JP2009299283A - Faucet device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明の態様は、一般に、水栓装置に関する。 Aspects of the invention generally relate to a faucet device.
マイクロ波などの送信波が被検知体に当たると反射波を生じる。この反射波を受信することにより人体などの被検知体を検知することができるので、これを検知手段として水栓装置の吐水の自動制御に使用する技術が知られている。 When a transmission wave such as a microwave hits the object to be detected, a reflected wave is generated. Since a detected object such as a human body can be detected by receiving the reflected wave, a technique is known that uses this as a detection means for automatic control of water discharge of the faucet device.
例えば、人体を検知して吐水を自動制御する装置としては、人体や金属物などを被検知体として、その被検知体からの反射電波の強度をもとに被検知体の有無を検知し、被検知体を検知した場合には吐水を行う装置が知られている。
ここで、電波のドップラー効果を利用して動体を検知し、外部機器の制御を行う技術が提案されている(特許文献1を参照)。
また、送信波と受信波の干渉により生じる定在波を検波して得られた検波信号に基づいて静止した人体の検知を行う技術が提案されている(特許文献2を参照)。すなわち、定在波を検波することで直流成分からなる検波信号を取り出して、これに基づいて静止した人体の検知を行う技術が提案されている。
Here, a technique for detecting a moving object using the Doppler effect of radio waves and controlling an external device has been proposed (see Patent Document 1).
In addition, a technique for detecting a stationary human body based on a detection signal obtained by detecting a standing wave generated by interference between a transmission wave and a reception wave has been proposed (see Patent Document 2). That is, a technique has been proposed in which a standing wave is detected to extract a detection signal composed of a DC component, and based on this, a stationary human body is detected.
特許文献1に開示された技術によれば、水栓装置に対して接近してくる手の動き自体や水栓装置近傍における手の動き自体を検知することができる。しかしながら、動体の動き自体しか検知することができない。そのため、手の接近や離遠自体を検知することはできるが、水栓装置近傍で行われ、且つ水栓装置を使用しない動きに対しても吐水を行ってしまうおそれがある。 According to the technique disclosed in Patent Document 1, it is possible to detect the movement of the hand itself approaching the faucet device and the movement of the hand itself in the vicinity of the faucet device. However, only the motion of the moving object itself can be detected. For this reason, it is possible to detect the approach or separation of the hand itself, but there is a possibility that water is discharged even when the movement is performed in the vicinity of the faucet device and the faucet device is not used.
また、特許文献2に開示された技術によれば、静止した物体の状態を検知することができる。しかしながら、定在波を用いて物体の状態を検知しているため、静止物の検知も可能であるが、距離に応じて振幅が周期的に変動することになる。そのため、センサ部の近傍にある物体においても小さな検知信号しか得ることが出来ない場合もあり、誤検知を生じるおそれがあった。更に、定在波は直流成分の検知信号により形成されるため、時間的な振幅変動を有する交流信号の除去を行い検知信号を得るようにしている。そのため、ハイパスフィルタや信号処理によって高い周波数帯の信号が除去されてしまうので、速い動きに対しての検知信号の出力が困難となる。その結果、物体の接近や離遠に対しての判断を行うことが困難となる。すなわち、静止物のみしか検知できないため、水栓装置近傍に置かれた物体と、手の識別が困難となる。特に、静止する前後の動作を検知することができないので、検知された物体が何かを判断することが非常に困難となる。更に、接近後の静止しか検知できないため検知確認までに時間を要し、タイムリーな吐水を行うことが困難であった。 Moreover, according to the technique disclosed in Patent Document 2, it is possible to detect the state of a stationary object. However, since the state of the object is detected using a standing wave, it is possible to detect a stationary object, but the amplitude varies periodically according to the distance. Therefore, there may be a case where only a small detection signal can be obtained even in an object in the vicinity of the sensor unit, which may cause a false detection. Further, since the standing wave is formed by the detection signal of the direct current component, the detection signal is obtained by removing the alternating current signal having the temporal amplitude fluctuation. For this reason, a signal in a high frequency band is removed by a high-pass filter or signal processing, which makes it difficult to output a detection signal for a fast movement. As a result, it becomes difficult to make a determination on the approaching or moving away of an object. That is, since only a stationary object can be detected, it is difficult to identify an object placed near the faucet device and a hand. In particular, it is difficult to determine what the detected object is because the motion before and after stopping cannot be detected. Furthermore, since only stationary after approaching can be detected, it takes time to confirm the detection, and it is difficult to perform timely water discharge.
本発明の態様は、検知信号の時系列的な変化から被検知体とその動作状態を判定し、最適なタイミングで吐水を行うことができる水栓装置を提供する。 An aspect of the present invention provides a water faucet device that can determine a detected object and its operating state from a time-series change of a detection signal and perform water discharge at an optimal timing.
本発明の一態様によれば、吐水部と、前記吐水部への水路を開閉するバルブと、放射した電波の反射波によって被検知体に関する情報を取得するセンサ部と、前記センサ部からの検知信号に基づいて前記吐水部からの吐水の可否を判定し、前記バルブの開閉を制御するバルブ制御部と、を備え、前記バルブ制御部は、単位時間内あたりの振幅の変化量に基づいて、前記振幅の増加または減少を検知し、前記検知信号の振幅が予め定められた基準値を超えて増加し、その後減少して前記予め定められた基準値を下回った場合には、前記吐水部からの吐水を行う判定をし、前記バルブを開放して吐水を実行すること、を特徴とする水栓装置が提供される。 According to one aspect of the present invention, a water discharge unit, a valve that opens and closes a water channel to the water discharge unit, a sensor unit that acquires information about a detected object by reflected waves of emitted radio waves, and detection from the sensor unit A valve control unit that determines whether or not to discharge water from the water discharge unit based on a signal, and controls the opening and closing of the valve, the valve control unit, based on the amount of change in amplitude per unit time, When the increase or decrease in the amplitude is detected, the amplitude of the detection signal increases beyond a predetermined reference value, and then decreases and falls below the predetermined reference value. There is provided a water faucet device characterized in that the water discharge is determined and the valve is opened to discharge water.
