SE525016C2

SE525016C2 - Antenna is for capacitive disturbance-protected distance measurement to electrically conducting object with capacitive proximity sensor for use with frequently used automatic doors

Info

Publication number: SE525016C2
Application number: SE0300691A
Authority: SE
Inventors: Gert Paulsson
Original assignee: Besam Internat Hb
Priority date: 2003-03-13
Filing date: 2003-03-13
Publication date: 2004-11-09
Also published as: SE0300691L; SE0300691D0

Abstract

The antenna is for capacitive disturbance-protected distance measurement to an electrically conducting object with a capacitive proximity sensor for use with frequently used automatic doors. The antenna has at least one electrically conducting sensor surface, at least one reference plan with fixed electrical potential and at least two electrodes. The electrodes wholly or partly surround the sensor surface and the first electrode via a connected voltage source provides a first electrical potential so that the sensor surface via a capacitive connection to the first electrode and reference plan provides a sensor potential which is somewhat less than the first potential. The voltage-charged electrodes, wholly or partly surrounding the sensor surface, constitute an electromagnetic screening of it. The second electrode even produces a galvanic and capacitive connection with any possible wet on the antenna, which means that the performance of the potential of the sensor surface is minimally affected by wet. This means that potential differences in the disturbance-protected sensor surface permit capacitance differences in it, which depend upon the distance to the object and not the disturbances.

Description

:enar 10 15 20 25 30 35 525 016 2 Samtliga av sensortyperna listade ovan saknar dock både förutsättningar att effektivt täcka större ytor samt att ge avståndsinforrnation på ett störningstàlig sätt. Vissa sensortyper är vidare känsliga för mekanisk àverkan och för exempelvis volym och linjesensorer är det så pass svårt att begränsa och rikta mätomrädet, att bruk av dessa i dörrar som utsätts för skakningar och andra rörelser i praktiken blir omöjligt p.g.a. ständiga feldetekteringar. Samtliga av sensortyperna ovan saknar även förutsättningar för att effektivt förhindra personer och föremål att bli knuffade eller klämda av dörrar. : enar 10 15 20 25 30 35 525 016 2 However, all of the sensor types listed above lack both the conditions to effectively cover larger areas and to provide distance information in a disturbance-resistant manner. Some sensor types are further sensitive to mechanical impact and for, for example, volume and line sensors, it is so difficult to limit and direct the measuring range, that use of these in doors that are exposed to shaking and other movements becomes impossible in practice due to constant error detections. All of the sensor types above also lack the conditions to effectively prevent people and objects from being pushed or squeezed by doors.

Det är, genom US 3829850, förut känt att använda kapacitiva närhetssensorer för att skydda människor och utrustning mot skada samt för att förhindra otillåtet tillträde till skyddade områden. Närhetssensorn enligt US-patentet innefattar en kapacitiv brygga med en antenn eller sensor, vilken åstadkommer en utsignal som är proportionell mot antennens jordkapacitans. En ändring i kapacitansen detekteras och den resulterande signalen jämförs mot tillåtna ramtröskelvärden. En varning aktiveras via ett par reläer om signalen vid jämförelsen är funnen utanför ramen för tröskelvärdena.It is previously known from US 3829850 to use capacitive proximity sensors to protect people and equipment from damage and to prevent unauthorized access to protected areas. The proximity sensor according to the US patent comprises a capacitive bridge with an antenna or sensor, which provides an output signal which is proportional to the ground capacitance of the antenna. A change in capacitance is detected and the resulting signal is compared against allowable frame threshold values. A warning is activated via a pair of relays if the signal during the comparison is found outside the range of the threshold values.

På senare tid har dock närhetssensorer alltmer börjat användas i automatdörrar, där bl.a. kapacitiva närhetssensorer används för att mäta kapacitiva skillnader mot ett referensplan med känd elektrisk potential, t.ex. jord, för att upptäcka objekt som närmar sig dörren.In recent times, however, proximity sensors have increasingly begun to be used in automatic doors, where e.g. capacitive proximity sensors are used to measure capacitive differences against a reference plane with known electrical potential, e.g. earth, to detect objects approaching the door.

Genom patentansökan GB2243217A är det förut känt att utrusta automatiska dörrar med en kapacitiv avståndsdetektor som förhindrar att dörren knuffar eller klämmer fast personer mellan dörrbladet och dörrkannen. Avståndsdetektorn enligt ansökan består av fyra allmänna kapacitiva närhetssensorer och en ytterligare hjälpsensor innefattade i dörrkanten, varvid mätvärden erhållna för alternativa par av de allmänna sensorerna jämförs mot ett inställt tröskelvärde för tillåten mätvärdesawikelse, för att detektera ett föremål, såsom en människa, en shoppingvagn eller liknande. Hjälpsensorn är placerad högre upp på dörrkanten och dess mätvärden används för att anpassa tröskelvärdet i takt med att avståndet mot dörrkarmen minskar.From patent application GB2243217A it is previously known to equip automatic doors with a capacitive distance detector which prevents the door from pushing or clamping persons between the door leaf and the door jug. The distance detector according to the application consists of four general capacitive proximity sensors and an additional auxiliary sensor included in the door edge, whereby measured values obtained for alternative pairs of the general sensors are compared against a set threshold value for permissible measured value deviation, to detect an object, such as a shopping cart or a human, a shopping cart. . The auxiliary sensor is located higher up on the door edge and its measured values are used to adjust the threshold value as the distance to the door frame decreases.

Problemet med denna och andra liknande lösningar med kapacitiva sensorer för avståndsdetektering i automatdörrar är att stömingar, som påverkar sensorfunktionen, lätt kan uppträda till följd av dåligt väder. Exempelvis kan vatten eller fukt och yttre elektromagnetiska fält orsaka att sensorernas förmåga att avläsa ett passerande objekt, såsom en människa, försämras markant. Därmed kan varken personsäkerheten eller funktionssäkerheten ej heller säkerställas med denna typ av dörrsensor eftersom uteblivna, tidsfördröjda eller felaktiga avläsningar kan medföra oväntade och felaktiga rörelser hos en automatdörr. w -qo 10 15 20A 25 30 35 Sammanfattning av uppﬁnningen Föreliggande uppﬁnning har som ändamål att ange en antenn för kapacitiv störningsskyddad avståndsmätning mot elektriskt ledande objekt samt en kapacitiv närhetssensor innefattande en sådan antenn, för störningsskyddad och anpassad styrning av en automatdörrs rörelser.The problem with this and other similar solutions with capacitive sensors for distance detection in automatic doors is that disturbances, which affect the sensor function, can easily occur due to bad weather. For example, water or moisture and external electromagnetic fields can cause the sensors' ability to read a passing object, such as a human, to deteriorate markedly. Thus, neither personal safety nor functional safety can be ensured with this type of door sensor either, as missing, time-delayed or incorrect readings can lead to unexpected and incorrect movements of an automatic door. w -qo 10 15 20A 25 30 35 Summary of the invention The present invention has for its object to provide an antenna for capacitive interference-protected distance measurement against electrically conductive objects and a capacitive proximity sensor comprising such an antenna, for interference-protected and adapted control of the movements of an automatic door.

Ett syfte med uppfinningen är att åstadkomma en antenn och en närhetssensor innefattande antennen, som bättre motstår funktionsstörningar till följd av elektromagnetiska fält och väta.An object of the invention is to provide an antenna and a proximity sensor comprising the antenna, which better resists malfunctions due to electromagnetic fields and moisture.

Ett ytterligare syfte med uppﬁnningen är att åstadkomma en antenn och en nårhetssensor som, i anslutning till en automatdörr, anpassat styr hastigheten på dörrens rörelser i enlighet med hastigheten för ett objekt som nâmiar sig dörren på ett sådant sätt att objektet ej riskerar att komma i fysisk kontakt med automatdörren. Ännu ett syfte med uppﬁnningen är att åstadkomma en antenn och en närhetssensor, som bidrar till en ökad personsäkerhet och funktionssäkerhet vid styrning av automatdörrar.A further object of the invention is to provide an antenna and a proximity sensor which, in connection with an automatic door, adaptedly controls the speed of the door movements in accordance with the speed of an object approaching the door in such a way that the object does not risk entering physically. contact with the automatic door. Another object of the invention is to provide an antenna and a proximity sensor, which contribute to an increased personal safety and functional safety when controlling automatic doors.

