JPH0765260A - 人体検出装置 - Google Patents

人体検出装置

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Publication number
JPH0765260A
JPH0765260A JP21192093A JP21192093A JPH0765260A JP H0765260 A JPH0765260 A JP H0765260A JP 21192093 A JP21192093 A JP 21192093A JP 21192093 A JP21192093 A JP 21192093A JP H0765260 A JPH0765260 A JP H0765260A
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JP
Japan
Prior art keywords
oscillator
human body
output
pulse signal
capacitance
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP21192093A
Other languages
English (en)
Inventor
Hiroyuki Takami
宏之 高見
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Panasonic Electric Works Co Ltd
Original Assignee
Matsushita Electric Works Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】安定した検出出力が得られる人体検出装置を提
供する。 【構成】人体の接近により容量値の変化する静電容量C
xと抵抗R1 との直列回路から検出部1を構成する。静
電容量Cx側に直流電源Vcを接続する。静電容量Cx
の両端にスイッチSWと抵抗R2 との直列回路を並列に
接続する。上記スイッチSWはスイッチリセット用の発
振器2によって開閉制御される。また、静電容量Cxと
抵抗R1 との接続点は、パルス信号を出力する発振器3
のイネーブル端子に接続してある。さらに、発振器3の
出力パルス信号はカウンタ4に入力されている。発振器
3は、イネーブル信号EAが所定のしきい値を下回って
いるときだけパルス信号を出力する。発振器3から出力
される連続したパルス信号をカウンタ4でカウントし、
スイッチSWを開閉するパルス信号の1周期当たりのパ
ルス数が所定のパルス数を下回ったときに人体を検出す
るのである。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、人体の接近による静電
容量の容量値の変化を知ることにより人体を検出する人
体検出装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来より、図9に示すように樹脂製の便
座9の内側に金属シートから成る一対の検出用の電極1
0,10を貼り付け、人が便座9に着座することによっ
てこの電極10,10間の静電容量が増加することを利
用して人体の有無を検出する人体検出装置がある。
【0003】ここで、図10に上記の人体検出装置の概
略回路構成図を示す。図10に示すように、この人体検
出装置は、正弦波や三角波などの交流信号を発生する発
振器11の出力をオペアンプ6を用いて構成された反転
増幅器で反転増幅し、上記電極10,10間の静電容量
Csを反転増幅器の入力容量とし、帰還容量を基準容量
Cfとして人体の接近により静電容量Csが増加するこ
とによってオペアンプ6の増幅度が増し、それに応じた
反転増幅出力(Cs/Cfに比例する出力)が得られ人
体を検出することができるものである。
【0004】さらに、電源から混入し反転増幅出力に含
まれる商用電源周波数近傍の雑音を低減させるためにハ
イパスフィルタ12を通し、全波整流器13により全波
整流した後増幅器14で増幅して積分器15において積
分し、直流電圧出力を取り出している。人体を検出すれ
ばオペアンプ6の増幅度が増加して直流電圧出力も増加
するので、例えば上記直流電圧出力が所定の値を越えた
場合、すなわち人が便座9に着座した場合のみ、便座9
に付属した洗浄装置(図示せず)などのスイッチがオン
するようにして利用している。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】ところが、上記構成で
はオペアンプ6の振幅のばらつきが出力電圧に大きく影
響するとともに、オペアンプ6自身のゲイン特性などア
ナログ特性の出力電圧に対する影響が極めて大きく、回
路個々に調整を行なったり、変動を補償する回路を新た
に付加したりすることにより回路全体が複雑になるとい
う問題がある。
【0006】本発明は上記問題点の解決を目的とするも
のであり、アナログ回路特性による出力電圧の変動を抑
え、安定した検出出力が得られる人体検出装置を提供し
ようとするものである。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために、抵抗と人体の接近により容量値の変化す
る静電容量との直列若しくは並列回路を有する検出部
と、静電容量の容量値と抵抗の抵抗値とで決まる時定数
に従って変化する検出部の検出出力に応じてパルス信号
の出力がオン/オフされる発振器と、発振器の出力する
連続したパルス信号をカウントするとともにカウントし
たパルス数が所定のパルス数に達すれば人体を検出した
と判断するカウンタとを備えて成ることを特徴とする。
【0008】
【作用】本発明の構成では、抵抗と人体の接近により容
量値の変化する静電容量との直列若しくは並列回路を有
する検出部と、静電容量の容量値と抵抗の抵抗値とで決
まる時定数に従って変化する検出部の検出出力に応じて
パルス信号の出力がオン/オフされる発振器と、発振器
の出力する連続したパルス信号をカウントするとともに
カウントしたパルス数が所定のパルス数に達すれば人体
を検出したと判断するカウンタとを備えて人体検出装置
を構成したので、オペアンプ等のアナログ増幅回路を用
いることがなく、簡単な構成でアナログ回路の特性によ
る出力電圧の影響を少なくして安定した検出出力を得る
ことができる。
【0009】
【実施例】本発明の一実施例を図面を参照して説明す
る。本実施例は従来例で説明した便座9に使用される人
体検出装置に関するものであるが、これに限定する主旨
ではなく、他の機器にも本発明の技術思想は適用可能で
ある。図1に示すように、図示しない便座に組み込まれ
た電極間の静電容量のように人体の接近により容量値の
変化する静電容量Cxと抵抗R1 との直列回路から成る
検出部1を構成し、この直列回路の抵抗R1 側を接地す
るとともに静電容量Cx側に直流電源Vcを接続し、こ
の静電容量Cxの両端にスイッチSWと抵抗R 2 との直
列回路を並列に接続している。上記スイッチSWはスイ
ッチリセット用の発振器2によって開閉制御される。ま
た、静電容量Cxと抵抗R1 との接続点は、パルス信号
を出力する発振器3のイネーブル端子に接続してある。
さらに、発振器3の出力パルス信号はカウンタ4に入力
されている。ここで、上記発振器3は、イネーブル信号