本発明の態様によれば、検知信号の時系列的な変化から被検知体とその動作状態を判定し、最適なタイミングで吐水を行うことができる水栓装置が提供される。 According to the aspect of the present invention, there is provided a faucet device capable of determining a detected object and its operating state from a time-series change of a detection signal and discharging water at an optimal timing.
本発明の態様においては、検知信号の時系列的な変化から被検知体とその動作状態を判定し、最適なタイミングで吐水を行うことができるという効果のみならず、基準値を超えることで検知信号の振幅の増加や減少をより正確に判定し、ノイズなどの影響を除去できる。 In the aspect of the present invention, not only the effect that water can be discharged at an optimal timing by detecting the detected object and its operating state from the time-series change of the detection signal, but also the detection by exceeding the reference value. It is possible to more accurately determine an increase or decrease in the amplitude of the signal and to remove the influence of noise and the like.
検知信号の振幅の増加や減少をより正確に判定するためには、前記バルブ制御部は、前記検知信号の振幅が複数設けられた閾値を低い値のものから高い値のものへと超えたことで前記増加を検知し、前記検知信号の振幅が複数設けられた閾値を高い値のものから低い値のものへと下回ったことで前記減少を検知すること、を特徴とするものとすることができる。 In order to more accurately determine an increase or decrease in the amplitude of the detection signal, the valve control unit has exceeded the threshold value provided with a plurality of detection signal amplitudes from a low value to a high value. The increase is detected, and the decrease is detected when a plurality of threshold values of the detection signal are reduced from a high value to a low value. it can.
また、ノイズなどの影響を除去するためには、前記バルブ制御部は、前記検知信号の振幅が、前記閾値を超えた状態が予め定められた時間だけ継続したときは、前記閾値を超えたと判定し、前記検知信号の振幅が、前記閾値を下回った状態が予め定められ時間だけ継続したときは、前記閾値を下回ったと判定すること、を特徴とするものとすることができる。 In order to eliminate the influence of noise or the like, the valve control unit determines that the detection signal has exceeded the threshold when the amplitude of the detection signal has exceeded the threshold for a predetermined time. Then, when a state where the amplitude of the detection signal is lower than the threshold value is predetermined and continues for a predetermined time, it is determined that the amplitude is lower than the threshold value.
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について例示をする。なお、各図面中、同様の構成要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。
図1は、本発明の実施の形態に係る水栓装置を例示するための模式斜視図である。
また、図2は、水栓装置の構成を表すためのブロック図である。
図1、図2に示すように水栓装置1は、センサ部100と、バルブ制御部240と、バルブ250と、吐水部30と、を備えている。
バルブ制御部240は、後に詳述するように、センサ部100からケーブル150を通して出力された検知信号に基づいて吐水部30からの吐水の可否を判定し、バルブ250の開閉を制御する。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be illustrated with reference to the drawings. In addition, in each drawing, the same code | symbol is attached | subjected to the same component and detailed description is abbreviate | omitted suitably.
FIG. 1 is a schematic perspective view for illustrating a faucet device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a block diagram for illustrating the configuration of the faucet device.
As shown in FIGS. 1 and 2, the faucet device 1 includes a
As will be described in detail later, the
なお、バルブ制御部240には、検知信号に基づいて吐水部30からの吐水の可否を判定する部分と、バルブ250の開閉を制御する部分とが一体に設けられていてもよいし、両部分が別々に設けられていてもよい。例えば、1個のCPUで吐水の可否の判定とバルブの開閉制御を行ってもよいし、複数のCPUを設けて吐水の可否の判定とバルブの開閉制御とを別のCPUで行ってもよい。
The
吐水部30とバルブ250とは、配水管10によって接続されている。バルブ250は、吐水部30への水路を開閉する。すなわち、バルブ250が開放されている場合には、水は配水管10の内部を通り、吐水部30が有する吐水口32から吐水される。一方、バルブ250が閉止されている場合には、水が吐水口32から吐水されることはない。なお、本願明細書において「水」という場合には、「湯」や「温水」を含むものとする。また、配水管10の経路上に湯を生成する給湯器等を設置した場合においては、バルブ制御部240から送信されるバルブ250を駆動するための信号に基づいて給湯器等を駆動することにより、適温の湯を供給することも可能となる。
