JP3613005B2

JP3613005B2 - 圧力センサ及びドア開閉監視システム

Info

Publication number: JP3613005B2
Application number: JP15075398A
Authority: JP
Inventors: 剛治堀部; 昌佐々木
Original assignee: Omron Corp
Current assignee: Omron Corp
Priority date: 1998-05-15
Filing date: 1998-05-15
Publication date: 2005-01-26
Anticipated expiration: 2018-05-15
Also published as: JPH11326097A; EP1079221A1; WO1999060359A1; DE69918981D1; DE69918981T2; US20020190865A1; EP1079221B1; EP1079221A4; US6522252B2

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、圧力センサ及びドア開閉監視システムに関するもので、より具体的には、ドアの開閉を検出するのに適したセンサに関する。
【０００２】
【従来の技術】
ドアの開閉を検知するためのセンサとしては、スイッチ式，光学式並びに赤外線式等各種の方式があるが、いずれも検知対象のドアの状態・位置を直線監視するものである。そして、設置位置をドアの付近にしなければならないなど制限があり、また、センサを設置していることを第三者から容易に発見されてしまうため、侵入者を検知するというような警備システムに用いる場合には、それに対する対応策をとられやすい。また、１つのセンサで検知できるのは１つのドアだけであるので、複数のドアの開閉を検知するためには、そのドアの数だけセンサが必要となる。
【０００３】
一方、係る問題を解決するために、ドアの開閉にともない生じる圧力変化に基づいてドアの開閉を検出するためのセンサとして、例えば，実用新案登録第３０３９７８２号公報に開示された「自主警備システム用センサ」がある。またそれを用いたシステムとして，実用新案登録第３０３９７８３号の「自主警備システム」がある。
【０００４】
係る公報に開示されたセンサは、図１（Ａ）に示すように、筒状のケーシング１の一端に開口１ａを設け、そのケーシング１内に開口１ａ側から順に受圧面となるスクリーン３，対向電極４，増幅回路５を設ける。さらに、ケーシング１の奥側には、透孔６ａを有する区画壁６を設け、この区画壁６とケーシング１の奥面との間にチャンバー７を形成し、これにより、微分微差圧計を構成している。このセンサは、同図（Ｂ）に示すように、設置した空間の圧力に変動があると、その変化を受圧面で感知し、図示するようなセンサ出力となる。
【０００５】
これにより、例えばドアが開閉せず、室内の気圧が一定の場合には、センサ出力は変化せず（基準レベルのまま）、ドアが開閉することにより室内の気圧が変化した場合にはセンサ出力が変化するので、開閉の有無を検知できるようになっている。そして、実用新案登録第３０３９７８３号の「自主警備システム」は、上記のセンサと、赤外線センサを１個ずつ室内に設置し、主として微分微差圧センサの出力に基づいてドアの開閉を監視することが示されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記した従来のセンサ（実用新案登録第３０３９７８２号）では、メカ式であるため大型となる。しかも、実際のドアの開閉に伴う圧力変化は非常に小さいので、センサの検出感度を大きくする必要がある。そのように検出感度を大きくするためには、ケーシング１の奥行きＬと、チャンバー７の奥行きｔの比率を大きくしなければならないので、センサの寸法形状がさらに大型化する。
【０００７】
また、微分微差圧計であるので、あくまでも圧力の変化の有無を判断するしかできず、ドアが開いたのか、閉じたのかの判別ができない。
【０００８】
さらに自主警備システムでは、室内にドアが複数ある場合に、どのドアが開いたのかの判別ができない。また、仮にセンサ自体が故障した場合には、そのセンサ出力が基準レベルのままとなり、侵入者なしと判断してしまう。つまり、センサの故障を検知する機能がない等各種の問題がある。
