JP2004061478A - Electrostatic capacity weight sensor - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は静電容量.重量センサに関し、特に、小動物、人体、車両を識別して検出する防犯警報等に使用するのに適した静電容量センサで重量による静電容量の変化を検出するセンサに関する。
【0002】
【従来の技術】
重量の変化を静電容量の変化にして検出する静電容量センサには特願2000−278967がある。これはセンサを地中に埋設して重量の変化を静電容量の変化にして検出できるようにしたもので、重量により、コンデンサ電極間が伸縮可能な材料構造となっていることを特徴とした重量センサに関するものである。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
従来のセンサの材料構造ではセンサを地中に10cm以上埋設して1ヶ月以上経過するとセンサの静電容量がだんだんと増加していき、感度が劣化するなどの長期的重量な重量加圧に対する耐久性に問題があった。またセンサの埋設深さが10cm以上では重量に対するセンサの静電容量の変化が小さくなるため、センサの感度不足が問題となっていた。またセンサの静電容量が大きすぎて回路設計に支障があった。またセンサの加重をかける場所により感度が異なるという問題や感度のばらつきがあるという問題があった。また回路コストの削減のためにも感度のよいセンサを必要としていた。またセンサを構成するコンデンサ電極と絶縁体の組立加工コストが高いという問題があった。
【0004】
上述した従来の静電容量センサの欠点を改良して、防犯等に適した人検出用の重量センサを提供することを目的とするものである。
【0005】
【課題を解決するための手段】
静電容量重量センサは、誘電体シート6(厚み0.05mm〜0.6mm)にステンレス5SUS301ステンレス(厚み0.1mm〜0.8mm程度)を張り合わせたものの両面に絶縁体のスペーサ4を取り付けコンデンサ電極3a,3bで挟み込んだ構造をしている。このコンデンサ電極3a,3bにはAPAアルミ樹脂複合パネルを使用し絶縁体2を介してシールド電極1を設ける構造を一体板で行っている。シールド電極1の周囲はシールド8に覆われている。シールド8の周囲は重量により伸縮可能なカバー絶縁体7で覆っている。
【0006】前述のスペーサ4は厚さ 0.5mm〜2.5mm、幅10mm〜20mmの絶縁体(硬質塩化ビニール)を約10cmのピッチ間隔で使用することにより、ステンレス5とコンデンサ電極S−3aがある重量で接触するようにする。
【0007】前述のコンデンサ電極はAPAアルミ樹脂複合パネルのアルミ層を溝で分離することにより小さくした電極にすることが望ましい。
【0008】前述のシールド8は重量加圧時に伸縮が可能なようにたとえば、アルミ箔ラミネートフイルムのようなフレキシブルな材料にすることが望ましい。
【0009】前述のカバー絶縁体7は重量の印可方向に対して伸縮可能な熱可塑性ポリエーテルエステルエラストマー、超軟質ポリエステル樹脂等を使用する。
【0010】この発明の静電容量重量センサは上述の構造及び材料により、低コスト、感度のばらつきの小さくかつ超高感度で長期間の重重量の加圧に対する感度劣化のないものとなった。
【0011】
【発明実施の形態】
この発明の静電容量重量センサの実施の形態について図面を用いて詳細に説明する。図1は静電容量重量センサの断面図である。静電容量重量センサは誘電体シート6にステンレス5を張り合わせたものの両面に絶縁体のスペーサ4を取り付けコンデンサ電極S−3aとコンデンサ電極E−3bで挟み込んだ構造をしている。このコンデンサ電極にはAPAアルミ樹脂複合パネル「芯材に低発砲ポリエチレンを使用し両面にアルミニュウム番を張り合わせたサンドイッチ構造の複合板、商品名ライトニウム」を使用し絶縁体2を介してシールド電極1を設ける構造を一体板で行っている。コンデンサ電極S−3aおよびコンデンサ電極E−3bはAPAアルミ樹脂複合パネルのアルミ層の4辺を5mm 落としてある側の面を使用してシールド電極との絶縁をおこなっている、更に溝で電極を分離してコンデンサ電極の面積を小さくしている。コンデンサ電極の面積が小さくなったことにより、センサの静電容量を小さくできる。シールド電極1の周囲はアルミ箔ラミネートフイルムのような伸縮可能なシールド8を取り付けている。その周囲は重量により伸縮可能なカバー絶縁体7で覆っている。誘電体シート6には厚み0.05mm〜0.6mmのポリエステルフイルムを使用、ステンレス5には厚み0.1mm〜0.8mmを使用、スペーサ4には厚み0.5mm〜2.5mm 幅10mm〜20mmの硬質塩化ビニールを約10cmのピッチ間隔で使用、カバー絶縁体7には熱可塑性ポリエーテルエステルエラストマーあるいは超軟質ポリエステル樹脂等の弾性のある絶縁材料を使用している。重量により、コンデンサ電極の間隔が伸縮する作用はスペーサ4と誘電体シート6とステンレス5の合板がバネの作用をすることによりおこなわれ、ステンレス5を使用していることにより、車両等の重い重量まで破損することなく、長期の重い重量加圧にも劣化なく使用できる。重量を増すとコンデンサ電極S−3aとステンレス5は近接し、ある加重で接触しコンデンサ電極S−3aはステンレス5の位置に配置されたように電極間静電容量が変化し急な静電容量の増加をもたらすのでセンサの感度は超高感度になる。以上の原理によりセンサの静電容量および感度はスペーサの厚みとピッチ間隔を調整することにより可変できる。スペーサの厚みが薄いほどまたスペーサのピッチ間隔を広くしたほうが感度は増加するが重い加重での耐久性が弱くなる。静電容量重量センサのセンサ信号引きだしケーブルと電極の接続はシールド電極1がケーブルのシールド側に接続、コンデンサ電極3a,3bがケーブルのシールド内部にあるツイスト線と接続している。
