JP2019144188A - Radio wave sensor and device having the same - Google Patents
Radio wave sensor and device having the same Download PDFInfo
- Publication number
- JP2019144188A JP2019144188A JP2018030484A JP2018030484A JP2019144188A JP 2019144188 A JP2019144188 A JP 2019144188A JP 2018030484 A JP2018030484 A JP 2018030484A JP 2018030484 A JP2018030484 A JP 2018030484A JP 2019144188 A JP2019144188 A JP 2019144188A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- radio wave
- frequency
- signal
- transmission
- antenna
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Landscapes
- Geophysics And Detection Of Objects (AREA)
- Radar Systems Or Details Thereof (AREA)
Abstract
Description
本発明は、電波センサーに関し、電波を対象物に対して送信し、その対象物で反射された反射波を受信し、それらの送信波と受信波の合成波を検波した信号を解析することで対象物の動作情報や距離情報を特定する電波センサー及びそれを搭載した装置に関する。 The present invention relates to a radio wave sensor, which transmits a radio wave to an object, receives a reflected wave reflected by the object, and analyzes a signal obtained by detecting a synthesized wave of the transmitted wave and the received wave. The present invention relates to a radio wave sensor for specifying operation information and distance information of an object and a device equipped with the same.
一般家庭や公共の場所のトイレに例をとって説明すると、近年、これら一般家庭や公共の場所のトイレには温水洗浄便座の設置が進んでいる。温水洗浄便座の一部の機種では便蓋の開閉、便座の昇降、用便後の脱臭、用便後の便器の洗浄等を自動で行うものも市場に投入されている。 Taking an example of a toilet in a general home or public place, in recent years, the installation of a warm water washing toilet seat has been advanced in the toilet in a general home or public place. Some models of hot water flush toilet seats are also on the market that automatically open and close the toilet lid, lift and lower the toilet seat, deodorize after the toilet, and wash the toilet after the toilet.
それらの自動動作の制御には様々な人感センサーが使われている。例えば人がトイレの扉を開けて便器に近づいてくることの検知には焦電(PIR)センサーや電波ドップラーレーダーが使われている(特許文献1参照)。 Various human sensors are used to control these automatic movements. For example, a pyroelectric (PIR) sensor and a radio wave Doppler radar are used to detect that a person opens a toilet door and approaches a toilet (see Patent Document 1).
人が便座に着座していることの検知には便座に体重をかけたときに便座が数mm沈み込むことでスイッチがONになるマイクロスイッチ、人の臀部が便座に接していることを検知する静電容量変化検知型センサー、人が便座に腰掛けることによって便座にかかる圧力を検知する圧力センサー、人の腰部が便座直近に存在することを赤外線を腰部に照射し、反射してきた赤外線の強さを測定することで検知する赤外線近接センサー等が使われている。 To detect that a person is sitting on the toilet seat, a microswitch that turns on when the toilet seat sinks several millimeters when the weight is applied to the toilet seat, and detects that the person's buttocks are in contact with the toilet seat Capacitance change detection type sensor, pressure sensor that detects the pressure applied to the toilet seat when a person sits on the toilet seat, the intensity of the reflected infrared light by irradiating the waist with the infrared that the human waist is in the immediate vicinity of the toilet seat Infrared proximity sensors that detect by measuring
焦電(PIR)センサーや赤外線近接センサーは、人体の動作や人体がセンサーに近接していることを安価に、精度よく検知できるという利点があるが、焦電(PIR)センサーにも赤外線近接センサーにも赤外線を透過させるための窓が必要になるという欠点がある。 Pyroelectric (PIR) sensors and infrared proximity sensors have the advantage of being able to detect human movement and the proximity of the human body at low cost and with high accuracy, but pyroelectric (PIR) sensors are also infrared proximity sensors. In addition, there is a disadvantage that a window for transmitting infrared rays is required.
一般家庭のトイレに温水洗浄便座を設置する場合にはその赤外線透過窓の存在は問題にならないが、公共の場所のトイレに設置される温水洗浄便座では赤外線透過窓の内側に盗撮カメラを仕込まれる危険性があるため、公共の場所のトイレに設置される温水洗浄便座では赤外線透過窓が忌避される傾向にある。
従って、人が便座に近づいてくることの検知には電波ドップラーレーダーが、人が便座に着座していることの検知にはマイクロスイッチや静電容量変化検知型近接センサーが使用されることが多い。
The presence of infrared transmissive windows is not a problem when installing a warm water flush toilet seat in a general household toilet, but in a warm water flush toilet seat installed in a public toilet, a voyeur camera is placed inside the infrared transmissive window. Due to the danger, infrared transmissive windows tend to be avoided in warm water flush toilet seats installed in public toilets.
Therefore, radio wave Doppler radar is often used to detect that a person is approaching the toilet seat, and a microswitch or a capacitance change detection type proximity sensor is often used to detect that a person is sitting on the toilet seat. .
マイクロスイッチは機構的に単純で耐久性があり、しかも安価である。しかしながら、マイクロスイッチを用いた場合、人が便座に腰掛けたときに数mm便座が沈み込む物理的な動きによってスイッチをON、OFFするため、便座に腰掛ける瞬間に便座が下方に数mm沈み込む感覚があり、そのため便座の沈み込み動作を好ましく思わない利用者がいる。また、スイッチがON、OFFするときに発するカチッというクリック音を好ましく思わない利用者もいる。 Microswitches are mechanically simple, durable, and inexpensive. However, when a micro switch is used, the switch is turned on and off by a physical movement that sinks several millimeters when a person sits on the toilet seat, so the toilet seat sinks several millimeters downward at the moment of sitting on the toilet seat. For this reason, there are users who do not like the operation of sinking the toilet seat. In addition, there are users who do not like the clicking sound generated when the switch is turned on and off.
一方、静電容量変化検知型近接センサーは価格が高いという問題と、便座内での配置が難しいという問題がある。 On the other hand, the capacitance change detection type proximity sensor has a problem that it is expensive and that it is difficult to arrange in the toilet seat.
一般的な温水洗浄便座では便座を温めるヒーターが便座内に仕込まれている。ヒーターは便座の人肌が触れる部分全体を温める必要があるため便座表面のほぼ全面に配置されるが、人の着座を検知するための静電容量変化検知型センサーもまた人肌が触れる部分であるほぼ全面に設置しなくてはならないため、両者の配置場所が競合してしまい、機構設計に困難を生じるという問題がある。 In a general warm water washing toilet seat, a heater for warming the toilet seat is installed in the toilet seat. The heater needs to warm the entire surface of the toilet seat that touches the human skin, so it is placed almost on the entire surface of the toilet seat, but the capacitance change detection sensor for detecting human seating is also the part that touches the human skin. Since it has to be installed almost on the entire surface, there is a problem that the arrangement locations of both compete and the design of the mechanism becomes difficult.
人が便器に近づいてくることを検知する電波ドップラーレーダーを着座の検知にも使用しようとする試みもある。しかし、電波ドップラーレーダーは人の動きを検知するレーダーであるので、その特性上人が完全に静止しているとそこに人が存在していることを検知できなくなり、洗浄水が吐水されなくなったり、人がまだ便座に座っているのに人が存在しなくなったものとして便器洗浄動作が実行されたり、脱臭装置が始動したりするという問題がある。 There are also attempts to use radio wave Doppler radar, which detects when a person approaches a toilet, to detect seating. However, radio wave Doppler radar is a radar that detects the movement of people, so if the person is completely stationary due to its characteristics, it will not be possible to detect the presence of the person, and the washing water will not be discharged. However, there is a problem that the toilet cleaning operation is performed or the deodorizing device is started as if the person is still sitting on the toilet seat but no longer exists.
次に、電波ドップラーセンサーを用いた従来技術について説明する。
図4は、電波ドップラーセンサーを用いた従来技術1を示し、人の動きの検知に電波ドップラーレーダーを使用し、着座検知にマイクロスイッチを使用した温水洗浄便座500のブロック図である。
便座の開閉モーター、便座昇降モーター、温水洗浄水吐水弁、便器洗浄水吐水弁等の制御を行う中央制御マイコン530には、電波ドップラーレーダー501からの出力信号529と着座検知用マイクロスイッチ531が接続されている。電波周波数の信号を発振する発振手段508により発振された信号は、伝送線路509を介してアンテナ510に接続されている。
Next, a conventional technique using a radio wave Doppler sensor will be described.
