JP4622151B2

JP4622151B2 - 給水制御装置

Info

Publication number: JP4622151B2
Application number: JP2001130928A
Authority: JP
Inventors: 史樹秋山
Original assignee: Toto Ltd
Current assignee: Toto Ltd
Priority date: 2001-04-27
Filing date: 2001-04-27
Publication date: 2011-02-02
Anticipated expiration: 2021-04-27
Also published as: JP2002322699A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は反射型センサを有する給水制御装置に係り、特に反射型センサの誤検出防止に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、給水制御装置等で人体検出手段として間欠投光式の反射型センサが用いられ、特開平７−１６７９５７の人体検知装置では、パルス投光と同期して受光させ、受光変動分を一定時間内で積分した値をしきい値と比較し、その積分値がしきい値に達した時に人体検出信号を出力するものが記載されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、間欠投光式の反射型センサの受光部には、受光信号の増幅や積分処理用としてアンプが使用されるが、アンプ自身のオフセット電圧により最終段の積分回路のコンデンサに電流が流れ積分出力に影響を与える。つまり、反射光の入力を無くしても受光部に積分出力が発生することになる（以後、受光オフセット電圧と称する）。よって実際の積分出力は、対象物からの反射光による受光分と前記受光オフセット電圧分を加算した結果となるので、信号レベルの低い反射光を検出する場合は信号レベルに対する受光オフセット分が無視できなくなり、人体検出の精度に悪影響を与えるといった問題があった。また、アンプのオフセット電圧は素子ごとにばらつくので、予めオフセット分として固定値をしきい値に考慮することができず、センサごとにばらつきを補正しなければならないといった問題もあった。このように受光部に積分用や増幅用としてアンプを設ける場合にはどうしてもオフセットの影響が避けられない。
【０００４】
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、受光オフセット電圧を容易に除去でき人体検出精度の良い反射型センサを有する給水制御装置を提供することにある。
【０００５】
【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では、パルス投光信号に基づき対象物に光をパルス投光する投光部と、前記パルス投光信号に同期して前記対象物からの反射パルス光を受光し積分出力する受光部と、前記受光部の積分出力に基づき前記対象物の検出を行う制御部とを有する反射型センサと、流量制御手段への制御信号を送出する給水制御部とからなる給水制御装置において、受光部がパルス投光信号に同期して受光し積分する間の投光部へのパルス投光信号を遮断する投光遮断手段とを有し、制御部は投光遮断手段が動作し投光が停止状態に対応した第１の積分値と、投光遮断手段が停止し投光状態に対応した第２の積分値とを記憶するとともに、前記第２の積分値より前記第１の積分値を減じた値に基づき対象物の検出を行う吐水動作を行うことを特徴とする。その結果、発生する受光オフセット電圧を除去した値で感知判断を行うことができるので、精度よく人体検出が可能となる。
【０００６】
第２の発明は、請求項１に記載の給水制御装置において、請求項１記載の給水制御装置において、制御部は所定の時間毎で第１の積分値を計測し更新記憶することを特徴とする。この結果、無駄な消費が抑え、受光オフセット電圧が変動しても人体検出精度が維持できる。
