JP3010814B2 - Infrared detection circuit - Google Patents
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Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は赤外線検知回路に関する
ものであり、例えば、人体から輻射される赤外線エネル
ギーを検出して人体の移動や存在を検知したり、室内の
輻射エネルギーや室温を検出して空調制御を行うために
利用されるものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an infrared detecting circuit, for example, detecting infrared energy radiated from a human body to detect the movement or presence of a human body, or detecting indoor radiant energy or room temperature. It is used to perform air conditioning control.
【0002】[0002]
【従来の技術】図3に従来の赤外線検知回路を示す。図
中、Rtは赤外線感応抵抗体である。これは、温度変化
によって、自身の抵抗値を変化させる抵抗体(例えばサ
ーミスタ)よりなる。Rinは入力抵抗である。これ
は、赤外線感応抵抗体Rtの抵抗値変化を電圧変化に変
換するための抵抗である。Eは直流電源であり、その直
流電圧を赤外線感応抵抗体Rtと入力抵抗Rinにより
分圧することにより、赤外線感応抵抗体Rtの抵抗値変
化を入力電圧Vinの変化に変換するものである。入力
電圧Vinは、交流増幅器1と直流増幅器2に入力され
て、交流成分と直流成分をそれぞれ増幅される。以上の
信号処理を式で示すと、Vin=E×Rin/(Rin
+Rt)となる。2. Description of the Related Art FIG. 3 shows a conventional infrared detecting circuit. In the figure, Rt is an infrared sensitive resistor. This is composed of a resistor (for example, a thermistor) that changes its resistance value according to a temperature change. Rin is an input resistance. This is a resistor for converting a change in resistance value of the infrared sensitive resistor Rt into a change in voltage. E is a DC power supply, which converts the DC voltage into a change in the input voltage Vin by dividing the DC voltage by the infrared sensitive resistor Rt and the input resistor Rin. The input voltage Vin is input to the AC amplifier 1 and the DC amplifier 2, and the AC component and the DC component are amplified respectively. When the above signal processing is expressed by an equation, Vin = E × Rin / (Rin
+ Rt).
【0003】図4に赤外線感応抵抗体Rtの代表的な抵
抗値−温度特性を示す。図中、縦軸は抵抗体Rtの抵抗
値(Ω)であり、対数で表記されている。横軸は抵抗体
Rtの温度(℃)である。抵抗体Rtの熱容量を極力小
さく、熱抵抗を極力大きくすることによって、僅かな輻
射熱(赤外線)においても、抵抗体自身の温度が上昇
し、抵抗値の変化を起こすことが可能となる。FIG. 4 shows a typical resistance-temperature characteristic of the infrared sensitive resistor Rt. In the figure, the vertical axis represents the resistance value (Ω) of the resistor Rt, which is expressed in logarithm. The horizontal axis is the temperature (° C.) of the resistor Rt. By making the heat capacity of the resistor Rt as small as possible and making the thermal resistance as large as possible, the temperature of the resistor itself rises even with a small amount of radiant heat (infrared rays), and the resistance value can be changed.
【0004】この赤外線検知回路を人体の移動検知に応
用した場合の構成を図5に示す。図において、Lは光学
系であり、例えば、凸レンズや凹面鏡よりなる。Fは検
知視野であり、光学系Lを介して抵抗体Rtを投影した
大きさを有する。この検知視野F内に赤外線輻射体(例
えば人間M)が侵入すると、その赤外線が光学系Lを介
して抵抗体Rtに受光され、赤外線による輻射熱によっ
て、抵抗体Rtの温度が上昇する。そして、抵抗体Rt
と入力抵抗Rinにより直流電源Eの電圧を分圧して得
られた入力電圧Vinを交流増幅器1で増幅することに
より、入力電圧Vinの変化として人体の移動検知を行
うことが可能となる。FIG. 5 shows a configuration in the case where this infrared detection circuit is applied to detection of movement of a human body. In the figure, L is an optical system, for example, a convex lens or a concave mirror. F is a detection visual field, and has a size obtained by projecting the resistor Rt via the optical system L. When an infrared radiator (for example, a human M) enters the detection field of view F, the infrared ray is received by the resistor Rt via the optical system L, and the temperature of the resistor Rt rises due to radiation heat by the infrared ray. And the resistor Rt
Then, the input voltage Vin obtained by dividing the voltage of the DC power supply E by the input resistor Rin and the input voltage Vin is amplified by the AC amplifier 1, so that the movement of the human body can be detected as a change in the input voltage Vin.
【0005】ここで、赤外線輻射体(例えば人間M)が
検知視野Fを横切って移動する場合の各部の波形を図6
に示す。図において、(a)は検知視野F内を赤外線輻
射エネルギーを有する人間Mが通過する場合の視野内輻
射エネルギーの変化である。(b)はその人間Mからの
輻射熱によって、赤外線感応抵抗体Rtに引き起こされ
る抵抗値の変化である。(c)は赤外線感応抵抗体Rt
に引き起こされる抵抗値の変化による交流増幅器1への
入力電圧Vinの変化である。(d)はその入力電圧V
inの変化を交流増幅した場合の出力電圧V1の変化で
ある。FIG. 6 shows waveforms at various parts when an infrared radiator (for example, a human M) moves across the detection field of view F.