【０００９】
本発明は、上記した背景に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、上記した問題を解決し、小型で感度良くドアの開閉を検知でき、しかも、ドアが開いたのか閉じたのかの操作状態も認識でき、また、センサの設置位置の規制が少なくまた設置されていること外部から見つかりにくくすることができ、さらに、複数のドアが存在する場合に、少ないセンサでもってどのドアが開閉したかの判定をすることのできる圧力センサ及びドア開閉監視システムを提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記した目的を達成するために、本発明に係る圧力センサでは、受圧側と参照圧側との圧力差を検出する圧力センサにおいて、受圧側と参照圧側との圧力応答性を異ならせる手段を設け、前記受圧側と、前記参照側では、それぞれ同一の空間内の気体の圧力がかかるとともに、前記空間内の気体の圧力の変化のない状態では、前記受圧側と前記参照側との圧力差が生じないように構成し、前記空間内の気体の圧力が、急激に変化した場合には、前記手段による圧力応答性の相違から前記受圧側と前記参照圧力側とで圧力差が生じ、前記空間内の気体の圧力が、大気圧の変化等のゆっくりと圧力が変化する場合には、前記手段による圧力応答性の影響を受けずに前記受圧側と前記参照圧力側とで圧力差が生じないように設定された（請求項１）。この圧力センサは、例えば圧力により変位するダイヤフラムを備えた半導体圧力センサにより実現される。そして、受圧側とは、通常の圧力センサにおいて測定対象圧力がかかる側である。
【００１１】
このように、受圧側と参照側で圧力応答性が異なるので、ドアの開閉などに伴い生じる急激な圧力変化は、応答性（応答速度）が早いとその圧力変化を瞬時に圧力センサの感圧部に伝達させることができるものの、応答性が遅いと係る圧力変化を瞬時に伝達することはできない。これにより、受圧側と参照圧側とで上記急激な圧力変化の伝達速度にずれが生じ、差圧がかかる。よって、そのドアの開閉に伴う圧力変化分が上記差圧となり圧力センサで検出される。
【００１２】
一方、例えば温度変化や大気圧の変化のようにゆっくりと圧力が変化するような場合には、応答性に差があっても最終的に圧力センサの感圧部に伝達される時期は同じとなり、差圧は生じない。よって、ドアの開閉などの急激な圧力変化にのみに反応してセンサ出力が変化するので、そのドアの開閉を容易に検知できる。
【００１３】
しかも、圧力応答速度の違いを利用することで、小型でも高感度にすることができる。さらに、ドアが開いた場合と閉じた場合では、圧力変化の方向が異なる。そして、本発明では、差圧を検知するようにしたため、圧力が上昇したか減少したかも弁別できる。よって、ドアの開閉、より具体的には、ドアが開いた／閉じたの操作状態も認識できる。
【００１４】
また、圧力の変化（差圧）を検出するので、必ずしもドアの周囲に設置する必要はなく、配置レイアウトの自由度が増すばかりでなく、直接ドアの動作を監視するのではないので、例えば衝立て・仕切り壁等の裏に隠すこともできる。さらには、１個のセンサで複数のドアの開閉を検知できる。なお、複数のドアのうちどのドアが開閉したかまで判定する場合には、請求項６に記載するようにセンサも複数用意する必要がある。
【００１５】
そして、圧力応答性を異ならせる手段としては各種の対応が考えられるが、一例を示すと、前記手段は、少なくとも前記参照圧側に設けられ、気体の通過の抵抗となるフィルタとすることができる（請求項２）。これを実現したのが第１の実施の形態である。
【００１６】
また、別の手段としては、参照圧側に設けられた閉空間形成部材（実施の形態では、容器１６に対応）とすることができる（請求項３）。この閉空間形成部材は、センサを構成する半導体に形成してもよいし、実施の形態のように外付けとしてもよい。さらに、前記閉空間形成部材に、微小孔をあけるとなおよい（請求項４）。これを実現したのが第２の実施の形態である。またこのように微小孔付き閉空間を形成すると、ごみやほこりなどによって参照圧側の目詰まりが発生するのを可及的に抑制できるという副次的効果も発揮する。
【００１７】