【0012】上述の重量センサは地中10cmの深さ程度のところに埋設して使用することを主な使用例としてあげるが、カーペットシートの下やベットに使用して人の存在を検知するのに使用できる他、人の手の押圧を検出する用途等に使用することもできる。
【0013】
【発明の効果】
人のなどの重量により靜電容量が変化する構造であって超高感度すなわち単位面積当たりの重量に対する静電容量の変化率が10倍程度を達成し、かつ重量にたいして耐久性のある構造材料を用いた静電容量重量センサであるため10cm以上の深さの地中に埋設して人体を検知するのに使用できる他、センサ回路コストを安価にできる。またこの静電容量重量センサはコンデンサ電極にAPAアルミ樹脂複合パネルを使用しており、周囲を絶縁体を介して導電体でシールドする構造が一体板で行われており、組み立て加工費および材料費の大幅な削減となっている。またシールド電極の作用により外部からのノイズの進入や不要輻射を抑圧する効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】静電容量重量センサの断面図
【符号の説明】
1 シールド電極
2 絶縁体
3a コンデンサ電極S
3b コンデンサ電極E
4 スペーサ
5 ステンレス
6 誘電体シート
7 カバー絶縁体
8 シールド[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a capacitance. The present invention relates to a weight sensor, and more particularly to a capacitance sensor suitable for use in a security alarm or the like that identifies and detects a small animal, a human body, and a vehicle, and that detects a change in capacitance due to weight.
[0002]
[Prior art]
Japanese Patent Application No. 2000-278967 discloses a capacitance sensor that detects a change in weight as a change in capacitance. This is a sensor that is embedded in the ground so that a change in weight can be detected as a change in capacitance. It relates to a weight sensor.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
With the conventional sensor material structure, when the sensor is buried 10 cm or more in the ground and one month or more elapses, the capacitance of the sensor gradually increases, and the durability against long-term heavy weight pressurization such as deterioration of sensitivity There was a problem with sex. In addition, when the burying depth of the sensor is 10 cm or more, the change in the capacitance of the sensor with respect to the weight becomes small, so that the sensitivity of the sensor is insufficient. Further, the capacitance of the sensor was too large, which hindered circuit design. In addition, there is a problem that the sensitivity differs depending on the location where the sensor weight is applied and a problem that the sensitivity varies. In addition, a sensor with good sensitivity was required to reduce the circuit cost. Another problem is that the cost of assembling the capacitor electrode and the insulator constituting the sensor is high.
