JPH06120799A - 非接触スイッチング制御装置 - Google Patents

非接触スイッチング制御装置

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JPH06120799A
JPH06120799A JP26712792A JP26712792A JPH06120799A JP H06120799 A JPH06120799 A JP H06120799A JP 26712792 A JP26712792 A JP 26712792A JP 26712792 A JP26712792 A JP 26712792A JP H06120799 A JPH06120799 A JP H06120799A
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JP
Japan
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ultrasonic wave
distance information
detecting means
unit
information
Prior art date
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Pending
Application number
JP26712792A
Other languages
English (en)
Inventor
Koji Murakami
浩二 村上
Hidenori Kako
英徳 加古
Tatsuya Nakagawa
達也 中川
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Toshiba AVE Co Ltd
Original Assignee
Toshiba Corp
Toshiba AVE Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、制御対象の状態を非接触で誤動作
なく切り換えて清潔性及び操作性を飛躍的に向上させる
ことを目的とする。 【構成】 物体からの反射波を受信する超音波受信手段
20の出力から物体までの距離情報を検出する距離情報
検出手段30と、超音波受信手段20の出力から物体の
特定の動きに基づく移動速度情報を検出する速度情報検
出手段40と、両検出手段30,40からの検出情報に
基づいて制御対象の状態を段階的に切り換える制御信号
認識手段50とを有することを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、ON/OFF等の段階
的に状態を切り換える、例えば、換気扇あるいは照明器
具等を制御対象とする非接触スイッチング制御装置に関
する。
【0002】
【従来の技術】従来のスイッチング方式を制御対象が換
気扇の場合を例に挙げて説明すると、紐を引くことでO
N/OFFする方式あるいは押しボタン式が主流であ
り、何れも使用者が手で直接接触する方式となってい
る。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】従来のスイッチング方
式では、使用者が手で直接接触する方式となっていたた
め、例えば台所で使用者の手が濡れたあるいは汚れた状
態で操作する場合に、紐あるいはボタンの操作部分が汚
れて清潔性に欠ける。また、何か別の作業をしている時
に操作部分のすぐ側まで移動しなければならずわずらわ
しいという問題があった。
【0004】そこで、本発明は、非接触で制御対象の状
態をON/OFF等、段階的に誤動作なく切り換えるこ
とができて清潔性及び操作性を飛躍的に向上させること
ができる非接触スイッチング制御装置を提供することを
目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明は、第1に、超音波を発信する超音波発信手
段と、該超音波発信手段から発信された超音波が物体で
反射した反射波を受信する超音波受信手段と、該超音波
受信手段の出力から前記物体までの距離情報を検出する
距離情報検出手段と、前記超音波受信手段の出力から前
記物体の特定の動きに基づく移動速度情報を検出する速
度情報検出手段と、前記距離情報検出手段及び速度情報
検出手段で検出された両検出情報に基づいて制御対象の
状態を段階的に切り換える制御信号認識手段とを有する
ことを要旨とする。
【0006】第2に、上記第1の構成において、前記距
離情報検出手段は、予め記憶した所定の記憶信号との比
較に基づいて物体までの距離情報の検出を行なうように