一方、前記受圧側が扉を有する室内の圧力を検出するようにするとともに、前記参照圧側は前記室内の圧力と同等の圧力がかかるようにし、前記受圧側と参照圧側との圧力応答性の差を利用して前記扉の開閉に伴う圧力変動を検出するように構成するとよい（請求項５）。なお、参照圧側に室内の圧力と同等の圧力がかかるようにするためには、例えば、室内の気圧と室外の気圧が等しい場合には、参照側を室外から導入させるようにしてもよい。もちろん、受圧側と同様に室内の圧力がかかるようにしてもよい。つまり、ここでいう「同等」とは、「同一」も含む概念である。
【００１８】
また、本発明に係るドア開閉監視システムでは、受圧側と参照圧側との圧力応答性を異ならせる手段を設けた前記受圧側と前記参照圧側との圧力差を検出する請求項１に記載の圧力センサを複数用意するとともに、その複数の圧力センサを、監視対象の複数のドアを有する室内に設置し、かつ、前記複数の圧力センサのセンサ出力のずれに基づいて開閉したドアを判定する判定手段（実施の形態では、総合判定部３０に対応する）をさらに備えるように構成することである（請求項６）。
【００１９】
このように、センサを複数用いることでどのドアが開いたのか閉じたのかが判別できる。つまり、各センサの設置位置とドアとの距離は異なるため、ドアの開閉に伴う圧力変化がセンサ設置位置まで伝達するのにもタイムラグが生じる。そこで、複数のセンサのうちどのセンサが先に圧力変化を検知したかにより、開閉したドアの特定ができる。また、各センサでの検出のタイムラグから、圧力変化の発信源つまり開閉したドアまでの距離がわかるため、少なくとも２個のセンサを設置することにより、実施の形態のように３個はもちろんのことそれ以上のドアに対してもどのドアが開閉したのかの特定ができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
図２は、本発明に係る圧力センサの第１の実施の形態を示している。同図に示すように、圧力センサ１０は、ステム１１とキャップ１２を互いの開放面側を接合して構成されるパッケージ１３内にセンサチップ１４を装着した構成を基本構成としている。つまり、センサチップ１４は、圧力を受けて撓むダイヤフラム１４ａを備えた半導体センサからなり、この例では、ダイヤフラム１４ａの周縁にピエゾ素子等を装着し、ダイヤフラム１４ａの変位に追従して変形するピエゾ素子の抵抗値に基づいてダイヤフラム１４ａの変位量ひいては測定対象圧力を検出可能としている。もちろん、このタイプに限らず、例えばガラス基板等の固定基板をさらに設け、静電容量型のセンサとしたり、その他各種のものを用いることができる。そして、係るセンサチップ１４をステム１１の底面に取り付ける。
【００２１】
ステム１１には、その底面中央に貫通孔を設けるとともに、底面外側中央にはその貫通孔に連続する受圧（測定圧）力導入管１１ａを設けている。これにより、この測定圧力導入管１１ａを介して導入される圧力がダイヤフラム１４ａに当たる。
【００２２】
また、キャップ１２の天面中央には、貫通孔を設けるとともに、天面外側中央にはその貫通孔に連続する参照圧力導入管１２ａを設けている。これにより、この参照圧力導入管１２ａを介して導入される参照圧力がダイヤフラム１４ａの反対側の面に当たる。
【００２３】
この結果、ダイヤフラム１４ａには、その両面に測定圧力（受圧力）と参照圧力が加わるため、両圧力差に応じた量だけダイヤフラム１４ａが変位するようになる。つまり、測定圧力を参照圧力と比較して、その差に応じた出力を得る差圧計を基本構造としている。
【００２４】
ここで本形態では、圧力変化に対する測定圧側と参照圧側で応答性・応答速度を異ならせた。具体的には、参照圧力導入管１２ａ内に、フィルタ１５を設置することにより対応している。このフィルタ１５は、例えば多孔質材料から構成してもよいし、オリフィスのように構成してもよい。
【００２５】
このように構成すると、室内の空気の圧力が、フィルタ１５を通過した後の空気となってセンサチップ１４に伝わるようになっている。そして、フィルタ１５は圧力の急峻な変化は伝わらず，緩やかな変化が伝わるという性質を持つため、ドア開閉等により室内の圧力が急峻に変化した場合には、センサチップ１４のダイヤフラム１４ａの両面（測定圧側と参照圧側）で圧力変化の応答速度が異なり、この差に応じた信号がセンサ出力となって出現する。一方、温度変化や大気圧の変化等の緩やかな圧力変化の場合には、フィルタ１５の有無に関係なくその変化が伝わるので、ダイヤフラム１４ａの両面で均衡がとれる。つまり、センサ出力に変化がなく、係る環境変化に対する影響を可及的に抑制することができる。