Shown in In the figure, (a) shows a change in radiation energy in the visual field when a person M having infrared radiation energy passes through the detection visual field F. (B) is a change in resistance value caused in the infrared-sensitive resistor Rt by the radiant heat from the person M. (C) is an infrared sensitive resistor Rt
Is a change in the input voltage Vin to the AC amplifier 1 due to a change in the resistance value caused by the above. (D) is the input voltage V
This is the change in the output voltage V1 when the change in is amplified by AC.
【0006】以上のように、赤外線検知回路を人体の移
動検知に応用する場合、検知視野F内を赤外線輻射エネ
ルギーを有する人間Mが通過することによって、赤外線
感応抵抗体Rtの抵抗値が変化し、その抵抗値の変化を
電圧値の変化として交流増幅することにより、人間Mの
移動を検知することが可能である。As described above, when the infrared detection circuit is applied to the detection of the movement of a human body, the resistance value of the infrared sensitive resistor Rt changes when the human M having infrared radiation energy passes through the detection field of view F. The movement of the person M can be detected by AC-amplifying the change in the resistance value as the change in the voltage value.
【0007】[0007]
【発明が解決しようとする課題】上記のような従来の赤
外線検知回路においては、周囲温度によって赤外線感応
抵抗体Rtの抵抗値が大きく変化するため、温度によっ
て感度が変化するという問題点があった。つまり、検出
された入力電圧Vinの赤外線感応抵抗体Rtの微小変
位dRtに対する変化dVinは、 Vin=E×Rin/(Rin+Rt)より、 dVin/dRt=−E×Rin/(Rin+Rt) 故に、dVin=−E×Rin×dRt/(Rin+R
t) 上式について、Rt=100〜10KΩ、Rin=1K
Ω、E=10V、dRt(%)=1%とする。ただし、
dRt(%)は各温度における抵抗値に対する変化分の
%で定義される。したがって、抵抗値の変化量(Ω)は
各温度で変化する。In the above-described conventional infrared detecting circuit, the resistance value of the infrared sensitive resistor Rt greatly changes depending on the ambient temperature, so that the sensitivity changes depending on the temperature. . That is, the change dVin of the detected input voltage Vin with respect to the minute displacement dRt of the infrared-sensitive resistor Rt is as follows: Vin = E × Rin / (Rin + Rt), dVin / dRt = −E × Rin / (Rin + Rt) Therefore, dVin = −E × Rin × dRt / (Rin + R
t) For the above equation, Rt = 100 to 10 KΩ, Rin = 1K
Ω, E = 10 V, dRt (%) = 1%. However,
dRt (%) is defined as% change in resistance value at each temperature. Therefore, the amount of change (Ω) in the resistance value changes at each temperature.
【0008】以上の条件において、dVinを計算した
結果を図7に示す。図においては、RtをRinで割っ
て、横軸を正規化している。図から明らかなように、d
VinはRt=Rinにおいて最大値を示し、Rt≠R
inにおいては、感度が低下していることが分かる。FIG. 7 shows the result of calculating dVin under the above conditions. In the figure, the horizontal axis is normalized by dividing Rt by Rin. As is clear from the figure, d
Vin shows the maximum value when Rt = Rin, and Rt ≠ R
At "in", it can be seen that the sensitivity is reduced.
【0009】また、上記の従来例では、検出された入力
電圧Vinに周囲温度と輻射熱による情報が混在してお
り、輻射熱だけ又は周囲温度だけの情報を取り出すこと
が困難である。なぜなら、検出電圧Vinは輻射熱量と
周囲温度のどちらによっても変化するからである。ただ
し、図5に示すように、検出された入力電圧Vinを交
流増幅すれば、一般に周囲温度変化は非常に緩慢である
ため、交流増幅器1の出力電圧V1には現れず、輻射熱
による情報のみを取り出すことができる。通常、この輻
射熱情報の変化分検知によって、人体の移動検知が行わ
れているが、上記の理由により輻射熱の直流情報のみを
取り出すことは困難であり、人体の存在検知を困難にし
ていた。Further, in the above conventional example, the detected input voltage Vin contains information on the ambient temperature and the radiant heat, and it is difficult to extract the information on only the radiant heat or the ambient temperature. This is because the detection voltage Vin changes depending on both the amount of radiation heat and the ambient temperature. However, as shown in FIG. 5, if the detected input voltage Vin is AC-amplified, the ambient temperature change is generally very slow, so that it does not appear in the output voltage V1 of the AC amplifier 1 and only information due to radiant heat is obtained. Can be taken out. Normally, the detection of a change in the radiant heat information is used to detect the movement of the human body. However, it is difficult to extract only the DC information of the radiant heat for the above-described reason, and it has been difficult to detect the presence of the human body.
