JPH09173246A - 着座検出装置 - Google Patents

着座検出装置

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JPH09173246A
JPH09173246A JP7879596A JP7879596A JPH09173246A JP H09173246 A JPH09173246 A JP H09173246A JP 7879596 A JP7879596 A JP 7879596A JP 7879596 A JP7879596 A JP 7879596A JP H09173246 A JPH09173246 A JP H09173246A
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JP
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circuit
seating
output
detection
compensation
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JP7879596A
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Masanori Toyofuku
雅宣 豊福
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Bridgestone Corp
Original Assignee
Bridgestone Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 簡単かつ安価にでき、しかも使用環境変化に
影響されることなく着座を常に正確に検出できる着座検
出装置を提供する。 【解決手段】 着座による静電容量の変化に基づいて着
座を検出する着座検出装置において、結合トランス11
と、その一次側コイル21に結合した発振回路12と、結合
トランス11の二次側コイル22に結合され、着座および非
着座によって静電容量が変化する検出用容量素子42を有
する共振回路13と、この共振回路13に結合した検出回路
14および補償回路15と、それらの出力の比較に基づいて
着座の有無を検出する比較回路16とを有し、非着座状態
では、検出回路14の出力が補償回路15の出力よりも大き
く、着座状態では、補償回路15の出力が検出回路14の出
力よりも大きくなり、かつ補償回路15の出力は、共振回
路13の出力の変化に対して、検出回路14の出力の変化率
よりも小さい変化率で変化させる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、便座への着座を
検出する着座検出装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、図10に示すような便器が種々提
案されている。この便器1は、いわゆるフォーリンスタ
イルのもので、便器1の上部に便座2が回動可能に取り
付けられていると共に、便座2を覆うように蓋3が回動
可能に取り付けられている。また、便器1の側部には、
コントロールボックス4が取り付けられ、このコントロ
ールボックス4に設けられた各種スイッチ等を操作する
ことにより、便座2に埋設されたヒータのオン・オフ、
その温度制御、便器1に設けた洗浄ノズル(図示せず)
の挿脱および洗浄水の噴射制御、洗浄水の温度制御等が
行われるようになっている。
【0003】ここで、洗浄ノズルの挿脱および洗浄水の
噴射や洗浄水の加温は、一般に、着座状態において所定
のスイッチを操作することにより行われるようにしてお
り、そのために、この種の便器1には、着座を検出する
ための着座検出装置が設けられている。
【0004】かかる着座検出装置としては、例えば、特
開昭62−37434号公報に開示されているものがあ
る。この着座検出装置は、便座に一対の電極を設け、こ
れら電極間の静電容量が着座によって変化するのを利用
したもので、この一対の電極を発振回路に交流結合し、
該一対の電極を経て出力される発振回路の出力をバンド
パスフィルタ回路および平均化回路を経て比較器に供給
して基準値と比較することにより、着座を検出するよう
にしている。
【0005】すなわち、この着座検出装置においては、