Föreliggande uppfinning anger härvidlag en antenn för kapacitiv störningsskyddad avståndsmätning mot elektriskt ledande objekt, såsom en människa eller ett föremål.The present invention relates in this connection to an antenna for capacitive interference-protected distance measurement against electrically conductive objects, such as a human or an object.

Antennen innefattar åtminstone en elektriskt ledande sensoryta och åtminstone ett referensplan med fastlagd elektrisk potential. Vidare innefattar antennen åtminstone två elektroder, som delvis omger sensorytan, varvid den första elektroden, via en ansluten spänningskälla, erhåller en första elektrisk potential, och varvid sensorytan, via kapacitiv anslutning mot den första elektroden samt mot referensplanet, erhåller en sensorpotential vars potentialbelopp är något mindre än den första potentialens potentialbelopp. Den andra elektroden erhåller, via en ansluten spänningskälla, en andra elektrisk potential vars potentialbelopp kan awika i spänningsområdet sensorpotentialens potentialbelopp och ett förutbestämt litet värde kring sensorpotentialens potentialbelopp, och där de spänningssatta elektrodema delvis omgivande sensorytan utgör en elektrisk skärrnning. Antennen innefattar även åtminstone ett av ett lågkonduktivt och ett isolerande material anordnat mellan respektive elektroder och sensorytan. Varvid närvaron av ett objekt med en elektrisk potential vars potentialbelopp är lägre än potentialbeloppet av sensorytans potential, indikeras genom att potentialbeloppet av sensorytans potential minskar när objektets avstånd från antennen minskar, varvid den andra elektroden vid väta pà antennen åstadkommer åtminstone en av en galvanisk och kapacitiv anslutning till vätan därmed åstadkommande den andra potentialen, varvid beloppet av sensorytans potential är minimalt påverkad av vätan, och varvid potentialskillnader hos den därmed störningsskyddade sensorytan medför mätbara kapacitansskillnader hos densamma som beror på antennens avstånd till objektet. 10 15 20 25 30 35 525 016 4 I en utföringsform av antennen enligt föreliggande uppﬁnning, är beloppet av den andra potentialen satt lika med sensorpotentialens belopp för att minimera påverkan av väta pà antennen. l en annan utföringsform av antennen enligt föreliggande uppﬁnning, är beloppet av den andra potentialen satt något större än sensorpotentialens belopp, varvid väta på antennen indikeras genom att sensorpotentialens belopp därmed ökar.The antenna comprises at least one electrically conductive sensor surface and at least one reference plane with a fixed electrical potential. Furthermore, the antenna comprises at least two electrodes, which partially surround the sensor surface, the first electrode, via a connected voltage source, receiving a first electrical potential, and wherein the sensor surface, via capacitive connection to the first electrode and to the reference plane, obtains a sensor potential less than the potential amount of the first potential. The second electrode receives, via a connected voltage source, a second electric potential whose potential amount may deviate in the voltage range of the sensor potential potential amount and a predetermined small value around the potential potential of the sensor potential, and where the energized electrodes partially surrounding the sensor surface form an electrical cut. The antenna also comprises at least one of a low conductive and an insulating material arranged between the respective electrodes and the sensor surface. The presence of an object with an electric potential whose potential amount is lower than the potential amount of the potential of the sensor surface is indicated by the potential amount of the potential of the sensor surface decreasing as the object's distance from the antenna decreases, the second electrode at least one galvanic and capacitive connection to the hydrogen thereby producing the second potential, wherein the amount of the potential of the sensor surface is minimally affected by the hydrogen, and wherein potential differences of the sensor-protected sensor surface thereby give measurable capacitance differences thereof due to the distance of the antenna to the object. In an embodiment of the antenna according to the present invention, the amount of the second potential is set equal to the amount of the sensor potential to minimize the effect of moisture on the antenna. In another embodiment of the antenna according to the present invention, the amount of the second potential is set slightly larger than the amount of the sensor potential, whereby moisture on the antenna is indicated by the amount of the sensor potential thereby increasing.

En annan utföringsform av antennen enligt föreliggande uppﬁnning anger att elektroderna är anordnade i skilda skikt pà ett bestämt avstånd från sensorytan, som är anordnad i ytterligare ett skikt.Another embodiment of the antenna according to the present invention indicates that the electrodes are arranged in different layers at a certain distance from the sensor surface, which is arranged in a further layer.

Ytterligare en annan utföringsforrn av antennen enligt föreliggande uppﬁnning anger att sensorytan, är anordnad i ett skikt mellan elektrodskikten. Ännu en annan utföringsform av antennen enligt föreliggande uppﬁnning anger att den andra elektroden har en förhållandevis mycket mindre ledande yta än den första elektroden respektive sensorytan.Yet another embodiment of the antenna according to the present invention indicates that the sensor surface is arranged in a layer between the electrode layers. Yet another embodiment of the antenna according to the present invention indicates that the second electrode has a relatively much less conductive surface than the first electrode and the sensor surface, respectively.

I en därtill annan utföringsform av antennen enligt föreliggande uppﬁnning, utgörs den andra elektroden av ett band av ledande material med 0,1-50 mm bredd. l vidare en annan utföringsfonn av antennen enligt föreliggande uppﬁnning, har den första elektroden en förhållandevis lika stor ledande yta som sensorytan.In another embodiment of the antenna according to the present invention, the second electrode consists of a band of conductive material with a width of 0.1-50 mm. In a further embodiment of the antenna according to the present invention, the first electrode has a relatively large conductive surface as the sensor surface.

Vidare en annan utföringsform av antennen enligt föreliggande uppﬁnning anger att sensorytan och de två elektroderna utgörs av elektriskt ledande färg, metall, metallfolie eller konduktivt gummi.Yet another embodiment of the antenna according to the present invention states that the sensor surface and the two electrodes consist of electrically conductive paint, metal, metal foil or conductive rubber.

En därutöver annan utföringsform av antennen enligt föreliggande uppﬁnning anger att sensorytan och den första elektroden utgörs av ett lager halvledarmaterial, såsom tennoxid dopad med fluor.In addition, another embodiment of the antenna according to the present invention states that the sensor surface and the first electrode consist of a layer of semiconductor material, such as tin oxide doped with fluorine.

I ytterligare en annan utföringsform av antennen enligt föreliggande uppfinning, utgörs materialet anordnat mellan respektive elektroder och sensorytan av endera glas, plast, gummi, silikon, eller en kombination av dessa material.In yet another embodiment of the antenna of the present invention, the material disposed between the respective electrodes and the sensor surface is made of either glass, plastic, rubber, silicone, or a combination of these materials.

I ännu en annan utföringsform av antennen enligt föreliggande uppﬁnning, är elektroderna och sensorytan anbringade som skilda skikt på olika ytor av åtminstone ett av glas, plast och gummi. Ännu en annan utföringsform av antennen enligt föreliggande uppﬁnning anger att den andra elektroden utgörs av ett lager silverpasta.In yet another embodiment of the antenna according to the present invention, the electrodes and the sensor surface are applied as separate layers on different surfaces of at least one of glass, plastic and rubber. Yet another embodiment of the antenna according to the present invention states that the second electrode consists of a layer of silver paste.

En därutöver ytterligare annan utföringsform av antennen enligt föreliggande uppfinning anger att den är väsentligen transparent och anordnad i ett ﬂertal skikt i en yta till en automatdörr.In addition, yet another embodiment of the antenna according to the present invention states that it is substantially transparent and arranged in a plurality of layers in a surface of an automatic door.