EAが所定のしきい値を下回っているときだけパルス信
号を出力するものである。
【0010】次に、上記構成における動作について説明
する。スイッチSWは発振器2から出力される周期的な
パルス信号により開閉制御されており、図2(a)に示
すように出力パルス信号がHのときに閉じ、出力パルス
信号がLのときに開くのである。スイッチSWが閉じる
と静電容量Cxの充電電荷が抵抗R2 を通して急速に放
電する。逆に、スイッチSWが開くと静電容量Cxは直
流電源Vcにより充電され、静電容量Cxの両端電圧は
略ゼロボルトから直流電源Vcの電源電圧Vcまで上昇
する。ここで、静電容量Cxの両端電圧が上昇する際の
時定数は静電容量Cxと抵抗R1 とによって決まり、便
座(図示せず)に人が着座しているときには、検出部1
の静電容量Cxの容量値は人が着座していないときに比
べて大きくなるので、抵抗R2 の両端電圧すなわち発振
器3のイネーブル信号EAは、人が着座していないとき
には静電容量Cxの容量値が比較的小さいために、図2
(b)に示すように速やかに下降し、逆に人が着座して
いるときには静電容量Cxの容量値が大きいために、図
2(d)に示すように緩やかに下降する。その結果、発
振器2がスイッチSWを開閉制御するパルス信号の1周
期当たりに、発振器3から連続して出力されるパルス信
号は、図2(c)及び(e)に示すように人が着座して
いるときの方が、着座していないときよりも少なくな
る。したがって、発振器3から出力される連続したパル
ス信号をカウンタ4でカウントし、発振器2がスイッチ
SWを開閉制御するパルス信号の1周期当たりのパルス
数が所定のパルス数を下回ったときに人が着座している
として人体を検出することができるのである。ここで、
カウンタ4は、発振器2がスイッチSWを開閉制御する
パルス信号の1周期毎にそのカウント値をリセットして
いる。
【0011】上記構成では、従来例のようにアナログ回
路を用いて信号の増幅を行なう構成に比べて、オペアン
プなどのアナログ回路特性の影響を受けず、特に発振器
3は周波数さえ安定させれば振幅の精度にあまり左右さ
れず、簡単な構成とすることができる。また、発振器2
は発振器3を分周して用いることも可能で、その場合に
はさらに極めて簡単で安価な構成で、従来よりも個々の
回路ばらつきの少ない安定した人体検出回路を実現する
ことができる。
【0012】なお、本実施例では静電容量Cxと抵抗R
1 とを直列に接続したが、並列に接続してもよい。とこ
ろで、図10に示す従来例の人体検出装置においては、
検出したい電極10,10間の静電容量Csの容量値は
電極10,10の配置や、電極10,10から検出回路
までの実際のリード線の引回しなど主として構造上の理
由によりかなりのばらつきが生じることは避けれない。
そのため、オペアンプ6と抵抗Rs,Rf及び静電容量
Cs,Cfから成る反転増幅器のゲインカーブは、本来
であれば図3に示すように、人が便座に着座していない
ときには同図実線で示すカーブとなり、人が着座するこ
とによって増加する静電容量Csの容量値に応じて、静
電容量Csによって決まる周波数fB =1/2π・Rf
・Cs及びfZ =1/2π・Rs・Csにおけるゲイン
が変化し、上記のゲインカーブが図中左に移動して点線
で示すカーブとなって同じ周波数におけるゲインが増加
し、それによって人体を検出することができる。例え
ば、発振器11の発振周波数fが図4の点線で示した周
波数であって、人が便座に着座していない状態のゲイン
カーブをA 1 、着座時のゲインカーブをA1 ’とすれ
ば、同図に示したゲインの増加分aに対応する検出出力
が得られる。しかし、上記の場合に合わせて回路定数を
決定すると、上記の静電容量Csに生じるばらつきによ
り着座していないときのゲインカーブがA1 からA2
移動するとともに着座時のゲインカーブもA1 ’からA
2 ’へ移動するため、増加分bが本来得られる増加分a
よりも小さくなってしまう。そのため、静電容量Csに
生じるばらつきに合わせて、静電容量Cfの容量値を回
路毎に調整しなければならないという問題が生じる。
【0013】そこで、図5に示すように、従来例におけ
る発振器11の代わりに入力電圧により周波数を制御で
きる電圧制御発振器5を用い、この電圧制御発振器5に
図6(a)に示すようなのこぎり波の入力電圧を印加し
て、同図(b)に示すような印加電圧に応じた周波数の
出力電圧をオペアンプ6より成る反転増幅器に入力し、
一定の範囲で周波数のスイープを行なう。すなわち、図
4で説明したように人が着座していないときのゲインカ
ーブがA1 からA2 までばらつくとすれば、図7に示す
ようにこれより広い範囲で周波数スイープが行なえるよ
うに入力のこぎり波電圧の上下限値を決定する。そし
て、反転増幅器の出力を整流積分器7で整流・積分しす
ると図8(a)又は(b)に示すような出力が得られ
る。さらにその出力を増幅積分器8で増幅・積分して直
流電圧出力を得ている。すなわち、人体の有無による静
電容量Csの容量値の変化に伴う反転増幅器のゲインの
変化を一定の周波数範囲内での総量(積分値)の変化と
して取り出すことができ、検出出力が静電容量Csの容
量値のばらつきによる影響を受けにくくすることがで
き、従来のような調整部分を設ける必要がなくなるので
ある。
【0014】
【発明の効果】本発明は、抵抗と人体の接近により容量
値の変化する静電容量との直列若しくは並列回路を有す
る検出部と、静電容量の容量値と抵抗の抵抗値とで決ま
る時定数に従って変化する検出部の検出出力に応じてパ
ルス信号の出力がオン/オフされる発振器と、発振器の
出力する連続したパルス信号をカウントするとともにカ
ウントしたパルス数が所定のパルス数に達すれば人体を
検出したと判断するカウンタとを備えて人体検出装置を
構成したので、オペアンプ等のアナログ増幅回路を用い
ることがなく、簡単な構成でアナログ回路の特性による
出力電圧の影響を少なくして安定した検出出力を得るこ
とができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例を示す概略回路構成図である。
【図2】同上の動作を説明するものであり、(a)は発
振器2の出力パルス、(b)は人体を検出していない場
合の発振器3のイネーブル信号EA、(c)は人体を検
出していない場合の発振器3の出力、(d)は人体を検
出している場合の発振器3のイネーブル信号EA、
(e)は人体を検出している場合の発振器3の出力を示
す波形図である。
【図3】従来例におけるオペアンプのゲインカーブを示
す図である。
【図4】同上の一部を拡大した図である。
【図5】他の応用例を示す概略回路構成図である。
【図6】同上の電圧制御発振器の動作を説明するもので
あり、(a)は電圧制御発振器の入力波形図、(b)は
電圧制御発振器の出力波形図である。
【図7】同上の動作を説明するもので、反転増幅器のゲ
インカーブを示す図である。
【図8】同上の動作を説明するもので、(a)は人体を
検出していない場合の電圧制御発振器の出力波形図、
(b)は人体を検出している場合の電圧制御発振器の出
力波形図である。
【図9】従来例を示す便座の概略構成図である。
【図10】同上を示す概略回路構成図である。
【符号の説明】
1 検出部 2 発振器 3 発振器 4 カウンタ Cx 静電容量 SW スイッチ V 直流電源 EA イネーブル入力 R1 ,R2 抵抗