【0010】本発明はこのような点に鑑みてなされたも
のであり、その目的とするところは、周囲温度によって
感度が変化することを防止できる赤外線検知回路を提供
することにある。また、本発明の他の目的とするところ
は、周囲温度と輻射熱の情報を個別に検出可能な赤外線
検知回路を提供することにある。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the foregoing, and an object of the present invention is to provide an infrared detecting circuit capable of preventing the sensitivity from being changed by the ambient temperature. Another object of the present invention is to provide an infrared detecting circuit capable of individually detecting information on ambient temperature and radiant heat.
【0011】[0011]
【課題を解決するための手段】請求項1記載の赤外線検
知回路にあっては、上記の課題を解決するために、図1
に示すように、赤外線の輻射エネルギーと周囲温度に感
応する赤外線感応抵抗体Rtと、前記赤外線感応抵抗体
Rtと略同一の温度−抵抗特性で周囲温度の変化に感応
する基準感熱抵抗体Rrefと、前記赤外線感応抵抗体
Rtと前記基準感熱抵抗体Rrefの直列回路に電流を
流すための直流電源Eと、前記各抵抗体Rt,Rref
よりも充分に抵抗値が小さく前記直列回路に流れる電流
を第1の電圧Vivに変換するための電流検出抵抗Ri
vと、第1の電圧Vivを直流増幅する直流増幅器2
と、前記赤外線感応抵抗体Rtと前記基準感熱抵抗体R
refの接続点に得られる第2の電圧Vinを交流増幅
する交流増幅器1と、前記直流電源Eの電源電圧と第1
の電圧Vivとの差の1/2に相当する基準電圧Vre
f=(E−Viv)/2と第2の電圧Vinとの差分を
増幅する直流差動増幅器3とを備え、前記直流増幅器2
の出力V3を周囲温度の検知出力とし、前記交流増幅器
1の出力V1を赤外線の輻射エネルギーの変化分の検知
出力とし、前記直流差動増幅器3の出力V2を赤外線の
輻射エネルギーの絶対値の検知出力としたことを特徴と
するものである。In order to solve the above-mentioned problems, an infrared detecting circuit according to the first aspect of the present invention will be described with reference to FIG.
As shown in the figure, an infrared sensitive resistor Rt sensitive to infrared radiation energy and ambient temperature, a reference thermal resistor Rref sensitive to a change in ambient temperature with substantially the same temperature-resistance characteristics as the infrared sensitive resistor Rt, A DC power supply E for supplying a current to a series circuit of the infrared-sensitive resistor Rt and the reference thermal resistor Rref, and the resistors Rt and Rref;
Current detecting resistor Ri for converting a current flowing through the series circuit into a first voltage Viv having a sufficiently smaller resistance value than
v and a DC amplifier 2 for DC amplifying the first voltage Viv
And the infrared sensitive resistor Rt and the reference thermal resistor R
an AC amplifier 1 for AC-amplifying a second voltage Vin obtained at a connection point of the ref;
Reference voltage Vre corresponding to 1/2 of the difference from the voltage Viv
f = (E-Viv) / 2 and a DC differential amplifier 3 for amplifying the difference between the second voltage Vin, the DC amplifier 2
Output V3 as an ambient temperature detection output,
1 output V1 is detected as a change in infrared radiation energy
And the output V2 of the DC differential amplifier 3 is
The detection output of the absolute value of the radiant energy is used.
【0012】また、請求項2記載の赤外線検知回路にあ
っては、同じ課題を解決するために、図2に示すよう
に、赤外線の輻射エネルギーと周囲温度に感応する赤外
線感応抵抗体Rtと、前記赤外線感応抵抗体Rtと略同
一の温度−抵抗特性で周囲温度の変化に感応する基準感
熱抵抗体Rrefと、前記赤外線感応抵抗体Rtと前記
基準感熱抵抗体Rrefの直列回路に電流を流すための
直流電源Eと、前記赤外線感応抵抗体Rtと前記基準感
熱抵抗体Rrefの接続点で検出される入力電圧Vin
を交流増幅する交流増幅器1と、前記直流電源Eの電源
電圧の1/2に相当する基準電圧Vref=E/2と前
記入力電圧Vinとの差分を増幅する第1の直流差動増
幅器3と、前記直列回路に流れる電流を電圧に変換する
ための帰還抵抗Rivを有する第2の直流差動増幅器4
とを備え、前記交流増幅器1の出力V1を赤外線の輻射
エネルギーの変化分の検知出力とし、前記第1の直流差
動増幅器3の出力V2を赤外線の輻射エネルギーの絶対
値の検知出力とし、前記帰還抵抗Rivにより第2の直
流差動増幅器4の出力として得られる電圧V4を周囲温
度の検知出力としたことを特徴とするものである。In order to solve the same problem, the infrared detecting circuit according to the second aspect of the present invention includes, as shown in FIG. 2, an infrared sensitive resistor Rt which is sensitive to infrared radiation energy and ambient temperature; In order to supply a current to a reference thermal resistor Rref which has substantially the same temperature-resistance characteristics as the infrared sensitive resistor Rt and which responds to a change in ambient temperature, and a series circuit of the infrared sensitive resistor Rt and the reference thermal resistor Rref. DC power supply E, and an input voltage Vin detected at a connection point between the infrared sensitive resistor Rt and the reference thermal resistor Rref.
