CN106321953A - 使用于用水器具的触摸检测装置及供水开关装置 - Google Patents

使用于用水器具的触摸检测装置及供水开关装置 Download PDF

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Abstract

提供一种可以通过轻微触摸进行操作，并且在使用于用水器具时也可以防止误操作的触摸检测装置。本发明为一种使用于用水器具的触摸检测装置，其特征为，具有：检测对象物接触的检测部(2a)；安装于该检测部(2a)的振动激起元件(4)；通过间歇式向该振动激起元件(4)施加预定频率的交流电压以激起检测部(2a)振动的驱动电路(18)；根据该驱动电路(18)停止向振动激起元件(4)施加交流电压之后的检测部的振动，判定对象物是否接触了检测部(2a)的接触判定电路(16a)。

Description

使用于用水器具的触摸检测装置及供水开关装置
技术领域
本发明有关触摸检测装置，特别涉及使用于用水器具的触摸检测装置及具备该装置的供水开关装置。
背景技术
能够通过开关或传感器检测到使用者的操作，根据检测到的操作切换吐水和止水，改变吐水形态的用水器具开始普及。这种在厨房、盥洗室、厕所、浴室等用水的地方使用的供水开关装置等用水器具，在容易被水打湿的环境中使用，使用频度极高的同时还要求有较长的使用年限。因此，用于检测操作的开关或传感器，优选不采用机械式电接点。
用于自动供水开关等的光电式传感器，具有可非接触操作的优点，但其反应迟缓、易用性差，并且由于检测部较显著，也影响外观的美观。另外，光电式传感器还存在若检测部附着水或者水泡，则容易引起误操作的问题。
此外，静电传感器可以通过极其轻微的触摸即可实现操作，但在容易被水打湿的环境中无法避免误操作，难以将其应用于用水器具。
在日本国特开昭54－153284号公报(专利文献1)中，记载有压电开关。该压电开关为利用压电元件的开关，无需使用机械式电接点，即可检测到使用者的按压操作。
另外，日本国特公昭58－40803号公报(专利文献2)中，记载有无接点按压按钮开关电路。该按压按钮开关同样不使用机械式电接点，利用压电元件检测到使用者的按压操作。
现有技术文献
专利文献1：日本国特开昭54－153284号公报
专利文献2：日本国特公昭58－40803号公报
发明内容
然而，日本国特开昭54－153284号公报(专利文献1)所记载的压电开关，由于是通过向压电元件施加按压力使其发生弹性形变，而基于该弹性形变生成的电荷进行开关操作的检测，因此需要较大的操作力来进行开关操作，存在无法通过轻触进行操作的问题。
另外，日本国特公昭58－40803号公报(专利文献2)所记载的无接点按压按钮开关电路，将压电元件嵌入振荡电路中，利用该压电元件受到按压力而使该压电元件的阻抗等电气特性发生变化所导致的振荡减小或者停止，检测使用者的按压操作。该无接点按压按钮开关电路中，由于压电元件受到微小的按压力其电气特性也会发生变化，从而嵌有压电元件的振荡电路的振荡状态发生变化，因此即使是轻微触摸也可以检测到操作。然而，振荡电路的振荡状态对电路常数极其敏感，若将用于检测操作的压电元件设置于远离振荡电路本体的地方，则存在振荡状态会变得不稳定而容易引起误检测的问题。
例如，仅将嵌入振荡电路的压电元件配置于供水开关装置的吐水部附近，将振荡电路的其他部分(振荡电路本体)配置于设置有供水开关装置的台面下侧时，连接压电元件和振荡电路本体的引线将变得较长。因此，该引线所具有的电感或者杂散电容成分使振荡电路的动作变得不稳定，有时会引起误操作。为防止这种误操作，需要将压电元件配置于振荡电路本体的附近。这种情况下，例如，为了将操作部配置于供水开关装置的吐水部附近，需要将整个振荡电路装在吐水部附近，大大制约了供水开关装置的外观设计的自由度。
于是，本发明目的为提供一种可以通过轻微触摸进行操作，并且在使用于用水器具时也可以防止误操作的触摸检测装置，以及具有该装置的供水开关装置。
为解决上述课题，本发明为一种使用于用水器具的触摸检测装置，其特征为，具有：检测对象物接触的检测部；安装于该检测部的振动激起元件；通过间歇式向该振动激起元件施加预定频率的交流电压以激起检测部振动的驱动电路；根据该驱动电路停止向振动激起元件施加交流电压之后的检测部的振动，判定对象物是否接触了检测部的接触判定电路。
在这样构成的本发明中，预定频率的交流电压通过驱动电路被间歇施加于振动激起元件，安装有振动激起元件的检测部被激起振动。接触判定电路根据停止向振动激起元件施加交流电压之后的检测部的振动，判定对象物是否接触了检测部。
根据这样构成的本发明，由于是根据停止施加交流电压之后的检测部的振动，来判定对象物是否接触了检测部，因此即使轻“触摸”检测部亦可使检测部的振动产生变化，能够切实地检测到“触摸”。此外，由于安装振动激起元件的目的在于激起检测部的振动，因此即使将振动激起元件配置于与驱动电路或接触判定电路等分开的地方，也不会使电路不稳定，导致误操作。由此，可自由配置驱动电路或接触判定电路等，能够形成外观精致的用水器具。
本发明优选振动激起元件由压电元件构成，接触判定电路根据停止向振动激起元件施加交流电压之后的来自振动激起元件的输出信号，判定对象物是否接触了检测部。
根据这样构成的本发明，由于振动激起元件由压电元件构成，因此能够以简单的结构构成振动激起元件。此外，由于接触判定电路根据来自作为压电元件的振动激起元件的输出信号，判定对象物同检测部的接触，因此无需另行设置对检测部的振动进行检测的元件或装置即可检测出检测部的振动，能够使触摸检测装置的结构简化。
本发明优选振动激起元件具有由驱动电路施加交流电压的输入端子，从振动激起元件的输入端子获取来自振动激起元件的输出信号，驱动电路的输出在停止施加交流电压后成为高阻抗。
根据这样构成的本发明，由于输出信号从向振动激起元件施加交流电压的输入端子处获取，因此施加交流电压的配线和获取输出信号的配线的至少一部分能够共用，可以简化信号线的配线。此外，由于驱动电路的输出在停止施加交流电压后成为高阻抗，所以即便来自振动激起元件的输出信号阻抗较高时，也可以充分获取准确的输出信号。
本发明优选接触判定电路的构成方式为，根据驱动电路停止施加交流电压后的检测部的振动能量，判定对象物是否接触了检测部，当振动能量在预定阈值以下时，判定为对象物进行了接触。
根据这样构成的本发明，由于接触判定电路根据停止施加交流电压后检测部的振动能量检测触摸，因此能够切实地捕捉到手指等触摸所带来的微弱的振动衰减，能得到高灵敏度的触摸检测装置。
本发明优选，接触判定电路的构成方式为，根据驱动电路停止施加交流电压后的检测部的振动振幅判定对象物是否接触了检测部，当振动振幅衰减至预定振幅以下的时间少于预定时间时，判定为对象物进行了接触。
根据这样构成的本发明，由于接触判定电路是根据振动振幅衰减至预定振幅以下的时间检测触摸，因此能够以简单的电路检测出振动的衰减，能够抑制触摸检测装置的成本。
本发明优选，接触判定电路的构成方式为，根据驱动电路停止施加交流电压后的检测部的振动振幅判定对象物是否接触了检测部，在驱动电路停止施加交流电压后，经过预定时间后的振动振幅衰减至预定振幅以下时，判定为对象物进行了接触。
根据这样构成的本发明，由于接触判定电路是根据停止施加交流电压后经过预定时间之后的振动振幅检测触摸，因此能够以简单的电路检测出振动的衰减，能够抑制触摸检测装置的成本。
本发明优选接触判定电路具有用于防止误检测的异常检测电路，该异常检测电路根据向振动激起元件施加交流电压的过程中来自振动激起元件的输出信号检测异常。
根据这样构成的本发明，由于异常检测电路根据向振动激起元件施加交流电压过程中的输出信号检测异常，因此无需使触摸检测的工序复杂化，即可在检测异常的同时抑制误检测的发生。
本发明优选，异常检测电路在向振动激起元件施加交流电压的过程中的输出信号的振幅比正常时的振幅大时检测异常，接触判定电路在检测到异常时不判定对象物进行了接触。
根据这样构成的本发明，由于异常检测电路根据交流电压的施加过程中的输出信号振幅进行异常检测，检测到异常时不判定对象物进行了接触，因此即使在检测部附着有水滴等的情况下，也能通过简单的信号处理检测到异常的发生，同时能够防止误检测带来的误操作。
本发明优选，异常检测电路在向振动激起元件施加交流电压的过程中，输出信号的振幅的变动在预定值以上时检测到异常，接触判定电路在检测到异常时不判定对象物进行了接触。
根据这样构成的本发明，由于异常检测电路根据交流电压的施加过程中输出信号振幅变动进行异常检测，因此能切实地检测到异常的发生，同时能够防止误检测带来的误操作。
本发明优选，进一步，具有接触判定确认电路，一旦接触判定电路判定对象物进行了接触之后，为进一步减少误检测的可能性，该接触判定确认电路执行接触判定确认动作。
根据这样构成的本发明，由于一旦接触判定电路判定对象物进行了接触之后，接触判定确认电路执行接触判定确认动作，因此能够更加切实地防止误检测。此外，由于接触判定确认动作是在接触判定电路暂时判定了对象物的接触之后执行，因此，可防止在没有误检测之虞的情况下无谓地进行接触判定确认动作。
本发明优选，作为接触判定确认动作，接触判定确认电路在比通常的交流电压施加时间更长的预定确认时段内，向振动激起元件施加交流电压，根据确认时段内来自振动激起元件的输出信号，确认由接触判定电路判定的接触。
根据这样构成的本发明，在接触判定确认动作中，由于在比通常更长的预定确认时段内向振动激起元件施加交流电压，因此能够更切实地检测交流电压施加过程中的异常。
本发明优选，进一步，具有调整施加于振动激起元件的交流电压的频率的频率调整电路，该频率调整电路将施加的交流电压的频率，调整为安装有振动激起元件的检测部的谐振频率。
根据这样构成的本发明，频率调整电路将施加的交流电压的频率，调整为安装有振动激起元件的检测部的谐振频率。这样，用谐振频率激振检测部，能够通过较小的激振力让检测部大幅振动，使用较少的能量消耗即可使触摸检测装置工作。
本发明优选，频率调整电路以不同频率多次执行预定时间的交流电压的施加，将停止施加交流电压后来自振动激起元件的输出信号的振幅最大时的频率，决定为安装有振动激起元件的检测部的谐振频率。
根据这样构成的本发明，由于在将检测部及振动激起元件组装到用水器具之后也可以进行交流电压的频率调整，因此在经年变化导致谐振频率发生偏差的情况下，也能够将施加的交流电压的频率调整为谐振频率。
本发明优选，在停止施加交流电压后输出信号的振幅最大时的频率存在多个时，则频率调整电路将这些使振幅最大的频率中，向振动激起元件施加交流电压的过程中输出信号的振幅变动最小的频率，决定为安装有振动激起元件的检测部的谐振频率。
根据这样构成的本发明，能够使用简单算法，自动、准确地设定安装有振动激起元件的检测部的谐振频率。
本发明优选，进一步，具有对检测部的谐振频率和施加于振动激起元件的交流电压的频率之间偏差的产生进行检测的频率偏差检测电路，一旦频率偏差检测电路检测到频率偏差，频率调整电路会将交流电压的频率调整为与检测部的谐振频率一致。
本发明中，优选施加于振动激起元件的交流电压的频率和检测部的谐振频率完全一致。但是，由于检测部的温度变化、经年变化等，交流电压的频率初期调整后，检测部的谐振频率会暂时性或永久性变化，两者之间有时会产生偏差。一旦发生这种频率的偏差，会无法充分发挥检测性能，有导致误检测的可能性。然而，使用者是难以发现触摸检测装置的频率偏差的。根据如上构成的本发明，由于具有对检测部的谐振频率和施加于振动激起元件的交流电压的频率之间偏差的产生进行检测的频率偏差检测电路，当频率偏差检测电路检测到频率偏差时，频率调整电路会将交流电压的频率调整为同检测部的谐振频率一致，因此，可以监视频率的偏差，能够使触摸检测装置经常保持在良好的状态。
本发明优选，频率调整电路，在频率偏差检测电路检测到频率偏差的状态的持续时间在预定的频率偏差判定时间以上时，执行频率调整。
检测部的谐振频率，既会因经年变化而产生永久性变化，也会因检测部被洒上热水等带来的温度变化而产生暂时性变化。因此，如果检测部的谐振频率和交流电压的频率之间产生了频率偏差就立即进行频率调整，会因调整过程中的谐振频率的变化而使得频率调整变得困难，还有可能反倒增大了偏差量。根据如上构成的本发明，由于频率调整电路在频率偏差检测电路检测到频率偏差的状态的持续时间在预定的频率偏差判定时间以上时，执行频率调整，因此能够更切实地让频率调整电路进行自动调整。
本发明优选，在检测部的谐振频率比施加于振动激起元件的交流电压的频率低时，与检测部的谐振频率比施加于振动激起元件的交流电压的频率高时相比，频率偏差判定时间设定得更长。
本案发明者发现，检测部谐振频率的降低多数情况下是由于检测部附着水滴而引起的。这种起因于水滴附着的频率偏差，有极高的可能性会随时间自行消除，即便检测到偏差也不宜于立即进行调整。此外，本案发明者还发现，检测部的谐振频率高于交流电压的频率的情况，往往是发生在过去曾在附着水滴的状态下执行频率调整，使得交流电压的频率下降的情况下。在这种情况下，不宜立即进行频率调整。根据如上构成的本发明，由于在检测部的谐振频率比施加于振动激起元件的交流电压的频率低时，与检测部的谐振频率比施加于振动激起元件的交流电压的频率高时相比，频率偏差判定时间设定得更长，因此对于水滴附着而引起的暂时性谐振频率的变化也可以有效地应对。
本发明优选，频率调整电路的构成为，在预定的频率范围内搜索检测部的谐振频率，并且能执行频率搜索范围不同的第1调整模式及第2调整模式，在第1调整模式中，在包括检测部标准频率的第1频率范围内搜索谐振频率；在第2调整模式中，在包括当前交流电压频率且比第1频率范围窄的第2频率范围内搜索谐振频率。
本案发明者发现，检测部的谐振频率偏差往往因检测部的个体间差异或检测部附着水滴等原因而发生，而且这种谐振频率偏差的大小因频率偏差发生的原因不同而不同。此外，由于在频率调整电路工作的状态下，触摸检测装置无法使用，因此如果在频率调整上花费时间则会给使用者带来不便。根据如上构成的本发明，在第1调整模式中，在包括检测部标准频率的第1频率范围内搜索谐振频率，在第2调整模式中，在包括当前交流电压频率且比第1频率范围窄的第2频率范围内搜索谐振频率，因此能够用较短时间针对适应频率偏差发生原因进行调整。
本发明优选，进一步，具有判定由频率调整电路进行的频率调整是否成功的判定电路，在第1调整模式中，当判定电路判定频率调整失败时，会反复搜索谐振频率直至频率调整成功；在第2调整模式中，当判定电路判定频率调整失败时，不会反复搜索谐振频率，而维持当前的交流电压频率。
根据这样构成的本发明，由于在第1调整模式中，频率调整失败时会反复搜索谐振频率直至频率调整成功，在第2调整模式中，频率调整失败时不会反复搜索谐振频率，而维持当前的交流电压频率，因此可以对应频率偏差发生状况、触摸检测装置使用状况等进行适当的频率调整，能够兼顾准确的频率调整和缩短不能使用的时间。
本发明优选，频率调整电路的构成为，在预定频率范围内的多个频率上向振动激起元件施加交流电压，分别获取被施加交流电压时来自振动激起元件的输出信号，通过分析这些输出信号的检波波形执行频率调整；在检波波形中，当含有其波形在结束施加交流电压后不呈单调递减的情况时，判定电路判定由频率调整电路执行的频率调整为失败。
结束施加交流电压后的回响振动波形为初期振幅较大，振幅逐渐减小的衰减振动波形，但当获取的波形混入较大噪声或其他物体接触到检测部时，衰减振动波形会产生紊乱，其检波波形不呈现单调递减波形。根据如上构成的本发明，由于在检波波形中，当含有其波形在结束施加交流电压后不呈单调递减的情况时，由频率调整电路执行的频率调整被判定为失败，因此能够防止噪声等影响导致的错误的频率调整。