非着座状態では一対の電極間の静電容量が小さく、した
がって交流に対して高インピーダンスとなり、着座状態
では静電容量が大きく、したがって交流に対して低イン
ピーダンスとなるのを利用し、比較器における基準値
を、非着座時における平均化回路の出力と、着座時にお
ける平均化回路の出力とのほぼ中間の値に設定して、着
座を検出するようにしている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上述したよ
うな静電容量式の着座検出装置において、使用環境の変
化に影響されることなく、着座を常に正確に検出するた
めには、発振回路における発振周波数および振幅を安定
にするだけでなく、個々の部品についても、使用環境の
変化に対して特性を安定にして、非着座および着座の各
々について安定して所望のレベルの信号が得られるよう
にする必要がある。
【0007】しかしながら、上記の特開昭62−374
34号公報に開示されている従来の着座検出装置にあっ
ては、発振回路を、抵抗、コンデンサおよび演算増幅器
(OPアンプ)を用いて構成しているため、使用環境変
化に対して発振周波数および振幅が安定せず、また、一
対の電極を経て出力される発振回路の出力を、バンドパ
スフィルタ回路および平均化回路によりアナログ処理し
て比較器で基準値と比較するようにしているため、同様
に、使用環境変化に対して特性が安定せず、これがため
着座を正確に検出することができないという問題があ
る。
【0008】このような問題を解決するものとして、従
来、発振回路を水晶振動子を用いて構成すると共に、着
座の検出判定回路を論理回路をもって構成したものが提
案されている。
【0009】しかし、水晶振動子は高価であり、また、
論理回路からなる着座の検出判定回路は、構成が複雑
で、部品点数が多くなるため、全体としてコストが高く
なるという問題がある。
【0010】この発明は、このような従来の問題点に着
目してなされたもので、簡単かつ安価にでき、しかも使
用環境変化に影響されることなく着座を常に正確に検出
できるよう適切に構成した着座検出装置を提供すること
を目的とするものである。
【0011】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、この発明は、着座による静電容量の変化に基づいて
着座を検出する着座検出装置において、一次側コイルお
よび二次側コイルを有する結合トランスと、この結合ト
ランスの一次側コイルに結合した発振回路と、前記結合
トランスの二次側コイルに結合され、着座および非着座
によって静電容量が変化する検出用容量素子を有する共
振回路と、この共振回路に結合した検出回路および補償
回路と、これら検出回路および補償回路の出力の比較に
基づいて着座の有無を検出する比較回路とを有し、非着
座状態では、前記検出回路の出力が前記補償回路の出力
よりも大きく、着座状態では、前記補償回路の出力が前
記検出回路の出力よりも大きくなり、かつ前記補償回路
の出力は、前記共振回路の出力の変化に対して、前記検
出回路の出力の変化率よりも小さい変化率で変化するよ
うに、前記検出回路および補償回路を構成したことを特
徴とするものである。
【0012】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して、この発明
の実施の形態について説明する。図1は、この発明の第
1実施形態を示す回路図で、便座への着座を検出するも
のである。この着座検出装置は、結合トランス11、発
振回路12、共振回路13、検出回路14、補償回路1
5および比較回路16を有する。
【0013】発振回路12は、結合トランス11の一次
側コイル21を誘導素子として用いるLC発振回路をも
って構成する。この発振回路12には、2個のNPNト
ランジスタ31および32を設け、一方のトランジスタ
31のコレクタを抵抗33を経て電圧Vccの電源端子
に接続し、エミッタをコンデンサ34および抵抗35の
並列回路を経て接地する。トランジスタ31,32のベ
ースは、共通に接続して抵抗36を経て電圧Vccの電
源端子に接続する。また、トランジスタ32のコレクタ
はオープンとし、エミッタは結合トランス11の一次側
コイル21を経て接地すると共に、コンデンサ37を経
てトランジスタ31のエミッタに接続する。このように