Vidare störningsskyddad styrning av en automatdörr via en styrenhet, varvid sensorn har en anger föreliggande uppﬁnning en kapacitiv närhetssensor för -».ø| 10 15 20 25 30 35 'kapacitiv anslutning till vätan dänned åstadkommande den andra potentialen, elektronikdel innefattande ett styrorgan, l/O-organ, åtminstone en av ett analogt och ett digitalt signalbehandlingorgan anslutet till en antenndel med en antenn anordnad i dörren, för avståndsmätning mot elektriskt ledande objekt. Antennen innefattar: åtminstone en elektriskt ledande sensoryta; åtminstone ett referensplan med fastlagd elektrisk potential; åtminstone två elektroder, som delvis omger sensorytan, varvid den första elektroden, via en ansluten spänningskälla, erhåller en första elektrisk potential, och varvid sensorytan, via kapacitiv anslutning mot den första elektroden samt mot referensplanet, erhåller en sensorpotential vars potentialbelopp är något mindre än den första potentialens potentialbelopp, och varvid den andra elektroden, via en ansluten spänningskälla, erhåller en andra elektrisk potential vars potentialbelopp kan awika i spänningsområdet sensorpotentialens potentialbelopp och ett förutbestämt litet värde kring sensorpotentialens potentialbelopp, och där de spänningssatta elektroderna delvis omgivande sensorytan utgör en elektromagnetisk skännning; åtminstone ett av ett lågkonduktivt och ett isolerande material anordnat mellan respektive elektroder och sensorytan; och varvid närvaron av ett objekt med en elektrisk potential vars potentialbelopp är lägre än potentialbeloppet av sensorytans potential indikeras genom att potentialbeloppet av sensorytans potential minskar när objektets avstånd från antennen minskar, varvid den andra elektroden vid våta på antennen åstadkommer åtminstone en av en galvanisk och varvid potentialbeloppet av sensorytans potential är minimalt påverkad av vätan, och varvid potentialskillnader hos den störningsskyddade sensorytan medför kapacitansskillnader hos densamma som beror på avståndet till objektet; elektronikdelen innefattar drivelektronik för en varierbar spännningssättning av elektroderna; och varvid storleken på kapacitansskillnader hos sensorytan mäts via signalbehandlingsorganet och utgör styrdata i form av sensorsignaler till styrenheten för en störningsskyddad styrning av dörren anpassat efter objektets rörelser.Furthermore, interference-protected control of an automatic door via a control unit, wherein the sensor has a capacitive proximity sensor for - ». Ø | Capacitive connection to the hydrogen thereby providing the second potential, electronic part comprising a control means, I / O means, at least one of an analog and a digital signal processing means connected to an antenna part with an antenna arranged in the door, for distance measurement against electrically conductive objects. The antenna comprises: at least one electrically conductive sensor surface; at least one reference plane with fixed electrical potential; at least two electrodes, which partially surround the sensor surface, the first electrode, via a connected voltage source, receiving a first electrical potential, and wherein the sensor surface, via capacitive connection to the first electrode and to the reference plane, obtains a sensor potential whose potential amount is slightly less than the the potential amount of the first potential, and wherein the second electrode, via a connected voltage source, receives a second electric potential whose potential amount may deviate in the voltage range of the potential potential of the sensor potential and a predetermined small value around the potential amount of the sensor potential, and where the energized electrodes partially surround the sensor surface; at least one of a low conductive and an insulating material disposed between the respective electrodes and the sensor surface; and wherein the presence of an object with an electric potential whose potential amount is lower than the potential amount of the sensor surface potential is indicated by the potential amount of the sensor surface potential decreasing as the object distance from the antenna decreases, the second electrode when wet on the antenna the potential amount of the sensor surface potential is minimally affected by the hydrogen, and wherein potential differences of the interference-protected sensor surface result in capacitance differences of the same which depend on the distance to the object; the electronics part comprises drive electronics for a variable voltage setting of the electrodes; and wherein the magnitude of capacitance differences of the sensor surface is measured via the signal processing means and constitutes control data in the form of sensor signals to the control unit for a disturbance-protected control of the door adapted to the movements of the object.

En utföringsform av den kapacitiva närhetssensorn enligt föreliggande uppfinning anger att signalbehandlingsorganet frekvent i tiden mäter de kapacitiva skillnaderna hos sensorytan mot referensplanet, varvid objektets hastighet momentant erhålles medelst beräkningar av hur avståndet mot objektet förändras i tiden, via ett innefattat beräkningsorgan.An embodiment of the capacitive proximity sensor according to the present invention states that the signal processing means frequently in time measures the capacitive differences of the sensor surface against the reference plane, the object's velocity being momentarily obtained by calculating how the distance to the object changes over time, via an included calculation means.

En annan utföringsform av den kapacitiva närhetssensorn enligt föreliggande uppfinning anger att styrenheten är anordnad att anpassa dörrens hastighet enligt en regel, som beror på åtminstone en av parametrarna: sfsun 10 15 26 25 30 35 ' 525 016 ø objektets hastighet mot dörren; objektets avstånd från dörren; objektets fonn; objektets elektriska egenskaper dörrens användningsområde; antennstonek; sensorsignal; miljöförhàllande; varvid dörrens hastighet är styrd av objektets hastighet mot dörren, åstadkommande ett skydd mot knuffning och fastklämning mellan dörrblad och dörrkarm av objekt som närmar sig dörren.Another embodiment of the capacitive proximity sensor according to the present invention indicates that the control unit is arranged to adjust the speed of the door according to a rule which depends on at least one of the parameters: speed of the object towards the door; the distance of the object from the door; the shape of the object; the electrical properties of the object, the area of use of the door; antennstonek; sensor signal; environmental conditions; wherein the speed of the door is controlled by the speed of the object against the door, providing a protection against pushing and clamping between the door leaf and the door frame of objects approaching the door.

En ytterligare annan utföringsforrn av den kapacitiva närhetssensom enligt föreliggande uppﬁnning anger att styrorganet är en mikroprocessor ansluten mot en ND- omvandlare och programvara för digital signalbehandling.Yet another embodiment of the capacitive proximity sensor of the present invention states that the controller is a microprocessor connected to an ND converter and digital signal processing software.

En därtill annan utföringsform av den kapaoitiva närhetssensorn enligt föreliggande uppfinning anger att sensorytans elektriska potential är anordnad inställbar via drivelektroniken genom att spänningsbeloppen till elektroderna är anordnade inställbara så att sensorytans kapacitiva mätområde även omfattar kanterna på dörren, varvid en ökad säkerhet mot knuffning och fastklämning av objekt mellan dörrbladet och dörrkarmen är åstadkommen l en därutöver annan utföringsforrn av den kapacitiva närhetssensorn enligt föreliggande uppﬁnning, utgörs referensplanet i antennen av en jordad metallram runt densamma Vidare en annan utföringsform av den kapacitiva närhetssensorn enligt föreliggande uppfinning anger att antennen i dörren består av ett första och ett andra glasskikt med ett plastskikt anordnat mellan sig, varvid det första glasskiktet är anordnat innerst i dörren och det andra glasskiktet ytterst i dörren i ett förhållande till varandra, varvid den första elektroden utgörs av ett lager ﬂuordopad tennoxid anbringat på det första glasskiktets ena yta, varvid sensorytan utgörs av ett lager ﬂuordopad tennoxid anbringat pà det andra glasskiktets ena yta, och varvid den andra elektroden utgörs av åtminstone en av en remsa metall och silverpasta anbringad på det andra glasskiktets andra yta, varvid sensorytan därmed är anordnad framför den första elektroden gentemot mätobjekt och den andra elektroden är anordnad mellan måtobjekt och sensorytan för att åstadkomma störningsskyddet mot elektromagnetism och väta samt för att åstadkomma en riktverkan med utökat mätområde åt antennen. frn;- 10 15 zó 25 30 35 ' , 525 016 7 Kortfattad beskrivning av ritningama Fortsättningsvis hänvisas i beskrivningen till bilagda ﬁgurer för en bättre förståelse av uppﬁnningen och dess utföringsforrner, där: _ Fig. 1, schematiskt illustrerar en antennkonfiguration 10 i genomskärning, enligt en utföringsforrn av föreliggande uppﬁnning.Another embodiment of the capacitive proximity sensor according to the present invention states that the electrical potential of the sensor surface is arranged adjustable via the drive electronics in that the voltage amounts to the electrodes are arranged adjustable so that the capacitive measuring area of the sensor surface also includes the edges of the door. between the door leaf and the door frame is provided in an additionally different embodiment of the capacitive proximity sensor according to the present invention, the reference plane in the antenna is constituted by a grounded metal frame around the same. Another embodiment of the capacitive proximity sensor according to the present invention consists of a first and a second glass layer with a plastic layer arranged between them, the first glass layer being arranged at the innermost part of the door and the second glass layer at the outermost part of the door in a relation to each other, the first electrode being constituted by a layer ﬂ uncoated tin oxide applied to one surface of the first glass layer, the sensor surface being a layer ﬂ uncoated tin oxide applied to one surface of the second glass layer, and the second electrode being at least one of a strip of metal and silver paste applied to the surface of the second glass layer, the sensor surface is thus arranged in front of the first electrode relative to measuring objects and the second electrode is arranged between measuring objects and the sensor surface in order to provide the interference protection against electromagnetism and wet and to provide a directing effect with an extended measuring range for the antenna. BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Continued in the description, reference is made to the accompanying drawings for a better understanding of the invention and its embodiments, in which: Fig. 1 schematically illustrates an antenna configuration 10 in section, according to an embodiment of the present invention.