[0004]
An object of the present invention is to provide a weight sensor for detecting a person suitable for crime prevention or the like by improving the above-mentioned drawbacks of the conventional capacitance sensor.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
The capacitance weight sensor is composed of a dielectric sheet 6 (thickness: 0.05 mm to 0.6 mm) laminated with stainless steel 5SUS301 stainless steel (thickness: about 0.1 mm to 0.8 mm), and an insulating spacer 4 attached to both sides of the capacitor. It has a structure sandwiched between the electrodes 3a and 3b. An APA aluminum resin composite panel is used for the capacitor electrodes 3a and 3b, and the
The spacer 4 is made of an insulator (hard vinyl chloride) having a thickness of 0.5 mm to 2.5 mm and a width of 10 mm to 20 mm at a pitch of about 10 cm. Contact with a certain weight.
The above-mentioned capacitor electrode is desirably an electrode made smaller by separating the aluminum layer of the APA aluminum resin composite panel with a groove.
The shield 8 is desirably made of a flexible material such as an aluminum foil laminated film so that the shield 8 can expand and contract when weight is pressed.
The cover insulator 7 is made of a thermoplastic polyetherester elastomer, an ultra-soft polyester resin, or the like, which can be expanded and contracted in the direction in which the weight is applied.
The capacitance and weight sensor of the present invention has a low cost, a small variation in sensitivity, an ultra-high sensitivity, and no long-term heavy pressure deterioration due to the above-mentioned structure and material.
[0011]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
An embodiment of a capacitance weight sensor according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a sectional view of the capacitance weight sensor. The capacitance weight sensor has a structure in which stainless steel 5 is adhered to a dielectric sheet 6, but insulating spacers 4 are attached to both sides thereof and sandwiched between capacitor electrodes S- 3 a and E- 3 b. For the capacitor electrode, use an APA aluminum resin composite panel "a composite plate with a sandwich structure in which low foaming polyethylene is used for the core material and aluminum numbers are laminated on both sides, trade name: Lightnium". Is provided by an integrated plate. The capacitor electrode S-3a and the capacitor electrode E-3b are insulated from the shield electrode using the side of the aluminum layer of the APA aluminum resin composite panel on which the four sides of the aluminum layer have been dropped by 5 mm. Separated to reduce the area of the capacitor electrode. Since the area of the capacitor electrode is reduced, the capacitance of the sensor can be reduced. An extensible shield 8 such as an aluminum foil laminated film is attached around the
The above-mentioned weight sensor is mainly used by being buried at a depth of about 10 cm in the ground, but is used under a carpet sheet or on a bed to detect the presence of a person. In addition to this, it can also be used for applications such as detecting pressure on a human hand.
[0013]
【The invention's effect】
It has a structure in which the capacitance changes depending on the weight of a person or the like, and uses a structural material that achieves ultra-high sensitivity, that is, a change rate of the capacitance per unit area of about 10 times, and is durable with respect to the weight. Since it is an electrostatic capacitance weight sensor, it can be used to detect a human body by being buried in the ground at a depth of 10 cm or more, and the sensor circuit cost can be reduced. In addition, this capacitance weight sensor uses an APA aluminum resin composite panel for the capacitor electrode, and its structure is shielded by a conductor through an insulator through an insulator. Has become a significant reduction. In addition, there is an effect of suppressing intrusion of external noise and unnecessary radiation by the action of the shield electrode.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view of a capacitance weight sensor.
DESCRIPTION OF
3b Capacitor electrode E
4 Spacer 5 Stainless steel 6 Dielectric sheet 7 Cover insulator 8 Shield
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