動を高い感度で検知することができ、しかも、水中における検知対象物の接触を検知することができる。 According to the object detection sensor and the object detection method of the present invention, in addition to the approach and contact of the detection target to the water surface, the behavior of the detection target in water can be detected with high sensitivity, and the detection in water is also possible. The contact of the object can be detected.
次に、この発明を具体化した一実施形態について図1〜図15に従って説明する。
図1に示すように、物体検知センサ10を構成するセンサ素子11の素子本体11aは、誘電体からなる母材13中に多数のコイル状炭素繊維12を分散して構成されている。素子本体11aには、一対の電極14が電気的に接続されるとともに、両電極14間には第1接続線15を介して検知回路16が接続されている。さらに、検知回路16には、第2接続線17を介してオシロスコープなどの表示装置18が接続されている。この表示装置18は、検知回路16で検知された出力信号の波形を画面上に表示する。なお、電極14、及び、電極14と第1接続線15との接続部分は、絶縁被覆処理されている。
Next, an embodiment embodying the present invention will be described with reference to FIGS.
As shown in FIG. 1, the
前記センサ素子11の等価回路を図2に示す。この図2に示すように、コイル状炭素繊維12はそのコイル形状(螺旋形状)に基づき、電磁気的特性としてそれぞれ固有のインダクタンス(L)成分、容量(C)成分及び抵抗(R)成分(以下、L成分、C成分、R成分又はそれらをまとめてLCR成分ともいう)を有している。さらに、多数のコイル状炭素繊維12間は、母材13による容量成分を介して相互に接続されている。このため、コイル状炭素繊維12は、前記LCR成分に基づくLCR共振回路を形成すると共に、各コイル状炭素繊維12と母材13とは、コイル状炭素繊維12よりなる多数のLCR共振回路同士を母材13の容量成分により結合した複合的な共振回路を形成する。
An equivalent circuit of the
次に、物体検知センサ10の電気回路について図3により詳しく説明する。同図3に示すように、前記検知回路16には、センサ素子11に高周波信号を印加する高周波発振回路(交流回路)19、センサ素子11からの出力信号を増幅する増幅回路20、その増幅回路20からの信号及び前記高周波発振回路19から位相調整回路21を介する信号が入力される検波回路22、及び、出力回路23が備えられている。検波回路22は、増幅回路20及び高周波発振回路19からの各信号を比較し、インピーダンスの変化に対応した電圧信号を出力するようになっている。
Next, the electric circuit of the
センサ素子11は固有のインピーダンスを有すると共に、検知対象物24も固有のインピーダンスを有している。センサ素子11には高周波発振回路19から所定周波数の高周波信号が印加されているため、センサ素子11の近傍には交流電界が発生している。また、センサ素子11のもつ容量(C)成分のほかに、センサ素子11と検知対象物24との間には容量(C)成分を有していることから、検知対象物24がセンサ素子11に接近しているときには、両容量(C)成分の全体が変動する。そのような全体の変動によって検知対象物24からセンサ素子11に到る全体のインピーダンスが変化する。なお、検知対象物24がセンサ素子11に接触した場合には、その圧力によるセンサ素子11の弾性変形によってセンサ素子11の抵抗(R)成分、容量(C)成分及びインダクタンス(L)成分のうちの少なくとも1つ以上が変動し、その変化によって検知対象物24からセンサ素子11に到る全体のインピーダンスが変化する。
The