Fig. 2, schematiskt illustrerar hur sensorytan 20 och elektroderna 30, 40 huvudsakligen kopplar kapacitivt till ett referensplan 50 och till omgivande objekt, enligt en utföringsfonn av föreliggande uppﬁnning.Fig. 2, schematically illustrates how the sensor surface 20 and the electrodes 30, 40 substantially capacitively connect to a reference plane 50 and to surrounding objects, according to an embodiment of the present invention.

Fig. 3, illustrerar hur vatten på en antenn, som saknar den andra elektroden 40, kommer att störa avståndsmätning mot objekt.Fig. 3, illustrates how water on an antenna, which lacks the second electrode 40, will interfere with distance measurement against objects.

Fig. 4, illustrerar att en avståndsmätning mot objekt i stort sett är opåverkad vid vatten på en antenn 10 som har den andra elektroden 40, enligt en utföringsfonn av föreliggande uppfinning.Fig. 4, illustrates that a distance measurement against objects is substantially unaffected by water on an antenna 10 having the second electrode 40, according to an embodiment of the present invention.

Fig. 5, visar det kapacitiva mätområdets utbredning för en antenn 10 genom kurvor med konstant signalnivà, enligt en utföringsform av föreliggande uppﬁnning.Fig. 5, shows the propagation of the capacitive measuring range for an antenna 10 by curves with a constant signal level, according to an embodiment of the present invention.

Fig. 6, illustrerar en antenn 10 anordnad i skikt 20, 30, 40, 60, 70, 80 omgivna av en jordad metallram 50 i en automatdörr, enligt en utföringsforrn av föreliggande uppﬁnning.Fig. 6, illustrates an antenna 10 arranged in layers 20, 30, 40, 60, 70, 80 surrounded by a grounded metal frame 50 in an automatic door, according to an embodiment of the present invention.

Detaljerad beskrivning av föredragna utföringsforrner Här följer en detaljerad beskrivning av en antenn för en kapacitiv störningsskyddad avståndsmätning mot elektriskt ledande objekt, samt en kapacitiv närhetssensor innefattande en sådan antenn, för stömingsskyddad styming av exempelvis automatdörrar.Detailed description of preferred embodiments Here follows a detailed description of an antenna for a capacitive interference-protected distance measurement against electrically conductive objects, and a capacitive proximity sensor comprising such an antenna, for noise-protected control of, for example, automatic doors.

Med elektriskt ledande objekt innefattas i detta sammanhang även dielektriska material med förmåga att leda växelström.In this context, electrically conductive objects also include dielectric materials capable of conducting alternating current.

Medelst den kapacitiva närhetssensorn innefattande antennen enligt föreliggande uppfinning, möjliggörs exempelvis att en automatdörrs rörelser och hastighet störningsskyddat och per automatik anpassas mot den hastighet med vilken ett elektriskt ledande objekt, såsom en människa eller en kundvagn i metall, närmar sig dörren. Därmed åstadkommes ett förbättrat skydd mot skada på människa och föremål eftersom dörren styrs på ett sådant sätt att objektet ej riskerar att komma i fysisk kontakt med densamma.By means of the capacitive proximity sensor comprising the antenna according to the present invention, it is possible, for example, that the movements and speed of an automatic door are protected from interference and are automatically adapted to the speed at which an electrically conductive object, such as a human or a shopping cart, approaches the door. This provides improved protection against damage to people and objects because the door is controlled in such a way that the object does not risk coming into physical contact with it.

Genom att helt eller delvis omge en sensoryta i antennen enligt föreliggande uppﬁnning med elektriskt ledande elektroder som är spänningssatta åstadkommas dessutom en antenn och en närhetssensor innefattande antennen, som bättre motstár funktionsstörningar till följd av elektromagnetiska fält och väta och som samtidigt ges ett utökat kapacitivt mätområde genom den riktverkan som är åstadkommen via elektroderna.In addition, by completely or partially surrounding a sensor surface in the antenna according to the present invention with electrically conductive electrodes which are energized, an antenna and a proximity sensor comprising the antenna are provided, which better resist malfunctions due to electromagnetic fields and wet and at the same time provide an increased capacitive measuring range. the directing effect achieved via the electrodes.

Antennens eller funktionssätt kan jämföras med en plattkondensatorrnodell. I plattkondensatorn råder ett homogent fält och kondensatorns SGHSOITIS |»,|. 10 15 20 25 30 35 ' . 525 016 8 kapacitans är proportionell mot kondensatorplattors area A samt omvänt proportionell mot avståndet x mellan kondensatorplattoma.The antenna or mode of operation can be compared to a plate capacitor model. The plate capacitor has a homogeneous field and the capacitor's SGHSOITIS | », |. 10 15 20 25 30 35 '. 525 016 8 capacitance is proportional to the area A of the capacitor plates and inversely proportional to the distance x between the capacitor plates.

Plattkondensatorns homogena fält beror på att kondensatorplattornas area antas vara oändligt stor. Detta förhållande gäller inte fullt ut för antennen eller sensorn enligt föreliggande uppfinning, men jämförelsen är trots detta relevant. Skillnaden i area mellan de objekt som skall detekteras är ofta liten. För små avstånd får därför areaförändringar hos det detekterade objektet liten inverkan på det av sensorn uppmätta avståndet till detsamma pga. sensorns "1/x" beroende enligt ovan.The homogeneous field of the plate capacitor is due to the fact that the area of the capacitor plates is assumed to be infinitely large. This relationship does not fully apply to the antenna or sensor of the present invention, but the comparison is nevertheless relevant. The difference in area between the objects to be detected is often small. For small distances, therefore, area changes of the detected object have little effect on the distance measured by the sensor to the same due to. sensor "1 / x" dependent as above.

Antennen enligt föreliggande uppﬁnning kan realiseras i plana skikt, enligt exemplen visade i fig. 1-2 och 4-6. Antennen kan alternativt även ha ett annat utseende. l fig. 1 visas antennen 10 enligt en utföringsform av föreliggande uppfinning i genomskärning. Antennen 10 består i denna utföringsform av en elektriskt ledande yta 20 som delvis är omgiven av två elektriskt ledande elektroder 30, 40. Den första elektroden 30 driver sensorytan 20 kapacitivt genom att den, via en ansluten spänningskälla, spänningssätts med en elektrisk potential V91 som är skild från den elektriska potentialen Vo hos ett mätobjekt, såsom en människa eller ett elektriskt ledande föremål. Antennen 10 är i exemplet enligt ﬁg. 1 realiserad i ﬂera skikt där skikten med elektriskt ledande material 20, 30, 40 är separerade av skikt med isolerande eller lågkonduktivt material.The antenna according to the present invention can be realized in planar layers, according to the examples shown in Figs. 1-2 and 4-6. The antenna can alternatively also have a different appearance. Fig. 1 shows the antenna 10 according to an embodiment of the present invention in cross section. The antenna 10 in this embodiment consists of an electrically conductive surface 20 which is partly surrounded by two electrically conductive electrodes 30, 40. The first electrode 30 capacitively drives the sensor surface 20 by energizing it, via a connected voltage source, with an electrical potential V91 which is different from the electrical potential Vo of a measuring object, such as a human or an electrically conductive object. The antenna 10 is in the example according to ﬁ g. 1 realized in ﬂ your layers where the layers of electrically conductive material 20, 30, 40 are separated by layers of insulating or low conductive material.