FIG. 4 shows a
An output signal 529 from the radio wave Doppler radar 501 and a seating
アンテナ510は送信アンテナと受信アンテナが共用の場合もあるし、送信アンテナと受信アンテナが別個に設けられている場合もある。アンテナ510から対象物すなわち人体(図示せず)に対して送信波が送信され、対象物すなわち人体で反射された反射波が受信波としてアンテナ510で受信される。対象物がアンテナ510に接近してくるときにはドップラー効果により反射波すなわち受信波の周波数は送信波の周波数より高くなる。
In some cases, the
一方、対象物がアンテナ510から離反していくときにはドップラー効果により反射波すなわち、受信波の周波数は送信波の周波数より低くなる。送信波と受信波の周波数の差は近似的に対象物すなわち人体の移動速度に比例する。伝送線路509上には送信波と受信波の合成波が存在することになる。
On the other hand, when the object moves away from the
伝送線路509には検波手段511が接続されており、送信波と受信波の合成波は検波手段511で検波され、送信波の周波数と受信波の周波数の差分の周波数を持つ差分周波数信号513が抽出される。
A detection means 511 is connected to the
差分周波数信号513には人体の動きにより生じる周波数成分とは無関係な不要なノイズ周波数成分も含まれているので、フィルター515で不要ノイズ周波数成分が除去された信号517が抽出される。信号517は、増幅手段519で数十倍から数千倍に増幅された信号521がAD変換手段523でデジタル信号524に変換されデータ演算手段526に入力される。
Since the
デジタル信号524には前述のようにドップラー効果による人体の移動速度の情報が含まれているため、データ演算手段526でその人体の移動速度の情報から人体の移動を検知したことを示す信号527を生成し、中央制御マイコン530に送る。
中央制御マイコン530は人体の移動を検知したことを示す信号を受け取ると、人体がトイレの扉を開けて便器に近づいてきたものと判断し、次に、便蓋開閉モーターに対して便蓋を開けるよう指示する。この場合、便蓋が開いて人が便座に腰掛けると便座が数mm沈み込んで、マイクロスイッチ部531がオンになり、中央制御マイコン530は人が便座に腰掛けたものと判断する。
Since the
When the
図5は電波ドップラーセンサーを用いた従来技術2を示し、人の接近又は離反の検知に電波ドップラーレーダーを使用し、着座検知に静電容量変化型センサーを使用した温水洗浄便座600のブロック図である。
図5は、図4と比較して着座検知用マイクロスイッチ531が着座検知用静電容量変化型センサー631に置き替わっただけである。その動作は、図4とほぼ共通であり、人が便座に着座していることの検知方法のみが異なる。図5の温水洗浄便座600では、人が便座に着座すると人の肌が着座検知用静電容量変化型センサー631に近接するため、容量が増加する。中央制御マイコン630はこの容量の変化を演算によって求め、人が便座に着座していることを認識する。
FIG. 5 shows Prior Art 2 using a radio wave Doppler sensor, which is a block diagram of a hot water
In FIG. 5, the
図6は電波ドップラーセンサーを用いた従来技術3を示し、人体の動きの検知及び着座検知に電波ドップラーレーダーを使用した温水洗浄便座700のブロック図である。図6は、図4と比較して着座検知用マイクロスイッチ531が無くなっており、着座の検知も電波ドップラーレーダーで行う。つまり、電波ドップラーレーダーでは人の移動速度がわかるので、移動速度が早ければ人がトイレの扉を開けて便座に向かって移動してくる、あるいは便座から離れてトイレの扉を開けて出ていくと判断する。移動速度が小さければ便座に着座していると判断する。
FIG. 6 is a block diagram of a warm water
図4に示す従来技術1には以下のような課題があった。即ち、人体の動き検知用電波ドップラーレーダー500と着座検知用のマイクロスイッチ531の併用では、人が着座すると便座が沈み込んで便座が正しく固定されていないような感覚を覚える。またマイクロスイッチ531がオンになるとカチっと不快な音がする。また人が立ち上がると便座が浮き上がって臀部にくっついてくるような感覚を覚える。またマイクロスイッチ531がオフになると不快な音がする。
The
図5に示す従来技術2には以下のような課題があった。人体の動き検知用電波ドップラーレーダー600と着座検知用の静電容量変化検知型近接センサー631の併用では、静電容量変化検知型近接センサー631は価格が高い。また設置が難しい。一般的な温水洗浄便座を温めるヒーターは便座の人の肌が触れる部分全体を温める必要があるため便座全体に配置されるが、人の着座を検知するための静電容量変化検知型近接センサー631もまた人の肌が触れる部分全体に設置しなくてはならないため、両者の設置場所が競合してしまい、機構設計に困難を生じる。
The prior art 2 shown in FIG. 5 has the following problems. In the combined use of the radio wave Doppler
図6に示す従来技術3には以下のような課題があった。人の動きの検知及び着座検知の両方に電波ドップラーセンサー700を用いると人が便座に座って長時間動かないでいると着座していないものと判断され、温水洗浄水が吐出されなくなったり、人がまだ便座に座っているのに人が居なくなったものと判断されて便器洗浄動作が実行されたり、脱臭装置が作動したりする。
The prior art 3 shown in FIG. 6 has the following problems. If the radio
本発明は、上記課題に鑑み、人を含む対象物の動きに関する動作情報と、対象物とセンサーとの距離情報とが得られる電波センサーとそれを搭載した装置を提供することを目的とする。 In view of the above problems, an object of the present invention is to provide a radio wave sensor capable of obtaining operation information related to the movement of an object including a person and distance information between the object and the sensor and an apparatus equipped with the radio wave sensor.
上記目的を達成するため本発明の電波センサーは、
少なくとも2以上の変調信号を生成する変調信号生成手段と、
複数の変調信号のうちから一つの変調信号を選択する選択手段と、
変調信号生成手段から生成される変調信号により発振周波数が変調される発振手段と、
選択手段を時分割で切り替える制御手段と、
発振手段で発振された信号を送信電波として送信する送信アンテナと、
送信アンテナから送信された電波が対象物により反射して戻ってきた反射電波を受信電波として受信し、送信アンテナとは別個に設けられるか又は共用される受信アンテナと、
発振手段と少なくとも送信アンテナとを接続する伝送線路上に接続され、送信電波の周波数と受信電波の周波数の差分である差分周波数信号を取り出す検波手段と、
検波手段により出力される差分周波数信号から不必要な周波数成分を除去するフィルターと、
フィルターによって選択した差分周波数信号を増幅する増幅手段と、
増幅手段で増幅された差分周波数信号をデジタル信号へ変換するAD変換手段と、
AD変換手段により出力されるデジタル信号を演算して解析するデータ演算手段から成ることを特徴とする。
本発明の電波センサーによれば、制御手段によりレーダーモードの変調を、時分割で切り換えることが可能となり、対象物の移動方向に関わらず移動をしているか、していないかという対象物の動作情報及び対象物までの距離情報が得られる。
In order to achieve the above object, the radio wave sensor of the present invention is
Modulation signal generating means for generating at least two or more modulation signals;
Selecting means for selecting one modulation signal from a plurality of modulation signals;
Oscillating means whose oscillation frequency is modulated by a modulation signal generated from the modulation signal generating means;
Control means for switching the selection means in a time-sharing manner;
A transmission antenna that transmits the signal oscillated by the oscillation means as a transmission radio wave;
A reception antenna that receives a reflected radio wave reflected from an object and returned by the object as a reception radio wave; a reception antenna that is provided separately from or shared with the transmission antenna;
Detecting means connected to a transmission line connecting the oscillating means and at least the transmitting antenna, and for extracting a differential frequency signal which is a difference between the frequency of the transmitted radio wave and the frequency of the received radio wave;
A filter that removes unnecessary frequency components from the differential frequency signal output by the detection means;
Amplifying means for amplifying the differential frequency signal selected by the filter;
AD conversion means for converting the differential frequency signal amplified by the amplification means into a digital signal;
It comprises data calculation means for calculating and analyzing a digital signal output from the AD conversion means.
