JP2675952B2 - 非接触式スイッチ - Google Patents

非接触式スイッチ

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JP2675952B2
JP2675952B2 JP4314651A JP31465192A JP2675952B2 JP 2675952 B2 JP2675952 B2 JP 2675952B2 JP 4314651 A JP4314651 A JP 4314651A JP 31465192 A JP31465192 A JP 31465192A JP 2675952 B2 JP2675952 B2 JP 2675952B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、人体の接近に伴う静電
容量の変化を検出することによって非接触の操作で出力
信号を発生する非接触式スイッチに関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来より、静電容量の変化を利用したこ
の種の非接触式スイッチとして、図7に示すように、内
側電極11と、内側電極11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の検
知エレメント1を備えたものが提案されている(PCT
/AU86/00043)。すなわち、検知エレメント
1は、操作の有無の検出を行うセンシング部を構成す
る。内側電極11と外側電極12とは絶縁体のベース1
3に積層ないし埋設される。図8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を外側導体
12に印加すれば、内側導体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】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9(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9
(b)のように、検知エレメント1に対して人体のよう
な大地間容量の大きくなる物体が接近すると、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10(a)(b)
に示すような波高値の変化が生じる。
【0004】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】上述したように、この種の非接触式スイッ
チは、非接触で出力をオン・オフすることができるか
ら、絶縁材料の中に埋設することが可能であって、壁ス
イッチとして用いるほか、住宅設備や水回り設備の中に
埋め込んで用いることも可能である。とくに、水回り設
備では検知エレメント1を設備内に埋設して通電部分へ
の水の浸入を防止することができるから、水回り設備の
スイッチとして用いる場合に他の構成のスイッチよりも
有利である。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記構成の
非接触式スイッチは、非接触で静電容量の変化を検出す
るものであるから、輻射ノイズの影響や水に濡れて人体
と同程度の静電容量の変化が生じた場合に誤動作が生じ
るという問題がある。たとえば、浴室で用いるとすれ
ば、入浴の際にあふれた水やシャワーの使用による水で
濡れたときに誤動作の生じる可能性が高くなる。また、
非接触で操作の有無を検出するものであるから、操作す
る意思がなくても人体の一部が近付くだけで操作された
と判断して誤動作を生じることもある。
【0007】本発明は上記問題点の解決を目的とするも
のであり、輻射ノイズの存在や水に濡れるなどの周囲環
境の変化や意識的操作以外のノイズによる誤動作を防止
することができる非接触式スイッチを提供しようとする
ものである。
【0008】
【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を備えるセンシング部と、人
体の接近に伴う両電極間の静電容量が基準値以下に減少
すると検知信号を出力する検知回路とを備えた非接触ス
イッチにおいて、主たる検知エレメントの周囲に複数個
の検知エレメントを配列してセンシング部を構成し、検
知回路は、各検知エレメントごとに検知信号を発生する
検知部と、いずれか一つの検知エレメントに対応する検
知信号の発生から所定時間内に他の検知エレメントに対
応する検知信号が発生するときには出力信号を発生せ
ず、主たる検知エレメントに対応する検知信号のみが発
生すると出力信号を発生する判断部とを具備するのであ
る。
【0009】さらに、主たる検知エレメントに対する基
準値を他の検知エレメントに対する基準値よりも高く設
定してもよい。
【0010】
【作用】上記構成によれば、センシング部に主たる検知