The
吐水口32の下方には吐水される水を受けるための受水部40が設けられている。受水部40は、吐水流34が着水する受水面41を有する。また、受水部40は、受水面41の周囲に設けられた左側面42と、後面43と、右側面44と、前面45と、をさらに有する(以下、左側面42と、後面43と、右側面44と、前面45と、の少なくともいずれかを「側面」とも言う)。なお、受水面41と、左側面42、後面43、右側面44、前面45などと、の境界は必ずしも明瞭である必要はない。例えば、受水面41と前面45との間が連続的な曲面により形成されていてもよい。また、受水面41と側面とは垂直の関係では無く、受水面41と側面とが識別可能な角度又は形状で形成されていてもよい。特に洗面器等においては、大部分が曲面で形成されているため、側面の識別が困難である。そのような形状の場合には、受水面41と異なる角度で形成され、且つ直接吐水を受けることが無い面を側面とすることができる。更に、受水面41は、水平面で形成されるものに限定されず、傾きを持って形成されたものでもよい。また側面はすべて深さ方向に対して同じ長さを有することなく、受水面41及び受水部40全体の形状に応じて変化してもよい。吐水口32から吐水された吐水流34は、矢印(流れ方向)302のように受水面41に対して斜め方向に着水する。但し、これだけに限られるわけではなく、例えば、受水面41に対して略垂直方向に着水してもよい。
Below the
センサ部100は、受水部40の左側面42の裏側に設けられている。このセンサ部100は、マイクロ波あるいはミリ波などの高周波の電波を放射(送信)し、放射した電波の被検知体からの反射波を受信して、被検知体に関する情報(被検知体の有無や状態)を検知し、その検知信号を出力する電波センサである。
The
また、センサ部100は左側面42の裏側に設けられているため、センサ部100からの電波が放射されやすいように、受水部40の材質は、例えば樹脂や陶器などのように、比誘電率が低い材質(例えば、εr=2〜6近傍)であることが好ましい。ただし、受水部の材質が金属であっても、少なくともセンサ部100の前面を覆う部分に非誘電率の低い材料である樹脂や陶器などからなる図示しない窓部などを設けるようにしてもよい。
Further, since the
また、本実施の形態においては、センサ部100を左側面42に設ける場合を例示したが、これに限定されるわけではない。例えば、センサ部100を吐水部30が設けられた側の側面以外の側面(左側面42、右側面44、前面45)に設けるようにすることができる。
Moreover, in this Embodiment, although the case where the
例えば、吐水部30と対峙する側面である前面45の裏側にセンサ部100を設けるようにすることができる。特に、吐水部30と対峙する一方向のみから使用される洗面器のようなものの場合には、吐水部30と対峙する側にセンサ部100を設けるようにすることが好ましい。
For example, the
吐水部30と対峙する側面(前面45)にセンサ部100を設けるようにすれば、水栓装置1の近くにいる使用者が水栓装置1を使用する目的で手(被検知体)を差し出していると判断することができる。そのため、従来よりも短い時間で吐水を開始させることが可能となる。その結果、使用者が手を差し出す場所を迷わずに洗浄を行うことが可能となる。
If the
また、センサ部100の近傍にのみ検知範囲を設けることで、吐水部30と対峙する側面近傍に差し出された手の動作状態を検知することが可能となる。一方、検知範囲を側面近傍に設けることで、吐水部30を掃除する動きのような吐水部30近傍における被検知体の動きや被検知体の静止状態が検知されることをなくすことができる。そのため、吐水を意図しない被検知体の動きなどに対する誤検知を抑制することも可能となる。
In addition, by providing the detection range only in the vicinity of the
また、センサ部100を駆動する電源のON/OFFを切り替え可能な図示しない切替部(例えばスイッチなど)を設けることができる。そのようにすれば、センサ部100を設置している受水部40の掃除をする場合などにおいて、上記切替部によりセンサ部100をOFF状態にして吐水が行われないように設定することができる。その結果、受水部40の掃除をする場合などにセンサ部100の検知範囲内に手が進入した場合でも、誤検知による吐水を防ぐことが可能となる。なお、切替部の設置に関しては、受水部40近傍で、使用者が操作しやすい部分に設置することが望ましい。例えば、受水部40を使用する際に使用者が立つ場所の近傍などに設置することができる。また、切替部はセンサ部100のON/OFFの切替に用いられるため、頻繁に使用されることが無い。また、OFF状態に操作された場合にはセンサ部100が駆動することがない。そのため、受水部40の表面に露出させず、隠蔽できるように設置することが望ましい。例えば、開閉可能な収納部などに切替部を設けることができる。
Further, a switching unit (not shown) (for example, a switch) that can switch ON / OFF of the power source that drives the
なお、後述するように、被検知体の動作変化(移動)の順序に関する情報に基づいて吐水開始の判定を行っているため、水栓装置1の近傍における動作(単に手などの被検知体が横切る等)が行われた場合においても、誤検知をすることなく確実な検知及び吐水を行うことができる。ここで、動作変化だけでは手などの被検知体の差し出しと、単に手などの被検知体が横切る等との識別が難しい。そのため、後述するように、動作変化の順序に関する情報をも用いることによって、単に被検知体の有無を判断するのではなく、被検知体の動作や位置を識別できるようにしている。 As will be described later, since the determination of the start of water discharge is performed based on the information regarding the order of movement (movement) of the detected object, the operation in the vicinity of the faucet device 1 (the detected object such as a hand is simply Even when crossing or the like is performed, reliable detection and water discharge can be performed without erroneous detection. Here, it is difficult to distinguish between the insertion of the detected object such as the hand and the crossing of the detected object such as the hand simply by changing the operation. Therefore, as will be described later, by using information regarding the order of motion change, it is possible to identify the motion and position of the sensed object rather than simply determining the presence or absence of the sensed object.
