專利名稱：采用電容傳感器的相對于乘員輸送機的人的檢測的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
一般來說，本發(fā)明涉及乘員輸送機，更具體來說，涉及用于檢測相對于乘員輸送機的人的位置的系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
諸如自動扶梯和移動走道之類的乘員輸送機用于有效地將乘員從第一位置輸送到第二位置。典型自動扶梯包括多個活動階梯，活動階梯鏈接在一起，并且附連到在自動扶梯的各端的ー對鏈輪齒上行進的鏈條，其中鏈輪齒之一由機器驅(qū)動。欄桿位于活動階梯的每側(cè)，并且各欄桿包括與階梯同時移動的活動扶手。典型移動走道包含與自動扶梯相同的許多組件，不同的是走道基本上是平坦而不是傾斜的，并且使用墊板來代替階梯。為了安全、維護或能量成本節(jié)省，乘員感測系統(tǒng)已經(jīng)用于停止或觸發(fā)乘員輸送機的操作。通常，這些乘員感測系統(tǒng)在入口和出口大門處或者沿乘員輸送機的長度已經(jīng)使用多個傳感器，以便檢測是否有人接近入口和出口大門或者搭乘乘員輸送機。這些傳感器已經(jīng)是光學傳感器、紅外傳感器、壓電傳感器或RF發(fā)射器。由于所需傳感器的數(shù)量隨著乘員輸送機的長度增加而增加，所以這些系統(tǒng)的安裝和維護可能是極為昂貴的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是一種用于相對于乘員輸送機來檢測人的系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括驅(qū)動電路，用于提供振蕩驅(qū)動信號；電容傳感器，具有配置成響應(yīng)振蕩驅(qū)動信號而向第二電極產(chǎn)生電場的第一電極；檢測電路，連接到電容傳感器以檢測電容傳感器的電容的變化；以及控制器。當人中斷第一與第二電極之間的電場時，檢測電路感測電容傳感器的電容的變化，并且產(chǎn)生作為電容的函數(shù)的輸出?；跈z測電路所感測的變化，控制器例如通過控制乘員輸送機啟動、減速、加速、停止或阻止啟動，來有選擇地調(diào)整乘員輸送機的操作模式。本發(fā)明具有至少兩種應(yīng)用檢測乘員輸送機的欄桿之間的人，以及檢測乘員輸送機的機器間里的人。為了檢測乘員輸送機的欄桿之間的人，將電信號提供給第一欄桿上的第一電極，以便在第一電極與相對第一欄桿的第二欄桿上的第二電極之間的空間中生成電場。當乘員出現(xiàn)在乘員輸送機上時，檢測到第一與第二電極之間的電容的變化。乘員輸送機的操作作為所檢測的電容變化的函數(shù)來被控制。為了檢測乘員輸送機的機器間中的人，將電信號傳送給位于機器間中的感測導線(sense wire),以便在導線與機器間中的電隔離組件之間創(chuàng)建電場。人在機器間中的出現(xiàn)將中斷該電場，并且改變感測導線與組件之間的電容。電容的這種變化使用檢測電路來被檢測，并且乘員輸送機的操作作為所檢測的電容變化的函數(shù)來被控制。


圖I是乘員輸送機的透視圖，其中包括容納乘員輸送機的驅(qū)動系統(tǒng)的部分的機器間。
圖2是與按照本發(fā)明的實施例的乘員輸送機配合使用的檢測系統(tǒng)的框圖。圖3A-3F是示出本發(fā)明的檢測系統(tǒng)的示范操作模式的簡圖。圖4A-4C是示出乘員輸送機的欄桿上的導電材料的示范配置的簡圖。圖5是示出乘員輸送機上的電極的備選配置的簡圖。
