JP4590769B2

JP4590769B2 - 水栓制御装置

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Publication number: JP4590769B2
Application number: JP2001108485A
Authority: JP
Inventors: 義行金子
Original assignee: Toto Ltd
Current assignee: Toto Ltd
Priority date: 2000-10-04
Filing date: 2001-04-06
Publication date: 2010-12-01
Anticipated expiration: 2021-04-06
Also published as: JP2002180517A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、対象物をセンサで検出し、その結果に応じて電磁弁を制御することにより、自動的に水路を開閉する水栓機器の制御装置に係り、特にセンサ部分と電磁弁を制御する部分を分離して構成するに好適な水栓制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
センサによって対象物、主に人体を検出し、手洗い、または小便器、大便器の洗浄を行う水栓制御装置は広く普及している。これらの水栓制御装置では、デザインや使い勝手を向上させるためセンサの小型化は重要であり、制御装置の回路部分をセンサ部と電磁弁制御部に分ける場合が多い。
【０００３】
また、センサが常時作動していると、消費電力の増大、センサ素子の早期劣化、周囲環境への影響（センサ間の干渉）などの問題があるため、一般的に、使い勝手に影響が出ないように数Ｈｚ程度の適当な周波数で間欠的に作動する。消費電力の低減については、電池を電源とする場合は勿論、ＡＣを電源とする場合でも近年、必要性が増している。
【０００４】
このような構成の場合、電磁弁制御部がセンサ部の電源を入切することによって間欠動作を行う方法が多い。これは、電源を印加すれば動作を開始するセンサが汎用品として多く存在し、電源供給の入切でセンサの動作タイミングと消費電力の制御が同時にできるためである。
【０００５】
図１７は従来の一般的な水栓制御装置の回路図であり、センサ部１と電磁弁制御部２と電磁弁のソレノイド３、電源である電池４からなる。センサ部１と電磁弁制御部２の間は、ＶＤＤ（電源＋）、ＧＮＤ（電源−）、ＳＥＮ（感知信号）の３本の電気信号がコネクタによって接続される。
【０００６】
センサ部１はセンサ処理の専用ＩＣである１１によって制御され、電源が印可されると投光素子１２にパルス電流を流して赤外光を発光し、人体からの反射光によって受光素子１３に発生する電流量を検出する。電流量は専用ＩＣ１１の内部で大小判別され、感知または非感知の結果が信号ＳＥＮとして出力される。
【０００７】
抵抗２３、コンデンサ２４はＲＣ発振回路の素子であり、専用ＩＣ１１の動作クロックとなる。ＲＣ発振回路は部品が安価で小型、発振停止状態から発振開始までが早いという特長があるが、発振周波数の個別のバラツキが大きく、更に電源電圧、温度による変動が加わり、数十％の変動、誤差を見込まなければならない。但し、短時間で見れば安定した発振となるので、単発のセンサ動作に限れば支障は少ない。
【０００８】
電磁弁制御部２はマイコン２１によって制御される。２２はソレノイド通電回路であり、マイコン２１のポートＰＯ２１、ＰＯ２２によって制御され、ソレノイド３に通電して電磁弁の開閉を行う。電源であるＶＤＤはＡ／Ｄ端子に入力され、マイコン２１は電源状態を監視する。一般に、センサ回路は所定の電圧（動作保証電圧）を必要とするため、電源電圧が不十分な場合はセンサ動作を休止しなければならない。
【０００９】
１４は水晶発振子であり、時計の原発振にも使用されるものである。一般に数マイクロアンペアの消費電流で発振が可能で、発振周波数のバラツキは数百ＰＰＭ以下であり、低消費かつ正確なタイマー手段となる。マイコン１１はこの水晶発振子１４によるクロックをシステムクロックとして使用する。
【００１０】
電磁弁制御部２はセンサ部への電源供給スイッチであるトランジスタ２５を持ち、ポートＰＯ２３で制御する。周期的にセンサへ電源を供給し、センサ部１が出力する検出結果である信号ＳＥＮがポートＰＩ２１に入力されるとトランジスタ２５をＯｆｆしてセンサ部の電流消費をゼロとする。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の回路構成では、以下の様な問題がある。
【００１２】
まず、電磁弁制御部がセンサ部の電源を入切する構成の問題点を列挙する。
（１）センサ部の電源を入切するスイッチが必要である。通常トランジスタを使用するが、距離的に離れたセンサに安定した電源電圧を供給するためトランジスタが大型となり、その消費も大きい。
