TWI627364B - Touch detection device used in water appliance, and water supply switch device provided therewith - Google Patents

Abstract

提供一種可以通過輕微觸控進行操作，並且在使用於用水器具時也可以防止誤操作的觸控檢測裝置。本發明為一種使用於用水器具的觸控檢測裝置，其特徵為，具有：檢測對象物接觸的檢測部(2a)；安裝於該檢測部(2a)的振動激發元件(4)；通過間歇式向該振動激發元件(4)施加預定頻率的交流電壓以激發檢測部(2a)振動的驅動電路(18)；根據該驅動電路(18)停止向振動激發元件(4)施加交流電壓之後的檢測部的振動，判定對象物是否接觸了檢測部(2a)的接觸判定電路(16a)。

Description

用水器具所使用的觸控檢測裝置、及具備其之供水開關裝置

本發明有關觸控檢測裝置，特別涉及使用於用水器具的觸控檢測裝置及具備該裝置的供水開關裝置。

能夠通過開關或感測器檢測到使用者的操作，根據檢測到的操作切換吐水和止水，改變吐水形態的用水器具開始普及。這種在廚房、盥洗室、廁所、浴室等用水的地方使用的供水開關(Water faucet，水龍頭)裝置等用水器具，在容易被水打濕的環境中使用，使用頻度極高的同時還要求有較長的使用年限。因此，用於檢測操作的開關或感測器，不採用機械式電接點為佳。

用於自動供水開關等的光電式感測器，具有可非接觸操作的優點，但其反應遲緩、易用性差，並且由於檢測部較顯著，也影響外觀的美觀。另外，光電式感測器還存在若檢測部附著水或者水泡，則容易引起誤操作的問題。

此外，靜電感測器可以通過極其輕微的觸控即可實現 操作，但在容易被水打濕的環境中無法避免誤操作，難以將其應用於用水器具。

在日本國特開昭54-153284號公報(專利文獻1)中，記載有壓電開關。該壓電開關為利用壓電元件的開關，無需使用機械式電接點，即可檢測到使用者的按壓操作。

另外，日本國特公昭58-40803號公報(專利文獻2)中，記載有無接點按壓按鈕開關電路。該按壓按鈕開關同樣不使用機械式電接點，利用壓電元件檢測到使用者的按壓操作。

〔先前技術文獻〕 〔專利文獻〕

[專利文獻1]日本國特開昭54-153284號公報

[專利文獻2]日本國特公昭58-40803號公報

然而，日本國特開昭54-153284號公報(專利文獻1)所記載的壓電開關，由於是通過向壓電元件施加按壓力使其發生彈性形變，而基於該彈性形變生成的電荷進行開關操作的檢測，因此需要較大的操作力來進行開關操作，存在無法通過輕觸進行操作的問題。

另外，日本國特公昭58-40803號公報(專利文獻2)所記載的無接點按壓按鈕開關電路，將壓電元件 嵌入振盪電路中，利用該壓電元件受到按壓力而使該壓電元件的阻抗等電氣特性發生變化所導致的振盪減小或者停止，檢測使用者的按壓操作。該無接點按壓按鈕開關電路中，由於壓電元件受到微小的按壓力其電氣特性也會發生變化，從而嵌有壓電元件的振盪電路的振盪狀態發生變化，因此即使是輕微觸控也可以檢測到操作。然而，振盪電路的振盪狀態對電路常數極其敏感，若將用於檢測操作的壓電元件設置於遠離振盪電路本體的地方，則存在振盪狀態會變得不穩定而容易引起誤檢測的問題。

例如，僅將嵌入振盪電路的壓電元件配置於供水開關裝置的吐水部附近，將振盪電路的其他部分(振盪電路本體)配置於設置有供水開關裝置的台面下側時，連接壓電元件和振盪電路本體的引線將變得較長。因此，該引線所具有的電感或者雜散電容成分使振盪電路的動作變得不穩定，有時會引起誤操作。為防止這種誤操作，需要將壓電元件配置於振盪電路本體的附近。這種情況下，例如，為了將操作部配置於供水開關裝置的吐水部附近，需要將整個振盪電路裝在吐水部附近，大大制約了供水開關裝置的外觀設計的自由度。