具體實施例方式本發(fā)明涉及相對于諸如自動扶梯、移動走道等的乘員輸送機的人的位置的檢測。圖I是自動扶梯10的透視圖，自動扶梯10包括第一平臺12、第二平臺14、階梯16的連續(xù)環(huán)、扶手18、限定其間的乘員搭乘區(qū)的欄桿22、驅(qū)動系統(tǒng)24和機器間26、28。階梯16從第一平臺12延伸到第二平臺14。欄桿22沿階梯16的側(cè)面從第一平臺12延伸到第二平臺14，并且扶手18與各欄桿22滑動地接合。驅(qū)動系統(tǒng)24配置成以恒定速度并且相互同步地 驅(qū)動階梯16和扶手18。驅(qū)動系統(tǒng)24的第一部分位于機器間26中，而驅(qū)動系統(tǒng)24的第二部分位于機器間28中。本發(fā)明涉及相對于自動扶梯10的人的位置的檢測。在任何給定時間，人在沿自動扶梯10搭乘的同時可位于欄桿22之間的乘員搭乘區(qū)中，或者在自動扶梯沒有移動時提供維護輔助的同時可位于機器間26、28中或者欄桿22之間?；谌说奈恢?，為了效率和安全原因，可期望啟動或停止驅(qū)動系統(tǒng)24，或者阻止驅(qū)動系統(tǒng)24啟動。本發(fā)明使用電場來檢測相對于自動扶梯10的人的位置，并且將該信息傳送給檢測電路，以便確定是否需要啟動或停止驅(qū)動系統(tǒng)24。圖2是按照本發(fā)明的實施例的檢測系統(tǒng)30的框圖。檢測系統(tǒng)30包括驅(qū)動電路32 (它包括振蕩器34、放大器36、模式選擇器37和阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)38)、電容傳感器40和檢測電路42。檢測電路42包括比較器44和控制器45，并且與自動扶梯10的邏輯電路46進行通信?？刂破?5將電流提供給振蕩器34，振蕩器34生成電信號50。來自控制器45的控制信號還路由至模式選擇器37，以便命令模式選擇器37按照三種模式之ー來驅(qū)動電容傳感器40 :吸收模式、傳輸模式或加載模式。振蕩器34通常是基于晶體(壓電)的振蕩器，或者直接由控制器45的輸出來驅(qū)動。振蕩器34能夠工作在100 kHz至I MHz的范圍，但是優(yōu)選地在100-150 kHz之間進行操作。由振蕩器34所創(chuàng)建的電信號50是低功率振蕩驅(qū)動信號，其被限制到小于500 mW的功率。電信號50由放大器36來放大，并且通過模式選擇器37以及在示范實施例中可采用一個或多個變抗器所實現(xiàn)的阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)38來傳送給電容傳感器40。阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)38由控制器45的輸出來控制,并且確保將電信號50有效地傳遞給電容傳感器40,而不管傳感器40的變化電容。將電信號50施加到電容傳感器40,以便在電容傳感器40的第一電極54與第二電極56之間創(chuàng)建靜電場52。當人57位于第一電極54與第二電極56之間時,擾動在準靜電場52中發(fā)生。這種擾動是檢測器電路42能檢測的。檢測電路42包括比較器44以及控制器45，其與邏輯系統(tǒng)46進行通信。基于從電容傳感器40所接收的輸出，比較器44向控制器45輸出第一電極54與第二電極56之間的電壓差?？刂破?5是運行用于處理來自比較器44的輸出的算法的微處理器。在一些實施例中(下面針對圖3A-3F更詳細地論述)，這些算法使用若干檢測模式來處理來自比較器44的輸出，以便搜索隨時間的電容的模式和差，以指示人、多人的存在或者其它狀況?？刂破?5與邏輯系統(tǒng)46進行通信。基于電容傳感器40的電容的所檢測的變化，控制器45和邏輯系統(tǒng)46確定是否需要乘員輸送機的操作模式的變化(即，啟動、停止或減緩乘員輸送機或者甚至阻止乘員輸送機啟動)。這個系統(tǒng)基于如下前提進行操作人的介電常數(shù)明顯高于空氣的介電常數(shù)。電容的等式如下
(.=En *******