Exempelvis kan det isolerande eller làgkonduktiva materialet, anordnat mellan respektive elektroder 30, 40 och sensorytan 20, utgöras av endera glas, plast, gummi, silikon eller en kombination av dessa material.For example, the insulating or low conductive material, disposed between the respective electrodes 30, 40 and the sensor surface 20, may be either glass, plastic, rubber, silicone or a combination of these materials.

Sensorytan 20 och den första elektroden 30 är i en utföringsform av antennen 10 enligt uppfinningen utförda i ett elektriskt ledande halvledarrnaterial, såsom t.ex. tennoxid dopad med fluor. Den andra elektroden 40 utgörs exempelvis av en remsa silverpasta eller annan metall.The sensor surface 20 and the first electrode 30 are in an embodiment of the antenna 10 according to the invention made of an electrically conductive semiconductor material, such as e.g. tin oxide doped with fluorine. The second electrode 40 consists, for example, of a strip of silver paste or other metal.

Omgivande antennskikten är en metallram 50 anordnad, vilken utgör ett referensplan med känd elektrisk potential, exempelvis jordpotentialen Vjord. Beroende på parametrar som mätobjektets avstånd till antennen, mätobjektets form, antennens form, mätobjektets elektriska egenskaper, och liknande kommer mätobjektet att ge upphov till en förändrad elektrisk potential Vs hos sensorytan 20 genom att denna kopplar kapacitivt till elektriskt ledande mätobjekt som närmar sig antennen och till referensplanet 50 med känd potential, såsom illustreras i ﬁg. 2. Denna förändring av kapacitansen hos sensorytan 20 kan detekteras med känd teknik, se exempelvis patentskriften US 3 829 850 av Guetersloh, och kan användas för att detektera, upptäcka, ett elektriskt ledande objekt som nännar sig, och för att bestämma avstånd till- och hastighet för objektet gentemot antennen. Vanligen gäller sambandet |Vg1| >|Vs|>lVo|>|Vjord|. »n»1s 10 15 zo 25 30 35 525 016 f 9 Den andra elektroden 40 på antennen 10 fungerar för att minimera störande inverkan av väta på denna genom att koppla galvaniskt och/eller kapacitivt till sådan väta.Surrounding the antenna layers is a metal frame 50 arranged, which constitutes a reference plane with known electrical potential, for example the earth potential Vjord. Depending on parameters such as the distance of the measuring object to the antenna, the shape of the measuring object, the shape of the antenna, the electrical properties of the measuring object, and the like, the measuring object will give rise to an altered electrical potential Vs of the sensor surface 20 by capacitively coupling to electrically conductive measuring object. the reference plane 50 with known potential, as illustrated in ﬁ g. 2. This change in the capacitance of the sensor surface 20 can be detected by known techniques, see for example U.S. Patent No. 3,829,850 to Guetersloh, and can be used to detect, detect, an electrically conductive object approaching, and to determine distance to and from speed of the object relative to the antenna. Usually the connection | Vg1 | applies > | Vs |> lVo |> | Vjord |. 9 The second electrode 40 on the antenna 10 functions to minimize the disturbing effect of hydrogen on it by coupling galvanically and / or capacitively to such hydrogen.

Elektroden 40 är för detta syfte spänningssatt att ge sådan väta på antennytan en potential Vg2 vars potentialbelopp ligger nära eller är lika med potentialbeloppet av sensorytans 20 potential. På detta sätt kommer väta på antennytan inte att sänka potentialbeloppet av sensorytans potential 20 nämnvärt. Väta på en antennyta, som saknar den andra elektroden 40, sänker sensorpotentialen Vs genom att ytan 20 kopplar kapacitivt till vätan, och därigenom falskt indikerar att ett mätobjekt finns framför antennen, vilket illustreras i fig. 3.For this purpose, the electrode 40 is energized to give such moisture on the antenna surface a potential Vg2 whose potential amount is close to or equal to the potential amount of the potential of the sensor surface 20. In this way, wetting the antenna surface will not significantly lower the potential amount of the potential of the sensor surface. Wet on an antenna surface, which lacks the second electrode 40, lowers the sensor potential Vs by the surface 20 capacitively coupling to the hydrogen, thereby falsely indicating that a measuring object is in front of the antenna, as illustrated in Fig. 3.

Detta undviks således med en antenn eller kapacitiv sensor innefattande den andra elektroden 40 som är spänningssatt till en potential Vg2 vars potentialbelopp ligger nära eller lika med sensorytans 20 potentialbelopp Vs.This is thus avoided with an antenna or capacitive sensor comprising the second electrode 40 which is energized to a potential Vg2 whose potential amount is close to or equal to the potential amount Vs of the sensor surface 20.

De spänningssatta elektroderna 30, 40 åstadkommer tillsammans även en elektromagnetisk skärrnning av sensorytan 20 så att kapacitiviteten hos denna blir minimalt påverkad även av elektromagnetiska störningar. Detta är àstadkommet genom att elektrodema 30, 40 helt eller delvis omger sensorytan och på så sätt verkar i enlighet med den fysikaliska principen ”Faradays buf' för att avskärma elektromagnetiska fält från sensorytan 20. Kapacitansskillnader kan därför nästintill ostört mätas hos sensorytan, för att indikera närvaron av ett objekt oberoende av förekomsten av väta eller elektromagnetiska fält, samtidigt som antennen 10 även ges önskade riktegenskaper av elektrodema 30, 40 genom att dessa bidrar till att antennens kapacitiva mätområde utökas.The live electrodes 30, 40 together also provide an electromagnetic cutting of the sensor surface 20 so that its capacitance is minimally affected even by electromagnetic interference. This is achieved by the electrodes 30, 40 completely or partially surrounding the sensor surface and thus acting in accordance with the physical principle 'Faradays buf' to shield electromagnetic fields from the sensor surface 20. Capacitance differences can therefore be measured almost undisturbed at the sensor surface, to indicate the presence of an object regardless of the presence of wet or electromagnetic fields, at the same time as the antenna 10 is also given the desired direct properties of the electrodes 30, 40 in that these contribute to increasing the capacitive measuring range of the antenna.

Den elektriskt jordade metallramen 50 anordnad runtom antennen 10, enligt en utföringsforrn av uppfinningen, bidrar också till dess riktegenskaper och elektriska störtàlighet. Den elektriska störtåligheten kan även ytterligare förbättras genom att elektroderna 30, 40, exempelvis, drivs med växelspänning kombinerat med faslàst detektering av sensorytans 20 potential Vs.The electrically grounded metal frame 50 arranged around the antenna 10, according to an embodiment of the invention, also contributes to its direct properties and electrical shock resistance. The electrical shock resistance can also be further improved by driving the electrodes 30, 40, for example, with alternating voltage combined with phase-locked detection of the potential Vs.

Om potentialbeloppet |Vg2| för den andra elektroden 40 är satt något större än sensorytans 20 potentialbelopp |Vs| när ett mätobjekt saknas så kommer, exempelvis en vattenexponering av antennen 10 att medföra att potentialbeloppet av sensorytans potential |Vs| ökar något, och därmed erhålls en indikation på att det finns vatten på antennen. Om ett rimligt stort mätobjekt, såsom en människa, kommer framför antennen 10 kommer inverkan från objektet att dominera och sänka potentialbeloppet av sensorytans 20 potential |Vs| kapacitivt och sålunda indikera närvaron av objektet.About the potential amount | Vg2 | for the second electrode 40 is set slightly larger than the potential amount of the sensor surface 20 | Vs | when a measuring object is missing, for example a water exposure of the antenna 10 will result in the potential amount of the potential of the sensor surface | Vs | increases slightly, and thus an indication is obtained that there is water on the antenna. If a reasonably large measuring object, such as a human, comes in front of the antenna 10, the influence of the object will dominate and lower the potential amount of the potential of the sensor surface 20 | Vs | capacitive and thus indicate the presence of the object.