本发明优选，频率调整电路的构成为，在预定频率范围内的多个频率上向振动激起元件施加交流电压，分别获取来自振动激起元件被施加交流电压时的输出信号，根据这些输出信号搜索和确定谐振频率。在所确定谐振频率的交流电压停止施加后检测部的振动能量未达到预定阈值的情况下，判定电路判定由频率调整电路执行的频率调整为失败。
所施加交流电压的频率和检测部的谐振频率很好地达到一致的情况下，由于检测部被谐振频率激振，检测部会大幅振动，结束施加交流电压后的回响振动的能量也很大。然而，如果频率调整中的检测部附着有大量水滴，或在有物体接触检测部的状态下执行频率调整的情况下，则回响振动的能量会变小。在这种未能产生充分的回响振动的状态下搜索到的谐振频率极可能含有较大误差。根据如上构成的本发明，在停止施加所确定谐振频率的交流电压后检测部的振动能量未达到预定阈值的情况下，由频率调整电路执行的频率调整被判定为失败，因此能够防止由于在不适当的环境中进行频率调整而导致的错误的频率调整。
本发明优选，一旦接触判定电路判定对象物进行了接触之后，作为接触判定确认动作，接触判定确认电路向振动激起元件施加与通常的交流电压频率不同的确认频率交流电压，如果施加确认频率交流电压后，接触判定电路依然判定了对象物的接触，则确认对检测部的接触的判断。
本发明中，利用一旦对象物接触检测部，结束施加交流电压后的回响振动的能量会变小的现象，检测对象物的接触。然而，在施加的交流电压频率和检测部的谐振频率之间产生偏差的情况下，由于无法充分激振检测部，回响振动的能量也减少。检测部的谐振频率在检测部附着水滴等情况下也会发生变化，其结果为回响振动的能量减少，有可能会误检测为对象物进行了接触。根据如上构成的本发明，作为接触判定确认动作，向振动激起元件施加与通常的交流电压频率不同的确认频率交流电压，如果施加确认频率的交流电压后，接触判定电路依然判定了对象物的接触，则确认对检测部的接触的判断。因此，即便在接触判定电路由于频率偏差而错误判定了对象物的接触的情况下，由于接触判定确认电路会以与通常的交流电压频率不同的确认频率交流电压进行激振，即使谐振频率发生偏差，也会因确认频率接近谐振频率而被激起较大的回响振动，因此能够有效地抑制由频率偏差而导致的误检测。
此外，本发明为能够通过触摸操作切换吐水和止水的供水开关装置，其特征为，具有本发明的触摸检测装置，设置有检测部的操作部，根据触摸检测装置关于对象物是否接触检测部的判定进行开关的开关阀。
根据本发明的触摸检测装置及具备该装置的供水开关装置，可以通过轻微触摸进行操作，同时使用于用水器具时能够防止误操作。
附图说明
图1为表示本发明第1实施方式的供水开关装置的概略结构的框图。
图2为表示本发明第1实施方式的触摸检测装置的概略结构的电路图。
图3为将设置于本发明第1实施方式的供水开关装置前端部的检测部扩大表示的剖视图。
图4为本发明第1实施方式的触摸检测装置中，使用者未触摸检测部时压电元件的典型输出波形的示意图。
图5为本发明第1实施方式的触摸检测装置中，使用者触摸了检测部时压电元件的典型输出波形的示意图。
图6为表示本发明第1实施方式的供水开关装置的作用的主流程。
图7为表示本发明第1实施方式的供水开关装置的作用之一例的时序图。
图8为表示从图6的主流程作为子例程调用的触摸检测流程。
图9为表示检测部的谐振频率与被施加的交流电压的频率有微小偏差时的输出波形之一例的示意图。
图10为表示图6的步骤S6中作为子例程调用的触摸确认检测处理的流程图。
图11为表示检测部的谐振频率与被施加的交流电压的频率有微小偏差的状态下，进行触摸确认检测时的输出波形之一例的示意图。
图12为表示图6的步骤S1中作为子例程调用的频率调整处理的流程图。
图13为检测部的谐振频率和施加的交流电压频率有较大偏差时的输出波形之一例。
图14为检测部的谐振频率和施加的交流电压频率有微小偏差时的输出波形之一例。
图15为检测部的谐振频率和施加的交流电压频率完全一致时的输出波形之一例。
图16为表示本发明第2实施方式中，从图6的主流程作为子例程调用的触摸检测流程。
图17为本发明第2实施方式的触摸检测装置中，使用者未触摸检测部时压电元件的典型输出波形的示意图。
图18为本发明第2实施方式的触摸检测装置中，使用者触摸了检测部时压电元件的典型输出波形的示意图。
图19为表示检测部的谐振频率与被施加的交流电压的频率有微小偏差时的输出波形之一例的示意图。
图20为本发明第2实施方式中，从图6的主流程作为子例程调用的触摸确认检测流程。
图21表示检测部的谐振频率与被施加的交流电压的频率有微小偏差时，进行触摸确认检测时的输出波形之一例的示意图。
图22为表示本发明的第3实施方式中检测电路的概略结构的电路图。
图23为表示本发明的第3实施方式的供水开关装置的作用的主流程。
图24为从主流程作为子例程调用的触摸检测流程。
图25为从主流程作为子例程调用的触摸确认检测流程。
图26为由频率调整电路执行的频率初期调整流程。
图27为从主流程作为子例程调用的谐振频率确认流程。
图28为从谐振频率确认流程作为子例程调用的谐振频率检测流程。
图29为从主流程作为子例程调用的交流电压的频率再调整流程。
图30为从触摸检测流程作为子例程调用的检波波形数据获取流程。
图31为表示获取的检波波形之一例的示意图。
图32A用于说明“触摸”判定及确认“触摸”判定处理的时序图。
图32B用于说明“触摸”判定及确认“触摸”判定处理的时序图。
图32C用于说明“触摸”判定及确认“触摸”判定处理的时序图。
符号说明
1-本发明第1实施方式的供水开关装置；2-供水开关本体；2a-检测部；2b-吐水口；4-压电元件(振动激起元件)；4a、4b-信号线；6-冷热水混合阀；8a-热水用电磁阀(开关阀)；8b-冷水用电磁阀(开关阀)；10-供水开关控制器；12-检测电路；14a-热水管；14b-冷水管；16-微电脑；16a-接触判定电路；16b-接触判定确认电路；16c-异常检测电路；16d-频率调整电路；16e-频率偏差检测电路；16f-判定电路；18-驱动电路；18a-PNP晶体管；18b-NPN晶体管；18c、18d-电阻；20-信号转换电路；20a、20b-电容器；20c-二极管；20d-电阻；22-分压电路；22a、22b-电阻；
具体实施方式
接下来，参照附图就本发明第1实施方式所涉及的供水开关装置进行说明。本实施方式的供水开关装置的构成为，组装有本发明第1实施方式的触摸检测装置，能够通过该触摸检测装置检测到使用者的操作，完成吐水、止水的切换。
图1为表示第1实施方式的供水开关装置的概略结构的框图。图2为表示第1实施方式的触摸检测装置的概略结构的电路图。图3为将设置于供水开关装置前端部的检测部扩大表示的剖视图。
如图1所示，本发明第1实施方式的供水开关装置1具有：安装于台面C上的供水开关本体2、设置于该供水开关本体2前端部的检测部2a、安装于该检测部2a的作为振动激起元件的压电元件4、内置在供水开关本体2基部的冷热水混合阀6。而且，供水开关装置1还具有：配置于台面C的下侧，用于分别切换热水、冷水的供给和停止的作为开关阀的热水用电磁阀8a及冷水用电磁阀8b，控制这些电磁阀开关的供水开关控制器10，根据对检测部2a的操作向供水开关控制器10输送信号的检测电路12。另外，在本实施方式的供水开关装置1中，本发明第1实施方式所涉及的触摸检测装置由检测部2a、压电元件4及检测电路12构成。
本实施方式的供水开关装置1的构成为，能够通过使用者轻触设置于供水开关本体2前端部的检测部2a，开关热水用电磁阀8a及冷水用电磁阀8b，切换止水状态和吐水状态。因此，在本实施方式中，设有检测部2a的供水开关本体2的前端部，作为供水开关装置1的操作部发挥功能。
供水开关本体2为金属制管状构件，具有从台面C大致垂直竖起的基部，以及从该基部前端沿大致水平方向延伸的水平部，水平部的前端设置有吐水口2b。
检测部2a位于供水开关本体2的前端，形成其前端面，将用于检测使用者的手指等对象物是否接触检测部2a的信号向检测电路12输送。如后面所述，检测部2a内置压电元件4，该压电元件4由经过供水开关本体2内部的2根信号线4a、4b电连接于检测电路12。
冷热水混合阀6内置于供水开关本体2的基部，同时分别与连接在热水用电磁阀8a下游侧的热水管14a及连接在冷水用电磁阀8b下游侧的冷水管14b连接。此外，冷热水混合阀6安装有调温手柄6a，通过调节该调温手柄6a，可设定从热水管14a供给的热水及从冷水管14b供给的冷水的混合比例，能够调整从吐水口2b吐出的冷热水的温度。而且，在冷热水混合阀6中混合后的冷热水，由配置于供水开关本体2内部的通水部件(未图示)引导从吐水口2b吐出。
热水用电磁阀8a及冷水用电磁阀8b是根据来自供水开关控制器10的控制信号进行开关的电磁阀。其配置方式分别为，热水用电磁阀8a连接着来自热水器(未图示)的配管，开阀后使热水流向热水管14a；冷水用电磁阀8b连接着自来水管，开阀后使冷水流向冷水管14b。
供水开关控制器10，根据来自检测电路12的输出信号，向热水用电磁阀8a及冷水用电磁阀8b输出控制信号，对其进行开关控制。
检测电路12同内置于检测部2a的压电元件4电连接的同时，向供水开关控制器10输出判定输出信号。检测电路12通过向压电元件4施加交流电压，使其在预定的频率下超声波振动，并且从压电元件4的端子获取输出信号。进一步，检测电路12根据从压电元件4获取的输出信号，判定作为对象物的使用者的手指等是否触摸(接触)了检测部2a，将判定结果作为判定输出信号传输给供水开关控制器10。
具体而言，供水开关控制器10及检测电路12可以由微处理器或者微电脑、半导体、电阻、电容器等电子零件，以及让微处理器等工作的程序组合构成。此外，也可以让供水开关控制器10及检测电路12由上述电子零件一体式构成。
接下来，参照图2，就检测电路12的结构进行说明。
如图2所示，在检测电路12中内置有微电脑16、驱动电路18、信号转换电路20以及分压电路22。
微电脑16通过其操作程序，作为接触判定电路16a、接触判定确认电路16b、异常检测电路16c及频率调整电路16d发挥功能。关于这些电路的作用将在后面叙述。此外，微电脑16通过来自两个输出端口P1、P2的输出信号，控制构成驱动电路18的两个晶体管。进一步，微电脑16内置有将信号转换电路20输出的模拟电压信号转换为数字量的A/D转换电路。内置于微电脑16的各电路根据转换后的数字量进行运算，判定是否存在对检测部2a的触摸。
驱动电路18由连接于电源侧的PNP晶体管18a，连接于地线侧的NPN晶体管18b及2根电阻18c、18d构成。PNP晶体管18a的发射极端子连接电源，基极端子连接微电脑16的输出端口P1。此外，电阻18c连接在PNP晶体管18a的基极与发射极之间。另一方面，NPN晶体管18b的发射极端子连接地线，基极端子连接微电脑16的输出端口P2。此外，电阻18d连接在NPN晶体管18b的基极与发射极之间。进一步，PNP晶体管18a及NPN晶体管18b的各集电极端子相互连接，介由信号线4a连接于压电元件4的一侧电极(输入端子)。此外，压电元件4的另一侧电极，介由信号线4b连接地线。
PNP晶体管18a及NPN晶体管18b根据来自微电脑16的输出端口P1、P2的信号，在预定周期交替导通/截止。在PNP晶体管18a被导通、NPN晶体管18b被截止的状态下，向信号线4a输出与电源电压相等的电压，另一方面，在PNP晶体管18a被截止、NPN晶体管18b被导通的状态下，信号线4a为接地电位。通过在预定周期交替重复这些状态，在压电元件4的一侧电极上介由信号线4a，被施加预定频率的交流电压。此外，在压电元件4未被施加交流电压的状态下，两个晶体管被截止，各晶体管的集电极处于高阻抗状态(实质上断电的状态)。另外，虽然在本实施方式中，是通过使PNP晶体管及NPN晶体管交替导通/截止来对压电元件4施加交流电压的，但也可使用FET等任何开关元件施加交流电压。
分压电路22由2根电阻22a、22b构成，将出现于压电元件4的一侧端子的电压进行分圧，调整为合适的电压。即电阻22a的一侧端子连接于信号线4a，另一侧端子连接电阻22b的一侧端子。此外，电阻22b另一侧端子连接地线。由此，出现于信号线4a的电压，由于电阻22a、22b的电阻比而被分圧，调整为合适的电压。如上所述，在压电元件4被施加交流电压的状态下，压电元件4的一侧端子(信号线4a)中，电源电压和接地电位在预定周期交替出现。与此相对，在驱动电路18的输出成为高阻抗状态(两个晶体管截止)下，在信号线4a中出现由压电元件4生成的电动势。分压电路22将这些电压分圧，将分圧后的电压向信号转换电路20输出。即，连接于压电元件4一侧电极的端子，作为用于施加交流电压的输入端子工作，此外，从该输入端子获取压电元件4的输出信号。
信号转换电路20由两个电容器20a、20b、二极管20c及电阻20d构成。电容器20a的一侧端子连接于分压电路22的电阻22a、22b的连接点，另一侧端子连接于二极管20c的阳极端子。并且，二极管20c的阴极端子连接内置于微电脑16的A/D转换器的输入端子。此外，二极管20c的阴极端子介由电容器20b及电阻20d分别连接地线。由此，来自分压电路22的输出信号，直流成分被电容器20a去除，去除直流成分后的信号由二极管20c检波的同时，由电容器20b去除高频成分，输入微电脑16的A/D转换器。
接下来，参照图2及图3，就检测部2a的结构进行说明。
如图3所示，检测部2a由安装于供水开关本体2前端的金属构件构成，同供水开关本体2一起形成供水开关装置1的外观。检测部2a具有使用者的手指等触碰的圆板部和从该圆板部向背面侧延伸的圆筒部，圆板部里侧的圆筒部中安装有压电元件4。
在本实施方式中，压电元件4为采用钛酸钡、锆钛酸铅等压电陶瓷的圆盘状的元件，该压电陶瓷的两面分别设置有电极。通过在这些电极之间介由信号线4a、4b施加交流电压，压电元件4整体反复弯曲变形并振动。此外，由于压电元件4由粘接剂固定于检测部2a圆板部的背面侧，所以压电元件4及圆板部成为一体弯曲振动。即，通过向压电元件4施加预定频率的交流电压，检测部2a以几微米程度的振幅弯曲振动。此外，反之，压电元件4被弯曲振动后，在电极之间(信号线4a、4b之间)产生电动势。另外，在本实施方式中，施加的交流电压的频率被设定为约40kHz，即压电元件4和圆板部成为一体弯曲振动时的谐振频率。谐振频率优选设定为约20kHz～约60kHz的超声波频率范围。
接下来，参照图4及图5，就本发明第1实施方式所涉及的触摸检测装置的检测原理进行说明。
图4表示在本发明第1实施方式的触摸检测装置中，使用者未触摸检测部2a时的压电元件4的典型输出波形，图5表示使用者触摸了检测部2a时的压电元件4的典型输出波形。另外，图4及图5中，在上段表示了来自微电脑16输出端口P1、P2(图2)的输出电压波形，中段表示了压电元件4的输出电压波形(信号线4a、4b之间的电压波形)，下段表示了来自信号转换电路20的输出电压波形(微电脑16的A/D转换器输入波形)。另外，图4及图5等是对信号波形的模式化表示，与交流电压施加过程中输出的波数等实际的波形不同。
首先，在图4的时刻t1，开始向压电元件4施加交流电压。即如图4上段所示，通过向微电脑16的输出端口P1、P2交替输出脉冲电压，驱动电路18(图2)的PNP晶体管18a和NPN晶体管18b交替导通。由此，如图4中段所示，压电元件4的两电极之间(信号线4a、4b之间)被施加脉冲状交流电压。由于该交流电压的施加，压电元件4产生弯曲振动。如上所述，施加于压电元件4的交流电压的频率，被设定为与一体化振动的检测部2a及压电元件4的谐振频率一致。因此，交流电压的施加所带来的检测部2a及压电元件4的弯曲振动的振幅为几微米程度，比使用其他频率激起振动时振幅增大。另外，由于在交流电压施加过程中压电元件4的端子(信号线4a)由PNP晶体管18a或NPN晶体管18b连接于电源电压或地线中的某一个，因此压电元件4的两电极之间电压(图4的中段)受此主导(没有出现由压电元件4的弯曲振动而生成的电动势)。