According to the radio wave sensor of the present invention, the modulation of the radar mode can be switched in a time-division manner by the control means, and the operation of the object whether or not the object moves regardless of the moving direction of the object. Information and distance information to the object can be obtained.
上記目的を達成するため本発明の別の電波センサーは、さらに、
電波信号送受信線路上で受信アンテナから第1の信号線路長の位置に接続され、送信電波の周波数と受信電波の周波数の差分である第1の差分周波数信号を取り出す第1の検波手段と、
伝送線路上で受信アンテナから第2の信号線路長の位置に接続され、送信電波の周波数と受信電波の周波数の差分である第2の差分周波数信号を取り出す第2の検波手段と、
第1の検波手段により出力される第1の差分周波数信号から不必要な周波数成分を除去する第1のフィルターと、
第2の検波手段により出力される第2の差分周波数信号2から不必要な周波数成分を除去する第2のフィルターと、
第1のフィルターによって選択した信号を増幅する第1の増幅手段と、
第2のフィルターによって選択した信号を増幅する第2の増幅手段と、
第1の増幅手段で増幅された第1の差分周波数信号及び第2の増幅手段で増幅された第2の差分周波数信号をデジタル値へ変換するAD変換手段と、
から成ることを特徴とする。
上記目的を達成するため本発明のさらに別の電波センサーは、上記構成において、さらに、送信アンテナから送信された電波が対象物や障害物に反射して戻ってきた反射電波を受信電波として受信し、送信アンテナとは別個に設けられる受信アンテナと、
発振手段から出力される信号を遅らせる遅延手段と、
受信アンテナから受信された受信波と、発振手段から出力される送信波が入力され、送信波の周波数と受信波の周波数の差分に相当する周波数の第1の差分周波数信号を取り出す第1の検波手段と、
発振手段から出力される信号を遅らせる遅延手段と、
受信アンテナから受信された受信波と、発振手段から出力される送信波を遅延手段で遅延された信号が入力され、送信波の周波数と受信波の周波数の差分に相当する周波数の第2の差分周波数信号を取り出す第2の検波手段と、
から成ることを特徴とする。 本発明の電波センサーによれば、制御手段によりレーダーモードの変調を、時分割で切り換えることが可能となり、対象物の移動方向を含む対象物の動作情報及び対象物までの距離情報が得られる。
In order to achieve the above object, another radio wave sensor of the present invention further includes:
A first detection means connected to a position of the first signal line length from the receiving antenna on the radio signal transmission / reception line, and for extracting a first differential frequency signal that is a difference between the frequency of the transmission radio wave and the frequency of the reception radio wave;
Second detection means connected to a position of the second signal line length from the receiving antenna on the transmission line, and for extracting a second differential frequency signal that is a difference between the frequency of the transmission radio wave and the frequency of the reception radio wave;
A first filter for removing unnecessary frequency components from the first differential frequency signal output by the first detection means;
A second filter for removing unnecessary frequency components from the second differential frequency signal 2 output by the second detection means;
First amplifying means for amplifying the signal selected by the first filter;
Second amplification means for amplifying the signal selected by the second filter;
AD conversion means for converting the first differential frequency signal amplified by the first amplification means and the second differential frequency signal amplified by the second amplification means into a digital value;
It is characterized by comprising.
In order to achieve the above object, according to another radio wave sensor of the present invention, in the above configuration, the radio wave transmitted from the transmission antenna is further reflected as a reception radio wave that is reflected by the object or obstacle. A receiving antenna provided separately from the transmitting antenna;
Delay means for delaying the signal output from the oscillating means;
First detection is performed by receiving a reception wave received from the reception antenna and a transmission wave output from the oscillating means, and extracting a first differential frequency signal having a frequency corresponding to the difference between the frequency of the transmission wave and the frequency of the reception wave. Means,
Delay means for delaying the signal output from the oscillating means;
A reception wave received from the reception antenna and a signal obtained by delaying the transmission wave output from the oscillation means by the delay means are input, and a second difference in frequency corresponding to the difference between the frequency of the transmission wave and the frequency of the reception wave A second detection means for extracting a frequency signal;
It is characterized by comprising. According to the radio wave sensor of the present invention, the modulation of the radar mode can be switched in a time division manner by the control means, and the motion information of the target object including the moving direction of the target object and the distance information to the target object can be obtained.
上記構成において、第1の検波手段と第2の検波手段の距離が、好ましくは、無変調時の送信電波の1/8波長に相当する距離である。
遅延手段の遅延量が、好ましくは、発振手段から出力される無変調時の信号の1/4波長に相当する。
複数の変調信号は、好ましくは、変調後の送信電波周波数を一定値にする、階段状に上昇又は下降させる及び連続的に上昇又は下降させる、の内少なくとも2つを含む。
送信電波の周波数は、好ましくは10GHz、24GHz及び77GHzの何れかの周波数帯である。
データ演算手段によって処理された情報は、好ましくは、対象物が移動方向に関わらず移動をしているか、していないかという対象物の動作情報と、送信アンテナから対象物までの距離情報である。
データ演算手段によって処理された情報は、好ましくは、対象物がアンテナに対して接近しているのか離反しているのかという対象物の動作情報と、送信アンテナから対象物までの距離情報であることを特徴とする、
データ演算手段によって処理される処理方式は、好ましくは、電波ドップラーレーダー方式、電波FMCWレーダー方式、電波FMリニア型定在波方式及び電波パルス圧縮レーダー方式のうち少なくとも2つを含む。
In the above configuration, the distance between the first detection means and the second detection means is preferably a distance corresponding to 1/8 wavelength of the transmission radio wave at the time of non-modulation.
The delay amount of the delay means preferably corresponds to a quarter wavelength of the signal without modulation output from the oscillation means.
The plurality of modulation signals preferably include at least two of a transmission radio wave frequency after modulation having a constant value, a stepwise increase or decrease, and a continuous increase or decrease.
The frequency of the transmission radio wave is preferably a frequency band of 10 GHz, 24 GHz, or 77 GHz.
The information processed by the data calculation means is preferably object operation information indicating whether the object is moving regardless of the moving direction and distance information from the transmitting antenna to the object. .
The information processed by the data calculation means is preferably the operation information of the object whether the object is approaching or moving away from the antenna and the distance information from the transmitting antenna to the object. Characterized by the
The processing method processed by the data calculation means preferably includes at least two of a radio wave Doppler radar method, a radio wave FMCW radar method, a radio wave FM linear standing wave method, and a radio wave pulse compression radar method.
上記目的を達成するため本発明の電波センサーを搭載した装置は、上記の何れかに記載の電波センサーを備えたことを特徴とする。
上記構成において、電波センサーを搭載した装置は、好ましくは、温水洗浄便座システム、現金自動預け払い機及びマルチファンクションプリンターの何れかである。
In order to achieve the above object, an apparatus equipped with the radio wave sensor of the present invention includes any of the radio wave sensors described above.
In the above-described configuration, the device equipped with the radio wave sensor is preferably any one of a hot water washing toilet seat system, an automatic teller machine, and a multifunction printer.
本発明の電波センサーによれば、電波を対象物に対して送信し、その対象物で反射された反射波を受信し、それらの送信波と受信波の合成波を検波した信号を解析することにより、対象物の動作情報や対象物に関する距離情報を提供することができる。 According to the radio wave sensor of the present invention, a radio wave is transmitted to an object, a reflected wave reflected by the object is received, and a signal obtained by detecting a combined wave of the transmitted wave and the received wave is analyzed. Thus, it is possible to provide the operation information of the object and the distance information about the object.
本発明の電波センサーを搭載した装置によれば、設置が容易で、対象物の動作情報や対象物に関する距離情報を得ることができる電波センサーを使用しているので、従来生じていた誤動作や音の発生のない、例えば温水洗浄便座システムを提供することができる。 According to the apparatus equipped with the radio wave sensor of the present invention, since the radio wave sensor that can be easily installed and can obtain the operation information of the target object and the distance information about the target object is used, For example, a warm water washing toilet seat system can be provided.