構成してなることを要旨とする。
【0007】第3に、上記第2の構成において、前記距
離情報検出手段は、前記記憶信号を更新するように構成
してなることを要旨とする。
【0008】
【作用】上記構成において、第1に、距離情報検出手段
で超音波の発信開始から反射波が得られるまでの時間か
ら、台所等に立った使用者である物体までの距離情報が
検出され、使用者に操作の意思があるかどうかを判断す
る第1の情報が得られる。次いで使用者が制御対象であ
る換気扇等に向って手を前後に振る等の特定の動作を行
なうと、速度情報検出手段でその特定の動きに基づく移
動速度情報が検出され、使用者に操作の意思があるかど
うかを判断する第2の情報が得られる。そして、制御信
号認識手段で、第1の情報である距離情報と第2の情報
である移動速度情報に基づき、制御対象である換気扇等
の状態が誤動作なく段階的に切り換えられる。使用者は
リモコンの様な特定の機器を所持する必要がなく、非接
触で制御対象を制御できるので、清潔性および操作性の
飛躍的な向上が得られる。
【0009】第2に、距離情報検出手段は、予め記憶し
た所定の記憶信号との比較に基づいて使用者である物体
までの距離情報の検出を行なうことにより、検出領域内
の使用者以外の固定物の情報を排除することが可能とな
って誤動作が一層確実に防止される。
【0010】第3に、距離情報検出手段は、上記記憶信
号の更新性を有することにより、制御の融通性が増して
操作性の一層の向上が得られる。
【0011】
【実施例】以下、本発明の実施例を図1ないし図7に基
づいて説明する。本実施例は、制御対象として換気扇を
例に挙げて説明されている。本実施例の非接触スイッチ
ング制御装置は、使用者がリモコンの様な特定の機器を
所持する必要がなく非接触で制御対象を制御できるもの
であり、制御対象側に設けられている。まず、図1のシ
ステムブロック図を用いて、その全体構成から説明す
る。超音波発信手段としての超音波発信部10と超音波
受信手段としての超音波受信部20とが備えられてお
り、超音波発信部10から発せられた超音波が使用者で
ある物体に反射して超音波受信部20で受信されるよう
になっている。超音波受信部10の出力は、物体までの
距離情報を検出する距離情報検出手段としての距離情報
検出部30及び物体の特定の動きに基づく移動速度情報
を検出する速度情報検出手段としての速度情報検出部4
0に入力されている。距離情報検出部30及び速度情報
検出部40の両検出情報はマイコン等からなる制御信号
認識手段としての制御信号認識部50に入力され、この
両検出情報に基づいて制御対象70である換気扇の状態
が、制御部60を介してON/OFFないしは強、中、
弱等に段階的に切り換えられる構成になっている。
【0012】図2は、超音波発信部10の回路構成を示
している。本例では、超音波発信部10の基本信号はマ
イコンから出力する場合を考慮して、超音波発信子11
をドライブするインバータのみの構成が示してある。基
本信号は、距離情報を検出する場合は、一般にバースト
波と呼ばれる信号が用いられる。例えば20msecの周期
で40kHz のパルスを30サイクル出力する。この時、
パルスが印加されている間、超音波発信子11から超音
波が発せられ、20msec経過して次のパルスで超音波が
発せられるまでの間は、超音波受信を行なうという方式
が考えられる。超音波発信のパルス周波数は、超音波素
子により異なるが、40kHz 〜200kHz の範囲で超音
波素子に合わせて選定すればよい。パルス印加の周期
は、超音波発信子と超音波受信子を兼用した場合、最長
検出距離で超音波が反射して戻る時間以上でなければな
らないし、超音波発信子と超音波受信子とに別の素子を
用いた場合でも、素子間の干渉を避けるために同様の設
定が好ましい。換気扇で考えれば制御距離は2m(往復
4m)程度あれば十分であり、超音波の伝搬速度から1
3msec以上必要となる。なお、超音波発信部10の基本
信号をマイコンで出力しない場合は、別途発信回路を構
成しなければならないが、汎用のタイマーICを2個組
み合わせたり、パルス印加部分を抵抗とコンデンサの値
で周波数が決まるインバータ方式の発信回路で構成する
等、様々な方法が可能である。
【0013】図3は、超音波受信部20及び速度情報検
出部40の回路構成を示し、図4は距離情報検出部30
の回路構成を示している。受信部及び両検出部を含む受
信側回路は、基本的に増幅回路、フィルタ、平滑回路、
コンパレータ等で構成されている。増幅回路の増幅度
は、検出対象とする超音波受信強度により当然異なって
くるが、通常40〜100dBの範囲と考えてよい。まず