An AC amplifier 1 for amplifying the input voltage Vin, a first DC differential amplifier 3 for amplifying a difference between a reference voltage Vref = E / 2 corresponding to a half of the power supply voltage of the DC power supply E and the input voltage Vin. A second DC differential amplifier 4 having a feedback resistor Riv for converting a current flowing through the series circuit into a voltage.
And the output V1 of the AC amplifier 1 is radiated by infrared radiation.
The first DC difference is used as the detection output for the change in energy.
The output V2 of the dynamic amplifier 3 is calculated based on the absolute value of the infrared radiation energy.
Of the second direct current by the feedback resistor Riv.
The voltage V4 obtained as the output of the
It is characterized in that it is a degree detection output .
【0013】[0013]
【作用】請求項1又は2記載の発明では、赤外線の輻射
エネルギーと周囲温度に感応する赤外線感応抵抗体Rt
以外に、前記赤外線感応抵抗体Rtと略同一の温度−抵
抗特性で周囲温度の変化に感応する基準感熱抵抗体Rr
efを設けて、これらの抵抗体Rt,Rrefの直列回
路に直流電源Eから電流を供給して、抵抗体Rt,Rr
efの接続点に得られる入力電圧Vinと所定の基準電
圧Vrefとの差分を直流差動増幅器3により増幅する
ようにしたから、周囲温度の影響を除去して、輻射熱の
絶対値を単独で検出することができ、また、周囲温度が
変化しても、赤外線の検出感度は常に最大とすることが
できる。なお、抵抗体Rtの輻射熱による抵抗値変化は
周囲温度による抵抗値変化よりも充分に小さいので、抵
抗体Rt,Rrefの直列回路に流れる電流を抵抗Ri
vにより電圧に変換して検出すれば、実質的に周囲温度
の情報を検出することができる。According to the first or second aspect of the present invention, the infrared-sensitive resistor Rt sensitive to infrared radiation energy and ambient temperature is provided.
In addition, the reference thermal resistor Rr which is sensitive to a change in ambient temperature with substantially the same temperature-resistance characteristics as the infrared sensitive resistor Rt.
ef, a current is supplied from a DC power supply E to a series circuit of these resistors Rt and Rref, and the resistors Rt and Rr
Since the difference between the input voltage Vin obtained at the connection point of ef and the predetermined reference voltage Vref is amplified by the DC differential amplifier 3, the influence of the ambient temperature is removed, and the absolute value of the radiant heat is independently detected. In addition, even if the ambient temperature changes, the detection sensitivity of infrared rays can always be maximized. Since the change in resistance of the resistor Rt due to radiant heat is sufficiently smaller than the change in resistance due to ambient temperature, the current flowing through the series circuit of the resistors Rt and Rref is changed to the resistance Ri.
If the voltage is converted into a voltage by v and detected, information on the ambient temperature can be substantially detected.
【0014】[0014]
【実施例】図1は請求項1記載の発明の構成を示す回路
図である。図1において、Rtは赤外線感応抵抗体であ
り、温度変化によって自身の抵抗値を変化させる抵抗体
である。抵抗体の熱容量を極力小さく、熱抵抗を極力大
きくすることによって、僅かな輻射熱(赤外線)におい
ても、抵抗体自身の温度が上昇し、抵抗値変化を起こす
ことが可能となる。次に、Rrefは基準感熱抵抗体で
ある。これは、赤外線感応抵抗体Rtと全く同一の抵抗
値と抵抗変化率を有する抵抗体である。ただし、外部か
らの輻射熱からは完全に遮断されている。つまり、抵抗
値や抵抗変化率に影響を与えない方法、空間的に絶縁さ
れた方法で、赤外線による輻射熱を遮断する。したがっ
て、周囲温度の変化に対して、各抵抗体Rt,Rref
は同一抵抗値を有して変化し、赤外線による輻射エネル
ギーが入光したときには、抵抗体Rtについてのみ抵抗
値が変化する。また、Rivは電流−電圧変換用の抵抗
であり、回路全体の電流値に影響を与えないように、各
抵抗体Rt,Rrefに比べて充分に小さい抵抗値とす
る。FIG. 1 is a circuit diagram showing the configuration of the first embodiment of the present invention. In FIG. 1, Rt is an infrared-sensitive resistor, which changes its resistance value according to a temperature change. By making the heat capacity of the resistor as small as possible and increasing the thermal resistance as much as possible, the temperature of the resistor itself rises even with a small amount of radiant heat (infrared rays), and the resistance value can be changed. Next, Rref is a reference thermal resistor. This is a resistor having exactly the same resistance value and resistance change rate as the infrared sensitive resistor Rt. However, it is completely shielded from external radiant heat. That is, radiant heat due to infrared rays is cut off by a method that does not affect the resistance value or the rate of change in resistance or by a method that is spatially insulated. Therefore, when the ambient temperature changes, each resistor Rt, Rref
Changes with the same resistance value, and when radiation energy due to infrared rays enters, the resistance value of only the resistor Rt changes. Riv is a resistor for current-voltage conversion, and has a sufficiently smaller resistance value than the resistors Rt and Rref so as not to affect the current value of the entire circuit.