また、吐水部30と対峙する側面以外の側面である左側面42または右側面44の裏側にセンサ部100を設けるようにすることができる。このような構成は、特にキッチンのように吐水部30と対峙する側面以外の方向から水栓装置1を使用する場合に適している。
In addition, the
吐水部30と対峙する側面以外の左側面42または右側面44にセンサ部100を設けるようにすれば、例えば左側面42または右側面44の側から水栓装置1を使用する場合においては、立ち位置から吐水部30までの手の動線上に検知範囲が設けられることになる。そのため、吐水操作を行うためだけに手を動かす必要がなくなり、動線上における手の移動だけで吐水をさせることが可能となる。
また、吐水部30と対峙する位置から水栓装置1を使用する場合においても、対峙する側面(前面45)側から左右方向の側面(左側面42、右側面44)に設けられたセンサ部100を目視又は認識することが容易となる。また、光電センサのように検知位置が不明確となり吐水操作を行うための検知位置が何処にあるのかを迷うということも低減させることができる。
If the
Further, even when the faucet device 1 is used from a position facing the
また、検知範囲に手(被検知体)が入ったことを報知手段によって使用者に知らせることで、五感による識別ができるようにすることもできる。そのようにすれば、吐水操作を行うための検知位置が何処にあるのかを明確にすることができるので、操作のための動作を更に容易にすることができる。報知手段としては、例えば、光の点灯/消灯による報知や、音声による報知等を行うものを例示することができる。報知手段は、水栓装置の設置環境に応じて適宜選択することが望ましい。例えば、公共施設等に設置された水栓装置においては、周囲の雑音が大きいため音声では認識できない。このような場合においては、光の点灯/消灯による報知とすることで、使用者に対して確実な報知を行うことが可能となる。 In addition, the user can be identified by the five senses by notifying the user that the hand (detected body) has entered the detection range by the notification means. By doing so, it is possible to clarify where the detection position for performing the water discharge operation is, so that the operation for the operation can be further facilitated. As a notification means, what performs notification by lighting on / off of light, notification by voice, etc. can be illustrated, for example. It is desirable that the notification means is appropriately selected according to the installation environment of the faucet device. For example, a faucet device installed in a public facility or the like cannot be recognized by voice because the surrounding noise is large. In such a case, it is possible to perform reliable notification to the user by using notification by turning on / off the light.
図3は、センサ部100を例示するためのブロック図である。
センサ部100には、アンテナ112、送信部114、受信部116、ミキサ部118が設けられている。送信部114に接続されたアンテナ112からは、高周波、マイクロ波あるはミリ波などの10kHz〜100GHzの周波数帯の電波が放射される。具体的には、アンテナ112からは、例えば10.525GHzの周波数を有する送信波T1が放射される。人体などの被検知体からの反射波または透過波T2は、アンテナ112を経由して受信部116に入力される。ここで、アンテナは、図3(a)に表したように送信側と受信側とを共通としてもよく、または、図3(b)に表したように、送信部114にはアンテナ112aを接続し、受信部116にはアンテナ112bを接続してもよい。
送信波の一部と受信波とは、ミキサ部118にそれぞれ入力されて合成され、例えばドップラー効果が反映された検知信号(反射信号)が出力される。ミキサ部118から出力された検知信号は、バルブ制御部240に向けて出力される。
FIG. 3 is a block diagram for illustrating the
The
A part of the transmission wave and the reception wave are respectively input to the
図4は、本実施の形態に係るセンサ部からバルブまでの構成を例示するためのブロック図である。
また、図5、図6は、比較例に係るセンサ部からバルブまでの構成を例示するためのブロック図である。
まず、比較例から説明をする。
図5に示すように、第1の比較例に係る構成においては、センサ部100、フィルタ211、フィルタ212、フィルタ213、バルブ制御部241、バルブ250が設けられている。センサ部100に設けられているミキサ部118から出力された検知信号は、まずフィルタ211において低周波数成分が取り除かれる。この際のフィルタリング周波数は、例えば人体の動きを検知し、それ以外の外乱を低減させるという目的より3Hzから100Hz未満とすることができる。
FIG. 4 is a block diagram for illustrating the configuration from the sensor unit to the valve according to the present embodiment.
5 and 6 are block diagrams for illustrating the configuration from the sensor unit to the valve according to the comparative example.
First, a comparative example will be described.
As shown in FIG. 5, in the configuration according to the first comparative example, a
ここで、ミキサ部118から出力された検知信号は、ある一定の電圧または周波数の低いベースラインに周波数の高い信号が重畳した波形を有する。この高周波数成分には、ドップラー効果に関する情報が含まれている。そのため、フィルタ211において低周波数成分を取り除くことでドップラー効果に関する情報を含む高周波数成分(ドップラー周波数信号)のみを取り出すようにしている。
Here, the detection signal output from the
ここで、人体などの被検知体が移動すると、ドップラー効果によって反射波の波長がシフトする。ドップラー周波数ΔF(Hz)は、下記の式(1)により表すことができる。
ΔF=Fs−Fb=2×Fs×v/c ・・・式(1)
但し、Fs:送信周波数(Hz)
Fb:反射周波数(Hz)
v:物体の移動速度(m/s)
c:光速(=300×106m/s)
センサ部100に対して被検知体が相対的に移動すると、式(1)で表されるように、その速度vに比例した周波数ΔFを含む検知信号が得られる。検知信号は周波数スペクトラムを有し、スペクトラムのピークに対応するピーク周波数と移動体の速度vとの間には相関関係がある。そのため、フィルタ211を介することで取り出された高周波数成分をフィルタ212、フィルタ213を介することでさらに所定の周波数帯域に分割し、ドップラー周波数ΔFを測定するようにすれば、速度vを求めることができる。また、各周波数帯域の移り変わりを見れば速度の変化(減速/加速)を知ることができる。そして、例えば、バルブ制御部241により減速していることが確認された場合には、バルブ250を開放して吐水を行うようにすることができる。なお、日本においては、人体を検知する目的には10.50〜10.55GHzまたは24.05〜24.25GHzの周波数が使用できる。
Here, when a detected object such as a human body moves, the wavelength of the reflected wave shifts due to the Doppler effect. The Doppler frequency ΔF (Hz) can be expressed by the following equation (1).