【００２６】
次に、本形態の使用例を説明する。図３（Ａ）に示すように、監視対象の部屋１７の所定位置に圧力センサ１０を設置する。この設置位置は、必ずしもドア１８の付近にする必要はなく、図示するように離反配置可能である。しかも、仕切り壁１９の裏面側等のドア１８と直接対向しない位置でもよい。このようにすると、外部からの侵入者等にセンサの存在を知られにくくなるので、センサに対するいたずらを防止し、より確実に検知できる。また、この圧力センサ１０の測定圧力導入管と、参照圧力導入管は、ともに部屋１７内の空気を内部に導入するように設置している。
【００２７】
係る構成をとることにより、以下の測定原理にしたがってドア１８の開閉を検知できる。つまり、図示するようにドア１８が、部屋１７の外側に向けて回転して開くタイプの場合には、図示のドア１８を開いている状態からドア１８を閉めると、そのドア１８の周囲の空気が部屋内に流入するようになり、一旦部屋１７内の気圧が上昇する。逆に、ドア１８を閉めた状態から開くと、そのドア１８の周囲の空気がそのドア１８の回転に追従して部屋１８の外に排出される。これにより、部屋１７の内部気圧は減少する。もちろん、部屋１８の内外で気圧差がなければ、その後、流出した空気が部屋内に戻るため、一旦気圧が上昇後平衡状態となる。
【００２８】
このようにドア１８の開閉により部屋１７の圧力が変化し、しかも、その圧力変化（昇降）の方向が逆になる。従って、センサ出力も、図３（Ｂ）のようにドアの開閉に伴う波形が出現し、しかも「閉じる」と「開く」ではその凸の方向が逆になる。よって、そのセンサ出力に基づいて開閉の有無さらには、どちらの動作かも識別できる。
【００２９】
図４は、本発明に係る圧力センサの第２の実施の形態を示している。基本的なセンサ構造は、図２に示す第１の実施の形態と同様であるので、同一符号を付しその詳細な説明を省略する。
【００３０】
ここで本形態では、圧力変化に対する測定圧側と参照圧側で応答性を異ならせるための構造として、フィルタ１５の替わりにバッファ空間（閉空間）を持たせるようにした。つまり、参照圧力導入管１２ａに容器１６を取り付ける。この容器１６は、比較的大きな内容積の空間をもつ本体１６ａを持ち，その本体１６ａの側面に微小孔１６ｂを形成し、その微小孔１６ｂと反対側に形成した接続管１６ｃにて、上記参照圧力導入管１２ａと連結するようにしている。
【００３１】
これにより、センサチップ１４のダイヤフラム１４ａは、微小孔１６ｂ，本体１６ａ，接続管１６ｃ，参照圧力導入管１２ａを介して大気開放されることになる。本体１６ａの空間は、微小孔１６ｂに対して非常に大きな容積を持つため、それら微小孔１６ｂと本体１６ａ内の空間とが、電気的な抵抗とコンデンサの役割を果たす。つまり、ドア開閉等の急峻な圧力変化は、測定圧側では測定圧力導入管１１ａを介してセンサチップ１４に直接伝わる。一方、参照圧側では微小孔１６ｂを通過し、本体１６ａ（空間），参照圧力導入管１２ａを介してセンサチップ１４に伝わる。従って、係る圧力が、微小孔１６ｂを通して空間内に広がる時間と、ドア開閉等による急峻な圧力変化の時間に差を生じ、瞬時にダイヤフラム１４ａの参照側にまで圧力変化が伝達されない。従って、この応答速度の差から、ダイヤフラム１４ａの参照側には、ドアが開閉する前の状態の圧力或いはそれにほぼ等しい圧力が加わったままとなるので、ドアの開閉に伴い変化した圧力との差圧がセンサチップ１４のダイヤフラム１４ａにかかる。よって、第１の実施の形態と同様の原理にしたがい、ドアの開閉を検知することができる。
【００３２】
次に、上記した圧力センサを用いて実際のドアの開閉を検知するための信号処理回路について説明する。図５に示すように、係る信号処理回路２０は、圧力センサ１０の出力を受け、所定の信号処理を行うもので、本形態では、実際の開閉を検知する監視モードと、その監視モードで監視する際の判断基準（知識）を生成する学習モードを備えている。
【００３３】