以下、図面を参照しながら本発明を実施するための形態について説明するが、本発明の範囲は実施形態に限定されることなく適宜変更することができる。特に、図面に記載した各部材の形状、寸法、位置関係などについては概念的な事項を示すに過ぎず、その適用場面に応じて変更することができる。各図において、同一の又は対応する部材等には同一の符号を付している。 Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings. However, the scope of the present invention is not limited to the embodiments, and can be appropriately changed. In particular, the shape, dimensions, positional relationship, and the like of each member described in the drawings merely show conceptual matters, and can be changed according to the application scene. In the drawings, the same or corresponding members are denoted by the same reference numerals.
(第1の実施形態)
図1は本発明の第1の実施形態に係る電波センサー100を用いた温水洗浄便座システムのブロック図である。
電波センサー100は、少なくとも2以上の複数の変調信号104、105を生成する変調信号生成手段102、103と、複数の変調信号のうちから一つの変調信号を選択する選択手段106と、選択手段106から生成される変調信号により発振周波数が変調される発振手段108と、選択手段106を時分割で切り替える制御手段128と、発振手段108で発振された信号を送信電波として送信する送信アンテナ110と、送信アンテナ110から送信された電波が対象物や障害物に反射して戻ってきた反射電波を受信し、送信アンテナ110とは別個に設けられるか又は共用される受信アンテナと、発振手段108と少なくとも送信アンテナ110とを接続する伝送線路109上に接続され、送信電波の周波数と受信電波の周波数の差分である差分周波数信号を取り出す検波手段111と、検波手段111により出力される差分信号から不必要な周波数成分を除去するフィルター115と、フィルター115によって選択した信号を増幅する増幅手段119と、増幅手段119で増幅された差分周波数信号121をデジタル値へ変換するAD変換手段123と、AD変換手段123により出力されるデジタル信号124を演算して解析するデータ演算手段126と、を含んで構成される。
本発明の電波センサーは、例えば様々な荷物や障害物或いは動物などを対象物とすることもできるが、以下の説明においては、電波センサーの対象物を人又は人体とする電波人感センサーとして説明する。また、設置場所及び配置対象物も、各種の場所や検知すべき様々な対象装置類などに適用できることは言うまでもない。
(First embodiment)
FIG. 1 is a block diagram of a warm water washing toilet seat system using a
The
The radio wave sensor of the present invention can be used for various loads, obstacles, animals, and the like, for example. However, in the following description, the radio wave sensor is described as a radio wave sensor that uses the radio wave sensor as a human or human body. To do. Needless to say, the installation location and the arrangement target can also be applied to various locations and various target devices to be detected.
電波人感センサー100の出力127は、この電波人感センサー100を搭載した装置の中央制御用マイコン130に入力される。中央制御用マイコン130としては、マイコンやFPGA等を使用することができる。
The
電波人感センサー100を搭載した装置130は、例えば、電波人感センサー100を搭載した温水洗浄便座システム、電波人感センサー110を搭載した現金自動預け払い機(ATM)、マルチファンクションプリンター(MFP)等があげられる。図示の場合には、電波人感センサー100を搭載した温水洗浄便座システムの央制御用コンピュータにより、便座の開閉モーター、便座昇降モーター、温水洗浄水吐水弁、便器洗浄水吐水弁の制御を行う場合を示している。
The
第1の変調信号生成手段102から第1の変調信号104が生成される。第n(ここで、nは、2以上の整数である。)番目の変調信号生成手段103からは第1の変調信号104とは異なる第n番目の変調信号105が生成される。
The
図1では二つの変調信号生成手段102、103しか示していないが、本発明における変調信号生成手段の数は二つに限定されるものではなく、生成される変調信号が互いに異なればもっと数が多くてもかまわない。
Although FIG. 1 shows only two modulation
変調信号104と変調信号105は選択手段106に入力され、制御手段128からの選択信号129によって変調信号104、変調信号105のうち一つを選択して発振手段変調信号107として出力する。変調後に送信される電波の周波数、つまり送信電波周波数及び受信電波周波数は、レーダーで使用される10GHz(Xバンドとも呼ばれている)、24GHz(Kバンドとも呼ばれている)及び77GHz(Wバンドとも呼ばれている)の何れかの周波数帯とすることができる。
The
発振手段108は送信電波となる信号を発生させる機能を有している。発振手段108に変調が掛からなければ、つまり無変調時には、ある一定の周波数の信号を発生するものとする。発振手段108は一般的には電圧制御発振器(VCO)が用いられる。その場合には変調信号104、105は電圧信号が用いられる。 The oscillation means 108 has a function of generating a signal that becomes a transmission radio wave. If the oscillation means 108 is not modulated, that is, when there is no modulation, a signal having a certain frequency is generated. The oscillation means 108 is generally a voltage controlled oscillator (VCO). In this case, voltage signals are used as the modulation signals 104 and 105.
本発明の発振手段108は電圧制御発振器(VCO)に限定されない。電流制御発振器(CCO)でもデジタル制御発振器(DCO)でも構わない。変調をかけられる発振器なら何でも構わない。 The oscillation means 108 of the present invention is not limited to a voltage controlled oscillator (VCO). A current controlled oscillator (CCO) or a digitally controlled oscillator (DCO) may be used. Any oscillator that can be modulated is acceptable.
発振手段108から発信された信号は伝送線路109を介してアンテナ110に接続される。伝送線路109は、発振手段108とアンテナ110とを接続し、基板上に設けられるストリップ線路や同軸ケーブルを使用することができる。アンテナ110は送信アンテナと受信アンテナを別個に設けても構わないし、又は共用しても構わない。図1のアンテナ110は、送受信共用アンテナである。 A signal transmitted from the oscillation means 108 is connected to the antenna 110 via the transmission line 109. As the transmission line 109, a strip line or a coaxial cable provided on the substrate can be used by connecting the oscillation means 108 and the antenna 110. The antenna 110 may be provided with a transmission antenna and a reception antenna separately or may be shared. The antenna 110 in FIG. 1 is a transmission / reception shared antenna.
アンテナ110に到達した信号は電波としてアンテナ110から放出される。電波人感センサー100の対象物、つまり、人体で反射した電波は受信波としてアンテナ110に戻り、伝送線路109上を発振手段108に向かって進む。伝送線路109上では送信波と受信波の合成波が存在することになる。
A signal that reaches the antenna 110 is emitted from the antenna 110 as a radio wave. An object of the radio wave
検波手段111は送信波と受信波の合成波を検波するので送信波と受信波の変調がかかっていない時の周波数成分は除去され、送信波の周波数と受信波の周波数の差分の周波数を持つ差分周波数信号113が取り出されてフィルター115に送られる。 Since the detection means 111 detects the combined wave of the transmission wave and the reception wave, the frequency component when the transmission wave and the reception wave are not modulated is removed, and has a frequency that is the difference between the frequency of the transmission wave and the frequency of the reception wave. The difference frequency signal 113 is extracted and sent to the filter 115.
差分周波数信号113には様々なノイズ周波数成分が含まれているので、フィルター115で対象物の動きに関係のない周波数成分の信号、すなわちノイズが除去され、選択された差分周波数信号113が増幅手段119に入力される。 Since the differential frequency signal 113 includes various noise frequency components, the filter 115 removes the frequency component signal that is not related to the movement of the object, that is, noise, and the selected differential frequency signal 113 is amplified. 119 is input.