そして、前記全体のインピーダンスの変化量がセンサ素子11に印加された高周波信号の電圧及び位相を変化させ、その変化量が増幅回路20で増幅されて検波回路22に入力される。さらに、この入力信号が、高周波発振回路19から位相調整回路21を経て検波回路22に入力される高周波信号と一緒に検波されることにより、検知対象物24の接近によるインピーダンスの連続的な変化が検知されるようになっている。
The overall impedance change amount changes the voltage and phase of the high-frequency signal applied to the
前記母材13はコイル状炭素繊維12の分散媒であり、電磁気的特性としては容量(C)成分を有し、弾性樹脂(弾性を有するポリマー)や、エラストマーなどが用いられる。この母材13として具体的は、シリコーン樹脂、ウレタン樹脂、エポキシ樹脂、スチレンと熱可塑性エラストマーとの共重合樹脂等が用いられる。例えばシリコーン樹脂として、信越化学(株)製の商品名、KE103(JIS A硬度18)、KE106(JIS A硬度50)、KE1202(JIS A硬度65)等が挙げられる。スチレンと熱可塑性エラストマーとの共重合樹脂として、(株)クラレの商品名、セプトン樹脂#4043(JIS A硬度76)、#8104(JIS A硬度98)等が挙げられる。ウレタン樹脂として日本ポリウレタン(株)の商品名、コロネート4387等が挙げられる。
The
次に、前記コイル状炭素繊維12はコイル形状を有していることから、コイル状炭素繊維12を流れる高周波信号の変化により、前述のようにL成分、C成分及びR成分による共振回路を形成するとともに、さらに多数のコイル状炭素繊維12が母材13中で複合共振回路を形成し、センサ素子11全体のインピーダンスが変化する。このため、それらインピーダンスの変化量に基づいて検波回路22で検知対象物24の接近を検知することができる。
Next, since the coiled
前記コイル状炭素繊維12としては一重巻きのコイル状炭素繊維12、二重巻きのコイル状炭素繊維12、超弾性コイル又はそれらの混合物等が用いられる。一重巻きのコイル状炭素繊維12は、一定の線径を有する繊維によるコイルが一定のピッチ(間隔)をおいて一重巻きで螺旋状に延びるように形成されている。二重巻きのコイル状炭素繊維12は、2本のコイルが交互に密接した状態で螺旋状に延び、従って全体としてほぼ円筒状をなし、中心には空洞が形成されている。超弾性コイルはコイルの直径が大きく、線径が小さいものをいい、弾力性がより大きいコイルのことをいう。
As the coiled
前記一重巻きのコイル状炭素繊維12は、例えば線径が1nm〜1μm、コイルの直径が1nm〜100μm、コイルの螺旋ピッチが1nm〜100μm及びコイルの長さが100μm〜10mmとなるように構成されている。製造の容易性等の観点から、コイルの直径は1nm〜10μmであることが好ましく、螺旋ピッチは10nm〜10μmであることが好ましい。さらに、コイルの長さは、母材13中における分散性を確保するために、150μm以下であることが好ましい。また、前記二重巻きのコイル状炭素繊維12は、例えば線径が0.1〜1μm、直径が0.01〜50μm、螺旋ピッチがほぼ0及びコイルの長さが0.1〜10mmとなるように構成されている。また、前記超弾性コイルは、コイルの直径が5〜100μm、コイルのピッチが0.1〜10μm及びコイルの長さが0.3〜5mmとなるように構成されている。すなわち、コイル状炭素繊維12とは、炭素繊維が螺旋状に巻回された構造のものに加え、炭素繊維が捻れただけの構造のものをも含む。なお、螺旋状に巻回されたコイル状炭素繊維12の巻き方向は、コイルの軸線を中心として時計方向(右巻き)又は反時計方向(左巻き)のいずれであってもよい。また、捻れただけの構造のコイル状炭素繊維12の捻れ方向は、線の軸線を中心として時計方向(右巻き)又は反時計方向(左巻き)のいずれであってもよい。
The single-winding
コイル状炭素繊維12は、母材13中においてランダムに配向されていてもよいが、電場や磁場を利用して一定方向に配向させることにより、その配向方向にLCR共振回路の機能を高く発現させることができる指向性をもたせることができる。また、コイル状炭素繊維12は、非晶質の炭素繊維により構成されたものでもよいが、非晶質の炭素繊維に加熱処理を施すことによって結晶化されたグラファイト層を有するものにすることもできる。
The coiled