ΔF = Fs−Fb = 2 × Fs × v / c (1)
Where Fs: transmission frequency (Hz)
Fb: reflection frequency (Hz)
v: object moving speed (m / s)
c: speed of light (= 300 × 10 6 m / s)
When the object to be detected moves relative to the
このような構成によれば、特許文献1に開示された技術のように、水栓装置に対して接近してくる手の動き自体や水栓装置近傍における手の動き自体を検知することができる。しかしながら、動体の動き自体しか検知することができない。そのため、手の接近や離遠自体を検知することはできるが、水栓装置近傍の動きをも検知してしまう。そのため、水栓近傍に物を置く、または水栓近傍にある物を取るというような水栓装置近傍で行われ、且つ水栓装置1の使用を意図しない動きに対しても吐水を行ってしまうおそれがある。 According to such a configuration, as in the technique disclosed in Patent Document 1, it is possible to detect the movement of the hand itself approaching the faucet device and the hand movement itself in the vicinity of the faucet device. . However, only the motion of the moving object itself can be detected. For this reason, it is possible to detect the approach and separation of the hand itself, but also detect the movement in the vicinity of the faucet device. Therefore, it is performed in the vicinity of the faucet device such as placing an object in the vicinity of the faucet or taking an object in the vicinity of the faucet, and discharges water even for movements not intended to use the faucet device 1. There is a fear.
また、図6に示すように、第2の比較例に係る構成においては、センサ部100、フィルタ214、バルブ制御部241、バルブ250が設けられている。センサ部100に設けられているミキサ部118から出力された検知信号は、まずフィルタ214において高周波数成分が取り除かれる。そのため、ミキサ部118から出力された検知信号のうち、周波数の低いベースラインのもの(直流成分)のみが取り出されるようになっている。この直流成分にはドップラー効果に関する情報が含まれていないが、センサ部100から被検知体までの距離に応じて発生する検知信号を得ることが出来る。
As shown in FIG. 6, in the configuration according to the second comparative example, a
このような構成によれば、特許文献2に開示された技術のように、静止した手の状態を検知することができる。しかしながら、距離に応じて発生する検知信号を得ることが出来るが、定在波は周期的に電圧値が変動する信号であるため、電圧値に対して一義的に距離を求めることが困難である。そのため、センサ部100近傍に被検知体があった場合においても、小さな電圧値しか得られない場合もある。その結果、遠方の物体との識別が困難となる恐れがあった。特にドップラー信号を含む高周波数成分を除去しているため、被検知体の動きを検知信号より予測することが困難となる。そのため、検知された被検知体の状態(例えば距離等)を判断することが非常に困難となる。その結果、被検知体の検知確定の判断に時間を要し、タイムリーな吐水を行うことが困難となる。
According to such a configuration, the state of a stationary hand can be detected as in the technique disclosed in Patent Document 2. However, although a detection signal generated according to the distance can be obtained, since the standing wave is a signal whose voltage value periodically varies, it is difficult to uniquely determine the distance with respect to the voltage value. . For this reason, even when there is an object to be detected in the vicinity of the
これらに対し、本実施の形態においては、図4に示すようにセンサ部100、フィルタ211、バルブ制御部240、バルブ250が設けられている。
センサ部100に設けられているミキサ部118から出力された検知信号は、まずフィルタ211において低周波数成分が取り除かれる。この際のフィルタリング周波数は、例えば人体の動きを検知し、それ以外の外乱を低減させるという目的より3Hzから100Hz未満とすることができる。なお、フィルタ211は必ずしも必要ではないが、ノイズ低減の観点からは設けられていた方が好ましい。
バルブ制御部240は、このようにして得られた検知信号の電圧値の時系列的な変化から被検知体とその動作状態を判定し、最適なタイミングで吐水を行う。
次に、バルブ制御部240における判定についてさらに詳細に説明をする。
図7は、被検知体の状態と検知信号の電圧値との関係を例示するための模式グラフ図である。なお、図7(a)は検知信号S1の振幅が時間の経過とともに増加する場合を表し、図7(c)は検知信号S2の振幅が時間の経過とともに減少する場合を表している。また、図7(b)は図7(a)に例示をしたものの振幅を電圧値に変換した場合を表し、図7(d)は図7(c)に例示をしたものの振幅を電圧値に変換した場合を表している。
検知信号の大きさは、被検知体により反射された電波の反射量によって決定されるため、センサ部100に近くなるほど検知信号の振幅(電圧値)が大きくなる。そのため、検知信号の振幅(電圧値)の大きさから被検知体までのおおよその距離を知ることができる。また、検知信号の変動傾向から被検知体の接近または離遠を知ることができる。
In contrast, in the present embodiment, as shown in FIG. 4, a
A low frequency component is first removed from the detection signal output from the
The
Next, the determination in the
FIG. 7 is a schematic graph for illustrating the relationship between the state of the detection object and the voltage value of the detection signal. FIG. 7A shows a case where the amplitude of the detection signal S1 increases with the passage of time, and FIG. 7C shows a case where the amplitude of the detection signal S2 decreases with the passage of time. FIG. 7B shows a case where the amplitude illustrated in FIG. 7A is converted into a voltage value, and FIG. 7D illustrates the amplitude illustrated in FIG. 7C as a voltage value. This shows the case of conversion.
