JP2595435B2 - Seating sensor - Google Patents
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Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、洋式便器に設けたヒー
タ内蔵型の便座への人の着座を検知する着座センサに関
するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a seating sensor for detecting the seating of a person on a toilet seat with a built-in heater provided in a Western style toilet.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来より、洋式便器において便座に人が
着座している期間にのみ局部洗浄器などの付属機器を動
作可能にするために、人の着座を検知する着座センサが
用いられている。この種の着座センサとして、一対の電
極を略同一平面上に配置し、人体の接近に伴う両電極間
の静電容量の変化を利用して人の着座を検出するように
したものが考えられている。2. Description of the Related Art Conventionally, a seating sensor for detecting the seating of a person has been used in a Western-style toilet so that an accessory device such as a local washing machine can be operated only while a person is sitting on the toilet seat. . As this kind of seating sensor, a sensor in which a pair of electrodes are arranged on substantially the same plane and a change in capacitance between the two electrodes due to the approach of a human body is used to detect the seating of a person is considered. ing.
【0003】すなわち、この着座センサは、図4に示す
ような形状の検知エレメント1を備えているのであっ
て、検知エレメント1は、内側電極11と、内側電極1
1の外周を全周に亙って囲む外側電極12とを略同一平
面上に配置したシート状に形成されている。内側電極1
1と外側電極12とは絶縁体のベース13に積層ないし
埋設される。図5に示すように、内側電極11は検出用
のトランジスタQのベースに接続され、外側電極12に
は矩形波状のパルス電圧が駆動信号drv として印加され
る。すなわち、駆動信号drv を外側電極12に印加すれ
ば、内側電極11では駆動信号drv の立ち上がりと立ち
下がりとに対応した電流が検出される。[0003] That is, this seating sensor is provided with a detection element 1 having a shape as shown in FIG. 4. The detection element 1 includes an inner electrode 11 and an inner electrode 1.
The outer electrode 1 is formed in a sheet shape in which the outer electrode 12 and the outer electrode 12 which surround the entire outer circumference are arranged on substantially the same plane. Inner electrode 1
1 and the outer electrode 12 are laminated or buried on an insulating base 13. As shown in FIG. 5, the inner electrode 11 is connected to the base of the detection transistor Q, and a rectangular pulse voltage is applied to the outer electrode 12 as a drive signal drv. That is, when the drive signal drv is applied to the outer electrode 12, the inner electrode 11 detects a current corresponding to the rise and fall of the drive signal drv.
【0004】検知エレメント1の周囲に物体が存在しな
いときには、図6(a)のように、内側電極11と外側
電極12との間にのみ電荷が分布している。一方、図6
(b)のように、検知エレメント1に対して大地間容量
の大きくなる物体10(図では指を示している)が接近
すると、外側電極12と物体との間にコンデンサが形成
されることになる。このコンデンサは大地へのバイパス
コンデンサとして機能するから、内側電極11と外側電
極12との間の静電容量は物体10が存在しないときよ
りも減少することになり、駆動信号drv の立ち上がり時
および立ち下がり時のトランジスタQのベースに流れる
電流が減少する。したがって、トランジスタQのコレク
タ出力である被判定信号sen には、物体の存否に応じて
図7(a)(b)に示すような波高値の変化が生じる。When no object is present around the sensing element 1, electric charges are distributed only between the inner electrode 11 and the outer electrode 12, as shown in FIG. On the other hand, FIG.
As shown in (b), when the object 10 (the finger is shown in the figure) having a large ground-to-ground capacitance approaches the sensing element 1, a capacitor is formed between the outer electrode 12 and the object. Become. Since this capacitor functions as a bypass capacitor to the ground, the capacitance between the inner electrode 11 and the outer electrode 12 will be smaller than when the object 10 is not present, and when the drive signal drv rises and rises. The current flowing to the base of the transistor Q at the time of falling decreases. Therefore, in the signal to be determined sen, which is the collector output of the transistor Q, the peak value changes as shown in FIGS. 7A and 7B depending on the presence or absence of an object.