（２）センサ部の電源を入れてからセンシングの結果が出るまでに待ち時間が必要である。更に、この時間は一般にバラツキがあるため、時間的な余裕を持ってセンサ部に電源供給を行う必要があり、消費電力が増える。
（３）センサ部の駆動中は、その結果を待つ電磁弁制御部も動作している必要があり、電力消費が二重になってしまう。
（４）毎回、センサの電源を一旦切ってしまうため、前回のセンシング時のセンサデータは消滅する。よって、例えば「手洗い動作」の検出のように、連続的にサンプリングされたセンサデータを統計的に処理して感知・非感知を判断するといった、高度な感知判定（特開平７−２３３５４８）ができない。
（５）センサに電源を供給する電磁弁制御部は、センサ部にとって電源電圧が十分かどうか監視する必要があり、センサ部と共にＡ／Ｄ変換器またはそれに準ずる機能が必要となり、コストアップの要因となる。
【００１３】
また、機構的な構成は異なるが、上記問題点に対して有効な手法として、センサ部が電磁弁制御部を起動する考案（特開昭６４−７９４８１）が成されている。これによれば、センサ部が感知した場合に電磁弁制御部を起動して電磁弁の開閉を行う方式となっている。
【００１４】
しかし水栓制御装置は、センサの感知時に吐水するだけとは限らない。例えば、小便器の洗浄装置の場合、センサは人体の感知時間を計測し、人が立ち去って非感知となった後、電磁弁制御部は所定時間の洗浄を行う。よって、センサ部はセンシング周期を、電磁弁制御部は吐水時間を正確に制御する必要がある。また、装置全体を低消費で動作させるには、センサ部、電磁弁制御部、共に低消費で動作する必要がある。よって、それぞれの部分が正確かつ低消費のタイマー、すなわち、必然的に水晶発振回路を備える必要が生じ、コストアップとなる。
【００１５】
本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、本発明の目的は、センサ部と電磁弁制御部を分けながら、消費電力、コストを抑え、かつセンサデータの統計的処理といった高度な感知判定も可能な水栓制御装置を提供することにある。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために請求項１は、水路を開閉する電磁弁の制御を行う水栓制御装置において、間欠的に物体の有無の検出を行い物体の検出状態を感知信号として出力するセンサ部と、前記感知信号に応じて前記電磁弁の開閉制御をマイコンによって制御する電磁弁制御部とからなり、前記センサ部は前記感知信号に周期的なパルスを重畳して出力するとともに、前記マイコンは、原発振に使用されるシステムクロックの発振を停止状態とする省電力機能と、前記省電力状態の前記発振の停止状態を解除する起動信号入力を備え、前記感知信号は物体の感知と非感知を異なるパルス長又はパルス数若しくはパルス周期の前記パルスを重畳して前記起動信号入力に入力され、前記省電力機能を制御することを特徴とする。その結果、センサ部が外部から電源を入り切りされることなく、自身で低消費動作を行うことにより、無駄なリセットによる消費がなくなり、必要な省電力機能の停止を行うことにより、効率の良い低消費動作が可能となる。
【００１７】
第２の発明は、請求項１に記載の水栓制御装置において、前記感知信号の非感知時のパルス長は感知時のパルス長より短いことを特徴とする。このように、起動時間の長短によって感知、非感知の区別を行うようにしたので水栓制御装置の動作の大半を占める非感知時のマイコンの起動時間が短くなり低消費の面で優れている。また、仮にノイズが侵入して誤動作するとしても、パルス幅の短い非感知側の判断になる可能性が高く、水栓装置として安全側に動作する。
【００１８】
第３の発明は、請求項１に記載の水栓制御装置において、前記感知信号の非感知時のパルス数は感知時のパルス数より少ないことを特徴とする。その結果、起動時以外の殆どの時間、感知信号を一方の電圧レベルに固定できるので、信号のラインを抵抗、コンデンサなどの部品でノイズ対策する場合に好都合である。
【００１９】
第４の発明は、請求項１に記載の水栓制御装置において、前記パルスの周期は感知時と非感知時で異なり、非感知時の周期は感知時の周期よりも長いことを特徴とする。その結果、その結果、水栓制御装置の非感知時の起動周期を感知時の起動周期より長くしたので、感知時の反応は早くて使い勝手に優れ、動作の大半を占める非感知時のマイコンの起動時間が短くなり、より低消費化が可能となる。
（【００５５】から引用）
【００２０】
第５の発明は、請求項１乃至４のいずれか一項に記載の水栓制御装置において、前記電磁弁制御部は、前記感知信号のパルス長又はパルス数若しくはパルス周期に応じて前記電磁弁の通電時間を制御する。その結果、センサ部の発振回路の精度を有効に利用できる。
【００２１】
