專利名稱：人體檢測傳感器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及檢測人體任何形式的靠近或者接觸的傳感器。
背景技術：
在傳統(tǒng)的人體檢測傳感器中，通過振蕩電路所產(chǎn)生的電信號被輸入到包括檢測電容的檢測電路和參考電路中，并通過檢測電路的輸出和參考電路的輸出進行比較，檢測出檢測電路的輸出的波形或者相位的任何改變，所述檢測電容由于人體的靠近而被設置使得其電容發(fā)生變化，所述參考電路等效于沒有任何人體靠近檢測電容條件下的檢測電路，這樣人體靠近檢測電路就被檢測。但是，使用這樣的人體檢測傳感器，特別地，檢測電容的電容越大且連接檢測電容的連線較大，檢測電容和連線的電容由于溫度而發(fā)生較大改變。這樣的結果是，產(chǎn)生了問題，即由于溫度的緣故檢測電路的輸出中的改變，使得檢測電路不能獲得恒定的檢測結果。
日本專利公開出版物JP07-189538公開了設有溫度補償電路的人體檢測傳感器，通過比較檢測電路和參考電路輸出之間的比較，根據(jù)熱敏電阻所檢測的溫度，改變用作參考值的閥值、以確定人體接近檢測電容。但是，在這種情況下，存在的問題是提供多個檢測電容將使得提供多個參考電路和溫度補償電路成為必要。此外，日本專利公開出版物JP2002-295094公開了一種具有兩個檢測電容的傳感器，通過他們的各自天線電路的比較輸出，確定任何人體是否靠近。但是，問題在于，該傳感器只是可以應用到任何人體只靠近兩個檢測電容之一的情況下。

發(fā)明內容
相應地，本發(fā)明的一個目的是提供一種能夠在不被溫度等的影響下穩(wěn)定地檢測任何人體靠近的人體檢測傳感器。
根據(jù)本發(fā)明，提供一種人體檢測傳感器，包括
兩個振蕩電路；調諧電路，所述調諧電路將兩個振蕩電路的等效點彼此連接；天線電極，所述天線電極連接到任一振蕩電路，這樣在人體靠近時電路狀態(tài)發(fā)生改變；以及波形檢測電路，用于檢測兩個振蕩電路之間的振蕩平移。
在此人體檢測傳感器中，當沒有人體靠近時，天線電極沒有接地，不影響天線電極所連接的振蕩電路的電阻，這樣兩個振蕩電路具有相等的電路特征。當兩個振蕩電路彼此相位發(fā)生平移時，一部分電流從一個振蕩電路通過調諧電路轉移到另外一個振蕩電路，用作稍微增加或者減小振蕩頻率，這樣振蕩電路彼此相位更靠近，并彼此調諧。當人體靠近天線電極時，在天線電極和地之間產(chǎn)生電容、電阻和/或者電感，振蕩電路的振蕩頻率由于部分電路從天線電極被連接的振蕩電路轉移到天線電極。當由于天線電極而發(fā)生的振蕩頻率這種改變超過了通過調諧電路的調諧作用的功率時，兩個振蕩電路之間產(chǎn)生振蕩頻率的差異。兩個波形檢測電路通過檢測兩個振蕩電路的輸出之間的移動而能夠檢測任何人體靠近到天線電極。
當沒有人靠近天線電極時，天線電極從振蕩電路觀察基本不存在，因為兩個振蕩電路以彼此相等的方式改變電路狀態(tài)，兩個振蕩電路的輸出即使溫度改變也保持彼此調諧。因此，因為檢測精度受溫度影響較小，不需要溫度補償。同樣，即使兩個振蕩電路的輸出由于溫度的改變、電路變化、電路結構差異等而彼此不同，兩個振蕩電路的輸出即使具有差異也可以通過調諧電路彼此調諧，這樣振蕩電路之間的任何差異都可以被吸收。
此外，由于添加兩個輸出結果導致由于兩個振蕩電路之間的頻率轉移而發(fā)生振動(beat)，波形檢測電路可以通過檢測周期比振蕩電路的振蕩頻率更短的周期的振動而檢測任何人體靠近天線電極。這樣，由于人體靠近可以從兩個振蕩電路之間的周期平移而檢測，檢測傳感器由于溫度變化或者電路變化所導致的振蕩電路的輸出的任何變化而敏感性發(fā)生任何變化，這樣可以提高人體檢測傳感器的靈敏度。