まず、圧力センサ１０の出力は、増幅部２１で増幅された後、フィルタ部２２にて不必要な周波成分を除去し、Ａ／Ｄ変換部２３にてデジタル信号に変換されるようになっている。そして、この変換されたデジタル信号が、倍率決定部２４を介して接点切替器２５に送られ、択一的に選択された学習部２６或いは判定部２７に送られるようになっている。そして、学習部２６或いは判定部２７での処理結果が出力部２８に送られ、所定の態様で出力される。また、各処理部に対する切替命令・設定命令は、設定部２９からの制御信号に基づいて行われるようになっている。そして、上記した各処理部の具体的な構造は、以下のようになっている。
【００３４】
増幅部２１は、センサ出力の信号レベルを、処理可能なレベルまで増幅するもので、その増幅率は、倍率決定部２４で決定され、その倍率決定部２４から送られる制御信号に基づいて設定されるようになっている。具体的には、増幅部２１の増幅器の倍率を決める抵抗の比率が選択され、その増幅部２１で増幅された信号が、Ａ／Ｄ変換部２３の入力レンジ（或いは出力レンジ）に収まるように値に設定される。つまり、波形のピーク値が入力レンジを上回る場合には増幅率を下げ、入力レンジを下回る或いは極端に小さい場合には増幅率を上げるようにセットされる。
【００３５】
フィルタ部２２は、増幅された信号のうち判定に不必要な周波数成分を除去するもので、低周波成分を除去するハイパスフィルタと高周波成分を除去するローパスフィルタを直列に接続したものを設置する。遮断周波数は、ハイパスフィルタの場合には信号の直流分を除去できる程度（例えば１Ｈｚ以下）とし、ローパスフィルタの場合には信号に関係ない高周波成分ノイズの周波数または圧力センサの特性となる周波数帯域（例えばｌｋＨｚ程度）に選べばよい。そして、この遮断周波数の設定は、設定部２９にて行う。
【００３６】
Ａ／Ｄ変換部２３は、フィルタ部２２を通過したアナログ信号をデジタル信号に変換するもので、例えば、０から５Ｖまでの範囲を、０から２５５までの整数値に置き換える（８ビットの場合）ものである。
【００３７】
倍率設定部２４は、図６に示すような内部構造となっている。すなわち、Ａ／Ｄ変換部２３から接点切替器２５に対してスルー状態で信号を伝送するラインに対してスイッチＳを介して分岐経路を設け、その分岐経路に対して直列に電圧比較部２４ａと制御信号発生部２４ｂを取り付けた構造としている。スイッチＳは、設定部２９からの制御信号に基づいて開閉するもので、学習モードの時に接点を閉じるようになっている。
【００３８】
そして、電圧比較部２４ａは、受け取ったデジタル信号が、Ａ／Ｄ変換部２３の出力レンジを越えているか否かを判断し、超えている場合には、制御信号発生部２４ｂに現在の制御信号から１段階数値を下げるように指令を出す。また、受け取ったデジタル信号が予め定めた値よりも小さい場合には、現在の制御信号から１段階数値を上げるように指令を出すようになっている。
【００３９】
この判断は、学習モードの状態で、実際にドアを開閉し、その開けた時や、閉めた時のセンサ出力の波形に基づいて行う。つまり、波形のピークが所定の範囲になるように制御する。従って、例えばホールド機能を付加しておくと、簡単に波形のピークを認識し、その値が適正か否かが判断できるのでより好ましい。そして、制御信号発生部２４ｂは、増幅部２１に対して増幅率についての制御信号を送るようになっている。
【００４０】
学習部２６は、図７に示すように、直列接続されたトリガスイッチＳ１，波形記憶部２６ａ，閾値算出部２６ｂで構成される。トリガスイッチＳ１は、設定部２９からのトリガ信号を受けてスイッチを閉じるようになっている。つまり、接点切替器２５で学習部２６側に接続（学習モードを選択）した状態でドア開閉と同時に設定部２９からトリガ信号を発生させると、Ａ／Ｄ変換部２３の出力信号（デジタル信号）が、波形記憶部２６ａに取り込まれる。このデジタル信号は、一定時間またはある記憶容量に達するまで取り込まれる。
【００４１】
そして、閾値算出部２６ｂでは、この記憶されたデジタル信号から判定に必要な閾値が計算される。この閾値の算出アルゴリズムは各種のものを用いることができるが、例えば，以下のような演算により算出することができる。すなわち、波形記憶部２６ａに記憶された波形データの平均値Ｖａとピーク値Ｖｐを求め、次式に代入することにより閾値Ｖｈを求めることができる。
