JP2022090598A - Toilet seat device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明の態様は、一般的に、便座装置に関する。 Aspects of the present invention generally relate to toilet seat devices.
人体の有無にともなう静電容量の変化により、人体の検知を行う静電容量式の人体検知センサがある。このような静電容量式の人体検知センサを便座装置に用いることが提案されている。例えば、特許文献1の便座用着座検出装置においては、便座に設けられたヒータ線に併設される伝熱性導電体(アルミニウム箔)を電極とし、静電容量の変化を検知することにより、便座への人体着座を検出する。
静電容量式のセンサを備えた便座装置においては、ノイズによって、人体の誤検知が生じる恐れがある。例えば、便座装置の電源ラインなどのノイズに起因して、人体の検知精度が低下することがあり得る。
There is a capacitance type human body detection sensor that detects the human body by changing the capacitance with the presence or absence of the human body. It has been proposed to use such a capacitance type human body detection sensor for a toilet seat device. For example, in the seating detection device for a toilet seat of
In a toilet seat device equipped with a capacitance type sensor, noise may cause erroneous detection of the human body. For example, the detection accuracy of the human body may decrease due to noise in the power supply line of the toilet seat device.
本発明は、かかる課題の認識に基づいてなされたものであり、ノイズによって人体の誤検知が生じることを抑制できる便座装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made based on the recognition of such a problem, and an object of the present invention is to provide a toilet seat device capable of suppressing false detection of the human body due to noise.
第1の発明は、便座と、前記便座への人体の着座に応じて静電容量が変化する検知電極と、前記検知電極と電気的に接続される入力端子を有し、前記検知電極の前記静電容量を検出する静電容量検出手段と、前記静電容量検出手段の検知結果に基づいて、前記人体の着座の有無を判定する制御部と、前記入力端子における過電圧を検知する過電圧検知手段と、を備え、前記過電圧検知手段が前記過電圧を検知すると、前記静電容量検出手段は、前記静電容量の検出を一時停止した後に再開することを特徴とする便座装置である。 The first invention has a toilet seat, a detection electrode whose capacitance changes according to the seating of a human body on the toilet seat, and an input terminal electrically connected to the detection electrode. Capacitance detecting means for detecting capacitance, a control unit for determining whether or not the human body is seated based on the detection result of the capacitance detecting means, and overvoltage detecting means for detecting overvoltage at the input terminal. When the overvoltage detecting means detects the overvoltage, the capacitance detecting means is a toilet seat device characterized in that the detection of the capacitance is paused and then restarted.
この便座装置によれば、例えば電源などのノイズによって入力端子に過電圧が生じた場合でも、静電容量検出手段が静電容量の検出を一時停止することにより、ノイズによって誤検知が生じることを抑制できる。 According to this toilet seat device, even if an overvoltage occurs in the input terminal due to noise such as a power supply, the capacitance detecting means suspends the detection of the capacitance, thereby suppressing the occurrence of false detection due to the noise. can.
第2の発明は、第1の発明において、前記静電容量検出手段は、前記検知電極から放電される電荷を蓄える積分手段と、所定電圧と接続された第1スイッチと、前記入力端子及び前記積分手段と接続された第2スイッチと、を有し、前記第1スイッチがオンであり前記第2スイッチがオフであり前記検知電極を前記所定電圧に充電する第1状態と、前記第1スイッチがオフであり前記第2スイッチがオンであり前記検知電極を放電する第2状態と、を交互に繰り返すスイッチング動作を実行し、前記積分手段は、前記スイッチング動作によって繰り返される前記第2状態において前記検知電極から放電される電荷を蓄え、前記制御部は、前記積分手段に蓄積された電荷に応じて前記人体の着座の有無を判定し、前記過電圧検知手段が前記過電圧を検知すると、前記静電容量検出手段は、前記スイッチング動作を一時停止して、前記第1スイッチ及び前記第2スイッチを前記第1状態とした後、前記スイッチング動作を再開することを特徴とする便座装置である。 According to a second aspect of the invention, in the first invention, the capacitance detecting means includes an integrating means for storing electric charges discharged from the detection electrode, a first switch connected to a predetermined voltage, the input terminal, and the above. A first state in which the first switch is on, the second switch is off, and the detection electrode is charged to the predetermined voltage, and the first switch has a second switch connected to the integrating means. Is off and the second switch is on and the second state of discharging the detection electrode is alternately repeated, and the integrating means performs the switching operation in the second state repeated by the switching operation. The control unit stores the electric charge discharged from the detection electrode, determines whether or not the human body is seated according to the electric charge accumulated in the integrating means, and when the overvoltage detecting means detects the overvoltage, the electrostatic charge is generated. The capacity detecting means is a toilet seat device characterized in that the switching operation is temporarily stopped, the first switch and the second switch are put into the first state, and then the switching operation is restarted.
この便座装置によれば、例えば電源などのノイズによって入力端子に過電圧が生じた場合に、静電容量検出手段がスイッチング動作を一時停止して、第1状態となる。これにより、積分手段の積分(電荷の蓄積)が中断されるため、ノイズに起因して積分値に大きな誤差が生じることを抑制することができる。したがって、ノイズによって誤検知が生じることを抑制できる。 According to this toilet seat device, when an overvoltage occurs in the input terminal due to noise such as a power supply, the capacitance detecting means suspends the switching operation and enters the first state. As a result, the integration of the integrating means (accumulation of electric charge) is interrupted, so that it is possible to suppress the occurrence of a large error in the integrated value due to noise. Therefore, it is possible to suppress the occurrence of false detection due to noise.
第3の発明は、第2の発明において、前記過電圧検知手段が前記過電圧を検知した場合に、前記第1状態を所定時間継続させるオフディレイ手段をさらに備えたことを特徴とする便座装置である。 A third aspect of the invention is the toilet seat device according to the second aspect, further comprising an off-delay means for continuing the first state for a predetermined time when the overvoltage detecting means detects the overvoltage. ..
この便座装置によれば、第1状態が継続されることで、積分手段の積分の中断が継続されるため、ノイズによって誤検知が生じることをより抑制することができる。
例えば、便座装置の回路に容量成分や誘導成分が含まれることなどに起因して、入力端子にノイズが生じた状態が継続する場合がある。すなわち、便座装置の回路には容量成分や誘導成分があるため、印加された過電圧が一瞬であっても、ノイズによる電位変動は直ちにゼロにはならず、収束までにある程度の時間を要する。このような場合でも、オフディレイ手段によって第1状態を所定時間継続することにより、積分手段の積分の中断が継続されるため、ノイズによる電位変動が収束するまでの時間が確保され、積分値にノイズに起因した大きな誤差が生じることを抑制することができる。したがって、ノイズによって誤検知が生じることをより抑制できる。
According to this toilet seat device, since the integration of the integrating means is continuously interrupted by the continuation of the first state, it is possible to further suppress the occurrence of erroneous detection due to noise.
For example, a state in which noise is generated in the input terminal may continue due to the inclusion of a capacitance component or an inductive component in the circuit of the toilet seat device. That is, since the circuit of the toilet seat device has a capacitance component and an inductive component, even if the applied overvoltage is momentary, the potential fluctuation due to noise does not immediately become zero, and it takes a certain amount of time to converge. Even in such a case, by continuing the first state for a predetermined time by the off-delay means, the interruption of the integration of the integrating means is continued, so that the time until the potential fluctuation due to noise converges is secured, and the integrated value is obtained. It is possible to suppress the occurrence of a large error due to noise. Therefore, it is possible to further suppress the occurrence of false detection due to noise.
第4の発明は、第1~第3のいずれか1つの発明において、前記検知電極は、前記便座の裏面に設けられ、前記便座を温めるヒータよりも大きい面積を有し、前記ヒータの熱を前記便座に拡散させることを特徴とする便座装置である。 In the fourth aspect of the invention, in any one of the first to third aspects, the detection electrode is provided on the back surface of the toilet seat and has a larger area than the heater for heating the toilet seat, and heats the heater. It is a toilet seat device characterized by diffusing into the toilet seat.
この便座装置によれば、検知電極の面積が大きいことにより、着座検出範囲が広くなり、着座位置による誤検知を抑制することができる。一方、検知電極が大きい場合には、検知電極の静電容量が大きいために、充放電時間が長くなり、静電容量の検出の時間が長くなる。このため、静電容量の検出中に、ノイズ(例えば短周期で発生する電源ラインのノイズなど)によって、入力端子に過電圧が生じる頻度が高くなる。このような場合でも、静電容量検出手段が静電容量の検出を一時停止することにより、ノイズによって誤検知が生じることを抑制できる。したがって、着座検出範囲を広くしつつ、ノイズによる誤検知を抑制することができる。 According to this toilet seat device, since the area of the detection electrode is large, the seating detection range is widened, and false detection due to the seating position can be suppressed. On the other hand, when the detection electrode is large, the charge / discharge time becomes long because the capacitance of the detection electrode is large, and the time for detecting the capacitance becomes long. Therefore, during the detection of the capacitance, the frequency of overvoltage at the input terminal increases due to noise (for example, noise of the power supply line generated in a short cycle). Even in such a case, by suspending the detection of the capacitance by the capacitance detecting means, it is possible to suppress the occurrence of erroneous detection due to noise. Therefore, it is possible to suppress false detection due to noise while widening the seating detection range.
第5の発明は、第2または第3の発明において、前記静電容量検出手段は、前記第1状態と前記第2状態とを繰り返す前記スイッチング動作の周波数を、互いに異なる複数の周波数に変更可能であり、前記スイッチング動作の周波数を変更する際に、前記第1状態及び前記第2状態の一方の時間を可変とし、前記第1状態及び前記第2状態の他方の時間を固定とすることを特徴とする便座装置である。 A fifth aspect of the invention is the second or third aspect, wherein the capacitance detecting means can change the frequency of the switching operation that repeats the first state and the second state to a plurality of frequencies different from each other. When the frequency of the switching operation is changed, the time of one of the first state and the second state is variable, and the time of the other of the first state and the second state is fixed. It is a characteristic toilet seat device.
この便座装置によれば、スイッチング動作の周波数を変更することにより、特定の周波数のノイズによって静電容量の検知結果に生じる誤差を小さくすることができる。一方、スイッチング動作において第1状態と第2状態とを切り替えると、この切り替え動作が引き金となって、検知電極の電位が振動する現象が発生することがある。ここで、スイッチング動作の周波数を変更すると、検知電極の電位の振動が静電容量の検知結果に与える影響が変化し、その結果、人体の有無の誤検知が生じる恐れがある。これに対して、スイッチング動作の周波数を変更する際、第1状態及び第2状態の他方の時間を固定とすることにより、検知電極の電位の振動の影響の、周波数の変更による変化を低減することができる。これにより、誤検知が生じることを抑制できる。 According to this toilet seat device, by changing the frequency of the switching operation, it is possible to reduce the error caused in the detection result of the capacitance due to the noise of a specific frequency. On the other hand, when the first state and the second state are switched in the switching operation, this switching operation may trigger a phenomenon in which the potential of the detection electrode vibrates. Here, if the frequency of the switching operation is changed, the influence of the vibration of the potential of the detection electrode on the detection result of the capacitance changes, and as a result, there is a possibility that erroneous detection of the presence or absence of the human body occurs. On the other hand, when the frequency of the switching operation is changed, the time of the other of the first state and the second state is fixed, so that the change in the influence of the vibration of the potential of the detection electrode due to the change of the frequency is reduced. be able to. As a result, it is possible to suppress the occurrence of erroneous detection.
第6の発明は、第5の発明において、前記一方は、前記第1状態であり、前記他方は、前記第2状態であることを特徴とする、便座装置である。 A sixth aspect of the invention is the toilet seat device according to the fifth aspect, wherein one is the first state and the other is the second state.
第1状態においては、第1状態の終了時の検知電極の電圧が、静電容量検出手段の検知結果に影響を与える。例えば、第1状態の途中に検知電極にノイズが生じても、検知結果への実質的な影響はない。したがって、この便座装置によれば、第1状態の時間を長くして第1状態の途中に検知電極にノイズが入る可能性が高まっても、ノイズ耐性の低下を抑制することができる。 In the first state, the voltage of the detection electrode at the end of the first state affects the detection result of the capacitance detecting means. For example, even if noise is generated in the detection electrode during the first state, there is no substantial effect on the detection result. Therefore, according to this toilet seat device, even if the time of the first state is lengthened and the possibility that noise enters the detection electrode in the middle of the first state increases, it is possible to suppress the decrease in noise immunity.
本発明の態様によれば、ノイズによって人体の誤検知が生じることを抑制できる便座装置が提供される。 According to the aspect of the present invention, there is provided a toilet seat device capable of suppressing false detection of the human body due to noise.
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しつつ説明する。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、実施形態に係る便座装置が設けられたトイレ装置を例示する斜視図である。
図1に表したように、トイレ装置100は、実施形態に係る便座装置110と、洋式腰掛便器(以下説明の便宜上、単に「便器」と称する)104と、を有する。便座装置110は、便器104の上に設けられている。便座装置110は、本体部112と、便座114と、便蓋116と、を有する。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In each drawing, similar components are designated by the same reference numerals and detailed description thereof will be omitted as appropriate.
FIG. 1 is a perspective view illustrating an toilet device provided with a toilet seat device according to an embodiment.
As shown in FIG. 1, the
便器104は、下方に向けて窪んだボウル部104aを有する。便器104は、ボウル部104aにおいて使用者の尿や便などの排泄物を受ける。便座装置110の本体部112は、便器104のボウル部104aよりも後方の上部に設けられる。本体部112は、便座114及び便蓋116を開閉可能に軸支している。
The
便座114は、開口部114aを有する。便座114は、ボウル部104aの外縁を囲むように便器104の上に設けられ、開口部114aを介してボウル部104aを露呈させる。これにより、使用者は、便座114に座った状態でボウル部104aに排泄を行うことができる。この例では、貫通孔状の開口部114aが形成された、いわゆるO型の便座114を示している。便座114は、O型に限ることなく、U字型などでもよい。
The
便座装置110は、便座114の着座面を温める暖房機能を有する。また、便座装置110は、便座114に座った使用者の「おしり」などの局部を洗浄する衛生洗浄機能を有する。便座装置110は、換言すれば、衛生洗浄装置である。但し、便座装置110は、必ずしも衛生洗浄機能や暖房機能を有しなくてもよい。便座装置110は、例えば、暖房機能のみを有する暖房便座装置でもよい。
The
便座装置110は、人体局部の洗浄を行うためのノズル120を有する。ノズル120は、本体部112に設けられ、本体部112内に収納された位置と、本体部112からボウル部104a内に進出した位置と、に進退移動する。なお、図1では、ノズル120がボウル部104a内に進出した状態を表している。
The
本体部112は、リモコンなどの操作部106と通信可能に構成されている。本体部112と操作部106との間の通信は、有線通信でもよいし、無線通信でもよい。本体部112は、例えば、操作部106からの操作指示の入力に応じてノズル120をボウル部104a内に進出させる。
The
ノズル120は、人体局部に向けて水を吐出し、人体局部の洗浄を行う。ノズル120の先端部には、ビデ洗浄吐水口120a及びおしり洗浄吐水口120bが設けられている。ノズル120は、その先端に設けられたビデ洗浄吐水口120aから水を噴射して、便座114に座った女性の女性局部を洗浄することができる。あるいは、ノズル120は、その先端に設けられたおしり洗浄吐水口120bから水を噴射して、便座114に座った使用者の「おしり」を洗浄することができる。
The
図2は、実施形態に係る便座装置が備える人体検知センサの一例を模式的に表すブロック図である。
便座装置110は、人体検知センサ10を有する。人体検知センサ10は、検知電極12と、検知回路14と、制御部16と、を有する。
FIG. 2 is a block diagram schematically showing an example of a human body detection sensor included in the toilet seat device according to the embodiment.