Potentialbeloppet |Vg2| över den andra elektroden 40 kan alternativt sättas lika med sensorytans potentialbelopp |Vs| när ett mätobjekt saknas framför antennen 10 för att minimera inverkan av väta på antennens yta. Antennens räckvidd, dvs. mätområdets utsträckning, mot olika mätobjekt minskar i takt med en ökad vattenexponering. »a 10 15 2012 25 30 35 525 016 10 En sådan indikering av vatten på antennytan enligt det ovan beskrivna kan exempelvis användas för att signalera en automatisk reglering av spänningssättningen till elektrodema 30, 40 via innefattad drivelektronik, för att anpassa utstråckningen av sensorytans 20 kapacitiva mätomràde så att antennens räckvidd är opåverkad av vätan.The potential amount | Vg2 | over the second electrode 40 can alternatively be set equal to the potential amount of the sensor surface | Vs | when a measuring object is missing in front of the antenna 10 to minimize the effect of moisture on the surface of the antenna. The range of the antenna, ie. the extent of the measuring area, towards different measuring objects decreases in step with an increased water exposure. Such an indication of water on the antenna surface as described above can be used, for example, to signal an automatic control of the voltage setting to the electrodes 30, 40 via included drive electronics, to adjust the extent of the capacitive surface of the sensor surface 20. measuring range so that the range of the antenna is unaffected by the hydrogen.

Antennens 10 räckvidd beror bl.a. på regnintensitet, rumslig antennorientering och liknande.The range of the antenna 10 depends i.a. on rain intensity, spatial antenna orientation and the like.

En tillämpning av antennen enligt föreliggande uppﬁnning kan vara i automatdörrar, där antennen då ingår i närhetssensorer för personsäkerhet och/eller sensorer för hastighetsreglering av automatdörren.An application of the antenna according to the present invention can be in automatic doors, where the antenna is then included in proximity sensors for personal safety and / or sensors for speed control of the automatic door.

Enligt en utföringsform av föreliggande uppﬁnning år antennen 10 innefattad i en kapacitiv närhetssensor för störningsskyddad styrning av en automatdörr via sensorsignaler till en styrenhet. Närhetssensorn innefattar för detta syfte en elektronikdel med ett styrorgan, ett I/O-organ, åtminstone en av ett analogt och ett digitalt signalbehandlingorgan anslutet till en antenndel som innefattar åtminstone en kapacitiv antenn 10, enligt föreliggande uppfinning, vilken är anordnad i automatdörren för avståndsmåtning mot elektriskt» ledande objekt. Elektronikdelen kan vara anbringad vid, på eller i anslutning till dörren. Antennen 10 innefattar i sin tur åtminstone en elektriskt ledande sensoryta 20, åtminstone ett referensplan 50 med fastlagd elektrisk potential och åtminstone två elektroder 30, 40. Elektroderna 30, 40 är anordnade att helt eller delvis omge sensorytan 20, och den första elektroden 30, får via en ansluten spänningskälla, en första elektrisk potential Vg1 vilket åstadkommer att sensorytan 20, via en kapacitiv anslutning mot den första elektroden 30 samt mot referensplanet 50, ges en sensorpotential Vs vars potentialbelopp är något mindre än den första potentialens Vg1 potentialbelopp. Den andra elektroden 40 erhåller, via en ansluten spänningskälla, en andra elektrisk potential Vg2 vars potentialbelopp kan awika i spänningsområdet sensorpotentialens Vs potentialbelopp och ett förutbestämt litet värde kring sensorpotentialens Vs potentialbelopp. De spänningssatta elektroderna 30, 40, som helt eller delvis omger sensorytan 20 utgör en elektromagnetisk skärmning av densamma.According to an embodiment of the present invention, the antenna 10 is included in a capacitive proximity sensor for interference-protected control of an automatic door via sensor signals to a control unit. The proximity sensor for this purpose comprises an electronic part with a control means, an I / O means, at least one of an analog and a digital signal processing means connected to an antenna part which comprises at least one capacitive antenna 10, according to the present invention, which is arranged in the automatic door for distance measurement. against electrically »conductive objects. The electronics part can be mounted at, on or adjacent to the door. The antenna 10 in turn comprises at least one electrically conductive sensor surface 20, at least one reference plane 50 with fixed electrical potential and at least two electrodes 30, 40. The electrodes 30, 40 are arranged to completely or partially surround the sensor surface 20, and the first electrode 30, may via a connected voltage source, a first electrical potential Vg1 which causes the sensor surface 20, via a capacitive connection to the first electrode 30 and to the reference plane 50, to be given a sensor potential Vs whose potential amount is slightly less than the potential amount Vg1 of the first potential. The second electrode 40 receives, via a connected voltage source, a second electric potential Vg2 whose potential amount may deviate in the voltage range of the potential amount V of the sensor potential V and a predetermined small value around the potential amount of the sensor potential Vs. The live electrodes 30, 40, which completely or partially surround the sensor surface 20, constitute an electromagnetic shield thereof.

Antennen 10 innefattar vidare åtminstone ett av ett làgkonduktivt och ett isolerande material anordnat mellan respektive elektroder 30, 40 och sensorytan 20. Nårvaron av ett objekt med en elektrisk potential Vo vars potentialbelopp är lägre än potentialbeloppet av sensorytans 20 potential Vs indikeras i sensom genom att potentialbeloppet av sensorytans potential Vs minskar när objektets avstånd från antennen 10 minskar. Den andra elektroden 40 åstadkommer åtminstone en av en galvanisk och kapacitiv anslutning till eventuell våta på antennen 10 varvid denna väta fàr den andra potentialen Vg2 vilket medför att potentialbeloppet av sensorytans potential Vs är minimalt påverkad av vätan, och betyder att potentialskillnader hos den störningsskyddade sensorytan 20 medför kapacitansskillnader hos densamma som beror på avståndet till objektet och inte av störningar. Nårhetssensorns elektronikdel innefattar vidare drivelektronik för en varierbar spännningssättning av :atv a 10 15 20 25 30 35 525 016 11 elektroderna 30, 40. Storleken på kapacitansskillnader hos sensorytan 20 mäts sedan via signalbehandlingsorganet och utgör styrdata i form av sensorsignaler till närhetssensorns styrenhet för en störningsskyddad styrning av dörren anpassat efter objektets rörelser.The antenna 10 further comprises at least one of a low conductive and an insulating material arranged between the respective electrodes 30, 40 and the sensor surface 20. The presence of an object with an electric potential Vo whose potential amount is lower than the potential amount of the sensor surface potential Vs is indicated in the sensor by the potential amount of the potential of the sensor surface Vs decreases as the distance of the object from the antenna 10 decreases. The second electrode 40 provides at least one of a galvanic and capacitive connection to any wet on the antenna 10, this wet having the second potential Vg2, which means that the potential amount of the sensor surface potential Vs is minimally affected by the hydrogen, and means that potential differences of the interference-protected sensor surface 20 causes capacitance differences in the same which are due to the distance to the object and not to disturbances. The electronics part of the proximity sensor further comprises drive electronics for a variable voltage setting of: electrodes 30, 40. The magnitude of capacitance differences of the sensor surface 20 is then measured via the signal processing means and constitutes control data in the form of sensor signals to the proximity sensor control unit. control of the door adapted to the movements of the object.

Styrenheten är, enligt en utföringsform av uppfinningen, anordnad att anpassa dörrens hastighet enligt en regel, som beror på åtminstone en av parametrarna: Objektets hastighet mot dörren.The control unit is, according to an embodiment of the invention, arranged to adjust the speed of the door according to a rule which depends on at least one of the parameters: The speed of the object towards the door.

Objektets avstånd från dörren.The object's distance from the door.

Objektets form.The shape of the object.

Objektets elektriska egenskaper.The electrical properties of the object.

Dörrens användningsområde.Area of use of the door.

Antennstorlek.Antenna size.

Sensorsignal.Sensor signal.

Miljöförhållande.Environmental conditions.

Medelst regeln, som beror på en eller ﬂera av parametrama listade ovan, kan dörrens hastighet bl.a. styras av objektets hastighet mot dörren och därigenom åstadkomma ett skydd mot knuffning och fastklämning mellan dörrblad och dörrkarm av objekt som närmar sig dörren.By means of the rule, which depends on one or ﬂ era of the parameters listed above, the speed of the door can e.g. is controlled by the speed of the object against the door and thereby provide a protection against pushing and jamming between the door leaf and the door frame of objects approaching the door.