【００４２】
Ｖｈ＝（Ｖｐ−Ｖａ）×０．５＋Ｖａ
そして、極値算出部２６ｂの出力（閾値）が次段の出力部２８と判定部２７に送るようになる。なお、ドアを開く場合と閉じる場合では、そのセンサ出力は逆になるので、それぞれについて学習を行い閾値を求める。その際、図示省略するスイッチ（操作部２９等に設ける）により、どちらの操作を行うかを教えるようにしている。また、ドアを部屋の外に対して移動して開く場合と、部屋の中に向けて移動することにより開く場合では、センサ出力が逆になる。上記のように予めどちらの操作をするかを教えることにより、そのセンサ出力の波形からどちらのタイプかを認識できるので、それに応じて閾値と判定アルゴリズム（閾値より大きい場合に閾値を超えたと認識するか、小さい場合に閾値を超えたと認識するか）を自動的に決定することもできる。もちろん、予めドアのタイプをセットするスイッチを設けていてもよい。
【００４３】
判定部２７は、図８に示すように記憶部２７ａと閾値比較部２７ｂを備えている。この記憶部２７ａには、学習部２６から送られてきた闘値が記憶される。そして、閾値比較部２７ｂでは、センサ出力に基づく値と閾値とを比較し、その結果を出力するようになっている。すなわち、接点切替器２５で判定部側が選択（判定モードに選択）されると、まず記憶部２７ａから闘値を読み出し、Ａ／Ｄ変換器２３からのデジタル信号が閾値比較部２７ｂに送られ、そこにおいて両者を比較し、デジタル信号が閾値を越えたときに異常信号を出力し、越えないときには正常信号を出力する。この判定結果を出力部２８に送るようになる。これが通常の防犯モードにおける動作である。
【００４４】
さらに本形態では、非防犯モード（設定部２９により設定される）を設け、この非防犯モードが選択された場合には、デジタル信号がある一定時間閾値を越えないときに異常を出力し、それ以外は正常信号を出力するようにしている。
【００４５】
つまり、防犯モードは室内に人が入ってはいけないときに使用する。従って、ドア開閉などの圧力の急激な変化があったときは、人が侵入してきたおそれが高いため、異常とする。これにより、侵入者の有無の監視が行える。一方、非防犯モードは室内に人が常時出入りするときに使用する。この場合には、ドア開閉にともなう圧力変化があることが正常であるので、ドアの開閉を検知しても異常とはしない。そして、この非防犯モードでは、ドアの開閉が行われ、センサ出力が変化するのが正常であるので、一定時間圧力変化がまったく変化しないときには、圧力センサの故障や、圧力センサが蓋で覆われるなどの障害があったと推定できる。そこで、一定時間閾値を超えないときに異常を出力するようにした。これにより自己診断ができる。
【００４６】
出力部２８は、図９に示すように閾値数値表示部２８ａとＬＥＤ表示部２８ｂを備えている。閾値数値表示部２８ａは、学習部２６で計算された閾値を数値として表示するもので、表示の仕方は、例えば数値そのものを液晶などで表示したり、ＬＥＤを多数並べたもので閾値の数値に相当する分だけ点灯させてもよい。また、ＬＥＤ表示部２８ｂは、判定部２７から正常信号が送られてきたときには緑色ＬＥＤを点灯させ、異常信号が送られてきたときには赤色ＬＥＤを点灯させるようになっている。
【００４７】
設定部２９は図１０に示すように、遮断周波数設定部２９ａ，学習／判定切替ＳＷａ２９ｂ，防犯／非防犯切替ＳＷ２９ｃ，トリガ信号発生部２９ｄ等を備える。遮断周波数設定部２９ａはフィルタ部２２の遮断周波数を設定するもので、数値で入力するようにしている。そして、この数値入力の方法は，例えば，キーボードやダイヤルで入力してもよい。
【００４８】
学習／判定切替ＳＷ２９ｂは、接点切替器２５の接点を学習か判定かに選択するスイッチであり、学習モードにすると学習部２６につながり、判定モードにすると判定部２７につながるようになっている。
【００４９】
防犯／非防犯切替ＳＷ２９ｃは判定部２７に接続され、判定アルゴリズムが選択される。つまり、防犯のときには閾値を越えたときに異常とし、非防犯のときには閾値をある一定時間越えないときに異常とする。
【００５０】
トリガ信号発生部２９ｄは、学習部２６へ接続され、学習開始のためのトリガ信号を発生する。このトリガ信号の発生はボタンでもよいし、また、外部からパルス信号を送るようにしてもよい。そして、このトリガ信号を受けて学習部２６のスイッチＳが一定期間閉じるようになる。