The
人体検知センサ10は、人体の有無を判定する。人体検知センサ10は、例えば、使用者の便座114への着座の有無を検知可能な着座検知センサである。便座装置110は、人体検知センサ10の人体(着座)の有無の判定結果に基づいて、便座装置110の機能を制御することができる。例えば、制御部16は、人体検知センサ10の判定結果に基づいて、洗浄機能(ノズル120の進退やノズル120の吐止水)を制御したり、暖房機能をオンオフしたりできる。
The human
検知電極12は、人体の有無に応じて静電容量が変化する。例えば、検知電極12は、便座114に取り付けられており、便座114への人体の着座に応じて静電容量が変化する。検知電極12は、人体が着座している状態において、人体と静電結合する。これにより、検知電極12は、人体が着座していない状態よりも人体が着座している状態において静電容量が大きくなる。すなわち、検知電極12は、図2に表したように、例えば人体を介して共通電位GNDに繋がり、人体の有無に応じて変化する静電容量C1(コンデンサ)を形成する。静電容量C1は、人体が近接している状態(着座している状態)と、近接していない状態(着座していない状態)と、によって変化する。このため、例えば、パルス信号を検知電極12に送信した場合に、検知電極12に流れる電流は、人体が着座していない状態よりも人体が着座している状態において大きくなる。この例において、人体検知センサ10は、人体の有無にともなう静電容量の変化を1つの電極で検知する、いわゆる自己容量型の静電容量式の人体検知センサである。
The capacitance of the
検知回路14は、静電容量検出手段17と、過電圧検知手段11と、オフディレイ手段19と、を有する。
The
静電容量検出手段17は、検知電極12と電気的に接続される入力端子15を有する。
静電容量検出手段17は、入力端子15を介して信号を検知電極12に送信することにより、検知電極12の静電容量の変化を検知する。例えば、静電容量検出手段17は、所定数のパルスのパルス信号を、入力端子15を介して検知電極12に送信する。そして、静電容量検出手段17は、各パルスを検知電極12に印加した際に検知電極12に蓄積された電荷を、入力端子15を介して検知するとともに、各パルスの印加毎の電荷を積分する。静電容量検出手段17は、この電荷の積分値により、検知電極12の静電容量の変化を検知する。
The
The
なお、入力端子15とは、必ずしも金具などの接続部材に限らず、検知電極12と静電容量検出手段17の内部とを電気的に接続する導体(例えば配線など)の少なくとも一部でも良い。
The
制御部16は、静電容量検出手段17による静電容量の検知を制御する。また、制御部16は、静電容量検出手段17の検知結果、すなわち検知電極12の静電容量に基づいて、人体の着座の有無を判定する。自己容量型のセンサでは、前述のように、人体が着座していない状態よりも人体が着座している状態において検知電極12の静電容量が大きくなる。この場合、制御部16は、例えば、静電容量検出手段17によって検知された電荷の積分値が閾値を超えた場合に、人体が着座していると判定し、静電容量検出手段17によって検知された電荷の積分値が閾値を超えない場合に、人体が着座していないと判定する。制御部16には、例えばマイコンなどの回路を用いることができる。
The
過電圧検知手段11は、静電容量検出手段17の入力端子15と電気的に接続されている。過電圧検知手段11には、入力端子15の電圧が入力される。これにより、過電圧検知手段11は、入力端子15における過電圧を検知する。言い換えると、過電圧検知手段11は、入力端子15の電圧が、所定の電圧に達したか否かを検知する。また、過電圧検知手段11は、オフディレイ手段19を介して、静電容量検出手段17と電気的に接続されている。
The
過電圧検知手段11において過電圧が検知されると、過電圧が検知されたことに対応する信号がオフディレイ手段19を介して静電容量検出手段17に入力される。すると、静電容量検出手段17は、検知電極12の静電容量の検出を一時停止し、その後に検知電極12の静電容量の検出を再開する。
When the overvoltage is detected by the
例えば、検知回路14には、電気的なノイズが生じることがある。ノイズに起因して入力端子15に過電圧が生じることがある。後述するように、このようなノイズとしては、例えば人体検知センサ10の電源ラインに生じたノイズが想定される。ただし、実施形態におけるノイズとは、必ずしも電源ラインからのノイズには限らない。入力端子15にノイズ(過電圧)が生じて、ノイズに起因した電流が入力端子15から静電容量検出手段17に流れると、静電容量検出手段17の検知結果(すなわち積分値)に大きな誤差が生じる恐れがある。そのため、ノイズによって人体の誤検知が生じる恐れがある。すなわち、過電圧とは、人体の誤検知が生じるほどに過大な電圧という意味であり、プラス側だけでなくマイナス側の電圧変動も過電圧となる。仮に具体的な数値を挙げれば、プラス50V以上、マイナス50V以下、のいずれも、過電圧検知手段11は過電圧として検知する。
For example, the
これに対して、検知回路14においては、上述したように、過電圧検知手段11が過電圧を検知すると、静電容量検出手段17は、静電容量の検出を一時停止した後に再開する。これにより、例えば電源などのノイズによって入力端子に過電圧が生じた場合でも、静電容量検出手段が静電容量の検出を一時停止することにより、ノイズによって誤検知が生じることを抑制できる。
On the other hand, in the
なお、検知電極12の静電容量の検出では、静電容量C1に蓄積された電荷が、入力端子15を介して静電容量検出手段17の電荷量計測部(例えば後述の積分手段)に入力される。例えば、後述するように、静電容量検出手段17には、スイッチが設けられる。周期的にスイッチをオンオフさせることにより、検知電極12へのパルス信号の送信と、各パルスの印加毎の電荷の積分と、が周期的に繰り返される。この場合、検知電極12の静電容量の検出の一時停止とは、例えば周期的なスイッチのオンオフを一時停止することに対応する。また、検知電極12の静電容量の検出の再開は、周期的なスイッチのオンオフを再開することに対応する。
In the detection of the capacitance of the
オフディレイ手段19は、過電圧検知手段11及び静電容量検出手段17と電気的に接続されている。オフディレイ手段19は、静電容量検出手段17に静電容量の検出を一時停止した状態を所定時間継続させるための回路である。オフディレイ手段19は、過電圧検知手段11から過電圧が検知されたことに対応する信号を受信すると、静電容量検出手段17に信号を送信する。静電容量検出手段17は、オフディレイ手段19からの信号に応じて、静電容量の検出を一時停止した状態を所定時間継続する。オフディレイ手段19の出力によって、静電容量の検出が一時停止する時間の長さを調節することができる。
The off-delay means 19 is electrically connected to the
例えば、検知回路14に生じたノイズによって、入力端子15に生じるノイズが継続する場合がある。このような場合でも、オフディレイ手段19によって、静電容量の検出を一時停止した状態を継続させることで、静電容量検出手段17の検知結果へのノイズの影響を抑制することができる。なお、実施形態においてオフディレイ手段19は必ずしも設けられなくてもよい。
For example, the noise generated in the
以下、便座装置110及び人体検知センサ10の具体例について、検知電極12が、便座に設けられたヒータの熱を拡散するための熱拡散シートである場合を例に挙げて説明する。
Hereinafter, specific examples of the
図3は、実施形態に係る便座の一部を模式的に表す断面図である。
図3は、図1のA1-A2線断面を模式的に表す。
図3に表したように、便座114は、内部空間SPを有する。換言すれば、便座114は、中空状である。便座114は、例えば、上板130と下板132とを有し、上板130と下板132とを接合することにより、上板130と下板132との間に内部空間SPを形成する。上板130は、使用者が着座する着座面130aと、下板132と対向する内表面130bと、を有する。内表面130bは、換言すれば、内部空間SP内において着座面130aと反対側を向く面(便座114の裏面)である。上板130と下板132との接合は、接着剤を用いた接着でもよいし、振動溶着などを用いた溶着などでもよい。但し、便座114の構成は、上記に限ることなく、少なくとも内部空間SPと着座面130aと内表面130bとを有する任意の構成でよい。
FIG. 3 is a cross-sectional view schematically showing a part of the toilet seat according to the embodiment.
FIG. 3 schematically shows a cross section taken along the line A1-A2 of FIG.
As shown in FIG. 3, the
図4は、実施形態に係る便座を模式的に表す平面図である。
図5は、実施形態に係る便座の一部を模式的に表す部分断面図である。
図4及び図5に表したように、ヒータ204は、内部空間SPに設けられ、外部からの交流電圧の印加により、内表面130bを介して着座面130aを内側から温める。ヒータ204は、電流を流すことによって発熱する。ヒータ204は、例えば、電熱線である。
FIG. 4 is a plan view schematically showing the toilet seat according to the embodiment.
FIG. 5 is a partial cross-sectional view schematically showing a part of the toilet seat according to the embodiment.
As shown in FIGS. 4 and 5, the
検知電極12は、内表面130bに設けられる。検知電極12は、例えば、シート状である。ヒータ204は、例えば、コード状である。検知電極12の面積は、ヒータ204の面積よりも大きい。これにより、検知電極12は、ヒータ204の熱を内表面130bに拡散させる。このように、検知電極12は、内表面130bに設けられ、便座114への着座の有無に応じて静電容量を変化させるとともに、ヒータ204よりも大きい面積を有し、ヒータ204の熱を内表面130bに拡散させる。すなわち、検知電極12は、便座114への着座の有無を検知する電極として機能するとともに、ヒータ204の熱を内表面130bに拡散させる熱拡散シートとしても機能する。
The
検知電極12とヒータ204との間には、第1接着剤240が設けられている。第1接着剤240は、検知電極12とヒータ204とを接合する。
A
検知電極12と、上板130の内表面130bと、の間には、第2接着剤242が設けられている。第2接着剤242は、検知電極12と、上板130の内表面130bと、を接合する。これにより、検知電極12は、上板130の内表面130bに設けられる。
A
検知電極12は、導体である。検知電極12は、例えば、金属箔である。金属箔の熱伝導率は、一般的に樹脂製である上板130の熱伝導率よりも高い。検知電極12としては、例えばアルミニウム箔や銅箔などが挙げられる。
The
図4に表したように、ヒータ204は、検知電極12において蛇行し、検知電極12の略全体(全周)にわたって配置される。また、検知電極12は、上板130の内表面130bの略全体(全周)にわたって設けられている。ヒータ204は、上板130の内表面130bの下において蛇行し、内表面130bの略全体にわたって配置される。このように、コード状のヒータ204は、曲げながら内表面130bに設けられる。なお、ヒータ204は、コード状に限ることなく、シート状などでもよい。ヒータ204の構成は、着座面130aを内側から温めることができる任意の構成でよい。
As shown in FIG. 4, the
図6は、実施形態に係る便座装置を模式的に表すブロック図である。
図6に表したように、便座装置110は、電源回路18(スイッチング電源回路)を有する。電源回路18は、コイル38及び電源端子30を介して交流電源PSと電気的に接続されている。電源回路18は、交流電源PSから供給される交流電力を直流電力に変換し、変換後の直流電力を検知回路14及び制御部16に供給する。検知回路14及び制御部16は、電源回路18からの直流電力の供給に基づいて動作する。交流電源PSは、例えば、AC100V(実効値)の商用電源である。電源端子30は、例えば、コンセントプラグである。電源回路18は、例えば絶縁型AC/DCコンバータである。電源端子30の接地側30aと非接地側30bとの間には、バリスタ60が設けられている。電源端子30の接地側30aと共通電位GNDとの間には、バリスタ61が設けられている。
FIG. 6 is a block diagram schematically showing the toilet seat device according to the embodiment.
As shown in FIG. 6, the
電源回路18は、例えば、整流回路31と、平滑コンデンサ32と、変換回路33と、を有する。整流回路31は、交流電源PSから供給された交流電圧を整流し、脈流の整流電圧に変換する。整流回路31は、例えば、ダイオードブリッジを用いた全波整流器であり、交流電圧を全波整流した整流電圧に変換する。整流回路31は、例えば、半波整流器などでもよい。
The
平滑コンデンサ32は、整流回路31によって整流された整流電圧を平滑化し、整流電圧を直流電圧に変換する。
The smoothing
変換回路33は、平滑コンデンサ32によって変換された直流電圧を検知回路14及び制御部16に対応した直流電力に変換する。変換回路33は、いわゆるDC-DCコンバータである。変換回路33は、例えば、100Vの直流電圧を5V~24V程度の直流電圧に変換する。変換回路33は、換言すれば、降圧コンバータである。変換回路33は、変換後の直流電力を検知回路14及び制御部16に供給する。これにより、検知回路14及び制御部16が、変換回路33(電源回路18)からの直流電力の供給に応じて動作可能となる。
The
変換回路33は、一次側(交流電源PS側)と二次側(負荷側)とを電気的に絶縁するトランス34を有する。変換回路33は、換言すれば、入力側と出力側とを電気的に絶縁する。変換回路33は、例えば、絶縁型の変換器である。変換回路33は、例えば、フライバックコンバータである。但し、変換回路33は、必ずしも絶縁型の変換器でなくてもよい。電源回路18の構成は、交流電力を検知回路14及び制御部16に応じた直流電力に変換可能な任意の構成でよい。
The
コイル38は、例えば、コモンモードノイズを抑制するためのコモンモードチョークコイルである。コイル38の端部38aは、整流回路31の一方の入力端子と電気的に接続される。コイル38の端部38bは、整流回路31の他方の入力端子と電気的に接続される。また、コイル38の端部38cは、バリスタ61を介して共通電位GNDに接続される。また、コイル38の端部38dは、電源端子30の非接地側30bと電気的に接続される。共通電位GNDは、例えば、大地の電位(いわゆるアース)である。共通電位GNDは、例えば、装置の導電性のフレーム又はシャーシなどの電位(いわゆるフレームグラウンドやシャーシグラウンド)などでもよい。
The
電源回路18は、コンデンサ37をさらに有する。コンデンサ37は、変換回路33の一次側の共通電位GNDと二次側の共通電位GNDとの間に設けられる。コンデンサ37は、変換回路33の電圧変換動作によって二次側のGNDに乗るノイズを抑制する。
The
便座装置110は、便座114を温めるヒータ204を有する。ヒータ204は、電源端子30と接続されている。これにより、ヒータ204には、交流電源PSから供給された交流電圧が印加される。また、ヒータ204と電源端子30との間には、ヒータ204への交流電圧の印加及び印加の停止を切り替えるためのスイッチング素子220が設けられている。スイッチング素子220には、例えばフォトトライアックを用いることができる。スイッチング素子220は、制御部16と接続されている。制御部16は、スイッチング素子220のオン・オフの切り替えを制御する。換言すれば、制御部16は、ヒータ204への通電(交流電圧の印加及び印加の停止)を制御する。
The
制御部16は、例えば、便座114の着座面130aの温度が、操作部106の操作などによって設定された所定の設定温度となるように、ヒータ204への通電を制御する。また、制御部16は、例えば、検知回路14によって着座が検知されていない場合には、便座114の着座面130aの温度を設定温度よりも低くする。そして、制御部16は、検知回路14によって着座が検知された場合に、便座114の着座面130aの温度を設定温度まで昇温する。これにより、不使用時における不要な電力の消費を抑え、便座装置110の消費電力を抑えることができる。
The
制御部16は、例えば、交流電圧の複数の半波を1単位とするパターン制御方式によってヒータ204への通電を制御する。制御部16は、例えば、ゼロクロス点の検出結果に応じてヒータ204への通電及び通電の停止を切り替える。制御部202は、例えば、着座面130aの温度を上昇させる場合などに、通電する半波の数を増やし、着座面130aの温度を保温する場合や下げる場合などに、通電する半波の数を減らす。これにより、着座面130aの温度を所望の温度に制御することができる。
The
この例では、検知電極12には、図4及び図5に関して説明した熱拡散シートが用いられている。便座114に設けられた熱拡散シート(検知電極12)と人体HBとによって静電容量C1が形成される。静電容量検出手段17は、静電容量C1を検出する。
In this example, the heat diffusion sheet described with respect to FIGS. 4 and 5 is used for the
静電容量検出手段17は、例えば、スイッチ部20と、電荷量計測部22と、保護抵抗42と、バリスタ44と、を有する。スイッチ部20は、例えばパルス出力部として機能する。すなわち、スイッチ部20は、制御部16からの入力に基づいて、検知電極12にパルス信号を送信する。電荷量計測部22は、スイッチ部20から検知電極12にパルス信号を送信した際の検知電極12の電荷量を基に、検知電極12の静電容量を計測する。計測された静電容量は、制御部16に入力される。例えば、電荷の積分値が、検知電極12の静電容量として制御部16に入力される。
The
スイッチ部20は、第1スイッチ71と、第2スイッチ72と、インバータ回路73と、OR回路74と、を有する。OR回路74の入力側の一方は、制御部16と接続されている。OR回路の出力側は、第1スイッチ71と接続されているとともに、インバータ回路73を介して第2スイッチ72と接続されている。第1スイッチ71の一端は、所定電圧(電源電圧VCC)と接続され、第1スイッチ71の他端は、第2スイッチ72の一端と接続されている。第2スイッチ72の他端は、電荷量計測部22(積分手段52)と接続されている。
The
電荷量計測部22は、積分手段52(コンデンサ)と、トランジスタ54と、抵抗55と、抵抗56と、を有する。積分手段52の一端は、第2スイッチ72と接続され、積分手段52の他端は、二次側の共通電位GNDと接続されている。トランジスタ54のベースは、抵抗55を介して制御部16と接続されるとともに、抵抗56を介して二次側の共通電位GNDと接続されている。トランジスタ54のエミッタは、二次側の共通電位GNDと接続されている。トランジスタ54のコレクタは、制御部16と接続されるとともに、第2スイッチ72と積分手段52との間に接続されている。
The charge
保護抵抗42の一端は、第1スイッチ71と第2スイッチ72との間に接続されている。保護抵抗42の他端は、入力端子15に接続される。言い換えれば、第1スイッチ71及び第2スイッチ72は、保護抵抗42を介して、入力端子15と電気的に接続されている。第1スイッチ71及び第2スイッチ72には、例えばアナログスイッチなどを用いることができる。但し、第1スイッチ71及び第2スイッチ72は、これに限らず、導通と非導通とを切り替えることができる任意の構成を用いることができる。保護抵抗42は、電子部品から構成される静電容量検出手段17を、外部から入ってくる電気的なストレスから保護する部品である。バリスタ44は、二次側の共通電位GNDと入力端子15との間に接続され、静電容量検出手段17を過電圧などによる部品破壊から保護する。
過電圧検知手段11及びオフディレイ手段19の具体例の一例については、図12に関して後述する。
One end of the
A specific example of the
次に、図7及び図8を参照して、ノイズが生じていない場合、すなわち入力端子15に過電圧が生じていない場合の静電容量検出手段17の動作の一例について説明する。
Next, with reference to FIGS. 7 and 8, an example of the operation of the
図7(a)~図7(d)及び図8(a)~図8(c)は、実施形態に係る検知回路の動作の一例を模式的に表すグラフである。これらの図において、縦軸は信号(電圧)を表し、横軸は、時間を表す。図8(a)、図8(b)、図8(c)は、それぞれ、図7(b)、図7(c)、図7(d)の一部を拡大して表している。 7 (a) to 7 (d) and 8 (a) to 8 (c) are graphs schematically showing an example of the operation of the detection circuit according to the embodiment. In these figures, the vertical axis represents a signal (voltage) and the horizontal axis represents time. 8 (a), 8 (b), and 8 (c) are enlarged portions of FIGS. 7 (b), 7 (c), and 7 (d), respectively.