ノイズが除去された信号117は、増幅手段119で数十倍から数千倍の振幅に増幅されたアナログ信号121となり、AD変換手段123に入力される。
The
AD変換手段123でデジタル値に変換されたデジタル信号124はデータ演算手段126に送られる。
The
データ演算手段126ではAD変換後のデジタルデータ124を解析して演算処理し、対象物が動いているのか停止しているのか、対象物が接近してくるのか離反していくのか、対象物の移動速度、アンテナから人体までの距離等の対象物の動作及び状態情報、すなわち検知結果127が抽出される。
The data calculation means 126 analyzes and calculates the
対象物の検知結果127は中央制御マイコン130に送られる。例えば、発振手段108が電圧制御発振器(VCO)であり、変調信号生成手段102から生成される変調信号104が一定電圧信号で、変調信号生成手段103から生成される変調信号105が階段(ステップ)状に上昇し、ある値に達したら階段(ステップ)状に下降するような電圧信号である構成を仮定する。
The
上記構成の場合、選択された変調信号107が一定電圧である期間はこの電波人感センサー100は対象物の動きの有無と対象物の移動速度情報が得られる電波ドップラーレーダーとして機能させることができ、対象物の移動の有無・移動速度を検知できる。
In the case of the above configuration, the radio wave
さらに、選択された変調信号107が階段(ステップ)状に上昇又は下降する期間にはこの電波人感センサー100は、リニアFM型定在波レーダーとして機能させることができ、対象物の電波人感センサー100からの距離情報を検知できる(特許文献2参照)。
Further, during the period when the selected
この電波人感センサー100を温水洗浄便座の便蓋開閉のための人体の動きを検知する目的と、用便後に一定時間稼働する脱臭装置の起動・停止及び洗浄水吐水開始や停止のための便座に対する人体の着座を検知する目的で使用し、温水洗浄便座にこの電波人感センサー100が取り付けられているものと仮定する。
This
簡単のために制御手段123は、選択手段106の変調信号104と変調信号105を時分割で制御するために、例えば100msの所定の時間間隔で交互に切り替えるものと仮定する。
この場合、最初の100ms期間では一定の周波数の電波がアンテナ110から対象物に向けて送信され、次の100ms期間では階段(ステップ)状に周波数が上昇し、そして下降して元の周波数に戻るような電波がアンテナ110から対象物に向けて送信される。
For simplicity, it is assumed that the
In this case, a radio wave having a constant frequency is transmitted from the antenna 110 toward the object in the first 100 ms period, and in the next 100 ms period, the frequency rises in a staircase (step) shape, and then falls and returns to the original frequency. Such a radio wave is transmitted from the antenna 110 toward the object.
つまり、電波人感センサーは100ms毎に送信電波周波数が固定のドップラーレーダーモードと、送信電波周波数を階段(ステップ)状に上昇又は下降させたリニアFM型定在波レーダーモードとを交互に繰り返しながら動作していることになる。 In other words, the radio wave human sensor alternately repeats the Doppler radar mode in which the transmission radio frequency is fixed every 100 ms and the linear FM standing wave radar mode in which the transmission radio frequency is increased or decreased in a stepped manner. Will be working.
人がトイレに入っていない初期状態では温水洗浄便座はこの電波人感センサー100のドップラーレーダーが人体の動きを検知した信号を発するのを待っている。人がトイレの扉を開けてトイレに入って便器に近づいてくると、アンテナ110から送信された電波が人に当たって反射され、アンテナ110に戻ってくる。
In the initial state where no person is in the toilet, the warm water washing toilet seat is waiting for the Doppler radar of the radio wave
従って、伝送線路109上にはある周波数の送信波と、それより高い周波数の受信波の合成波が存在することになる。人が便器に搭載されている電波人感センサー100に向かって近づいてくるとドップラー効果により受信波の周波数は上昇する。検波手段111で合成波を検波すると、送信波と受信波の差分の周波数を持つ差分周波数信号113が得られる。差分周波数信号113の周波数は近似的に人間の移動速度に比例する。これにより、制御手段128によりドップラーレーダーモードが動作している場合には、対象物が移動方向に関わらず移動をしているか、していないかという対象物の動作情報が得られる。
Therefore, a transmission wave having a certain frequency and a composite wave of a reception wave having a higher frequency exist on the transmission line 109. When a person approaches toward the
人間がトイレに入ってきて便座に向かってくる速度には下限、上限があるので、差分周波数信号113の周波数にも上限、下限がある。その上限、下限周波数から外れた周波数成分はノイズと考えられるのでフィルター115で除去することが望ましい。 Since there is a lower limit and an upper limit on the speed at which a person enters the toilet and heads toward the toilet seat, the frequency of the differential frequency signal 113 also has an upper limit and a lower limit. Since the frequency component deviating from the upper and lower limit frequencies is considered as noise, it is desirable to remove it by the filter 115.
フィルター115で選択した信号の振幅は一般的に数10μV〜数mVと非常に小さいので、アンプ、即ち増幅手段19で数十倍から数千倍に増幅する。増幅された信号はAD変換手段123でデジタル値に変換されて後段のデータ演算手段126に送られる。 Since the amplitude of the signal selected by the filter 115 is generally very small, from several tens of μV to several mV, it is amplified by an amplifier, that is, the amplifying means 19 to several tens to several thousand times. The amplified signal is converted into a digital value by the AD conversion means 123 and sent to the data calculation means 126 at the subsequent stage.
前述のとおり、差分周波数信号113の周波数は近似的に人の移動速度に比例するので、AD変換後のデジタル信号124を解析して周波数を求めれば人の移動速度がわかるが、移動方向はわからない。その移動速度がある範囲に入っていればそれは人体の移動であると判断し、人体が移動しているとの検知結果を中央制御マイコン130に送って便蓋を開ける。人は便蓋が上がるのを待ってから便座に腰かける。
As described above, since the frequency of the difference frequency signal 113 is approximately proportional to the moving speed of the person, the moving speed of the person can be known by analyzing the
次に、温水洗浄便座は便蓋を上げた後、電波人感センサー100のリニアFM型定在波レーダーモードの検知結果に着目する。人が便座に腰掛けている状態でアンテナ110から送信された電波が腰掛けている人に当たって反射され、受信波としてアンテナ110に戻ってくる。
Next, after the toilet seat is lifted up, the warm water washing toilet seat pays attention to the detection result of the
従って、伝送線路109上には送信波と、受信波の合成波が存在することになる。 Therefore, a composite wave of a transmission wave and a reception wave exists on the transmission line 109.
検波手段111で合成波を検波すると、送信波と反射波の差分の周波数を持つ差分周波数信号113が得られる。差分周波数信号113には人と電波人感センサー100のアンテナ100までの距離情報が含まれている。
When the synthesized wave is detected by the detection means 111, a differential frequency signal 113 having a frequency difference between the transmitted wave and the reflected wave is obtained. The differential frequency signal 113 includes distance information between the person and the
この差分周波数信号113をフィルター115に通して不要周波数成分を除去し、さらに増幅手段119で数十倍から数千倍に増幅し、AD変換手段123でデジタル変換してデータ演算手段126に入力する。 The difference frequency signal 113 is passed through the filter 115 to remove unnecessary frequency components, further amplified by the amplification means 119 to several tens to several thousand times, converted into digital data by the AD conversion means 123, and input to the data calculation means 126. .
データ演算手段126では、入力されたデジタル信号124を高速フーリエ変換(FFT)の処理をして、周波数軸の信号を時間軸の信号に変換し、時間軸の信号から、人と電波人感センサー100との距離情報を算出する。算出した距離が所定の範囲内、例えば0cm〜40cmならば人が便座に座っていると判断し、着座しているという検知結果を生成し、中央制御マイコン130に送り、中央制御マイコン130はまだ便座に腰掛けているものと判断して温水吐水を許可し脱臭装置は停止させ、便器洗浄水を止水させる。
The data calculation means 126 performs fast Fourier transform (FFT) processing on the input
人と電波人感センサー100の距離がある範囲内、例えば40cm〜80cmならば人が便座から立ち上がったと判断して温水吐水を停止し、脱臭装置の動作を開始して便器洗浄水は止水したままにする。
If the distance between the person and the
さらに、人と電波人感センサー100の距離がある距離、例えば80cm以上になったら人が便器から離れていくものと判断し、温水吐水を停止したままにし、脱臭装置の動作を継続し、便器洗浄水を吐水させる。その後、ある一定時間が経過したら脱臭装置の動作を停止し、便蓋を閉じて一連の動作を完了させる。
Furthermore, when the distance between the person and the
上記の説明では、人が温水洗浄便座に近づいてくることの検知にドップラーレーダーだけを使用し、人が便座に着座していることの検知にリニアFM型定在波レーダーを使用しているが、本発明はその使用方法を限定するものではなく、両者の検知結果を常時モニターして両者の検知結果から温水洗浄便座の動作を決定しても構わない。 In the above description, only the Doppler radar is used to detect that a person is approaching the warm water flush toilet seat, and the linear FM standing wave radar is used to detect that a person is seated on the toilet seat. The present invention does not limit the method of use, and the detection results of both may be constantly monitored and the operation of the warm water toilet seat may be determined from the detection results of both.