其中，C是單位為法拉的電容，ε r是第一電極54與第二電極56之間的物體的介電常數(shù)(或相對電容率)，ε ^是真空中的電容率(8. 854Χ 10_12 F/m)，A是第一電極54和第二電極56重疊的單位為平方米的面積，以及d是第一電極54與第二電極56之間單位為米的距離。對于空氣，介電常數(shù)ε ^大約為I. 00。對于人體，介電常數(shù)ε ^大致在60與90之間，、取決于各種因素。因此，電容傳感器40的電容在人體處于第一電極54與第二電極56之間時將顯著變化。電容的這種變化將由檢測電路42來檢測。更接近空氣的介電常數(shù)的材料、例如紙(ε r=3. 5)或橡膠(ε r=7)將不會引起大的電容變化，并且因而可不是能檢測的(但是ー些科學論文指示，實驗表明，能夠檢測小至O. 05X 10_18 F的電容變化)。如上所述，電容傳感器40和檢測電路42可工作在三種檢測模式的任ー種。這些模式是吸收(或分流)模式、傳輸模式和加載模式。圖3A-3F是詳細示出這三種檢測模式的簡圖。圖3A-3B不出吸收模式的電容傳感器40。第一電極54向第二電極56產(chǎn)生電場52 (例如準靜電場)。當沒有主體存在于第一電極54與第二電極56之間時,第二電極56接收穩(wěn)態(tài)強度的電場52 (其中電場52的一部分分流到地)。當主體57 (例如人或其它物體)存在于第一電極54與第二電極56之間時,如圖3B所不，電場52被擾動,使得第二電極56接收更弱的電場52，因為電場52的一部分通過主體57分流到地，而沒有到達第二電極56。圖3C-3D不出傳輸模式的電容傳感器40。第一電極54向第二電極56產(chǎn)生電場52 (例如準靜電場)(其中電場52的一部分分流到地)。當沒有主體存在于第一電極54與第二電極56之間時,第一電極54與第二電極56之間的電容具有固定值。當主體57 (例如人或其它物體)存在于第一電極54與第二電極56之間時,如圖3D所不,場產(chǎn)生器變?yōu)橄嗷ル娙莸伛詈系牡谝浑姌O54和主體57的組合，并且這個場產(chǎn)生器與第二電極56之間的電容根據(jù)主體57的特性和位置而改變。圖3E-3F不出加載模式的電容傳感器40。第一電極54產(chǎn)生電場52 (例如準靜電場)，其至少一部分分流到地(第二電極56在這種模式中沒有用作電容傳感器)。當主體57 (例如人或其它物體)存在于鄰近第一電極54 (即，第一電極54與第二電極56之間)時，如圖3F所示，電場52被擾動并且通過主體57分流到地，從而產(chǎn)生基于主體57的特性和位置隨第一電極54與主體57之間的電容而改變的能檢測的加載效果。作為對第一電極54的替代或補充,第二電極56也可在這種模式中產(chǎn)生電場。對于這種技術(shù)在乘員輸送機中的使用存在至少兩種應(yīng)用檢測自動扶梯10上(具體在欄桿22之間)的人，并且檢測機器間26、28中的人。以上所述并且如圖2所示的電路可適用于這兩種應(yīng)用，其中在實現(xiàn)電容傳感器40的方面具有細微變化。在所檢測的人是自動扶梯10上的乘員的情況下,欄桿22形成或支承電容傳感器40的第一和第二電極54、56。在所檢測的人是機器間26、28中的維護人員的情況下，感測導線充當?shù)谝浑姌O54，并且接地機械充當?shù)诙姌O56，以便形成電容傳感器40。下面將更詳細論述這些應(yīng)用的每個的具體細節(jié)。為了采用形成電容傳感器40的欄桿22來檢測乘員輸送機的欄桿22之間的人，導電材料施加到各欄桿22，以便創(chuàng)建電容傳感器40。這特別可適用于具有非導電表面、如玻璃表面的欄桿22。重要的是,導電材料與圍繞欄桿22的非導電表面的任何金屬部分充分間隔開，因為這些金屬部分主要充當接地。如果導電材料過于靠近金屬部分，則電信號可分流到這些接地金屬部分，并且因而檢測系統(tǒng)的范圍和靈敏度降低。