在本發(fā)明的人體檢測傳感器中，調諧電路可以是通過至少一個元件而將兩個振蕩電路彼此連接的電路。
在此情況下，用于通過元件調諧兩個調諧電路的調諧電路的功率可以被設置為任何值。使用較高的調諧功率的調諧電路，天線電極的稍微的狀態(tài)改變不會出現(xiàn)作為兩個振蕩電路的輸出之間的周期平移，這樣人體檢測傳感器靈敏度較小。另一方面，使用小調諧功率的調諧電路，可以使人體檢測電路的靈敏度變得很高。
在本發(fā)明的人體檢測傳感器中，天線電極可以多個設置。
在此情況下，可以檢測人體靠近多個天線電極之一。同樣，即使具有連接的多個天線電極，也不需要對應天線電極的參考電路，因此，振蕩電路和波形檢測電路的結構不需要變化。
在本發(fā)明的人體檢測傳感器中，敏感性控制電路可以設置在各天線電極和振蕩電路之間。
在此情況下，很容易實現(xiàn)對每個天線電極設置敏感性。
在本發(fā)明的人體檢測電路中，用于阻塞或者減小靜電流從天線電極流入到振蕩電路的保護電路可以設置在各天線電極和振蕩電路之間。
在此情況下，存儲在人體上的靜電流從天線電極流入到振蕩電路，從而有可能防止損壞所述電路。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明，可以提供一種人體檢測傳感器，所述人體檢測傳感器能夠在不受任何溫度的影響下穩(wěn)定地檢測任何人體的靠近。


本發(fā)明將參照附圖對本發(fā)明進行詳細的說明，其中相似的參考標記表示相似的部件，其中圖1是根據(jù)本發(fā)明的第一實施例的人體檢測傳感器的電路圖；圖2是圖1的人體檢測傳感器被簡化的電路圖；圖3包括顯示兩個振蕩電路和在沒有人體靠近圖1的人體檢測傳感器的天線電極的條件下的輸出波形；圖4包括顯示兩個振蕩電路和波形檢測電路在人體靠近圖1的人體檢測傳感器的天線電極的條件下的輸出波形的視圖；圖5是根據(jù)本發(fā)明的第二實施例的人體檢測傳感器的電路圖；圖6是根據(jù)本發(fā)明的第三實施例的人體檢測傳感器的電路圖；圖7包括顯示圖6的人體檢測電路的檢波電路的輸出以及輸出電路中的信號波形的視圖；以及圖8是根據(jù)本發(fā)明的第四實施例的人體檢測傳感器的電路圖。
具體實施例方式
圖1顯示了根據(jù)本發(fā)明的第一實施例的人體檢測傳感器的電路視圖。此實施例的人體檢測傳感器具有兩個振蕩電路1A、1B，每個振蕩電路1A、1B的輸入側被連接到調諧電路2，同時天線電極3A、3B被連接到振蕩電路1A的輸入側。敏感性控制電路4被設置在天線電極3B和振蕩電路1A之間，天線電極3A、3B通過保護電路5被連接到振蕩電路1A。振蕩電路1A和1B的輸出側被連接到檢波電路6，檢波電路6的輸出側被連接到輸出電路7，輸出電路7具有輸出端子8。此人體檢測傳感器還具有用于將電源提供給振蕩電路1A、1B的電源電路、波形檢測電路6和輸出電路7。
在每個振蕩電路1A、1B中，CMOS變換器10、11串聯(lián)連接，輸出被反饋并通過電阻器12、13和電容14振蕩，之后通過CMOS變換器15反向并放大，這樣進行輸出。通過調諧電路2，振蕩電路1A的輸入側和振蕩電路1B的輸入側通過調諧電容16彼此連接。敏感性控制電路4是串聯(lián)連接到天線電極3B的敏感性控制電容17，保護電路5是靜電屏蔽電阻器18。在檢波電路6中，振蕩電路1B的輸出側通過CMOS變換器19被連接到振蕩電路1A的輸出側并通過電容器20輸出。在輸出電路7中，檢波電路6的輸出被輸入到運算放大器21，在通過濾波電容器22接地之后，通過運算放大器23連接到晶體管24，晶體管24的集流器連接到輸出端子8。
