JP6161300B2 - 人体検知装置およびこの人体検知装置を備えたキー閉じ込め解除装置 - Google Patents
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Description
離間されている一方の電極と他方の電極と、
前記一方の電極と前記他方の電極に、周期的に変動する電圧波形をそれぞれ印加する発振器と、
前記発振器と前記一方の電極との間に設けられた第一抵抗と、
前記発振器と前記他方の電極との間に設けられた第二抵抗と、
前記一方の電極と前記第一抵抗の間と、前記他方の電極と前記第二抵抗の間との前記電圧波形の変化に基づいて、人体が前記一方の電極と前記他方の電極に近接したことを検出するマイクロコンピュータと、を備えており、
前記一方の電極と前記他方の電極に印加される前記電圧波形は、互いに位相もしくは周期が異なることを特徴とする。
前記電圧波形は、互いに位相が異なることを特徴とする。
前記電圧波形は、互いに逆位相であることを特徴とする。
前記室内のガラス内側には、前記一方の電極と前記他方の電極が室外から見える位置に貼り付けられており、
前記人体検知装置は、前記室外から人体が前記一方の電極と前記他方の電極に近接と離間を繰り返されることにより、キー閉じ込め状態でのドアロックの解除要求操作の信号を検出し、
前記判定手段は、前記解除要求操作の信号と、正規のユーザにより予め設定登録されている正規のキー信号とを比較し、
前記判定手段の比較結果が同一であるとドアロックの解錠を行い、前記判定手段の比較結果が同一でないとドアロックの解錠を行わないことを特徴としているものである。
本発明の第1実施形態例に係る人体検知装置を図1ないし図3を用いて説明する。
図1において、10は一方の電極、20は一方の発振器、30は第一波形検出部、40は他方の電極、50は他方の発振器、60は第二波形検出部、70はマイクロコンピュータである。
本例の電極10、40は、同一平面内に平行に並べられており、離間されて配されている。なお、一方の電極10と他方の電極40は、少なくとも後述する所定の距離Lだけ離間されていればよく、2つの電極の配置は特に限定されない。この距離Lは、電極間の最短距離を示している。
この矩形波の周波数は、本例では20MHzであり、1MHz以上40MHz以下が好ましい。この周波数は、人体を介した静電容量結合による信号の伝達が容易な帯域である。
また、他方の発振器50と他方の電極40間には、第二バッファー41(緩衝増幅器)と第二抵抗42が接続されている。
この第一抵抗22と第二抵抗42は、例えば10kΩであり、一方の電極10と他方の電極40に人体が近接したとき、電圧波形の変化を検知する際の分圧抵抗として機能する。
第一整流回路31と第二整流回路61は、それぞれダイオード31A、61Aと平滑コンデンサ31B、61Bを有する整流回路である(図2参照)。
この第一整流回路31は、一方の電極10と第一抵抗22の間(図1の測定点C)に現れる電圧波形を直流に変換し、第一最大電圧値を出力する。また、第二整流回路61は、他方の電極40と第二抵抗42の間(図1の測定点D)に現れる電圧波形を直流に変換し、第二最大電圧値を出力する。
第一コンパレータ32は、第一最大電圧値と第一基準電圧値Vref1を比較した結果を出力するものであり、第二コンパレータ62は、第二最大電圧値と第二基準電圧値Vref2とを比較した結果を出力するものである。第一基準電圧値Vref1と第二基準電圧値Vref2は、本例ではどちらも0.1Vに設定されている。
また、第二コンパレータ62は、第二最大電圧値が第二基準電圧値Vref2より低いとハイレベル(本例では5V)を出力し、第二最大電圧値が第二基準電圧値Vref2より高いとローレベル(本例では0V)を出力する。
この場合、第一整流回路31は、測定点Cの電圧波形を整形して第一最大電圧値を出力し(本例では5V)、第一コンパレータ32は、ローレベルを出力する。
また、第二整流回路32は、測定点Dの電圧波形を整形して第二最大電圧値を出力し(本例では5V)、第二コンパレータ62は、ローレベルを出力する。
そして、マイクロコンピュータ70は、第一コンパレータ32と第二コンパレータ62の出力が共にローレベルであることを検知することにより、人体が2つの電極に近接していない状態であると検出する。
発振器20、50は、一方の電極10と他方の電極40に互いに逆位相の電圧波形を印加している。そのため、人体が2つの電極10、40に近接すると、人体を媒体としたコンデンサの作用により、いわば閉ループ状態が形成される。そして、一方の電極10と他方の電極40に印加される電圧波形は互いに逆位相であるため、2つの電極間にはその電位差に応じて人体を介して信号(電界の変化に伴う信号)が伝達し、一方の電極10と他方の電極40に印加される電圧波形が変化する。
人体が2つの電極に近接した状態における電圧波形は、図3(c)、図3(d)のようになる。図3(c)は図1の測定点Cの波形であり、図3(d)は測定点Dの波形である。
また、図3のT2期間においては、高電位側の電極40から人体を介して低電位側の電極10に高周波信号が伝達し、図3(d)に示すように測定点Dの電位が低下し(本例では0.05Vとなる)、図3(c)に示すように測定点Cの電位はほぼ0Vのままである。
また、図3のT3、T4、T5・・・の各期間においても、高電位側の電極から人体を介して低電位側の電極に高周波信号が伝達し、測定点C、Dにおける電位が交互に低下する。
このため、人体が2つの電極に近接すると、測定点C、Dの最大電圧値が共に低下する。
また、第二整流回路61は、測定点Dの電圧波形を整形して第二最大電圧値を出力(本例では0.05V)し、第二コンパレータ62は、ハイレベルを出力する。