【０００７】
第３の発明は、請求項１記載の給水制御装置において、制御部は第１の積分値を計測しパルス投光動作毎に、更新記憶することを特徴とする。その結果、精度が必要な場合は投光積分動作を行う直前に受光オフセット電圧を毎回測定することで、受光オフセット電圧が変動しても人体検出精度が維持できる。
【００１３】
【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。
【実施例】
図１は本発明の実施例に係わる給水制御装置の構成を示す説明図である。給水制御装置１は光電センサ２と給水制御部３とから構成され、光電センサ２は人体の検出を行い、その検出結果に基づき給水制御部３で流量制御手段８を制御して所定の部位に給水を行う。
【００１４】
光電センサ２は投光部４、受光部５、制御部６、投光遮断手段７から構成され、投光遮断手段７により投光部へパルス投光信号を出力するかしないかを選択できる。受光部５は前記投光遮断手段７の状態に関わらず前記パルス投光信号に同期して受光し、その積分出力を制御部で測定できるようになっているので、投光を伴う積分出力と投光した積分出力を測定できる。
【００１５】
図２は給水制御装置１の詳細なブロック図である。図２において、給水制御装置１は感知対象である使用者９を検出するための光電センサ２と、この光電センサ２からの信号に基づいて流量制御手段である電磁弁８を駆動させて給水を制御する給水制御部３から構成される。
【００１６】
光電センサ２は投光部４と受光部５と制御手段６と投光遮断手段であるアンド素子７から構成される。
【００１７】
投光部４は投光用トランジスタ４２と投光電流抵抗４３とアンプ４５で定電流回路を構成し、アンプの非反転入力端子に印加する基準電圧Ｅ２で決まる所定の電流を投光素子４１に流すようになっている。また、投光用トランジスタ４２のベースとアンプ４５の出力の間には投光制御ＳＷ４４を設け、マイコン６１からのパルス投光信号４４ａと投光遮断信号７ａの論理積で決まる投光制御信号７ｂによって投光のＯＮ／ＯＦＦを制御することができる。
【００１８】
受光部５はＩ−Ｖ変換回路１０と受光変動分を取り出すためのコンデンサ５４と受光制御スイッチ５５と増幅回路１１と積分回路１２と積分リセット手段である積分リセットスイッチ５１０から構成されていて、マイコン６１からのパルス投光信号４４ａで投光と同期して受光のＯＮ／ＯＦＦを制御し、リセット信号５１０ａにより積分回路をリセットすることができる。Ｉ−Ｖ変換回路１０は受光素子５１と抵抗５２と初段アンプ５３から構成され、受光素子５１に発生する微少な逆電流を電圧に変換する。増幅回路１１は抵抗５６、５７と増幅用アンプ５８から構成され、受光信号を抵抗５６と５７で決まる倍率に増幅する。積分回路１２は抵抗５９と積分コンデンサ５１２と積分アンプ５１１で構成され、増幅回路１１で増幅された信号をパルス投光信号４４aによる受光動作の時間だけリセットスイッチ５１０がオンされるまで積分する。実施例ではＩ−Ｖ変換回路１０、増幅回路１１、積分回路１２の基準電圧はＥ１であり、受光部はＥ１を基準として動作させることで外乱の影響を少なくしているが、グランドを基準にとってもよい。
【００１９】
制御手段６はマイコン６１、Ａ／Ｄコンバータ６３、不揮発性メモリ６２から構成され、マイコン６１はパルス投光信号４４ａを出力するとともに投光遮断信号７ａをＬＯＷ出力することで投光部４へパルス投光信号４４ａが出力しないように制御することができる。よって、上記投光遮断信号７ａをＬＯＷ出力した投光遮断状態で受光部だけを動作させる（以後、投光遮断積分動作と称する）こともできるし、投光を伴う状態でも受光部を動作させる（以後、投光積分動作）こともできる。
