JP5543900B2 - Doppler sensor and lighting device using the doppler sensor - Google Patents
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Description
本発明は、ドップラーセンサ及び該ドップラーセンサを用いた照明装置に関するものである。 The present invention relates to a Doppler sensor and an illumination device using the Doppler sensor.
従来から、ドップラーセンサによって人体を検出するとともに、人体の検出に応じて光源の点灯・消灯を切り替える照明装置が提供されている。この種の照明装置においては、光源の点灯・消灯の切り替えが手動で行われる場合に比べ、使用者が光源を消灯させる操作をし忘れることによる無駄な電力消費が抑えられる。 2. Description of the Related Art Conventionally, there has been provided an illuminating device that detects a human body using a Doppler sensor and switches on / off a light source in accordance with the detection of the human body. In this type of lighting device, wasteful power consumption due to the user forgetting to turn off the light source can be suppressed as compared with the case where the light source is turned on / off manually.
上記のドップラーセンサは、例えばミリ波のような電波(送信波)を検出範囲に送信(照射)するとともに、検出範囲で反射された電波(反射波)を受信し、この受信によって得られた電気信号と、上記の送信波と同じ周波数の電気信号とを混合(乗算)し、得られた電気信号から人体の移動速度に対応する周波数帯の成分を抽出することで、ドップラー信号を得る。このドップラー信号の振幅を所定の判定閾値と比較することで、検出範囲内における人体の有無を判定することができる。 The Doppler sensor described above transmits (irradiates) a radio wave (transmission wave) such as a millimeter wave to a detection range, receives a radio wave (reflected wave) reflected in the detection range, and obtains an electric wave obtained by the reception. The signal is mixed (multiplied) with an electric signal having the same frequency as the transmission wave, and a Doppler signal is obtained by extracting a frequency band component corresponding to the moving speed of the human body from the obtained electric signal. By comparing the amplitude of the Doppler signal with a predetermined determination threshold, it is possible to determine the presence or absence of a human body within the detection range.
人体を検出するセンサしては他には例えば人体から放射される熱線を検出する熱線センサ(いわゆるPIRセンサ)がある。ドップラーセンサは、熱線センサと比較すると、環境の温度変化の影響を受けにくいという利点や、比較的に遠距離の人体を検出することができるという利点がある。上記利点により、ドップラーセンサは、熱線センサに比べ、温度変化が激しい場所での使用や、天井が高い建物内で天井に取り付けられるような使用形態に適している。 Other sensors that detect the human body include, for example, a heat ray sensor (so-called PIR sensor) that detects heat rays emitted from the human body. Compared with a heat ray sensor, the Doppler sensor has an advantage that it is less susceptible to an environmental temperature change and an advantage that it can detect a human body at a relatively long distance. Due to the above advantages, the Doppler sensor is suitable for use in a place where the temperature changes more rapidly than in the case of a heat ray sensor, or for a usage pattern in which the Doppler sensor is attached to the ceiling in a building with a high ceiling.
さらに、ドップラーセンサでは、上記の送信波の送信及びドップラー信号の生成がそれぞれ間欠的に行われることが多い(例えば、特許文献1参照)。 Further, in the Doppler sensor, the transmission of the transmission wave and the generation of the Doppler signal are often performed intermittently (see, for example, Patent Document 1).
ここで、上記の検出範囲の割に狭い空間内で複数個のドップラーセンサを同時に使用する場合、各ドップラーセンサの送信波の周波数(以下、「送信周波数」と呼ぶ。)は互いに異なる周波数とされる。このとき、送信周波数間の差は、ドップラー信号として抽出される上記の周波数帯の幅(数Hz〜数百Hz)に対して十分に大きく(例えば数MHz程度に)される。 Here, when a plurality of Doppler sensors are used simultaneously in a space that is narrower than the above-described detection range, the frequencies of the transmission waves (hereinafter referred to as “transmission frequencies”) of the Doppler sensors are different from each other. The At this time, the difference between the transmission frequencies is sufficiently large (for example, about several MHz) with respect to the width (several Hz to several hundreds Hz) of the frequency band extracted as the Doppler signal.
しかしながら、一般に、電波を送信する回路では、動作を開始してから送信周波数が安定するまでに一定の時間を要する。 However, in general, a circuit that transmits radio waves requires a certain time from the start of operation until the transmission frequency is stabilized.