【0005】被判定信号sen は検知回路に入力される。
検知回路では、電源投入時の被判定信号sen の波高値
(すなわち、検出電流の波高値)に基づいて求めた基準
値を記憶して、以後の被判定信号sen の波高値と基準値
とを逐次比較する。すなわち、被判定信号sen は一定周
期で取り出されて基準値と比較されるのである。また、
検知回路では被判定信号sen の波高値が基準値よりも小
さくなると物体が接近したものとして検知信号を発生す
る。この検知信号を用いてリレー等のスイッチ要素を制
御すれば、負荷をオン・オフすることができるのであ
る。[0005] The signal to be determined sen is input to a detection circuit.
The detection circuit stores the reference value obtained based on the peak value of the signal sen at the time of power-on (that is, the peak value of the detected current), and compares the peak value and the reference value of the signal sen thereafter. Perform successive comparisons. That is, the signal to be determined sen is taken out at a constant cycle and compared with the reference value. Also,
When the peak value of the signal to be determined sen is smaller than the reference value, the detection circuit generates a detection signal indicating that the object has approached. If a switch element such as a relay is controlled using this detection signal, the load can be turned on and off.
【0006】検知エレメント1は最低1個あればよい
が、複数個をマトリクス状に配列するのが望ましい。各
検知エレメント1は、図3に示すように、検知回路2に
接続されている。検知回路2は、外側電極12に駆動信
号drv を印加するマイクロコンピュータよりなる信号処
理部21を備える。駆動信号drv は25ミリ秒の周期を
有した矩形波状のパルス信号である。各検知エレメント
1a,1bの内側電極11にはそれぞれトランジスタQ
のベースが接続されて、トランジスタQのコレクタから
被判定信号sen が出力され、各トランジスタQから出力
される被判定信号sen はマルチプレクサ22を介して順
次取り込まれるようになっている。マルチプレクサ22
を通して取り込まれた被判定信号sen は、直流成分除去
回路23に入力されて直流成分が除去された後、増幅回
路24により増幅される。被判定信号sen は、駆動信号
drv の立ち上がりおよび立ち下がりに対応して発生する
微分波形の信号であるから、増幅回路24の出力はピー
クホールド回路25に入力されて微分波形の波高値が検
出される。信号処理部21には電源投入時における被判
定信号sen の波高値に基づいて設定した基準値が記憶さ
れており、この基準値はディジタル−アナログ変換器2
7を通してコンパレータ26に入力される。コンパレー
タ26では、ピークホールド回路25の出力である被判
定信号sen の波高値をディジタル−アナログ変換器27
の出力である基準値と比較し、被判定信号sen の波高値
が基準値よりも小さくなると検知信号を発生して信号処
理部21に入力するのである。ここにおいて、検知信号
が出力されていない状態では、周囲環境の緩やかな変動
に追随できるように、基準値が逐次更新されるようにな
っている。It is sufficient that at least one sensing element 1 is provided, but it is desirable that a plurality of sensing elements be arranged in a matrix. Each detection element 1 is connected to a detection circuit 2 as shown in FIG. The detection circuit 2 includes a signal processing unit 21 including a microcomputer that applies a drive signal drv to the outer electrode 12. The drive signal drv is a rectangular pulse signal having a period of 25 milliseconds. A transistor Q is connected to the inner electrode 11 of each of the sensing elements 1a and 1b.
Are connected to each other, and a signal to be determined sen is output from the collector of the transistor Q. The signal to be determined sen output from each transistor Q is sequentially taken in via the multiplexer 22. Multiplexer 22
The signal to be determined sen taken through is input to the DC component removing circuit 23 where the DC component is removed, and then amplified by the amplifier circuit 24. The signal to be determined sen is the drive signal
Since the signal is a differential waveform signal generated in response to the rise and fall of drv, the output of the amplifier circuit 24 is input to the peak hold circuit 25, and the peak value of the differential waveform is detected. The signal processor 21 stores a reference value set based on the peak value of the signal to be determined sen when the power is turned on. This reference value is stored in the digital-analog converter 2.
7 to the comparator 26. The comparator 26 converts the peak value of the signal to be determined sen, which is the output of the peak hold circuit 25, into a digital-analog converter 27.