接下来，在图4的时刻t2，停止向压电元件4施加交流电压。停止施加交流电压后，驱动电路18的PNP晶体管18a及NPN晶体管18b都被截止，驱动电路18的输出成为高阻抗(实质上断电的状态)。另一方面，检测部2a及压电元件4由于时刻t1～t2之间的振动激起，在谐振频率下弯曲振动，在时刻t2停止施加交流电压后该振动残留(一般将该现象称为“回响”)并逐渐衰减(振动振幅变小)。此外，停止施加交流电压后，由于驱动电路18的输出为高阻抗，因此压电元件4的两端子之间(信号线4a、4b之间)出现由压电元件4的弯曲振动生成的电动势(图4中段的时刻t2～)。
本发明第1实施方式的触摸检测装置，根据这种停止施加交流电压后残留于检测部2a(及压电元件4)的“回响振动”的大小，判定有无对检测部2a的触摸操作。
在此，如图4的中段所示，未进行对检测部2a的触摸操作的情况下，在停止施加交流电压的时刻t2之后的电压振幅较大，至其振动衰减为止的时间也较长。另一方面，如图5的中段所示，进行了触摸检测部2a的操作(使用者的手指等接触了检测部2a)时，时刻t2之后的电压振幅较小，其振动也在较短时间内衰减。即，可认为当使用者的手指等接触了检测部2a时，检测部2a的振动被接触的手指等吸收，使得停止施加交流电压后残留的“回响振动”变小。
在本实施方式中，根据对图4及图5的中段所示压电元件4的电压波形去除直流成分，检波后的信号转换电路20的输出波形(图4及图5的下段)，判定是否有触摸。具体而言，在本实施方式中，根据由时刻t2之后的信号转换电路20的输出波形围出的面积(图4及图5下段的斜线部分的面积。与停止激振后检测部2a及压电元件4的振动能量成比例)的大小，判定是否有触摸。
接下来，参照图6至图15，对本发明第1实施方式所涉及的供水开关装置1的作用进行说明。
图6为表示本实施方式的供水开关装置1的作用的主流程。图7为表示作用之一例的时序图。此外，图8为表示从图6的主流程作为子例程调用的触摸检测流程。另外，图7的时序图与图4及图5的时序图一样，第1段表示来自输出端口P1、P2的输出电压波形，第2段表示压电元件4的输出电压波形，第3段表示来自信号转换电路20的输出电压波形，最下段表示从检测电路12向供水开关控制器10输出的判定输出。
图6的流程图中的处理，由内置于检测电路12的微电脑16及程序执行。
首先，在步骤S1中，对施加于压电元件4的交流电压执行频率调整。该频率调整是使施加于压电元件4的交流电压的频率同检测部2a及压电元件4的谐振频率完全一致的处理，该处理在本实施方式中，在向检测电路12接通电源时执行。此外，作为变形例，也可以让本发明的构成为，在检测电路12中设置执行频率调整用的开关(未图示)，通过该开关的操作执行频率调整。
本实施方式的触摸检测装置为充分发挥其性能，有必要使施加的交流电压的频率和谐振频率完全一致。检测部2a及压电元件4大幅振动的谐振频率存在个体差，优选根据检测电路12所组合的供水开关本体2(检测部2a及压电元件4)调整施加的交流电压的频率。此外，通过具备这种频率调整功能，可以应对检测电路12所组装的供水开关本体2的个体之间差异，同时还能够构成可组装在多种不同的供水开关本体2上的通用型检测电路12。关于步骤S1的具体处理，将在后面介绍。
接下来，在图6的步骤S2中，10ms计时器复位。在本实施方式中，在每隔10ms的感测周期间歇式执行向压电元件4施加交流电压。在步骤S2中，控制该交流电压施加间隔的10ms计时器被复位，开始计时器的累计。优选感测周期设定为约10～100ms。
进一步，在步骤S3中，作为子例程，执行图8所示的触摸检测流程。步骤S3中所执行的触摸检测，是根据图4及图5所说明的原理执行的，关于图8流程中的具体处理，将在后面介绍。此外，在图7所示例子中，在时刻t10执行步骤S3，向压电元件4施加交流电压。
接下来，在步骤S4中，判断步骤S3中的检测结果为“触摸”还是“非触摸”。当为“触摸”时进入步骤S5，当为“非触摸”时进入步骤S11。在图7所示例子中，由于在时刻t10～t11之间执行激振(施加交流电压)之后的回响较大，被判定为“非触摸”。在判定为“非触摸”之后的步骤S11中，保持待机至在步骤S2即开始累计的计时器变成10ms，经过10ms后返回步骤S2。
在步骤S2中，10ms计时器复位再次开始累计，在步骤S3中再次执行触摸检测。在图7所示例子中，在时刻t10中的上次激振开始经过10ms后的时刻t12，再次执行步骤S3。进一步，在图7的例子中，由于在时刻t12开始的激振停止后(时刻t13～)的回响较小，步骤S3中的检测结果被判定为“触摸”。当在步骤S3判定为“触摸”时，从步骤S4进入步骤S5。
在步骤S5中，判断步骤S3中的检测结果是否从“非触摸”变化为“触摸”。在图7的例子中，在时刻t10中开始的上次检测结果为“非触摸”，在时刻t12开始的本次检测结果为“触摸”，因此进入步骤S6。
在步骤S6中，作为“触摸确认检测”的图8所示流程图，作为子例程执行。该“触摸确认检测”是为防止步骤S3中的“触摸检测”出现误检测，在步骤S3中的检测结果从“非触摸”变化为“触摸”时执行的处理。具体而言，“触摸确认检测”是通过比“触摸检测”时更长时间地向压电元件4施加交流电压而执行的，具体处理将在后面介绍。在图7的例子中，在紧接着步骤S3“触摸检测”结束后的时刻t14开始了“触摸确认检测”。
在步骤S7中，判断“触摸确认检测”的结果是否为“触摸”。为“非触摸”时，则步骤S3中检测到的“触摸”为误检测的可能性很高，因此，这种情况下不打开电磁阀的开关而进入步骤S11，待机直至从时刻t12经过10ms。另一方面，如果“触摸确认检测”的结果为“触摸”时，“触摸”判定被确定，进入步骤S8。
在步骤S8中，判断供水开关装置1是否为吐水状态，当为吐水状态时进入步骤S10，当为非吐水状态时进入步骤S9。在步骤S10中，由于是在吐水状态下检测部2a被再次触摸(时刻t12)，因此热水用电磁阀8a及冷水用电磁阀8b被关阀，切换到止水状态。具体而言，在检测电路12确定检测到“触摸”时，从检测电路12向供水开关控制器10输出表示“触摸确定”的信号，供水开关控制器10向热水用电磁阀8a及冷水用电磁阀8b发送控制信号，使其关阀。另一方面，在步骤S9中，由于是在止水状态下检测部2a被再次触摸(时刻t12)，因此热水用电磁阀8a及冷水用电磁阀8b被开阀，切换到吐水状态。在图7所示例子中，通过在时刻t14开始的步骤S6的触摸确认检测而确定检测到“触摸”，在时刻t15向供水开关控制器10输出表示确定检测到“触摸”的判定输出。
这样，即使在检测到对检测部2a的“触摸”的情况下，步骤S3中的触摸检测依然按每10ms的预定感测周期以相等间隔执行。即，在图7所示例子中，从时刻t12至10ms后的时刻t16执行步骤S3。在时刻t16执行的触摸检测中回响依然较小，检测部2a为一直被触摸着的状态，因此图6流程中的处理以步骤S3→S4→S5→S12的顺序执行。
在步骤S12中，测量被“触摸”状态的持续时间。具体而言，测量在图7的时刻t15中“触摸”判定被确定之后的经过时间。
接下来，在步骤S13中，判断步骤S12中测量的触摸持续时间是否超过1分钟。未超过1分钟时，进入步骤S11，在使用者触摸着检测部2a的期间，重复步骤S11→S2→S3→S4→S5→S12→S13→S11的处理。另一方面，超过1分钟时进入步骤S13→S10，无论供水开关装置1处于何种状态将热水用电磁阀8a及冷水用电磁阀8b关阀。即，使用者持续触摸检测部2a超过1分钟为异常操作，触摸的误检测或故障的可能性很高。因此，无论供水开关装置1处于何种状态将热水用电磁阀8a及冷水用电磁阀8b关阀，防止浪费水。
进一步，在图7的时刻t17执行的步骤S3的触摸检测中，检测到“非触摸”时，被认为使用者的手指离开了检测部2a，来自检测电路12的判定输出变更为“非触摸”(时刻t18)。然而，供水开关装置1的状态保持在图7的时刻t15切换后的状态(吐水状态或止水状态)。时刻t18以后，至使用者再次触摸检测部2a为止，在图6的流程中重复步骤S3→S4→S11→S2→S3的处理。
其后，使用者再次触摸检测部2a，该触摸被确认时，在图6的流程中，以步骤S3→S4→S5→S6→S7→S8的顺序执行处理，供水开关装置1的状态被切换(返回图7的时刻t15以前的状态)。这样，本实施方式的供水开关装置1，在每次使用者触摸检测部2a(使用者触碰到检测部2a之后离开的动作)时交替切换吐水状态和止水状态。
接下来，参照图4、图5及图8，就图6的步骤S3中执行的触摸检测进行详细说明。
在图8所示触摸检测流程中，首先，向压电元件4施加持续1ms的交流电压，激振检测部2a。接下来，根据停止施加交流电压后1ms内的回响的大小，判定使用者是否触摸检测部2a。另外，图8所示触摸检测流程由接触判定电路16a及异常检测电路16c执行，接触判定电路16a及异常检测电路16c由微电脑16及程序构成。
首先，在图8的步骤S21中，开始向压电元件4施加交流电压(图4及图5的时刻t1)。接下来，在步骤S22中，变量n的值被设定为1。进一步，在步骤S23～S27中，在交流电压的施加过程中，信号转换电路20(图2)的输出电压(图4及图5的下段)以250μs间隔被4次采样进行A/D转换。由此，在1ms的激振期间获取来自信号转换电路20的4个输出电压值AD21、AD22、AD23、AD24(图4及图5的下段)。
接下来，在步骤S28中，微电脑16(图2)的端口P1、P2的输出被分别设定为Hi及Lo，由此PNP晶体管18a及NPN晶体管18b都被截止(交流电压输出结束，图4及图5的时刻t2)。此外，在步骤S29中，变量n的值被设定为1。进一步，在步骤S30～S34中，紧接着交流电压的停止施加，信号转换电路20的输出电压以250μs间隔被4次采样进行A/D转换。由此，激振停止后的1ms回响期间内，获取来自信号转换电路20的4个输出电压值AD11、AD12、AD13、AD14(图4及图5的下段)。
接下来，在步骤S35中，计算步骤S30～S34中获取的输出电压值AD11、AD12、AD13及AD14的合计值SUM1。该SUM1的值与图4及图5斜线部分的面积有很大的相关关系，是表示检测部2a振动回响能量的量。
进一步，在步骤S36中，计算最近的过去3分钟里执行图8的流程图之际分别计算的各SUM1的值的平均值SUM1AV。即，SUM1AV为SUM1的过去3分钟的移动平均值。在此，由于使用者在一次操作中触碰检测部2a的时间最长为1s左右，因此可以认为在过去3分钟计算的多数的SUM1的值，大部分为在“非触摸”状态下获取的。从而，作为SUM1的平均值的SUM1AV，表示在“非触摸”状态下回响能量的平均大小。
接下来，在步骤S37中，比较SUM1与SUM1AV的值。当SUM1大于SUM1AV的1/2时进入步骤S38。即，当SUM1大于SUM1AV的1/2时，本次检测出的回响能量SUM1与“非触摸”时的平均回响能量SUM1AV不会有太大差异，因此在步骤S38中判定为“非触摸”，结束图8流程图的一次处理。该“非触摸”判定，被用于主流程(图6)的步骤S4中的判断。
另一方面，当SUM1为SUM1AV的1/2以下的值时，进入步骤S39。即，当SUM1为SUM1AV的1/2以下的值时，本次检测出的回响能量SUM1会大幅低于“非触摸”时的平均回响能量SUM1AV，因此检测部2a被进行了触摸操作的可能性很高。即，在本实施方式中，根据停止施加交流电压后的检测部2a的振动能量，判定是否对检测部2a进行了“触摸”，当振动能量在预定阈值以下时，判定进行了“触摸”。
在步骤S39中，从交流电压施加过程中获取的4个输出电压值AD21、AD22、AD23、AD24中，抽出最大值和最小值。
进一步，在步骤S40中，判断从步骤S39中抽出的最大值减去最小值后的值，是否大于预定阈值。最大值减去最小值后的值在预定阈值以下时，进入步骤S41，在步骤S41中判定为“触摸”，结束图8流程图的一次处理。该“触摸”判定，被用于主流程(图6)的步骤S4中的判断。
另一方面，当从步骤S39中抽出的最大值减去最小值后的值大于预定阈值时，进入步骤S38，在步骤S38中判定为“非触摸”，结束图8流程图的一次处理。即，内置于微电脑16的异常检测电路16c，在向压电元件4施加交流电压的过程中，当输出电压值变动范围超出预定值时，检测为异常，不判定为“触摸”。像这样，尽管在步骤S37中判定本次检测出的回响能量SUM1大幅下降，但当步骤S40中最大值和最小值之差大于预定值时仍判定为“非触摸”，其理由将在下面进行说明。
图9为表示检测部2a的谐振频率与被施加的交流电压的频率有微小偏差时的输出波形之一例的示意图。另外，图9为检测部2a未被触摸的状态下的波形。
如上所述，本发明第1实施方式的触摸检测装置，向压电元件4施加与一体化振动的检测部2a及压电元件4的谐振频率一致的频率的交流电压，根据结束施加交流电压后的回响振动，判定有无触摸操作。然而，在如本实施方式这种使用于用水器具的触摸检测装置中，检测部常常会附着有水滴。本案发明者发现，在这种附着有水滴的情况下，检测部2a及压电元件4的谐振频率会由于附着的水滴的质量而微弱下降，这会给判定的可靠性带来不良影响。
这样，本案发明者发现，一旦检测部2a及压电元件4的谐振频率变化，则谐振频率与施加于压电元件4的交流电压的频率会发生微小偏差，即产生所谓的“拍音”现象。此外，这种谐振频率的变化，在检测部2a被淋上热水或冷水而发生温度的改变时也会发生。图9为由于频率偏差而产生“拍音”现象时的输出波形的一例，这种情况下，在施加交流电压的过程中的压电元件4的输出波形与图4及图5不同。
对上述现象进行说明。在检测部2a及压电元件4弯曲振动的情况下，压电元件4由于其变形在电极之间(信号线4a、4b之间)产生电动势。这在对压电元件4，向输入端子(信号线4a)施加交流电压的状态下也是一样的。然而，在检测部2a及压电元件4的谐振频率与被施加的交流电压的频率一致时，当压电元件4的输入端子(信号线4a)产生负的电动势时PNP晶体管18a导通，当产生正的电动势时NPN晶体管18b导通。即，理想的激振状态是交流电压的施加电压与压电元件的电动势为相反的相位关系。此时，由于比起压电元件4的阻抗，PNP晶体管18a及NPN晶体管18b导通时的阻抗更小，压电元件4的输入端子(信号线4a)呈现为与电源电压或地线之一连接状态下的波形。
图9所示输出波形中，施加交流电压过程中的电压波形在脉冲上升时，其值在瞬间超过了电源电压。同样，在脉冲下降时，其值瞬间处于接地电位以下。这是由于检测部2a及压电元件4的谐振频率与交流电压施加频率存在微小的不一致而产生的现象。一向检测部2a及压电元件4施加交流电压，就会以固有的谐振频率发生弯曲振动。在以与该弯曲振动引起的电动势完全相反的相位施加交流电压的情况下，则为上述的图4及图5的波形。但是，在例如检测部2a附着水滴而谐振频率略微下降的情况下，微电脑16(图2)由端口P1、P2输出的频率为一定，因此会以比谐振频率高的频率施加交流电压。于是，在压电元件4产生正的电动势的时机，PNP晶体管18a导通施加正的电压，在产生负的电动势的时机NPN晶体管18b导通施加负的电压，即从原本的相反相位转换为相同相位的时机发生偏差。