例えば、互いの近くに配置して使用される2個のドップラーセンサにおいて、図3に示すように安定時の送信周波数f1,f2が互いに異なる場合を考える。安定時の送信周波数f1,f2の差f1−f2が十分に大きくされていたとしても、安定時の送信周波数f1がより高いドップラーセンサの間欠動作のオン期間の開始直後の送信周波数fの上昇中には、安定時の送信周波数f2がより低いドップラーセンサとの間での送信周波数fの差が一時的に上記の周波数帯の範囲内となる。すると、ドップラー信号の信号レベルVaにノイズ(干渉)が発生し、これが誤判定の原因となる可能性があった。 For example, in the case of two Doppler sensors used by being arranged close to each other, consider a case where transmission frequencies f1 and f2 at the time of stabilization are different from each other as shown in FIG. Even if the difference f1-f2 between the stable transmission frequencies f1 and f2 is sufficiently large, the transmission frequency f is increasing immediately after the start of the ON period of the intermittent operation of the Doppler sensor having a higher stable transmission frequency f1. The difference between the transmission frequency f and the Doppler sensor having a lower transmission frequency f2 at the time of stability temporarily falls within the above frequency band. Then, noise (interference) is generated in the signal level Va of the Doppler signal, which may cause erroneous determination.
上記のような干渉を避ける方法としては、上記複数個のドップラーセンサの間欠動作を、互いのオン期間同士が重ならないように同期させるという方法が考えられる。しかしながら、送信周波数f1,f2を決定する発振器などの回路部品にはばらつきや経年劣化があるので、上記のような同期を長期間維持することは困難である。 As a method of avoiding the above interference, a method of synchronizing the intermittent operations of the plurality of Doppler sensors so that the on periods of each other do not overlap with each other can be considered. However, since circuit components such as an oscillator that determine the transmission frequencies f1 and f2 have variations and aging deterioration, it is difficult to maintain the synchronization as described above for a long time.
本発明は、上記事由に鑑みて為されたものであり、その目的は、干渉を発生させにくいドップラーセンサ及び該ドップラーセンサを用いた照明装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above-described reasons, and an object of the present invention is to provide a Doppler sensor that hardly causes interference and an illumination device that uses the Doppler sensor.
本発明のドップラーセンサは、所定の検出範囲に電波を送信するとともに、前記検出範囲からの電波を受信し、送信に用いた送信信号と受信により得られた受信信号とからドップラー信号を生成して出力する送受信部と、前記ドップラー信号を用いて前記検出範囲内における人体の有無を判定する人体判定部と、外部の発生源からの周期的な電波による前記ドップラー信号への影響の有無を判定する影響判定部とを備え、前記送受信部は、動作を開始してから前記影響判定部によって前記影響があると判定されるまでは前記検出範囲への電波の送信を間欠的とし、前記影響判定部によって前記影響があると判定されると前記検出範囲への電波の送信を連続的とすることを特徴とする。 The Doppler sensor of the present invention transmits a radio wave to a predetermined detection range, receives a radio wave from the detection range, generates a Doppler signal from a transmission signal used for transmission and a reception signal obtained by reception. A transmitting / receiving unit that outputs, a human body determination unit that determines the presence or absence of a human body within the detection range using the Doppler signal, and a determination of whether or not there is an influence on the Doppler signal by periodic radio waves from an external source An influence determination unit, wherein the transmission / reception unit intermittently transmits radio waves to the detection range from the start of operation until the influence determination unit determines that the influence is present. When it is determined that there is the influence, transmission of radio waves to the detection range is made continuous.
このドップラーセンサにおいて、前記送受信部は、前記検出範囲への電波の送信を連続的としてから所定の連続動作時間が経過すると、再度、前記検出範囲への電波の送信を間欠的とすることが望ましい。 In the Doppler sensor, it is preferable that the transmission / reception unit intermittently transmits the radio wave to the detection range again after a predetermined continuous operation time has elapsed after the radio wave transmission to the detection range is continuous. .
また、本発明の照明装置は、前記ドップラーセンサと、前記人体判定部の判定に応じて電気的な光源の点灯状態を制御する点灯部とを備えることを特徴とする。 Moreover, the illuminating device of this invention is provided with the said Doppler sensor and the lighting part which controls the lighting state of an electrical light source according to the determination of the said human body determination part.
本発明によれば、送受信部が検出範囲への電波の送信を連続的としている期間には、他のドップラーセンサのような外部の発生源からの周期的な電波であって送受信部が送信する電波の周波数よりも低い周波数の電波との間での干渉の発生が抑えられる。 According to the present invention, during a period in which the transmission / reception unit continuously transmits radio waves to the detection range, the transmission / reception unit transmits periodic radio waves from an external source such as another Doppler sensor. Interference with radio waves having a frequency lower than that of radio waves can be suppressed.