【0015】Eは前記各抵抗体Rt,Rrefの抵抗値
変化を電圧に変換するための直流電源である。この直流
電源Eにより抵抗体Rt,Rrefを流れる電流は、電
流−電圧変換用の抵抗Rivにより電流検出電圧Viv
に変換される。この電流検出電圧Vivは、直流増幅器
2により直流増幅されて、出力電圧V3として出力され
る。また、抵抗体RtとRrefの接続点から検出され
た入力電圧Vinは交流増幅器1により交流増幅され
て、出力電圧V1が得られる。さらにまた、直流差動増
幅器3では、入力電圧Vinと基準電圧Vrefの差分
が直流増幅されて、出力電圧V2が得られる。なお、基
準電圧Vrefは、輻射熱情報のみを検出するための電
圧であり、Vref=(E−Viv)/2で与えられ
る。E is a DC power source for converting a change in the resistance value of each of the resistors Rt and Rref into a voltage. The current flowing through the resistors Rt and Rref by the DC power supply E is converted by the current-voltage conversion resistor Riv into the current detection voltage Viv.
Is converted to This current detection voltage Viv is DC-amplified by DC amplifier 2 and output as output voltage V3. The input voltage Vin detected from the connection point between the resistors Rt and Rref is AC-amplified by the AC amplifier 1 to obtain an output voltage V1. Furthermore, in the DC differential amplifier 3, the difference between the input voltage Vin and the reference voltage Vref is DC-amplified, and the output voltage V2 is obtained. Note that the reference voltage Vref is a voltage for detecting only radiant heat information, and is given by Vref = (E−Viv) / 2.
【0016】以下、図1に示す回路の動作について説明
する。抵抗Rivに得られる電流検出電圧Vivは、V
iv=E×Riv/(Rt+Rref+Riv)で与え
られるが、(Rt+Rref)≫Rivであるから、V
iv=E×Riv/(Rt+Rref)となる。ここ
で、(Rt+Rref)は周囲温度と輻射熱によって決
定されるので、直流増幅器2の出力電圧V3としては、
周囲温度情報と輻射熱情報を取り出すことができる。た
だし、人体からの輻射熱による抵抗値変化分は、周囲温
度変化によるものの通常1/100〜1/1000以下
であるため、そのような応用例においては、事実上、周
囲温度情報のみが得られることになる。The operation of the circuit shown in FIG. 1 will be described below. The current detection voltage Viv obtained from the resistor Riv is V
iv = E × Riv / (Rt + Rref + Riv). Since (Rt + Rref) ≫Riv, V
iv = E × Riv / (Rt + Rref). Here, since (Rt + Rref) is determined by the ambient temperature and the radiant heat, as the output voltage V3 of the DC amplifier 2,
Ambient temperature information and radiant heat information can be extracted. However, since the change in the resistance value due to the radiant heat from the human body is usually 1/100 to 1/1000 or less than the change due to the ambient temperature, in such an application, only the ambient temperature information can be obtained practically. become.
【0017】また、直流差動増幅器3により基準電圧V
ref=(E−Viv)/2と入力電圧Vinとの差動
増幅を行うことにより、出力電圧V2としては、輻射熱
情報のみを取り出すことができる。なぜならば、外部か
らの輻射エネルギーが全く無い場合は、たとえ周囲温度
が変化してもRt=Rrefとなって、Vin=(E−
Viv)/2=Vrefが成立し、V2=Vin−Vr
ef=0となるからである。したがって、たとえ周囲温
度が変化しても、出力電圧V2は絶えず0Vを維持し、
輻射熱によって抵抗体Rtの抵抗値が変化したときにの
み、出力電圧V2が現れる。Further, the reference voltage V
By performing differential amplification between ref = (E-Viv) / 2 and input voltage Vin, only radiant heat information can be extracted as output voltage V2. Because, when there is no radiant energy from the outside, even if the ambient temperature changes, Rt = Rref, and Vin = (E−
Viv) / 2 = Vref holds, and V2 = Vin−Vr
This is because ef = 0. Therefore, even if the ambient temperature changes, the output voltage V2 constantly maintains 0V,
The output voltage V2 appears only when the resistance value of the resistor Rt changes due to radiant heat.
