JP2887336B2 - 非接触式スイッチ - Google Patents

非接触式スイッチ

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JP2887336B2
JP2887336B2 JP4314652A JP31465292A JP2887336B2 JP 2887336 B2 JP2887336 B2 JP 2887336B2 JP 4314652 A JP4314652 A JP 4314652A JP 31465292 A JP31465292 A JP 31465292A JP 2887336 B2 JP2887336 B2 JP 2887336B2
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康裕 柳
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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(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
(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(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、検知エレメント1が水に濡れて人体
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
濡れることになり、誤動作の生じる可能性が高くなる。
【0007】本発明は上記問題点の解決を目的とするも
のであり、水回り設備で使用する際に水で濡れることに
よる誤動作を抑制した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たセンシング部と、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
すると出力信号を出力する検知回路と、センシング部の
前面を覆う表面材とを備え、表面材には検知エレメント
に対応する部位で前面側に突出するとともに外周面が滑
らかに連続した凸曲面である突部を形成しているのであ
る。
【0009】また、表面材を撥水性の材料により形成す
るのが望ましい。
【0010】
【作用】上記構成によれば、センシング部の前面を覆う
表面材において検知エレメントに対応する部位に、前面
側に突出するとともに外周面が滑らかに連続する凸曲面
である突部を形成しているので、検知エレメントの近傍
が水に濡れにくくなり、しかも、突部の外周面を滑らか
に連続する凸曲面としたことから、水が突部から流れや
すくなり、水の付着による誤動作を一層低減できること
になる。
【0011】また、表面材を撥水性の材料により形成し
た場合には、検知エレメントの周囲に水が一層付着しに
くいのであり、誤動作の発生確率をさらに低減できるこ
とになる。
【0012】
【実施例】
(実施例1)検知エレメント1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】検知エレメント1は、検知回路2に接続さ
れている。検知回路2は、図に示すように、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20ミ
リ秒の周期を有した矩形波状のパルス信号である。検知
エレメント1の内側電極11にはトランジスタ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、トランジスタQから出力される被
判定信号sen は、直流成分除去回路22に入力されて直
流成分が除去された後、増幅回路23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23の出力はピークホールド回路24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26を通してコンパレー
タ25に入力される。コンパレータ25では、ピークホ
ールド回路24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26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。信号処理部21では、検知信号が所定時間(たとえ
ば、100ミリ秒)に亙って入力されると(すなわち、
5個の駆動信号drv に対して連続して検知信号が発生す
ると) 出力信号を発生する。また、出力信号の発生と同
時に表示ランプ14を点灯ないし消灯させることによっ
て、操作に対する出力信号が発生したことを使用者に報
知する。
【0014】ところで、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、浴槽にセンシング部Aを
取り付けることが考えられる。この場合、センシング部
Aの通電部に水がかかることがないように、図1に示す
ように、浴槽の一部を表面材15としてセンシング部A
の前面を覆う。また、表面材15のうち少なくとも検知
エレメント1に対応する部位には、前面側(図1の上
側)に突出する外周面を滑らかに連続した凸曲面とした
突部16を形成する。このような突部16を設けること
によって、浴槽から水Wがあふれた場合にも検知エレメ
ント1の前面側が水で濡れにくくなり、水で濡れたとし
てもその状態は短時間しか継続しないことになる。しか
も、突部16の外周面を滑らかに連続した凸曲面とした
ことから、突部16の表面に水が付着しにくくなり、突
部16の表面に付着する水による容量変化が生じにくく
なる。その結果、誤動作が防止されるのはもちろんのこ
と、操作時において感度にばらつきが少なく安定した動
作を行うことができるのである。ここにおいて、表面材
15において少なくとも突部16については撥水性の材
料で形成しておけば、突部16への水の付着が一層少な
くなり、さらに誤動作が少なくなるとともに動作が安定
するのである。また、突部16の突出高さを適宜設定す
れば、検知エレメント1の前面側が水で濡れたとして
も、その水が浴槽内の水とは連続しないようにして少量
の水が独立して付着する程度とすれば、内側電極11と
外側電極12との間の容量は増加することになって、誤
動作が生じることはない。したがって、浴室内で使用す
る場合にも水に濡れることによる誤動作の機会が少なく
なるのである。
【0015】(実施例2) 本実施例は、図4に示すように、突部16に対応する検
知エレメント1のほかに、突部16の周囲にも検知エレ
メント1aを配置したものである。検知回路2では、各
検知エレメント1,1aについて検知信号を検出するよ
うにし、検知エレメント1aについて検知信号が出力さ
れたときには、水の影響があるものと判断して信号処理
部21から出力信号を発生しないようにしてある。した
がって、人の操作と水の影響との差別化を行うことがで
き、誤動作の可能性を一層低減することができる。他の
構成については実施例1と同様である。
【0016】
【0017】なお、上記実施例では、センシング部Aに
1個の検知エレメント1を設けているが、センシング部
Aに同等の機能を有する検知エレメント1を複数個設け
るようにしてもよい。たとえば、複数個の検知エレメン
ト1をマトリクス状に配列し、複数個の検知エレメント
1について検知信号が得られたときに、出力信号を発生
するようにしてもよい。
【0018】
【発明の効果】本発明は上述のように、センシング部の
前面を覆う表面材において検知エレメントに対応する部
位に、前面側に突出するとともに外周面が滑らかに連続
する凸曲面である突部を形成しているので、検知エレメ
ントの近傍が水に濡れにくくなり、しかも、突部の外周
面を滑らかに連続する凸曲面としたことから、水が突部
から流れやすくなり、水の付着による誤動作を一層低減
できるとともに、突部が水に濡れにくいから、動作感度
が安定するという利点がある。
【0019】また、表面材を撥水性の材料により形成し
た場合には、検知エレメントの周囲に水が一層付着しに
くいのであり、誤動作の発生確率をさらに低減でき、動
作感度もさらに安定する。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例1を示す要部断面図である。
【図2】実施例1を示すブロック回路図である。
【図3】実施例1に用いる検知エレメントの平面図であ
る。
【図4】実施例2を示す要部断面図である。
【図5】従来例の検知エレメントの平面図である。
【図6】従来例の要部回路図である。
【図7】従来例の原理説明図である。
【図8】従来例の動作説明図である。

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たセンシング部と、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
    ると出力信号を出力する検知回路と、センシング部の前
    面を覆う表面材とを備え、表面材には検知エレメントに
    対応する部位で前面側に突出するとともに外周面が滑ら
    かに連続した凸曲面である突部を形成して成ることを特
    徴とする非接触式スイッチ。
  2. 【請求項2】 表面材は撥水性の材料により形成されて
    成ることを特徴とす請求項1記載の非接触式スイッ
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