以下、本発明を実施するための最良の形態について、図面を参照しながら説明する。 The best mode for carrying out the present invention will be described below with reference to the drawings.
本実施形態の照明装置1は、図1に示すように、電気的な光源20を点灯させる点灯部2と、所定の検出範囲に電波を送信するとともに、検出範囲からの電波を受信し、送信に用いた送信信号と受信により得られた受信信号とからドップラー信号を生成して出力する送受信部3と、このドップラー信号に基き検出範囲における人体の有無を判定するとともに判定結果に応じて点灯部2を制御する人体判定部4とを備える。一般的には、検出範囲は、光源20によって照明される範囲に少なくとも一部が重なる。
As shown in FIG. 1, the lighting device 1 of the present embodiment transmits a radio wave to a predetermined detection range and a
まず、送受信部3について説明する。送受信部3は、所定の周波数の送信信号を生成する発振器31と、送信信号が変換された電波である送信波を検出範囲に対して送信する送信アンテナ32と、送信アンテナ32から送信された送信波が検出範囲において反射された電波である反射波を受信して受信信号に変換する受信アンテナ33と、発振器31が出力した送信信号と受信アンテナ33が出力した受信信号とを混合した混合信号を出力するミキサ34と、この混合信号からドップラー信号を抽出及び増幅して人体判定部4に出力するアンプ回路35とを備える。アンプ回路35は例えばバンドパスフィルタと増幅回路とからなる。アンプ回路35においてドップラー信号として抽出される周波数帯は、人体の移動速度に対応する周波数帯(例えば、0〜320Hz)である。また、送受信部3は、通常は、発振器31による送信信号の生成を間欠的とすることで、上記の送信波の送信及びドップラー信号の出力をそれぞれ間欠的とする間欠動作を行う。上記のような送受信部3は周知技術で実現可能であるので、詳細な図示並びに説明は省略する。
First, the transmission /
人体判定部4は、例えば所定のサンプリング周期毎にドップラーセンサ3の出力(すなわちドップラー信号)の信号レベルVaをサンプリングして随時記憶し、記憶された信号レベルが所定個数に達する毎に、記憶された信号レベルVaの中での最高値と最低値との差の0.5倍を演算することで上記の信号レベルVaの振幅(以下、「ドップラー振幅」と呼ぶ。)を得るとともに、記憶された信号レベルVaを削除する。そして、人体判定部4は、図2に示すように、ドップラー振幅が所定の判定閾値Vth以上であれば検出範囲に人体が存在すると判定して出力VbをHレベルとし、ドップラー振幅が判定閾値Vth未満であれば検出範囲に人体が存在しないと判定して出力VbをLレベルとする。点灯部2は、人体判定部4の出力VbがHレベルとなってから少なくとも所定の制御遅れ時間は光源20の点灯を継続させ、人体判定部4の出力VbがLレベルである状態の継続時間が上記の制御遅れ時間に達したときに光源20を消灯させる。なお、上記のように光源20を消灯させる代わりに光源20の光出力を低下させてもよい。
For example, the human body determination unit 4 samples the signal level Va of the output of the Doppler sensor 3 (that is, the Doppler signal) at every predetermined sampling period and stores the signal level as needed, and stores it whenever the stored signal level reaches a predetermined number. The amplitude of the signal level Va (hereinafter referred to as “Doppler amplitude”) is obtained and stored by calculating 0.5 times the difference between the maximum value and the minimum value of the signal level Va. The signal level Va is deleted. Then, as shown in FIG. 2, if the Doppler amplitude is equal to or greater than a predetermined determination threshold Vth, the human body determination unit 4 determines that a human body is present in the detection range, sets the output Vb to the H level, and the Doppler amplitude is equal to the determination threshold Vth. If it is less than that, it is determined that there is no human body in the detection range, and the output Vb is set to L level. The
次に、点灯部2について説明する。点灯部2が点灯させる光源20はとしては例えば蛍光灯や発光ダイオードといった周知の電気的光源を用いることができる。光源20として蛍光灯が用いられる場合には点灯部2としては周知の電子安定器を用いることができ、光源20として発光ダイオードが用いられる場合には点灯部2としては周知の直流電源回路を用いることができる。いずれの場合にも点灯部2は周知技術で実現可能であるので、詳細な図示並びに説明は省略する。
Next, the
さらに、本実施形態は、例えば他のドップラーセンサのような外部の発生源からの周期的な電波によるドップラー信号への影響の有無を判定する影響判定部5を備える。すなわち、送受信部3と人体判定部4と影響判定部5とでドップラーセンサ6が構成されている。人体判定部4と影響判定部5とはそれぞれ例えばマイコンを用いて周知技術で実現することができる。
Furthermore, this embodiment includes an
ここで、互いに干渉する2個のドップラーセンサの間欠動作がともに周期的なもの(つまり周期が一定)である場合、干渉によりドップラー信号の信号レベルVaに発生するノイズも周期的なものとなる。そこで、本実施形態の影響判定部5は、人体判定部4の判定結果の周期性に基いて上記の影響の有無を判定する。
