JP2002177168A - 着座検知装置 - Google Patents

着座検知装置

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JP2002177168A
JP2002177168A JP2000377588A JP2000377588A JP2002177168A JP 2002177168 A JP2002177168 A JP 2002177168A JP 2000377588 A JP2000377588 A JP 2000377588A JP 2000377588 A JP2000377588 A JP 2000377588A JP 2002177168 A JP2002177168 A JP 2002177168A
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(57)【要約】 【課題】 AM放送の周波数と静電容量測定の周期が共
振関係になることによる着座検知装置の誤動作が防止さ
れる着座検知装置を提供する。 【解決手段】 便座への人体の着座を該便座に設けられ
た電極の静電容量変化に基づいて検知する着座検知装置
であって、発振回路10から出力される基準発振信号B
の電圧の立上り及び立下りの双方の時点において静電容
量を測定する。基準発振信号の発振周期を変調用発振回
路20によって変調する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、便座への着座を検
知するための着座検知装置に係り、特に便座に設けた電
極の静電容量の変化を検知して着座を検知するようにし
た着座検知装置に関する。詳しくは、AM波等による誤
動作を防止するよう改良された着座検知装置に関する。
【0002】
【従来の技術】便器に設けられた便座への人体の着座を
検知するための着座検知装置として、便座に設けた電極
の静電容量の変化に基づいて着座を検知するようにした
ものが広く用いられている。第4図はこのような着座検
知装置を備えた洋風便器の概略的な側面図であり、第3
図(a)はこの着座検知装置の回路図、第3図(b)は
波形図である。第4図の通り、便座8にアルミ箔などよ
りなる電極9が設けられている。人体が便座8に着座す
ると電極9と大地との間の静電容量が変化する。なお、
便座8に1対の電極を設け、両電極間の静電容量を検知
する方式のものもある。
【0003】この静電容量変化は、基準発振信号の立上
り時に測定される。例えば、この基準発振信号の周波数
を40kHzに設定すると、25μsec毎に静電容量
の測定が行われる。
【0004】第3図(a)の通り、基準発振信号Aは測
定側マルチバイブレータ1及び比較側マルチバイブレー
タ2のA端子にそれぞれ入力されている。測定側マルチ
バイブレータ1のT端子は、電源ライン(DC+12
V)とアース間に配置された可変抵抗R、コンデンサC
の直列接続の接続点に導通されている。このコンデン
サCと並列に前記電極9による仮想的なコンデンサが
接続されている。
【0005】比較側マルチバイブレータ2のT端子は、
電源ラインとアースとの間に配置された抵抗Rとコン
デンサCとの直列接続の接続点に導通されている。
【0006】測定側マルチバイブレータ1の出力Q端子
はPNP型トランジスタ3のエミッタに接続され、比較
側マルチバイブレータ2のQ端子は該トランジスタ3の
ベースに接続されている。該トランジスタ3のコレクタ
の出力は、ダイオード4、抵抗及び平滑用コンデンサを
有した平滑回路5にて平滑化され、この平滑回路5の出
力電圧がマイコンにて監視されている。
【0007】第3図(b)の通り、基準発振信号Aの電
圧が立ち上がると、まず、マルチバイブレータ1,2の
A端子電圧T、Tが0になり、出力Q、QがH
になる。次に、抵抗R、コンデンサC(及び人体静電
容量)で決まる時定数に従ってTが上昇し、また抵抗
、コンデンサCの時定数に従ってTが上昇す
る。そして、T、Tが閾値に達すると出力Q、Q
がLに戻る。QがHで且つQがLとなっている間
だけトランジスタ3の出力XがHとなる。
【0008】人体が便座8に着座していないと、Q
Hとなっているパルス幅が短かいため、出力XがHとな
っているパルス幅も短かく、従って平滑回路5の出力電
圧が低い。便座8への着座が行われると、Qのパルス
幅が長くなり、出力Xのパルス幅が長くなり、平滑回路
5の出力電圧が上昇するので、マイコンによって着座と
判定される。出力XをQとQから得るのは、使用部
品の特性バラツキによる影響を防止し、出力Xの安定度
を高めるためである。
【0009】なお、Qのパルス幅は例えば約800n
Secに設定しておく。この値が着座によりこれよりも
長く(例えば1000nSecに)なる。Qのパルス
幅は例えば約600nSec程度である。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】上記の通り、従来の基
準発振信号の周波数は約40kHzであるが、この周波
数がAMラジオ発送波の周波数の整数倍に合致した場
合、着座検知にエラーが生じるおそれがある。