図7(a)に表したように、人体HBの着座の検知に際して、まず制御部16は、トランジスタ54のベース側に、Hiの信号を入力する。すなわち、トランジスタ54のベース側の信号S3をHiとする。これにより、トランジスタ54がオンとなり、積分手段52が放電され、図7(d)に表したように積分手段52の信号S2が二次側の共通電位GNDにリセットされる。
As shown in FIG. 7A, when detecting the seating of the human body HB, the
その後、図7(b)に表したように、制御部16は、スイッチ部20にHiの信号とLoの信号とを周期的に交互に入力する。すなわち、スイッチ部20の入力側の信号S1を、周期的に交互にHi及びLoとする。なお、入力端子15の過電圧が検知されていない場合には、OR回路74の出力信号S6は、信号S1がHiのときはHiであり、信号S1がLoのときはLoである。
After that, as shown in FIG. 7B, the
第1スイッチ71及び第2スイッチ72は、それぞれ、Hiの信号が入力されるとオン、Loの信号が入力されるとオフとなる。すなわち、第1スイッチ71は、信号S1がHiのときオンであり、信号S1がLoのときオフとなる。逆に、第2スイッチ72は、信号S1がHiのときオフであり、信号S1がLoのときオンとなる。このようにして、静電容量検出手段17は、制御部16からの入力に応じて、第1スイッチ71がオンで第2スイッチ72がオフの第1状態と、第1スイッチ71がオフで第2スイッチ72がオンの第2状態と、を周期的に交互に繰り返すスイッチング動作を実行する。
The
第1状態においては、検知電極12は、入力端子15、保護抵抗42、第1スイッチ71を介して、電源電圧VCCと導通する。これにより、検知電極12の静電容量C1に電荷が蓄積される。このように、第1状態は、検知電極12の静電容量C1に電荷を蓄積させる状態である。図7(c)及び図8(b)は、入力端子15の信号S100であり、検知電極12の電位に対応する。例えば、図8(b)に示すように、時刻T1、T3、T5、T7の直前において、信号S100は、所定電圧(この例では電源電圧VCC)となっている。言い換えれば、第1状態は、検知電極12の静電容量C1を所定電圧に充電する状態である。
In the first state, the
一方、第2状態においては、検知電極12は、入力端子15、保護抵抗42、第2スイッチ72を介して、積分手段52と導通する。これにより、静電容量C1に蓄積された電荷が、積分手段52に入力される。このように、第2状態は、検知電極12の静電容量C1に蓄積された電荷を積分手段52へ出力させる状態である。そのため、例えば図8(b)に示すように、信号S100は、時刻T1と時刻T2との間、時刻T3と時刻T4との間、時刻T5と時刻T6との間において、所定電位から低下している。言い換えれば、第2状態は、検知電極12の静電容量C1を放電する状態である。
On the other hand, in the second state, the
このように、所定の周波数でスイッチ部20の第1状態と第2状態とを切り替えるスイッチング動作により、所定電圧に応じたパルス信号が検知電極12に入力されるとともに、静電容量C1に蓄積された電荷が、積分手段52に入力される。なお、パルス信号の周波数は、信号S1の周波数に応じて変更することができる。また、信号S100は、静電容量C1や保護抵抗42などのCR回路による遅延によって、信号S1に比べて、なまった波形となっている。
In this way, by the switching operation of switching between the first state and the second state of the
積分手段52は、上記のスイッチング動作によって繰り返される第2状態において、検知電極12の静電容量C1から放電される電荷を蓄える。そのため、例えば図8(c)に表したように、積分手段52の出力である信号S2は、第1状態と第2状態との切り替え回数、すなわち「積分回数」に比例して増大する。例えば、時刻T1、T3、T5における信号レベルのように、静電容量検出手段17が第2状態となるたびに、信号S2が所定値ずつ増大する。
The integrating means 52 stores the electric charge discharged from the capacitance C1 of the
電気回路にはホワイトノイズと呼ばれるランダムノイズが発生するが、積分回数が増えるほど、ランダムノイズが平均化され、積分回路50の出力は安定する。つまり、積分回数が増えるほど、信号量が増えノイズが減少するので、検知回路14としては、高S/Nの動作となる。
Random noise called white noise is generated in the electric circuit, but as the number of integrations increases, the random noise is averaged and the output of the integration circuit 50 becomes stable. That is, as the number of integrations increases, the amount of signals increases and noise decreases, so that the
このようにして、積分手段52は、スイッチング動作に応じて所定の周波数で入力される静電容量C1の電荷を積分し、積分値を検知結果として制御部16に出力する。制御部16は、積分値をA/D変換し、人体HBの着座の有無の判定を行う。人体HBが有る状態(検知電極12に人体が近接している状態)の静電容量C1は、人体HBが無い状態(検知電極12に人体が近接していない状態)の静電容量C1よりも大きくなる。従って、第1状態と第2状態との切り替えを所定の周期で所定の回数行い、上記のように静電容量C1の電荷を積分した場合、人体HBが有る状態の積分値(変化量)は、人体HBが無い状態の積分値よりも大きくなる。
In this way, the integrating
制御部16は、積分手段52に蓄積された電荷(積分値をA/D変換した結果)に応じて、人体HBの着座の有無を判定する。より具体的には、例えば、制御部16は、積分手段52をリセットした後の信号S2(この例では二次側の共通電位GND)を基準値とし、第1状態と第2状態との切り替えを所定の回数行った後の、信号S2の基準値からの変化量を積分値(静電容量の検知結果)として扱う。制御部16は、この積分値に基づいて、人体HBの着座の有無を判定する。なお、第1状態と第2状態との切替の回数(パルス数)は、例えば1000回程度である。
The
静電容量検出手段17は、図7(a)~図7(d)に示した動作を、所定の周期で繰り返し実行する。これにより、制御部16が、人体HBの着座の有無を所定の周期で繰り返し判定することとなり、結果として、着座検知を連続的に行うことができる。
The capacitance detecting means 17 repeatedly executes the operations shown in FIGS. 7 (a) to 7 (d) at a predetermined cycle. As a result, the
次に、ノイズと誤検知の例について説明する。
本願発明者は、従来の静電容量式の着座センサにおいて、検出電極の面積を大きくすると、ノイズの影響が大きくなり、着座状態の誤検知がより生じやすくなる恐れがあることを見出した。
Next, an example of noise and false positives will be described.
The inventor of the present application has found that in a conventional capacitive seating sensor, if the area of the detection electrode is increased, the influence of noise becomes large, and there is a possibility that false detection of the seating state is more likely to occur.
上述したように、検知電極12として、ヒータよりも面積の大きい熱拡散シートを用いる方法がある。熱拡散シートは、便座内のヒータと熱的に強く結合する。熱拡散シートには、ヒータの発熱を便座全体に略均等に広げる役割がある。そのため、熱拡散シートは、便座内の、使用者が着座する可能性がある部分に広範囲に設けられる。よって、熱拡散シートを検出電極とすれば、使用者が着座する場所によって着座を見逃すことを抑制できる。また、熱拡散シートとは別に検出電極を設ける必要もないため、熱拡散シートを検出電極とすることは好適である。
As described above, there is a method of using a heat diffusion sheet having a larger area than the heater as the
しかし、熱拡散シートは、ヒータと熱的に強く結合するため、熱拡散シートとヒータとの静電的な結合も強い。そのため、ヒータから熱拡散シートへ、つまり、ヒータから検出電極へ、ノイズが入る恐れがある。このノイズとしては、例えば、ヒータと直結する商用電源からのノイズが挙げられる。 However, since the heat diffusion sheet is thermally strongly bonded to the heater, the electrostatic bond between the heat diffusion sheet and the heater is also strong. Therefore, noise may enter from the heater to the heat diffusion sheet, that is, from the heater to the detection electrode. Examples of this noise include noise from a commercial power source directly connected to the heater.
また、熱拡散シートの面積は、例えば便座の着座面積と同程度に大きい。熱拡散シートの面積が大きいため、検出容量が大きくなる。本願発明者の実験によれば、例えば、ヒータと熱拡散シートの結合容量は300pF程度であり、これが非着座中でも定常的に検出される。更に、使用者が着座すると、人体によって100pF程度が検出容量に加わり、検出容量は、計400pF程度となる。但し、これは使用者が単に便座に着座しただけの場合であり、使用者が素足で床に足を付ける、手で周囲の金属に触れる等の行為があれば、人体と大地間の電気的結合が強まり、更に検出容量は増加する。よって、静電容量検出回路には、最大で数百pFの静電容量の検出が可能な性能が求められる場合がある。 Further, the area of the heat diffusion sheet is as large as the seating area of the toilet seat, for example. Since the area of the heat diffusion sheet is large, the detection capacity is large. According to the experiment of the inventor of the present application, for example, the coupling capacity between the heater and the heat diffusion sheet is about 300 pF, which is constantly detected even when not seated. Further, when the user sits down, about 100 pF is added to the detection capacity depending on the human body, and the total detection capacity is about 400 pF. However, this is a case where the user simply sits on the toilet seat, and if the user puts his foot on the floor with bare feet or touches the surrounding metal with his hands, the electrical between the human body and the ground is electrical. The binding is strengthened and the detection capacity is further increased. Therefore, the capacitance detection circuit may be required to have a performance capable of detecting a capacitance of a maximum of several hundred pF.
そして、大容量の静電検出には、測定時間の制約が生じる。その例について説明する。まず、検出容量が大きいのは検出電極の面積が広いためであり、その結果、検出電極には外来ノイズが入り易い。そこで、静電容量検出回路の入力保護手段として、検出電極と直列に保護用の抵抗を付けること考えられる。また、静電容量検出には、幾つかの方式があるが、上述したように、検出電極に交流パルスを印加し、その際に流出または流入する電荷量を測定する方法がある。例えば、検出電極の面積が広くて検出容量が大きく、そこに保護抵抗を付けると、検出容量と保護抵抗の掛け算で決まる時定数が大きくなる。例えば、前述の交流パルスのパルス幅は、この時定数を考慮した十分な時間とする。 Further, the measurement time is limited in the electrostatic detection of a large capacity. An example will be described. First, the detection capacity is large because the area of the detection electrode is large, and as a result, external noise is likely to enter the detection electrode. Therefore, as an input protection means of the capacitance detection circuit, it is conceivable to attach a protection resistor in series with the detection electrode. Further, there are several methods for capacitance detection, and as described above, there is a method of applying an AC pulse to the detection electrode and measuring the amount of charge flowing out or flowing in at that time. For example, if the area of the detection electrode is large and the detection capacitance is large, and a protection resistor is attached to the detection electrode, the time constant determined by multiplying the detection capacitance and the protection resistance becomes large. For example, the pulse width of the above-mentioned AC pulse is set to a sufficient time in consideration of this time constant.
試算してみると、検出容量を400pF、保護抵抗を10kΩとすると、時定数は4μsとなる。CR過渡現象を考慮すると、例えば、時定数の5倍で最終値の99%程度まで充放電できるので、交流パルスのHi/Lo時間を、それぞれ20μsとすれば、交流パルスの周期は40μs、周波数は25kHzとなる。また、交流パルスの出力と電量荷の測定とを繰り返し行うことで、静電容量測定の精度を向上させることが考えられる。例えば、1回の容量測定に1000回の交流パルスを出力すると、測定時間は40μs×1000回=40msとなる。 As a trial calculation, if the detection capacitance is 400 pF and the protection resistance is 10 kΩ, the time constant is 4 μs. Considering the CR transient phenomenon, for example, charging and discharging can be performed up to about 99% of the final value at 5 times the time constant. Therefore, if the Hi / Lo time of the AC pulse is 20 μs, the cycle of the AC pulse is 40 μs and the frequency. Is 25 kHz. Further, it is conceivable to improve the accuracy of the capacitance measurement by repeating the output of the AC pulse and the measurement of the coulometric load. For example, if 1000 AC pulses are output for one capacitance measurement, the measurement time is 40 μs × 1000 times = 40 ms.
なお、一般的な静電容量センサとしては、例えば指先によるタッチ操作を検出するものが挙げられる。この場合、検出容量は例えば1pF程度なので、同様の考えで計算すれば、測定時間は0.1msとなる。このように、便座の熱拡散シートを検出電極とする静電容量式の着座センサにおいては、一般的な静電容量センサに比較して、測定時間が桁違いに長くなる場合がある。 As a general capacitance sensor, for example, a sensor that detects a touch operation with a fingertip can be mentioned. In this case, since the detection capacity is, for example, about 1 pF, the measurement time is 0.1 ms if calculated with the same idea. As described above, in the capacitance type seating sensor using the heat diffusion sheet of the toilet seat as the detection electrode, the measurement time may be an order of magnitude longer than that of a general capacitance sensor.