但是，可允許檢測系統(tǒng)的有限數(shù)量的小部分接近欄桿的導電部分，以便進行必要的電路連接。圖4A-4C是示出導電材料60能夠施 加到欄桿22的非導電表面62以便創(chuàng)建電容傳感器40的若干示范方式的簡圖。圖4A示出其中網(wǎng)格或透明導電膜60a層合到欄桿22的非導電表面62的實施例。這個網(wǎng)格或透明導電膜60a可在非導電表面62的制造期間來施加，或者可在以后施加到非導電表面62，以便改造現(xiàn)有乘員輸送機。圖4B示出其中玻璃本身包括在玻璃制造過程中形成的導電元件60b的實施例。圖4C示出其中導電貼花紙60c附于非導電表面62的實施例。雖然其它方法可用于將導電材料60施加到各欄桿22的非導電表面62,但重要的是,導電材料60沒有過于接近包圍非導電表面62的金屬部分的任一個，因為這些金屬部分主要充當接地。如果導電材料60過于接近這些接地區(qū)域，則信號可分流到這些接地區(qū)域，這會引起降低的靈敏度和范圍。對于其中欄桿22是金屬的應(yīng)用，它將需要與相対的欄桿22電隔離。如上所述，欄桿22的面積(更具體來說是設(shè)置在欄桿22上的導電材料60的表面積)在人接近或處于欄桿22之間時直接影響電容的變化(并且因而影響檢測靈敏度)。在較長自動扶梯上，導電表面的長度能夠變得稍微諧振的，并且作用就像天線。在這類情況下，傳播電場可存在于欄桿22上，并且干擾周圍電子裝置。在這類應(yīng)用中，在欄桿22的每個內(nèi)表面上，導電表面60能夠分為兩個或更多部分，如可選劃分線63所示。將復用器添加到檢測電路42將允許多個部分與檢測電路42的其它組件進行通信。備選地，多個比較器44可用于允許這些部分與控制器46進行通信。在操作中，當因自動扶梯10上的人的存在而由電容傳感器40檢測到電容的變化時，檢測電路42可確定是否改變自動扶梯10的操作。例如，當人接近自動扶梯10并且進入欄桿22之間的空間時，自動扶梯10能夠從低功率或能量節(jié)省模式“喚醒”，并且從較慢速度直接或逐漸進入常規(guī)傳輸模式。如果人處于自動扶梯10上并且存在緊急情況，則自動扶梯10能夠進入緩和停止模式，以便防止突然停止。另外，如果人位于已停止自動扶梯10上，則人的檢測能夠用于避免啟動自動扶梯10。檢測系統(tǒng)30還能夠用于檢測機器間26、28中的人。機器間26、28各位于鄰近階梯16和欄桿22 (如圖I所示)。為了檢測機器間26、28中的人，將驅(qū)動系統(tǒng)24和/或各機器間26、28中的其它導電組件接地。感測導線(未示出)安裝在機器間26、28中(優(yōu)選地在中間高度)，并且是與接地隔離的，以便形成第一電極54。接地組件形成第二電極56。以上針對圖2所述的相同電路也用于創(chuàng)建電場52供機器間應(yīng)用。當機器間26中沒有人時，感測導線與諸如驅(qū)動系統(tǒng)24之類的接地組件之間的電容是恒定的。當人或另ー個物體進入機器間26時，感測導線與諸如驅(qū)動系統(tǒng)24之類的接地組件之間的電容因人的介電常數(shù)或電容率與空氣的介電常數(shù)或電容率之間的差而發(fā)生變化。電容的這種變化由檢測電路42按照與以上針對圖2所述的相同或相似方式來檢測。如果在機器間26中檢測到人，則自動扶梯10的操作被禁用(即，送往電動機的所有電カ被切斷，以便確保沒有部件正在移動)。這兩種應(yīng)用的每種(B卩，創(chuàng)建欄桿之間或者機器間中的電容傳感器)可使用如圖2所示所配置的獨立電路，或者它們可共用電路。還可包含本領(lǐng)域已知的附加電路和傳感器，以便防止某些狀況(例如溫度和濕度)的變化可對電容感測布置具有的有害影響。圖5是示出實現(xiàn)本發(fā)明的檢測系統(tǒng)的乘員輸送機上的電極的備選配置的簡圖。