第６の発明は、請求項１乃至５のいずれか一項に記載の水栓制御装置において、前記センサ部は電源電圧の検出手段を備え、前記電源電圧が所定値以下の場合は前記間欠的な物体の有無の検出を休止し、直前の検出時の感知状態を出力することを特徴とする。その結果、消耗の少ない電池であれば、電磁弁駆動のような大電流通電の後でも短時間で電圧は復帰するので、直前の感知の情報を保持して出力するので電磁弁の開閉動作に不都合は生じない。
【００２２】
第７の発明は、請求項１乃至６のいずれか一項に記載の水栓制御装置において、使用者が手動により操作した状態を操作信号として出力する手動操作部を備え、前記操作信号は前記電磁弁制御部に入力され、前記電磁弁制御部は前記感知信号または前記操作信号に応じて前記電磁弁の開閉制御を行うように構成され、前記操作信号により前記電磁弁を開状態に制御する場合、前記電磁弁の開状態を維持している間、前記マイコンの省電力機能の使用を禁止することを特徴とする。その結果、センサ部が故障などで正常に動作していない場合、異常を検出し止水することができる。
【００３０】
【発明の実施の形態】
本発明をより理解しやすくするため、以下に図を用いて詳説する。
【００３１】
【実施例】
（実施例１）
図１は第１の実施例の水栓制御装置の回路図であり、センサ部１と電磁弁制御部２と電磁弁のソレノイド３、電源である電池４からなる。これらの部材間の構成は従来例と同じである。但し、電磁弁制御部２から供給される電源ＶＤＤは常時センサ部１に印可されている。
【００３２】
センサ部１はマイコン１１によって制御され、周期的に投光素子１２にパルス電流を流して赤外光を発光し、人体からの反射光によって受光素子１３に発生する電流量を検出する。電流量はマイコン１１内部のＡ／Ｄコンバータによってディジタル化され、その大きさ、変化量等の情報より感知または非感知の判定を行い、ポートＰＯ１１にその結果が信号ＳＥＮとして出力される。
【００３３】
また、電源であるＶＤＤはＡ／Ｄ端子に入力され、マイコン１１は電源状態を監視することができる。１４は水晶発振子であり、マイコン１１はこの水晶発振子１４によるクロックをシステムクロックとして使用する。よって、センサ部１は低消費かつ正確なタイミングでセンサ動作を周期的に継続できる。
【００３４】
電磁弁制御部２はマイコン２１、ソレノイド通電回路２２の構成は従来例と同じである。センサ部への電源供給をＯＮ／ＯＦＦするスイッチは無い。抵抗２３、コンデンサ２４はＲＣ発振回路の素子であり、マイコン２１のシステムクロックとなる。よって、発振停止状態から発振開始までが早いという特長がある反面、数１０％の変動、誤差を見込まなければならない。
【００３５】
センサ部１が出力する信号ＳＥＮはマイコン２１のポートＰＩ２１に入力される。ポートＰＩ２１は単なる入力機能だけでなく割り込み機能を持つ端子であり、マイコン２１が消費電力を抑えるためＲＣ発振回路を止め動作停止している状態で、ＰＩ２１がＬｏレベルからＨｉレベルに立ち上がると、ＲＣ発振回路が発振を開始し、マイコン２１が動作を再開する。すなわちマイコン２１の起動信号になる。
【００３６】
図２は電磁弁制御部のマイコン２１のメインルーチンのフローチャートである。センサからの感知信号を受けてソレノイド３を駆動して吐水を行うもので、自動手洗い器で良く知られた動作である。
【００３７】
図２のメインルーチンのプログラムステップＳ２０１（以下Ｓ２０１）のリセットよりスタートし、Ｓ２０２で一旦、発振を停止する。ＰＩ２１にセンサ部からの立ち上がりエッジの割り込み信号（後に説明する）が入ると動作を再開し、再びＳ２０３で発振を停止する。ＰＩ２１に割り込み信号が入るとＳ２０４のメインループに入る。
【００３８】
Ｓ２０４で発振を停止する。この時、マイコン２１の消費電流は殆どゼロとなる。ＰＩ２１の割り込み信号でＳ２０５に進み、ＰＩ２１の入力である信号ＳＥＮが感知状態を表す信号か、非感知状態を表す信号かを判定する。このルールについては後述する。
【００３９】
次に、Ｓ２０６で吐水、または止水の時間をカウントする。これはＳＥＮ信号の割り込み回数をカウントすることで時間のカウントに置き換える。
【００４０】
Ｓ２０７で感知状態ならばＳ２０８へ進み、吐水中でなければＳ２１０で電磁弁の開通電を行う。吐水中の場合、Ｓ２１１で吐水制限時間（例えば１分）に達していないかどうかチェックし、制限時間を超えている場合はＳ２１２で電磁弁を閉じる。そして、いずれの場合もＳ２０４に戻る。
【００４１】
Ｓ２０７で非感知状態の場合、Ｓ２０９へ進み、止水中ならＳ２０４へ戻り、そうでなければＳ２１２で電磁弁を閉じてＳ２０４に戻る。
【００４２】
こうして、センサ部１から割り込み信号が入る度に感知、非感知の情報に応じて電磁弁を開閉する。
【００４３】
Ｓ２１０開通電、Ｓ２１２の閉通電のサブルーチンのフローチャートをそれぞれ図３、図４に示す。
【００４４】
図３において、Ｓ３０１でＰＯ２１をＨｉとしソレノイド３を開方向に通電し、Ｓ３０２で２０ｍｓｅｃ待ち、Ｓ３０３でＰＯ２１をＬｏとして通電を終了し、Ｓ３０４でメインルーチンに戻る。図４は、図３に比較して、ソレノイド通電を制御するポートがＰＯ２１からＰＯ２２になり、通電時間が１０ｍｓｅｃになるだけである。