【００５１】
図１１は、上記した圧力センサを用いたドア開閉を監視するシステムの一例を示している。本発明のシステムは、図３で説明したように圧力センサを１個設置する場合はもちろんのこと、図１１に示すように複数（この例では２個）設けるようにしてもよい。このようにセンサを複数設置することにより、複数のドアのどのドアが開閉したのかの認識もできるようになる。
【００５２】
すなわち、図示するように、部屋１７には３つのドア（Ａ，Ｂ，Ｃ）が設けられており、その部屋の任意の位置に第１センサ１０ａと第２センサ１０ｂを設けている。この各センサ１０ａ，１０ｂは所定距離だけ離して設置しているので、ドアＡ或いはドアＣから両センサ１０ａ，１０ｂまでの距離が異なる。そして、ドアＢからの距離は等しくしている。さらに、各ドアＡ，Ｂ，Ｃは、いずれも回転式で、部屋１７の外に回転することによりドアを開くタイプのものを用いている。
【００５３】
なお、図示の例では、第１センサ１０ａ側のみを仕切り壁１７の裏面に隠すように配置したが、これは、仕切り壁１９があってもなくても検出感度には影響を与えず、第２センサ１０ｂのように部屋１７内に露出状態で設置してよいことを説明するために表記したものである。よって、実際の設置に際しては、各センサをともに仕切り壁などの奥に隠すように設置してもよいし、逆にいずれのセンサも露出状態としてもよい。
【００５４】
上記のように構成すると、いずれかのドアを開けた場合には、部屋内の気圧が下がるため、センサ出力は低下し、逆にドアを閉じた場合には、部屋内の気圧が上がるためセンサ出力は上昇する。つまり、図１２（Ａ）に示すように、センサ出力が圧力上昇の場合には、ドアが閉じたと判断でき、同図（Ｂ）に示すようにセンサ出力が圧力減少の場合にはドアが開いたと判断できる。この場合に、２つのセンサがともに同じ結果を出していることから、誤検出でなく、上記のようなドアの開閉の有無及びどちらの操作であったかについての判定結果の確度が向上する。
【００５５】
そして、そのドアの開閉に伴うセンサ出力の変化は、ドアからの距離によっても圧力変化の伝達時間が異なるので、ドアに近いセンサほど早く応答する。つまり、図１２にも示すように、ドアの開閉に伴う波形の発生時期にタイムラグが生じる。
【００５６】
従って、どちらのセンサが先にドアの開閉に伴う圧力変動を検知したかによってどのドアが開いたのかの認識をすることができる。すなわち、図１３（Ａ）に示すように、第１センサ１０ａの方が先に検知した場合には、第１センサ１０ａ側に位置するドアＡが開閉したものと判断でき、しかも、圧力上昇であるため、ドアＡが閉じたと判断できる。
【００５７】
同様に、同図（Ｂ）に示すように、第２センサ１０ｂの方が先に検知した場合には、ドアＣが閉じたと判断できる。さらに、同図（Ｃ）に示すように、両センサ１０ａ，１０ｂがほぼ同時に検知した場合には、ドアＢが閉じたと判断できる。もちろん、各波形図において下に凸の波形の場合には、対応するドアが開いたと判断することができる。
【００５８】
また、図１６に示すように、各ドアＡ，Ｂ，Ｃが、スライドさせる場合には、そのドアの移動にともなう空気の流出入があまりないので、圧力変化が少ない。但し、図示するように、部屋１７の一部が開口１７ａされており、そこから気体が流入したり、流出しているような場合には、ドアを開けた状態と閉じた状態では、圧力変化が生じるので上記と同様の原理にしたがってドアの開閉を検知できる。つまり、開口１７ａから気体が流入している場合には、ドアを開くと部屋から気体が逃げ出すので圧力が下がり、ドアを閉じると元に戻るため圧力が上昇する。また、開口１７ａから気体が流出している場合には、上記と逆の現象となる。
【００５９】