圖2是圖1的人體檢測傳感器的簡化的電路圖，與靠近天線電極3A的人體25等效的電路利用雙點劃線進一步示出。人體25可以作為其中天線電極3A通過電容26、電阻27和電感28接地的電路。
接著，將說明具有上述電路結構的人體檢測傳感器的操作。被稱為矩形波振蕩電路的振蕩電路1A、1B具有根據(jù)電阻器12、13和電容14的值所確定的振蕩頻率。如果振蕩電路1A、1B的振蕩周期彼此相一致，振蕩電路1A、1B的等效點電壓彼此相同，這樣調諧電路2的兩端電壓彼此相同。但是，如果振蕩電路1A、1B的振蕩周期彼此平移，那么調諧電路2的兩端電壓彼此不同，這樣振蕩電路1A、1B之一的回饋電流的一部分通過調諧電容16流動到振蕩電路1A或者1B中的另一個電路。這樣，通過對振蕩電路1A、1B相互調諧，不管相位誰先，振蕩電路1A或者1B周期變長，同時相位滯后的振蕩電路1B或者1A的周期變短，這樣調諧電路2的兩端的電壓彼此相等。
當此發(fā)生時，振蕩電路1A、1B的輸出如圖3的波形所示。由于振蕩電路1A、1B的輸出波形是相同的矩形波，通過圖1的變換器19變換振蕩電路1B的輸出并將所述結果和振蕩電路1A的輸出相加導致如圖3所示的直流電流。不能通過圖1的電容器20的直流電流將不從檢波電路6輸出。由于輸出電路7沒有輸入，輸出端子8保持電源電壓。
但是，當人體25靠近天線3A以形成如圖2所示的接地電路，振蕩電路1A的回饋電流的一部分從人體25通過天線電極3A朝向地流動，導致振蕩電路1A的振蕩頻率的改變。如果振蕩頻率的改變不是很大，就對振蕩電路1A和振蕩電路1B調諧以在周期上通過調諧電路2而彼此相一致。但是，當振蕩頻率變化更大，甚至對調諧電路2實現(xiàn)周期性調諧變得不可能。然后，從變換和將振蕩電路1B的輸出增加到振蕩電路1A的輸出所獲得的波形導致不連續(xù)矩形波，如圖4所示。包含在此波形中的交流電成分通過電容器20，所述電流從波監(jiān)測器電路6輸出到輸出電路7。此交流輸出通過輸出電路7的運算放大器21放大，并通過濾波電容器22濾波為直流電流，并通過運算放大器23再次放大，這樣使得晶體管24切換。這樣，輸出端子8被接地，通過這樣電壓被改變到接地水平。
在此實施例的人體檢測傳感器中，由于振蕩電路1A、1B具有相同的結構，此振蕩電路1A、1B的振蕩頻率甚至隨著溫度變化幾乎相等地變化，振蕩電路1A、1B彼此通過調諧電路2以振蕩周期保持調諧，除非人體25靠近天線電極3A和3B。因此，此實施例的人體檢測傳感器能夠在沒有由于溫度的變化所導致的錯誤檢測的情況下檢測人體的靠近。
盡管兩個天線電極3A、3B在此實施例中被連接到振蕩電路1A，天線電極3A、3B在沒有人體靠近的條件下對于振蕩電路1A、1B的振蕩沒有任何貢獻。因此，即使任何額外的天線電極被并聯(lián)連接，也不對振蕩電路1A、1B上的調諧產(chǎn)生影響，這樣人體25靠近額外的天線電極可以由于振蕩電路1A、1B的振蕩周期的轉移而被檢測。即，本發(fā)明的人體檢測傳感器允許天線電極在沒有改變振蕩電路1A、1B、檢波電路6、輸出電路7等的情況下增加或者減少。
同樣在此實施例中，天線電極3B設有包括敏感性控制電容17的敏感性控制電路4。由于此電容器17的存在，當人體25靠近天線3B，通過人體25的接地電阻從振蕩電路1A觀察變得更高。因此，從振蕩電路1A的反饋電路分流的電流變得更小，這樣與天線電極3A相比，振蕩頻率的波動變得更小。即，除非人體25更靠近天線電極3B，振蕩電路1A、1B的輸出通過調諧電路2彼此調諧，輸出端子8的電壓沒有改變。結果，當在多個天線電極中對人體的敏感性變化時，對于天線電極分別提供敏感性控制電路是可實施的，這樣多個天線電極在它們之中敏感性彼此一致，或者在人體和天線電極之間的距離通過敏感性控制電路從天線電極至天線電極任何改變，由此，人體檢測被輸出。