【００４５】
図５はセンサ部のマイコン１１のメインルーチンのフローチャートである。Ｓ００１よりスタートし、Ｓ００２で投光素子１２の駆動、受光素子１３の電流の検出を行い、過去のデータも含めて感知、非感知の判定を行う。
Ｓ００２で感知と判断された場合、Ｓ００３よりＳ００４へ進み、ポートＰＯ１１をＬｏとし、Ｓ００５でＰＯ１１をＨｉとしてＳ００９に進む。非感知の場合は、Ｓ００６からＳ００８でＰＯ１１をＬｏ、Ｈｉ、Ｌｏと出力してＳ００９へ進む。
【００４６】
Ｓ００９は０．５秒のタイマーであり、マイコン１１は水晶発振子１４により動作しているので、数マイクロアンペアの消費で０．５秒の時間を正確に待つことができる。０．５秒経過するとＳ００２に戻る。すなわち、以上の動作を０．５秒周期で繰り返す。
【００４７】
図６に動作波形を示す。まず最上部の波形はセンサの駆動タイミングであり、図５のメインルーチンのループの周期である０．５秒おきのタイミングである。その下は感知判定結果であり、次はマイコン２１の起動タイミングである。この場合、センサ駆動終了直後のタイミングであり、周期は同じく０．５秒である。
【００４８】
次はＰＯ１１の信号ＳＥＮであり、立ち上がりのエッジでマイコン２１を起動する。次はマイコン２１の動作状態を示す波形であり、ＲＣ発振回路の発振中はプログラムが動作している。
【００４９】
マイコン２１は信号ＳＥＮにより起動されると、信号ＳＥＮの状態を監視する。
信号ＳＥＮが短時間でＬｏレベルに立ち下がった場合は非感知であり、Ｈｉを継続する場合は感知である。この判定を図２のＳ２０５で行う。そして、感知の場合は電磁弁を開通電して吐水を行い、非感知の場合は電磁弁を閉通電して止水する。
【００５０】
以上の動作では次のような効果を有する。
（１）センサ駆動中はマイコン１１のみ動作し、マイコン２１は動作停止している。よって、従来のようにセンサ部と電磁弁制御部の回路が二重に消費する無駄がない。
（２）マイコン２１は通常、システムクロックのＲＣ発振を停止した状態にあるため消費が殆ど無い。マイコン１１からの起動信号を受けるとＲＣ発振であるため非常に短時間で発振を開始して動作モードに移行できるため、消費電力としての無駄が極めて少ない。
（３）マイコン２１は安価であるが周波数精度の悪いＲＣ発振回路しか持っていない。しかし、水晶発振子１４を使用するマイコン１１からの起動信号をカウントすることによって正確な時間を計測することができる。よって、実施例のような感知時に吐水する場合だけでなく、例えば感知した時に感知時間に関わらず一定時間吐水するような吐水モードや、センサと手動スイッチを併用して吐水する場合でも正確な吐水時間の制御ができる。
【００５１】
また、本実施例のようにＲＣ発振を一旦停止しＰＩ２１を割り込み信号として使用する場合だけでなく、ＲＣ発振を継続して動作していてもＰＩ２１の入力信号で時間カウントをすれば正確な時間が得られる。
（４）センサ部１のマイコン１１は外部から電源を入り切りされることなく、自身で低消費動作を行う。よって、無駄なリセットによる消費がなくなり、必要な機能の停止（マイコンによって詳細は異なる）を行うことにより、効率の良い低消費動作が可能となる。更に、毎回リセットされないために前回のセンサ駆動時のデータを保持することができ、連続的にサンプリングされたセンサデータを統計的に処理して感知・非感知を判断するといった、高度な感知判定ができる。
（５）マイコン２１はＳ２０２、Ｓ２０３のステップで、リセットから２回、センサ部１の出力する割り込み信号を受けてからメインループに入っている。このように、センサ部１が動作を開始したことを十分に確認して電磁弁の開閉制御のルーチンに入ることにより、センサ部１が故障している場合や不完全な接続状態で動作を開始して水が出っぱなしになる、などの不具合を回避できる。
【００５２】
（実施例２）
図７に、第２の実施例におけるセンサ部のメインルーチンのフローチャートを示す。図１から図４は第１の実施例と同じである。
【００５３】
図７において、図５とＳ０１０のステップが異なる。非感知の場合、Ｓ０１０で１秒おきのタイミングかどうかをチェックする。１秒おきのタイミングの場合、図５と同じくＳ００６に進んで非感知の信号をＰＯ１１に出力するが、そうでないばあい、つまり０．５秒の端数がつくタイミングではＰＯ１１に信号を出力することなくＳ００９に進む。
【００５４】
この時の動作波形を図８に示す。感知時は実施例１と同じく０．５秒間隔でマイコン２１を起動するが、非感知時は１秒間隔で起動する。図２のＳ２０２の時間カウントでは、感知の信号で起動された場合は０．５秒、非感知の信号で起動された場合は１秒をカウントすれば良い。
【００５５】
本実施例では、非感知時の起動周期を感知時の起動周期より長くしたので、感知時の反応は早くて使い勝手に優れ、動作の大半を占める非感知時の起動回数が少ないので低消費の面で優れている。