して、コンデンサ37の両端の電位を、ほぼ同電位とす
るLC発振回路を構成する。なお、この実施例では、こ
の発振回路12における発振周波数fを、室温20℃で
約500KHzとする。
【0014】共振回路13は、結合トランス11の二次
側コイル22と、この二次側コイル22と並列に接続し
たコンデンサ41および検出用容量素子としての可変コ
ンデンサ42とをもって構成し、非着座状態で、発振回
路12の発振周波数とほぼ等しい共振周波数が得られる
ようにする。ここで、可変コンデンサ42は、その一方
の電極を、図2に示すように、便座51に埋設されたヒ
ータ52を保護すると共に、ヒータ52の熱を伝熱する
ために、これと分離して便座51に埋設されるアルミニ
ウム等の伝熱板53とし、他方の電極は接地する。した
がって、この可変コンデンサ42の容量は、着座すると
大きくなるので、共振回路41の共振周波数は、非着座
時よりも着座時の方が低くなる。
【0015】可変コンデンサ42の一方の電極、すなわ
ち伝熱板53は、固定のコンデンサ41の一方の電極に
接続する。このため、伝熱板53には、接合部54を設
け、この接合部54にリード線55の一端を接続し、こ
のリード線55の他端を、コンデンサ41の一方の電極
に接続する。なお、図2には、便座51の温度を検出す
る温度センサ56も示してある。
【0016】共振回路13の出力は、結合コンデンサ4
3、およびダイオード44,45からなる倍電圧回路を
経て検出回路14に供給すると共に、結合コンデンサ4
3、およびダイオード44,46からなる倍電圧回路を
経て補償回路15に供給する。検出回路14は、アース
との間に並列に接続したコンデンサ61および抵抗62
をもって構成して、共振回路13の出力に対応する電圧
det を比較回路16の反転入力端子に印加する。
【0017】また、補償回路15は、一端をダイオード
46のアノードに接続した抵抗71と、この抵抗71の
他端に非反転入力端子を接続した非反転増幅器72と、
抵抗71の他端とアースとの間に並列に接続したコンデ
ンサ73および抵抗74を有する遅延回路と、非反転増
幅器72の出力端子および反転入力端子とアースとの間
に接続した抵抗75と、非反転増幅器72の出力端子お
よび反転入力端子と比較回路16の非反転入力端子との
間に接続した抵抗76と、比較回路16の非反転入力端
子と出力端子との間に接続した帰還用の抵抗77と、比
較回路16の非反転入力端子とアースとの間に接続した
抵抗78とをもって構成して、共振回路13の出力に基
づく電圧を基準電圧Vcom として比較回路16の非反転
入力端子に印加する。ここで、非反転増幅器72は、コ
ンデンサ73および抵抗74よりなる遅延回路と、後段
の比較回路16とを独立させるためのバッファとして作
用するもので、必要に応じて挿入する。
【0018】なお、検出回路14のコンデンサ61の容
量をC61、抵抗62の抵抗値をR62とし、補償回路15
のコンデンサ73の容量をC73、抵抗74の抵抗値をR
74とするとき、C61・R62<C73・R74、の関係を満た
すように、すなわち共振回路13の出力の変化に対し
て、補償回路15の基準電圧Vcom の変化率が、検出回
路14の出力電圧Vdet の変化率よりも小さくなるよう
に、各値を設定する。
【0019】このようにして、比較回路16において、
検出回路14の出力電圧Vdet と、補償回路15からの
基準電圧Vcom とを比較し、Vdet がVcom を下回るこ
とにより、比較回路16からハイレベルの出力電圧V
out を出力して、着座を検出するようにする。
【0020】かかる構成において、非着座時は、非反転
増幅器72の非反転入力端子の電圧電圧Vdet ′は、抵
抗71および74の抵抗値をそれぞれR71およびR74
すると、Vdet ′=Vdet ・R74/(R71+R74)、と
なり、検出回路14の出力電圧Vdet よりも低くなる。
したがって、比較回路16の出力電圧Vout は、図3に
示すように、ローレベルとなる。この状態での補償回路
15の基準電圧Vcomは、抵抗76,77,78の抵抗
値をそれぞれR76,R77,R78とし、Z1=R 76
77、Z2=R76・R78、Z3=R77・R78とすると、
検出回路14の出力電圧Vdet よりも、〔Vdet −{V
det ′・Z3/(Z1+Z2+Z3)}〕、だけ低くな
る。
【0021】この非着座状態から着座すると、共振回路