コイル状炭素繊維12の含有量は、母材13に対して1〜20質量%であることが好ましい。この含有量が1質量%未満の場合には、母材13中におけるコイル状炭素繊維12の割合が少なく、センサ素子11の感度が低下する。一方、コイル状炭素繊維12の含有量が20質量%を越える場合には、母材13中におけるコイル状炭素繊維12の割合が多くなり過ぎて硬くなり、センサ素子11の感度が低下すると共に、成形性等も悪くなる傾向を示す。
The content of the coiled
母材13中には、多数の微少な空間部としての気泡13a、あるいは、後述する1つ又は複数の空間部31が形成され、この気泡13a又は空間部31により母材13の変形が容易になる。そして、この母材13の変形し易さによって、母材13中のコイル状炭素繊維12が弾性変形し易くなっている。また、コイル状炭素繊維12は、その弾性変形に基づき、そのL成分、C成分及びR成分のうち少なくとも1つ以上を変化させる。このため、センサ素子11のインピーダンスは、センサ素子11に加わる圧力変化に対してより大きく変化する。従って、母材13中の気泡13a又は空間部31によってセンサ素子11の検知感度が向上している。
In the
前記センサ素子11は、以下のような方法のいずれかひとつにより製造される。
(a) 母材13を熱可塑性樹脂により形成する場合には、溶融状態の母材材料中にコイル状炭素繊維12を添加し、攪拌して均一に分散させた後、金型内において加圧成形する。
The
(A) When the
(b) 母材13を、1液硬化型又は2液硬化型の熱硬化性樹脂により形成する場合には、硬化する前の樹脂中にコイル状炭素繊維12を添加し、攪拌して均一に分散させた後、金型内において成形する。
(B) In the case where the
また、母材13中における気泡13a又は空間部31とは、次のいずれかひとつの方法によって形成される。
(a) 図4に示すように、2液発泡性樹脂を金型30内で発泡成形することにより素子本体11aを形成し、素子本体11a中に多数の気泡13aを形成させる。
Moreover, the
(A) As shown in FIG. 4, the element
(b) 金型30内の溶融状態の樹脂に対して減圧処理を施すことにより、成形された素子本体11a中に多数の気泡13aを形成させる。
(c) 金型30に設けた図示しない中子により、例えば図5に示すように、素子本体11aの側面の1つに開口する複数の互いに平行な空間部31を素子本体11a中に形成する。この空間部31の開口部は、塞がなくても良く、また、塞いでも良い。空間部31の開口部を塞ぐには、例えば、成形された素子本体11aにおいて空間部31が開口する側面に、素子本体11aと同材質によって形成された図示しない板状の蓋体を接合する。この場合には、センサ素子11中に、複数の空間部31が形成される。
(B) A large number of
(C) Using a core (not shown) provided in the
(d) 金型30内において溶融状態となっている樹脂の内部に、金型30の外部から図示しない注射器や定量エアポンプ等により空気を注入する。この場合には、図6に示すように、素子本体11a中に、横方向に拡がる形状の空間部31を形成できる。なお、このような形状の空間部31を、金型30に設けた中子によって形成することもできる。
(D) Air is injected into the melted resin in the
ところで、前記高周波発振回路19による高周波信号の周波数は、50kHz〜1MHzの範囲であることが好ましく、センサ素子11の感度や安定性の観点から100〜800kHzであることがより好ましい。この周波数が50kHz未満の場合には、ノイズの発生が大きくなり、検知の安定性に欠けるようになる。
By the way, the frequency of the high frequency signal by the high
次に、この実施形態の作用について説明する。
図7に示すように、水が入れられた水槽32の内底に、上記センサ素子11を配置する。この状態において、検知回路16からセンサ素子11に高周波信号が印可されると、センサ素子11において発生する交流磁界が水面上方の検知対象物24に及ぶ。この結果、センサ素子11と検知対象物24とにより共振回路が形成される。このとき、検知回路16からは、同共振回路におけるインピーダンスに対応した電圧信号が出力される。
Next, the operation of this embodiment will be described.