【００５６】
（実施例３）
図９に、第３の実施例におけるセンサ部のメインルーチンのフローチャートを示す。図１から図４は第１の実施例と同じである。
【００５７】
図９において、図７と感知、非感知の出力信号の形態が異なる。感知の場合、Ｓ０２１からＳ０２４で２回のＨｉパルスを出力する。一方、非感知の場合はＳ０２６、Ｓ０２７で１回のＨｉパルスを出力する。
【００５８】
この時の動作波形を図１０に示す。マイコン２１は図２のＳ２０５のステップにおいて、再びＨｉパルスが入力されるかどうかを所定時間待って判断すれば良い。
【００５９】
本実施例では、パルス数によって感知、非感知を区別したのでマイコン１１、２１共にプログラムが簡単であり、かつ、起動時以外の殆どの時間信号ＳＥＮを一方の電圧レベル（図１０ではＬｏ）に固定できるので、信号ＳＥＮのラインを抵抗、コンデンサなどの部品でノイズ対策する場合に好都合である。
【００６０】
更に、感知より非感知の場合のパルス数を少なくしたので、動作の大半を占める非感知時のマイコン２１の起動時間が短くなり低消費の面で優れている。また、仮にノイズが侵入して誤動作するとしても、パルス数の少ない非感知側の判断になる可能性が高く、水栓装置として安全側に動作する。
【００６１】
（実施例４）
図１１に、第４の実施例におけるセンサ部のメインルーチンのフローチャートを示す。図１、図２は第１の実施例と同じであり、電磁弁開通電、閉通電のサブルーチンのフローチャートはそれぞれ図１２、図１３である。
【００６２】
図１１においてＳ０３１で電源電圧であるであるＶＤＤのＡ／Ｄ変換を行う。
一般にセンサは回路の精度保証のために、単なるマイコン動作に比較して高い電源電圧を必要とする場合が多い。Ｓ０３２でセンサ駆動に必要な電圧があるどうかチェックし、電圧が十分であればＳ００２に進む。電磁弁駆動など、大きな負荷駆動があった直後で電圧不足の場合Ｓ０３３に進み、この電圧不足状態の経過時間をチェックする。この場合、閾値である２秒未満の場合、Ｓ０３４で感知、非感知の情報を前回のデータを保持してＳ００３へ進む。２秒を越えた場合、非感知としてＳ００３に進む。
【００６３】
Ｓ００３以降では、感知の場合Ｓ０３６からＳ０３８で２ｍｓのＨｉパルスを、非感知の場合Ｓ０３９からＳ０４１で１ｍｓのＨｉパルスを出力する。
【００６４】
感知の場合電磁弁の開動作となるが、図１２において、Ｓ３１２で開通電時間をＰＩ２１に入力されたパルス幅、この場合感知を示す信号の２ｍｓの１０倍の時間である２０ｍｓに設定する。非感知の場合は同様に図１３において、Ｓ４１２で閉通電時間をＰＩ２１に入力されたパルス幅、非感知の１ｍｓの１０倍の時間である１０ｍｓに設定する。
【００６５】
以上の動作により、起動時間の長短によって感知、非感知の区別を行うようにしたのでマイコン１１、２１共にプログラムが簡単であり、非感知時の起動時間を短くしたので動作の大半を占める非感知時のマイコン２１の起動時間が短くなり低消費の面で優れている。また、仮にノイズが侵入して誤動作するとしても、パルス幅の短い非感知側の判断になる可能性が高く、水栓装置として安全側に動作する。
【００６６】
更に、電磁弁の開閉時間を決めるタイマーの基準時間として利用することにより、ＲＣ発振回路しか持たないマイコン２１でも正確な電磁弁通電が可能となる。これによって、電磁弁開閉時間のマージンを切り詰め、更に通電時間を短くすれば、より低消費にすることができる。また、この開閉通電時間の基準となる起動パルスは絶えず入力されるので、ＲＣ発振の温度や電圧での変動を心配する必要がない。
【００６７】
次に電源電圧の監視の部分を説明する。まず、電池が新しく、電圧が十分な場合の動作波形を図１４に示す。マイコン２１は起動パルスの時間幅で感知、非感知の区別を行う。
【００６８】
ある程度電池が消耗し、開通電直後１秒程度電圧が低下した場合の動作波形を図１５に示す。図１５のＴ１の期間は電源電圧が一時的に低下しているためにセンサ駆動を行うと誤った結果となる恐れがあるのでセンサ駆動を休止するが、前回、この場合感知の情報を保持して出力するので電磁弁の開閉動作に不都合は生じない。消耗の少ない電池であれば、電磁弁駆動のような大電流通電の後でも短時間で電圧は復帰する。
【００６９】
消耗の多い電池で、開通電直後電圧が低下し、数秒間電圧が復帰しない場合の動作波形を図１６に示す。電圧低下からＴ２、すなわち２秒間は感知状態を保持して吐水を継続するが、電圧の復帰が遅いので、センサ駆動を休止したまま非感知の判断に切り替える。よって、吐水は２秒で終了し、時間Ｔ３経過後電圧が復帰するとセンサ駆動を再開する。仮に電圧が復帰しなければ水栓装置は止水状態で反応しないままとなる。
【００７０】
本実施例ではセンサ部が電源電圧の監視を行うため、電磁弁制御部２側にＡ／Ｄ変換機能を持たせる必要が無く、回路全体のコストを抑制できる。センサ部はアナログ的な動作を行うため、基準電圧やＡ／Ｄ変換部機能、またはそれに準ずる機能を持っているので電源電圧の監視は容易である。