Since the magnitude of the detection signal is determined by the amount of reflection of the radio wave reflected by the object to be detected, the amplitude (voltage value) of the detection signal increases as the distance from the
図7(a)に示すように検知信号S1の振幅が時間の経過とともに増加する場合には、図7(b)に示すように検知信号S1の電圧値が時間の経過とともに増加する。そのため、このような検知信号S1が検知された場合には、被検知体がセンサ部100に接近するように移動していることが分かる。また、その時点の検知信号S1の振幅(電圧値)の大きさから被検知体までのおおよその距離を知ることができる。
When the amplitude of the detection signal S1 increases as time passes as shown in FIG. 7A, the voltage value of the detection signal S1 increases as time passes as shown in FIG. 7B. Therefore, when such a detection signal S <b> 1 is detected, it can be seen that the detected object moves so as to approach the
図7(c)に示すように検知信号S2の振幅が時間の経過とともに減少する場合には、図7(d)に示すように検知信号S2の電圧値が時間の経過とともに減少する。そのため、このような検知信号S2が検知された場合には、被検知体がセンサ部100から離遠するように移動していることが分かる。また、その時点の検知信号S2の振幅(電圧値)の大きさから被検知体までのおおよその距離を知ることができる。
When the amplitude of the detection signal S2 decreases as time passes as shown in FIG. 7C, the voltage value of the detection signal S2 decreases as time passes as shown in FIG. 7D. Therefore, when such a detection signal S <b> 2 is detected, it can be seen that the detection target is moving away from the
そのため、バルブ制御部240は、このような検知信号の電圧値の時系列的な変化から被検知体とその動作状態を検知することができる。
例えば、検知信号の電圧値が増加した後、電圧値が減少したことを検知した場合には、使用者が水栓装置1を使用する意図を持ってセンサ部100に被検知体を近づけその後被検知体を遠ざけたと判定することができる。そのため、このような動作を水栓装置1を使用するための検知動作と判定して、バルブ250を開放して吐水を行うようにすることができる。
図8、図9は、バルブ制御部における判定方法を例示するための模式グラフ図である。 図8は、判定条件(所定の閾値)を複数設け、検知信号の振幅(電圧値)がこれを超えて行く順番で被検知体の接近と離遠とを判定する場合を例示するものである。なお、図8(a)は検知信号の振幅が時間の経過とともに増加し、その後減少する場合を表し、図8(b)は図8(a)に例示をしたものの振幅を電圧値に変換した場合を表している。
図8(a)に示すように検知信号の振幅が時間の経過とともに増加しその後減少すると、図8(b)に示すように検知信号の電圧値も時間の経過とともに増加しその後減少する。そして、検知信号の振幅(電圧値)が最も低い値の判定条件(所定の閾値)から順にこれを超えて増加し(判定条件(所定の閾値)1→2→3)、その後、最も高い値の判定条件(所定の閾値)から順に低い値の判定条件(所定の閾値)に向かって振幅(電圧値)が減少した場合(判定条件(所定の閾値)3→2→1)には、被検知体がセンサ部100に近づきその後遠ざかったと判定することができる。そして、このような動作を水栓装置1を使用するための検知動作と判定して、バルブ250を開放して吐水を行うようにすることができる。
なお、検知信号の振幅(電圧値)が判定条件(所定の閾値)を超えた後(または下回った後)、一度停滞してから再び次の判定条件(次の所定の閾値)を超えてもよいし(または、下回ってもよいし)、一度に複数の判定条件(所定の閾値)を超えてもよい(または下回ってもよい)。
Therefore, the
For example, when it is detected that the voltage value has decreased after the voltage value of the detection signal has increased, the user brings the object to be detected closer to the
8 and 9 are schematic graphs for illustrating the determination method in the valve control unit. FIG. 8 illustrates a case in which a plurality of determination conditions (predetermined threshold values) are provided, and the approach and separation of the detected object are determined in the order in which the amplitude (voltage value) of the detection signal exceeds this. . 8A shows a case where the amplitude of the detection signal increases with the passage of time and then decreases, and FIG. 8B shows the amplitude illustrated in FIG. 8A converted into a voltage value. Represents the case.
When the amplitude of the detection signal increases with the passage of time as shown in FIG. 8A and then decreases, the voltage value of the detection signal also increases with the passage of time and then decreases as shown in FIG. 8B. Then, the amplitude (voltage value) of the detection signal increases in order from the determination condition (predetermined threshold) having the lowest value (determination condition (predetermined threshold) 1 → 2 → 3), and then the highest value When the amplitude (voltage value) decreases from the determination condition (predetermined threshold) to the lower determination condition (predetermined threshold) (determination condition (predetermined threshold) 3 → 2 → 1), It can be determined that the detection body approaches the
In addition, after the amplitude (voltage value) of the detection signal exceeds (or falls below) the determination condition (predetermined threshold), it may stagnate once and then exceed the next determination condition (next predetermined threshold) again. It may be (or may be lower), or a plurality of determination conditions (predetermined threshold values) may be exceeded (or may be lower) at a time.
ここで、検知信号は基準となる値(図8(a)の横軸)に対して上下に振動するため、そのままでは基準となる値に対して上下に判定条件(所定の閾値)を設ける必要がある。この場合、基準となる値に対して検知信号を全波整流、または半波整流すれば、判定条件(所定の閾値)の数を少なくすることができるので、信号処理を容易に行えるようになる。 Here, since the detection signal vibrates up and down with respect to the reference value (horizontal axis in FIG. 8A), it is necessary to provide a determination condition (predetermined threshold) above and below the reference value as it is. There is. In this case, if the detection signal is full-wave rectified or half-wave rectified with respect to the reference value, the number of determination conditions (predetermined threshold values) can be reduced, so that signal processing can be performed easily. .