エレメントのほかに、主たる検知エレメントの周囲に配
列した複数個の検知エレメントを設け、各検知エレメン
トごとに検知信号を発生するとともに、一つの検知エレ
メントに対応する検知信号が発生してから一定時間内に
他の検知エレメントに対応する検知信号が発生するとき
には出力信号を発生せず、主たる検知エレメントに対応
する検知信号のみが発生したときに出力信号を発生する
ようにしているので、輻射ノイズが存在していたり、セ
ンシング部が水で濡れるような周囲環境の変化が生じた
場合や、人が意識せずにセンシング部に接近してノイズ
が生じたような場合には、複数個の検知エレメントに対
応して検知信号が出力されることによって、出力信号が
発生するのを防止することができるのである。また、人
が主たる検知エレメントを意識的に操作する場合には、
他の検知エレメントに対応する検知信号が発生しないと
考えられるから、出力信号を発生させることができ、意
識的な操作と無意識的の誤操作とを識別できることにな
る。その結果、誤動作の発生確率が減少するのである。
【0011】また、主たる検知エレメントに対する基準
値を他の検知エレメントに対する基準値よりも高く設定
したものでは、主たる検知エレメントについて検知信号
が発生する空間領域を他の検知エレメントについて検知
信号が発生する空間領域よりも広げることができ、結果
的に、主たる検知エレメントについてのみ検知信号が発
生する空間領域を広げて操作性を向上させることができ
る。
【0012】
【実施例】本実施例では、図2に示すように、センシン
グ部Aに9個の検知エレメント1a,1bをマトリクス
状に配列し、中央の検知エレメント1aを操作対象とな
る主たる検知エレメントとし、他の検知エレメント1b
を誤動作防止用に用いる検知エレメントとしている。各
検知エレメント1a,1bの構成は、従来の技術で説明
したものと同様であって、図3に示すように、絶縁材料
のベース13の上に内側電極11と外側電極12とを設
け、内側電極11の周囲を囲むように外側電極12を配
置し、さらにベース13に埋め込んだ表示ランプ14が
内側電極11の中央部に臨んで露出するように構成して
ある。
【0013】各検知エレメント1a,1bは、検知回路
2に接続されている。検知回路2は、図1に示すよう
に、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20m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27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を比較
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。
【0014】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1a,1
bについて検知信号が発生したかを知ることができる。
ここにおいて、主たる検知エレメント1aについて検知
信号が発生した場合であっても、マルチプレクサ22へ
の選択信号sel が一巡する間に他の検知エレメント1b
についても検知信号が発生した場合には、信号処理部2
1から出力信号を発生しないようにしてある。また、主
たる検知エレメント1aについて検知信号が発生し、選
択信号sel が一巡する間、他の検知エレメント1bにつ
いて検知信号が発生しない場合には、信号処理部21か
ら出力信号を発生する。さらに、信号処理部21は、上
記以外の条件では出力信号を発生しないようになってい
る。したがって、マルチプレクサ22、ピークホールド
回路25、コンパレータ26などによって検知部が構成
され、信号処理部21によって判断部が構成されること
になる。
【0015】たとえば、センシング部Aが水で濡れた場
合は複数の検知エレメント1a,1bについて検知信号
が発生すると考えられ、また輻射ノイズがある場合にも
複数の検知エレメント1a,1bについて検知信号が発
生すると考えられ、さらに人が無意識でセンシング部A
に近付いたときにも複数の検知エレメント1a,1bに
ついて検知信号が発生すると考えられるから、これらの
場合には、出力信号が発生しないのである。一方、主た
る検知エレメント1aに指などを意識的に近付けた場合
には、他の検知エレメント1bについて検知信号が発生
しないから、出力信号を発生させることができ、この場
合にのみスイッチとしての操作が可能になるのである。
【0016】上記構成の非接触式スイッチのセンシング
部Aを、噴流式水流装置(ジャクジー(商標名))を制
御するための操作部として用いるような場合には、図4
に示すように、浴槽3の縁に埋設すればよい。ここに、
センシング部Aを浴槽3の裏面側に配置しているが、浴
槽3の表面側に配置してもよいのはもちろんのことであ
る。また、壁スイッチとして用いる場合には、図5に示