前述の「商用電源からのノイズ」の例を挙げる。電力制御の代表的な方法として「位相制御」がある。これは、交流電源の波形に対し、任意の位相でスイッチ素子のサイリスタをオフからオン、オンからオフと制御して負荷を任意の時間だけ導通させる。この制御は、交流電源の半波ごとに行なわれる。この際、急峻な電流変動があり、電源ラインに高周波の短時間のクリックノイズが発生する。つまり、電源波形の半波ごとに、サイリスタのターンオン時のノイズが重畳される。商用電源の周波数が50Hzであれば、10msごとにノイズが発生する。 The above-mentioned example of "noise from commercial power supply" is given. There is "phase control" as a typical method of power control. This controls the thyristor of the switch element from off to on and from on to off at an arbitrary phase with respect to the waveform of the AC power supply to conduct the load for an arbitrary time. This control is performed every half wave of the AC power supply. At this time, there is a steep current fluctuation, and a high-frequency short-time click noise is generated in the power supply line. That is, the noise at the time of turning on the thyristor is superimposed on each half wave of the power supply waveform. If the frequency of the commercial power supply is 50 Hz, noise is generated every 10 ms.
前述の静電容量の測定時間は40msであったため、同じ電源ラインに位相制御を行う機器が繋がっていれば、1回の測定中に複数回のノイズが入ることになる。ノイズ電圧は、例えば1kVという高電圧もあり、測定中にこのような電圧が静電容量検出回路に入ると、測定結果が大きく変動し、着座状態を誤検出する恐れがある。 Since the measurement time of the above-mentioned capacitance is 40 ms, if a device for performing phase control is connected to the same power supply line, noise will be input a plurality of times during one measurement. The noise voltage may be as high as 1 kV, for example, and if such a voltage enters the capacitance detection circuit during measurement, the measurement result may fluctuate greatly and the seated state may be erroneously detected.
例えば、このような誤検出を抑制するための手段として、前述の「指先のタッチ操作を検出する静電容量センサ」と同等のものを便座の一部に貼り付け、指先程度の狭い範囲で着座検出を行う方法も考えられる。この場合には、検出容量が例えば1pF程度と小さいため、測定時間が短くなり、10ms程度の周期で発生するノイズを避けて、着座検出することができる。例えば、あるノイズと次のノイズの間の時間で容量検出を終えることが可能である。ただし、検出面積が小さいため、検出範囲が狭い部分に限定される。そのため、使用者の着座位置によっては、誤検出が生じる恐れがある。 For example, as a means for suppressing such false detection, a capacitor equivalent to the above-mentioned "capacitance sensor that detects the touch operation of the fingertip" is attached to a part of the toilet seat and seated in a narrow range of the fingertip. A method of detection is also conceivable. In this case, since the detection capacitance is as small as, for example, about 1 pF, the measurement time is shortened, and sitting detection can be performed while avoiding noise generated in a cycle of about 10 ms. For example, it is possible to finish the capacitance detection in the time between one noise and the next. However, since the detection area is small, the detection range is limited to a narrow part. Therefore, erroneous detection may occur depending on the seating position of the user.
また、誤検出を抑制するための別の手段として、測定中にノイズが検出された場合には、そのときの1回分の測定データを破棄するという方法も考えられる。しかし、測定時間が長い場合や、ノイズが短周期で生じる場合には、1回の測定時間においてノイズが発生する頻度が高いため、ほとんどの測定データを破棄してしまうことになり、着座検知を行えなくなってしまう。 Further, as another means for suppressing erroneous detection, if noise is detected during measurement, a method of discarding one measurement data at that time can be considered. However, when the measurement time is long or noise occurs in a short cycle, the noise is frequently generated in one measurement time, so most of the measurement data is discarded, and seating detection is performed. I can't do it.
以上説明したように、熱拡散シートを有する便座において、便座の熱拡散シートを検出電極として利用すれば、新たに検出電極を設けることなく、着座検出範囲を広くすることができ、着座位置による誤検知を抑制することができる。一方で、検出面積(電極)を大きくすると、検出容量が増えて検出電極への充放電時間が長くなり、測定時間が長くなる。測定時間が長くなると、測定結果に対するノイズの影響が大きくなる可能性がある。例えば、短周期で生じる電源ノイズ(例えば位相制御によって電源周波数の2倍の周波数で生じるノイズ)の影響を避けることが、困難となる。そのため、便座の着座検出面積を広くしつつも、ノイズによる誤検知を抑制することが望まれる。 As described above, in a toilet seat having a heat diffusion sheet, if the heat diffusion sheet of the toilet seat is used as a detection electrode, the seating detection range can be widened without providing a new detection electrode, and an error due to the seating position can be obtained. Detection can be suppressed. On the other hand, when the detection area (electrode) is increased, the detection capacity is increased, the charge / discharge time to the detection electrode is lengthened, and the measurement time is lengthened. The longer the measurement time, the greater the effect of noise on the measurement results. For example, it becomes difficult to avoid the influence of power supply noise generated in a short cycle (for example, noise generated at a frequency twice the power supply frequency by phase control). Therefore, it is desired to suppress false detection due to noise while increasing the seating detection area of the toilet seat.
例えば、図6に表した矢印AR1のように、電源端子30から、ヒータ204と検知電極12との間の静電容量C2を経由して、入力端子15にノイズが伝達される。さらに、図6に表した矢印AR2のように、ノイズは、入力端子15から静電容量検出手段17を経由して二次側の共通電位GNDに伝達され、電源回路18のコンデンサ37を経由して一次側の共通電位GNDに伝達され、コイル38を経由して、大地の電位へ抜ける。例えば、検知電極12から入ったノイズの大地までの経路上には、コンデンサ37やコイル38があり、着座検知に影響を与える可能性がある。
For example, as shown by the arrow AR1 shown in FIG. 6, noise is transmitted from the
ノイズが着座検知に与える影響の一例について、図9、図10(a)~図10(d)及び図11(a)~図11(c)を参照して説明する。
図9は、参考例に係る便座装置を表す模式的ブロック図である。
図9は、参考例の便座装置に設けられた人体検知センサ910を表す。参考例の人体検知センサ910おいては、過電圧検知手段及びオフディレイ手段が設けられていない。また、OR回路74も設けられていない。これ以外については、参考例の便座装置の構成は、図6等に関して説明した便座装置と同様である。参考例においても、検知電極には、ヒータの熱拡散シートが用いられている。
An example of the influence of noise on seating detection will be described with reference to FIGS. 9, 10 (a) to 10 (d) and FIGS. 11 (a) to 11 (c).
FIG. 9 is a schematic block diagram showing a toilet seat device according to a reference example.
FIG. 9 shows a human
図10(a)~図10(d)、図11(a)~図11(c)は、参考例に係る検知回路の動作の一例を模式的に表すグラフ図である。これらの図は、図9に表した人体検知センサ910による着座検知において、入力端子に過電圧が生じた場合を表す。これらの図において、縦軸は信号(電圧)を表し、横軸は、時間を表す。図11(a)、図11(b)、図11(c)は、それぞれ、図10(b)、図10(c)、図10(d)の一部を拡大して表している。
10 (a) to 10 (d) and 11 (a) to 11 (c) are graphs schematically showing an example of the operation of the detection circuit according to the reference example. These figures show the case where an overvoltage occurs in the input terminal in the seating detection by the human
図10(b)に表したように、2つのスイッチを交互にオンオフさせることで、検出容量にパルス信号を送信する。これに伴い、図10(c)に表した入力端子の波形のように、検出容量の充放電が繰り返され、図10(d)に表したように、積分手段の出力電位が上昇する。 As shown in FIG. 10 (b), a pulse signal is transmitted to the detection capacitance by alternately turning the two switches on and off. Along with this, charging and discharging of the detection capacitance are repeated as shown in the waveform of the input terminal shown in FIG. 10 (c), and the output potential of the integrating means rises as shown in FIG. 10 (d).
積分動作の途中において、ノイズが発生し、図10(c)に表したように入力端子の電圧が大きく変動する場合がある。例えば、図11(b)に表した時刻T15と時刻T17との間のように、入力端子が、保護抵抗及び第2スイッチを介して積分手段と導通している状態(第2状態)において、入力端子の電圧に大きく振動するノイズが生じる。入力端子において過電圧(ノイズ)が生じているときに静電容量検出手段が第2状態であると、ノイズに起因した電荷が積分手段に蓄積されてしまい、その電荷が検出結果(積分値)の誤差となる。そのため、人体の誤検知が生じる恐れがある。 Noise may occur during the integration operation, and the voltage of the input terminal may fluctuate significantly as shown in FIG. 10 (c). For example, in a state where the input terminal is conducting to the integrating means via the protection resistor and the second switch (second state) as between the time T15 and the time T17 shown in FIG. 11 (b). Noise that vibrates greatly is generated in the voltage of the input terminal. If the capacitance detecting means is in the second state when an overvoltage (noise) is generated at the input terminal, the electric charge caused by the noise is accumulated in the integrating means, and the electric charge is the detection result (integrated value). It will be an error. Therefore, there is a risk of false detection of the human body.
例えば、瞬間的なノイズ(例えば図11(b)の時刻T16における1パルス)の波高値は、1kV程度、パルス幅は1μs程度である。波高値は、入力端子のバリスタで一定の電圧まで抑えられ得る。それでも、バリスタの選定次第だが、波高値は、数十V程度以上になることがある。瞬間的なノイズは、ヒータから熱拡散シートへ、容量結合を介して入る。つまり、入力端子におけるノイズは、コンデンサ経由のAC信号となるので、ノイズはプラスにもマイナスにも入る。 For example, the peak value of instantaneous noise (for example, one pulse at time T16 in FIG. 11B) is about 1 kV, and the pulse width is about 1 μs. The peak value can be suppressed to a certain voltage by the varistor of the input terminal. Still, depending on the selection of the varistor, the peak value may be several tens of volts or more. Momentary noise enters the heat diffusion sheet from the heater through capacitive coupling. That is, since the noise at the input terminal becomes an AC signal via the capacitor, the noise can be either positive or negative.
瞬間的なノイズのエネルギーは便座装置の回路を通って大地へ抜ける。その際、便座装置の電源回路のコンデンサの容量成分やコイルの誘導成分により、入力端子の電圧が振動する。例えば、図11(b)の時刻T16と時刻T17との間のように、波形を詳細に観察すると、瞬間的なノイズが入った後、時間遅れで検出回路のある二次側が変動する。二次回路は、バルブやノズルなどの負荷(図示せず)等により、大地と抵抗成分の結合を持つので、振動は減衰して消失する。便座装置の状態によるが、その時間は例えば数μsから数十μs程度である。この時間は瞬間的なノイズが印加される時間(例えば1μs程度)より長い。そのため、入力端子に接続されたバリスタによってノイズ電圧が比較的抑えられていても、図10(d)及び図11(c)に表したように、検出結果(積分値)における誤差は、振動する電圧と時間との積に対応するため、大きくなる。 The energy of the momentary noise escapes to the ground through the circuit of the toilet seat device. At that time, the voltage of the input terminal vibrates due to the capacitance component of the capacitor of the power supply circuit of the toilet seat device and the induction component of the coil. For example, when the waveform is observed in detail, such as between the time T16 and the time T17 in FIG. 11B, after a momentary noise is introduced, the secondary side with the detection circuit fluctuates with a time delay. Since the secondary circuit has a coupling between the ground and the resistance component due to a load (not shown) such as a valve or a nozzle, the vibration is attenuated and disappears. Depending on the state of the toilet seat device, the time is, for example, about several μs to several tens of μs. This time is longer than the time when momentary noise is applied (for example, about 1 μs). Therefore, even if the noise voltage is relatively suppressed by the varistor connected to the input terminal, the error in the detection result (integral value) vibrates as shown in FIGS. 10 (d) and 11 (c). It increases to correspond to the product of voltage and time.
以上説明したように、瞬間的なノイズであっても、ノイズ電圧が大きいと、積分値の誤差は大きくなる。さらに、ノイズ電圧が極端に大きくなくても、電圧が減衰するまでの時間が長いと、積分される誤差は大きくなってしまう。 As described above, even if the noise is momentary, if the noise voltage is large, the error of the integrated value becomes large. Further, even if the noise voltage is not extremely large, if the time until the voltage decays is long, the integrated error becomes large.
これに対して、実施形態においては、上述したように、過電圧検知手段11が設けられている。過電圧検知手段11が過電圧を検知すると、静電容量検出手段17は、静電容量の検出を一時停止した後に再開する。これにより、便座の着座検出面積を広くしつつも、ノイズによる誤検知を抑制することができる。図12、図13(a)~(g)及び図14(a)~(f)を参照して、過電圧検知手段11、オフディレイ手段19及び検出動作の一例について説明する。
On the other hand, in the embodiment, as described above, the
図12は、実施形態に係る人体検知センサの具体例を模式的に表すブロック図である。
図12に表した検知回路14は、図6に関して説明した人体検知センサ10の検知回路14の一例である。図12に表したように、過電圧検知手段11は、ダイオード80、89と、ツェナーダイオード81、82と、トランジスタ83、84と、抵抗85、86、87、88と、を有する。
FIG. 12 is a block diagram schematically showing a specific example of the human body detection sensor according to the embodiment.