例如，PNP晶体管18a导通，信号线4a升至电源电压电位，在此之上继续以压电元件4的电动势施加正的电压的话，PNP晶体管18a的集电极被施加超过电源电压的电压。具体来讲，压电元件4正的电动势带来的电流，从PNP晶体管18a的集电极流向基极(其间为PN接合，因此成为顺方向二极管)，再介由电阻18c流向电源侧。因此，PNP晶体管18a无法作为晶体管开关工作，如图9，信号线4a呈现超过电源电压的波形。负的电动势和NPN晶体管18b的关系，是将极性对调的同样现象。此外，在压电元件4的谐振频率升高时(一般在低温下会有该倾向)，虽然时机偏差方式应从相反角度考虑，但会发生和上述谐振频率降低时同样的现象。
这样，在谐振频率和施加的交流电压的频率有偏差时，会发生交流电压施加过程中脉冲波形紊乱、振幅变化的现象。为防止在这种频率存在偏差的状态下检测出“触摸”而导致误检测，在图8的步骤S40中，当交流电压施加过程中的最大值和最小值之差超过预定阈值时，判断为“非触摸”。
此外，图9所示输出波形中，脉冲波形下降部出现的波形紊乱逐渐增大。该现象的主要原因为，压电元件4的电动势与所施加的交流电压的时机偏差，由于压电元件4的谐振频率与交流电压的施加频率之差而逐渐增大。此外，在通过施加交流电压开始激振之后，压电元件4的振动振幅逐渐增大，产生的电动势增大也是原因之一。另外，在图9所示的输出波形中，尽管没有触摸检测部2a，停止施加交流电压后的回响振动也比图4中的小。这是由于检测部2a及压电元件4的谐振频率与激振其的交流电压的频率存在偏差，压电元件4的振动振幅没有达到足够大的程度。于是，在谐振频率和交流电压的频率发生偏差的状态下，根据回响振动进行“触摸”、“非触摸”的判断，有可能会发生误检测。
图6的步骤S6中执行的“触摸确认检测”处理是为防止这种误检测而设置的处理。
接下来，参照图10及图11，就触摸确认检测进行详细说明。该“触摸确认检测”处理，是在一旦判定使用者“触摸”之后，作为接触判定确认动作而执行的。另外，图10所示触摸确认检测流程，是由接触判定确认电路16b执行的，该接触判定确认电路16b由微电脑16及程序构成。
图10为表示在图6的步骤S6中，作为子例程调用的“触摸确认检测”处理的流程图。图11为表示检测部2a的谐振频率与被施加的交流电压的频率有微小偏差的状态下，进行触摸确认检测时的输出波形之一例的示意图。另外，图11为检测部2a未被触摸的状态下的波形。
在此，图10所示触摸确认检测的流程图中，除去步骤S127及S139，与图8所示的触摸检测的流程图相同。即，在图8所示“触摸检测”中，持续施加1ms的交流电压，在此期间以毎250μs的间隔获取了4个输出电压值AD21～AD24，与此相对，在图10所示“触摸确认检测”中，持续施加2ms的预定的确认时段的交流电压，在此期间以毎250μs的间隔获取8个输出电压值AD21～AD28。随之在步骤S139中，从8个输出电压值AD21～AD28中抽出最大值及最小值，在步骤S140中其差被与阈值进行比较。
这种根据触摸确认检测获取的输出波形，如图11所示，由于施加交流电压的时间作为确认时段被延长，更容易把握施加交流电压过程中脉冲波形的振幅紊乱(变化)。此外，在图11的输出波形中，脉冲波形的超过电源电压的振幅在一时增大之后开始减小。这是由于检测部2a及压电元件4的振动频率，与施加的交流电压的频率有偏差，两者振动的相位关系随时间而变化，压电元件4的电动势的极性，与驱动电路18的输出的极性一致时，即为相同相位时(图11下段的AD25附近)，脉冲波形的振幅增大。接下来继续施加交流电压的话，则随着时间的经过，成为前述相同相位的时机会恢复到原来的交流电压的施加时机，即相反相位的时机(图11下段的AD28附近)。这是波形发生“拍音”现象的原因。因此，通过将施加交流电压的时间设定得更长，能够切实地检测出交流电压施加过程中(确认时段内)脉冲波形振幅的增大，其结果，能够检测出谐振频率的微小的偏差，防止错误判定。
另外，施加交流电压的时间，图8为1ms，图10为2倍的2ms。但是，在本实施方式中，在检测部2a及压电元件4的谐振频率下施加交流电压的情况下，作为到达稳定的弯曲振动状态的充足时间而设定了1ms。因此，即使持续1ms以上施加交流电压，弯曲振动的振幅也不会继续增加。由此，关于结束施加交流电压后的回响振动的判定处理，图8和图10中可以做同样处理。
此外，在本实施方式中，检测部2a未附着水滴等时，可以通过“触摸检测”处理带来的1ms的激振，使检测部2a以充分的振动振幅振动，检测出“触摸”。因此，正如图7所作说明，通常情况下以每10ms的感测周期进行“触摸检测”处理，通过该处理被判定为“触摸”时(图7的时刻t12～t14)执行“触摸确认检测”处理(图7的时刻t14～t15)，确认“触摸”判定，防止误检测。由此，可以让激振检测部2a的时间最短，在节省激振所需电力的同时，延长压电元件4的使用年限。
进一步，在检测部2a附着水滴等的状态下，使用者的手指接触检测部2a的情况下，由于向压电元件4施加交流电压过程中的检测部2a(及压电元件4)的振动振幅被抑制，压电元件4产生的电动势也变小。因此，在检测部2a被手指等触摸着的状态下，即使检测部2a及压电元件4的谐振频率与施加的交流电压的频率不一致，在交流电压的施加过程中脉冲波形也不会紊乱(不会产生如图9或图11那样，脉冲波形振幅大幅变化的波形)。于是，对于施加交流电压过程中的脉冲波形紊乱的情况，即使判定为“非触摸”(图8的步骤S40、图10的步骤S140)，当使用者进行触摸操作时，也能准确地检测出来。
接下来，参照图12至图15，就施加于压电元件4的交流电压频率的自动调整进行说明。
图12为表示图6的步骤S1中，作为子例程调用的“频率调整”处理的流程图。该“频率调整”处理是由频率调整电路16d执行的，该频率调整电路16d由微电脑16及程序构成。图13至图15为表示检测部2a的谐振频率和施加的交流电压频率的偏差，与输出的波形的关系的示意图。图13为检测部2a的谐振频率和施加的交流电压频率有较大偏差时的输出波形之一例。图14为检测部2a的谐振频率和施加的交流电压频率有微小偏差时的输出波形之一例。图15为检测部2a的谐振频率和施加的交流电压频率完全一致时的输出波形之一例。
如上所述，一体式振动的检测部2a及压电元件4的谐振频率，需要和施加于压电元件4的交流电压的频率完全一致。但是，检测部2a及压电元件4存在个体差别，其谐振频率存在一定程度的个体差异。因此，优选将检测电路12(图2)输出的交流电压的频率，调整为同与此连接使用的检测部2a及压电元件4的谐振频率一致。本实施方式的触摸检测装置中内置的检测电路12具有自动调整功能，能够将施加的交流电压的频率按照所连接的检测部2a及压电元件4的谐振频率进行自动调整。通过具备该功能，在可以应对检测部2a及压电元件4的个体差异的同时，还能够应对经年变化带来的谐振频率的变化，以及产品出厂后对检测部2a及压电元件4的更换需求。进一步，还能够构成通用型检测电路，即使是形状、尺寸等基本设计不同、谐振频率不同的几种检测部及压电元件，也可以自由组装使用。
图12为表示“频率调整”处理的流程图。该“频率调整”处理中，首先，向压电元件4施加持续2ms的交流电压，在此期间以毎250μs间隔获取8个输出电压值AD21～AD28(图12的步骤S202～S209)，接下来，以毎250μs间隔获取停止施加后1ms内的回响振动的4个输出电压值AD11～AD14(步骤S210～S214)。进一步，这样获取的输出电压值AD21～AD28的最大值和最小值之差AD2PP的值，及输出电压值AD11～AD14的合计值，和施加的交流电压的频率被同时记录(步骤S216～S218)。以不同频率多次执行这种交流电压的施加与输出电压值的获取(步骤S201、S219、S220)，将其中与谐振频率最接近的频率，设定为“触摸检测”处理及“触摸确认检测”中施加的交流电压的频率(步骤S221)。
具体而言，对于检测部2a及压电元件4的谐振频率的设计值即标准频率Fr，在±10％的范围内，以每次0.5％的幅度改变交流电压频率，记录对应各频率的输出电压值(最大值和最小值之差AD2PP及AD11～AD14的合计值)。
图13至图15为这样获取的输出波形之一例。
首先，检测部2a及压电元件4的谐振频率与施加的交流电压的频率相比有较大偏差时，如图13所示，在停止施加交流电压后的回响振动变得非常小。这种情况下，输出电压值AD11～AD14的合计值会变得非常小。此外，施加交流电压过程中的脉冲波形的振幅也是稳定的(输出电压值AD21～AD28的最大值和最小值之差AD2PP几乎为0)。这是由于谐振频率和施加的交流电压的频率存在比较大的偏差，即使施加交流电压，压电元件4也不会被激振至很大的振幅。
接下来，如图14所示，谐振频率和施加的交流电压的频率存在微小偏差的情况下，由于施加了交流电压，压电元件4被以较大的振幅激振。因此，停止施加交流电压后的回响振动较大，输出电压值AD11～AD14的合计值也较大。另一方面，交流电压施加过程中的压电元件4的振动与交流电压脉冲波形的相位存在微小偏差，因此交流电压施加过程中的部分输出电压值(AD25附近)增大。由此，输出电压值AD21～AD28的最大值和最小值之差AD2PP变大。
进一步，如图15所示，谐振频率和施加的交流电压的频率完全一致的情况下，压电元件4由于交流电压的施加而被大幅激振，停止施加交流电压后回响振动最大，输出电压值AD11～AD14的合计值也最大。另一方面，施加交流电压过程中的压电元件4的振动、交流电压的脉冲波形的相位关系也为一定，施加交流电压过程中脉冲波形的振幅不会超过电源电压的幅度。由此，输出电压值AD21～AD28的最大值和最小值之差AD2PP变小。
图12的流程图的步骤S221中，利用上述性质，求出检测部2a及压电元件4的谐振频率。具体而言，首先将回响振动(输出电压值AD11～AD14的合计值)最大时的频率选择为谐振频率。接下来，当回响振动最大时的频率存在多个的情况下，在这些频率中，选择最大值和最小值之差AD2PP为最小的频率作为谐振频率。当回响振动、最大值和最小值之差AD2PP两者都相等的频率存在多个时，选择其中最低的频率作为谐振频率。这是由于，压电元件4的电阻抗极小时的谐振频率与极大时的反谐振频率很接近地存在时，谐振频率出现在低频一侧。
根据本发明第1实施方式的触摸检测装置，由于是根据停止施加交流电压之后(图4及图5的时刻t2～)检测部2a的振动来判定使用者的手指等是否接触了检测部2a，因此通过轻“触摸”检测部2a亦可使检测部2a的振动产生变化，能够切实地检测到“触摸”。此外，由于安装压电元件4的目的在于激起检测部2a的振动，因此即使将压电元件4配置于离开驱动电路18或接触判定电路16a等的地方，也不会使电路不稳定或导致误操作。由此，可自由配置检测电路12，能够形成外观优美的用水器具。
此外，根据本实施方式的触摸检测装置，由于振动激起元件由压电元件4构成，能够以简单的构造形成振动激起元件。此外，由于接触判定电路16a根据来自压电元件4的输出信号，判定使用者的手指等同检测部2a的接触，因此无需另行设置对检测部2a的振动进行检测的元件或装置，即可检测出检测部2a的振动，能够使触摸检测装置的结构更简化。
进一步，根据本实施方式的触摸检测装置，由于输出信号从向压电元件4施加交流电压的信号线4a处获取，因此施加交流电压的配线和获取输出信号的配线的至少一部分能够共用，可以简化信号线的配线。此外，由于驱动电路18的输出在停止施加交流电压后(图4及图5的时刻t2～)成为高阻抗，因此来自压电元件4的输出信号阻抗较高时，也可以充分获取准确的输出信号。
此外，根据本实施方式的触摸检测装置，由于接触判定电路16a是根据停止施加交流电压后(图4及图5的时刻t2～)检测部2a的振动能量(图4及图5斜线部分的面积、图8的SUM1)检测触摸(图8的步骤S37)，因此能够切实地捕捉到手指等触摸所带来的微弱的振动衰减，能得到高灵敏度的触摸检测装置。
进一步，根据本实施方式的触摸检测装置，由于异常检测电路16c根据向压电元件4施加交流电压过程中(图9的时刻t1～t2)的输出信号(图8的输出电压值AD21～AD24)检测异常(图8的步骤S39、S40)，因此无需使触摸检测的工序复杂化，即可在检测异常的同时抑制误检测的发生。
此外，根据本实施方式的触摸检测装置，由于异常检测电路16c根据交流电压的施加过程中(图9的时刻t1～t2)输出信号的振幅的变动(输出电压值AD21～AD24的最大值－最小值的值)进行异常检测(图8的步骤S39、S40)，因此能切实地检测到异常的发生，同时能够防止误检测带来的误操作。
进一步，根据本实施方式的触摸检测装置，由于一旦接触判定电路16a判定了手指等的接触(图6的步骤S3、S4)后，接触判定确认电路16b执行接触判定确认动作(图6的步骤S6、图10)，因此能够更加切实地防止误检测。此外，由于接触判定确认动作是在接触判定电路16a暂时判定了对象物的接触之后执行，因此，可防止在没有误检测之虞的情况下无谓地进行接触判定确认动作(图6的步骤S4→S11、步骤S5→S12)。
此外，根据本实施方式的触摸检测装置，在接触判定确认动作(图6的步骤S6)中，由于是以比通常更长的预定确认时段(图11的时刻t1～t2)向压电元件4施加交流电压，因此能够更切实地检测出交流电压的施加过程中的异常。
进一步，根据本实施方式的触摸检测装置，频率调整电路16d将施加的交流电压的频率，调整为安装有压电元件4的检测部2a的谐振频率(图15)。这样，由于是用谐振频率激振检测部2a，所以能够通过较小的激振力让检测部2a大幅振动，使用较少的能量消耗即可使触摸检测装置工作。
此外，根据本实施方式的触摸检测装置，频率调整电路16d以不同频率多次执行预定时间(图13至图15的时刻t1～t2)的交流电压的施加，将停止施加交流电压后(图13至图15的时刻t2～)来自压电元件4的输出信号的振幅最大时的频率，决定为安装有压电元件4的检测部2a的谐振频率(图12的步骤S221)。由此，即使在将检测部2a及压电元件4组装到用水器具之后也可以进行交流电压的频率调整，因此在经年变化导致谐振频率发生偏差的情况下，也能够将施加的交流电压的频率调整为谐振频率。
进一步，根据本实施方式的触摸检测装置，若停止施加交流电压后(图13至图15的时刻t2～)，输出信号的振幅最大时的频率存在多个时，则频率调整电路16d将使振幅最大的频率中，向压电元件4施加交流电压的过程中输出信号的振幅变动最小的频率，决定为安装有压电元件4的检测部2a的谐振频率(图12的步骤S221)。因此，能够使用简单算法，自动、准确地设定安装有压电元件4的检测部2a的谐振频率。
接下来，参照图16至图21，就本发明第2实施方式所涉及的供水开关装置进行说明。
本实施方式的供水开关装置与上述第1实施方式不同之处仅在于：内置的触摸检测装置中，从图6的主流程的步骤S3及S6分别作为子例程调用的“触摸检测”处理及“触摸确认检测”处理。于是，在此仅就本发明第2实施方式与第1实施方式不同之处进行说明，相同的部分省略说明。
图16为在本发明第2实施方式中，从图6的主流程作为子例程调用的触摸检测流程。图17为本发明第2实施方式的触摸检测装置中，使用者未触摸检测部时压电元件的典型输出波形的示意图。图18为本发明第2实施方式的触摸检测装置中，使用者触摸了检测部时压电元件的典型输出波形的示意图。图19为检测部的谐振频率与被施加的交流电压的频率有微小偏差时的输出波形之一例的示意图。图20为本发明第2实施方式中，从图6的主流程作为子例程调用的触摸确认检测流程。图21为检测部的谐振频率与被施加的交流电压的频率有微小偏差时，进行触摸确认检测时的输出波形之一例的示意图。
本实施方式的触摸检测装置中，作为进行“触摸检测”处理的子例程执行图16的流程图。