【0018】さらに、出力電圧V1としては、従来例と
同じように、入力電圧Vinを交流増幅器1により交流
増幅することによって、輻射エネルギーの変化分を検出
することができる。以上の3つの出力電圧V1,V2,
V3を用いることによって、赤外線感応抵抗体Rtに入
射する輻射エネルギーの変化分、輻射エネルギーの絶対
値、周囲温度をそれぞれ独立に検出することが可能であ
る。Further, as the output voltage V1, as in the prior art, the input voltage Vin is AC-amplified by the AC amplifier 1, whereby a change in radiation energy can be detected. The above three output voltages V1, V2,
By using V3, it is possible to independently detect the change in the radiant energy incident on the infrared sensitive resistor Rt, the absolute value of the radiant energy, and the ambient temperature.
【0019】図2は請求項2記載の発明の構成を示す回
路図である。図2において、Rtは赤外線感応抵抗体、
Rrefは基準感熱抵抗体であり、これらは図1に示し
た各抵抗体Rt,Rrefと同様である。また、Riv
は電流−電圧変換用の抵抗であるが、図2の回路では、
これを直流差動増幅器4の帰還抵抗としているので、必
ずしも図1の回路のように各抵抗体Rt,Rrefに比
べて充分に小さい抵抗値とする必要はない。直流差動増
幅器4の非反転入力端子は接地されており、反転入力端
子は帰還抵抗Rivを介して出力端子に接続されると共
に、抵抗体Rref,Rtを介して直流電源Eの正極に
接続されている。直流電源Eの負極は接地されている。
抵抗体RtとRrefの接続点で検出される入力電圧V
inは交流増幅器1により交流増幅されると共に、直流
差動増幅器3の一方の入力とされている。直流差動増幅
器3の他方の入力には、基準電圧Vrefが印加されて
いる。この基準電圧は、輻射熱情報のみを検出するため
の電圧であり、Vref=E/2で与えられる。FIG. 2 is a circuit diagram showing the configuration of the second aspect of the present invention. In FIG. 2, Rt is an infrared-sensitive resistor,
Rref is a reference thermal resistor, which is the same as each resistor Rt, Rref shown in FIG. Also, Riv
Is a resistor for current-voltage conversion. In the circuit of FIG.
Since this is used as the feedback resistance of the DC differential amplifier 4, it is not always necessary to make the resistance value sufficiently smaller than each of the resistors Rt and Rref as in the circuit of FIG. The non-inverting input terminal of the DC differential amplifier 4 is grounded, the inverting input terminal is connected to the output terminal via a feedback resistor Riv, and connected to the positive terminal of the DC power supply E via resistors Rref and Rt. ing. The negative electrode of the DC power supply E is grounded.
Input voltage V detected at the connection point between resistors Rt and Rref
“in” is AC-amplified by the AC amplifier 1 and is used as one input of the DC differential amplifier 3. A reference voltage Vref is applied to the other input of the DC differential amplifier 3. This reference voltage is a voltage for detecting only radiant heat information, and is given by Vref = E / 2.
【0020】以下、図2に示す回路の動作について説明
する。直流差動増幅器4は、入力インピーダンスが非常
に高く、反転入力端子にも非反転入力端子にも入力電流
は流れ込まない。また、増幅率が非常に高いので、反転
入力端子と非反転入力端子は実質的に同電位となる。図
2に示す回路では、非反転入力端子が接地されているの
で、反転入力端子の電位は実質的に0Vとなる。また、
交流増幅器1と直流差動増幅器3の入力インピーダンス
も非常に高いので、抵抗体Rt,Rrefの接続点から
は電流が流出しない。このため、抵抗体Rt,Rref
に流れる電流は、E/(Rt+Rref)となり、この
電流が抵抗Rivにも流れる。したがって、直流差動増
幅器4の出力電圧V4は、V4=−E×Riv/(Rt
+Rref)となる。ここで、(Rt+Rref)は周
囲温度と輻射熱によって決定されるから、出力電圧V4
として、周囲温度情報と輻射熱情報を取り出すことがで
きる。ただし、人体からの輻射熱による抵抗値変化分
は、周囲温度変化によるものの通常1/100〜1/1
000以下であるため、そのような応用例においては、
事実上、周囲温度情報のみとなる。The operation of the circuit shown in FIG. 2 will be described below. The DC differential amplifier 4 has a very high input impedance, and no input current flows into the inverting input terminal or the non-inverting input terminal. Also, since the amplification factor is very high, the inverting input terminal and the non-inverting input terminal have substantially the same potential. In the circuit shown in FIG. 2, since the non-inverting input terminal is grounded, the potential of the inverting input terminal becomes substantially 0V. Also,
Since the input impedances of the AC amplifier 1 and the DC differential amplifier 3 are also very high, no current flows from the connection point between the resistors Rt and Rref. For this reason, the resistors Rt and Rref
Is E / (Rt + Rref), and this current also flows through the resistor Riv. Therefore, the output voltage V4 of the DC differential amplifier 4 is V4 = −E × Riv / (Rt
+ Rref). Here, since (Rt + Rref) is determined by the ambient temperature and the radiant heat, the output voltage V4
As a result, ambient temperature information and radiation heat information can be extracted. However, the change in the resistance value due to the radiant heat from the human body is usually 1/100 to 1/1 of that due to the change in the ambient temperature.