此外，將使用在振蕩電路1A、1B等中的CMOS或者其它元件由于靜電或者其它的瞬態(tài)大電流的緣故而可能承受損壞的危險。但是，在此實施例中，由于天線電極3A、3B通過包括靜電屏蔽電阻器18的保護電路5被連接到振蕩電路1A，即使被釋放到天線電極3A、3B，存儲在人體中的靜電也通過靜電屏蔽電阻器17所消耗，這樣沒有較大的能量被輸入到振蕩電路1A。這樣，通過保護電路5防止了此實施例的人體檢測傳感器由于靜電的緣故所導致的錯誤。
圖5顯示了根據(jù)本發(fā)明的第二實施例的人體檢測傳感器。在此實施例中，除了輸入側調諧電路2之外，調諧電路2’也被設置在兩個振蕩電路1A、1B的輸出側上，并且進一步地包括敏感性控制電容器17’的敏感性控制電路4’也設置在振蕩電路1A和兩個天線電極3A、3B之間的連接點之間。此實施例的振蕩電路1A、1B是正弦波振蕩電路，其中線圈30和電容器31、32、33被連接到雙極晶體管29。調諧電路2’用于通過調諧電阻器34連接到振蕩電路1A、1B的晶體管29的輸出。晶體管29的輸出通過晶體管35被輸出到檢波電路6。在檢波電路6中，連接到晶體管36的發(fā)射器的振蕩電路1A、1B的輸出被增加，晶體管36的集電極輸出通過電容器37輸入到晶體管38，并且進一步通過電容器39、20輸入到輸出電路7。輸出電路7的結構與第一實施例的相似，所述輸出電路7具有輸出端子8。電源進一步設置電路9，這與第一實施例的相似。
將說明此實施例的人體檢測傳感器的操作特征。振蕩電路1A、1B的振蕩頻率通過線圈30和電容器31、32、33來確定。調諧電路2’通過調諧電阻器34連接到晶體管29的輸出側，并且，根據(jù)振蕩電路1A、1B之間的相位差，形成輸入到它們的反饋電路的輸出的一部分，這樣實現(xiàn)了與調諧電路2相似的調諧振蕩頻率的功能。同樣，盡管敏感性控制電路4’的敏感性控制電容器17’動作以降低天線電極3A和天線電極3B的敏感性，也可以對天線電極3A、3B分別提供敏感性控制電路，這樣實現(xiàn)了相似的功能。
在檢波電路6中，振蕩電路1A、1B的輸出相加并且切換晶體管36，這樣產(chǎn)生矩形波，并且通過電容器37移除直流成分，通過晶體管38放大。在這種情況下，如果振蕩電路1A、1B的周期彼此相一致，那么輸入到晶體管36的波形是正弦波，并且因此晶體管38的輸出產(chǎn)生具有周期等于振蕩電路1A、1B的振蕩頻率的周期的規(guī)則矩形波。如果振蕩電路1A、1B的周期彼此不一致，或者如果一側振蕩電路1A的振幅被改變到這樣的程度通過調諧電路2不能再實現(xiàn)調諧，那么晶體管38的輸出產(chǎn)生不規(guī)則矩形波。只由比振蕩電路1A、1B的振蕩頻率更高的頻率成分所組成的規(guī)則矩形波通過電容器39接地，這樣從檢波電路6到輸出電路7沒有輸出。另一方面，只有不規(guī)則波形的周期改變從檢波電路6輸出到輸出電路7，而沒有通過電容器39接地，因為不規(guī)則矩形波的周期變化頻率較低。即，由于振蕩電路1A和振蕩電路1B之間的頻率的差異或者一側振蕩電路1A的振幅改變的緣故，低頻率的振動成分從檢波電路6輸出到輸出電路7。輸出電路7放大并濾波從檢波電路6所輸入的振動成分，并切換晶體管24，這樣改變了輸出端子8的電壓。
由于振蕩電路1A和振蕩電路1B之間的頻率的差異或者一側振蕩電路1A振幅的改變的緣故，此實施例的檢波電路6只提取低頻振動頻率，即使振蕩電路1A和振蕩電路1B之間周期輸出波形或者振幅存在差異，輸出端子8的電壓也可以只在人體25靠近天線電極3A、3B時改變，而沒有被這樣的差異所影響，這樣使得實現(xiàn)高檢測精度和改良的檢測敏感性成為可能。