The
ダイオード80のアノード側は入力端子15と電気的に接続され、ダイオード80のカソード側は、ツェナーダイオード81のカソード側と電気的に接続されている。ツェナーダイオード81のアノード側は、抵抗87を介してトランジスタ84のベースと電気的に接続されている。トランジスタ84において、エミッタは、二次側の共通電位GNDに接続され、エミッタとベースとの間に抵抗88が接続されている。トランジスタ84のコレクタは、オフディレイ手段19と電気的に接続されている。
The anode side of the diode 80 is electrically connected to the
ダイオード89のカソード側は入力端子15と電気的に接続され、ダイオード89のアノード側は、ツェナーダイオード82のアノード側と電気的に接続されている。ツェナーダイオード82のカソード側は、抵抗86を介して、トランジスタ83のベースと電気的に接続されている。トランジスタ83において、エミッタは、電源電圧VCCに接続され、エミッタとベースとの間に抵抗85が接続されている。トランジスタ83のコレクタは、抵抗87を介して、トランジスタ84のベースと電気的に接続されている。
The cathode side of the
オフディレイ手段19は、抵抗91とコンデンサ93とインバータ回路95とを有する。抵抗91の一端は、電源電圧VCCと電気的に接続され、抵抗91の他端は、コンデンサ93を介して二次側の共通電位GNDに接続されている。トランジスタ84のコレクタは、抵抗91とコンデンサ93との間に電気的に接続されている。これにより、抵抗91とコンデンサ93との間に、過電圧検知手段11の出力信号が入力される。インバータ回路95の入力側は、抵抗91とコンデンサ93との間に電気的に接続され、インバータ回路95の出力側は、OR回路74の入力側と電気的に接続されている。
The off-delay means 19 has a
例えば、ツェナーダイオード81のツェナー電圧Vz1、ツェナーダイオード82のツェナー電圧Vz2は、それぞれ、バリスタ44の保護電圧Vpよりも小さい値を選定する。なお、実施形態においてバリスタ44や保護抵抗42は、必ずしも設けられなくてもよく、必要に応じて設けられる。
For example, the Zener voltage Vz1 of the Zener diode 81 and the Zener voltage Vz2 of the
図13(a)~図13(g)及び図14(a)~図14(f)は、実施形態に係る検知回路の動作の一例を模式的に表すグラフである。これらの図は、図12に表した人体検知センサ10による着座検知において、入力端子15に過電圧(ノイズ)が生じた場合を表す。これらの図において、縦軸は信号(電圧)を表し、横軸は、時間を表す。図14(a)、図14(b)、図14(c)、図14(d)、図14(e)、図14(f)は、それぞれ、図13(b)、図13(c)、図13(d)、図13(e)、図13(f)、図13(g)の一部を拡大して表している。
13 (a) to 13 (g) and 14 (a) to 14 (f) are graphs schematically showing an example of the operation of the detection circuit according to the embodiment. These figures show the case where an overvoltage (noise) occurs in the
図13(a)に表したように、人体HBの着座の検知に際して、まず制御部16は、トランジスタ54のベース側の信号S3をHiとする。これにより、積分手段52の信号がリセットされる。その後、図13(b)に表したように、第1状態と第2状態とを周期的に交互に繰り返すスイッチング動作が行われる。すると、静電容量C1の充電と放電とが交互に繰り返され、図13(c)に表したように、入力端子15の波形が振動する。これに伴い、積分手段には、静電容量C1から放電された電荷が積分され、図13(g)に表したように、信号S2の基準値からの変化が大きくなる。
As shown in FIG. 13A, when detecting the seating of the human body HB, the
このような積分動作において、図13(c)に表したように、入力端子の電圧が大きく変動する場合がある。例えば、図14(b)に表したように、時刻T26において、入力端子15に瞬間的なノイズが入る。そして、時刻T26と時刻T27との間のように、入力端子15のノイズは、振動しながら減衰する。
In such an integration operation, as shown in FIG. 13 (c), the voltage of the input terminal may fluctuate greatly. For example, as shown in FIG. 14 (b), at time T26, momentary noise enters the
例えば、入力端子15にプラスの過電圧が生じた場合、図13(d)及び図14(c)に表したように、トランジスタ84のベース側の信号S4がLoからHiとなる。例えば、信号S4にパルスが生じる。このようにして、過電圧検知手段11は、入力端子15の過電圧を検知する。過電圧検知手段11における過電圧検知は、過電圧がツェナーダイオードのツェナー電圧を越えると動作する。より具体的には、プラスの過電圧の場合は、入力端子15の電圧が所定値(Vf1+Vz1+Vbe1)を超えた場合に、過電圧が検知される。ここで、Vf1はダイオード80の順方向電圧であり、Vz1はツェナーダイオード81のツェナー電圧であり、Vbe1はトランジスタ84のベースエミッタ間電圧である。マイナスの過電圧の場合は、入力端子15の電圧が所定値(VCC-Vbe2-Vz2-Vf2)を下回った場合に、過電圧が検知される。ここで、VCCは電源電圧であり、Vbe2はトランジスタ83のベースエミッタ間電圧であり、Vz2はツェナーダイオード82のツェナー電圧であり、Vf2はダイオード89の順方向電圧である。なお、過電圧検知手段11において検出する所定値(過電圧)は、ノイズが検知結果に与える誤差の大きさを考慮して、誤検知が抑制できるように適宜定めればよい。
For example, when a positive overvoltage occurs in the
過電圧検知手段11においてプラスまたはマイナスの過電圧が検知されると、オフディレイ手段19のコンデンサ93が放電される。これにより、インバータ回路95の入力側の電圧が変動し、図13(e)及び図14(d)に表したように、インバータ回路95の出力側の信号S5がLoからHiとなる。例えば、信号S5にパルスが生じる。このパルスの幅は、コンデンサ93や抵抗91によるCR時定数に対応する。
When a positive or negative overvoltage is detected by the
オフディレイ手段19の出力、すなわち信号S5は、OR回路74に入力される。そのため、OR回路74の出力(信号S6)は、信号S5がHiの場合、制御部16からの入力(信号S1)によらず、Hiとなる。これにより、静電容量検出手段17は、第1スイッチ71がオンで第2スイッチ72がオフの第1状態となる。言い換えれば、過電圧が検知されると、静電容量検出手段17は、強制的に第1状態とされる。
The output of the off-delay means 19, that is, the signal S5 is input to the
この第1状態は、信号S5がHiである間、継続する。第1状態においては、第2スイッチ72がオフであるため、積分手段52に電荷が積分されず、入力端子15のノイズも積分されない。そのため、例えば図14(f)に示したように、時刻T26から時刻T27の間において、信号S2は、変化しない。
This first state continues while the signal S5 is Hi. In the first state, since the
また、第1スイッチ71がオンであるため、入力端子15が電源電圧VCCと繋がるので、インピーダンスの低い電源へノイズが逃げやすくなる。つまり、ノイズを積分しないためには、過電圧が検知されると第2スイッチ72を強制的にオフするだけでも良く、そのような制御を行った場合は、第1スイッチ71及び第2スイッチ72の両方がオフになる状態(言わば、第3状態)が起こり得るが、両方がオフの場合に比べて、第1状態では第1スイッチ71がオンであることにより、ノイズが早く減衰しやすくなる。
Further, since the
その後、信号S5がHiから再びLoとなると、OR回路74の出力(信号S6)は、信号S1に応じて、再びHiとLoとを周期的に繰り返すこととなる。すなわち、静電容量検出手段17は、制御部16からの入力に基づいたスイッチング動作を再開する。
After that, when the signal S5 changes from Hi to Lo again, the output of the OR circuit 74 (signal S6) periodically repeats Hi and Lo again in response to the signal S1. That is, the capacitance detecting means 17 restarts the switching operation based on the input from the
このように、実施形態においては、入力端子15にノイズが入った瞬間と、その直後の所定時間、積分動作を休止する。この所定時間は、例えば信号S5のパルスの幅によって調節することができる。図14(c)及び図14(d)に表したように、信号S5のパルスは、信号S4のパルスよりも長い。例えば、信号S5のパルス幅は、図14(b)の時刻T26以降において入力端子15のノイズが振動しながら減衰して小さくなるまでの間、信号S5がHiとなるように、定められる。例えば、信号S5のパルス幅は、10μs以上100μs以下である。
As described above, in the embodiment, the integration operation is paused at the moment when noise enters the
電源回路の容量成分や誘導成分によりノイズが減衰振動する場合であっても、オフディレイ手段19により、ノイズが小さくなるまで積分動作の再開を待つことができる。例えば、スイッチング動作の一時停止によって、第1状態の継続時間は、スイッチング動作による周期的な第1状態の継続時間よりも長くなる。すなわち、例えば、図14(e)の例では、時刻T26から時刻T28までの第1状態の継続時間は、時刻T24から時刻T25までの第1状態の継続時間よりも長い。実施形態においては、ノイズが入った瞬間、及び、その後の電圧の揺れに対し、積分を中断するので、ノイズが積分されて大きな誤差が生じることを抑制することができる。 Even when the noise is damped and vibrated due to the capacitance component or the inductive component of the power supply circuit, the off-delay means 19 can wait for the restart of the integration operation until the noise becomes small. For example, by pausing the switching operation, the duration of the first state becomes longer than the duration of the periodic first state by the switching operation. That is, for example, in the example of FIG. 14 (e), the duration of the first state from the time T26 to the time T28 is longer than the duration of the first state from the time T24 to the time T25. In the embodiment, since the integration is interrupted at the moment when the noise enters and the voltage fluctuation thereafter, it is possible to suppress the noise from being integrated and causing a large error.
なお、このとき、ノイズと信号S1のタイミング次第では、本来の信号(静電容量C1の電荷)が積分されなくなる。その場合、1回のスイッチング動作分の積分値(静電容量C1の1回の充放電による信号S2の変化量)が誤差になるが、1回の測定静電容量で例えば1000回のスイッチング動作で積分するなら、その影響は0.1%に過ぎない。図9の参考例に係る人体検知センサでは、ノイズによる誤差は数%になる場合もあるため、実施形態のように積分動作を中断してノイズを積分しないことにより、大きな誤差が生じることを抑制することができる。したがって、ノイズによって人体の誤検知が生じることを抑制することができる。 At this time, depending on the timing of the noise and the signal S1, the original signal (charge of the capacitance C1) cannot be integrated. In that case, the integrated value for one switching operation (the amount of change in the signal S2 due to one charge / discharge of the capacitance C1) becomes an error, but for example, 1000 switching operations with one measured capacitance. If integrated with, the effect is only 0.1%. In the human body detection sensor according to the reference example of FIG. 9, the error due to noise may be several percent. Therefore, by interrupting the integration operation and not integrating the noise as in the embodiment, it is possible to suppress the occurrence of a large error. can do. Therefore, it is possible to suppress the occurrence of false detection of the human body due to noise.
以上説明したように、実施形態においては、過電圧検知手段11が入力端子15における過電圧を検知すると、静電容量検出手段17は、第1状態と第2状態とを交互に繰り返すスイッチング動作を一時停止して、第1スイッチ71及び第2スイッチ72を第1状態とする。その後、静電容量検出手段17は、スイッチング動作を再開する。
このような構成によれば、例えば電源などのノイズによって入力端子15に過電圧が生じた場合に、静電容量検出手段17がスイッチング動作を一時停止して、第1状態となることで、積分手段の積分(電荷の蓄積)が中断されるため、ノイズに起因して積分値に大きな誤差が生じることを抑制することができる。したがって、ノイズによって誤検知が生じることを抑制できる。
As described above, in the embodiment, when the
According to such a configuration, when an overvoltage occurs in the
また、オフディレイ手段19は、過電圧検知手段11が過電圧を検知した場合に、静電容量検出手段17に第1状態を所定時間継続させる。
このような構成によれば、第1状態が継続されることで、積分手段の積分の中断が継続されるため、ノイズによって誤検知が生じることをより抑制することができる。
例えば、過電圧(ノイズ)の印加によって、便座装置の回路の基準電圧(二次GND)に電位変動が発生することがある。このとき、例えば、便座装置の回路に容量成分や誘導成分が含まれることなどに起因して、入力端子に電位変動が生じた状態が継続する場合がある。この電位変動によって静電容量検出に大きな誤差が生じる恐れがある。すなわち、便座装置の回路には容量成分や誘導成分があるため、印加された過電圧が一瞬であっても、ノイズによる電位変動は直ちにゼロにはならず、収束までにある程度の時間を要する。これに対して、実施形態によれば、オフディレイ手段によって第1状態を所定時間継続することにより、積分手段の積分の中断が継続されるため、ノイズによる電位変動が収束するまでの時間が確保され、積分値にノイズに起因した大きな誤差が生じることを抑制することができる。したがって、ノイズによって誤検知が生じることをより抑制できる。
Further, the off-delay means 19 causes the capacitance detecting means 17 to continue the first state for a predetermined time when the
According to such a configuration, by continuing the first state, the interruption of the integration of the integrating means is continued, so that it is possible to further suppress the occurrence of erroneous detection due to noise.
For example, the application of an overvoltage (noise) may cause a potential fluctuation in the reference voltage (secondary GND) of the circuit of the toilet seat device. At this time, for example, the circuit of the toilet seat device may contain a capacitance component or an inductive component, so that the state in which the potential fluctuation occurs in the input terminal may continue. This potential fluctuation may cause a large error in capacitance detection. That is, since the circuit of the toilet seat device has a capacitance component and an inductive component, even if the applied overvoltage is momentary, the potential fluctuation due to noise does not immediately become zero, and it takes a certain amount of time to converge. On the other hand, according to the embodiment, by continuing the first state for a predetermined time by the off-delay means, the interruption of the integration of the integrating means is continued, so that the time until the potential fluctuation due to noise converges is secured. Therefore, it is possible to suppress the occurrence of a large error due to noise in the integrated value. Therefore, it is possible to further suppress the occurrence of false detection due to noise.
また、既に述べたとおり、熱拡散シートを検知電極12に用いた場合は、検知電極12の面積が大きいことにより、着座検出範囲が広くなり、着座位置による誤検知を抑制することができる。一方、検知電極12が大きい場合には、検知電極12の静電容量が大きいために、充放電時間が長くなり、静電容量の検出の時間が長くなる。このため、静電容量の検出中に、ノイズ(例えば短周期で発生する電源ラインのノイズなど)によって、入力端子15に過電圧が生じる頻度が高くなる。このような場合でも、静電容量検出手段17が静電容量の検出を一時停止することにより、ノイズによって誤検知が生じることを抑制できる。したがって、着座検出範囲を広くしつつ、ノイズによる誤検知を抑制することができる。
Further, as described above, when the heat diffusion sheet is used for the
なお、実施形態において過電圧検出手段が検知するノイズは、必ずしも上述したような電源からのノイズによるものに限らず、入力端子15に過電圧が生じるものであればよい。
The noise detected by the overvoltage detecting means in the embodiment is not necessarily limited to the noise from the power supply as described above, and may be any noise that causes an overvoltage at the
また、検知電極12は、ヒータ204の熱拡散シートに限らず、熱拡散シートとは別に設けられていてもよい。熱拡散シートは、例えば便座114の内表面130bの略全体にわたって配置された金属泊であり、ヒータ204の熱を内表面130bに拡散させる。この場合にも、例えば便座114の内表面130bに、検知電極12を配置することができる。例えば、検知電極12は、熱拡散シートの上に重ねてもよいし、熱拡散シートの下に重ねてもよい。いずれの配置においても、金属である熱拡散シートは人体と静電結合し、検知電極12とも静電結合するので、検知電極12から熱拡散シートを経由して人体との静電容量を測定することが可能となる。或いは、熱拡散シートの、検知電極12と重なる部分のみを切り欠いて、熱拡散シートの静電的な影響を除いてもよい。この場合、検知電極12の面積は、熱拡散シート250の面積よりも小さくてもよい。また、検知電極12の配置は、必ずしも内表面130bでなくてもよい。検知電極12の配置は、便座114に着座した人体を適切に検知することができる任意の位置でよい。
Further, the
また、実施形態に係る人体検知センサは、上述したような自己容量型に限らず、相互容量型であってもよい。相互容量型の静電容量式センサにおいては、検知電極が送信電極と受信電極とを有する。検知回路は、送信電極及び受信電極と電気的に接続される。人体の有無により、検知電極の周囲における電界が変化するため、所定の周波数のパルス信号を送信電極に送信したときの、受信電極の受信電荷量が変化する。検知回路は、受信電極の受信電荷量を検知電極の静電容量として計測する。静電容量の変化により、人体の有無を判定できる。 Further, the human body detection sensor according to the embodiment is not limited to the self-capacity type as described above, and may be a mutual capacity type. In the mutual capacitance type capacitive sensor, the detection electrode has a transmission electrode and a reception electrode. The detection circuit is electrically connected to the transmitting electrode and the receiving electrode. Since the electric field around the detection electrode changes depending on the presence or absence of the human body, the amount of received charge of the receiving electrode when a pulse signal having a predetermined frequency is transmitted to the transmitting electrode changes. The detection circuit measures the amount of received charge of the receiving electrode as the capacitance of the detecting electrode. The presence or absence of a human body can be determined by the change in capacitance.
図15は、実施形態に係る別の便座装置を模式的に表すブロック図である。
図15に表した便座装置111は、前述の検知回路14の代わりに検知回路14bを有する。便座装置111は、後述するように、検知回路14bの静電容量検出手段17bによるスイッチング動作、および、制御部16の動作において、前述の便座装置110と異なる。これ以外については、便座装置111の構成の説明には便座装置110と同様の説明を適用することができる。
FIG. 15 is a block diagram schematically showing another toilet seat device according to the embodiment.