When the peak value of the signal to be determined sen is smaller than the reference value, a detection signal is generated and input to the signal processing unit 21. Here, in a state where the detection signal is not output, the reference value is sequentially updated so as to follow a gradual change in the surrounding environment.
【0007】信号処理部21では、マルチプレクサ22
への選択信号sel によってどの検知エレメント1につい
て検知信号が発生したかを知ることができる。そこで、
複数個の検知エレメント1のうちの少なくとも1個にお
いて人体が検出されると信号処理部21から検知信号を
出力する。検知回路2から出力されるこの検知信号を利
用すれば各種機器を制御することができるのである。こ
こに、検知エレメント1とトランジスタQとは外部から
のノイズの影響を防止するために近接して配置されるの
であって、トランジスタQは検知エレメント1とともに
便座に付設されることになる。The signal processing section 21 includes a multiplexer 22
It is possible to know which detection element 1 has generated the detection signal by the selection signal sel. Therefore,
When a human body is detected in at least one of the plurality of detection elements 1, a detection signal is output from the signal processing unit 21. Various devices can be controlled by using this detection signal output from the detection circuit 2. Here, the sensing element 1 and the transistor Q are arranged close to each other in order to prevent the influence of external noise, and the transistor Q is attached to the toilet seat together with the sensing element 1.
【0008】[0008]
【発明が解決しようとする課題】一方、便座にはヒータ
が内蔵されたものがあり、トランジスタQは周囲温度に
応じて特性が変化するものであるから、ヒータの加熱に
よって被判定信号sen のレベルが変動することになる。
このように、被判定信号sen のレベルがヒータによるト
ランジスタQの加熱で変動すると、便座への人の着座の
判定に誤検知が生じることになる。すなわち、便座に人
が着座していない状態では静電容量の判断基準である基
準値が逐次更新されるから、ヒータの加熱によって被判
定信号senのレベルが緩やかに変動しても誤動作は生じ
ないのであるが、人が着座して検知信号が出力されると
基準値は更新されなくなるから、着座中にヒータ温度を
調節したりすると、被判定信号sen のレベル変動が、便
座からの人の離脱によるものか、ヒータの温度変化によ
るものかが識別できず、誤動作が生じることがあるとい
う問題を有している。On the other hand, some toilet seats have a built-in heater, and the characteristics of the transistor Q change according to the ambient temperature. Will fluctuate.
As described above, if the level of the signal to be determined sen fluctuates due to the heating of the transistor Q by the heater, erroneous detection occurs in the determination of the person sitting on the toilet seat. That is, in the state where no person is seated on the toilet seat, the reference value, which is the criterion for determining the capacitance, is updated successively. However, when a detection signal is output when a person is seated, the reference value is not updated.Therefore, if the heater temperature is adjusted while the person is seated, the level fluctuation of the signal to be determined sen causes the person to leave the toilet seat. It is not possible to discriminate whether it is due to a change in temperature or a change in the temperature of the heater, and there is a problem that a malfunction may occur.
【0009】本発明は上記問題点の解決を目的とするも
のであり、ヒータを内蔵する便座に用いる際にヒータに
よる加熱温度が変化しても誤動作が生じないようにした
着座センサを提供しようとするものである。SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a seating sensor in which a malfunction does not occur even when a heating temperature of a heater changes when used in a toilet seat having a built-in heater. Is what you do.
【0010】[0010]
【課題を解決するための手段】本発明では、上記目的を
達成するために、一対の電極を略同一平面上に近接させ
て配置した検知エレメントと、検知エレメントの静電容
量に対応する電気信号を増幅するトランジスタと、検知
エレメントの近傍での物体の存在による両電極間の静電
容量の変化に基づいて検知信号を出力する検知回路とを
備え、検知エレメントおよびトランジスタはヒータを内
蔵した便座に付設され、検知回路はヒータ温度を監視す
るために便座に設けられている既設の温度センサの出力
を用いて検知信号を出力する際の静電容量に対する判定
基準を補正するのである。According to the present invention, in order to achieve the above object, a sensing element in which a pair of electrodes are arranged close to each other on a substantially same plane, and an electric signal corresponding to a capacitance of the sensing element are provided. And a detection circuit that outputs a detection signal based on a change in capacitance between the two electrodes due to the presence of an object in the vicinity of the detection element. In addition, the detection circuit corrects the criterion for the capacitance when outputting the detection signal by using the output of the existing temperature sensor provided on the toilet seat for monitoring the heater temperature.