また、判定条件(所定の閾値)を超えたか否かの判定については、判定条件(所定の閾値)を超えた後の時間を考慮することでノイズの影響を除去することができる。そのようにすれば、検知精度を向上させることも可能となる。例えば、判定条件(所定の閾値)のそれぞれについて、検知信号のがその閾値を超えた状態が予め定められた時間だけ継続した場合に、その判定条件(所定の閾値)を超えたものと判定することができる。また、判定条件(所定の閾値)のそれぞれについて、検知信号の振幅がその閾値を下回った状態が予め定められた時間だけ継続した場合に、その判定条件(所定の閾値)を下回ったものと判定することができる。このようにすれば、ノイズなどにより、瞬間的に閾値を超えた(下回った)ような場合に誤検知を防止できる。
また、検知信号の振幅(電圧値)が予め定められた値(基準値)を超えて増加し、その後減少して前記予め定められた値を下回った場合に、吐水の可否の判定を行うこともできる。そのようにすれば、ノイズの影響を除去することができ、検知精度を向上させることができる。例えば、図8(b)における判定条件1を予め定められた値(基準値)とし、これを超え、その後下回った場合には前述した吐水の可否の判定を行うようにすることができる。
また、単位時間内あたりの振幅の変化量に基づいて振幅の増加または減少を検知するようにすることもできる。例えば、単位時間内あたりの振幅の変化量が大きくなれば増加、小さくなれば減少していると検知することができる。
また、この「基準値」は、検知信号とノイズとを識別するための境界値であり、基準値を振幅が超えなければ検知判断が行われないいわばベースラインとなっている。そのため、振幅の増加または減少を判断する「閾値」は「基準値」を超えた範囲(正側においては基準値より高い範囲、負側においては基準値より低い範囲)に設けられる。
また、基準値は水栓装置の設置場所等に応じて変更することができるようになっている。この場合、学習機能等を設けて自動的に調整されるようにすることもできるし、スイッチ等を設けて外部から調整するようにすることもできる。なお、学習機能等は電源がONしたときに機能するようにすることができる。
Further, regarding the determination of whether or not the determination condition (predetermined threshold) has been exceeded, the influence of noise can be eliminated by taking into account the time after the determination condition (predetermined threshold) is exceeded. By doing so, it is possible to improve detection accuracy. For example, for each determination condition (predetermined threshold), when the state where the detection signal exceeds the threshold continues for a predetermined time, it is determined that the determination condition (predetermined threshold) has been exceeded. be able to. Further, for each determination condition (predetermined threshold), when the state in which the amplitude of the detection signal is below the threshold continues for a predetermined time, it is determined that the determination condition (predetermined threshold) is below can do. In this way, erroneous detection can be prevented when the threshold value is instantaneously exceeded (below) due to noise or the like.
In addition, when the amplitude (voltage value) of the detection signal increases beyond a predetermined value (reference value) and then decreases and falls below the predetermined value, it is determined whether or not water discharge is possible. You can also. By doing so, the influence of noise can be removed, and detection accuracy can be improved. For example, when the determination condition 1 in FIG. 8B is set to a predetermined value (reference value), and exceeds this value and then falls below, the above-described determination of whether or not to discharge water can be performed.
It is also possible to detect an increase or decrease in amplitude based on the amount of change in amplitude per unit time. For example, it can be detected that when the amount of change in amplitude per unit time increases, it increases and decreases when it decreases.
The “reference value” is a boundary value for discriminating between the detection signal and the noise, and is a so-called baseline where the detection judgment is not made unless the amplitude exceeds the reference value. Therefore, the “threshold value” for determining increase or decrease in amplitude is provided in a range exceeding the “reference value” (a range higher than the reference value on the positive side and a range lower than the reference value on the negative side).
The reference value can be changed according to the installation location of the faucet device. In this case, a learning function or the like can be provided and the adjustment can be automatically performed, or a switch or the like can be provided and the adjustment can be performed from the outside. Note that the learning function or the like can function when the power is turned on.
図9は、検知信号の振幅の時系列的な変化から被検知体の接近と離遠とを判定する場合を例示するものである。なお、図9(a)は検知信号の振幅が時間の経過とともに増加し、その後減少する場合を表し、図9(b)は図9(a)に例示をしたものの振幅を電圧値に変換した場合を表している。
図9(a)に示すように検知信号の振幅が時間の経過とともに増加しその後減少すると、図9(b)に示すように検知信号の電圧値も時間の経過とともに増加しその後減少する。そして、このような場合には前述したように、被検知体がセンサ部100に近づきその後遠ざかったと判定することができる。そして、このような動作を水栓装置1を使用するための検知動作と判定して、バルブ250を開放して吐水を行うようにすることができる。
FIG. 9 exemplifies a case in which the approach and separation of the detected object are determined from the time-series change in the amplitude of the detection signal. FIG. 9A shows a case where the amplitude of the detection signal increases with time and then decreases, and FIG. 9B shows the amplitude illustrated in FIG. 9A converted into a voltage value. Represents the case.
When the amplitude of the detection signal increases with the passage of time as shown in FIG. 9A and then decreases, the voltage value of the detection signal also increases with the passage of time as shown in FIG. 9B and then decreases. In such a case, as described above, it can be determined that the detected object approaches the
ここで、検知信号は基準となる値(図9(a)の横軸)に対して上下に振動するため、そのままでは図9(a)に示すように基準となる値に対して上下に振幅が現れることになる。この場合、基準となる値に対して検知信号を全波整流、または半波整流すれば、片側だけで判定することが可能となるので、信号処理を容易に行えるようになる。 Here, since the detection signal vibrates up and down with respect to the reference value (horizontal axis in FIG. 9A), the amplitude of the detection signal is up and down with respect to the reference value as shown in FIG. 9A. Will appear. In this case, if the detection signal is full-wave rectified or half-wave rectified with respect to the reference value, it is possible to determine only on one side, so that signal processing can be easily performed.