The
検知回路14bには、過電圧検知手段11及びオフディレイ手段19が設けられていない。また、検知回路14bは、静電容量検出手段17の代わりに静電容量検出手段17bを有する。静電容量検出手段17bには、静電容量検出手段17と比べて、OR回路74が設けられていない。静電容量検出手段17bにおいては、信号S1がスイッチ71及びインバータ回路73の入力信号となる。これ以外については、検知回路14bの構成の説明には、検知回路14と同様の説明を適用することができる。
The
すなわち、便座装置111は、便座114、検知電極12、静電容量検出手段17b、及び制御部16、を有する。検知電極12は、便座114への人体の着座に応じて静電容量C1が変化する。静電容量検出手段17bは、検知電極12と電気的に接続されており、検知電極12の静電容量C1の変化を検出する。制御部16は、静電容量検出手段の検知結果(積分値)に基づいて、人体の着座の有無を判定する。なお、検知回路14bにおいても、検知回路14と同様に、過電圧検知手段11、オフディレイ手段19及びOR回路74が設けられ、静電容量の検出の一時停止や再開が行われてもよい。
That is, the
静電容量検出手段17bは、第1スイッチ71、第2スイッチ72、及び積分手段52を有する。前述したように、第1、2スイッチ71、72は、例えばトランジスタなどのの素子を含むアナログスイッチである。第1スイッチ71は、所定電圧(電源電圧VCC)と検知電極12とを接続する。第1スイッチ71をオンとすることで、所定電圧と検知電極12とが導通し、第1スイッチ71をオフとすると、所定電圧と検知電極12とが非導通となる。第2スイッチ72は、積分手段52と検知電極12とを接続する。第2スイッチ72をオンとすることで、積分手段52と検知電極12とが導通し、第2スイッチ72をオフとすること、積分手段52と検知電極12とが非導通となる。
The
静電容量検出手段17bは、スイッチング動作によって、検知電極12の静電容量C1の変化を検出する。スイッチング動作は、第1状態(充電)と第2状態(放電)とを所定の周波数で交互に繰り返して、所定の周波数のパルス信号を検知電極12に送信する動作である。前述したように、第1状態では、第1スイッチ71がオン、第2スイッチ72がオフである。第1状態は、検知電極12にパルス信号を送信して検知電極12を所定電圧にし、検出容量(静電容量C1及び静電容量C2)を充電する。第2状態では、第1スイッチ71がオフ、第2スイッチ72がオンである。第2状態は、の検出容量を放電する。積分手段52は、検知電極12から放電される電荷を蓄える。
The
静電容量検出手段17bは、第1状態と第2状態とを繰り返すスイッチング動作の周波数を互いに異なる複数の周波数に変更可能である。言い換えれば、静電容量検出手段17bは、周波数の異なる複数のパルス信号を検知電極12に送信可能である。なお、スイッチング動作の周波数、すなわちパルス信号の周波数は、信号S1の周波数であり、制御部16によって制御される。
The
例えば、静電容量検出手段17bは、スイッチング動作の周波数を、第1周波数と、第1周波数とは異なる第2周波数と、に切り替え可能である。言い換えれば、スイッチング動作には、第1周波数の第1スイッチング動作と、第2周波数の第2スイッチング動作と、がある。第1スイッチング動作は、第1周波数の信号S1により、第1周波数で第1状態と第2状態とを繰り返し、第1周波数でパルス信号を送信する。第1スイッチング動作は、第1状態及び第2状態を第1周波数で所定回数繰り返し、すなわち所定数のパルス信号を第1周波数で送信し、静電容量C1の変化を検出する。同様に、第2スイッチング動作は、第1状態及び第2状態を第2周波数で所定回数繰り返し、すなわち所定数のパルス信号を第2周波数で送信し、静電容量C1の変化を検出する。なお、信号S1の周波数が異なる場合でも、繰り返しの所定回数が同じであれば、積分手段52に蓄積される電荷は等しくなる。すなわち、信号S1の周波数を変化させても、静電容量の検出結果に対し、原理的には影響は無い。
For example, the
例えば、静電容量検出手段17bは、スイッチング動作の周波数を所定のタイミングまたはランダムなタイミングで変更する。例えば、静電容量検出手段17bは、第1スイッチング動作と第2スイッチング動作とを交互に繰り返してもよい。ただし、これに限らず、スイッチング動作の周波数は、適宜のタイミングで変更することができる。また、スイッチング動作の周波数は、第1周波数及び第2周波数の2つの周波数だけでなく、3つ以上でもよい。
For example, the capacitance detecting means 17b changes the frequency of the switching operation at a predetermined timing or a random timing. For example, the
図16(a)、図16(b)、図17(a)及び図17(b)は、実施形態に係るスイッチング動作を模式的に表すグラフである。
これらの図において、縦軸は信号(電圧)を表し、横軸は、時間を表す。図16(a)及び図16(b)は、静電容量検出手段17bによる、第1周波数の第1スイッチング動作を例示する。図17(a)及び図17(b)は、静電容量検出手段17bによる、第2周波数の第2スイッチング動作を例示する。
16 (a), 16 (b), 17 (a), and 17 (b) are graphs schematically showing the switching operation according to the embodiment.
In these figures, the vertical axis represents a signal (voltage) and the horizontal axis represents time. 16 (a) and 16 (b) illustrate the first switching operation of the first frequency by the capacitance detecting means 17b. 17 (a) and 17 (b) illustrate the second switching operation of the second frequency by the
図16(a)は、第1周波数の信号S1を表し、図16(b)は、図16(a)のように信号S1が変化したときの信号S100を表す。同様に、図17(a)は、第2周波数の信号S1を表し、図17(b)は、図17(a)のように信号S1が変化したときの信号S100を表す。信号S1がHiのとき、静電容量検出手段17bは、第1状態(充電)であり、信号S1がLoのとき、静電容量検出手段17bは、第2状態(放電)である。
16 (a) shows the signal S1 of the first frequency, and FIG. 16 (b) shows the signal S100 when the signal S1 changes as shown in FIG. 16 (a). Similarly, FIG. 17 (a) represents the signal S1 of the second frequency, and FIG. 17 (b) represents the signal S100 when the signal S1 changes as shown in FIG. 17 (a). When the signal S1 is Hi, the
図16(b)及び図17(b)において、実線の波形は、後述する減衰振動が生じた場合の波形であり、点線の波形は、その減衰振動がないと仮定した場合の波形である。すなわち、点線の波形は、実線の波形から後述する減衰振動の影響を取り除いた波形であり、例えば設計上の理想の波形に相当する。なお、前述した実施形態に係る便座装置110及び参考例に係る便座装置に関する説明やグラフ(例えば図8(b)、図11(b)、図14(b)など)においては、説明のため便宜上、この減衰振動を省略している。
In FIGS. 16 (b) and 17 (b), the solid line waveform is the waveform when the damped vibration described later occurs, and the dotted waveform is the waveform when it is assumed that there is no damped vibration. That is, the dotted line waveform is a waveform obtained by removing the influence of the damping vibration described later from the solid line waveform, and corresponds to, for example, an ideal waveform in design. In addition, in the explanation and graph (for example, FIG. 8B, FIG. 11B, FIG. 14B, etc.) regarding the
図16(a)に表したように、例えば、時刻T31において静電容量検出手段17bは、第2状態から第1状態に切り替わる。そして、時刻T31から時刻T32まで第1状態が継続する。時刻T32において静電容量検出手段17bは、第1状態から第2状態に切り替わる。そして、時刻T32から時刻T33まで第2状態が継続する。第1スイッチング動作では、時刻T31から時刻T33までと同様の動作が周期的に繰り返される。 As shown in FIG. 16A, for example, at time T31, the capacitance detecting means 17b switches from the second state to the first state. Then, the first state continues from the time T31 to the time T32. At time T32, the capacitance detecting means 17b switches from the first state to the second state. Then, the second state continues from the time T32 to the time T33. In the first switching operation, the same operation as from time T31 to time T33 is periodically repeated.
図17(a)に表したように、例えば、時刻T41において静電容量検出手段17bは、第2状態から第1状態に切り替わる。そして、時刻T41から時刻T42まで第1状態が継続する。時刻T42において静電容量検出手段17bは、第1状態から第2状態に切り替わる。そして、時刻T42から時刻T43まで第2状態が継続する。第2スイッチング動作では、時刻T41から時刻T43までと同様の動作が周期的に繰り返される。 As shown in FIG. 17A, for example, at time T41, the capacitance detecting means 17b switches from the second state to the first state. Then, the first state continues from the time T41 to the time T42. At time T42, the capacitance detecting means 17b switches from the first state to the second state. Then, the second state continues from the time T42 to the time T43. In the second switching operation, the same operation as from time T41 to time T43 is periodically repeated.
前述したように、第1周波数と第2周波数とは互いに異なる。すなわち、第1スイッチング動作の周期P1(例えば時刻T31から時刻T33まで)は、第2スイッチング動作の周期P2(例えば時刻T41から時刻T43まで)と異なる。周期P2は、周期P1よりも長い。 As mentioned above, the first frequency and the second frequency are different from each other. That is, the cycle P1 of the first switching operation (for example, from time T31 to time T33) is different from the cycle P2 of the second switching operation (for example, from time T41 to time T43). The period P2 is longer than the period P1.
静電容量検出手段17bは、スイッチング動作の周波数を変更する際に、第1状態及び第2状態の一方の時間を可変とし、第1状態及び第2状態の他方の時間を固定とする。すなわち、第1スイッチング動作における第1状態及び2状態の一方(以下「可変する側」と呼ぶ場合がある)の継続時間は、第2スイッチング動作における可変する側の継続時間と異なり、第1スイッチング動作における第1状態及び2状態の他方(以下「固定する側」と呼ぶ場合がある)の継続時間は、第2スイッチング動作におけるの固定する側の継続時間と同じである。
When the frequency of the switching operation is changed, the
例えば、この例では、第1状態(充電)の時間が可変であり、第2状態(放電)の時間が固定である。より具体的には、図16(a)に表した第1スイッチング動作における第1状態の継続時間P11(例えば時刻T31から時刻T32まで)は、図17(a)に表した第2スイッチング動作における第1状態の継続時間P21(例えば時刻T41から時刻T42まで)よりも短い。一方、図16(a)に表した第1スイッチング動作における第2状態の継続時間P12(例えば時刻T32から時刻T33まで)は、図17(a)に表した第2スイッチング動作における第2状態の継続時間P22(例えば時刻T42から時刻T43まで)と同じである。 For example, in this example, the time of the first state (charging) is variable and the time of the second state (discharging) is fixed. More specifically, the duration P11 (for example, from time T31 to time T32) of the first state in the first switching operation shown in FIG. 16A is the second switching operation shown in FIG. 17A. It is shorter than the duration P21 of the first state (for example, from time T41 to time T42). On the other hand, the duration P12 (for example, from time T32 to time T33) of the second state in the first switching operation shown in FIG. 16A is the second state in the second switching operation shown in FIG. 17A. It is the same as the duration P22 (for example, from time T42 to time T43).
なお、実施形態においては、スイッチング動作の周波数を変更する際に、第1状態の時間を固定とし、第2状態の時間を可変としてもよい。また、時間を「固定」するとは、厳密に変化しないことだけでなく、ばらつき(例えば回路を構成する素子の経時的な特性変化などによるばらつき)の範囲で僅かに変化してもよい。 In the embodiment, when the frequency of the switching operation is changed, the time of the first state may be fixed and the time of the second state may be variable. Further, "fixing" the time means not only that the time does not change exactly, but also that the time may change slightly within a range of variation (for example, variation due to a change in the characteristics of the elements constituting the circuit with time).
スイッチング動作の周波数を変更することにより、特定の周波数のノイズによって静電容量の検知結果に生じる誤差を小さくすることができる。一方、例えば、図16(b)及び図17(b)に表したように、スイッチング動作において第1状態と第2状態とを切り替えると、検知電極の電位が振動することがある。例えば、後述するように、第1状態及び前記第2状態において検出容量を充放電する電流が流れる回路は、互いに直列に接続されたLCR(インダクタ、キャパシタ及び抵抗)を含む。そのため、第1状態と第2状態とを切り替えたときに、検知電極12の電位が、そのLCRに応じて減衰振動することがある。この減衰振動は、第1状態及び第2状態のいずれにおいても同様に発生する。ここで、スイッチング動作の周波数を変更すると、検知電極の電位の振動が静電容量の検知結果に与える影響が変化し、その結果、人体の有無の誤検知が生じる恐れがある。これに対して、スイッチング動作の周波数を変更する際、第1状態及び第2状態の他方の時間を固定とすることにより、検知電極の電位の振動の影響の、周波数の変更による変化を低減することができる。これにより、誤検知が生じることを抑制できる。このことについて、以下、具体例を参照して説明する。
By changing the frequency of the switching operation, it is possible to reduce the error caused in the detection result of the capacitance due to the noise of a specific frequency. On the other hand, for example, as shown in FIGS. 16B and 17B, when the first state and the second state are switched in the switching operation, the potential of the detection electrode may vibrate. For example, as will be described later, the circuit through which the current for charging / discharging the detection capacitance flows in the first state and the second state includes LCRs (inductors, capacitors and resistors) connected in series with each other. Therefore, when the first state and the second state are switched, the potential of the
検知電極12は、その測定環境に存在するノイズの影響を受ける。一般的なノイズはホワイトノイズと呼ばれ、多くの周波数の成分が含まれるランダムノイズである。一定の周波数で充放電動作、すなわち積分動作を繰り返せば、ランダムノイズと積分動作のタイミングは様々となり特定のパターンに限定されないため、ノイズの影響は多数回の積分動作によって平均化され、最終的に(積分回数が多ければ)ノイズの影響は実質的にゼロになる。
The
ところが、ノイズが特定の周波数を持つ場合がある。例えば、スイッチング電源やモーター、無線機器のように、動作に応じて特定の周波数のノイズを出すものがある。そのノイズ周波数と充放電の周波数とが同期する場合、つまり整数比の関係にある場合、充放電動作に対するノイズの影響が毎回同じ条件となり、充放電の繰り返しでノイズの影響が蓄積され、検知結果(積分値)に大きな誤差を与え、容量検出は誤検知となる。 However, noise may have a specific frequency. For example, there are devices such as switching power supplies, motors, and wireless devices that emit noise of a specific frequency depending on the operation. When the noise frequency and the charge / discharge frequency are synchronized, that is, when there is an integer ratio relationship, the influence of noise on the charge / discharge operation becomes the same condition every time, and the influence of noise is accumulated by repeating charging / discharging, and the detection result. A large error is given to (integrated value), and capacity detection becomes false detection.
このような場合、充放電周波数(スイッチング動作の周波数)を変えて、充放電動作がノイズと同期しないようにする対策が考えられる。なお、充放電周波数を変える条件は、通常の測定段階で充放電周波数をランダムに変更する方法(周波数バースト)や、着座/非着座の判定が変わったときに、異なる充放電周波数で測定して結果を確認する、等の方法がある。 In such a case, it is conceivable to change the charge / discharge frequency (frequency of the switching operation) so that the charge / discharge operation is not synchronized with the noise. The conditions for changing the charge / discharge frequency are the method of randomly changing the charge / discharge frequency in the normal measurement stage (frequency burst) and the measurement at different charge / discharge frequencies when the seating / non-seating judgment changes. There are methods such as checking the result.