また、投光遮断積分動作での受光部５の積分出力と投光積分動作での受光部５の積分出力をＡ／Ｄコンバータ６３で測定し記憶することができ、２つの積分出力に基づき感知判断を行い、給水制御部３に感知信号３ａを出力する。このようにすることで増幅回路１１や積分回路１２で発生する受光オフセット電圧を除去した値で感知判断を行うことができるので、精度よく人体検出が可能となる。また、不揮発性メモリ６２にオフセットを記憶させておけば電源が落とされた場合でも精度が維持される。
【００２０】
図３は実施例に係わる給水制御装置の光電センサ２における投光遮断積分動作のタイミングチャートである。マイコン６１は間欠的にパルス投光信号４４ａを４パルス出力し、投光遮断信号７ａはＬＯＷの状態を維持する。よって、投光部４へ投光を指示する投光制御信号７ｂはアンド素子７により遮断されることになり投光部４での投光は行われない。しかし、受光部５はパルス投光信号４４ａに同期して受光制御スイッチ５５がオンするとともにリセットスイッチ５１０がオフとなるので、リセットスイッチ５１０が再びオンされるまで増幅用アンプ５８と積分用アンプ５１１のオフセット電圧に起因する電圧が積分回路に出力される。つまり、投光遮断して受光部のみ動作させることで、受光部全体の受光オフセット電圧が容易に測定することができる。
【００２１】
図４は実施例に係わる給水制御装置の光電センサ２における投光積分動作のタイミングチャートである。マイコン６１は間欠的にパルス投光信号４４ａを４パルス出力すると同時に投光遮断信号７ａはＨＩとする。そのため投光部４へ投光を指示する投光制御信号７ｂはアンド素子７により遮断されることなく投光部４へ出力されるのでパルスに同期して投光が行われる。受光部５はパルス投光信号４４ａに同期して受光制御スイッチ５５がオンするとともに積分回路１２のリセットスイッチ５１０がオフとなるので、リセットスイッチ５１０が再びオンされるまで使用者９からの反射光による積分出力と増幅用アンプ５８と積分用アンプ５１１のオフセット電圧に起因する出力とが加算された電圧が積分回路に出力される。
【００２２】
よって、図３のタイミングチャートで示される投光遮断積分動作にて、受光部のの受光オフセット電圧が測定されるので、図４のタイミングチャートで示される投光積分動作にて得られる積分出力と前記オフセット電圧との差をマイコン６１にて演算することで、受光部の受光オフセット電圧によらない使用者９からの反射光のみによる積分出力を求めることができる。この値に基づいてマイコン６１が使用者９の判断を行えば、反射レベルが低い（つまり、遠くにいる使用者）場合でも精度よく検出可能となる。
【００２３】
図５は実施例に係わる給水制御装置のフローチャートを示す。まず、リセット後（Ｓ０００）に受光オフセット電圧測定のサブルーチン処理を行い、受光部のオフセット電圧を測定し記憶を行う（Ｓ１００）。以後は、受光オフセット電圧測定から１時間経過したか（Ｓ００１）を判断し、経過していれば、再度、受光オフセット電圧測定のサブルーチン処理を行い、受光オフセット電圧を測定し記憶することで値を更新する。経過してなければメインルーチン処理を行う。
【００２４】
給水動作のメインルーチンでは、まず、マイコン６１により投光遮断信号7aをＨＩにして投光を許可する（Ｓ００２）。次に、マイコン６１よりパルス投光信号４４ａが出力されると、上記Ｓ００２で投光を許可しているので投光用ＳＷ４４がオンし、基準電圧Ｅ２と投光電流抵抗４３で決まる電流値で投光動作を行う（Ｓ００３）。また同時に受光用ＳＷ５５もオンし、受光素子５１のより受光した信号を変換、増幅、積分する受光動作を行い（Ｓ００４）、その積分電圧６３ａをＡ／Ｄコンバータ６３にて変換を行う（Ｓ００５）。次にマイコン６１により、上記Ａ／Ｄ変換した値と上記受光オフセット電圧測定処理（Ｓ１００）により記憶した値
とに基づき感知の判断を行う（Ｓ００６）。そして、感知と判断した場合は、吐水中か判断し（Ｓ００７）、吐水中であればＳ００９で１秒待ってＳ００１に戻り、吐水中でなければ開駆動し（Ｓ００８）、Ｓ００９で１秒待ってＳ００１に戻りループを形成する。Ｓ００６で非感知と判断した場合は、吐水中か判断し（Ｓ０１０）、吐水中であれば閉駆動し（Ｓ０１１）、Ｓ０１２で１秒待ってＳ００１に戻り、吐水中でなければＳ０１２で１秒待ってＳ００１に戻りループを形成する。