【0011】[0011]
【作用】上記構成によれば、ヒータの温度を監視するた
めに便座に設けられている既設の温度センサの出力を流
用して検知回路に設定されている静電容量の変化の程度
の判断基準を補正するので、ヒータの温度が変化しても
誤検知が生じないように判断基準を補正することができ
るのであって、ヒータによる加熱温度の変化での誤動作
を防止することができるのである。すなわち、着座中の
温度調節によって人が便座から離れたと誤判断したり、
人が便座から離れても人が便座に着座していると誤検知
するなどの誤動作を防止することができるのである。According to the above arrangement, the output of the existing temperature sensor provided on the toilet seat for monitoring the temperature of the heater is used to determine the degree of change in the capacitance set in the detection circuit. Is corrected, the criterion can be corrected so that erroneous detection does not occur even if the temperature of the heater changes, and a malfunction due to a change in the heating temperature by the heater can be prevented. In other words, it may be erroneously determined that a person has left the toilet seat due to temperature adjustment during sitting,
Even if the person moves away from the toilet seat, malfunctions such as erroneous detection that the person is sitting on the toilet seat can be prevented.
【0012】[0012]
【実施例】本実施例では、図1に示すように、合成樹脂
の成形品よりなる便座3に内蔵したヒータ4を人が着座
している間にのみオンにしたり、局部洗浄器を人が着座
しているときにのみ動作可能にする場合の利用例を示
す。検知エレメント1、検知回路2などは従来の技術に
おいて説明した構成と同様であって、本実施例では、温
度センサとして便座3に付設されているサーミスタ5の
出力を信号処理部21に入力し、サーミスタ5の出力に
応じて信号処理部21から発生する基準値を補正するよ
うにした点が相違する。In this embodiment, as shown in FIG. 1, a heater 4 built in a toilet seat 3 made of a synthetic resin molded product is turned on only while a person is sitting, or a local cleaning device is turned on by a person. An example of use when enabling operation only when the user is sitting is shown. The detection element 1, the detection circuit 2, and the like have the same configuration as that described in the related art. In this embodiment, the output of the thermistor 5 attached to the toilet seat 3 as a temperature sensor is input to the signal processing unit 21, The difference is that the reference value generated from the signal processing unit 21 is corrected according to the output of the thermistor 5.
【0013】便座3には、ヒータ4が略全長に亙って内
蔵されるとともに、ヒータ4の熱を便座3の全体に均一
に拡散させる拡散板6が内蔵されている。サーミスタ5
は、ヒータ4が設定温度に保たれるようにヒータ4の加
熱温度を監視するために設けられている。検知エレメン
ト1およびトランジスタQは、人が着座したときに検知
エレメント1の内側電極11と外側電極12との間の静
電容量が変化するような位置で便座3に埋設されてい
る。本実施例では、サーミスタ5の出力を信号処理部2
1に取り込んで上述した基準値を補正するのである。The toilet seat 3 has a built-in heater 4 over substantially the entire length and a built-in diffusion plate 6 for uniformly dispersing the heat of the heater 4 to the entire toilet seat 3. Thermistor 5
Is provided for monitoring the heating temperature of the heater 4 so that the heater 4 is maintained at the set temperature. The sensing element 1 and the transistor Q are embedded in the toilet seat 3 at a position where the capacitance between the inner electrode 11 and the outer electrode 12 of the sensing element 1 changes when a person is seated. In the present embodiment, the output of the thermistor 5 is
1, and the above-mentioned reference value is corrected.