於是，本發明目的為提供一種可以通過輕微觸控進行操作，並且在使用於用水器具時也可以防止誤操作的觸控檢測裝置，以及具有該裝置的供水開關裝置。

為解決上述課題，本發明為一種使用於用水器具的觸控檢測裝置，其特徵為具有：檢測對象物接觸的 檢測部；安裝於該檢測部的振動激發元件；通過間歇式向該振動激發元件施加預定頻率的交流電壓以激發檢測部振動的驅動電路；根據該驅動電路停止向振動激發元件施加交流電壓之後的檢測部的振動，判定對象物是否接觸了檢測部的接觸判定電路。

在如此構成的本發明中，預定頻率的交流電壓通過驅動電路被間歇施加於振動激發元件，安裝有振動激發元件的檢測部被激發振動。接觸判定電路根據停止向振動激發元件施加交流電壓之後的檢測部的振動，判定對象物是否接觸了檢測部。

根據如此構成的本發明，由於是根據停止施加交流電壓之後的檢測部的振動，來判定對象物是否接觸了檢測部，因此即使輕“觸控”檢測部亦可使檢測部的振動產生變化，能夠確實地檢測到“觸控”。此外，由於安裝振動激發元件的目的在於激發檢測部的振動，因此即使將振動激發元件配置於與驅動電路或接觸判定電路等分開的地方，也不會使電路不穩定，導致誤操作。由此，可自由配置驅動電路或接觸判定電路等，能夠形成外觀精緻的用水器具。

於本發明中，理想是振動激發元件由壓電元件構成，接觸判定電路根據停止向振動激發元件施加交流電壓之後的來自振動激發元件的輸出訊號，判定對象物是否接觸了檢測部。

根據如此構成的本發明，由於振動激發元件 由壓電元件構成，因此能夠以簡單的結構構成振動激發元件。此外，由於接觸判定電路根據來自作為壓電元件的振動激發元件的輸出訊號，判定對象物同檢測部的接觸，因此無需另行設置對檢測部的振動進行檢測的元件或裝置即可檢測出檢測部的振動，能夠使觸控檢測裝置的結構簡化。

於本發明中，理想是振動激發元件具有由驅動電路施加交流電壓的輸入端子，從振動激發元件的輸入端子取得來自振動激發元件的輸出訊號，驅動電路的輸出在停止施加交流電壓後成為高阻抗。

根據如此構成的本發明，由於輸出訊號從向振動激發元件施加交流電壓的輸入端子處取得，因此施加交流電壓的配線和取得輸出訊號的配線的至少一部分能夠共用，可以簡化訊號線的配線。此外，由於驅動電路的輸出在停止施加交流電壓後成為高阻抗，所以即便來自振動激發元件的輸出訊號阻抗較高時，也可以充分取得準確的輸出訊號。

於本發明中，理想是接觸判定電路的構成方式為，根據驅動電路停止施加交流電壓後的檢測部的振動能量，判定對象物是否接觸了檢測部，當振動能量在預定閾值以下時，判定為對象物進行了接觸。

根據如此構成的本發明，由於接觸判定電路根據停止施加交流電壓後檢測部的振動能量檢測觸控，因此能夠確實地捕捉到手指等觸控所帶來的微弱的振動衰 減，能得到高靈敏度的觸控檢測裝置。

於本發明中，理想是接觸判定電路的構成方式為，根據驅動電路停止施加交流電壓後的檢測部的振動振幅判定對象物是否接觸了檢測部，當振動振幅衰減至預定振幅以下的時間少於預定時間時，判定為對象物進行了接觸。