一方、この例では、容量検出回路の充放電動作は、図15の破線で表した経路DLで行われる。静電容量検出手段17bは二次側にあり、検知電極12はヒータ204と静電結合しており、すなわち人体が着座する前に、非着座状態で既に大きな静電容量C2があり、静電容量検出手段17bは、この静電容量C2に対して充放電する。充放電は電気的な動作なので閉回路を成すものであり、静電容量検出手段17bから検知電極12、ヒータ204、電源ライン30a(スイッチング素子220がオンの場合は30bも含む)、ラインフィルタのコイル38、一次-二次間のコンデンサ37を経由して二次GNDに戻る経路が充放電回路となる。
On the other hand, in this example, the charge / discharge operation of the capacitance detection circuit is performed by the path DL represented by the broken line in FIG. The
この閉回路には、保護抵抗42、検知電極12とヒータ204との結合容量(静電容量C2)、コイル38、一次-二次間のコンデンサ37という電気的要素が直列に接続されている。ここで、一次-二次間のコンデンサ37は、静電容量C2に比較して十分に大きい(例えば10倍以上)ので、充放電経路の静電容量(直列容量)は、静電容量C2にほぼ等しくなる。つまり、一次-二次間のコンデンサ37はほぼ短絡とみなして除外してよい。すると、保護抵抗42のR、結合容量(静電容量C2)のC、ラインフィルタ(コイル38)のLが直列となり、LCR直列共振の減衰振動が発生する回路が構成される。充放電動作は、検知電極12に対し、充電時は電源電圧を、放電時は積分電圧を、交互にパルス出力する動作となるので、その電位変化を要因として、充放電動作の閉回路にLCR共振の減衰振動が発生する。そして、この振動は、静電容量検出手段の積分値の誤差要因となる。
In this closed circuit, electrical elements such as a
このように、充放電するときに検知電極12に電流を流す回路は、LCR直列回路を含む。すなわち、第1状態において検出容量を充電する電流、及び第2状態において検出容量から放電される電流が流れる回路は、互いに直列に接続されたインダクタ、キャパシタ及び抵抗を含む。そのため、第1状態から第2状態への切り替え、または、第2状態から第1状態への切り替えによって、検知電極12の電位に減衰振動が生じることがある。
As described above, the circuit for passing a current through the
なお、実施形態において、検知電極12の充放電経路は、必ずしも図15の例に限らない。充放電経路に接続されるLCRは、必ずしも、ラインフィルタのコイル38、検知電極12の結合容量(静電容量C2)及び保護抵抗42でなくてもよい。また、便座装置には、便座の暖房機能だけでなく、衛生洗浄機能等を有する場合があり、そのための電気的な負荷(モーター等)の要素が新たなLCR成分として加わる場合も有り得る。よって、検知電極12の充放電経路は、便座装置全体の抵抗成分と誘導成分と容量成分とを含み、充電時及び放電時の少なくともいずれかにおいて、検知電極12の電位が減衰振動するものである。
In the embodiment, the charge / discharge path of the
このような電位の振動が誤差要因となる具体例について説明する。
静電容量の検出においては、検知電極12を一定の電圧Vで充電し、検知電極12が持つ静電容量C2に比例した電荷(Q=C×V)をため、これを放電して積分することで、電気信号に変換する。このため、例えば、充電電圧Vの部分が一定でなければ原理的に成り立たず、充電電圧Vの変動分は静電容量検出手段の検出誤差となる場合がある。LCRの減衰振動は、Q=C×VのVの部分を変化させるので、充電時、放電時共に静電容量の検出誤差の要因となる。
A specific example in which such potential vibration causes an error will be described.
In the detection of capacitance, the
図18(a)及び図18(b)は、検知回路の動作の一例を模式的に表すグラフである。
図18(a)及び図18(b)は、図8(a)及び図8(b)に示した波形においてLCRによる減衰振動が生じた場合の波形であり、時間軸をさらに拡大した図である。つまり、充放電時の波形は、実際には、このような波形となる場合がある。
18 (a) and 18 (b) are graphs schematically showing an example of the operation of the detection circuit.
18 (a) and 18 (b) are waveforms when damping vibration due to LCR occurs in the waveforms shown in FIGS. 8 (a) and 8 (b), and is a diagram in which the time axis is further enlarged. be. That is, the waveform at the time of charging / discharging may actually be such a waveform.
図18(a)に示したように、時刻T51において、静電容量検出手段は、第2状態から第1状態に切り替わる。時刻T51から時刻T52まで第1状態が継続する。時刻T52において、静電容量検出手段は、第1状態から第2状態に切り替わる。時刻T52から時刻T53まで第2状態が継続する。 As shown in FIG. 18A, at time T51, the capacitance detecting means switches from the second state to the first state. The first state continues from time T51 to time T52. At time T52, the capacitance detecting means switches from the first state to the second state. The second state continues from time T52 to time T53.
図18(b)において、充電終了時(例えば時刻T52)の電圧が、本来の充電電圧(電源電圧VCC)から減衰振動によってずれている場合、この電圧差ΔVが誤差要因となる。図18(b)の場合、充電終了電圧が電源電圧VCCよりも低いので、検知電極12の充電電圧が低くなり、充電される電荷が減り、放電時に積分される電荷も減り、静電容量の検知結果は小さくなる。つまり、充電の終了時点の振動成分が検出誤差になる。
In FIG. 18B, when the voltage at the end of charging (for example, time T52) deviates from the original charging voltage (power supply voltage VCS) due to damped vibration, this voltage difference ΔV becomes an error factor. In the case of FIG. 18B, since the charge end voltage is lower than the power supply voltage VCS, the charge voltage of the
同様に、放電時は振動成分が積分される。これは、積分中の面積IS(理想の波形に対する電圧差×時間)で影響する。設計上の理想の波形に対して面積ISの総和がゼロでなければ、誤差となる。以上のように、積分中の振動成分が(振動が無い場合の)理想値からの検出誤差となる。なお、理想の波形及び理想値とは、LCRによる減衰振動が無い場合の波形及び電圧値である。面積ISは、減衰振動がない場合の波形(破線)と、減衰振動がある場合の波形(実線)と、の差を時間で積分した積分値である。放電時の積分中においては、面積ISが誤差要因となる。つまり、放電期間中の振動成分の積分値が検出誤差になる。 Similarly, the vibration component is integrated during discharge. This is affected by the area IS (voltage difference with respect to the ideal waveform x time) during integration. If the sum of the area IS is not zero with respect to the ideal waveform in design, an error will occur. As described above, the vibration component during integration is the detection error from the ideal value (when there is no vibration). The ideal waveform and ideal value are waveforms and voltage values when there is no damped vibration due to LCR. The area IS is an integrated value obtained by integrating the difference between the waveform (broken line) when there is no damped vibration and the waveform (solid line) when there is damped vibration over time. The area IS becomes an error factor during the integration at the time of discharge. That is, the integrated value of the vibration component during the discharge period becomes the detection error.
着座センサ(制御部16)は、検知電極12とヒータ204との間の静電容量C2に、検知電極12と人体HBとの間の静電容量C1が加わり、積分値が変化したときに着座有りと判定する。つまり、静電容量C2を基準に、検知容量が相対的に増加することが判別できれば良いので、検出誤差があったとしても、それが一定であれば、着座検知(着座判定)への影響を抑えることができる。そもそも、人体の着座検出という目的からすれば、静電容量C2自体が固定の検出誤差である。
The seating sensor (control unit 16) is seated when the capacitance C2 between the
よって、充放電時間を固定とすれば、LCRによる減衰振動の影響が固定され、これを検知容量の固定のオフセット成分として扱うことで、着座判定を行うことができる。 Therefore, if the charge / discharge time is fixed, the influence of the damped vibration due to the LCR is fixed, and by treating this as a fixed offset component of the detection capacity, the seating determination can be performed.
充放電時間が一定であればLCRによる減衰振動の影響を固定できるが、前述の特定の周波数のノイズの影響を回避するため、充放電時間、すなわち、充放電周波数を変更する場合がある。すると、LCRによる減衰振動の影響が変化し、静電容量の検知結果に差異が生じて、着座状態を誤検知する恐れがある。 If the charge / discharge time is constant, the influence of the damped vibration due to the LCR can be fixed, but in order to avoid the influence of the noise of the specific frequency described above, the charge / discharge time, that is, the charge / discharge frequency may be changed. Then, the influence of the damped vibration due to the LCR changes, a difference occurs in the detection result of the capacitance, and there is a possibility that the seated state is erroneously detected.
図19(a)及び図19(b)は、検知回路の動作の一例を模式的に表すグラフである。
図19(a)及び図19(b)は、図18(a)及び図18(b)において、充放電時間を短くした場合を表す。すなわち、図19(a)及び図19(b)は、例えばノイズ対策を目的として、充放電周波数(スイッチング動作の周波数)を高くした場合を表す。
19 (a) and 19 (b) are graphs schematically showing an example of the operation of the detection circuit.
19 (a) and 19 (b) show the case where the charge / discharge time is shortened in FIGS. 18 (a) and 18 (b). That is, FIGS. 19 (a) and 19 (b) show a case where the charge / discharge frequency (frequency of switching operation) is increased for the purpose of noise countermeasures, for example.
図19(a)に示したように、時刻T54において、静電容量検出手段は、第2状態から第1状態に切り替わる。時刻T54から時刻T55まで第1状態が継続する。時刻T55において、静電容量検出手段は、第1状態から第2状態に切り替わる。時刻T55から時刻T56まで第2状態が継続する。 As shown in FIG. 19A, at time T54, the capacitance detecting means switches from the second state to the first state. The first state continues from time T54 to time T55. At time T55, the capacitance detecting means switches from the first state to the second state. The second state continues from time T55 to time T56.
図18及び図19の例においては、充放電周波数が変化する際に、第1状態の時間(充電時間)及び第2状態の時間(放電時間)の両方が可変である。つまり、図19(a)における充電時間(時刻T54から時刻T55まで)は、図18(a)における充電時間(時刻T51から時刻T52まで)よりも短い。また、図19(a)における放電時間(時刻T55から時刻T56まで)は、図18(a)における放電時間(時刻T52から時刻T53まで)よりも短い。 In the examples of FIGS. 18 and 19, both the time of the first state (charging time) and the time of the second state (discharge time) are variable when the charge / discharge frequency changes. That is, the charging time (time T54 to time T55) in FIG. 19A is shorter than the charging time (time T51 to time T52) in FIG. 18A. Further, the discharge time (time T55 to time T56) in FIG. 19 (a) is shorter than the discharge time (time T52 to time T53) in FIG. 18 (a).
図19(b)に表したように、LCRによる減衰振動の途中で充放電の切り替えが行われるため、そのタイミングによって充電終了時の電圧、放電中の積分量が変化する。つまり、図19(b)における充電終了時の電圧差ΔVは、図18(b)における充電終了時の電圧差ΔVと異なり、図19(b)における放電中の面積ISの総和は、図18(b)における放電中の面積ISの総和と異なる。そのため、充放電周波数を変えただけで、静電容量の検知結果に差異が生じる。その結果、着座状態の誤検知が生じる恐れがある。 As shown in FIG. 19B, since charging / discharging is switched in the middle of the damped vibration by the LCR, the voltage at the end of charging and the integrated amount during discharging change depending on the timing. That is, the voltage difference ΔV at the end of charging in FIG. 19 (b) is different from the voltage difference ΔV at the end of charging in FIG. 18 (b), and the total area IS during discharge in FIG. 19 (b) is FIG. It is different from the total area IS during discharge in (b). Therefore, the detection result of the capacitance is different only by changing the charge / discharge frequency. As a result, there is a risk of false detection of the seated state.
そこで、影響があるのは減衰振動なので、減衰振動が収束するまで待って充放電動作を行う方法も考えられる。
図20(a)及び図20(b)は、検知回路の別の動作の一例を模式的に表すグラフである。
図20(a)及び図20(b)は、図18(a)及び図18(b)において、充放電時間を長くした場合を表す。
Therefore, since it is the damped vibration that has an effect, a method of waiting for the damped vibration to converge before performing the charge / discharge operation is also conceivable.
20 (a) and 20 (b) are graphs schematically showing an example of another operation of the detection circuit.
20 (a) and 20 (b) show the case where the charge / discharge time is lengthened in FIGS. 18 (a) and 18 (b).
図20(a)に示したように、時刻T57において、静電容量検出手段は、第2状態から第1状態に切り替わる。時刻T57から時刻T58まで第1状態が継続する。時刻T58において、静電容量検出手段は、第1状態から第2状態に切り替わる。時刻T58から時刻T59まで第2状態が継続する。 As shown in FIG. 20A, at time T57, the capacitance detecting means switches from the second state to the first state. The first state continues from time T57 to time T58. At time T58, the capacitance detecting means switches from the first state to the second state. The second state continues from time T58 to time T59.
図20(a)における充電時間(時刻T57から時刻T58まで)は、図18(a)における充電時間よりも長い。そのため、図20(b)における充電終了時の電圧差ΔVは、図18(b)における充電終了時の電圧差ΔVよりも小さい。例えば、図20(b)における充電終了時の電圧差ΔVは、振動が十分に減衰しており、実質的にゼロとみなせる。
また、図20(a)における放電時間(時刻T58から時刻T59まで)は、図18(a)における放電時間よりも長い。そのため、放電時間が終了するタイミング(時刻T59)で振動は十分に減衰しており、図20(b)における放電中の面積ISの総和は、放電時間の影響を受けにくく、安定している。一方、図18(b)における放電中の面積ISの総和は積分時間の影響を受けやすく、安定していない。よって、例えば、図20(b)における放電中の面積ISの総和は、実質的に固定値とみなせるため、誤差はゼロとみなせる。
The charging time (from time T57 to time T58) in FIG. 20A is longer than the charging time in FIG. 18A. Therefore, the voltage difference ΔV at the end of charging in FIG. 20B is smaller than the voltage difference ΔV at the end of charging in FIG. 18B. For example, the voltage difference ΔV at the end of charging in FIG. 20B is sufficiently attenuated in vibration and can be regarded as substantially zero.
Further, the discharge time (from time T58 to time T59) in FIG. 20 (a) is longer than the discharge time in FIG. 18 (a). Therefore, the vibration is sufficiently attenuated at the timing when the discharge time ends (time T59), and the total area IS during discharge in FIG. 20 (b) is not easily affected by the discharge time and is stable. On the other hand, the total area IS during discharge in FIG. 18B is easily affected by the integration time and is not stable. Therefore, for example, the total area IS during discharge in FIG. 20B can be regarded as a substantially fixed value, so that the error can be regarded as zero.
このように、充放電時間を長くして減衰振動を収束させることで、減衰振動による誤差を抑えることができる。しかし、この例において、充放電周波数を変更するためには、充放電時間をさらに長くすることとなる。この場合、検知時間が長くなり、着座判定が遅れてしまう恐れがある。 In this way, by lengthening the charge / discharge time and converging the damped vibration, it is possible to suppress an error due to the damped vibration. However, in this example, in order to change the charge / discharge frequency, the charge / discharge time is further lengthened. In this case, the detection time becomes long, and the seating determination may be delayed.
これに対して、実施形態においては、図16(a)及び図17(a)に関して上述したとおり、充放電周波数を変更する際、充電時間及び放電時間の一方を可変とし、他方を固定とする。言い換えれば、スイッチング動作の周波数を変更する際に、第1状態及び第2状態の一方の時間を可変とし、第1状態及び第2状態の他方の時間を固定とする。これにより、減衰振動の変化の影響をうける動作が、充電及び放電の一方だけになるので、減衰振動の影響を低減することができる。したがって、人体の誤検知が生じることをより抑制することができる。 On the other hand, in the embodiment, as described above with respect to FIGS. 16A and 17A, when the charge / discharge frequency is changed, one of the charge time and the discharge time is variable and the other is fixed. .. In other words, when changing the frequency of the switching operation, the time of one of the first state and the second state is variable, and the time of the other of the first state and the second state is fixed. As a result, the operation affected by the change in the damped vibration is only one of charging and discharging, so that the influence of the damped vibration can be reduced. Therefore, it is possible to further suppress the occurrence of false detection of the human body.