En utföringsform av den kapacitiva närhetssensom enligt föreliggande uppﬁnning anger att signalbehandlingsorganet frekvent i tiden mäter de kapacitiva skillnadema hos sensorytan mot referensplanet, varvid objektets hastighet momentant erhålles medelst beräkningar av hur avståndet mot objektet förändras i tiden, via ett innefattat beräkningsorgan.An embodiment of the capacitive proximity sensor according to the present invention states that the signal processing means frequently in time measures the capacitive differences of the sensor surface against the reference plane, whereby the object's velocity is momentarily obtained by calculating how the distance to the object changes over time, via an included calculation means.

Sensorns avstànds- och hastighetsmätande förmåga kan användas till att anpassa dörrhastigheten analogt mot objektets hastighet. Om objektets hastighet exempelvis är mindre än "dörrhastigheten" anpassar styrenheten, exempelvis med hänsyn tagen till parametrarna ovan och via signaler från styrorganet, dörrens hastighet till objektets hastighet och dörren följer därmed objektet.The sensor's distance and speed measuring capability can be used to adjust the door speed analogously to the object's speed. If the speed of the object is, for example, less than the "door speed", the control unit adapts, for example taking into account the parameters above and via signals from the control means, the speed of the door to the speed of the object and the door thus follows the object.

En ytterligare annan utföringsform av den kapacitiva närhetssensorn enligt föreliggande uppﬁnning anger att styrorganet är en mikroprocessor ansluten mot en AID- omvandlare och programvara för digital Signalbehandling. l en därtill annan utföringsform av den kapacitiva närhetssensorn enligt föreliggande uppfinning är sensorytans 20 elektriska potential anordnad inställbar via drivelektroniken genom att spänningsbeloppen till elektroderna 30, 40 är anordnade inställbara sà att sensorytans 20 kapacitiva mätområde även omfattar kanterna pà dörren. Därmed åstadkommas en ökad säkerhet mot knuffning och fastklämning av objekt mellan dörrbladet och dörrkarmen. 10 15 w 25 30 35 525 016 12 l figur 5 visas det kapacitiva mätområdets utbredning för en antenn 10 genom kurvor med konstant signalnivå. Varje kurva ifiguren svarar mot en viss signalnivå. För små signalnivåer erhålls kurvor som sträcker sig utanför sensorytan 20.Yet another embodiment of the capacitive proximity sensor of the present invention indicates that the controller is a microprocessor connected to an AID converter and digital signal processing software. In another embodiment of the capacitive proximity sensor according to the present invention, the electrical potential of the sensor surface 20 is arranged adjustable via the drive electronics in that the voltage amounts to the electrodes 30, 40 are arranged adjustable so that the capacitive measuring range of the sensor surface 20 also comprises the edges of the door. This provides increased security against pushing and clamping of objects between the door leaf and the door frame. Figure 15 shows the propagation of the capacitive measuring range for an antenna 10 by curves with a constant signal level. Each curve in the figure corresponds to a certain signal level. For small signal levels, curves are obtained that extend beyond the sensor surface 20.

Vidare är en annan utföringsform av en antenn till en kapacitiv närhetssensor enligt föreliggande uppfinning visad i fig. 6. Antennen 10 till närhetssensorn är i denna utföringsform innefattad såsom väsentligen transparenta skikt i en yta i en automatdörr och består av ett första och ett andra glasskikt 60, 70 med ett plastskikt 80 anordnat mellan sig.Furthermore, another embodiment of an antenna for a capacitive proximity sensor according to the present invention is shown in Fig. 6. The antenna 10 for the proximity sensor is in this embodiment comprised as substantially transparent layers in a surface of an automatic door and consists of a first and a second glass layer 60. , 70 with a plastic layer 80 arranged between them.

Det första glasskiktet 60 är anordnat innerst i dörren och det andra glasskiktet 70 ytterst i dörren i ett förhållande till varandra. Den första elektroden 30 utgörs av ett lager fluordopad tennoxid anbringat på det första glasskiktets 60 ena yta och sensorytan 20 utgörs av ett lager ﬂuordopad tennoxid anbringat på det andra glasskiktets 40 ena yta. Den andra elektroden 40 utgörs exempelvis av åtminstone en av en remsa metall och silverpasta anbringad på det andra glasskiktets 70 andra yta. Medelst denna sammansättning av antennen 10 är sålunda sensorytan 20 anordnad framför den första elektroden 30 gentemot mätobjekt som närmar sig dörren och den andra elektroden 40 är anordnad mellan mätobjekt och sensorytan 20, för att åstadkomma störningsskyddet mot elektromagnetism och våta samt för att åstadkomma riktverkan med utökat mätområde åt antennen 10.The first glass layer 60 is arranged in the innermost part of the door and the second glass layer 70 in the outermost part of the door in a relation to each other. The first electrode 30 is constituted by a layer of fluorine-doped tin oxide applied to one surface of the first glass layer 60 and the sensor surface 20 is constituted by a layer ﬂ of undoped tin oxide applied to one surface of the second glass layer 40. The second electrode 40 consists, for example, of at least one of a strip of metal and silver paste applied to the second surface of the second glass layer 70. By means of this assembly of the antenna 10, the sensor surface 20 is thus arranged in front of the first electrode 30 against measuring objects approaching the door and the second electrode 40 is arranged between measuring objects and the sensor surface 20, in order to provide the interference protection against electromagnetism and wet and to provide direct action with extended measuring range for the antenna 10.

I vidare en utföringsform av närhetssensorn enligt föreliggande uppﬁnning är två likadana antenner 10 anordnade med de yttre elektroderna 40 vettandes åt motsatta håll i antenndelen till sensorn i automatdörren för att möjliggöra detektering av objekt som närmar sig dörren från bägge håll.In a further embodiment of the proximity sensor according to the present invention, two identical antennas 10 are arranged with the outer electrodes 40 facing in opposite directions in the antenna part of the sensor in the automatic door to enable detection of objects approaching the door from both directions.

Signalbehandlingsorganet används för att demodulera växelspänning till en långsamt varierande spänning, vilken utgör ett mått på objektets närhet till antennen 10.The signal processing means is used to demodulate AC voltage to a slowly varying voltage, which is a measure of the object's proximity to the antenna 10.

Växelspänningen bidrar ytterligare till att undertrycka elektromagnetiska störningar.The AC voltage further contributes to suppressing electromagnetic interference.

Signalbehandlingsorganet utgörs, i en utföringsfonn av närhetssensorn enligt föreliggande uppﬁnning, av analoga förstärkare och digital Signalbehandling i en mikroprocessor.The signal processing means consists, in an embodiment of the proximity sensor according to the present invention, of analog amplifiers and digital signal processing in a microprocessor.

Styrorganet utgörs, i en uföringsforrn av uppfinningen, av en mikrokontroller eller mikroprocessor med innefattad programvara för behandling av insignaler fràn sensorn för dörrens styrning.The control means consists, in an embodiment of the invention, of a microcontroller or microprocessor with included software for processing input signals from the sensor for controlling the door.

Enligt en annan utföringsforrn av uppfinningen utgörs I/O-organet av analoga och digitala in- och utgångar.According to another embodiment of the invention, the I / O means consists of analog and digital inputs and outputs.

Ovan ej specifikt angivna medel och organ för att uppnå ändamålen med föreliggande uppfinning kan bestå av hårdvara, programvara eller en kombination av bägge, som i sig är kända för en fackman inom teknikområdet. “ ' i 525 016 13 Föreliggande uppfinning har beskrivits i form av föredragna utföringsformer, men är för den skull inte begränsad till dessa, utan det är bilagda patentkravs avfattning som definierar uppfinningen för en fackman inom teknikomràdet.The means and means not specifically stated above for achieving the objects of the present invention may consist of hardware, software or a combination of both, which are known per se to a person skilled in the art. The present invention has been described in the form of preferred embodiments, but is for that purpose not limited thereto, but it is the wording of the appended claims which defines the invention for a person skilled in the art.