第ー電極54和第二電極56 (圖2)可位于欄桿22上(如位置70a和70b所示)、可位于乘員輸送機的內(nèi)鋪板上(如位置72a和72b所示)、可位于乘員輸送機的內(nèi)邊緣上(如位置74a和74b所示)，或者可位于這些位置的一個或多個的組合處。需要電極的適當電隔離，以便通過這些配置的任一種來實現(xiàn)檢測系統(tǒng)的電容感測功能性。在示范實施例中，階梯16或者階梯16及其伴隨階梯鏈條用于提供到固定電位(例如接地)的被電隔離的連接，其中電極 被連接以便實現(xiàn)檢測的上述加載模式。雖然參照示范實施例描述了本發(fā)明，但本領(lǐng)域的技術(shù)人員會理解，可進行各種變更，并且等效方案可代替其中的元件，而沒有背離本發(fā)明的范圍。另外，可進行許多修改以使具體情況或材料適合本發(fā)明的教導，而沒有背離其本質(zhì)范圍。因此，預(yù)期本發(fā)明并不局限于所公開的具體實施例，相反，本發(fā)明包括落入所附權(quán)利要求書的范圍內(nèi)的所有實施例。
權(quán)利要求
1.一種用于相對于具有結(jié)構(gòu)組件和乘員搭乘區(qū)的乘員輸送機來檢測人的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括 驅(qū)動電路，用于提供振蕩驅(qū)動信號； 電容傳感器，具有配置成響應(yīng)所述振蕩驅(qū)動信號而向第二電極產(chǎn)生電場的第一電極； 檢測電路，連接到所述電容傳感器，所述檢測電路感測所述電容傳感器的電容的變化，并且產(chǎn)生作為電容的函數(shù)的輸出；以及 控制器，響應(yīng)檢測電路輸出而有選擇地調(diào)整所述乘員輸送機的操作模式。
2.如權(quán)利要求I所述的系統(tǒng)，其中，所述第一和第二電極設(shè)置在位于所述乘員搭乘區(qū)的相對側(cè)上的乘員輸送機結(jié)構(gòu)組件的部分上，并且電容的變化由所述第一與第二電極之間 的電場中的人的存在而弓I起。
3.如權(quán)利要求I所述的系統(tǒng)，其中，所述第一電極包括設(shè)置在位于所述乘員搭乘區(qū)的第一側(cè)上的乘員輸送機結(jié)構(gòu)組件上的導電材料，并且所述第二電極包括設(shè)置在位于與第一側(cè)相對的所述乘員搭乘區(qū)的第二側(cè)上的乘員輸送機結(jié)構(gòu)組件上的導電材料。
4.如權(quán)利要求I所述的系統(tǒng)，其中，所述乘員輸送機結(jié)構(gòu)組件是欄桿，所述第一電極包括所述乘員搭乘區(qū)的一側(cè)上的欄桿的導電表面，而第二電極包括位于所述乘員搭乘區(qū)的相對側(cè)上的欄桿的導電表面。
5.如權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)，其中，所述欄桿由非導電材料來形成，并且導電材料設(shè)置在位于所述乘員搭乘區(qū)的相對側(cè)上的欄桿的表面上。
6.如權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，其中，所述非導電材料是玻璃。
7.如權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，其中，所述導電材料粘附于非導電的欄桿的表面。
8.如權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，其中，所述導電材料與非導電的欄桿整體地形成。
9.如權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，其中，所述導電材料分為多個部分。
10.如權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，其中，復用器連接所述部分，以便向所述檢測電路傳送所述電容傳感器的輸出。