また、実施形態においては、図16(a)及び図17(a)に表したように、第1状態及び第2状態のうちの可変する側は、第1状態及び第2状態のうちの固定する側よりも長い。例えば、図16(a)及び図17(a)において、可変する側の時間は、第1状態と第2状態とを切り替えたときの検知電極12の電位の振動が減衰する時間以上である。一方、固定する側の時間は、第1状態と第2状態とを切り替えたときの検知電極12の電位の振動が減衰する時間よりも短い。なお、検知電極の電位の振動が減衰する時間とは、例えば、静電容量検出手段17bが固定する側から可変する側に切り替わったときの減衰振動の2周期以上、好ましくは3周期以上である。
Further, in the embodiment, as shown in FIGS. 16A and 17A, the variable side of the first state and the second state is fixed in the first state and the second state. Longer than the side to do. For example, in FIGS. 16A and 17A, the time on the variable side is equal to or longer than the time during which the vibration of the potential of the
可変する側の時間を振動の減衰時間より長くすることにより、可変する側における検知電極12の電位の振動が、静電容量の検知結果に与える影響を小さくすることができる。そのため、検知電極12の電位の振動の影響の、充放電周波数の変更による変化を低減することができる。例えば、図16(b)及び図17(b)においては、充電時間が長く、充電終了時点(例えば時刻T32及び時刻T42)において振動はほぼ収束しており、充電電圧は安定している。電圧差ΔVは、充電終了時点において十分に小さい。このように、充電終了時点の振動成分が減衰していれば、充電時間を変えても誤差は小さい。
By making the time on the variable side longer than the damping time of the vibration, it is possible to reduce the influence of the vibration of the potential of the
一方、固定する側の時間は比較的短いため、固定する側における検知電極12の電位の振動は減衰しておらず、静電容量の検知結果に影響を与える。しかし、固定する側の時間は固定されているため、検知電極12の電位の振動による影響は、周波数の変更によって変化することはなく、一定値となる。例えば、図16(b)及び図17(b)においては、放電時間が短く固定なので、積分値が安定している。放電期間中の振動成分の積分値(面積IS)は、静電容量の検知結果の誤差になるが、放電時間が固定のため、その積分値(面積IS)が変化することが抑制されている。そのため、静電容量の検知結果に誤差があったとしても、充放電周波数に関係なく誤差成分が一定に保たれるため、着座の判定結果への影響を抑えることができる。
On the other hand, since the time on the fixing side is relatively short, the vibration of the potential of the
また、固定する側の時間を短くすることで、1周期の時間が長くなることが抑制され、全体の検知時間が長くなることを抑制できる。充電時間を長くしても、全体の充放電時間を比較的短くすることができるため、着座センサの応答が遅くなることを抑制できる。 Further, by shortening the time on the fixing side, it is possible to suppress the lengthening of the time of one cycle and the lengthening of the entire detection time. Even if the charging time is lengthened, the overall charging / discharging time can be made relatively short, so that it is possible to suppress the slow response of the seating sensor.
また、既に述べたように、図16(a)及び図17(a)の例においては、固定する側は第1状態であり、可変する側は第2状態である。言い換えれば、可変する側の時間は充電時間であり、固定する側の時間は放電時間である。 Further, as already described, in the examples of FIGS. 16A and 17A, the fixed side is the first state and the variable side is the second state. In other words, the time on the variable side is the charging time, and the time on the fixed side is the discharging time.
充電動作(第1状態)においては、充電終了時の電圧(静電容量に印加される最終電圧)が静電容量に充電される電荷に比例するので、充電終了時の電圧が、静電容量の検知結果に影響を与える。よって、例えば、充電途中でノイズを受けても、静電容量の検知結果に実質的な影響はない。このため、充電時間を長くして充電途中に検知電極にノイズが入る可能性が高まっても、ノイズ耐性が低下することがない。
一方、放電動作(第2状態)は、検知電極12に充電された電荷を放電して積分する動作になるため、放電動作中にノイズが入ると、ノイズも積分手段に入力され、それが積分されるので、ノイズは積分電圧の誤差として残ってしまい、静電容量の検知結果が変化する。よって、放電時間が長くなれば、それに応じてノイズ耐性が低下する。
以上の理由から、充放電時間を同じ(着座検知の反応時間を同じ)とした場合に、充電時間を長く、放電時間を短くする選択により、ノイズ耐性が向上する。図16(a)及び図17(a)においては、放電時間が充電時間よりも短いため、放電時間にノイズが入りにくい。
In the charging operation (first state), the voltage at the end of charging (final voltage applied to the capacitance) is proportional to the charge charged to the capacitance, so the voltage at the end of charging is the capacitance. Affects the detection result of. Therefore, for example, even if noise is received during charging, the detection result of the capacitance is not substantially affected. Therefore, even if the charging time is lengthened and the possibility of noise entering the detection electrode during charging increases, the noise immunity does not decrease.
On the other hand, in the discharge operation (second state), the charge charged in the
For the above reasons, when the charge / discharge time is the same (the reaction time for seating detection is the same), the noise immunity is improved by selecting a longer charging time and a shorter discharging time. In FIGS. 16 (a) and 17 (a), since the discharge time is shorter than the charge time, it is difficult for noise to enter the discharge time.
図21(a)及び図21(b)は、放電時間が終了するタイミングを説明するグラフ図である。
図21(a)及び図21(b)は、図18(a)及び図18(b)と同様に充放電時の波形を示す。図21(a)に示したように、静電容量検出手段は時刻T61からT62まで第1状態である。静電容量検出手段は時刻T62において第1状態から第2状態に切り替わる。図21(b)に示す波形は、使用者が便座に着座していない非着座時の波形である。また、減衰振動の波形を説明するために、時刻T62の後、再び第2状態が第1状態に切り替わる波形ではなく、第2状態が続いた波形を便宜的に表している。
21 (a) and 21 (b) are graphs illustrating the timing at which the discharge time ends.
21 (a) and 21 (b) show waveforms at the time of charging / discharging as in FIGS. 18 (a) and 18 (b). As shown in FIG. 21 (a), the capacitance detecting means is in the first state from time T61 to T62. The capacitance detecting means switches from the first state to the second state at time T62. The waveform shown in FIG. 21B is a waveform when the user is not seated on the toilet seat and is not seated. Further, in order to explain the waveform of the damped vibration, the waveform in which the second state continues is shown for convenience, not the waveform in which the second state is switched to the first state again after the time T62.
第2状態の時間は、非着座時における、第1状態と第2状態とを切り替えたときの検知電極の電位の減衰振動の周期Pdの1/4であることが望ましい。すなわち、図21(a)に示したように、時刻T62から1/4周期後の時刻T63において、静電容量検出手段は第2状態から第1状態に切り替わることが望ましい。 It is desirable that the time of the second state is 1/4 of the period Pd of the damped vibration of the potential of the detection electrode when the first state and the second state are switched in the non-seating state. That is, as shown in FIG. 21 (a), it is desirable that the capacitance detecting means switches from the second state to the first state at the time T63 one-fourth period after the time T62.
LCRの共振周波数は、LとCで決まるので、LとCとの変動により変化する。L、C共に個体ばらつきや温度変化があり、充放電時間を生成する制御部(例えばマイコン)の動作周波数にも、ばらつきがあるので、放電時間を固定制御としても、積分結果は、ばらつきを含み、振動の影響を完全に回避することは不可能であり、振動の影響に対して、より安定する条件が好ましい。 Since the resonance frequency of the LCR is determined by L and C, it changes depending on the fluctuation between L and C. Since there are individual variations and temperature changes in both L and C, and the operating frequency of the control unit (for example, microcomputer) that generates the charge / discharge time also varies, even if the discharge time is fixed control, the integration result includes variations. , It is impossible to completely avoid the influence of vibration, and conditions that are more stable against the influence of vibration are preferable.
振動の周期Pdの1/4のタイミングは、検知電極12の電圧波形が下降から上昇に転じる、平坦な部分であり、振動波形の傾きが大きい部分に比較し、共振周波数の変化があっても、その影響は小さく抑えることができる。1/2周期、1周期のタイミングは、振動の傾きが大きいので、振動の条件変化の影響を受けやすく、静電容量の検知結果が不安定になりやすいので、1/4周期のタイミングと比べると適していない。振動周期Pdの1/4のタイミングにおいて、振動波形は平坦で、振動条件の変化に対して影響を受けにくい。
The timing of 1/4 of the vibration cycle Pd is a flat part where the voltage waveform of the
なお、3/4周期の部分にも平坦な部分があるが、振動波形は上昇から下降に転じる部分であり、LC共振回路は、検知電極12の電圧を下げる側のエネルギーを持っている状態である。ここで放電から充電に切り替えると、検知電極12の電圧は上がる側の変化になるので、両者の極性が逆向きである。そのため、3/4周期のタイミングにおいては、1/4周期のタイミングと比べると、スムーズに充電に移行できないことがある。1/4周期のタイミングは、上記と逆であり、LC共振と充電動作と、共に検知電極12の電位を上げる側の動作なので、スムーズに充電に移行できる。
There is also a flat part in the 3/4 cycle part, but the vibration waveform is the part that changes from rising to falling, and the LC resonance circuit has the energy on the side that lowers the voltage of the
ただし、実施形態において、第2状態の時間(放電終了のタイミング)は、必ずしも周期Pdの1/4に限定されず、任意のタイミングでよい。また、第2状態の時間が周期Pdの1/4であるとは、厳密に1/4であることだけでなく、例えば回路を構成する素子のばらつきの範囲を含むものでよい。 However, in the embodiment, the time of the second state (timing of the end of discharge) is not necessarily limited to 1/4 of the period Pd, and may be any timing. Further, the time of the second state being 1/4 of the period Pd is not only strictly 1/4, but may include, for example, a range of variation of the elements constituting the circuit.
以上、本発明の実施の形態について説明した。しかし、本発明はこれらの記述に限定されるものではない。前述の実施の形態に関して、当業者が適宜設計変更を加えたものも、本発明の特徴を備えている限り、本発明の範囲に包含される。例えば、便座装置が備える各要素の形状、寸法、材質、配置、設置形態などは、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。
また、前述した各実施の形態が備える各要素は、技術的に可能な限りにおいて組み合わせることができ、これらを組み合わせたものも本発明の特徴を含む限り本発明の範囲に包含される。
The embodiment of the present invention has been described above. However, the present invention is not limited to these descriptions. The above-mentioned embodiments which have been appropriately designed by those skilled in the art are also included in the scope of the present invention as long as they have the features of the present invention. For example, the shape, size, material, arrangement, installation form, and the like of each element included in the toilet seat device are not limited to those exemplified, and can be appropriately changed.
Further, the elements included in each of the above-described embodiments can be combined as much as technically possible, and the combination thereof is also included in the scope of the present invention as long as the features of the present invention are included.
10 人体検知センサ、 11 過電圧検知手段、 12 検知電極、 14、14b 検知回路、 15 入力端子、 16 制御部、 17、17b 静電容量検出手段、 18 電源回路、 19 オフディレイ手段、 20 スイッチ部、 22 電荷量計測部、 30 電源端子、 31 整流回路、 32 平滑コンデンサ、 33 変換回路、 34 トランス、 37 コンデンサ、 38 コイル、 42 保護抵抗、 44 バリスタ、 50 積分回路、 52 積分手段、 54 トランジスタ、 55、56 抵抗、 60、61 バリスタ、 71 第1スイッチ、 72 第2スイッチ、 73 インバータ回路、 74 OR回路、 80 ダイオード、 81、82 ツェナーダイオード、 83、84 トランジスタ、 85~88 抵抗、 89 ダイオード、 91 抵抗、 93 コンデンサ、 95 インバータ回路、 100 トイレ装置、 104 便器、 104a ボウル部、 106 操作部、 110、111 便座装置、 112 本体部、 114 便座、 114a 開口部、 116 便蓋、 120 ノズル、 120a ビデ洗浄吐水口、 120b おしり洗浄吐水口、 130 上板、 130a 着座面、 130b 内表面、 132 下板、 202 制御部、 204 ヒータ、 220 スイッチング素子、 240、242 第1、第2接着剤、 250 熱拡散シート、 910 人体検知センサ、 ΔV 電圧差、 C1、C2 静電容量、 DL 経路、 HB 人体、 IS 面積、 P1、P2 周期、 P11、P12、P21、P22 継続時間、 Pd 周期、 PS 交流電源、 S1~S6、S100 信号、 SP 内部空間、 T31~T33、T41~T43、T51~T59、T61~T63 時刻、 VCC 電源電圧 10 Human body detection sensor, 11 Overvoltage detection means, 12 Detection electrode, 14, 14b detection circuit, 15 Input terminal, 16 Control unit, 17, 17b Capacitor detection means, 18 Power supply circuit, 19 Off-delay means, 20 Switch part, 22 Charge amount measuring unit, 30 power supply terminal, 31 rectifying circuit, 32 smoothing capacitor, 33 conversion circuit, 34 transformer, 37 capacitor, 38 coil, 42 protection resistor, 44 varistor, 50 integrator circuit, 52 integrator, 54 transistor, 55 , 56 resistors, 60, 61 varistor, 71 1st switch, 72 2nd switch, 73 inverter circuit, 74 OR circuit, 80 capacitors, 81, 82 Zener diodes, 83, 84 transistors, 85-88 resistors, 89 capacitors, 91 Resistance, 93 Capacitor, 95 Inverter circuit, 100 Toilet device, 104 Toilet bowl, 104a Bowl part, 106 Operation part, 110, 111 Toilet seat device, 112 Main body part, 114 Toilet seat, 114a opening, 116 Toilet lid, 120 nozzle, 120a bidet Cleaning spout, 120b tail cleaning spout, 130 upper plate, 130a seating surface, 130b inner surface, 132 lower plate, 202 control unit, 204 heater, 220 switching element, 240, 242 first, second adhesive, 250 heat Diffusion sheet, 910 human body detection sensor, ΔV voltage difference, C1, C2 capacitance, DL path, HB human body, IS area, P1, P2 cycle, P11, P12, P21, P22 duration, Pd cycle, PS AC power supply, S1 to S6, S100 signal, SP internal space, T31 to T33, T41 to T43, T51 to T59, T61 to T63 Time, VCS power supply voltage
Claims (6)
前記便座への人体の着座に応じて静電容量が変化する検知電極と、
前記検知電極と電気的に接続される入力端子を有し、前記検知電極の前記静電容量を検出する静電容量検出手段と、
前記静電容量検出手段の検知結果に基づいて、前記人体の着座の有無を判定する制御部と、
前記入力端子における過電圧を検知する過電圧検知手段と、
を備え、
前記過電圧検知手段が前記過電圧を検知すると、前記静電容量検出手段は、前記静電容量の検出を一時停止した後に再開することを特徴とする便座装置。 Toilet seat and
A detection electrode whose capacitance changes according to the sitting of the human body on the toilet seat,
Capacitance detecting means having an input terminal electrically connected to the detection electrode and detecting the capacitance of the detection electrode,
A control unit that determines whether or not the human body is seated based on the detection result of the capacitance detecting means.
An overvoltage detecting means for detecting an overvoltage at the input terminal,
Equipped with
A toilet seat device, characterized in that, when the overvoltage detecting means detects the overvoltage, the capacitance detecting means pauses and then restarts the detection of the capacitance.
前記検知電極から放電される電荷を蓄える積分手段と、
所定電圧と接続された第1スイッチと、
前記入力端子及び前記積分手段と接続された第2スイッチと、
を有し、前記第1スイッチがオンであり前記第2スイッチがオフであり前記検知電極を前記所定電圧に充電する第1状態と、前記第1スイッチがオフであり前記第2スイッチがオンであり前記検知電極を放電する第2状態と、を交互に繰り返すスイッチング動作を実行し、
前記積分手段は、前記スイッチング動作によって繰り返される前記第2状態において前記検知電極から放電される電荷を蓄え、
前記制御部は、前記積分手段に蓄積された電荷に応じて前記人体の着座の有無を判定し、
前記過電圧検知手段が前記過電圧を検知すると、前記静電容量検出手段は、前記スイッチング動作を一時停止して、前記第1スイッチ及び前記第2スイッチを前記第1状態とした後、前記スイッチング動作を再開することを特徴とする請求項1記載の便座装置。 The capacitance detecting means is
An integrating means for storing the electric charge discharged from the detection electrode and
The first switch connected to the specified voltage,
A second switch connected to the input terminal and the integrating means,
The first state in which the first switch is on and the second switch is off to charge the detection electrode to the predetermined voltage, and the first switch is off and the second switch is on. Yes A switching operation that alternately repeats the second state of discharging the detection electrode is executed.
The integrating means stores the electric charge discharged from the detection electrode in the second state repeated by the switching operation.
The control unit determines whether or not the human body is seated according to the electric charge accumulated in the integrating means.
When the overvoltage detecting means detects the overvoltage, the capacitance detecting means suspends the switching operation, puts the first switch and the second switch into the first state, and then performs the switching operation. The toilet seat device according to claim 1, wherein the toilet seat device is restarted.
前記他方は、前記第2状態であることを特徴とする、請求項5記載の便座装置。 One of the above is the first state.
The toilet seat device according to claim 5, wherein the other is the second state.
Applications Claiming Priority (2)
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2021
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