首先，在步骤S301中，开始向压电元件4施加交流电压。接下来，在步骤S302中，判断检波输出(信号转换电路20的输出)是否达到预定的“频率偏差阈值”以上，该处理从开始施加交流电压后被反复执行至经过1ms(步骤S303、S305)。此外，在交流电压的施加过程中，当检波输出在“频率偏差阈值”以上时进入步骤S304，对超出阈值事件进行记录。
如图17及图18的下段所示，“频率偏差阈值”被设定为比检测部2a的谐振频率与施加的交流电压的频率一致的情况下的通常的检波输出稍大的值。即，如第1实施方式中所说明的，检测部2a的谐振频率与施加的交流电压的频率完全一致的情况下，交流电压施加过程中(激振中)的脉冲波形的振幅，与电源电压几乎相同(图17及图18的中段)，该脉冲波形经检波处理后从信号转换电路20输出。另一方面，如图19的中段所示，检测部2a附着水滴等导致检测部2a的谐振频率与施加的交流电压的频率发生偏差的情况下，交流电压施加过程中的脉冲波形的振幅比正常时的振幅大，出现超过电源电压的幅度的部分。由此，如图19的下段所示，信号转换电路20的输出超过“频率偏差阈值”。
接下来，在步骤S306中，判断停止施加交流电压后检波输出(信号转换电路20的输出)是否降低到预定的“回响阈值”以下。该处理被反复执行至停止施加交流电压之后经过500μs(步骤S307)。另外，如图17至图19的下段所示，在本实施方式中，“回响阈值”的大小被设定为通常的检波输出的约50％。
检波输出在停止施加交流电压后经过500μs之前下降到“回响阈值”以下时进入步骤S308，另一方面，停止施加后经过500μs检波输出仍然没有降低到“回响阈值”以下时，进入步骤S310。在步骤S310中，判定使用者的手指等未触摸检测部2a，即“非触摸”。这种判定是基于，在“非触摸”的情况下，停止施加交流电压后的回响振动大，在停止后经过500μs依然会残留较大振动。
另一方面，在步骤S308中，在交流电压的施加过程中，判断检波输出是否为“频率偏差阈值”以上，当达到了“频率偏差阈值”以上时，进入步骤S310，判定为“非触摸”。这是由于，当检测部2a的谐振频率与施加的交流电压的频率有偏差的情况下，即使是“非触摸”，回响振动也较小，回响振动会很快降低到“回响阈值”以下，因此判定为“非触摸”，以防止误检测。另外，如在第1实施方式中所说明的，在使用者“触摸”的情况下，即使检测部2a附着水滴等，检波输出也不会达到“频率偏差阈值”以上，因此即使有水滴等的附着也可以判定为“触摸”。
此外，交流电压的施加过程中，在检波输出未达到“频率偏差阈值”以上时，从步骤S308进入S309，判定使用者的手指等触摸检测部2a，即“触摸”。这是由于在使用者“触摸”的情况下回响振动小，回响振动很快降低到“回响阈值”以下。这样，在停止施加交流电压后，经过预定时间后的振动振幅衰减到预定的振幅以下时，判定为“触摸”。
接下来，参照图20及图21，就本发明第2实施方式中的触摸确认检测进行说明。
图20为表示在图6的步骤S6中，作为子例程调用的“触摸确认检测”处理的流程图。图21为表示检测部2a的谐振频率与被施加的交流电压的频率有微小偏差时，进行触摸确认检测时的输出波形之一例的示意图。图21为检测部2a未被触摸状态下的波形。
此处，图20所示的触摸确认检测流程图，除步骤S323与图16的步骤S303不同外，其他部分与图16所示的触摸检测流程图完全相同。即，图16所示的“触摸检测”处理中施加持续1ms的交流电压，而在图20所示的“触摸确认检测”处理中，施加持续2ms的交流电压。
如图21所示，施加持续2ms的交流电压，能够更准确地检测出施加交流电压过程中的脉冲波形紊乱，还可以准确判定在交流电压的施加过程中，是否超出了“频率偏差阈值”。这样，通过延长施加交流电压的时间，能够切实地检测出检测部2a的谐振频率与施加的交流电压的频率偏差，防止误检测。
此外，在上述第2实施方式中，根据停止施加交流电压后检波输出(信号转换电路20的输出)降低到预定“回响阈值”以下时所需的时间是否为500μs以下，判定是“触摸”还是“非触摸”。因此，如第1实施方式所示，无需使用微电脑对来自信号转换电路20的输出值进行积分运算(对几个A/D转换值进行合计的处理)，即可判定是“触摸”还是“非触摸”。例如，在第2实施方式中，可以使用计时器测量停止施加交流电压后的时间，以及使用比较器检测检波输出是否降低到“回响阈值”以下，进行判定。即，比较器通过使用计时器测量降低到“回响阈值”所需时间，即可判定是“触摸”还是“非触摸”。由此，能够简化检测电路。
进一步，虽然在上述第2实施方式中，是基于检波输出降低到预定的“回响阈值”以下所需时间进行判定，但作为变形例，其判定方式也可以是，通过测量停止施加交流电压后经过预定时间的时点的检波输出，并根据该检波输出是否在预定阈值以下，判定是“触摸”还是“非触摸”。即，停止施加交流电压后，经过预定时间后的振动振幅衰减到预定的振幅以下时，判定为“触摸”。该变形例亦可使用比较器及计时器，通过简单的电路进行判定。
接下来，参照图22至图32C，就本发明的第3实施方式所涉及的供水开关装置进行说明。
本实施方式的供水开关装置仅在检测电路的结构及作用上与上述第1实施方式不同。因此，在此省略相同部分的说明，仅就本发明第3实施方式和第1实施方式的不同点进行说明。
上述本发明的第1、第2实施方式为使用于用水器具的触摸检测装置，通过向安装于检测部2a的压电元件4间歇式施加频率与检测部2a的谐振频率一致的交流电压，基于停止施加后的检测部2a的回响振动(图4)，检测使用者的手指等对检测部2a的接触。即，根据使用者的手指等接触检测部2a时回响振动会减弱的特性(图5)，判断对检测部2a的“触摸”。
此外，在上述本发明的第1、第2实施方式中，交流电压施加过程中，来自压电元件4的输出信号的振幅增大的情况下(图9)，判断为检测部2a的谐振频率由于温度变化或水滴附着等原因发生了变化，谐振频率与施加于压电元件4的交流电压的频率之间发生偏差，即使回响减弱也不判定为“触摸”。
此外，改变施加的交流电压的频率测定回响的大小，将其最大时的频率推定为检测部2a的谐振频率，自动调整交流电压的频率(图12)。
通过自动调整所施加交流电压的频率，能够抹消检测部2a或检测电路12的个体差异、变动等，使交流电压的频率与谐振频率一致。然而，频率的自动调整有时由于调整环境的影响而无法正确进行。如果频率的自动调整是在供水开关装置出厂之前进行，由于可以准备出一定条件的适合调整的环境，能够正确进行。然而，考虑到检测部2a的谐振频率随着时间的经过而变化，或者发生故障时需要更换检测部2a等情况，优选在供水开关装置的实际使用场所也能进行自动调整。
这样，在使用现场进行频率的自动调整时，存在使用者在自动调整时触碰了检测部，检测部2a附着水滴，检测部2a由于洒上冷水或热水而处于极端的高温或低温等难以进行正确调整的情况。此外，自动调整过程中混入的偶发性电气噪声，也可能会使调整结果产生误差。
此外，由于水滴等的附着或极端高温或低温带来的谐振频率的变化是暂时性的，在水滴等脱落、蒸发或检测部2a的温度恢复到室温后，谐振频率会恢复到正常值。因此，对于施加的交流电压的频率和谐振频率之间的偏差，根据其发生原因，其正确处理方法也不同。对于暂时性的谐振频率的变化，若频繁执行自动调整改变交流电压的频率，有时反而会使触摸检测装置的工作状况不稳定。此外，在频繁执行自动调整期间无法进行触摸检测，会降低触摸检测装置的使用性能。
进一步，用水器具的检测部2a会频繁附着水滴等。因此，施加的交流电压的频率和检测部的谐振频率产生偏差时，优选无需等待执行自动调整即可防止对“触摸”的误检测。
本发明的第3实施方式所涉及的供水开关装置，即以解决这些问题为目的。
图22为表示本实施方式中检测电路的概略结构的电路图。
如图22所示，本实施方式中的检测电路12内置有微电脑16、驱动电路18、信号转换电路20、分压电路22。
本实施方式中的驱动电路18与第1实施方式的不同之处仅在于：其输出(PNP晶体管18a及NPN晶体管18b的各集电极的连接点)介由结合电容器18e与信号线4a连接。由此，即使驱动电路18的电压输出设定为截止的情况下，也会仅将其交流电压成分向信号线4a施加。
此外，在本实施方式中的微电脑16内，除接触判定电路16a、接触判定确认电路16b、异常检测电路16c及频率调整电路16d之外，还内置有频率偏差检测电路16e及判定谐振频率检测是否成功的判定电路16f，这也是同第1实施方式的不同之处。这里的频率偏差检测电路16e及判定电路16f也是通过让微电脑16工作的程序来实现的。
接下来，参照图23至图32C，就本发明的第3实施方式所涉及的供水开关装置的作用进行说明。
图23为表示本实施方式的供水开关装置的作用的主流程。
图23的流程图中的处理，由内置于检测电路12的微电脑16及程序执行。
首先，在图23的步骤S401中，对施加于压电元件4的交流电压执行频率调整。该频率调整是使施加于压电元件4的交流电压的频率同检测部2a及压电元件4的谐振频率完全一致的处理，该处理在本实施方式中，在向检测电路12接通电源时执行。在该步骤S401中，图26所示流程图作为子例程被调用。关于图26流程图中的具体处理，将在后面叙述。
接下来，图23的步骤S402中，10ms计时器复位。在本实施方式中，在每隔10ms的感测周期间歇式执行向压电元件4施加交流电压。在步骤S402中，控制该交流电压施加间隔的10ms计时器被复位，开始计时器的累计。
进一步，在步骤S403中，检测使用者对检测部2a的触摸。即，向压电元件施加预定频率的交流电压，根据停止施加交流电压后的检测部2a的振动，判定使用者是否触摸了检测部2a。具体而言，在步骤S403中，图24所示流程图作为子例程被调用。图24流程图中的具体处理，将在后面叙述。
接下来，在步骤S404中，判断确认同谐振频率一致的预定时机是否到来。即，对于向压电元件施加的交流电压的频率与检测部2a的谐振频率是否一致，以预定的时间间隔进行确认。在本实施方式中，优选施加于压电元件的交流电压的频率与检测部2a的谐振频率一致。由微电脑16实现的频率偏差检测电路16e，在检测电路12工作时毎隔1分钟确认交流电压的频率与谐振频率是否完全一致，如果是应该确认频率一致的时机，进入步骤S405确认是否一致，如果不是应该确认的时机，不进行确认而进入步骤S406。
步骤S405中，图27所示流程图作为子例程被调用。图27流程图中的具体处理，将在后面叙述。
在步骤S406中，对步骤S405中是否确认了交流电压的频率和谐振频率的一致进行判断，若确认为一致时进入步骤S407，不一致时进入步骤S419。另外，在步骤S404中判定为不是谐振频率一致性的确认时机而由步骤S404→进入步骤S407时，依据最近执行过的步骤S405中的确认结果，进行步骤S406中的判断。因此，在步骤S405中，一旦确认交流电压的频率和谐振频率的偏差，其后至少1分钟从步骤S406向步骤S419转移处理。
接下来，在步骤S419中，开始累计步骤S406中判断“产生频率偏差”后的频率偏差的持续时间。该累计将持续进行直至在步骤S406中判断“未产生频率偏差”，步骤S407中持续时间的累计被复位为止。
然后，在步骤S420中，判断被累计的频率偏差的持续时间是否为n分钟(n为整数)。是n分钟时进入步骤S421，不是n分钟时进入步骤S418。在步骤S418中，从步骤S402开始累计的计时器待机至10ms，经过10ms后回到步骤S402，重复步骤S402以后的处理。
另一方面，累计的频率偏差持续时间为n分钟的情况下进入步骤S421，在步骤S421中，图29所示频率再调整流程被作为子例程执行。因此，步骤S421的频率再调整流程在频率偏差持续期间，每隔1分钟执行一次。图29流程图中的具体处理，将在后面叙述。
另一方面，交流电压的频率和谐振频率一致的情况下进入步骤S407，在步骤S407中，累计的频率偏差持续时间被复位。如上所述，在步骤S419以后的处理中，对施加于压电元件的交流电压的频率与检测部2a的谐振频率存在偏差的状态的持续时间进行累计。在步骤S407中，由于步骤S406中判定“未产生频率偏差”，因此累计的频率偏差持续时间被复位。
接下来，在步骤S408中，判定步骤S403中的检测结果为“触摸”还是“非触摸”。当为“触摸”时进入步骤S409，当为“非触摸”时进入步骤S418。在判定为“非触摸”之后的步骤S418中，待机至步骤S402中即开始累计的计时器变成10ms，经过10ms后返回步骤S402，重复步骤S402以下的处理。
另一方面，在步骤S408中，步骤S403中的检测结果为“触摸”时进入步骤S409，在步骤S409中，判断此前的状态是否为“触摸”。即，在步骤S409中，判断上次执行步骤S409时是否确定了“触摸”判定。另外，将在上一轮里执行的步骤S413(后面表述)中判定为“触摸”的状态称之为“触摸判定确定”。在步骤S409中，此前的状态为“触摸(触摸判定确定)”时进入步骤S422，此前的状态为“非触摸(触摸判定未确定)”时进入步骤S410。
接下来，在步骤S410中，判断“临时触摸标志”是否为0。在此，“临时触摸标志”是指，尽管不是“触摸判定确定”，但在上次执行的步骤S403的触摸检测中在判定为“触摸”的状态下变更为“1”的标志。即，在执行步骤S410时，“临时触摸标志”＝0的情况下进入步骤S411，在步骤S411中，“临时触摸标志”被变更为“1”。
在步骤S411中，“临时触摸标志”变更为“1”后，进入步骤S418，开始累计的计时器回到10ms时重复步骤S402以后的处理。在“临时触摸标志”＝1的状态下若再次执行了步骤S410，则向步骤S412的触摸确认检测转移处理。这样，从“非触摸”(“临时触摸标志”＝0)的状态开始，在步骤S403中(触摸检测)检测出的状态在步骤S408中连续2次被判定为“触摸”的情况下，处理从步骤S410转移向步骤S412，执行触摸确认检测。
在步骤S412中，作为“触摸确认检测”的图25所示流程图，作为子例程执行。该“触摸确认检测”是为了防止在步骤S403中的“触摸检测”为误检测，在步骤S403的检测结果连续2次从“非触摸”变化为“触摸”时所执行的处理。关于“触摸确认检测”的具体处理，将在后面叙述。
在步骤S413中，判断“触摸确认检测”的结果是否为“触摸”。为“非触摸”时，则步骤S403中检测到的“触摸”为误检测的可能性较高，这种情况下不进行电磁阀的开闭而进入步骤S418，重复步骤S402以下的处理。另一方面，如果“触摸确认检测”的结果为“触摸”时，则“触摸判定确定”，进入步骤S415。
在步骤S415中，判断供水开关装置1是否为吐水状态，当为吐水状态时进入步骤S417，当为非吐水状态时进入步骤S416。在步骤S417中，由于是在吐水状态下检测部2a被再次触摸，因此热水用电磁阀8a及冷水用电磁阀8b被关阀，切换到止水状态。另一方面，在步骤S416中，由于是在止水状态下检测部2a被再次触摸，热水用电磁阀8a及冷水用电磁阀8b被开阀，切换到吐水状态。
这样，即使在对检测部2a的“触摸判定确认”的情况下，步骤S403中的触摸检测依然以每10ms为预定感测周期被等间隔地执行。在“触摸判定确认”的状态下，如果使用者对检测部2a的“触摸”持续，则图23的主流程中的处理以步骤S403→S404→S406→S407→S408→S409→S422的顺序执行。(但认定为未产生“频率偏差)
在步骤S422中，测量“触摸”状态的持续时间。具体而言，测量步骤S413中“触摸判定确认”后的经过时间。