As shown in FIG. 7, the
検知対象物24を水槽32の水面に向かって接近移動させると、前記共振回路におけるインピーダンスが連続的に変化する。このため、図8に示すように、検知回路16から出力される電圧信号の電圧値が、検知対象物24と水面との間の距離に応じて連続的に変化する。この電圧信号の変化様態は、検知対象物24のインピーダンスに応じた特有のものとなる。従って、その検知対象物24を水面に向かって接近移動させたときの電圧信号の変化様態と距離との関係を予め取得しておくことにより、電圧信号の変化様態に基づいて検知対象物24の水面への接近を検知することができる。
When the
検知対象物24を水面に接触させると、前記共振回路におけるインピーダンスが急激に変化する。このため、図8に示すように、前記電圧信号の電圧値が急激に変化する。従って、この電圧信号の変化に基づいて、検知対象物24の水面への接触を検知することができる。
When the
図9に示すグラフにおける範囲Aは、前記水槽32の水中に入れた検知対象物24を、図10に示すように水中で周期的に動かしたときの電圧信号の変化状態を示し、図11はその範囲Aを拡大したグラフである。すなわち、検知対象物24を水中において周期的に動かすと、検知対象物24とセンサ素子11との間の間隔の変化に基づいて両者間のキャパシタンスが周期的に変化する。また、検知対象物24の移動によってセンサ素子11に加わる圧力が周期的に変化し、この圧力の周期的な変化によって母材13さらにはコイル状炭素繊維12が周期的に変形する。この結果、前記共振回路におけるインピーダンスが周期的に変化し、電圧信号の電圧値が周期的に変動する。ここで、気泡13aや空間部31によって母材13さらにはコイル状炭素繊維12が変形し易くなっているため、水中において加えられた圧力に対する物体検知センサ10の感度が向上している。従って、電圧信号の変化に基づいて、検知対象物24の水中での挙動が良好に検知される。
A range A in the graph shown in FIG. 9 shows a change state of the voltage signal when the
さらに、図13に示すように、検知対象物24を水中に沈め、センサ素子11に検知対象物24を接触させて押圧すると、その押圧力の大きさに応じて前記共振回路におけるインピーダンスが急激に変化する。このため、図9のグラフの範囲Bで示すように、センサ素子11に対する検知対象物24の押圧力の大きさに応じて電圧信号の電圧値が大きく変化する。従って、電圧信号の変化に基づいて、センサ素子11に対する検知対象物24の接触が検知される。
Further, as shown in FIG. 13, when the
図12に、母材13中に気泡13aを形成したこの実施形態のセンサ素子11と、母材13中に気泡13aを形成しないセンサ素子とに対し、水中において圧力を加えたときの応答特性の一例を示す。図12に示すように、この実施形態のセンサ素子11は、母材13中に気泡13aが形成されていないセンサ素子に比較して、圧力に対して明らかに高い感度を示す。従って、この実施形態の物体検知センサ10の水中における感度は、気泡13aのない母材13を備えた物体検知センサの感度に比較して向上している。
FIG. 12 shows response characteristics when pressure is applied in water to the
以上のように、気泡13aや空間部31により素子本体11aの変形し易さが高められているため、水中に設置されたセンサ素子11に対して水を介して加えられた圧力や、接触により加えられた圧力に対するセンサ素子11の検出感度が向上する。
As described above, since the ease of deformation of the
上記物体検知センサ10は、例えば次のような用途に用いられる。
例えば、図14に示すように、物体検知センサ10を浴槽40の底や側壁に設置することにより、高齢者や身障者等の要監視者41が浴槽に入ったり浴槽40から出たりする動作や、浴槽40に入った状態での挙動を非接触状態で検知できるとともに、浴槽40に浸かっている状態を接触によって有効に検知することができる。従って、高齢者や身障者等の要監視者41の入浴状態を遠隔的に監視することができる。
The
For example, as shown in FIG. 14, by installing the
あるいは、図15に示すように、動物園の飼育水槽42内に物体検知センサ10を設置することにより、動物43が水槽に入ったり飼育水槽42から出たりする動作や、飼育水槽42に入った状態での動物43の挙動を非接触状態で検知することができるとともに、動物43が飼育水槽42に入っている状態を接触によって有効に検知することができる。従って、動物43の生活状態を遠隔的に監視することができる。
Alternatively, as shown in FIG. 15, by installing the
さらに、図16に示すように、メッキ処理ラインのメッキ槽44に物体検知センサ10を設置することにより、ワーク45がメッキ槽44へ入ったりメッキ槽44から出たりする動作や、メッキ槽44に入った状態でのワーク45の挙動を非接触状態で検知することができる。さらに、ワーク45が吊り下げ治具46から脱落してメッキ槽44の底に接触した状態を有効に検知することができる。従って、ワーク45のメッキ処理を遠隔的に監視することができる。
Further, as shown in FIG. 16, by installing the
以上詳述した上記実施形態は、以下に記載する効果を発揮する。