圖6顯示了根據(jù)本發(fā)明的第三實施例的人體檢測傳感器的電路圖。此實施例具有用于產(chǎn)生與第一實施例相似的矩形波的振蕩電路1A、1B，但是檢波電路6和輸出電路7的結構存在差異。此實施例的檢波電路6通過異或元件40所實施，所述異或元件40是邏輯運算元件之一，它在輸入電壓高于閥值時識別HI電平，當?shù)陀陂y值時識別LO電平，并且基于輸入值輸出特定的電壓，當不同的值(HI和LO)被給作其兩個輸入時異或元件40輸出電壓，并當相同的兩個值被給予其兩個輸出時不輸出電壓。異或元件40的輸出被輸入到通過電容42和電阻器43接地的輸出電路7的二極管41，并連接到異或元件44的輸入之一，同時其它的異或元件44接地。然后，異或元件44的輸出用作輸出端子8。
下面將說明此實施例的人體檢測傳感器的操作過程。當振蕩電路1A、1B的輸出彼此調諧，異或元件40的兩個輸入在任何時候彼此相同，這樣沒有電壓從檢波電路6輸出。然后，異或元件44的兩個輸入到達LO電平狀態(tài)，在所述狀態(tài)下沒有任何輸入，異或元件44在任何時候都不將電壓輸出到輸出端子8。但是，當振蕩電路1A、1B的振蕩頻率彼此移動，如圖7所示，異或元件40輸出矩形波。此輸出通過二極管41、電容器42和電阻器43濾波，但是異或元件40、44的輸入阻抗較高，輸出阻抗較低，這樣如圖所示，輸入到異或元件44的濾波電壓在任何時候到達大于異或元件44的閥值的值。因此，當振蕩電路1A、1B的振蕩頻率彼此平移時，異或元件44將電壓連續(xù)地輸出到輸出端子8。
此外，根據(jù)本發(fā)明的第四實施例的人體檢測傳感器的電路圖如圖8所示。此實施例是其中第三實施例的檢波電路6被微機45所替換的實施例。由于微機45用于控制根據(jù)人體檢測傳感器的檢測結果而將要控制這些單元，不需要用于放大和輸出信號的輸出電路或者輸出端子。
本發(fā)明的人體檢測傳感器可以應用到啟動基于檢測任何人靠近的系統(tǒng)的每種裝置或者設備或者基于人是否出現(xiàn)而執(zhí)行不同的控制過程，諸如家庭設備或者自動無鑰進入系統(tǒng)。
盡管通過示例并結合附圖對本發(fā)明進行了詳細的說明，可以理解在不背離本發(fā)明的精神的情況下可以對本發(fā)明進行不同的修改，其范圍落入權利要求所限定的范圍之內。
權利要求
1.一種人體檢測傳感器，包括兩個振蕩電路；調諧電路，所述調諧電路將兩個振蕩電路的等效點彼此連接；天線電極，所述天線電極連接到任一振蕩電路，這樣在人體靠近時電路狀態(tài)發(fā)生改變；以及檢波電路，用于檢測兩個振蕩電路之間的振蕩的平移。
2.根據(jù)權利要求1所述的人體檢測傳感器，其特征在于，所述調諧電路是通過至少一個元件而將兩個振蕩電路彼此連接的電路。
3.根據(jù)權利要求1所述的人體檢測傳感器，其特征在于，所述天線電極設置成多個。
4.根據(jù)權利要求1所述的人體檢測傳感器，其特征在于，所述敏感性控制電路設置在天線電極和振蕩電路之間。
5.根據(jù)權利要求1所述的人體檢測傳感器，其特征在于，用于阻止或者減小靜電流從天線流入到振蕩電路的保護電路設置在天線電極和振蕩電路之間。
全文摘要
一種人體檢測傳感器包括兩個振蕩電路；用于將兩個振蕩電路的等效點彼此連接的調諧電路；天線電極，所述天線電極連接到振蕩電路的任一，這樣電路狀態(tài)在人體靠近時發(fā)生改變，以及用于檢測兩個振蕩電路之間的振蕩平移的檢波電路。
文檔編號G08B13/24GK1657956SQ200510007899
公開日2005年8月24日 申請日期2005年2月6日 優(yōu)先權日2004年2月20日
發(fā)明者德留哲夫 申請人:株式會社有信