そのため、2つの電極10、40に印加される最大電圧値の低下が検知されると、マイクロコンピュータ70は、人体が2つの電極10、40に近接したことを検出できる。
また、人体を介した閉ループ状態で電圧波形の変化を検出することができるため、外部の影響をほとんど受けず、外部ノイズに強い人体検知装置が得られる。
また、本例の人体検知装置は、人体が2つの電極に近接すると、極めて安定した電圧波形が検知されるため、人体が2つの電極に近接した時の検知感度が高まり信頼性が向上できる。
一方、本例の人体検知装置は、一方の発振器20と一方の電極10との間には第一抵抗22が設けられており、他方の発振器50と他方の電極40との間には第二抵抗42が設けられており、マイクロコンピュータ70は、一方の電極10と第一抵抗22の間と、他方の電極40と第二抵抗42の間との電圧波形の変化を検知するようになっている。そのため、人体が2つの電極に近接した際、2つの電極に印加される電圧波形の変化をそれぞれ直接検出できるため、人体の近接を精度良く検出できる。
すなわち、2つの電極が近接すればするほど、低電位側の電位が高電位側の電位によって影響を受け易くなり、検知精度が低下し易くなる。
本例の場合、矩形波の周波数が1MHz、距離L=0mmのとき、一方の電極から受信する他方の電極の電位は0.1Vp−pであり、矩形波の周波数が40MHz、距離L=0mmのとき、一方の電極から受信する他方の電極の電位は0.06Vp−pであった。
そこで、人体が2つの電極間に近接した際の最大電圧値(本例では0.05Vp−p)未満になる最小の距離Lminを実測したところ、周波数が1MHzの場合は距離Lminは30mmであり、周波数が40MHzの場合は距離Lminは50mmであった。
したがって、一方の電極10と他方の電極40との距離Lが、少なくとも30mm乃至50mm以上離して配されることで、5Vp−p、1MHz以上40MHz以下の場合、人体が2つの電極に近接した場合の信号が、2つの電極間が近接した場合に受信される信号内に含まれず、人体が2つの電極に近接した場合の信号を正確に検知できる。
また、上記の実施形態例では、一方の電極10と他方の電極40に互いに逆位相の電圧波形を印加しているが、互いに異なる位相であれば完全な逆位相でなくても良い。
例えば図4に示すように、他方の電極40に印加される電圧波形(図4(b)参照)が、一方の電極10に印加される電圧波形(図4(a)参照)よりα°遅れても良い。この場合、人体が2つの電極に近接すると、測定点C及び測定点Dにおいて電圧が5Vの期間βが検知され、この期間βが所定の期間より小さいことが検出されることで、人体が2つの電極10、40に近接したことが検知できる。
次に、前記人体検知装置1の装着例について説明する。図7は、前記人体検知装置1を備えているキー閉じ込め解除装置80を示す。このキー閉じ込め解除装置80は、例えば、車両90の室内に電波による送受信のできるスマートキーを残してドアロックされた状態からドアロックを解錠させるものである。
人体検知装置1には、室外からドアロックの解除要求操作の信号が入力される。
判定手段は、人体検知装置1により検知されたドアロックの解除要求操作の信号が入力されると、この解除要求操作の信号と、正規の車両ユーザにより予め設定登録されている正規のキー信号とを比較するものである。
この解除要求操作の信号は、例えば、モールス信号のように短点(短押)をトン、長点(長押)をツーとして、ツートントンツートトン等と入力とする。
10 一方の電極
10A 銅線
10B 絶縁フィルム
20 一方の発振器
21 第一バッファー
22 第一抵抗
30 第一波形検出部
31 第一整流回路
31A ダイオード
31B 平滑コンデンサ
32 第一コンパレータ
40 他方の電極
40A 銅線
40B 絶縁フィルム
41 第二バッファー
42 第二抵抗
50 他方の発振器
60 第二波形検出部
61 第二整流回路
61A ダイオード
61B 平滑コンデンサ
62 第二コンパレータ
70 マイクロコンピュータ
80 キー閉じ込め解除装置
90 車両
91 フロントガラス
Claims (4)
- 離間されている一方の電極と他方の電極と、
前記一方の電極と前記他方の電極に、周期的に変動する電圧波形をそれぞれ印加する発
振器と、
前記発振器と前記一方の電極との間に設けられた第一抵抗と、
前記発振器と前記他方の電極との間に設けられた第二抵抗と、
前記一方の電極と前記第一抵抗の間と、前記他方の電極と前記第二抵抗の間との前記電圧波形の変化に基づいて、人体が前記一方の電極と前記他方の電極に近接したことを検出するマイクロコンピュータと、を備えており、
前記一方の電極と前記他方の電極に印加される前記電圧波形は、互いに位相もしくは周期が異なることを特徴とする人体検知装置。 - 前記電圧波形は、互いに位相が異なることを特徴とする請求項1に記載の人体検知装置。
- 前記電圧波形は、互いに逆位相であることを特徴とする請求項2に記載の人体検知装置。
- 請求項1ないし3のいずれか1項に記載の人体検知装置と、判定手段を備え、室内にキーを残したままドアロックされた状態からドアロックを解除するためのキー閉じ込め解除装置であって、
前記室内のガラス内側には、前記一方の電極と前記他方の電極が室外から見える位置に貼り付けられており、
前記人体検知装置は、前記室外から人体が前記一方の電極と前記他方の電極に近接と離間を繰り返されることにより、キー閉じ込め状態でのドアロックの解除要求操作の信号を検出し、
前記判定手段は、前記解除要求操作の信号と、正規のユーザにより予め設定登録されている正規のキー信号とを比較し、
前記判定手段の比較結果が同一であるとドアロックの解錠を行い、前記判定手段の比較結果が同一でないとドアロックの解錠を行わないことを特徴とするキー閉じ込め解除装置。
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