超音波受信部20は、超音波受信子21、初段アンプ2
2及びフィルタ構成素子等で構成されている。速度情報
検出部40には、第2段アンプ41、EXCLUSIV
E−ORゲートからなる位相比較部42、ローパスフィ
ルタ43、ハイパスフィルタ43、fV変換部45及び
コンパレート部46が備えられている。速度情報検出部
40は、発信信号と受信信号との位相差を位相比較部4
2でEXCLUSIVE−ORにより抽出し、特定範囲
の周波数を取り出して検出する点に特徴を持っている。
ローパスフィルタ43及びハイパスフィルタ44による
フィルタの通過帯域を検討した結果、換気扇の場合で
は、使用者が無意識に歩いたり調理作業を行ったりする
場合の低い周波数を遮断する必要があり、100Hz以上
の信号を取り出せばよいことが判明した。高い方の周波
数は、電磁的な環境にもよるが、1kHz より高い周波数
は遮断するのが好ましい。また、距離情報検出部30に
は、第2段アンプ31、整流・平滑部32及びコンパレ
ート部33が備えられている。第2段アンプ31前段の
フィルタは、速度情報検出部40の場合ほど通過帯域の
精度は厳しくないが、商用電源周波数程度は遮断してお
く方がよい。なお、上述の検出部の構成において整流・
平滑部とコンパレート部は、その出力をマイコンで処理
するのが容易な例として考えたが、この実施例に限定さ
れるものでないことは言うまでもない。
【0014】次に、上述のように構成された非接触スイ
ッチング制御装置の作用を図5のフローチャートを用い
て説明する。距離情報を検出するために、超音波発信部
10からバースト発信を行なう(ステップ101)。超
音波受信部20で使用者である物体からの反射信号を受
信し、発信開始から反射信号が得られるまでの時間から
物体までの距離を判断する(ステップ102)。その際
に予め記憶して有る距離情報と比較して異なる信号に対
して、所定の距離内(例えば2m以内)にあるか否かを
判定する(ステップ103,104)。予め記憶してあ
る距離情報とは、換気扇の最初の設置時あるいはプラグ
イン時あるいは使用者が希望して所定の操作を行なった
時等に、所定時間の距離情報を検出・処理して記憶した
もので、この距離情報と検出信号を比較することで、検
出領域内の固定物の情報を排除することが可能となる。
所定距離内に新しい検出信号が得られれば、所定時間以
上その信号が存在し続けるか否かを調べる(ステップ1
05,106)。これは、制御信号認識部50が、使用
者に操作の意思が有るかどうかを判断する第1の検査で
ある。所定距離内に所定時間以上検出信号が得られた場
合、次に移動速度情報を検出するために、連続発信を行
なう(ステップ107)。使用者が所定距離内で手を換
気扇に向って前後に振る等の特定の動作を行なうと、受
信信号は特定範囲内の周波数として増幅され、コンパレ
ート部46の出力が反転する(ステップ108,10
9)。これは、制御信号認識部50が、使用者に操作の
意思が有るかどうかを判断する第2の検査である。コン
パレート部46の出力が反転すると、特定の動作が行な
われたと判別して換気扇の状態を切り換える(ステップ
110)。即ち、換気扇が止まっていれば動かし、今ま
で動いていれば止める。あるいは、風量が停止→弱→強
→停止という様に段階的に切り換わる方式でもよい。受
信信号が存在してもコンパレート部46の出力が反転し
ない場合は、所定時間の間に反転動作が行なわれるか否
かを待ち、所定時間経過しても反転しない場合は特定の
動作が行なわれなかったと判断して誤動作を防止する
(ステップ111,112)。その後、検出時間をリセ
ットして一連の制御作用を終了する(ステップ11
3)。
【0015】図6及び図7は、上記動作時における回路
各部の信号波形を示している。まず図6には、超音波発
信部10及び距離情報検出部30の回路中3点の波形を
示す。一番下の波形が超音波発信部10のT2の波形で
あり、20msecの周期で40kHz のパルスを1msecの間
印加している。一番上の波形が、距離情報検出部30の
T3の波形で超音波受信部20の出力をフィルタと増幅
部を通して処理したものである。中央の波形がT1の波
形でT3の波形を整流・平滑後コンパレートした出力波
形である。図7には、速度情報検出部40の回路中3点
の波形を示す。一番下の波形がD2の波形であり、超音
波受信部20の出力を送信信号と位相比較する位相比較
部42とフィルタ及び増幅部を通して処理したものであ
る。一番上の波形がD1の波形で、D2の後fV変換部
45を通したものである。中央の波形がD3の波形でD
1の後コンパレートしたものである。本図の出力は使用
者が特定の動きとして2回手を振った時の出力を示して
いる。