13の可変コンデンサ42の容量が大きくなるため、共
振回路13の共振周波数は低くなり、検出回路14の出
力電圧Vdet は、着座と同時に急峻に低下する。これに
対して、基準電圧Vcom は、補償回路15の遅延回路の
時定数により、徐々に低下するため、検出回路14の出
力電圧Vdet は、着座と同時に基準電圧Vcom よりも低
くなり、最終的には、検出回路14の出力電圧Vdet
りも、〔{(Z3・Vdet ′+Z2・Vout )/(Z1
+Z2+Z3)}−Vdet 〕、だけ高くなる。したがっ
て、比較回路16の出力電圧Vout は、着座と同時にハ
イレベルとなり、これにより着座を検出することができ
る。
【0022】なお、図3に示すように、基準電圧Vcom
は、着座後に一瞬高くなるが、この現象は、Vdet がV
com を下回った瞬間に、比較回路16の出力電圧Vout
がハイレベルとなって、Vcom <Vout となるために、
比較回路16の出力から抵抗77および76を経て電流
が流れるために生じるものである。
【0023】この実施形態では、発振回路12を、LC
回路で構成している。このため、発振回路12の発振周
波数fは、例えば図4に示すように、温度変化に伴っ
て、温度Tが高くなるにつれ発振周波数fが低くなるよ
うに変動し、その発振振幅のピークツーピーク電圧V
p-p も、例えば図5に示すように、温度Tが高くなるの
に伴って大きくなるように変動する。しかし、発振回路
12は、結合トランス11および共振回路13を介して
検出回路14および補償回路15に結合されているの
で、発振回路12の発振振幅が変動すると、検出回路1
4の出力電圧Vdet および補償回路14からの基準電圧
com も同様に変動することになる。したがって、温度
変化により発振回路12の発振周波数fが変動して、発
振振幅が変動しても、着座を常に確実に検出することが
できる。
【0024】なお、この実施形態では、図6に示すよう
に、便座51に埋設したヒータ52を、その両端にそれ
ぞれ接続したチョークコイル81a,81bおよび温度
制御回路82を経て商用電源83に接続する。ここで、
チョークコイル81a,81bは、コモンモードとし
て、位相がそれぞれ逆になるように接続する。また、便
座51に設けた温度スイッチ56の出力は、温度制御回
路82に供給する。
【0025】温度制御回路82は、例えば、図7に示す
ように、ヒータ52に接続されるラインの一方に、ダイ
オード84およびスイッチ回路85を並列に接続し、温
度センサ56の出力に基づいてスイッチ回路85をオン
・オフして、ヒータ52への供給電流を制御するように
する。
【0026】このように、ヒータ52の両端にそれぞれ
チョークコイル81a,81bを接続すれば、ヒータ5
2と接地との間を高周波的に分離することができるの
で、ヒータ52と接地との間にコンデンサが形成されて
も、それが着座検出装置に悪影響を及ぼすことがない。
また、チョークコイル81a,81bを、コモンモード
として位相がそれぞれ逆になるように接続すれば、ヒー
タ52による着座検出装置の可変コンデンサ42(図1
参照)への電磁界を打ち消すことができる。したがっ
て、着座をより確実に検出することができる。
【0027】図8は、この発明の第2実施形態を示すも
のである。この実施形態では、第1実施形態において、
共振回路13の出力を、フィルタ91を経て検出回路9
2に供給する。フィルタ91は、コンデンサ93および
コイル94の直列共振回路をもって構成し、その共振周
波数を発振回路12における発振周波数とほぼ等しくす
る。また、検出回路93は、ダイオード95,96から
なる倍電圧回路と、この倍電圧回路の出力端とアースと
の間に並列に接続したコンデンサ97および抵抗98と
をもって構成し、この検出回路93の出力をOPアンプ
101の非反転入力端子に供給する。
【0028】OPアンプ101は、その出力端子と反転
入力端子とを接続してボルテージ・フォロアとし、この
OPアンプ101の出力(Vdet )を比較回路102の
反転入力端子に供給すると共に、抵抗103を経て比較
回路102の非反転入力端子に供給する。比較回路10
2の非反転入力端子には、補償回路104を接続すると
共に、比較回路102の出力端子との間に帰還用の抵抗
105を接続して、共振回路13の出力に基づく電圧を
基準電圧Vcom を印加するようにする。