根據如此構成的本發明，由於接觸判定電路是根據振動振幅衰減至預定振幅以下的時間檢測觸控，因此能夠以簡單的電路檢測出振動的衰減，能夠抑制觸控檢測裝置的成本。

於本發明中，理想是接觸判定電路的構成方式為，根據驅動電路停止施加交流電壓後的檢測部的振動振幅判定對象物是否接觸了檢測部，在驅動電路停止施加交流電壓後，經過預定時間後的振動振幅衰減至預定振幅以下時，判定為對象物進行了接觸。

根據如此構成的本發明，由於接觸判定電路是根據停止施加交流電壓後經過預定時間之後的振動振幅檢測觸控，因此能夠以簡單的電路檢測出振動的衰減，能夠抑制觸控檢測裝置的成本。

於本發明中，理想是接觸判定電路具有用於防止誤檢測的異常檢測電路，該異常檢測電路根據向振動激發元件施加交流電壓的過程中來自振動激發元件的輸出訊號檢測異常。

根據如此構成的本發明，由於異常檢測電路 根據向振動激發元件施加交流電壓過程中的輸出訊號檢測異常，因此無需使觸控檢測的工序複雜化，即可在檢測異常的同時抑制誤檢測的發生。

於本發明中，理想是異常檢測電路在向振動激發元件施加交流電壓的過程中的輸出訊號的振幅比正常時的振幅大時檢測異常，接觸判定電路在檢測到異常時不判定對象物進行了接觸。

根據如此構成的本發明，由於異常檢測電路根據交流電壓的施加過程中的輸出訊號振幅進行異常檢測，檢測到異常時不判定對象物進行了接觸，因此即使在檢測部附著有水滴等的情況下，也能通過簡單的訊號處理檢測到異常的發生，同時能夠防止誤檢測帶來的誤操作。

於本發明中，理想是異常檢測電路在向振動激發元件施加交流電壓的過程中，輸出訊號的振幅的變動在預定值以上時檢測到異常，接觸判定電路在檢測到異常時不判定對象物進行了接觸。

根據如此構成的本發明，由於異常檢測電路根據交流電壓的施加過程中輸出訊號振幅變動進行異常檢測，因此能確實地檢測到異常的發生，同時能夠防止誤檢測帶來的誤操作。

於本發明中，理想是進而具有接觸判定確認電路，一旦藉由接觸判定電路判定對象物進行了接觸之後，為進而減少誤檢測的可能性，該接觸判定確認電路執行接觸判定確認動作。

根據如此構成的本發明，由於一旦藉由接觸判定電路判定對象物進行了接觸之後，接觸判定確認電路執行接觸判定確認動作，因此能夠更加確實地防止誤檢測。此外，由於接觸判定確認動作是在接觸判定電路暫時判定了對象物的接觸之後執行，因此，可防止在沒有誤檢測之虞的情況下無謂地進行接觸判定確認動作。

於本發明中，理想是作為接觸判定確認動作，接觸判定確認電路在比通常的交流電壓施加時間更長的預定確認時段內，向振動激發元件施加交流電壓，根據確認時段內來自振動激發元件的輸出訊號，確認由接觸判定電路判定的接觸。

根據如此構成的本發明，在接觸判定確認動作中，由於在比通常更長的預定確認時段內向振動激發元件施加交流電壓，因此能夠更確實地檢測交流電壓施加過程中的異常。

於本發明中，理想是進而具有調整施加於振動激發元件的交流電壓的頻率的頻率調整電路，該頻率調整電路將施加的交流電壓的頻率，調整為安裝有振動激發元件的檢測部的諧振頻率。

根據如此構成的本發明，頻率調整電路將施加的交流電壓的頻率，調整為安裝有振動激發元件的檢測部的諧振頻率。如此，用諧振頻率激發檢測部，能夠通過較小的激發力讓檢測部大幅振動，使用較少的能量消耗即可使觸控檢測裝置工作。