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 抵抗と人体の接近により容量値の変化す
    る静電容量との直列若しくは並列回路を有する検出部
    と、静電容量の容量値と抵抗の抵抗値とで決まる時定数
    に従って変化する検出部の検出出力に応じてパルス信号
    の出力がオン/オフされる発振器と、発振器の出力する
    連続したパルス信号をカウントするとともにカウントし
    たパルス数が所定のパルス数に達すれば人体を検出した
    と判断するカウンタとを備えて成ることを特徴とする人
    体検出装置。
JP21192093A 1993-08-26 1993-08-26 人体検出装置 Withdrawn JPH0765260A (ja)

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JP21192093A JPH0765260A (ja) 1993-08-26 1993-08-26 人体検出装置

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JP21192093A JPH0765260A (ja) 1993-08-26 1993-08-26 人体検出装置

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN100447822C (zh) * 2004-02-20 2008-12-31 株式会社有信 人体检测传感器
JP2009544938A (ja) * 2006-07-20 2009-12-17 アド セミコンダクター カンパニー,リミテッド 時分割複数周波数を用いる静電容量検出方法及び検出装置
JP2020069321A (ja) * 2018-11-02 2020-05-07 Toto株式会社 便座装置

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN100447822C (zh) * 2004-02-20 2008-12-31 株式会社有信 人体检测传感器
JP2009544938A (ja) * 2006-07-20 2009-12-17 アド セミコンダクター カンパニー,リミテッド 時分割複数周波数を用いる静電容量検出方法及び検出装置
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Effective date: 20001031