また、上記ではドップラーレーダーとリニアFM型定在波レーダーを100ms毎に交互に動作させたが、本発明はその使用方法に限定するものではなく、ある時間ではドップラーレーダーだけ動作させてリニアFM型定在波レーダーを停止させ、ある時間ではドップラーレーダーを停止させてリニアFM型定在波レーダーだけを動作させてもよい。 In the above description, the Doppler radar and the linear FM type standing wave radar are alternately operated every 100 ms. However, the present invention is not limited to the usage method, and only the Doppler radar is operated at a certain time. The standing wave radar may be stopped, and the Doppler radar may be stopped at a certain time to operate only the linear FM standing wave radar.
さらに両者が動作する時間の割合を動的に変化させても構わない。
なお、上述の電波人感センサー100を構成する構成要件はハードウェアに限らず、ソフトウェア(プログラム)で実現しても構わない。
Furthermore, you may change dynamically the ratio of the time which both operate | move.
Note that the constituent requirements of the above-described
本実施形態の電波人感センサー100によれば、制御手段128によりドップラーレーダーモードが動作している場合には、対象物が移動方向に関わらず移動をしているか、していないかという対象物の動作情報が得られる。さらに、この電波人感センサー100によれば、制御手段128によりリニアFM型定在波レーダーモードが動作している場合には、対象物までの距離情報が得られる。
According to the radio wave
(第2の実施形態)
図2は本発明の第2の実施形態に係る電波人感センサー200を用いた温水洗浄便座システムのブロック図である。
図2の本発明の第2の実施形態のブロック図と、図1の本発明の第1の実施形態のブロック図との違いは検波手段、差分周波数信号、フィルター、増幅手段(Amp)の個数だけである。図2のアンテナ210は、送受信共用アンテナである。
(Second Embodiment)
FIG. 2 is a block diagram of a warm water washing toilet seat system using the radio wave
The difference between the block diagram of the second embodiment of the present invention in FIG. 2 and the block diagram of the first embodiment of the present invention in FIG. 1 is the number of detection means, differential frequency signals, filters, and amplification means (Amp). Only. The
第1の実施形態では、検波手段111、差分周波数信号113、フィルター115、増幅手段119はそれぞれ1系統しかなかったが、第2の実施形態の電波人感センサー200では、それぞれ2系統を備えており、第1及び第2の検波手段211、212とアンテナ210との距離が異なる。両者の違いはこれだけであり、第1の実施形態と第2の実施形態の動作が同じ箇所の説明は割愛し、両者の動作が異なる箇所についてだけ説明する。
In the first embodiment, there are only one detection means 111, differential frequency signal 113, filter 115, and amplification means 119, but the radio
第2の実施形態では、検波手段が第1の検波手段211と第2の検波手段212の二つあり、第1の検波手段211はアンテナ210から伝送線路長1の距離で接続され、第2の検波手段212はアンテナ210から伝送線路長2の距離で接続されており、一般的には伝送線路長1と伝送線路長2の長さの差は発振手段208の変調がかかっていないときの送信波の波長のほぼ1/8に設定される。
In the second embodiment, there are two detection means, that is, a first detection means 211 and a second detection means 212. The first detection means 211 is connected at a distance of the
伝送線路長1と伝送線路長2の長さの差が送信波の波長のほぼ1/8であると、第1の検波手段211が受ける送信波と受信波の位相差と比較して、第2の検波手段212が受ける送信波と受信波の位相差は送信波の波長のほぼ1/4になる。
If the difference in length between the
電波人感センサー200では、第1の検波手段211により出力される第1の差分周波数信号213は、第1のフィルター215に入力され、雑音が除去されて第1の増幅器219に入力され、増幅された第1の差分周波数信号であるアナログ信号はAD変換手段223に入力され、AD変換手段223からの第1のデジタルデータ224がデータ演算手段226に入力される。
同様に、第2の検波手段212により出力される第2の差分周波数信号214は、第2のフィルター216に入力され、雑音が除去されて第2の増幅器220に入力され、増幅された第2の差分周波数信号であるアナログ信号はAD変換手段223に入力され、AD変換手段223からの第2のデジタルデータ225がデータ演算手段226に入力される。
さらに、データ演算手段226で処理された情報127が、中央制御マイコン230に出力される。
In the
Similarly, the second
Further, the
第2の実施形態によれば、第1の変調信号生成手段202が固定電圧を発生し、第n番目の変調信号生成手段203が階段(ステップ)状に上昇又は下降する電圧を発生する場合を仮定する。固定電圧で変調がかけられた場合、即ち変調がかけられていない無変調時にはドップラーレーダーモードでは第1の実施形態のドップラーモードで検知できた対象物の移動の有無、移動速度に加えて、接近か離反かという移動方向を検知できるという利点が生じる。
According to the second embodiment, the first modulation
送信波に変調がかけられていないドップラーレーダーモードで対象物がアンテナ210に対して接近してくる場合には第1の差分周波数信号213の位相は第2の差分周波数信号214の位相より早くなる。
When an object approaches the
逆に、対象物がアンテナ210に対して離反していく場合には第1の差分周波数信号213の位相は第2の差分周波数信号214の位相より遅くなる。
Conversely, when the object moves away from the
従って、この電波人感センサー200によれば、データ演算手段226で第1の差分周波数信号213と第2の差分周波数信号214の位相を比較してどちらが早いかを求めれば対象物が電波人感センサー200に接近してくるのかそれとも離反していくのかを検知結果として出力できる。これにより、温水洗浄便座に対する人体の動きがより詳しくわかるため便蓋の開閉動作や温水の吐水又は停止動作や脱臭装置の起動又は停止動作や便器洗浄水の吐水・止水動作の確度が向上する。
Therefore, according to this
(第3の実施形態)
図3は本発明の第3の実施形態に係る電波人感センサー300を用いた温水洗浄便座システムのブロック図である。
(Third embodiment)
FIG. 3 is a block diagram of a warm water washing toilet seat system using a radio wave
図3に示す本発明の電波人感センサー300と、図2に示す本発明の電波人感センサー200との違いは、アンテナが送信用アンテナ310と受信用アンテナ328の二つに分離されている点と、第1の検波手段311及び第2の検波手段312に入力される送信波の違いだけである。他の構成は同じであるので、説明は省略し、両者の動作が異なる箇所についてだけ説明する。
The difference between the radio wave
図3に示す本発明の電波人感センサー300においては、検波手段が第1の検波手段311と第2の検波手段312の二つを有しており、第1の検波手段311には受信アンテナ328が受信する受信波と、発振手段308が発振する送信波が入力される。
さらに、第2の検波手段312には、受信アンテナ328が受信する受信波と、発振手段308が発振する送信波を遅延手段329により遅延した、つまり、送信波の遅延波とが入力されている。
In the radio wave
Further, the received wave received by the receiving
一般的には、遅延手段329の遅延量は発振手段308の変調がかかっていない、つまり無変調時の送信波の波長のほぼ1/4に設定される。このような構成で第1の変調信号生成手段302が固定電圧を発生し、第2の変調信号生成手段303が階段(ステップ)状に上昇又は下降する電圧を発生する場合を仮定する。
In general, the delay amount of the
固定電圧で無変調の場合には、ドップラーレーダーモードでは第1の実施形態のドップラーモードで検知できた対象物の移動の有無、移動速度に加えて、接近か離反かの移動方向を検知できるという利点が生じる。 In the case of a fixed voltage and no modulation, in the Doppler radar mode, in addition to the presence / absence and movement speed of the object detected in the Doppler mode of the first embodiment, it is possible to detect the moving direction of approaching or moving away. Benefits arise.