【0014】信号処理部21では、トランジスタQの出
力を25ミリ秒の周期で取り込み、この出力レベルが基
準値以下の状態が100ミリ秒以上継続すると、人が便
座3に着座したと判断するようになっている。また、基
準値を越える状態が200ミリ秒以上継続すると人が便
座3から離れたと判断する。さらに、人が便座3に着座
していないと判断されている期間には、トランジスタQ
の出力レベルが200ミリ秒の間ほぼ一定に保たれてい
ると、そのレベルを基準値に設定するように基準値を更
新する。したがって、便座3に人が着座していない状態
では、ヒータ4の加熱温度が変化したり周囲温度が変化
しても、基準値を更新して温度変化に追従することがで
きる。これは、ヒータ4の温度変化による被判定信号se
n のレベル変化が基準値の収束に比べて遅いからであ
る。The signal processing section 21 takes in the output of the transistor Q at a cycle of 25 milliseconds, and when the output level is lower than the reference value for more than 100 milliseconds, it is determined that the person is seated on the toilet seat 3. It has become. If the state exceeding the reference value continues for 200 ms or more, it is determined that the person has left the toilet seat 3. Further, during a period in which it is determined that a person is not sitting on the toilet seat 3, the transistor Q
If the output level is kept substantially constant for 200 milliseconds, the reference value is updated to set that level to the reference value. Therefore, when no person is seated on the toilet seat 3, even if the heating temperature of the heater 4 changes or the ambient temperature changes, the reference value can be updated and the temperature change can be followed. This is because the signal to be determined due to the temperature change of the heater 4 is
This is because the level change of n is slower than the convergence of the reference value.
【0015】被判定信号sen のレベル変化によって便座
3への人の着座を検出すると、信号処理部21はその時
点でのサーミスタ5の出力を取り込む。ここで、サーミ
スタ5の出力と被判定信号sen のレベルとの関係は図2
に示すような直線関係であってサーミスタ5の出力に応
じて基準値を調節し、その後も着座中はサーミスタ5の
出力に基づいて基準値の補正を行う。また、被判定信号
sen に対する基準値およびサーミスタ5の出力は、信号
処理部21の中ではディジタル処理されるものであり、
図示例では、サーミスタ5の出力がディジタル値で8段
階変化したときに、基準値が1段階変化する関係として
示してある。したがって、図示例では、サーミスタ5の
出力の8段階の変化に対して基準値を1段階だけ変化さ
せるように基準値の補正を行うことになる。When a person sitting on the toilet seat 3 is detected based on a change in the level of the signal sen to be determined, the signal processor 21 takes in the output of the thermistor 5 at that time. Here, the relationship between the output of the thermistor 5 and the level of the signal to be determined sen is shown in FIG.
The reference value is adjusted according to the output of the thermistor 5 in a linear relationship as shown in FIG. 3, and thereafter, the reference value is corrected based on the output of the thermistor 5 during sitting. Also, the signal to be determined
The reference value for sen and the output of the thermistor 5 are digitally processed in the signal processing unit 21.
In the illustrated example, when the output of the thermistor 5 changes by eight steps in digital value, the reference value changes by one step. Therefore, in the illustrated example, the reference value is corrected so that the reference value is changed by one step for eight steps of the output of the thermistor 5.