【0011】即ち、第5図のように、Tの立上り時に
AM波が重畳すると、Tが閾値とクロスする時点が真
値からずれる。そして、基準発振信号の毎回の立上りと
AM波の位相が一致した場合は、出力Xのパルス幅がす
べてのパルスにおいて一様に増加又は減少することにな
り、平滑回路5の出力電圧が誤ったレベルとなる。
【0012】この誤動作を防止するために、基準発振信
号の周波数を高くして、時間あたりの測定回数を増や
し、AM波と位相が一致する確率を減らしたり、或い
は、測定電圧を高くしたりRを小さくして、AM波の影
響を小さくすることが考えられるが、着座検知装置から
発生するノイズが大きくなり、実用に適さない。
【0013】本発明は、このようなノイズを増大させる
ことなくAM波などによる誤動作を防止することを目的
とする。
【0014】
【課題を解決するための手段】本発明(請求項1)の着
座検知装置は、便座への人体の着座を該便座に設けられ
た電極の静電容量変化に基づいて検知する着座検知装置
であって、発振回路から出力される基準発振信号の電圧
の立上り及び立下りの双方の時点において前記静電容量
変化を測定するようにしたことを特徴とするものであ
る。
【0015】このように基準発振信号の立上り時と立下
り時の双方で静電容量を検知するように構成すると、従
来と比較して、発生ノイズが1/2以下となるため、時
間あたりの測定回数を増やすことができる。すなわち、
基準発振信号の周波数を上げることができAMラジオ発
送波の周波数の整数倍に合致する確率が減少し、誤動作
が防止される。
【0016】本発明(請求項2)の着座検知装置は、便
座への人体の着座を該便座に設けられた電極の静電容量
変化に基づいて検知する着座検知装置であって、発振回
路から出力される基準発振信号の電圧の変化の時点にて
前記容量変化を検知する着座検知装置において、該基準
発振信号の発振周期を変調する手段を備えたことを特徴
とするものである。
【0017】このように基準発振信号の周期を変調する
ように構成すると、基準発振信号周波数自体が変動する
ため、AM周波数が常に基準発振信号の整数倍となるこ
とが防止され、誤動作が防止されるようになる。
【0018】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して実施の形態
について説明する。第1図(a)は実施の形態に係る着
座検知装置の回路図、第2図は第1図の回路の動作を示
すタイミングチャートである。
【0019】この着座検知装置は、基準発振を出力する
発振回路10と、この発振回路10の発振周波数を変化
させるための変調用発振回路20と、着座検知のための
測定信号を出力する測定出力回路90と、比較信号を出
力する比較出力回路30と、基準発振と比較信号と測定
信号を対比して結果を出力する論理回路40と、この論
理回路40の出力を平滑化する平滑回路50とを備えて
いる。
【0020】発振回路10は、発振用IC(集積回路)
11を備えている。このICは、2個のコンパレータ
と、RSフリップフロップ及び出力アンプなどから構成
された「555」と呼ばれる周知のタイマ用ICであ
り、抵抗12,13、コンデンサ14によって発振周波
数が決定されている。また、コントロール端子Refに
入力される変調用発振回路20の出力bにより、発振周
波数が変調される。出力はインバータ(NOT回路)1
6により整形され、出力Bが比較出力回路30、測定出
力回路90、論理回路40に出力される。
【0021】変調用発振回路20は、オペアンプ(演算
増幅器)を用いた周知の三角波発振回路である。
【0022】変調の巾と周期は信号bにより決定され
る。即ち、この出力bの波高αにより発振回路10の発
振周波数の総変化幅が決定され、出力bの周期βにより
発振回路10の発振周波数の変化の周期が決定される。
例えば、基準発振40kHzを、40〜37kHzの間
で100Hzの速さで変化する様変調する。
【0023】測定出力回路90においては、前記インバ
ータ16の出力端子とアース間に抵抗17、コンデンサ
18が直列に介設されている。該コンデンサ18と並列
に、便座に設けられた電極(アルミ箔)よりなる仮想的
なコンデンサ15が設けられている。この抵抗17とコ
ンデンサ18,15との接続点の信号が測定信号入力m
である。信号mをインバータ44で整形した信号が測定
信号出力M−(エムバー)である。比較出力回路30に
おいては、出力Bのラインとアースとの間に抵抗31と
コンデンサ32が介設されている。この抵抗31とコン
デンサ32との接続点の信号が比較信号入力nである。
信号nをインバータ42で整形した信号が比較信号出力
N−(エヌバー)である。
【0024】論理回路40は、インバータ41,43,
45及びNAND回路46〜48よりなる。測定出力回
路40の出力Yの論理式は次の通りである。
【0025】
【数1】
【0026】この結果出力信号Yは、ダイオード51、
抵抗及びコンデンサよりなる平滑回路50によって平滑
化され、出力端子OUTを介してマイコンに入力され
る。
【0027】この論理回路40による信号処理について