於本發明中，理想是頻率調整電路以不同頻率多次執行預定時間的交流電壓的施加，將停止施加交流電壓後來自振動激發元件的輸出訊號的振幅最大時的頻率，決定為安裝有振動激發元件的檢測部的諧振頻率。

根據如此構成的本發明，由於在將檢測部及振動激發元件組裝到用水器具之後也可以進行交流電壓的頻率調整，因此在經年變化導致諧振頻率發生偏差的情況下，也能夠將施加的交流電壓的頻率調整為諧振頻率。

於本發明中，理想是在停止施加交流電壓後輸出訊號的振幅最大時的頻率存在多個時，則頻率調整電路將這些使振幅最大的頻率中，向振動激發元件施加交流電壓的過程中輸出訊號的振幅變動最小的頻率，決定為安裝有振動激發元件的檢測部的諧振頻率。

根據如此構成的本發明，能夠使用簡單演算法，自動、準確地設定安裝有振動激發元件的檢測部的諧振頻率。

於本發明中，理想是進而具有對檢測部的諧振頻率和施加於振動激發元件的交流電壓的頻率之間偏差的產生進行檢測的頻率偏差檢測電路，一旦頻率偏差檢測電路檢測到頻率偏差，頻率調整電路會將交流電壓的頻率調整為與檢測部的諧振頻率一致。

於本發明中，施加於振動激發元件的交流電壓的頻率和檢測部的諧振頻率完全一致為佳。但是，由於檢測部的溫度變化、經年變化等，交流電壓的頻率初期調 整後，檢測部的諧振頻率會暫時性或永久性變化，兩者之間有時會產生偏差。一旦發生這種頻率的偏差，會無法充分發揮檢測性能，有導致誤檢測的可能性。然而，使用者是難以發現觸控檢測裝置的頻率偏差的。根據如上構成的本發明，由於具有對檢測部的諧振頻率和施加於振動激發元件的交流電壓的頻率之間偏差的產生進行檢測的頻率偏差檢測電路，當頻率偏差檢測電路檢測到頻率偏差時，頻率調整電路會將交流電壓的頻率調整為同檢測部的諧振頻率一致，因此，可以監視頻率的偏差，能夠使觸控檢測裝置經常保持在良好的狀態。

於本發明中，理想是頻率調整電路，在頻率偏差檢測電路檢測到頻率偏差的狀態的持續時間在預定的頻率偏差判定時間以上時，執行頻率調整。

檢測部的諧振頻率，既會因經年變化而產生永久性變化，也會因檢測部被灑上熱水等帶來的溫度變化而產生暫時性變化。因此，如果檢測部的諧振頻率和交流電壓的頻率之間產生了頻率偏差就立即進行頻率調整，會因調整過程中的諧振頻率的變化而使得頻率調整變得困難，還有可能反倒增大了偏差量。根據如上構成的本發明，由於頻率調整電路在頻率偏差檢測電路檢測到頻率偏差的狀態的持續時間在預定的頻率偏差判定時間以上時，執行頻率調整，因此能夠更確實地讓頻率調整電路進行自動調整。

於本發明中，理想是在檢測部的諧振頻率比 施加於振動激發元件的交流電壓的頻率低時，與檢測部的諧振頻率比施加於振動激發元件的交流電壓的頻率高時相比，頻率偏差判定時間設定得更長。

本案發明者發現，檢測部諧振頻率的降低多數情況下是由於檢測部附著水滴而引起的。這種起因於水滴附著的頻率偏差，有極高的可能性會隨時間自行消除，即便檢測到偏差也不宜於立即進行調整。此外，本案發明者還發現，檢測部的諧振頻率高於交流電壓的頻率的情況，往往是發生在過去曾在附著水滴的狀態下執行頻率調整，使得交流電壓的頻率下降的情況下。在這種情況下，不宜立即進行頻率調整。根據如上構成的本發明，由於在檢測部的諧振頻率比施加於振動激發元件的交流電壓的頻率低時，與檢測部的諧振頻率比施加於振動激發元件的交流電壓的頻率高時相比，頻率偏差判定時間設定得更長，因此對於水滴附著而引起的暫時性諧振頻率的變化也可以有效地應對。