【0016】[0016]
【発明の効果】本発明は上述のように、一対の電極を略
同一平面上に近接させて配置した検知エレメントと、検
知エレメントの静電容量に対応する電気信号を増幅する
トランジスタと、検知エレメントの近傍での物体の存在
による両電極間の静電容量の変化に基づいて検知信号を
出力する検知回路とを備え、検知エレメントおよびトラ
ンジスタはヒータを内蔵した便座に付設され、検知回路
はヒータ温度を監視するために便座に設けられている既
設の温度センサの出力を用いて検知信号を出力する際の
静電容量に対する判定基準を補正するものであり、ヒー
タの温度を監視するために便座に設けられている既設の
温度センサの出力を流用して検知回路に設定されている
静電容量の変化の程度の判断基準を補正するので、ヒー
タの温度が変化しても誤検知が生じないように判断基準
を補正することができるのであって、ヒータによる加熱
温度の変化での誤動作を防止することができるという利
点がある。すなわち、着座中の温度調節によって人が便
座から離れたと誤判断したり、人が便座から離れても人
が便座に着座していると誤検知するなどの誤動作を防止
することができるのである。また、検知エレメントは一
対の電極が略同一平面上に配置された構成であるから薄
肉に形成することができ、かつ機械的な可動部分がなく
経年変化が少ないという利点がある。As described above, the present invention provides a sensing element in which a pair of electrodes are arranged close to each other on a substantially same plane, a transistor for amplifying an electric signal corresponding to the capacitance of the sensing element, and a sensing element. A detection circuit that outputs a detection signal based on a change in capacitance between the two electrodes due to the presence of an object in the vicinity of the sensor, wherein the detection element and the transistor are attached to a toilet seat with a built-in heater, and the detection circuit has a heater temperature. Is used to correct the criterion for the capacitance when outputting the detection signal using the output of the existing temperature sensor provided on the toilet seat to monitor the temperature of the toilet seat. The output of the existing temperature sensor is diverted to correct the criterion for the degree of change in the capacitance set in the detection circuit. A as it can be also erroneously detected to correct the criterion so as not to cause, there is an advantage that it is possible to prevent malfunction of a change in the heating temperature by the heater. That is, it is possible to prevent erroneous operations such as erroneous determination that a person has left the toilet seat due to temperature adjustment during sitting, and erroneous detection that a person is sitting on the toilet seat even when the person has left the toilet seat. In addition, since the sensing element has a configuration in which a pair of electrodes are arranged on substantially the same plane, the sensing element can be formed to be thin, and there is no mechanical movable part and there is an advantage that there is little aging.
【図1】実施例を示し、(a)は概略構成図、(b)は
要部断面図である。FIGS. 1A and 1B show an embodiment, wherein FIG. 1A is a schematic configuration diagram, and FIG.
【図2】実施例の動作説明図である。FIG. 2 is an operation explanatory diagram of the embodiment.
【図3】基本構成を示すブロック回路図である。FIG. 3 is a block circuit diagram showing a basic configuration.
【図4】基本構成に用いる検知エレメントの平面図であ
る。FIG. 4 is a plan view of a detection element used for a basic configuration.
【図5】基本構成の要部回路図である。FIG. 5 is a main part circuit diagram of a basic configuration.
【図6】基本構成の要部の原理説明図である。FIG. 6 is an explanatory view of the principle of a main part of a basic configuration.
【図7】基本構成の要部の動作説明図である。FIG. 7 is an explanatory diagram of an operation of a main part of the basic configuration.
1 検知エレメント 2 検知回路 3 便座 4 ヒータ 5 サーミスタ 21 信号処理部 22 マルチプレクサ 23 直流成分除去回路 24 増幅回路 25 ピークホールド回路 26 コンパレータ 27 ディジタル−アナログ変換器 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Detection element 2 Detection circuit 3 Toilet seat 4 Heater 5 Thermistor 21 Signal processing part 22 Multiplexer 23 DC component removal circuit 24 Amplification circuit 25 Peak hold circuit 26 Comparator 27 Digital-analog converter
Claims (1)
配置した検知エレメントと、検知エレメントの静電容量
に対応する電気信号を増幅するトランジスタと、検知エ
レメントの近傍での物体の存在による両電極間の静電容
量の変化に基づいて検知信号を出力する検知回路とを備
え、検知エレメントおよびトランジスタはヒータを内蔵
した便座に付設され、検知回路はヒータ温度を監視する
ために便座に設けられている既設の温度センサの出力を
用いて検知信号を出力する際の静電容量に対する判定基
準を補正することを特徴とする着座センサ。1. A sensing element in which a pair of electrodes are arranged close to each other on a substantially same plane, a transistor for amplifying an electric signal corresponding to a capacitance of the sensing element, and a detection element for detecting presence of an object near the sensing element. A detection circuit that outputs a detection signal based on a change in capacitance between the two electrodes, wherein the detection element and the transistor are attached to a toilet seat with a built-in heater, and the detection circuit is provided on the toilet seat to monitor the heater temperature. A seating sensor that corrects a criterion for capacitance when outputting a detection signal using an output of an existing temperature sensor.
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JP34223992A JP2595435B2 (en) | 1992-12-22 | 1992-12-22 | Seating sensor |
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Publication number | Publication date |
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JPH06194455A (en) | 1994-07-15 |
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