11.如權(quán)利要求I所述的系統(tǒng)，其中，所述第一電極包括位于所述乘員輸送機的機器間中的感測導線，并且所述第二電極包括所述機器間中的接地組件。
12.如權(quán)利要求I所述的系統(tǒng)，所述驅(qū)動電路還包括 振蕩器，用于創(chuàng)建振蕩驅(qū)動信號； 放大器，連接到所述振蕩器，以便放大所述振蕩驅(qū)動信號； 阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)，連接在所述放大器與所述電容傳感器之間；以及 模式選擇器，能操作成驅(qū)動所選模式的所述電容傳感器。
13.如權(quán)利要求12所述的系統(tǒng)，其中，所述振蕩器的頻率為100kHz至I MHz。
14.如權(quán)利要求12所述的系統(tǒng)，其中，所述振蕩器的頻率為100kHz至150 kHz。
15.如權(quán)利要求I所述的系統(tǒng)，其中，所述檢測電路包括 比較器，配置成感測所述電容傳感器的電容的變化，并且產(chǎn)生作為所述電容傳感器的電容的函數(shù)的輸出。
16.—種檢測乘員輸送機的第一與第二欄桿之間的乘員的方法,所述方法包括 將電信號提供給所述第一欄桿上的第一電極，以便在所述第一電極與相對所述第一欄桿的第二欄桿上的所述第二電極之間生成電場；檢測所述第一與第二電極之間的電容的變化；以及 作為電容的所檢測的變化的函數(shù)來控制所述乘員輸送機的操作。
17.如權(quán)利要求16所述的方法，其中，電容的變化由所述第一與第二電極之間的電場中的人的存在而引起。
18.如權(quán)利要求16所述的方法，其中，所述第一電極包括設(shè)置在所述第一欄桿的表面上的導電材料，并且所述第二電極包括設(shè)置在所述第二欄桿的表面上的導電材料。
19.如權(quán)利要求16所述的方法，其中，所述電信號是低功率振蕩驅(qū)動信號。
20.如權(quán)利要求16所述的方法，其中，所述電信號的頻率為100kHz至I MHz。
21.一種檢測乘員輸送機的機器間中的人的方法，所述方法包括 將電信號傳送給位于所述機器間中的感測導線，以便在所述導線與所述機器間中與所述感測導線電隔離的導電組件之間創(chuàng)建電場； 檢測所述感測導線與所述導電組件之間的電容的變化；以及 作為電容的所檢測的變化的函數(shù)來控制所述乘員輸送機的操作。
22.如權(quán)利要求21所述的方法，其中，電容的變化由所述感測導線與導電組件之間的電場中的人的存在而引起。
23.如權(quán)利要求21所述的方法，其中，所述電信號是低功率振蕩驅(qū)動信號。
24.如權(quán)利要求21所述的方法，其中，所述電信號的頻率為100kHz至I MHz。
全文摘要
一種用于相對于乘員輸送機來檢測人的系統(tǒng)包括驅(qū)動電路，用于將振蕩驅(qū)動信號提供給配置成響應(yīng)所述振蕩驅(qū)動信號而向第二電極產(chǎn)生電場的電容傳感器的第一電極。檢測電路連接到電容傳感器，并且產(chǎn)生作為電容傳感器的電容的函數(shù)的輸出，使得檢測電路例如在人進入第一與第二電極之間的電場時感測電容傳感器的電容的變化?？刂破黜憫?yīng)由檢測電路所感測的電容的變化而有選擇地調(diào)整乘員輸送機的操作模式。
文檔編號B66B29/00GK102666353SQ200980162888
公開日2012年9月12日 申請日期2009年12月18日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月18日
發(fā)明者A.C.蘇, A.埃爾肯, A.森格, B.R.西威爾特, G.格施溫德特納, N.C.索爾德納, W.A.費羅內(nèi)西 申請人:奧的斯電梯公司