【0029】補償回路104は、比較回路102の非反
転入力端子とアースとの間に並列に接続したコンデンサ
106と抵抗107とをもって構成する。ここで、検出
回路92のコンデンサ97の容量をC97、抵抗98の抵
抗値をR98とし、補償回路104のコンデンサ106の
容量をC106 、抵抗107の抵抗値をR107 とすると
き、第1実施形態と同様に、C97・R98<C106 ・R
107 、の関係を満たすように、すなわち共振回路13の
出力の変化に対して、基準電圧Vcom の変化率が、検出
回路92の出力電圧Vdet の変化率よりも小さくなるよ
うに、各値を設定する。
【0030】このようにして、比較回路102におい
て、検出回路92の出力電圧、すなわちOPアンプ10
1の出力電圧Vdet と、補償回路104からの基準電圧
comとを比較し、Vdet がVcom を下回ることによ
り、比較回路102からハイレベルの出力電圧Vout
出力して、着座を検出するようにする。
【0031】また、この実施形態では、比較回路102
の非反転入力端子に、停電時保障回路111を接続す
る。この停電時保障回路111は、電源電圧Vccを分
圧する抵抗112および113と、これら抵抗112,
113の接続点と比較回路102の非反転入力端子との
間に接続した逆流阻止用のダイオード114とをもって
構成する。ここで、抵抗105の抵抗値をR105 、抵抗
107の抵抗値をR107、抵抗113の抵抗値をR113
とするとき、これらの値を、R113 ≪R105 ,R 107
して、抵抗112,113の接続点における電位
com ′が、着座状態において、Vdet <Vcom ′≦V
com を満足するようにする。
【0032】この実施形態において、非着座時は、図9
に示すように、補償回路104の基準電圧Vcom は、O
Pアンプ101の出力電圧Vdet よりも低くなる。した
がって、比較回路102の出力電圧Vout は、ローレベ
ルとなる。
【0033】この非着座状態から着座すると、共振回路
13の可変コンデンサ42の容量が大きくなるため、共
振回路13の共振周波数は低くなり、検出回路92の出
力電圧、すなわちOPアンプ103の出力電圧V
det は、着座と同時に急峻に低下する。これに対して、
基準電圧Vcom は、補償回路104の時定数により、徐
々に低下するため、OPアンプ103の出力電圧Vdet
は、着座と同時に基準電圧V com よりも低くなり、最終
的には、上述したVdet <Vcom ′≦Vcom の関係にな
る。したがって、比較回路102の出力電圧Vout は、
着座と同時にハイレベルとなり、これにより着座を検出
することができる。
【0034】また、停電等により電源がダウンし、着座
状態で復帰すると、停電時保障回路111からダイオー
ド114を経て、補償回路104のコンデンサ106が
充電され、基準電圧Vcom が、Vcom =Vcom ′>V
det となるので、同様に、着座を検出することができ
る。
【0035】この実施形態においても、検出回路92お
よび補償回路104は、共振回路13に結合されている
ので、発振回路12の発振振幅が変動すると、検出回路
14の出力電圧Vdet および補償回路14の基準電圧V
com も同様に変動することになる。したがって、第1実
施形態と同様に、温度変化により発振回路12の発振周
波数fが変動して、発振振幅が変動しても、着座を常に
確実に検出することができる。
【0036】また、第2実施形態では、共振回路13と
検出回路92との間に、直列共振周波数が発振回路12
の発振周波数とほぼ等しいフィルタ91を設けたので、
ノイズ等の着座検出に関係のない周波数成分を有効にカ
ットできる。さらに、検出回路92の出力をボルテージ
・フォロアのOPアンプ101を経て、比較回路102
および補償回路104に供給するようにしたので、検出
回路92の出力(Vde t )の直線性を良好にできる。し
たがって、着座をより高精度で検出することができる。
なお、OPアンプ101は、必要に応じて挿入すれば良
い。
【0037】さらに、停電時保障回路111を設けて、
基準電圧Vcom の最低電圧を、停電時保障回路111の
出力電圧Vcom ′に制限し、着座状態で停電等が復帰し
て、電源電圧Vccが回復した場合に、Vcom
com ′>Vdet となるようにしたので、停電等により