第2図を参照して説明する。
【0028】第2図の通り、基準発振信号Bの立上りに
伴って比較発振信号入力n及び測定信号入力mの電圧が
上昇しはじめる。この信号m、nの電圧上昇の時定数
は、それぞれ、コンデンサ18,15、抵抗17及びコ
ンデンサ32、抵抗31で決まる。信号mの時定数を信
号nの時定数よりも長くしておくと、これにより、イン
バータ42,44を介した信号Nバー,Mバーの立下り
に時間差が生じ、パルス出力Yが発生する。
【0029】同様に、基準発振信号Bの立下り時には比
較発振信号入力n、測定発振信号入力mが上記時定数に
応じて立下る。この信号mの立下りが信号nの立下りよ
りも緩慢であるため、インバータ42,44を介した信
号Nバー,Mバーの立上りに時間差が生じ、パルス出力
Yが生じる。今、便座に人が着座すると、mの時定数が
さらに長くなる。するとMバーのパルス巾も長くなり、
出力パルス巾Yも長くなる。
【0030】パルス幅Yの増加により、平滑回路50の
出力電圧も高くなるため、マイコンにより着座の判定が
行われる。
【0031】この実施の形態では、従来と比較して、発
生ノイズが1/2以下となるため、時間あたりの測定回
数を増やすことができる。
【0032】また、この実施の形態では、基準発振信号
を前記の通り変調しているので、AM放送波が基準発振
信号の立上り及び立下り時に、共振するということがな
い。これにより、AM波の共振による誤動作が防止され
る。
【0033】なお、基準発振Bを、マイクロコンピュー
タの出力からとる場合等は変調用発振回路を設けること
ができないが、その様な場合は、出力Bの半周期巾を、
例えば、25μSec→25.3μSec→25.6μ
Sec→25.9μSec→26.2μSec→26.
5μSec→26.8μSec→27.1μSec→2
6.8μSec→26.5μSec→26.2μSec
→25.9μSec→25.6μSec→25.3μS
ec→25μSecのように、0.3μSecきざみで
2.1μSec(27.1−25=2.1μSec)の
幅を変化させる様にすることで同様の効果を得ることが
できる。
【0034】なお、AM放送は略500〜1500kH
zである。1500kHzの1周期は0.67μSec
であり、500kHzの1周期は2μSecである。従
って、本発明では、基準発振信号の周期の変化刻み幅を
0.67/2=0.335μSecよりも短い間隔(上
記実施の形態では0.3μSec)とするのが望まし
く、また、変調の総変化幅は2μSec以上(上記実施
の形態では2.1μSec)とするのが望ましい。
【0035】
【発明の効果】以上の通り、本発明によると、AM放送
の周波数と静電容量測定の周期が共振関係になることに
よる着座検知装置の誤動作が防止される。また、本発明
によると、着座検知装置から発生するノイズも増大しな
い。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施の形態に係る着座検知装置の回路図と波形
図である。
【図2】実施の形態に係る着座検知装置のタイミングチ
ャートである。
【図3】従来例の説明図である.
【図4】着座検知装置付き便器の側面図である。
【図5】従来の着座検知装置へのAM波の影響の説明図
である。
【符号の説明】
8 便座 9 電極 10 発振回路 20 変調用発振回路 30 比較出力回路 40 論理出力回路 50 平滑回路 90 測定出力回路

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 便座への人体の着座を該便座に設けられ
    た電極の静電容量変化に基づいて検知する着座検知装置
    であって、 発振回路から出力される基準発振信号の電圧の立上り及
    び立下りの双方の時点において前記静電容量変化を測定
    するようにしたことを特徴とする着座検知装置。
  2. 【請求項2】 便座への人体の着座を該便座に設けられ
    た電極の静電容量変化に基づいて検知する着座検知装置
    であって、 発振回路から出力される基準発振信号の電圧の変化の時
    点にて前記容量変化を検知する着座検知装置において、 該基準発振信号の発振周期を変調する手段を備えたこと
    を特徴とする着座検知装置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN106990439A (zh) * 2017-05-15 2017-07-28 成都元象科技有限公司 一种用于大面积监控的人体到位检测器
CN106990439B (zh) * 2017-05-15 2024-05-24 成都元象科技有限公司 一种用于大面积监控的人体到位检测器

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN106990439A (zh) * 2017-05-15 2017-07-28 成都元象科技有限公司 一种用于大面积监控的人体到位检测器
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