000 or less, so in such an application,
In effect, only ambient temperature information is provided.
【0021】また、抵抗体RtとRrefの接続点から
検出される入力電圧Vinは、E×Rref/(Rt+
Rref)で与えられるものであるが、直流差動増幅器
3により基準電圧Vref=E/2と入力電圧Vinと
の差動増幅を行うことにより、直流差動増幅器3の出力
電圧V2として、輻射熱情報のみを取り出すことができ
る。なぜならば、外部からの輻射エネルギーが全く無い
場合には、たとえ周囲温度が変化してもRt=Rref
となって、Vin=E/2=Vrefが成立し、V2=
Vin−Vref=0となるからである。したがって、
たとえ周囲温度が変化しても出力電圧V2は常に0Vを
維持し、輻射熱によって抵抗体Rtの抵抗値が変化した
ときにのみ、出力電圧V2が現れるものである。The input voltage Vin detected from the connection point between the resistors Rt and Rref is given by E × Rref / (Rt +
Rref), the DC differential amplifier 3 differentially amplifies the reference voltage Vref = E / 2 and the input voltage Vin to obtain the output voltage V2 of the DC differential amplifier 3 as radiant heat information. Only can be taken out. Because, when there is no external radiation energy, even if the ambient temperature changes, Rt = Rref
And Vin = E / 2 = Vref holds, and V2 =
This is because Vin−Vref = 0. Therefore,
Even if the ambient temperature changes, the output voltage V2 always maintains 0 V, and the output voltage V2 appears only when the resistance value of the resistor Rt changes due to radiant heat.
【0022】さらに、出力電圧V1としては、従来例と
同じように、入力電圧Vinを交流増幅器1により交流
増幅することによって、輻射エネルギーの変化分を検出
することができる。以上の3つの出力電圧V1,V2,
V4を用いることによって、赤外線感応抵抗体Rtに入
射する輻射エネルギーの変化分、輻射エネルギーの絶対
値、周囲温度をそれぞれ独立に検出することが可能であ
る。Further, as in the case of the conventional example, the output voltage V1 is subjected to AC amplification of the input voltage Vin by the AC amplifier 1 so that a change in radiation energy can be detected. The above three output voltages V1, V2,
By using V4, it is possible to independently detect the change in the radiant energy incident on the infrared sensitive resistor Rt, the absolute value of the radiant energy, and the ambient temperature.
【0023】[0023]
【発明の効果】請求項1又は2記載の赤外線検知回路で
は、周囲温度によって感度が変化することがなく、絶え
ず一定の感度を維持することができるという効果があ
り、また、赤外線感応抵抗体に入射する輻射エネルギー
の変化分と、輻射エネルギーの絶対値、及び周囲温度を
それぞれ独立に検出することができるという効果があ
る。According to the infrared detecting circuit of the present invention, the sensitivity is not changed by the ambient temperature, and the constant sensitivity can be constantly maintained. There is an effect that the variation of the incident radiation energy, the absolute value of the radiation energy, and the ambient temperature can be detected independently.
【図1】請求項1記載の発明の構成を示す回路図であ
る。FIG. 1 is a circuit diagram showing a configuration of the invention according to claim 1;
【図2】請求項2記載の発明の構成を示す回路図であ
る。FIG. 2 is a circuit diagram showing a configuration of the invention according to claim 2;
【図3】従来の赤外線検知回路を示す回路図である。FIG. 3 is a circuit diagram showing a conventional infrared detection circuit.
【図4】赤外線感応抵抗体の代表的な抵抗値−温度特性
を示す特性図である。FIG. 4 is a characteristic diagram showing a typical resistance-temperature characteristic of an infrared sensitive resistor.
【図5】赤外線検知回路を用いた人体移動検知装置の概
略構成を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing a schematic configuration of a human body movement detection device using an infrared detection circuit.
【図6】赤外線検知回路を用いた人体移動検知装置の動
作を示す波形図である。FIG. 6 is a waveform diagram showing an operation of the human body movement detection device using the infrared detection circuit.
【図7】従来の赤外線検知回路の周囲温度による感度の
変化を示す図である。FIG. 7 is a diagram showing a change in sensitivity according to the ambient temperature of a conventional infrared detection circuit.