【0016】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば第
1に、超音波受信手段の出力から物体までの距離情報を
検出する距離情報検出手段と、超音波受信手段の出力か
ら前記物体の特定の動きに基づく移動速度情報を検出す
る速度情報検出手段と、上記両検出情報に基づいて制御
対象の状態を段階的に切り換える制御信号認識手段とを
具備させたため、距離情報単独あるいは速度情報単独で
制御する場合と異なって、制御対象の状態を非接触で誤
動作なく制御することができ、清潔性及び操作性を飛躍
的に向上させることができる。
【0017】第2に、距離情報検出手段は、予め記憶し
た所定の記憶信号との比較に基づいて物体までの距離情
報の検出を行なうようにしたため、検出領域内における
使用者等である物体以外の固定物の情報を排除すること
ができて誤動作を一層確実に防止することができる。
【0018】第3に、距離情報検出手段は、上記の記憶
信号を更新するように構成したため、制御の融通性が増
して操作性を一層向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の係る非接触スイッチング制御装置の実
施例を示すブロック図である。
【図2】本実施例における超音波発信部の構成を示す回
路図である。
【図3】本実施例における超音波受信部及び速度情報検
出部の構成を示す回路図である。
【図4】本実施例における距離情報検出部の構成を示す
回路図である。
【図5】本実施例の動作を説明するためのフローチャー
トである。
【図6】本実施例において距離情報検出部の回路中にお
ける信号波形を示す図である。
【図7】本実施例において速度情報検出部の回路中にお
ける信号波形を示す図である。
【符号の説明】
10 超音波発信部(超音波発信手段) 20 超音波受信部(超音波受信手段) 30 距離情報検出部(距離情報検出手段) 40 速度情報検出部(速度情報検出手段) 50 制御信号認識部(制御信号認識手段)
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中川 達也 東京都港区新橋3丁目3番9号 東芝エ ー・ブイ・イー株式会社内

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 超音波を発信する超音波発信手段と、該
    超音波発信手段から発信された超音波が物体で反射した
    反射波を受信する超音波受信手段と、該超音波受信手段
    の出力から前記物体までの距離情報を検出する距離情報
    検出手段と、前記超音波受信手段の出力から前記物体の
    特定の動きに基づく移動速度情報を検出する速度情報検
    出手段と、前記距離情報検出手段及び速度情報検出手段
    で検出された両検出情報に基づいて制御対象の状態を段
    階的に切り換える制御信号認識手段とを有することを特
    徴とする非接触スイッチング制御装置。
  2. 【請求項2】 前記距離情報検出手段は、予め記憶した
    所定の記憶信号との比較に基づいて物体までの距離情報
    の検出を行なうように構成してなることを特徴とする請
    求項1記載の非接触スイッチング制御装置。
  3. 【請求項3】 前記距離情報検出手段は、前記記憶信号
    を更新するように構成してなることを特徴とする請求項
    2記載の非接触スイッチング制御装置。
JP26712792A 1992-10-06 1992-10-06 非接触スイッチング制御装置 Pending JPH06120799A (ja)

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JPH06120799A true JPH06120799A (ja) 1994-04-28

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009239393A (ja) * 2008-03-26 2009-10-15 Fujikura Ltd 機器制御装置
CN114506754A (zh) * 2020-11-17 2022-05-17 上海三菱电梯有限公司 非接触按钮操作识别系统

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JP2009239393A (ja) * 2008-03-26 2009-10-15 Fujikura Ltd 機器制御装置
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