【００７１】
また、センサ駆動に必要な電源電圧をセンサ部１自身が判定するので、電磁弁制御部２はそのままに、センサ部１だけを方式の異なるものに交換しても、動作保証電圧のミスマッチが生じない。
【００７２】
また、電圧低下時はセンサ動作を一旦休止し、前回の感知・非感知情報を継続して出力するので、電磁弁駆動などで生じる一時的な電源電圧でも不具合を生じない。
【００７３】
また、長時間に渡って電源電圧が低下した場合は、非感知の情報を出力するので、水栓装置としては安全側に停止する。
【００７４】
また、本実施例では電源を電池としたが、ＡＣ電源によって動作する場合でも、瞬時停電で通常通りの動作を継続し、長時間の停電で安全に停止するので有効である。
【００７５】
（実施例５）
図１８は第５の実施例である水栓制御装置の回路図である。図１の回路はセンサ部１の出力によってのみ吐水を制御していたが、図１８は手動でも吐水ができるように手動操作部５を追加したものである。例えば手洗い装置であれば、洗面器に水ためをする場合や、歯ブラシやガラスコップなどセンサでは感知しにくい物を洗いたい場合に手動で吐水操作を行う。
【００７６】
図１８において、手動操作部５はスイッチ５１を備え、電磁弁制御部２とコネクタによって接続される。スイッチ５１の一方は電源ＶＤＤに、一方はマイコン２１の入力ポートＰＩ２２に接続され、更に抵抗２５でプルダウンされている。ポートＰＩ２２はポートＰＩ２１と同様に割り込み機能を持つ端子であり、スイッチ５１がＯＮすると、ポートＰＩ２２がＨｉレベルとなり、マイコン２１を起動する。
【００７７】
このように、手動操作部５が操作されるとマイコン２１が起動し、スイッチ５１の状態を読み込むことで手動による吐水制御が可能となる。自動水栓におけるスイッチ操作の一般的な仕様では、スイッチ５１が押されると吐水し、再度スイッチ５１が押されるか、一定時間が経過すると止水する。いわゆる、「吐水時間制限付き」の「出る／止める」操作となる。しかし、本発明の実施例１乃至４に対して、単にスイッチ５１を追加するだけでは以下のような問題がある。
【００７８】
全ての回路が正常に作動している場合は何ら問題ない。しかし、センサ部１が故障している場合、あるいは接続コネクタが外れてセンサ部１と電磁弁制御部２がつながっていない場合、マイコン２１にセンサ部１からの周期的な起動信号が入らない。この状態でスイッチ５１が押されて吐水を始めると、センサ部１からの信号が来ないためマイコン２１は吐水時間の計測ができず、もう一度スイッチ５１がＯＮしてマイコン２１が起動されない限り、吐水を終了することができない。実施例５乃至７はこの問題点を解決するものである。
【００７９】
図１９に、第５の実施例における電磁弁制御部２のメインルーチンのフローチャートを示す。図１９は図２に対して、ステップＳ５０１以降のスイッチ５１による吐水動作が追加されている。なお、これ以外の動作は実施例３と同じであり、センサ部の動作は図９のフローチャート、電磁弁開通電、閉通電のサブルーチンのフローチャートはそれぞれ図３、図４とする。
【００８０】
図１９において、Ｓ２０４で発振を停止した状態は、センサ部１からの信号であるＰＩ２１割り込み、または手動操作部からの信号であるＰＩ２２割り込みのいずれかによって起動され、Ｓ５０１に進む。Ｓ５０１ではセンサ部１からの起動信号であるＰＩ２１割り込みかどうかチェックし、ＰＩ２１割り込みなら図２と同様にＳ２０５へ、そうでなければＰＩ２２割り込みであるのでＳ５０２に進む。
【００８１】
Ｓ５０２ではセンサによる吐水中かどうかチェックする。センサによって吐水している場合は、スイッチ操作を受け付ける必要がないので、Ｓ２０４に戻る。センサによる吐水中でない場合、Ｓ５０３で開通電を行い、スイッチによる吐水を開始する。そして、Ｓ５０４で吐水制限時間に達していないか、Ｓ５０５でスイッチ５１が再度押されてＰＩ２２の割り込みが発生していないかをチェックし、いずれかの条件が成立するとＳ５０６で閉通電を行い、吐水を終了する。
【００８２】
以上の動作波形を図２０に示す。スイッチ５１が押されてＰＩ２２がＨｉレベルとなり割り込みが発生すると開通電を行う。そして吐水中はＲＣ発振を停止させることなくマイコン２１は動作を継続し、次にスイッチ５１が押されると閉通電を行ってＲＣ発振回路を停止する。これ以降は実施例３と同じ動作となる。
【００８３】
実施例５における効果を説明する。図２０ではスイッチ５１により吐水を開始した場合はマイコン２１のＲＣ発振回路で動作継続するため、センサ部１の起動信号を必要としない。よって、センサ部１が故障などで正常に動作していない場合にスイッチ５１が操作されても、吐水しっぱなしになることがない。あるいは、センサ部１が故障した場合に、応急的にスイッチ５１によって水栓装置を使用することもできる。
【００８４】