また、振幅は一方向に上昇または下降をするものではなく、一定の範囲内で変動する場合もある。そのため、1個ずつの振幅から変動を検知するのではなく、複数個の振幅から変動を検知することが望ましい。そのようにすれば、ノイズ等の影響を抑制することができるので、接近または離遠の判定精度を向上させることが可能となる。 Further, the amplitude does not increase or decrease in one direction but may vary within a certain range. For this reason, it is desirable to detect fluctuations from a plurality of amplitudes rather than detecting fluctuations from one amplitude at a time. By doing so, it is possible to suppress the influence of noise or the like, and it is possible to improve the accuracy of approaching or moving away.
また、検知信号の振幅(電圧値)が予め定められた値(基準値;図9(b)を参照)を超えて増加し、その後減少して前記予め定められた値(基準値)を下回った場合に、吐水の可否の判定を行うこともできる。そのようにすれば、ノイズの影響を除去することができ、検知精度を向上させることができる。 In addition, the amplitude (voltage value) of the detection signal increases beyond a predetermined value (reference value; see FIG. 9B) and then decreases and falls below the predetermined value (reference value). In such a case, it is possible to determine whether water discharge is possible. By doing so, the influence of noise can be removed, and detection accuracy can be improved.
本実施の形態によれば、検知信号の振幅(電圧値)の時系列的な変化から被検知体とその動作状態を判定し、最適なタイミングで吐水を行うことができる。また、被検知体とその動作状態を検知するために、図5に例示をしたような複雑な構成とする必要がない。また、図5に例示をしたような複雑な演算を行うことなく被検知体の動作状態を判定することもできる。 According to the present embodiment, it is possible to determine the detected object and its operating state from the time-series change in the amplitude (voltage value) of the detection signal, and to discharge water at an optimal timing. Further, it is not necessary to have a complicated configuration as illustrated in FIG. 5 in order to detect the detected object and its operating state. Further, it is possible to determine the operating state of the detected object without performing a complicated calculation as illustrated in FIG.
1 水栓装置、10 配水管、30 吐水部、32 吐水口、40 受水部、41 受水面、42 左側面、43 後面、44 右側面、45 前面、100 センサ部、211 フィルタ、240 バルブ制御部、250 バルブ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Water faucet device, 10 Water distribution pipe, 30 Water discharging part, 32 Water discharging port, 40 Water receiving part, 41 Water receiving surface, 42 Left side surface, 43 Rear surface, 44 Right side surface, 45 Front surface, 100 Sensor part, 211 Filter, 240 Valve control Part, 250 valves
Claims (3)
前記吐水部への水路を開閉するバルブと、
放射した電波の反射波によって被検知体に関する情報を取得するセンサ部と、
前記センサ部からの検知信号に基づいて前記吐水部からの吐水の可否を判定し、前記バルブの開閉を制御するバルブ制御部と、
を備え、
前記バルブ制御部は、単位時間内あたりの振幅の変化量に基づいて、前記振幅の増加または減少を検知し、前記検知信号の振幅が予め定められた基準値を超えて増加し、その後減少して前記予め定められた基準値を下回った場合には、前記吐水部からの吐水を行う判定をし、前記バルブを開放して吐水を実行すること、を特徴とする水栓装置。 A water discharge part,
A valve for opening and closing a water channel to the water discharge part;
A sensor unit that acquires information about the object to be detected by a reflected wave of the radiated radio wave;
A valve control unit that determines whether water discharge from the water discharge unit is possible based on a detection signal from the sensor unit, and controls opening and closing of the valve;
With
The valve control unit detects an increase or decrease in the amplitude based on an amount of change in amplitude per unit time, and the amplitude of the detection signal increases beyond a predetermined reference value, and then decreases. When it falls below the predetermined reference value, it is determined to discharge water from the water discharge unit, and the valve is opened to execute water discharge.
前記検知信号の振幅が前記基準値を超えた範囲に複数設けられた閾値を低い値のものから高い値のものへと順に超えたことで前記増加を検知し、
前記検知信号の振幅が複数設けられた前記閾値を高い値のものから低い値のものへと順に下回ったことで前記減少を検知すること、を特徴とする請求項1記載の水栓装置。 The valve control unit
Detecting the increase by sequentially exceeding the threshold value provided in the range where the amplitude of the detection signal exceeds the reference value from a low value to a high value,
2. The faucet device according to claim 1, wherein the decrease is detected when the threshold value provided with a plurality of amplitudes of the detection signal falls below a threshold value in order from a higher value to a lower value.
前記検知信号の振幅が、前記閾値を超えた状態が予め定められた時間だけ継続したときは、前記閾値を超えたと判定し、
前記検知信号の振幅が、前記閾値を下回った状態が予め定められ時間だけ継続したときは、前記閾値を下回ったと判定すること、を特徴とする請求項2記載の水栓装置。 The valve control unit
When the state in which the amplitude of the detection signal exceeds the threshold continues for a predetermined time, it is determined that the threshold has been exceeded,
The faucet device according to claim 2, wherein when the state where the amplitude of the detection signal is below the threshold value is predetermined and continues for a predetermined time, it is determined that the amplitude is below the threshold value.
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