送信波に変調がかけられていないドップラーレーダーモードにおいて、対象物がアンテナに対して接近してくる場合には、第1の差分周波数信号313の位相は、第2の差分周波数信号314の位相より早くなる。逆に、対象物がアンテナ310、328に対して離反していく場合には、第1の差分周波数信号313の位相は第2の差分周波数信号314の位相より遅くなる。
In the Doppler radar mode in which the transmission wave is not modulated, when the object approaches the antenna, the phase of the first
従って、この電波人感センサー300によれば、データ演算手段326で第1の差分周波数信号313と第2の差分周波数信号314の位相を比較してどちらが早いかを求めれば、対象物が電波人感センサー300に接近してくるのかそれとも離反していくのかを検知結果として出力できる。これにより、温水洗浄便座に対する人体の動きがより詳しくわかるため便蓋の開閉動作や温水の吐水又は停止動作や脱臭装置の起動又は停止動作や便器洗浄水の吐水又は止水動作の確度が向上する。以下、実施例を説明する。
Therefore, according to the radio wave
(電波人感センサーの構成)
電波人感センサー100においては、各モードのレーダーの構成部品となる発振手段108、送受信共用アンテナ110、検波手段111を、送受信RFICで構成している。送受信RFICは、SiのCMOS集積回路、Si−Geの集積回路を使用することができる。1番目の変調信号生成手段102、2番目の変調信号生成手段103、選択手段106、データ演算手段126、制御手段128、フィルター115、増幅手段119、AD変換手段123及び、データ演算手段127等をマイコンで構成している。具体的には、電波人感センサー100は、ガラスエポキシ樹脂基板(FR-4)上にRFIC(InnoSenT社、型番SMR-334)とマイコン(ルネサスエレクトロニクス社、型番RX231)やソフトウェアとを実装して、構成されている。レーダーの周波数をXバンド(10GHz)とした電波人感センサー100のサイズは、例えば3cm×4cm×1mm程度の寸法で実現できた。実施例の電波人感センサー100からほぼ2m離れた位置から直近までの位置において、人体が電波人感センサー100に対して接近してくるのか離反していくのかという動作情報及び電波人感センサー100から人体までの距離情報が得られるという動作が確認された。
(Configuration of radio wave sensor)
In the radio wave
なお、上記実施形態は本発明の範囲内において適宜変更可能である。例えば電波人感センサー100、200、300を搭載した装置としては専ら温水洗浄便座システムの例について説明したが、温水洗浄便座システムに何ら限定されるものではなく、現金自動預け払い機及びマルチファンクションプリンターのような対象物となる人体の検出のために電波人感センサー100、200、300を用いる装置にも本発明を適用可能である。さらに、本発明の電波センサーの対象物は、人に限らず動物や移動する物体である荷物等にも適用できる。
In addition, the said embodiment can be suitably changed within the scope of the present invention. For example, an example of a warm water washing toilet seat system has been described as an apparatus equipped with the
100、200、300:電波センサー(電波人感センサー)
102、202、302:1番目の変調信号生成手段
103、203、303:n(nは2以上の整数)番目の変調信号生成手段
104、204、304:1番目の変調信号
105、205、305:n(nは2以上の整数)番目の変調信号
106、206、306:選択手段
107、207、307:選択された変調信号
108、208、308:発振手段
109、209、309:伝送線路
110、210:送受信共用アンテナ
111:検波手段
113:差分周波数信号
115:フィルター
117:差分周波数信号
119:増幅手段
121:アナログ信号
123:AD変換手段
124:デジタル信号
126、226、326:データ演算手段
127、227、327:データ演算手段によって得られた情報
128、228、328:制御手段
129、229、329:選択信号
130,230、330:中央制御マイコン
211、311:第1の検波手段
212、312:第2の検波手段
213、313:第1の差分周波数信号
214、314:第2の差分周波数信号
215、315:第1のフィルター
216、316:第2のフィルター
217、317:第1のフィルターを通過した第1の差分周波数信号
218、318:第2のフィルターを通過した第2の差分周波数信号
219、319:第1の増幅手段
220、320:第2の増幅手段
221、321:増幅された第1の差分周波数信号
222、322:増幅された第2の差分周波数信号
223、323:AD変換手段
224、324:第1のデジタルデータ
225、325:第2のデジタルデータ
328:受信アンテナ
329:遅延手段
100, 200, 300: radio wave sensor (radio wave sensor)
102, 202, 302: 1st modulation signal generation means 103, 203, 303: n (n is an integer of 2 or more) 1st modulation signal generation means 104, 204, 304: 1st modulation signal 105, 205, 305 : N (n is an integer of 2 or more) modulation signal 106, 206, 306: selection means 107, 207, 307: selected modulation signal 108, 208, 308: oscillation means 109, 209, 309: transmission line 110 210: Transmission / reception shared antenna 111: Detection means 113: Difference frequency signal 115: Filter 117: Difference frequency signal 119: Amplification means 121: Analog signal 123: AD conversion means 124: Digital signals 126, 226, 326: Data calculation means 127 227, 327: Information 128, 228, 328 obtained by the data calculation means: control hand 129, 229, 329: selection signals 130, 230, 330: central control microcomputer 211, 311: first detection means 212, 312: second detection means 213, 313: first differential frequency signal 214, 314: first 2 differential frequency signals 215, 315: first filter 216, 316: second filter 217, 317: first differential frequency signal 218, 318 passed through the first filter 2 differential frequency signals 219, 319: first amplifying means 220, 320: second amplifying means 221, 321: amplified first differential frequency signal 222, 322: amplified second differential frequency signal 223 323: AD conversion means 224, 324: first digital data 225, 325: second digital data 328: receiving antenna 3 29: Delay means
Claims (12)
前記変調信号のうちから一つの変調信号を選択する選択手段と、
前記変調信号生成手段から生成される変調信号により発振周波数が変調される発振手段と、
前記選択手段を時分割で切り替える制御手段と、
前記発振手段で発振された信号を送信電波として送信する送信アンテナと、
前記送信電波が対象物により反射して戻ってきた反射電波を受信電波として受信し、前記送信アンテナとは別個に設けられるか又は共用される受信アンテナと、
前記発振手段と少なくとも前記送信アンテナとを接続する伝送線路上に接続され、前記送信電波の周波数と前記受信電波の周波数の差分の差分周波数信号を取り出す検波手段と、
前記検波手段により出力される差分周波数信号から不必要な周波数成分を除去するフィルターと、
前記フィルターによって選択した差分周波数信号を増幅する増幅手段と、
前記増幅手段で増幅された差分周波数信号をデジタル信号へ変換するAD変換手段と、
前記AD変換手段により出力されるデジタル信号を演算して解析するデータ演算手段から成る、電波センサー。 Modulation signal generating means for generating at least two or more modulation signals;
Selecting means for selecting one modulation signal from the modulation signals;
Oscillating means whose oscillation frequency is modulated by a modulation signal generated from the modulation signal generating means;
Control means for switching the selection means in a time-sharing manner;
A transmission antenna for transmitting a signal oscillated by the oscillation means as a transmission radio wave;
Receiving the reflected radio wave reflected by the object and returning as a received radio wave, a receiving antenna provided separately from or shared with the transmitting antenna;
Detecting means connected to a transmission line connecting the oscillating means and at least the transmitting antenna, and for extracting a difference frequency signal of a difference between the frequency of the transmitted radio wave and the frequency of the received radio wave;
A filter that removes unnecessary frequency components from the differential frequency signal output by the detection means;
Amplifying means for amplifying the differential frequency signal selected by the filter;
AD conversion means for converting the differential frequency signal amplified by the amplification means into a digital signal;
A radio wave sensor comprising data calculation means for calculating and analyzing a digital signal output from the AD conversion means.