Claims

v Iou 10 15 20 25 30 35 “_ 525 016 14 Patentkrav

Antenna (10) for capacitive interference-protected distance measurement against electrically conductive objects, characterized by: at least one electrically conductive sensor surface (20); at least one reference plane (50) with fixed electrical potential; at least two electrodes (30, 40) partially surrounding the sensor surface (20), the first electrode (30), via a connected voltage source, receiving a first electrical potential (Vg1), and wherein the sensor surface (20), via capacitive connection to the first electrode (30) and towards the reference plane (50), obtains a sensor potential (Vs) whose potential amount is slightly less than the potential amount of the first potential (Vg1), and wherein the second electrode (40), via a connected voltage source, obtains a second electric potential (Vg2) whose potential amount may differ in the voltage range of the potential potential of the sensor potential (Vs) and a predetermined small value around the potential amount of the sensor potential (Vs), and wherein the energized electrodes (30, 40) partially surrounding the sensor surface (20) form an electromagnetic shield; at least one of a low conductive and an insulating material disposed between the respective electrodes (30, 40) and the sensor surface (20); and wherein the presence of an object with an electric potential (Vo) whose potential amount is lower than the potential amount of the sensor surface potential (Vs) is indicated by the potential amount of the sensor surface potential (Vs) decreasing as the object distance from the antenna (10) decreases, the second electrode (40) when the antenna (10) is wet, at least one of a galvanic and capacitive connection to the hydrogen thereby provides the second potential (Vg2), the sensor surface potential (Vs) being minimally affected by the hydrogen, and the potential differences of the sensor surface thereby protected from interference. (20) produces measurable capacitance differences thereof, which depend on the distance of the antenna (10) to the object.

Antenna according to claim 1, characterized in that the amount of the second potential (Vg2) is set equal to the amount of the sensor potential (Vs) to minimize the effect of moisture on the antenna (10).

Antenna according to claim 1, characterized in that the amount of the second potential (Vg2) is set slightly larger than the amount of the sensor potential (Vs), wherein moisture on the antenna (10) is indicated by the amount of the sensor potential (Vs) thereby increasing.

An antenna according to any one of claims 1-3, characterized in that the electrodes (30, 40) are arranged in different layers at a certain distance from the sensor surface (20), which is arranged in a further layer.

An antenna according to any one of claims 1-4, characterized in that the sensor surface (20) is arranged in a layer between the electrode layers, the sensor surface (20) being protected by these. nan-n 10 15 zo 25 30 35 525 016 f 15

An antenna according to any one of claims 1-5, characterized in that the second electrode (40) has a relatively much less conductive surface than the first electrode (30) and the sensor surface (20), respectively.

An antenna according to any one of claims 1-6, characterized in that the second electrode (40) consists of a band of conductive material with a width of 0.1-50 mm.

An antenna according to any one of claims 1-7, characterized in that the first electrode (30) has a relatively large conductive surface as the sensor surface (20).

An antenna according to any one of claims 1-8, characterized in that the sensor surface (20) consists of electrically conductive paint, metal, metal foil, conductive rubber or similar material.

An antenna according to any one of claims 1-8, characterized in that the sensor surface (20) and the first electrode (30) consist of electrically conductive semiconductor material, such as tin oxide doped with fluorine.

Antenna according to any one of claims 1-8, characterized in that the electrodes (30, 40) consist of electrically conductive paint, metal, metal foil or conductive rubber.

An antenna according to any one of claims 1-11, characterized in that the material arranged between the respective electrodes (30, 40) and the sensor surface (20) consists of either glass, plastic, rubber, silicone or a combination of these materials.

Antenna according to any one of claims 1-12, characterized in that the electrodes (30, 40) and the sensor surface (20) are applied as separate layers on different surfaces of at least one of glass, plastic and rubber.

An antenna according to any one of claims 1-13, characterized in that it is substantially transparent and arranged in a plurality of layers in a surface of an automatic door.

Capacitive proximity sensor, for interference-protected control of an automatic door via a control unit, the sensor having an electronic part comprising a control means, I / O means, at least one of an analog and a digital signal processing means, which is connected to an antenna part with an antenna ( 10) arranged in the door, for distance measurement against electrically conductive objects, characterized in that the antenna (10) comprises: at least one electrically conductive sensor surface (20); at least one reference plane (50) with fixed electrical potential; at least two electrodes (30, 40) partially surrounding the sensor surface (20), the first electrode (30), via a connected voltage source, receiving a first electrical potential (Vg1), and wherein the sensor surface (20), via capacitive connection to the first electrode (30) and against the reference (50), receives a sensor potential Vs) whose potential amount is slightly less than the potential amount of the first potential (Vg1), and wherein the second electrode (40), via a connected voltage source, obtains a second electric potential (Vg2) whose potential amount may deviate in the voltage range of the sensor potential (Vs) potential amount and anno. A predetermined small value around the potential amount of the sensor potential (Vs), and wherein the energized electrodes (30, 40) partially surrounding the sensor surface (20) constitute an electromagnetic shield; at least one of a low conductive and an insulating material disposed between the respective electrodes (30, 40) and the sensor surface (20); and wherein the presence of an object with an electric potential (Vo) whose potential amount is lower than the potential amount of the sensor surface potential (Vs) is indicated by the potential amount of the sensor surface potential (Vs) decreasing as the object distance from the antenna (10) decreases, the second electrode (40) when the antenna (10) is wet, at least one of a galvanic and capacitive connection to the hydrogen thereby provides the second potential (Vg2), the sensor surface potential (Vs) being minimally affected by the hydrogen, and the potential differences of the sensor surface thereby protected from interference. (20) produces capacitance differences of the same due to the distance to the object; the electronics part further comprises drive electronics for a variable voltage setting of the electrodes (30, 40); and wherein the magnitude of capacitance differences of the sensor surface (20) is measured via the signal processing means and constitutes control data in the form of sensor signals to the control unit for a disturbance-protected control of the door adapted to the movements of the object.

Capacitive proximity sensor according to claim 15, characterized in that the signal processing means frequently measures the capacitive differences of the sensor surface (20) against the reference plane (50), the velocity of the object, via an included calculation means, being instantaneously obtained by calculating the distance from the object. changes over time.

Capacitive proximity sensor according to any one of claims 15-16, characterized in that the control unit is arranged to adjust the speed of the door according to a rule, which depends on at least one of the parameters: the speed of the object against the door; the distance of the object from the door; the shape of the object; the electrical properties of the object, the area of use of the door; antenna size; sensor signal; environmental conditions; wherein the speed of the door is controlled by the speed of the object against the door, providing a protection against pushing and clamping between the door leaf and the door frame of objects approaching the door. true 10 15 26 25 30 525 016 17

Capacitive proximity sensor according to one of Claims 15 to 17, characterized in that the control means is a microprocessor which is connected to an A / D converter and digital signal processing software.

Capacitive proximity sensor according to one of Claims 15 to 18, characterized in that the electrical potential (Vs) of the sensor surface (20) is arranged adjustable via the drive electronics in that the voltage amounts of the electrodes (30, 40) are arranged so that the sensor surface (20) capacitive measuring range also includes the edges of the door, whereby an increased safety against pushing and clamping of objects between the door leaf and the door core is achieved.

Capacitive proximity sensor according to one of Claims 15 to 19, characterized in that the reference plane (50) in the antenna (10) consists of a grounded metal frame around it.

Capacitive proximity sensor according to one of Claims 15 to 20, characterized in that the antenna (10) in the door consists of a first and a second glass layer (60, 70) with a plastic layer (80) arranged between them, the first glass layer (60) is arranged in the innermost part of the door and the second glass layer (70) in the outermost part of the door in a relation to each other, the first electrode (30) being constituted by a layer of fluorine-doped tin oxide applied to one surface of the first glass layer, consists of a layer ﬂ unopened tin oxide applied to one surface of the second glass layer (70), and the second electrode (40) is at least one of a strip of metal and silver paste applied to the second surface of the second glass layer, the sensor surface (20) thereby being arranged in front of the first electrode (30) relative to measuring objects and the second electrode (40) is arranged between measuring objects and the sensor surface (20), in order to provide the interference protection against electromagnetism and moisture and to provide a r effect with extended measuring range for the antenna (10).