Here, when the intermittent operations of the two Doppler sensors that interfere with each other are both periodic (that is, the period is constant), noise generated in the signal level Va of the Doppler signal due to the interference also becomes periodic. Therefore, the
具体的に説明すると、影響判定部5は、人体判定部4の出力Vbを定期的に2値化してサンプリングする。つまり、サンプリングのタイミングで人体判定部4の出力VbがHレベルであれば1が影響判定部5に記憶され、サンプリングのタイミングで人体判定部4の出力VbがLレベルであれば0が影響判定部5に記憶される。また、影響判定部5は、上記のように人体判定部4の出力Vbが2値化された数値(以下、「人体判定値」と呼ぶ。)が0から1に変化した直後から、次に人体判定値が0から1に変化する直前までを1周期とみなして、人体判定値において1が連続した個数と0が連続した個数とをそれぞれ記憶する。そして、1が連続した個数と0が連続した個数とがともに所定の周期数(例えば4周期)にわたって変化しなかった場合、上記の影響があったと判定し、所定の出力を送受信部3に入力する。
If demonstrating it concretely, the
そして、送受信部3は、上記所定の出力が影響判定部5から入力されると、以後、所定の連続動作時間(例えば30分)が経過するまでは、送信波の送信及びドップラー信号の出力をそれぞれ連続的とする連続動作を行い、上記の連続動作時間の経過後、間欠動作を再開する。また、間欠動作の再開後に影響判定部5から上記所定の出力が入力されると、再び連続動作時間にわたる連続動作を行う。
Then, when the predetermined output is input from the
上記構成によれば、連続動作の継続中には送信周波数fが安定し、図3の例におけるオン期間の開始直後のように送信周波数fが一時的に低くなることがない。従って、外部の発生源からの周期的な電波であって送受信部3の安定時の送信周波数よりも低い周波数の電波(例えば、より低い送信周波数fを用いるような他のドップラーセンサの送信波)との間での干渉の発生が抑えられる。 According to the above configuration, the transmission frequency f is stable while the continuous operation is continued, and the transmission frequency f is not temporarily lowered like immediately after the start of the ON period in the example of FIG. Therefore, a radio wave that is a periodic radio wave from an external source and has a frequency lower than the stable transmission frequency of the transmission / reception unit 3 (for example, a transmission wave of another Doppler sensor that uses a lower transmission frequency f). The occurrence of interference between the two is suppressed.
1 照明装置
2 点灯部
3 送受信部
4 人体判定部
5 影響判定部
6 ドップラーセンサ
20 光源
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (3)
前記ドップラー信号を用いて前記検出範囲内における人体の有無を判定する人体判定部と、
外部の発生源からの周期的な電波による前記ドップラー信号への影響の有無を判定する影響判定部とを備え、
前記送受信部は、動作を開始してから前記影響判定部によって前記影響があると判定されるまでは前記検出範囲への電波の送信を間欠的とし、前記影響判定部によって前記影響があると判定されると前記検出範囲への電波の送信を連続的とすることを特徴とするドップラーセンサ。 A transmission / reception unit that transmits a radio wave to a predetermined detection range, receives a radio wave from the detection range, generates a Doppler signal from a transmission signal used for transmission and a reception signal obtained by reception; and
A human body determination unit that determines the presence or absence of a human body within the detection range using the Doppler signal;
An influence determination unit that determines whether or not there is an influence on the Doppler signal by periodic radio waves from an external source;
The transmission / reception unit intermittently transmits radio waves to the detection range from the start of operation until the influence determination unit determines that the influence is present, and the influence determination unit determines that the influence is present. Then, the Doppler sensor is characterized in that transmission of radio waves to the detection range is continuous.
前記人体判定部の判定に応じて電気的な光源の点灯状態を制御する点灯部とを備えることを特徴とする照明装置。 The Doppler sensor according to claim 1 or 2 ,
An illumination device comprising: a lighting unit that controls a lighting state of an electrical light source according to the determination of the human body determination unit.
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