電源がダウンが着座状態で回復した場合でも、着座を確
実に検出することができる。
【0038】なお、上述した各実施形態では、発振回路
12および共振回路13を、それぞれ結合トランス11
の一次側コイル21および二次側コイル22を用いて構
成したが、これら発振回路12および共振回路13は、
結合トランス11と分離して設けて、発振回路12の出
力を結合トランス11の一次側コイル21に供給し、そ
の二次側コイル22の出力を共振回路13に供給するよ
う構成することもできる。また、発振回路12の構成
も、図1および図8に示すものに限らず、公知のLC発
振回路やその他の発振回路を用いることもできる。
【0039】
【発明の効果】以上のように、この発明によれば、発振
回路の発振周波数や発振振幅が温度等の使用環境変化に
よって変動しても、それに影響されることなく着座を常
に確実に検出することができる。したがって、発振回路
を水晶振動子等の高価な発振素子を用いることなく安価
な素子で構成でき、また論理回路からなる構成が複雑
で、部品点数の多い着座の検出判定回路を用いる必要が
ないので、全体を簡単かつ安価にできる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の第1の実施形態を示す回路図であ
る。
【図2】図1の部分詳細図である。
【図3】図1の動作を説明するための図である。
【図4】図1に示す発振回路における発振周波数の温度
特性を示す図である。
【図5】同じく、発振回路における発振振幅の温度特性
を示す図である。
【図6】図2に示すヒータの通電回路を示す図である。
【図7】図6に示す温度制御回路の一例の構成を示す図
である。
【図8】この発明の第2の実施形態を示す回路図であ
る。
【図9】図8の動作を説明するための図である。
【図10】この発明に係る着座検出装置を適用し得る便
器の一例を示す図である。
【符号の説明】
11 結合トランス 12 発振回路 13 共振回路 14 検出回路 15 補償回路 16 比較回路 21 一次側コイル 22 二次側コイル 41 コンデンサ 42 可変コンデンサ 51 便座 52 ヒータ 53 伝熱板 61,73 コンデンサ 62,71,74〜78 抵抗 72 非反転増幅器 91 フィルタ 92 検出回路 93,97,106 コンデンサ 94 コイル 95,96,114 ダイオード 98,103,105,107,112,113 抵抗 101 OPアンプ 102 比較回路 104 補償回路 111 停電時保障回路

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 着座による静電容量の変化に基づいて着
    座を検出する着座検出装置において、 一次側コイルおよび二次側コイルを有する結合トランス
    と、 この結合トランスの一次側コイルに結合した発振回路
    と、 前記結合トランスの二次側コイルに結合され、着座およ
    び非着座によって静電容量が変化する検出用容量素子を
    有する共振回路と、 この共振回路に結合した検出回路および補償回路と、 これら検出回路および補償回路の出力の比較に基づいて
    着座の有無を検出する比較回路とを有し、 非着座状態では、前記検出回路の出力が前記補償回路の
    出力よりも大きく、着座状態では、前記補償回路の出力
    が前記検出回路の出力よりも大きくなり、かつ前記補償
    回路の出力は、前記共振回路の出力の変化に対して、前
    記検出回路の出力の変化率よりも小さい変化率で変化す
    るように、前記検出回路および補償回路を構成したこと
    を特徴とする着座検出装置。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100625117B1 (ko) * 2003-12-18 2006-09-20 에이디반도체(주) 비데의 착좌 감지장치
JP2021104111A (ja) * 2019-12-26 2021-07-26 Toto株式会社 便座装置
KR20220055119A (ko) * 2020-10-26 2022-05-03 엘에스대원 주식회사 변좌 전체 면적 착좌 센싱 기능을 구현한 비데

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