Rt 赤外線感応抵抗体 Rref 基準感熱抵抗体 Riv 電流−電圧変換用の抵抗 Vref 基準電圧 Vin 入力電圧 Viv 電流検出電圧 1 交流増幅器 2 直流増幅器 3 直流差動増幅器 4 直流差動増幅器 E 直流電源 Rt Infrared sensitive resistor Rref Reference thermosensitive resistor Riv Resistance for current-voltage conversion Vref Reference voltage Vin Input voltage Viv Current detection voltage 1 AC amplifier 2 DC amplifier 3 DC differential amplifier 4 DC differential amplifier E DC power supply
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 桐畑 慎司 大阪府門真市大字門真1048番地 松下電 工株式会社内 (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01J 1/00 - 1/46 G01J 5/00 - 5/62 ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (72) Inventor Shinji Kiribata 1048 Kazuma, Kadoma, Osaka Prefecture Matsushita Electric Works, Ltd. (58) Field surveyed (Int. Cl. 7 , DB name) G01J 1/00-1 / 46 G01J 5/00-5/62
Claims (2)
感応する赤外線感応抵抗体と、前記赤外線感応抵抗体と
略同一の温度−抵抗特性で周囲温度の変化に感応する基
準感熱抵抗体と、前記赤外線感応抵抗体と前記基準感熱
抵抗体の直列回路に電流を流すための直流電源と、前記
各抵抗体よりも充分に抵抗値が小さく前記直列回路に流
れる電流を第1の電圧に変換するための電流検出抵抗
と、第1の電圧を直流増幅する直流増幅器と、前記赤外
線感応抵抗体と前記基準感熱抵抗体の接続点に得られる
第2の電圧を交流増幅する交流増幅器と、前記直流電源
の電源電圧と第1の電圧との差の1/2に相当する基準
電圧と第2の電圧との差分を増幅する直流差動増幅器と
を備え、前記直流増幅器の出力を周囲温度の検知出力と
し、前記交流増幅器の出力を赤外線の輻射エネルギーの
変化分の検知出力とし、前記直流差動増幅器の出力を赤
外線の輻射エネルギーの絶対値の検知出力としたことを
特徴とする赤外線検知回路。An infrared sensitive resistor sensitive to infrared radiation energy and ambient temperature; a reference thermal resistor sensitive to a change in ambient temperature with substantially the same temperature-resistance characteristics as the infrared sensitive resistor; A DC power supply for flowing a current through a series circuit of the sensitive resistor and the reference thermal resistor; and a DC power supply for converting a current flowing through the series circuit into a first voltage having a sufficiently smaller resistance value than each of the resistors. A current detection resistor, a DC amplifier for DC-amplifying a first voltage, an AC amplifier for AC-amplifying a second voltage obtained at a connection point between the infrared sensitive resistor and the reference thermal resistor, and an AC amplifier for the DC power supply. A DC differential amplifier for amplifying a difference between a reference voltage and a second voltage corresponding to a half of a difference between the power supply voltage and the first voltage , wherein an output of the DC amplifier is provided as a detection output of an ambient temperature;
And the output of the AC amplifier is
The output of the DC differential amplifier is red
An infrared detection circuit, wherein a detection output of an absolute value of radiant energy of an outside line is used .
感応する赤外線感応抵抗体と、前記赤外線感応抵抗体と
略同一の温度−抵抗特性で周囲温度の変化に感応する基
準感熱抵抗体と、前記赤外線感応抵抗体と前記基準感熱
抵抗体の直列回路に電流を流すための直流電源と、前記
赤外線感応抵抗体と前記基準感熱抵抗体の接続点で検出
される入力電圧を交流増幅する交流増幅器と、前記直流
電源の電源電圧の1/2に相当する基準電圧と前記入力
電圧との差分を増幅する第1の直流差動増幅器と、前記
直列回路に流れる電流を電圧に変換するための帰還抵抗
を有する第2の直流差動増幅器とを備え、前記交流増幅
器の出力を赤外線の輻射エネルギーの変化分の検知出力
とし、前記第1の直流差動増幅器の出力を赤外線の輻射
エネルギーの絶対値の検知出力とし、前記帰還抵抗によ
り第2の直流差動増幅器の出力として得られる電圧を周
囲温度の検知出力としたことを特徴とする赤外線検知回
路。2. An infrared sensitive resistor sensitive to infrared radiation energy and ambient temperature; a reference thermal resistor sensitive to changes in ambient temperature with substantially the same temperature-resistance characteristics as the infrared sensitive resistor; A DC power supply for passing a current through a series circuit of the sensitive resistor and the reference thermal resistor, and an AC amplifier for amplifying an input voltage detected at a connection point between the infrared sensitive resistor and the reference thermal resistor; A first DC differential amplifier for amplifying a difference between a reference voltage corresponding to a half of a power supply voltage of the DC power supply and the input voltage; and a feedback resistor for converting a current flowing through the series circuit into a voltage. and a second DC differential amplifier having the AC amplifier
Output of the detector to detect changes in infrared radiation energy
And the output of the first DC differential amplifier is
A detection output of the absolute value of the energy
The voltage obtained as the output of the second DC differential amplifier.
An infrared detection circuit, which has a detection output of an ambient temperature .
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20507391A JP3010814B2 (en) | 1991-08-15 | 1991-08-15 | Infrared detection circuit |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| JP20507391A JP3010814B2 (en) | 1991-08-15 | 1991-08-15 | Infrared detection circuit |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0545219A JPH0545219A (en) | 1993-02-23 |
| JP3010814B2 true JP3010814B2 (en) | 2000-02-21 |
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
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| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3010814B2 (en) |
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1991
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| JPH0545219A (en) | 1993-02-23 |
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