【００２５】
以上のフローにより、１時間毎に受光オフセット電圧を更新しながら、人体検出時に吐水する給水装置が実現できる。
【００２６】
図６は実施例に係わる受光オフセット電圧測定のサブルーチン（Ｓ１００）のフローチャートを示す。まず、マイコン６１により投光遮断信号7aをＬＯＷにしてパルス投光信号を遮断する（Ｓ１０１）。次に、マイコン６１よりパルス投光信号４４ａが出力され投光動作を開始する（Ｓ１０２）が、上記Ｓ１０１でパルス投光信号を遮断しているので投光用ＳＷ４４がオンせず、投光は行われないことになる。
しかし、受光部へのパルス投光信号は遮断されないので受光用ＳＷ５５はオンし、受光素子５１のより受光した信号を変換、増幅、積分する受光動作を行い（Ｓ１０３）、その積分電圧６３ａをＡ／Ｄコンバータ６３にて変換を行う（Ｓ１０４）。
最後に上記Ａ／Ｄ変換した値を不揮発性のメモリに書き込み（Ｓ１０５）、サブルーチンを終了する。このようにすることで、投光しない状態での受光部のオフセット電圧を容易に測定し記憶することが実現できる。
【００２７】
また、実施例では受光オフセット電圧を１時間毎に測定し、その値を不揮発性のメモリに記憶させることで無駄な消費が抑えているが、精度が必要な場合は投光積分動作を行う直前に受光オフセット電圧を毎回測定してもよい。
【００２８】
【発明の効果】
以上説明してきた通り、本発明の構成によれば、反射型のセンサを有する給水制御装置において、反射型センサの受光オフセット電圧を容易に除去でき、人体検出精度の良い誤動作の少ない給水制御装置を提供することが可能となる。
【００２９】
【図面の簡単な説明】
【図１】給水制御装置の構成を示す説明図
【図２】給水制御装置のブロック図
【図３】投光遮断積分動作のタイミングチャート
【図４】投光積分動作のタイミングチャート
【図５】給水制御装置のフローチャート
【図６】受光オフセット電圧測定のフローチャート
【符号の説明】
１…給水制御装置２…光電センサ３…給水制御部３ａ…給水信号４…投光部５…受光部６…制御部７…アンド素子 7a…投光遮断信号７ｂ…投光制御信号８…電磁弁９…使用者４１…投光素子４２…投光トランジスタ４３…投光電流抵抗４４…投光制御ＳＷ４５…アンプＥ２…基準電圧４４ａ…パルス投光信号５１…受光素子５２…抵抗５３…初段アンプＥ１…基準電圧５４…コンデンサ５５…受光制御ＳＷ５６、５７、５９…抵抗５８増幅用アンプ５１０…リセットスイッチ５１０ａ…リセット信号５１１…積分アンプ５１２…積分コンデンサ６１…マイコン６２…不揮発性メモリ６３…Ａ／Ｄコンバータ６３ａ…積分電圧１０…I-V変換回路
１１…増幅回路１２…積分回路

Claims

パルス投光信号に基づき対象物に光をパルス投光する投光部と、前記パルス投光信号に同期して前記対象物からの反射パルス光を受光し積分出力する受光部と、前記受光部の積分出力に基づき前記対象物の検出を行う制御部とを有する反射型センサと、流量制御手段への制御信号を送出する給水制御部とからなる給水制御装置において、受光部がパルス投光信号に同期して受光し積分する間の投光部へのパルス投光信号を遮断する投光遮断手段とを有し、制御部は投光遮断手段が動作し投光が停止状態に対応した第１の積分値と、投光遮断手段が停止し投光状態に対応した第２の積分値とを記憶するとともに、前記第２の積分値より前記第１の積分値を減じた値に基づき対象物の検出を行う吐水動作を行うことを特徴とする給水制御装置。
請求項１記載の給水制御装置において、制御部は所定の時間毎で第１の積分値を計測し更新記憶することを特徴とする給水制御装置。
請求項１記載の給水制御装置において、制御部は第１の積分値を計測しパルス投光動作毎に、更新記憶することを特徴とする給水制御装置。