そして、上記のようなドアの開閉を検知するためのシステム構成としては、例えば、図１７に示すようなブロック図により達成できる。つまり、室内の所定位置に設置した両センサ１０ａ，１０ｂの出力をそれぞれ信号処理回路２０ａ，２０ｂに接続する。ここで使用する信号処理回路は、図５に示す信号処理回路２０とほぼ同様の構成のものをとることができる。異なる点は、判定部２７の出力（判定結果）を、外部に出力させる機能を持たせることである。つまり、各信号処理回路２０ａ，２０ｂにおける判定部２７の出力を、総合判定部３０に与えるようにする。そして、総合判定部３０では、内蔵するタイマなどを用いたり、適宜の論理回路を組むことにより、いずれのセンサからの検出信号が早く届いた（或いは同じ）かを認識し、どのドアが開閉したかを判断するとともに、その波形の方向からそのドアの操作（開いた／閉じた）についても判定する。そして、その判定結果を出力部３１に送り、所定の警報出力をするようにしている。この出力部３１の出力態様としては、音声・光等各種のものを用いることができる。
【００６０】
【発明の効果】
以上のように、本発明に係る圧力センサでは、参照圧側と受圧側の差圧を検知するセンサにおいて両者の圧力応答性を異ならせたため、小型で感度良くドアの開閉を検知でき、しかも、ドアが開いたのか閉じたのかの操作状態も認識でき、また、センサの設置位置の規制が少なくまた設置されていることが外部から見つかりにくくすることができる。
【００６１】
本発明に係るドア開閉監視システムでは、複数のセンサのセンサ出力のタイムラグに基づいて複数のドアのうちどのドアが開閉したかを認識できる。しかも、タイムラグに基づくため、少ないセンサでもってどのドアが開閉したのかの判定をすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来例を示す図である。
【図２】本発明に係る圧力センサの第１の実施の形態を示す図である。
【図３】その使用例を示す図である。
【図４】本発明に係る圧力センサの第２の実施の形態を示す図である。
【図５】信号処理回路を示す図である。
【図６】倍率決定部の内部構造を示す図である。
【図７】学習部の内部構造を示す図である。
【図８】判定部の内部構造を示す図である。
【図９】出力部の内部構造を示す図である。
【図１０】設定部の内部構造を示す図である。
【図１１】本発明に係るドア開閉監視システムの実施の形態における設置状態を示す図である。
【図１２】その動作原理を説明する図（その１）である。
【図１３】その動作原理を説明する図（その２）である。
【図１４】その動作原理を説明する図（その３）である。
【図１５】その動作原理を説明する図（その４）である。
【図１６】本発明に係るドア開閉監視システムの別の実施の形態における設置状態を示す図である。
【図１７】本発明に係るドア開閉監視システムの実施の形態を示すブロック図である。
【符号の説明】
１０圧力センサ
１１ステム
１２キャップ
１３ケーシング
１４センサチップ
１５フィルタ
１６容器
１６ａ本体（閉空間）
１６ｂ微小孔
２０信号処理回路

Claims

受圧側と参照圧側との圧力差を検出する圧力センサにおいて、
受圧側と参照圧側との圧力応答性を異ならせる手段を設け、
前記受圧側と、前記参照側では、それぞれ同一の空間内の気体の圧力がかかるとともに、
前記空間内の気体の圧力の変化のない状態では、前記受圧側と前記参照側との圧力差が生じないように構成し、
前記空間内の気体の圧力が、急激に変化した場合には、前記手段による圧力応答性の相違から前記受圧側と前記参照圧力側とで圧力差が生じ、
前記空間内の気体の圧力が、大気圧の変化等のゆっくりと圧力が変化する場合には、前記手段による圧力応答性の影響を受けずに前記受圧側と前記参照圧力側とで圧力差が生じないように設定されたことを特徴とする圧力センサ。
前記手段は、少なくとも前記参照圧側に設けられ、気体の通過の抵抗となるフィルタであることを特徴とする請求項１に記載の圧力センサ。
前記手段は、前記参照圧側に設けられた閉空間形成部材であることを特徴とする請求項１に記載の圧力センサ。
前記閉空間形成部材に、微小孔を開けたことを特徴とする請求項３に記載の圧力センサ。
前記受圧側が扉を有する室内の圧力を検出するようにするとともに、前記参照圧側は前記室内の圧力と同等の圧力がかかるようにし、
前記受圧側と参照圧側との圧力応答性の差を利用して前記扉の開閉に伴う圧力変動を検出するようにした請求項１〜４のいずれか１項に記載の圧力センサ。
請求項１に記載の圧力センサを複数用意するとともに、その複数の圧力センサを、監視対象の複数のドアを有する室内に設置し、
かつ、前記複数の圧力センサのセンサ出力のずれに基づいて開閉したドアを判定する判定手段をさらに備えたドア開閉監視システム。