接下来，在步骤S423中，判断步骤S422中测量到的触摸持续时间是否超过1分钟。未超过1分钟时，进入步骤S418，在使用者触摸着检测部2a的期间，重复步骤S418→S402→S403→S404→S406→S407→S408→S409→S422→S423→S418的处理。(但认定为未产生“频率偏差)。另一方面，超过1分钟时由步骤S423→进入步骤S417，无论供水开关装置1处于何种状态将热水用电磁阀8a及冷水用电磁阀8b关阀。即，使用者触摸检测部2a超过1分钟为异常操作，触摸的误检测或故障的可能性很高。因此，无论供水开关装置1处于何种状态都将热水用电磁阀8a及冷水用电磁阀8b关阀，防止浪费水。
进一步，在步骤S403的触摸检测中检测到“非触摸”时，被认为使用者的手指离开了检测部2a，来自检测电路12的判定输出变更为“非触摸”。然而，供水开关装置1的状态保持最近被切换的状态(吐水状态或止水状态)。检测到“非触摸”后，至使用者再次触摸检测部2a为止，在图23的主流程中重复步骤S402→S403→S404→S406→S407→S408→S418→S402的处理(但认定为未产生“频率偏差”)。
其后，使用者再次触摸检测部2a，该状态持续的情况下，在图23的主流程中，以步骤S402→S403→S404→S406→S407→S408→S409→S410→S411→S418→S402→S403→S404→S406→S407→S408→S409→S410→S412→S413→S415的顺序执行处理，“触摸判定确认”，供水开关装置1的状态被切换。这样，本实施方式的供水开关装置1，每次使用者触摸检测部2a(使用者手指从离开检测部2a的状态至触摸的动作)即交替切换吐水状态和止水状态。
接下来，参照图24、图30及图31，就图23的步骤S403中执行的触摸检测进行详细说明。
图24为从主流程作为子例程调用的触摸检测流程。图30为从触摸检测流程作为子例程调用的检波波形数据获取流程。另外，图24所示触摸检测流程由接触判定电路16a及异常检测电路16c执行，该接触判定电路16a及异常检测电路16c由微电脑16及程序构成。
此外，图31为表示获取的检波波形之一例的示意图。另外，图31上段表示了来自微电脑16的输出端口P1、P2(图22)的输出电压波形，中段表示了压电元件4的输出电压波形(信号线4a、4b之间的电压波形)，下段表示了来自信号转换电路20的输出电压波形(检波波形：微电脑16的A/D转换器输入波形)。另外，图31是对信号波形的模式化表示，与交流电压施加过程中输出的波数等实际的波形不同。
首先，从主流程的图23的步骤S403中，图24所示触摸检测流程作为子例程被调用，从该触摸检测流程的步骤S501中，图30所示检波波形数据获取流程作为子例程被调用。
在图30所示检波波形数据获取流程中，首先，向压电元件4施加持续0.8ms的交流电压，激振检测部2a获取检波波形的值AD21～AD28。接下来，作为停止施加交流电压后的0.8ms之内的回响大小，获取检波波形的值AD11～AD18。
在图30的步骤S521中，开始向压电元件4施加交流电压(图31的时刻t1)。接下来，在步骤S522中，变量n的值被设定为1。进一步，在步骤S523～S527中，在交流电压的施加过程中，信号转换电路20(图22)的输出电压(检波波形：图31的下段)以每100μs间隔被8次采样进行A/D转换。由此，在0.8ms的激振期间获取来自信号转换电路20的8个输出电压值AD21～AD28(图31的下段)。
接下来，在步骤S528中，微电脑16(图22)的端口P1、P2的输出被分别设定为Hi及Lo，由此PNP晶体管18a及NPN晶体管18b都被截止(交流电压输出结束，图31的时刻t2)。此外，在步骤S529中，变量n的值被设定为1。进一步，在步骤S530～S534中，紧接着交流电压的停止施加，信号转换电路20的输出电压以每100μs间隔被8次采样进行A/D转换。由此，激振停止后的0.8ms的回响期间内，获取来自信号转换电路20的8个输出电压值AD11～AD18(图31的下段)，结束图30的流程图的1次处理，返回图24所示触摸检测流程(的步骤S501)。
接下来，在图24的步骤S502中，计算在步骤S501中获取的输出电压值AD21～AD28中用最大值减去最小值的值，将该值定为AD2PP。在图31所示例中，由于AD23最大、AD21最小，因此AD2PP由AD23－AD21计算得出。
进一步，在步骤S503中，对于从步骤S501中获取的输出电压值AD21～AD28，计算其相邻数据之差，将该差的最大值设为AD2DIF。在图31所示例中，相邻数据中，AD23与AD22之差最大，因此AD2DIF由AD23－AD22计算得出。
接下来，在步骤S504中，计算步骤S501中获取的输出电压值AD11～AD18的合计值SUM1。该SUM1的值与图31的斜线部分的面积有很大的相关关系，是表示检测部2a振动回响能量的量。
进一步，在步骤S505中，判断输出电压值AD11～AD18是否为单调递减。即，按照AD11～AD18的顺序，后面的值如果比前面的值小则可称之为单调递减。在图31所示例中，由于AD14相对于AD13增加，所以判断输出电压值AD11～AD18“不是单调递减”。
进一步，在步骤S506中，计算最近的过去3分钟里执行图24的流程图之际分别计算的各SUM1的值的平均值SUM1AV。即，SUM1AV为SUM1的过去3分钟的移动平均值。在此，由于使用者在一次操作中触碰检测部2a的时间最长为1s左右，所以可以认为在过去3分钟计算的多数的SUM1的值，大部分为在“非触摸”状态下获取的。从而，作为SUM1的平均值的SUM1AV，表示在“非触摸”状态下回响能量的平均大小。
接下来，在步骤S507中，将在步骤S503中计算的AD2DIF同预定的噪声判定阈值进行比较，当AD2DIF比噪声判定阈值小时进入步骤S508，当AD2DIF在噪声判定阈值以上的情况下进入S511。即，当检测电路12拾取到电气噪声，或菜刀等硬物碰到检测部2a的情况下，检波波形会产生脉冲状的紊乱。图31表示了检测电路12拾取到噪声时的例子，在中段作为“噪声”表示的部分，检波波形产生了紊乱。在产生这种紊乱的情况下，检波波形会急剧变化，由于其时间微分值会增大，因此通过将相邻的检测值之差的最大值AD2DIF与噪声判定阈值进行比较，可以判定检波波形是否产生了紊乱。另外，通过基于相邻的检测值之差的最大值AD2DIF进行判定，能够明确地区分是由于噪声等带来的波形紊乱，还是由于施加的交流电压频率与检测部2a的谐振频率有偏差带来的波形紊乱(图9、图11等)。
接下来，在图24的步骤S511中，由于检测出的数据拾取到噪声等，因此不根据本次的检波波形进行关于触摸检测的判定，原样维持上次执行该流程图时作出的“触摸”或“非触摸”判定，结束在图24所示流程图中的1次处理。
另一方面，在步骤S507中，当AD2DIF比噪声判定阈值小时进入步骤S508。在步骤S508中，判断表示回响的AD11～AD18的值是否为单调递减，单调递减的情况下进入步骤S509，不是单调递减的情况下进入步骤S511。如上所述，检测电路12拾取到噪声等的情况下检波波形紊乱，AD11～AD18的值不再单调递减。这种情况下，由于检测出的数据拾取到噪声等，进入步骤S511，不依据本次的检波波形进行关于触摸检测的判定。
另一方面，在步骤S509中，比较SUM1与SUM1AV的值。当SUM1在SUM1AV的1/2以下时进入步骤S510，当大于SUM1AV的1/2时进入步骤S514。即，当SUM1大于SUM1AV的1/2时，由于本次检测出的回响能量SUM1与“非触摸”时的平均回响能量SUM1AV不会有太大差异，因此在步骤S514中判定为“非触摸”，结束图24流程图的一次处理。该“非触摸”判定，将被用于主流程(图23)的步骤S408中的判断。
另一方面，当SUM1为SUM1AV的1/2以下的值时，进入步骤S510。即，当SUM1为SUM1AV的1/2以下的值时，由于本次检测出的回响能量SUM1大幅低于“非触摸”时的平均回响能量SUM1AV，因此检测部2a被进行了触摸操作的可能性较高。即，在本实施方式中，根据停止施加交流电压后的检测部2a的振动能量，判定是否对检测部2a进行了“触摸”操作，当振动能量在预定阈值以下时，判定进行了“触摸”操作。
在步骤S510中，将步骤S502中计算的输出电压值AD21～AD28的最大值和最小值之差AD2PP同预定的偏差判定阈值进行比较，当最大值和最小值之差AD2PP未达到预定的偏差判定阈值时，进入步骤S512，在步骤S512中判定为“触摸”，结束图24中流程图的一次处理。该“触摸”判定，将被用于主流程(图23)的步骤S408中的判断。
另一方面，在步骤S510中，当最大值和最小值之差AD2PP在预定的偏差判定阈值以上时进入步骤S513。这种回响能量小且激振期间内检波输出波形不是定值的情况，如在第1实施方式中参照图9等所说明的，可认为施加于压电元件4的交流电压的频率与检测部2a的谐振频率之间存在偏差。因此，在步骤S513中判定为“频率偏差”，接下来，在步骤S514中判定“非触摸”，结束图24中流程图的一次处理。即，内置于微电脑16的异常检测电路16c在向压电元件4施加交流电压的过程中，当检波波形的输出电压值变动到预定的偏差判定阈值以上时，检测为异常，不判定为“触摸”。
这样，在谐振频率与施加的交流电压的频率存在偏差的情况下，会发生交流电压施加过程中脉冲波形紊乱、振幅变化的现象。为防止在这种频率存在偏差的状态下检测出“触摸”，出现误检测，在图24的步骤S510中，当交流电压施加过程中的最大值和最小值之差超过预定的偏差判定阈值时，判断为“非触摸”。
接下来，参照图25及图32A～图32C，就确认“触摸”判定，使“触摸判定确定”的触摸确认检测流程进行说明。
图25为触摸确认检测流程，该触摸确认检测流程在图23所示的主流程的步骤S412中，作为子例程被调用。图32A～图32C为用于说明“触摸”判定及确认“触摸”判定处理的时序图。
首先，在图25的步骤S541中，施加于压电元件4的交流电压的频率，被设定为比通常触摸检测中施加的频率低1％的确认频率。由于在本实施方式中，触摸检测中施加的交流电压的频率为约40kHz，因此在步骤S541中交流电压的频率设定为约39.6kHz。这样，在接触判定电路16a暂时判定了使用者的触摸(图23的步骤S410)之后，作为接触判定确认动作，接触判定确认电路16b向压电元件4施加与通常的交流电压频率不同的确认频率的交流电压。
接下来，在步骤S542中，上述触摸检测流程(图24)作为子例程被调用。在此执行的触摸检测流程，除施加于压电元件4的交流电压频率变更为约39.6kHz之外，与上述处理相同。
进一步，在步骤S543中，施加于压电元件4的交流电压频率被设定为比通常触摸检测的频率高1％的确认频率。因此，在步骤S543中，交流电压的频率被设定为约40.4kHz。
接下来，下一步，在步骤S544中，上述触摸检测流程(图24)作为子例程再次被调用。在此执行的触摸检测流程，除施加于压电元件4的交流电压频率变更为约40.4kHz之外，与步骤S542相同。
接下来，在步骤S545中，判定在步骤S542及S544中的触摸检测结果。即，在步骤S542及S544中作为子例程执行的触摸检测流程的返回值两者均为“触摸”判定(图24的步骤S512)时，进入步骤S546，当其中任何一次为“非触摸”判定(图24的步骤S514)时进入步骤S547。
在步骤S546中，判定使用者真的触摸了检测部2a，确认“触摸”判定(在图23的主流程中转移至步骤S413→S415)。这样，在通过施加确认频率的交流电压，接触判定电路16a仍判定使用者“触摸”的情况下，接触判定确认电路16b确认对检测部2a的“触摸”判断。另一方面，虽然(在图23的主流程的步骤S403中)暂时判定为“触摸”，但在步骤S547中判定为实际上没有进行触摸，“非触摸”判定被确认(在图23的主流程中，转移至步骤S413→S418)。
接下来，参照图32A至图32C，就触摸确认检测的原理进行说明。
图32A至图32C中，将横轴作为时间，上段表示由各种交流电压的施加而产生的回响振动的能量水平，下段为表示有无“触摸判定确定”的时序图。
图32A为表示检测部2a的谐振频率未发生偏差时的一例。首先，在图32A的时刻t0以前，使用者未“触摸”检测部2a，通过向压电元件4施加交流电压，施加后产生很大的回响振动。因此，在时刻t0以前，毎10msec检测出一次比图32A的上段用点划线表示的阈值更高水平的回响振动。
接下来，在时刻t0中，一旦使用者“触摸”检测部2a，在紧接其后的时刻t1执行的触摸检测(图23的步骤S403)中检测出的回响振动的能量就会低于阈值。如上所述，一旦检测出“触摸”，“临时触摸标志”被改变为“1”(图23的步骤S411)，在时刻t2再次执行触摸检测(图23的步骤S403)。在该时刻t2所执行的触摸检测中回响振动的能量依然较低的情况下，执行触摸确认检测(图23的步骤S412)。
在触摸确认检测(图23的步骤S412所调用的图25的子例程)中，首先，在时刻t3，比通常的触摸检测更低频率的交流电压施加于压电元件4(图25的步骤S541)。在使用者“触摸”检测部2a的状态下，即使由于降低交流电压的频率，相对于检测部2a的频率产生偏差，回响振动的能量也会变低。接下来，在时刻t4，将比通常的触摸检测更高频率的交流电压施加于压电元件4(图25的步骤S543)。在使用者“触摸”检测部2a的状态下，即使提高交流电压的频率，回响振动的能量也同样会变低。由此，在触摸确认检测流程(图25)中，判定为“触摸”(图25的步骤S545→S546)。这样，在触摸确认检测流程中“触摸”被判定时，则在主流程(图23)中“触摸”判定被确定(图23的步骤S413→S415、图32A的时刻t5)。
在图32A的时刻t5“触摸”判定被确定之后，至时刻t6成为“非触摸”为止(使用者的手从检测部2a离开为止)，毎10msec执行一次触摸检测(图23的步骤S403)。在此期间，检测出的回响振动的能量为比阈值低的值。时刻t6之后，在时刻t7执行触摸检测时，则检测出的回响振动的能量为比阈值高的值，“非触摸”的状态得以确定(图32A的时刻t8、图23的步骤S408→S418)。
接下来，参照图32B，就检测部2a的谐振频率由于温度变化而上升时的触摸确认检测的作用进行说明。
在图32B中，在时刻t13之前使用者未进行“触摸”，但由于检测部2a的温度变化，在时刻t0以后，由触摸检测(图23的步骤S403)检测出的回响振动的能量为下降趋势。即，由于检测部2a的温度降低导致检测部2a的谐振频率上升，与在触摸检测中施加的交流电压频率之间产生偏差。其结果为，检测部2a未被充分激振而检测出的回响振动的能量下降。
在图32B的时刻t1，由于检测部2a的谐振频率的上升，回响振动的能量下降，尽管未被“触摸”，但能量为比阈值低的值。由此，被错误判定为“触摸”(图23的步骤S408→S409)，进一步，一旦在时刻t2中被判定“触摸”(图23的步骤S408→S409→S410)，则触摸确认检测会被执行(图23的步骤S410→S412、图25)。
在触摸确认检测中，首先，将比通常的触摸检测低的频率的交流电压施加于压电元件4(图25的步骤S541、图32B的时刻t3)。在时刻t3，尽管使用者未“触摸”检测部2a，但由于检测部2a的谐振频率上升，使得施加的交流电压的频率和谐振频率的差变大，检测出的回响振动的能量降低。接下来，在时刻t4，将比通常的触摸检测高的频率的交流电压施加于压电元件4(图25的步骤S543)。在此，因为检测部2a的谐振频率上升，所以施加的交流电压的频率与谐振频率为近似值，检测出的回响振动的能量比阈值大。由此，在触摸确认检测中判定为“非触摸”(图25的步骤S545→S547)，避免由于谐振频率的上升而导致的误检测。