図２１に、第６の実施例における電磁弁制御部２のメインルーチンのフローチャートを示す。図２１は図１９に対してスイッチ５１による吐水動作が一部異なる。回路図およびセンサ部の動作、電磁弁開通電、閉通電のサブルーチンのフローチャートは実施例５と同じで、それぞれ図１８、図９、図３、図４である。
【００８５】
ステップＳ５０２でセンサ吐水中でない場合、Ｓ５０７でスイッチによる吐水中かどうかをチェックする。スイッチ吐水中の場合、Ｓ５０６で直ちに吐水を終了する。スイッチ吐水中でない場合、Ｓ５０３で開通電を行い、Ｓ５０８で２秒経過したか、Ｓ５０９でセンサ部１からの起動信号であるＰＩ２１割り込み発生したかをチェックする。
【００８６】
ＰＩ２１の割り込みは、図９より最長でも１秒周期で発生するため、正常動作であればＳ５０９からＳ２０４に戻る。しかし、センサ部１が故障している場合、ＰＩ２１割り込みが発生する前にＳ５０８で２秒が経過し、Ｓ５０６で閉通電を行う。なお、Ｓ５０８で判断時間を２秒としたのは、マイコン２１のＲＣ発振回路の周波数精度を考慮したためである。
【００８７】
正常な場合はスイッチによる吐水状態でＳ２０４に戻り、Ｓ５０１でセンサ部１からの起動信号のＰＩ２１割り込みを検出するとＳ２０５へ進み、Ｓ２０６で吐水時間のカウント後、Ｓ５１０でスイッチ吐水中かどうかチェックする。スイッチ吐水中の場合Ｓ２１１で吐水制限時間に達したかどうかをチェックし、制限時間に達している場合はＳ２１２で止水する。スイッチ５１が再度押された場合はＳ５０１からＳ５０２、Ｓ５０７、Ｓ５０６と進んで止水する。
【００８８】
以上の動作波形を図２２に示す。スイッチ５１が押されてＰＩ２２がＨｉレベルとなり割り込みが発生すると開通電を行う。その後、マイコン２１はＲＣ発振を停止せず動作を継続するが、センサ部１からの起動信号を一度受信すると、ＲＣ発振回路を停止し、センサ部またはスイッチからの起動信号を待つ状態となる。そして、図２２ではスイッチ５１が押されて閉通電を行っているが、吐水制限時間に達した場合も閉通電を行う。
【００８９】
実施例６における効果を説明する。図２１において、スイッチ５１により吐水を開始した場合、Ｓ５０９でセンサ部１の起動信号を一度受信するまで、マイコン２１のＲＣ発振回路による動作を継続する。このため、センサ部１が故障などで正常に動作していない場合、Ｓ５０８で異常を検出し止水することができる。
【００９０】
センサ部１が正常な場合は、Ｓ５０９でその事を確認した後、Ｓ２１１でセンサによって吐水している場合と同様に吐水制限時間をチェックする。このため、スイッチ吐水中であってもセンサ吐水と同様に低消費で正確な時間のチェックができる。
【００９１】
図２３に、第７の実施例における電磁弁制御部２のメインルーチンのフローチャートを示す。図２３は図２１に対してＳ５０３の開通電のタイミングが異なる。回路図およびセンサ部の動作、電磁弁開通電、閉通電のサブルーチンのフローチャートは実施例６と同じで、それぞれ図１８、図９、図３、図４である。
【００９２】
図２３において、Ｓ２０４でスイッチ５１によるＰＩ２２の割り込みがあり、Ｓ５０２でセンサ吐水中でなく、Ｓ５０７でスイッチによる吐水中でない場合、Ｓ５０８で２秒経過したか、Ｓ５０９でセンサ部１からの起動信号であるＰＩ２１割り込み発生したかをチェックする。
【００９３】
仮にセンサ部１が故障している場合、ＰＩ２１割り込みが発生する前にＳ５０８で２秒が経過し、開通電を行うことなくＳ２０４に戻る。センサ部１が正常で、ＰＩ２１割り込みが発生した場合、Ｓ５０３で開通電を行ってＳ２０４に戻る。以降の動作は実施例６と同じとなる。
【００９４】
以上の動作波形を図２４に示す。スイッチ５１が押されてＰＩ２２がＨｉレベルとなって割り込みが発生すると、マイコン２１はＲＣ発振を停止せず動作を継続し、センサ部１からの起動信号を待って開通電を行い、吐水を開始した後ＲＣ発振回路を停止して、センサ部またはスイッチからの起動信号を待つ状態となる。以降は実施例６の図２２と同様である。
【００９５】
実施例７における効果を説明する。図２３ではスイッチ５１により吐水を開始した場合、センサ部１の起動信号を一度受信するまで開通電を行わず、マイコン２１のＲＣ発振回路による動作を継続する。このため、センサ部１が故障などで正常に動作していない場合はＳ５０８の２秒の異常検出タイマーによって無駄な吐水を防止することができる。例えば、水が出ないことで異常を認識した使用者が、外れたセンサを再び取り付けた時などに、突然水が出るようなことも無い。
【００９６】
更に、センサ部１が正常な場合は、Ｓ５０９でその事を確認した後に開通電を行って吐水を開始するため、実施例６に比較して吐水開始タイミングは若干遅れるが、吐水制限時間のチェックはより正確となる。このため、節水や洗浄などの目的で正確な吐水時間の制御が必要な場合に適している。