前記変調信号のうちから一つの変調信号を選択する選択手段と、
前記変調信号生成手段から生成される変調信号により発振周波数が変調される発振手段と、
前記選択手段を時分割で切り替える制御手段と、
前記発振手段で発振された信号を送信電波として送信する送信アンテナと、
前記送信アンテナから送信された電波が対象物により反射して戻ってきた反射電波を受信電波として受信し、前記送信アンテナとは別個に設けられるか又は共用される受信アンテナと、
前記発振手段と前記送信アンテナとを接続する伝送線路上で前記受信アンテナから第1の信号線路長の位置に接続され、前記送信電波の周波数と前記受信電波の周波数の差分の第1の差分周波数信号を取り出す第1の検波手段と、
前記伝送線路上で前記受信アンテナから第2の信号線路長の位置に接続され、前記送信電波の周波数と前記受信電波の周波数の差分の第2の差分周波数信号を取り出す第2の検波手段と、
前記第1の検波手段により出力される第1の差分周波数信号から不必要な周波数成分を除去する第1のフィルターと、
前記第2の検波手段により出力される第2の差分周波数信号から不必要な周波数成分を除去する第2のフィルターと、
前記第1のフィルターによって選択した第1の差分周波数信号を増幅する第1の増幅手段と、
前記第2のフィルターによって選択した第2の差分周波数信号を増幅する第2の増幅手段と、
前記第1の増幅手段で増幅された第1の差分周波数信号及び前記第2の増幅手段で増幅された第2の差分周波数信号をデジタル値へ変換するAD変換手段と、
前記AD変換手段により出力されるデジタル信号を演算して解析するデータ演算手段と、
から成る、電波センサー。 Modulation signal generating means for generating at least two or more modulation signals;
Selecting means for selecting one modulation signal from the modulation signals;
Oscillating means whose oscillation frequency is modulated by a modulation signal generated from the modulation signal generating means;
Control means for switching the selection means in a time-sharing manner;
A transmission antenna for transmitting a signal oscillated by the oscillation means as a transmission radio wave;
Receiving a reflected radio wave returned from an object reflected by an object as a received radio wave, a reception antenna provided separately from or shared with the transmission antenna;
A first difference frequency of a difference between the frequency of the transmission radio wave and the frequency of the reception radio wave is connected to a position of the first signal line length from the reception antenna on a transmission line connecting the oscillation means and the transmission antenna. First detecting means for extracting a signal;
Second detection means connected to a position of a second signal line length from the reception antenna on the transmission line, and for extracting a second difference frequency signal of a difference between the frequency of the transmission radio wave and the frequency of the reception radio wave;
A first filter for removing unnecessary frequency components from the first differential frequency signal output by the first detection means;
A second filter for removing unnecessary frequency components from the second differential frequency signal output by the second detection means;
First amplifying means for amplifying a first differential frequency signal selected by the first filter;
Second amplifying means for amplifying the second differential frequency signal selected by the second filter;
AD conversion means for converting the first differential frequency signal amplified by the first amplification means and the second differential frequency signal amplified by the second amplification means into digital values;
Data computing means for computing and analyzing the digital signal output by the AD converting means;
A radio wave sensor consisting of
前記変調信号のうちから一つの変調信号を選択する選択手段と、
前記変調信号生成手段から生成される変調信号により発振周波数が変調される発振手段と、
前記選択手段を時分割に切り替える制御手段と、
前記発振手段で発振された信号を送信電波として送信する送信アンテナと、
前記送信アンテナから送信された電波が対象物により反射して戻ってきた反射電波を受信電波として受信し、前記送信アンテナとは別個に設けられる受信アンテナと、
前記発振手段から出力される信号を遅らせる遅延手段と、
前記受信アンテナから受信された受信波と、前記発振手段から出力される送信波が入力され、前記送信波の周波数と前記受信波の周波数の差分に相当する周波数の差分の第1の差分周波数信号を取り出す第1の検波手段と、
前記発振手段から出力される信号を遅らせる遅延手段と、
前記受信アンテナから受信された受信波と、前記発振手段から出力される送信波を前記遅延手段で遅延された信号が入力され、前記送信波の周波数と前記受信波の周波数の差分の第2の差分周波数信号を取り出す第2の検波手段と、
前記第1の検波手段により出力される第1の差分周波数信号から不必要な周波数成分を除去する第1のフィルターと、
前記第2の検波手段により出力される第2の差分周波数信号から不必要な周波数成分を除去する第2のフィルターと、
前記第1のフィルターによって選択した第1の差分周波数信号を増幅する第1の増幅手段と、
前記第2のフィルターによって選択した2の差分周波数信号を増幅する第2の増幅手段と、
前記第1の増幅手段で増幅された第1の差分周波数信号及び前記第2の増幅手段で増幅された第2の差分周波数信号をデジタル値へ変換するAD変換手段と、
前記AD変換手段により出力されるデジタル信号を演算して解析するデータ演算手段と、
から成る、電波センサー。 Modulation signal generating means for generating at least two or more modulation signals;
Selecting means for selecting one modulation signal from the modulation signals;
Oscillating means whose oscillation frequency is modulated by a modulation signal generated from the modulation signal generating means;
Control means for switching the selection means to time division;
A transmission antenna for transmitting a signal oscillated by the oscillation means as a transmission radio wave;
Receiving a reflected radio wave returned from an object reflected by an object as a received radio wave, a receiving antenna provided separately from the transmitting antenna;
Delay means for delaying a signal output from the oscillating means;
A reception wave received from the reception antenna and a transmission wave output from the oscillating means are input, and a first differential frequency signal having a frequency difference corresponding to a difference between the frequency of the transmission wave and the frequency of the reception wave. First detecting means for taking out
Delay means for delaying a signal output from the oscillating means;
A reception wave received from the reception antenna and a signal obtained by delaying the transmission wave output from the oscillation means by the delay means are input, and a second difference between the frequency of the transmission wave and the frequency of the reception wave is input. A second detection means for extracting a differential frequency signal;
A first filter for removing unnecessary frequency components from the first differential frequency signal output by the first detection means;
A second filter for removing unnecessary frequency components from the second differential frequency signal output by the second detection means;
First amplifying means for amplifying a first differential frequency signal selected by the first filter;
Second amplifying means for amplifying the two differential frequency signals selected by the second filter;
AD conversion means for converting the first differential frequency signal amplified by the first amplification means and the second differential frequency signal amplified by the second amplification means into digital values;
Data computing means for computing and analyzing the digital signal output by the AD converting means;
A radio wave sensor consisting of
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2018030484A JP2019144188A (en) | 2018-02-23 | 2018-02-23 | Radio wave sensor and device having the same |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2018030484A JP2019144188A (en) | 2018-02-23 | 2018-02-23 | Radio wave sensor and device having the same |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2019144188A true JP2019144188A (en) | 2019-08-29 |
Family
ID=67772318
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2018030484A Pending JP2019144188A (en) | 2018-02-23 | 2018-02-23 | Radio wave sensor and device having the same |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2019144188A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2022239195A1 (en) * | 2021-05-13 | 2022-11-17 | 三菱電機株式会社 | Vehicle occupant detection system and vehicle occupant detection method |
-
2018
- 2018-02-23 JP JP2018030484A patent/JP2019144188A/en active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2022239195A1 (en) * | 2021-05-13 | 2022-11-17 | 三菱電機株式会社 | Vehicle occupant detection system and vehicle occupant detection method |
JP7450811B2 (en) | 2021-05-13 | 2024-03-15 | 三菱電機株式会社 | Vehicle occupant detection system and vehicle occupant detection method |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US10478027B2 (en) | Toilet seat device and toilet device equipped therewith | |
JP3379617B2 (en) | Human body detection device | |
CN107237381B (en) | Sanitary equipment | |
JP6671630B2 (en) | Toilet equipment | |
CN113374039B (en) | Closestool control method capable of automatically switching induction distance and induction mode and closestool | |
CN107761879B (en) | Toilet flushing device | |
JP2019144188A (en) | Radio wave sensor and device having the same | |
JP4006547B2 (en) | Object detection device | |
TW201809412A (en) | Sensor device and toilet device comprising the same | |
JP2009063348A (en) | Automatic device | |
JP5907434B2 (en) | Remote control device | |
JP6331068B2 (en) | Water discharge device | |
JP2007239271A (en) | Urinal cleaning device and urinal cleaning system | |
US10267025B2 (en) | Wet area device | |
JP2004293103A (en) | Urinal device | |
JP2006275943A (en) | Human body detection apparatus and control apparatus | |
JP2001235541A (en) | Washroom device and human body detecting method | |
JP2001227041A (en) | Multifunction toilet stool | |
JP6358560B2 (en) | Detection device | |
JP4402406B2 (en) | Toilet facilities | |
JP2001231716A (en) | Movable body detector and toilet device | |
JP2013072714A (en) | Human body detection device | |
JP4402405B2 (en) | Toilet seat detection device | |
JP2004293046A (en) | Toilet flushing device and toilet flushing device system | |
JP2004285765A (en) | Toilet device |