在图32B的时刻t4以后，至时刻t13为止，尽管使用者未进行“触摸”，但由于检测部2a的谐振频率上升，在触摸检测中，回响振动的能量变得比阈值低(时刻t5～t7、t9～t11中回响振动的能量)。然而，在触摸确认检测所执行的交流电压施加中，由于是以比通常的交流电压更高的频率进行施加，回响振动的能量会比阈值大(时刻t8、t12中的回响振动的能量)而判定为“非触摸”。由此，避免由于谐振频率的上升而导致的误检测。
接下来，在图32B的时刻t13，一旦使用者“触摸”则在时刻t14、t15的触摸检测中的回响振动的能量会变低。此外，在时刻t16、t17由触摸确认检测得到的回响振动的能量也会变低。即，在使用者“触摸”检测部2a的状态下，即使施加的交流电压的频率与检测部2a的谐振频率处于接近的状态(时刻t17)回响振动的能量也比阈值低，而在时刻t18“确定触摸判定”。这样，在触摸确认检测中，通过将比通常的触摸检测高或低的频率的交流电压施加于压电元件4，在避免误检测的同时还能够切实地检测出“触摸”。
在图32B的时刻t18被“触摸判定确定”之后，至时刻t19变为“非触摸”为止(使用者从检测部2a将手拿开为止)，毎10msec执行一次触摸检测。在此期间，检测出的回响振动的能量为比阈值低的值。图32B所示例子中，时刻t19之后，在时刻t20执行触摸检测时，该时刻检测部2a的温度上升，谐振频率接近通常的触摸检测中的交流电压的频率。因此，时刻t20的触摸检测所检测出的回响振动的能量为比阈值高的值，“非触摸”的状态得以确定(图32B的时刻t21～)。
此外，在图32B所示例中，就由于温度下降导致检测部2a的谐振频率上升的情况进行了说明。但是在检测部2a温度上升、附着水滴等导致检测部2a的谐振频率降低的情况下，也可以通过触摸确认检测避免误检测，同时还能够切实地检测出“触摸”。另外，本发明的构成还可以为，根据检测部2a的结构或使用环境，在预想仅会发生谐振频率降低的情况下，只使用比通常的触摸检测交流电压更低的频率进行触摸确认检测。反之，本发明的构成还可以为，在预想仅会发生检测部2a的谐振频率的上升的情况下，只使用比通常的触摸检测交流电压更高的频率进行触摸确认检测。
接下来，参照图32C，就由于温度上升而使检测部2a的谐振频率下降的情况下的触摸确认检测的作用进行说明。
在图32C中，使用者未进行“触摸”，但由于检测部2a的温度变化，在时刻t0以后，由触摸检测而检测出的回响振动的能量为下降趋势。即，由于检测部2a的温度上升导致检测部2a的谐振频率下降，与触摸检测中施加的交流电压的频率之间产生偏差。其结果为，在通常的触摸检测的交流电压频率下，检测部2a未被充分激振，从而检测出的回响振动的能量下降。
因此，在图32C的时刻t1及t2，尽管使用者未进行触摸，但触摸检测中的回响振动的能量也比阈值低，被判定为“触摸”。由于判定为“触摸”，执行触摸确认检测(图23的步骤S412)。在触摸确认检测中，首先，施加比通常的触摸检测更低频率的交流电压(图25的步骤S541、图32C的时刻t3)，接下来，施加比通常的触摸检测更高的频率的交流电压(图25的步骤S543、图32C的时刻t4)。
在此，由于检测部2a的谐振频率因温度上升而下降，所以在图32C的时刻t3施加的低于通常触摸检测所用频率的交流电压，接近检测部2a的谐振频率。因此，在时刻t3的交流电压的施加中，回响振动的能量变得比阈值大。另一方面，在时刻t4执行的比通常的触摸检测更高频率的交流电压的施加中，由于和检测部2a的谐振频率相差较大，回响振动的能量变低。在触摸确认检测中，在时刻t3的交流电压的施加中，由于回响振动的能量超过阈值而判定为“非触摸”(图25的步骤S545→S547)，误检测被排除。
在检测部2a的温度上升而谐振频率降低的状态下也同样，通常的触摸检测(图32C的时刻t5、t6、t9、t10、t13、t14、t17、t18)中回响振动的能量比阈值更低。另一方面，在触摸确认检测中低频率交流电压的施加中(图32C的时刻t7、t11、t15、t19)，回响振动的能量变得比阈值大，避免了误检测。进一步，在图32C的时刻t21中，检测部2a的温度下降，谐振频率恢复到通常值时，通常触摸检测中的回响振动的能量变得比阈值大，之后，不再执行触摸确认检测即判定为“非触摸”。
接下来，参照图26，就频率初期调整进行说明。
图26为由频率调整电路16d执行的频率初期调整流程。图26所示流程图在图23所示主流程的步骤S401中作为子例程被调用。频率调整电路16d，作为第1调整模式，在预定频率范围内搜索检测部2a的谐振频率。即，频率调整电路16d，在预定频率范围内的多个频率上向压电元件4施加交流电压，分别获取来自压电元件4被施加交流电压时的输出信号，通过解析这些输出信号的检波波形执行频率调整。根据第1调整模式，将触摸检测中施加于压电元件4的交流电压的频率，决定为与检测部2a实际的谐振频率一致。
首先，图26的步骤S601中，将施加于压电元件4的交流电压的频率设定为标准频率Fr的90％的值。另外，标准频率Fr为检测部2a及压电元件4一体振动时的谐振频率的设计值。在本实施方式中，由于标准频率Fr＝40kHz，因此交流电压的频率首先被设定为36kHz。在图26的流程图中，以标准频率Fr的90％～110％之间的多个频率向压电元件4施加交流电压，根据其回响振动的能量决定应该向压电元件4施加的交流电压的频率。即，在第1调整模式中，在包括标准频率Fr的第1频率范围内搜索谐振频率。
接下来，在步骤S602中，图30所示流程图作为子例程被执行。如上所述，在图30所示流程图中，施加步骤S601中设定的频率的交流电压，取得在此之际获取的检波波形的输出电压值AD11～AD18及AD21～AD28(图31)。
接下来，在图26的步骤S603中，计算在步骤S602中获取的输出电压值AD21～AD28中的最大值减去最小值的值，将该值定为AD2PP。该值和施加的交流电压的频率被同时记录。
进一步，在步骤S604中，对于从步骤S602中获取的输出电压值AD21～AD28，计算其相邻数据之差，将该差的最大值设为AD2DIF。该值和施加的交流电压的频率被同时记录。
接下来，在步骤S605中，计算在步骤S602中获取的输出电压值AD11～AD18的合计值SUM1。该值和施加的交流电压的频率被同时记录。
进一步，在步骤S606中，判断输出电压值AD11～AD18是否为单调递减。是否为单调递减的判断结果和施加的交流电压的频率被同时记录。
接下来，在步骤S607中，步骤S601中设定的交流电压的频率增加0.5％。即，步骤S607中交流电压的频率变更为36.2kHz，通过执行步骤S608重复步骤S602以下的处理。在此之后，交流电压的频率以0.2kHz刻度增加，到达44kHz为止重复步骤S602～步骤S607的处理。
接下来，在步骤S609中，将在步骤S604中在各频率下计算的AD2DIF与预定的噪声判定阈值进行比较，当全部的AD2DIF比噪声判定阈值小时进入步骤S610，只要有一个AD2DIF的值在噪声判定阈值以上就返回步骤S601。即，AD2DIF的值在噪声判定阈值以上时，检测出的数据里混入噪声的可能性较高，所以返回步骤S601重新进行测定。
另一方面，在步骤S609中，当全部AD2DIF比噪声判定阈值小时进入步骤S610。在步骤S610中，判断表示回响的AD11～AD18的值是否为单调递减，在全部频率都为单调递减时进入步骤S611，不是单调递减时返回步骤S601。如上所述，在检测电路12拾取到噪声等的情况下检波波形紊乱，AD11～AD18的值不再单调递减。这种情况下，由于检测出的数据拾取到噪声等，因此返回步骤S601重新测定。
接下来，在步骤S611中，选择回响振动(输出电压值AD11～AD18的合计值SUM1)最大时的频率作为谐振频率。接下来，回响振动最大时的频率存在多个的情况下，在这些频率中，选择最大值和最小值之差AD2PP为最小的频率作为谐振频率。当回响振动、最大值和最小值之差AD2PP两者都相等的频率存在多个时，选择其中最低的频率作为谐振频率。
进一步，在步骤S611中，将回响振动最大时的频率下的输出电压值AD11～AD18的合计值SUM1与预定阈值进行比较。在合计值SUM1比预定阈值小时，返回步骤S601重新测定。即，在谐振频率下的回响振动，大幅小于设计时预想的回响振动的情况下，测定有可能存在问题，需重新测定。由于施加于压电元件4的交流电压的频率为触摸检测的基础数值，因此频率调整电路16d将反复进行谐振频率的搜索直至频率调整成功。另外，本发明的构成也可以是，在图26的流程图的处理开始后，经过预定时间后处理仍未结束的情况下，停止处理，同时发出警报。
另一方面，在合计值SUM1为预定阈值以上的情况下进入步骤S613。在步骤S613中，将步骤S611中选择的频率，决定为施加于压电元件4的交流电压的频率(驱动频率)，结束图26所示流程图的一次处理。由该图26所示流程图决定的频率，作为施加于压电元件4的交流电压的频率的初期值，在触摸检测(图23的步骤S403)中使用。
接下来，参照图27及图28，就谐振频率的确认处理进行说明。
图27为从图23所示主流程作为子例程调用的谐振频率确认流程，图28为从图27所示流程图作为子例程调用的谐振频率检测流程。
如上所述，在本实施方式的触摸检测装置中，优选施加于压电元件4的交流电压的频率，与检测部2a的谐振频率很好地一致。该交流电压的频率，如上所述，在主流程开始执行时(图23的步骤S401)，会由图26所示频率初期调整流程调整正确。然而，检测部2a的谐振频率可能会因检测部2a的温度变化、检测部2a附着水滴、经年变化等而发生变化。因此，在本实施方式中，主流程在执行过程中也按照预定的时间间隔，确认检测部2a的谐振频率。具体而言，在主流程的执行中，每经过1分钟进行一次以下操作：从图23的步骤S404向步骤S405转移处理，从步骤S405作为子例程执行图27所示谐振频率确认流程。
首先，在图27的步骤S621中，图28所示谐振频率检测流程作为子例程被执行。如后面所述，在图28所示谐振频率检测流程中，根据同上述频率初期调整流程(图26)相类似的处理，检测出检测部2a的谐振频率。
接下来，在图27的步骤S622中，在图28所示的谐振频率检测流程中，判断谐振频率的检测是否成功。在谐振频率检测成功的情况下进入步骤S623，在谐振频率检测失败的情况下进入步骤S625。
进一步，在步骤S623中，判断步骤S621中检测出的谐振频率，与施加于压电元件4的交流电压的当前频率是否一致。在本实施方式中，在谐振频率与交流电压的当前频率之差不到0.5％的情况下，判定谐振频率和交流电压的频率不存在偏差，进入步骤S625。
此外，在谐振频率与交流电压的当前频率之差在0.5％以上的情况下，判定谐振频率与交流电压的频率存在偏差，进入步骤S624。这些判定结果，将用于图23所示主流程的步骤S406中关于有无频率偏差的判断。
另一方面，在步骤S622中，在判定谐振频率检测失败的情况下，也进入步骤S625，作出“谐振频率与交流电压的频率没有偏差”的判定。这种情况下，虽然实际上没有检测出谐振频率，但由于主流程处在工作中，如若设置为反复进行检测直至谐振频率检测成功，则此期间无法执行触摸检测的处理，结果将使触摸检测装置的功能受影响。于是，在本实施方式中，将谐振频率检测失败的情况也作为“无频率偏差”进行处理，继续主流程的处理。此外，在本实施方式中，由于图28所示谐振频率检测流程每隔1分钟执行一次，因此即使谐振频率检测失败一次，也不会影响触摸检测装置的功能。
接下来，参照图28，对谐振频率检测流程进行说明。
如图28所示，谐振频率检测流程进行的处理与上述图26所示的频率初期调整流程几乎相同。
首先，图28所示的谐振频率检测流程的步骤S631～S638，与图26所示频率初期调整流程的步骤S601～S608相对应。不同之处仅在于：频率初期调整流程(图26)是在标准频率Fr的±10％的范围内搜索检测部2a的谐振频率，而在谐振频率检测流程(图28)中，谐振频率是在当前交流电压频率的±3％范围内搜索。即，作为第2调整模式，频率调整电路16d在比第1频率范围窄且包含当前交流电压频率的第2频率范围内搜索检测部2a的谐振频率。
在此，在频率初期调整流程(图26)中，有必要针对检测部2a的个体差异、型号改变等进行谐振频率搜索。与此相对，在谐振频率检测流程(图28)中，能应对频率初期调整后的谐振频率偏差即可，这是因为本案发明者认为在频率初期调整后谐振频率不会出现大的偏差。此外，在谐振频率检测流程(图28)中，通过将搜索的谐振频率范围设定得更窄，能够缩短搜索谐振频率所需时间。
此外，图28所示谐振频率检测流程的步骤S639～S642，与图26所示频率初期调整流程的步骤S609～S612相对应。即，由微电脑16实现的判定电路16f，判定由频率调整电路16d进行的频率调整是否成功。然而，频率初期调整流程(图26：第1调整模式)中，在检测出的数据混入噪声等(步骤S609、S610)，或回响振动的大小不充分的情况下(步骤S612)，返回流程图的最初，重复检测。与此相对，作为第2调整模式执行的谐振频率检测流程(图28)中，在这些情况下(步骤S639、S640、S642)，不会重复谐振频率的搜索，而判定“谐振频率检测失败”(步骤S645)，结束流程图的1次处理。
即，当检波波形中含有在交流电压施加结束后不单调递减的波形时(步骤S640→S645)，判定电路16f将由频率调整电路16d进行的频率调整判定为失败。此外，既定谐振频率的交流电压施加停止后，检测部2a的振动能量没达到预定阈值的情况下(步骤S642→S645)，判定电路16f也将由频率调整电路16d进行的频率调整判定为失败。因此，在此类谐振频率检测失败的情况下，维持当前交流电压的频率。
另一方面，在谐振频率检测成功时(步骤S643)，将步骤S641中选择的频率，设定为检测部2a的现在的谐振频率(步骤S644)，结束图28所示流程图的1次处理。在图27所示的谐振频率检测流程的步骤S623中，将该图28的步骤S644中设定的谐振频率，同施加于压电元件4的交流电压的当前频率进行比较，用于判断有无频率偏差。
接下来，参照图29，就交流电压的频率再调整流程进行说明。
如上所述，在主流程(图23)的工作中，检测出检测部2a的谐振频率，与当前交流电压的频率进行比较，判断是否发生频率偏差(图23的步骤S406)。然而，正如以下说明，即使检测到了频率偏差的情况，交流电压的频率也不会立即改变为与谐振频率一致。
例如，在由于检测部2a附着水滴而使在检测部2a的谐振频率降低的状态下，随着水滴的脱落、蒸发，谐振频率在较短的时间内恢复到原来的频率。此外，在检测部2a因洒上冷水、热水而导致谐振频率变化的情况下，若检测部2a的温度恢复到室温，谐振频率也会在比较短的时间内恢复到原来的频率。因此，如果在每次检测到谐振频率变化时都改变交流电压的频率，会存在由于施加的交流电压频率不稳定、时滞反而使谐振频率和交流电压的频率之差增大的情况。因此，在本实施方式中，使用频率再调整流程，基于谐振频率和交流电压的频率之间的偏差持续状况，对交流电压的频率(驱动频率)进行再调整。
如上所述，在判断出检测部2a的谐振频率与现行交流电压的频率之间发生频率偏差的情况下，对频率偏差持续时间进行累计(图23的步骤S419)。在该频率偏差持续过程中，每隔1分钟执行一次图29所示交流电压的频率再调整流程(图23的步骤S421)。
首先，在图29的步骤S651中，上述谐振频率检测流程(图28)作为子例程执行。
接下来，在步骤S652中，判断步骤S651中执行的谐振频率的检测是否成功。在成功时进入步骤S653，在失败时进入步骤S656。