【００９７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明により、センサ部と電磁弁制御部を分けながら、消費電力、コストを抑え、かつセンサデータの統計的処理といった高度な感知判定も可能な水栓制御装置を提供することが可能となる。更に、スイッチを組み合わせて使用する場合でも、センサの故障等で水が出っ放しになることがない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例の回路図である。
【図２】本発明の第１乃至第４の実施例の電磁弁制御部のメインルーチンを示すフローチャートである。
【図３】本発明の第１乃至第３、および第５乃至第７の実施例の電磁弁制御部の開通電のサブルーチンを示すフローチャートである。
【図４】本発明の第１乃至第３、および第５乃至第７の実施例の電磁弁制御部の閉通電のサブルーチンを示すフローチャートである。
【図５】本発明の第１の実施例のセンサ部のメインルーチンを示すフローチャートである。
【図６】本発明の第１の実施例の動作例を示すタイミングチャートである。
【図７】本発明の第２の実施例のセンサ部のメインルーチンを示すフローチャートである。
【図８】本発明の第２の実施例の動作例を示すタイミングチャートである。
【図９】本発明の第３、および第５乃至第７の実施例のセンサ部のメインルーチンを示すフローチャートである。
【図１０】本発明の第３の実施例の動作例を示すタイミングチャートである。
【図１１】本発明の第４の実施例のセンサ部のメインルーチンを示すフローチャートである。
【図１２】本発明の第４の実施例の電磁弁制御部の開通電のサブルーチンを示すフローチャートである。
【図１３】本発明の第４の実施例の電磁弁制御部の閉通電のサブルーチンを示すフローチャートである。
【図１４】本発明の第４の実施例の動作例（１）を示すタイミングチャートである。
【図１５】本発明の第４の実施例の動作例（２）を示すタイミングチャートである。
【図１６】本発明の第４の実施例の動作例（３）を示すタイミングチャートである。
【図１７】従来例の回路図である。
【図１８】本発明の第５乃至７の実施例の回路図である。
【図１９】本発明の第５の実施例の電磁弁制御部のメインルーチンを示すフローチャートである。
【図２０】本発明の第５の実施例の動作例を示すタイミングチャートである。
【図２１】本発明の第６の実施例の電磁弁制御部のメインルーチンを示すフローチャートである。
【図２２】本発明の第６の実施例の動作例を示すタイミングチャートである。
【図２３】本発明の第７の実施例の電磁弁制御部のメインルーチンを示すフローチャートである。
【図２４】本発明の第７の実施例の動作例を示すタイミングチャートである。
【符号の説明】
１…センサ部、２…電磁弁制御部、３…ソレノイド、４…電池
１１…マイコン（センサ部）２１…マイコン（電磁弁制御部）、
２２…ソレノイド通電回路、５…手動操作部、５１…スイッチ

Claims

水路を開閉する電磁弁の制御を行う水栓制御装置において、間欠的に物体の有無の検出を行い物体の検出状態を感知信号として出力するセンサ部と、前記感知信号に応じて前記電磁弁の開閉制御をマイコンによって制御する電磁弁制御部とからなり、前記センサ部は前記感知信号に周期的なパルスを重畳して出力するとともに、前記マイコンは、原発振に使用されるシステムクロックの発振を停止状態とする省電力機能と、前記省電力状態の前記発振の停止状態を解除する起動信号入力を備え、前記感知信号は物体の感知と非感知を異なるパルス長又はパルス数若しくはパルス周期の前記パルスを重畳して前記起動信号入力に入力され、前記省電力機能を制御することを特徴とする水栓制御装置。
請求項１に記載の水栓制御装置において、前記感知信号の非感知時のパルス長は感知時のパルス長より短いことを特徴とする水栓制御装置。
請求項１に記載の水栓制御装置において、前記感知信号の非感知時のパルス数は感知時のパルス数より少ないことを特徴とする水栓制御装置。
請求項１に記載の水栓制御装置において、前記パルスの周期は感知時と非感知時で異なり、非感知時の周期は感知時の周期よりも長いことを特徴とする水栓制御装置。
請求項１乃至４のいずれか一項に記載の水栓制御装置において、前記電磁弁制御部は、前記感知信号のパルス長又はパルス数若しくはパルス周期に応じて前記電磁弁の通電時間を制御することを特徴とする水栓制御装置。
請求項１乃至５のいずれか一項に記載の水栓制御装置において、前記センサ部は電源電圧の検出手段を備え、前記電源電圧が所定値以下の場合は前記間欠的な物体の有無の検出を休止し、直前の検出時の感知状態を出力することを特徴とする水栓制御装置。
請求項１乃至６のいずれか一項に記載の水栓制御装置において、使用者が手動により操作した状態を操作信号として出力する手動操作部を備え、前記操作信号は前記電磁弁制御部に入力され、前記電磁弁制御部は前記感知信号または前記操作信号に応じて前記電磁弁の開閉制御を行うように構成され、前記操作信号により前記電磁弁を開状態に制御する場合、前記電磁弁の開状態を維持している間、前記マイコンの省電力機能の使用を禁止することを特徴とする水栓制御装置。