(1) LCR共振回路として機能するコイル状炭素繊維12を、誘電体よりなる母材13中に分散させてセンサ素子11を構成するとともに、センサ素子11を変形し易くするための気泡13a又は空間部31を母材13中に形成した。このため、圧力に対してセンサ素子11が弾性変形し易くなり、同圧力変化に対するセンサ素子11のインピーダンスの変化量が大きくなる。従って、センサ素子11を水中に入れた状態において、水を介してセンサ素子11に伝達される圧力の変化に対する感度が向上する。また、検知対象物24がセンサ素子11に接触することによって加えられた圧力に対する感度が向上する。ゆえに、水中にセンサ素子11を配置することにより、検知対象物24の水面への接近や接触に加えて、検知対象物24の水中での挙動を高い感度で検知することができ、しかも、水中における検知対象物24のセンサ素子11への接触を検知することができる。
The above-described embodiment described in detail above exhibits the effects described below.
(1) The coiled
(2) 母材13の原料を発泡させることにより生成した多数の微少な気泡13aによってセンサ素子11を変形し易くした。従って、成形されたセンサ素子11に対して、空間部を形成するための機械加工を行う必要がないため、その生産性が向上する。
(2) The
(3) センサ素子11を成形するときに、金型の中子によって形成した空間部31により、センサ素子11を変形し易くした。従って、成形されたセンサ素子11に対して、空間部31を形成するための機械加工を行う必要がないため、生産性が向上する。しかも、金型による成形時において形成できる空間部31の形状の自由度が高くなり、センサ素子11の変形し易さを有効に高めることができる。
(3) When the
なお、この実施形態は、次のように変更して具体化することも可能である。
・ 素子本体11a中に、母材13の原料の発泡による気泡13aを形成するとともに、センサ素子11の成形時に空間部31を形成する。この構成においても、センサ素子11が変形し易くなり、検知感度が向上する。
In addition, this embodiment can also be changed and embodied as follows.
In the
・ この発明を、動物園、水族館等の飼育動物の水面への接近、水中での挙動を検知するための物体検知センサに具体化する。 -The present invention is embodied in an object detection sensor for detecting the approach to the water surface of a breeding animal such as a zoo or an aquarium and the behavior in water.
10…物体検知センサ、11…センサ素子、11a…素子本体、12…コイル状炭素繊維、13…母材、13a…空間部としての気泡、14…電極、16…検知回路、19…高周波発振回路、22…検波回路、24…検知対象物、30…金型、31…空間部。
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記母材中には、前記素子本体を変形し易くするための空間部を形成したことを特徴とするセンサ素子。 Coiled carbon fiber having an inductance (L) component, a capacitance (C) component and a resistance (R) component based on the coil shape and functioning as an LCR resonance circuit is dispersed in a dielectric base material. In a sensor element comprising an element body,
A sensor element, wherein a space for facilitating deformation of the element body is formed in the base material.
前記センサ素子を水中に配置し、前記出力信号の変化様態に基づいて、検知対象物の水面への接近、検知対象物の水面への到達、検知対象物の水中における挙動、及び、検知対象物の素子本体への接触を認識することを特徴とする物体検知センサを用いた物体検知方法。 A method for detecting an object to be detected using the object detection sensor according to claim 4,
The sensor element is disposed in water, and based on the change state of the output signal, the detection object approaches the water surface, the detection object reaches the water surface, the detection object behaves in water, and the detection object. An object detection method using an object detection sensor characterized by recognizing contact with the element body.
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