在步骤S656中，对施加于压电元件4的交流电压的频率(驱动频率)不执行再调整，而原样维持当前频率，结束图29所示流程图中的1次处理。这是因为，在谐振频率检测中没有得到可信度高的检测结果的状态下，若改变交流电压的频率，则由于存在测定误差等，有时反而使交流电压的频率偏离谐振频率。
另一方面，在谐振频率检测成功时进入步骤S653，在步骤S653中，将步骤S651中检测出的谐振频率与当前交流电压的频率进行比较。谐振频率比交流电压的频率低时进入步骤S655，谐振频率在交流电压频率以上时进入步骤S654。
以5分钟为频率偏差判定时间，在步骤S654中，判断累计的频率偏差的持续时间是否在5分钟以上。持续时间在5分钟以上时进入步骤S657，非5分钟以上时进入步骤S656。在步骤S656中，不执行交流电压频率(驱动频率)的再调整，而原样维持当前频率，结束图29所示流程图中的1次处理。这是因为，在频率偏差未能持续5分钟以上时，通过将频率偏差放置不管，谐振频率有可能恢复到原来的频率。
另一方面，在频率偏差持续时间在5分钟以上时进入步骤S657，在步骤S657中，改变(再调整)施加于压电元件4的交流电压的频率(驱动频率)，使其与步骤S651中检测出的谐振频率一致。这样，一旦频率偏差检测电路16e检测出谐振频率与交流电压频率之间的频率偏差，频率调整电路16d就将交流电压的频率(驱动频率)调整为与谐振频率一致。然而，频率调整电路16d所进行的频率调整，是在由频率偏差检测电路16e检测出的频率偏差状态持续时间超过预定的频率偏差判定时间的情况下执行的。
另一方面，在谐振频率比交流电压的频率低时进入步骤S655。在步骤S655中，以30分钟为频率偏差判定时间，判断累计的频率偏差的持续时间是否在30分钟以上。频率偏差的持续时间在30分钟以上时进入步骤S657，未在30分钟以上时进入步骤S656。如上所述，在步骤S656中，不执行交流电压的频率(驱动频率)再调整。此外，在步骤S657中，使交流电压的频率(驱动频率)与谐振频率一致。
这样，在本实施方式中，谐振频率比交流电压频率高时(步骤S654)的频率偏差判定时间，与谐振频率比交流电压频率低时(步骤S655)的不同。在谐振频率比交流电压的频率低时，频率偏差判定时间被设定得更长。即，在谐振频率比交流电压的频率低的情况下(步骤S655)，可能性最高的状态为水滴附着于检测部2a使谐振频率下降的状态。另一方面，作为谐振频率比交流电压的频率高的情况(步骤S654)，可能性最高的状态为，检测部2a曾经有水滴附着，交流电压的频率随此下降，其后水滴脱落或蒸发而谐振频率上升的状态。
因此，在谐振频率比交流电压的频率高的情况下，优选较早使交流电压的频率与真正的谐振频率一致。与此相对，在谐振频率比交流电压的频率低的情况下，即使将频率偏差放置不管，谐振频率也有较高的可能性因水滴逐渐脱落或蒸发而逐渐恢复到交流电压的频率。因此，优选在谐振频率比交流电压的频率低的情况下，将频率偏差判定时间设定得更长，防止交流电压的频率不稳定。
根据本发明第3实施方式的触摸检测装置，由于具有对检测部2a的谐振频率和施加于压电元件4的交流电压的频率之间偏差的产生进行检测的频率偏差检测电路16e，当频率偏差检测电路16e检测到频率偏差时，频率调整电路16d会将交流电压的频率调整为同检测部的谐振频率一致(图23的步骤S406→S419→S420→S421)，因此可以监视频率的偏差，能够使触摸检测装置经常保持良好的状态。
此外，根据本实施方式的触摸检测装置，在频率偏差检测电路16e检测到频率偏差的状态的持续时间在预定的频率偏差判定时间以上时，频率调整电路16d执行频率调整(图29的步骤S654→S657、及步骤S655→S657)，因此能够更切实地让频率调整电路16d进行自动调整。
进一步，根据本实施方式的触摸检测装置，在检测部2a的谐振频率比施加于压电元件4的交流电压的频率低时(图29的步骤S653→S655)，与检测部2a的谐振频率比施加于压电元件4的交流电压的频率高时(图29的步骤S653→S654)相比，频率偏差判定时间被设定得更长，因此，对由于附着水滴而引起的暂时性谐振频率的变化也可以实现有效的应对。
此外，根据本实施方式的触摸检测装置，在第1调整模式(图26)中，在包括检测部2a标准频率的第1频率范围(标准频率的±10％)内搜索谐振频率；在第2调整模式(图28)中，在包括当前交流电压频率且比第1频率范围狭窄的第2频率范围(当前交流电压的频率的±3％)内搜索谐振频率，因此能够针对频率偏差的发生原因用较短时间进行调整。
进一步，根据本实施方式的触摸检测装置，在第1调整模式(图26)中，频率调整失败时会反复搜索谐振频率直至成功(图26的步骤S609→S601、S610→S601、S612→S601)；在第2调整模式中，频率调整失败时不会反复搜索谐振频率，而维持当前的交流电压频率(图28的步骤S639→S645、S640→S645、S642→S645)。因此，可以针对频率偏差发生状况、触摸检测装置使用状况等进行适当的频率调整，能够兼顾准确的频率调整和缩短不能使用的时间。
此外，根据本实施方式的触摸检测装置，由于在检波波形中，当含有其波形在结束施加交流电压后不呈单调递减(图31的下段)的情况时，判定由频率调整电路执行的频率调整为失败(图26的步骤S610、图28的步骤S640)，因此能够防止噪声等影响所导致的错误的频率调整。
进一步，根据本实施方式的触摸检测装置，在既定谐振频率的交流电压停止施加后，检测部2a的振动能量未达到预定阈值的情况下，判定由频率调整电路执行的频率调整为失败(图26的步骤S612→S601、图28的步骤S642→S645)，因此能够防止由于在不适环境中进行频率调整而导致的错误的频率调整。例如，即使执行频率调整过程中，使用者触碰了检测部2a的情况下，也能防止错误的频率调整。
此外，根据本实施方式的触摸检测装置，作为接触判定确认动作(图25)，向压电元件4施加与通常的交流电压的频率不同的确认频率(图25的步骤S541、S543)的交流电压，如果施加确认频率的交流电压后，接触判定电路16a依然判定了对象物的接触，则可确定对检测部2a的接触判断。因此，即便在接触判定电路16a由于频率偏差而错误判定了对象物接触的情况下，由于接触判定确认电路16b通过和通常的交流电压的频率不同的确认频率的交流电压进行激振，因此即使谐振频率有偏差时也会激起较大的回响振动，能够有效地抑制由频率偏差而导致的误检测。
以上，就本发明优选的实施方式进行了说明，但在上述实施方式中可以增加各种变更。特别是，在上述实施方式中，将本发明使用于检测供水开关装置的吐水与止水的切换操作，但在吐水与止水的切换之外，在切换吐水形态(花洒吐水、直线吐水等)、流量调整操作、温度调整操作等任意操作的检测上都可使用本发明。此外，在本实施方式中，将触摸检测装置使用于吐水部被固定的供水开关装置中，但本发明的触摸检测装置，也可以使用于吐水口可以拔出的拉出式供水开关装置。这种情况下，可以将信号线沿着从供水开关装置本体拉出的管子内置于其中，与设置在吐水口前端的检测部、配置在台面下侧的检测电路进行电连接。进一步，虽然在本实施方式中是将触摸检测装置使用于供水开关装置中，但也可以在吐水装置、流量调整装置、温度调整装置及其组合装置等任意用水器具上使用本发明。
此外，上述实施方式中，使用了压电元件作为振动激起元件，但只要是能对检测部激起振动的任意元件或装置，都可以作为振动激起元件使用。进一步，在上述实施方式中，压电元件激起检测部振动之后，由压电元件检测回响振动，但也可以在用来激起振动的元件或装置之外，另行设置用来对检测部的回响振动进行检测的元件或装置。此外，在上述实施方式中，在向压电元件的1个端子施加交流电压的同时，从该同一端子获取用于检测回响振动的信号，但也可以在压电元件或振动激起元件上，在用于施加交流电压用的端子之外，另行设置用于检测回响振动用的端子。
进一步，在上述实施方式中，将施加于压电元件的交流电压频率，与一体振动的检测部及压电元件的谐振频率设定为一致，但也可以让交流电压的频率与谐振频率不一致。即，在这些频率不同的情况下，检测部被触摸的状态下也会比未触摸时回响振动小，因此，根据回响振动检测触摸在理论上是可行的。此外，虽然在上述实施方式中，是通过两个晶体管的开关直接向压电元件施加交流电压的，但也可以介由升圧用变压器或电容器等向压电元件施加交流电压。

Claims (23)

1.一种触摸检测装置，为使用于用水器具的触摸检测装置，其特征为，具有：
检测对象物的接触的检测部；
安装于该检测部的振动激起元件；
通过间歇式向该振动激起元件施加预定频率的交流电压以激起所述检测部振动的驱动电路；
根据该驱动电路停止向所述振动激起元件施加交流电压之后的所述检测部的振动，判定对象物是否接触了所述检测部的接触判定电路。
2.根据权利要求1所述的触摸检测装置，其特征为，
所述振动激起元件由压电元件构成，所述接触判定电路根据停止向所述振动激起元件施加交流电压之后的来自所述振动激起元件的输出信号，判定对象物是否接触了所述检测部。
3.根据权利要求2所述的触摸检测装置，其特征为，
所述振动激起元件具有由所述驱动电路施加交流电压的输入端子，从所述振动激起元件的所述输入端子获取来自所述振动激起元件的输出信号，所述驱动电路的输出在停止施加交流电压后成为高阻抗。
4.根据权利要求1～3中任意一项所述的触摸检测装置，其特征为，
所述接触判定电路的构成方式为，根据所述驱动电路停止施加交流电压后的所述检测部的振动能量，判定对象物是否接触了所述检测部，当所述振动能量在预定阈值以下时，判定为对象物进行了接触。
5.根据权利要求1～3中任意一项所述的触摸检测装置，其特征为，
所述接触判定电路的构成方式为，根据所述驱动电路停止施加交流电压后的所述检测部的振动振幅判定对象物是否接触了所述检测部，当所述振动振幅衰减至预定振幅以下的时间少于预定时间时，判定为对象物进行了接触。
6.根据权利要求1～3中任意一项所述的触摸检测装置，其特征为，
所述接触判定电路的构成方式为，根据所述驱动电路停止施加交流电压后的所述检测部的振动振幅判定对象物是否接触了所述检测部，在所述驱动电路停止施加交流电压后，经过预定时间后的振动振幅衰减至预定振幅以下时，判定为对象物进行了接触。
7.根据权利要求2～6中任意一项所述的触摸检测装置，其特征为，
所述接触判定电路具有用于防止误检测的异常检测电路，该异常检测电路根据向所述振动激起元件施加交流电压的过程中来自所述振动激起元件的输出信号检测异常。
8.根据权利要求7所述的触摸检测装置，其特征为，
所述异常检测电路在向所述振动激起元件施加交流电压的过程中的所述输出信号的振幅比正常时的振幅大时检测异常，所述接触判定电路在检测到异常时不判定对象物进行了接触。
9.根据权利要求7所述的触摸检测装置，其特征为，
所述异常检测电路在向所述振动激起元件施加交流电压的过程中，所述输出信号振幅的变动在预定值以上时检测到异常，所述接触判定电路在检测到异常时不判定对象物进行了接触。
10.根据权利要求1～9中任意一项所述的触摸检测装置，其特征为，
进一步，具有接触判定确认电路，一旦所述接触判定电路判定对象物进行了接触之后，为进一步减少误检测的可能性，该接触判定确认电路执行接触判定确认动作。
11.根据权利要求10所述的触摸检测装置，其特征为，
作为所述接触判定确认动作，所述接触判定确认电路在比通常的交流电压施加时间更长的预定确认时段内，向所述振动激起元件施加交流电压，根据所述确认时段内来自所述振动激起元件的输出信号，确认由所述接触判定电路判定的接触。
12.根据权利要求1～11中任意一项所述的触摸检测装置，其特征为，
进一步，具有调整施加于所述振动激起元件的交流电压的频率的频率调整电路，该频率调整电路将施加的交流电压的频率，调整为安装有所述振动激起元件的所述检测部的谐振频率。
13.根据权利要求12所述的触摸检测装置，其特征为，
所述频率调整电路以不同频率多次执行预定时间的交流电压的施加，将停止施加交流电压后来自所述振动激起元件的输出信号的振幅最大时的频率，决定为安装有所述振动激起元件的所述检测部的谐振频率。
14.根据权利要求13中所述的触摸检测装置，其特征为，
在停止施加交流电压后输出信号的振幅最大时的频率存在多个时，则所述频率调整电路将这些使振幅最大的频率中，向所述振动激起元件施加交流电压的过程中所述输出信号的振幅变动最小的频率，决定为安装有所述振动激起元件的所述检测部的谐振频率。
15.根据权利要求12所述的触摸检测装置，其特征为，
进一步，具有对所述检测部的谐振频率和施加于所述振动激起元件的交流电压的频率之间偏差的产生进行检测的频率偏差检测电路，一旦所述频率偏差检测电路检测到频率偏差，所述频率调整电路会将交流电压的频率调整为与所述检测部的谐振频率一致。
16.根据权利要求15所述的触摸检测装置，其特征为，
所述频率调整电路，在所述频率偏差检测电路检测到频率偏差的状态的持续时间在预定的频率偏差判定时间以上时，执行频率调整。
17.根据权利要求16所述的触摸检测装置，其特征为，
在所述检测部的谐振频率比施加于所述振动激起元件的交流电压的频率低时，与所述检测部的谐振频率比施加于所述振动激起元件的交流电压的频率高时相比，所述频率偏差判定时间设定得更长。
18.根据权利要求15～17中任意一项所述的触摸检测装置，其特征为，
所述频率调整电路的构成为，在预定的频率范围内搜索所述检测部的谐振频率，并且能执行频率搜索范围不同的第1调整模式及第2调整模式，在所述第1调整模式中，在包括所述检测部标准频率的第1频率范围内搜索谐振频率；在所述第2调整模式中，在包括当前交流电压频率且比所述第1频率范围窄的第2频率范围内搜索谐振频率。
19.根据权利要求18中所述的触摸检测装置，其特征为，
进一步，具有判定由所述频率调整电路进行的频率调整是否成功的判定电路，在所述第1调整模式中，当所述判定电路判定所述频率调整失败时，会反复搜索谐振频率直至所述频率调整成功；在所述第2调整模式中，当所述判定电路判定所述频率调整失败时，不会反复搜索谐振频率，而维持当前的交流电压频率。
20.根据权利要求19所述的触摸检测装置，其特征为，
所述频率调整电路的构成为，在预定频率范围内的多个频率上向所述振动激起元件施加交流电压，分别获取被施加交流电压时来自所述振动激起元件的输出信号，通过分析这些输出信号的检波波形执行频率调整；在所述检波波形中，当含有其波形在结束施加交流电压后不呈单调递减的情况时，所述判定电路判定由所述频率调整电路执行的频率调整为失败。
21.根据权利要求19所述的触摸检测装置，其特征为，
所述频率调整电路的构成为，在预定频率范围内的多个频率上向所述振动激起元件施加交流电压，分别获取来自所述振动激起元件被施加交流电压时的输出信号，根据这些输出信号搜索和确定谐振频率，在所确定的谐振频率的交流电压停止施加后所述检测部的振动能量未达到预定阈值的情况下，所述判定电路判定由所述频率调整电路执行的频率调整为失败。
22.根据权利要求10中所述的触摸检测装置，其特征为，
所述接触判定电路暂时判定对象物进行了接触之后，作为所述接触判定确认动作，所述接触判定确认电路向所述振动激起元件施加与通常的交流电压频率不同的确认频率交流电压，如果施加所述确认频率交流电压后，所述接触判定电路依然判定了对象物的接触，则确认对所述检测部的接触的判断。
23.一种供水开关装置，为能够通过触摸操作切换吐水和止水的供水开关装置，其特征为，具有，
根据权利要求1～22中任意一项所述的触摸检测装置，
具有所述检测部的操作部，
根据所述触摸检测装置关于对象物是否接触所述检测部的判定进行开关的开关阀。
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