すように、主たる検知エレメント1aの両側に誤動作防
止用の検知エレメント1bを配置したセンシング部Aを
構成し、センシング部Aの表面に検知エレメント1aの
みが露出する窓4aを有したカバー4を被着すればよ
い。
【0017】(実施例2)実施例1では、各検知エレメ
ント1a,1bについて、被判定信号sen の波高値と比
較する基準値を等しくしていたが、本実施例では、図6
に示すように、2段階の基準値THa,THbを設定
し、主たる検知エレメント1aに対しては高い方の基準
値THaを用い、他の検知エレメント1bに対しては低
い方の基準値THbを用いるようにしている。基準値T
Ha,THbをこのように設定すれば、操作対象である
主たる検知エレメント1aについて検知信号が発生する
範囲を他の検知エレメント1bについて検知信号が発生
する範囲よりも広く設定するこができるから、検知エレ
メント1aについてのみ検知信号が発生する空間領域を
広くとることができ操作性が向上するのである。他の構
成については実施例1と同様である。
【0018】
【発明の効果】本発明は上述のように、センシング部に
主たる検知エレメントのほかに、主たる検知エレメント
の周囲に配列した複数個の検知エレメントを設け、各検
知エレメントごとに検知信号を発生するとともに、一つ
の検知エレメントに対応する検知信号が発生してから一
定時間内に他の検知エレメントに対応する検知信号が発
生するときには出力信号を発生せず、主たる検知エレメ
ントに対応する検知信号のみが発生したときに出力信号
を発生するようにしているので、輻射ノイズが存在した
り、センシング部が水で濡れるというような周囲環境の
変化が生じた場合や、人が意識せずにセンシング部に接
近してノイズが生じたような場合には、複数個の検知エ
レメントに対応して検知信号が出力されることによっ
て、出力信号が発生するのを防止することができるとい
う利点を有する。また、人が主たる検知エレメントを意
識的に操作する場合には、他の検知エレメントに対応す
る検知信号が発生しないと考えられるから、出力信号を
発生させることができ、意識的な操作と無意識的の誤操
作とを識別できるのである。その結果、誤動作の発生確
率が減少するという利点を有する。
【0019】また、主たる検知エレメントに対する基準
値を他の検知エレメントに対する基準値よりも高く設定
したものでは、主たる検知エレメントについて検知信号
が発生する空間領域を他の検知エレメントについて検知
信号が発生する空間領域よりも広げることができ、結果
的に、主たる検知エレメントについてのみ検知信号が発
生する空間領域を広げて操作性を向上させることができ
るという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例1を示すブロック回路図である。
【図2】実施例1に用いるセンシング部の構成例を示す
正面図である。
【図3】実施例1に用いる検知エレメントを示し、
(a)は平面図、(b)は断面図である。
【図4】実施例1の使用例を示す概略構成図である。
【図5】実施例1に用いるセンシング部の他の構成例を
示す分解斜視図である。
【図6】実施例2の動作説明図である。
【図7】従来例の検知エレメントの平面図である。
【図8】従来例の要部回路図である。
【図9】従来例の原理説明図である。
【図10】従来例の動作説明図である。
【符号の説明】
1 検知エレメント 1a 検知エレメント 1b 検知エレメント 2 検知回路 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 A センシング部

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 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を備えるセンシング部と、人体
    の接近に伴う両電極間の静電容量が基準値以下に減少す
    ると検知信号を出力する検知回路とを備えた非接触スイ
    ッチにおいて、主たる検知エレメントの周囲に複数個の
    検知エレメントを配列してセンシング部を構成し、検知
    回路は、各検知エレメントごとに検知信号を発生する検
    知部と、いずれか一つの検知エレメントに対応する検知
    信号の発生から所定時間内に他の検知エレメントに対応
    する検知信号が発生するときには出力信号を発生せず、
    主たる検知エレメントに対応する検知信号のみが発生す
    ると出力信号を発生する判断部とを具備することを特徴
    とする非接触式スイッチ。
  2. 【請求項2】 主たる検知エレメントに対する基準値を
    他の検知エレメントに対する基準値よりも高く設定した
    ことを特徴とする請求項1記載の非接触式スイッチ。
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