於本發明中，理想是頻率調整電路的構成為，在預定的頻率範圍內搜索檢測部的諧振頻率，並且能執行頻率搜索範圍不同的第1調整模式及第2調整模式，在第1調整模式中，在包括檢測部標準頻率的第1頻率範圍內搜索諧振頻率；在第2調整模式中，在包括現在交流電壓頻率且比第1頻率範圍窄的第2頻率範圍內搜索諧振頻率。

本案發明者發現，檢測部的諧振頻率偏差往 往因檢測部的個體間差異或檢測部附著水滴等原因而發生，而且這種諧振頻率偏差的大小因頻率偏差發生的原因不同而不同。此外，由於在頻率調整電路工作的狀態下，觸控檢測裝置無法使用，因此如果在頻率調整上花費時間則會給使用者帶來不便。根據如上構成的本發明，在第1調整模式中，在包括檢測部標準頻率的第1頻率範圍內搜索諧振頻率，在第2調整模式中，在包括現在交流電壓頻率且比第1頻率範圍窄的第2頻率範圍內搜索諧振頻率，因此能夠用較短時間針對適應頻率偏差發生原因進行調整。

於本發明中，理想是進而具有判定由頻率調整電路進行的頻率調整是否成功的判定電路，在第1調整模式中，當判定電路判定頻率調整失敗時，會反復搜索諧振頻率直至頻率調整成功；在第2調整模式中，當判定電路判定頻率調整失敗時，不會反復搜索諧振頻率，而維持現在的交流電壓頻率。

根據如此構成的本發明，由於在第1調整模式中，頻率調整失敗時會反復搜索諧振頻率直至頻率調整成功，在第2調整模式中，頻率調整失敗時不會反復搜索諧振頻率，而維持現在的交流電壓頻率，因此可以對應頻率偏差發生狀況、觸控檢測裝置使用狀況等進行適當的頻率調整，能夠兼顧準確的頻率調整和縮短不能使用的時間。

於本發明中，理想是頻率調整電路的構成 為，在預定頻率範圍內的多個頻率上向振動激發元件施加交流電壓，分別取得被施加交流電壓時來自振動激發元件的輸出訊號，通過分析這些輸出訊號的檢波波形執行頻率調整；在檢波波形中，當含有其波形在結束施加交流電壓後不呈單調遞減的情況時，判定電路判定由頻率調整電路執行的頻率調整為失敗。

結束施加交流電壓後的迴響振動波形為初期振幅較大，振幅逐漸減小的衰減振動波形，但當取得的波形混入較大雜訊或其他物體接觸到檢測部時，衰減振動波形會產生紊亂，其檢波波形不呈現單調遞減波形。根據如上構成的本發明，由於在檢波波形中，當含有其波形在結束施加交流電壓後不呈單調遞減的情況時，由頻率調整電路執行的頻率調整被判定為失敗，因此能夠防止雜訊等影響導致的錯誤的頻率調整。

於本發明中，理想是頻率調整電路的構成為，在預定頻率範圍內的多個頻率上向振動激發元件施加交流電壓，分別取得來自振動激發元件被施加交流電壓時的輸出訊號，根據該等輸出訊號搜索和確定諧振頻率。在所確定諧振頻率的交流電壓停止施加後檢測部的振動能量未達到預定閾值的情況下，判定電路判定由頻率調整電路執行的頻率調整為失敗。

所施加交流電壓的頻率和檢測部的諧振頻率很好地達到一致的情況下，由於檢測部被諧振頻率激發，檢測部會大幅振動，結束施加交流電壓後的迴響振動的能 量也很大。然而，如果頻率調整中的檢測部附著有大量水滴，或在有物體接觸檢測部的狀態下執行頻率調整的情況下，則迴響振動的能量會變小。在這種未能產生充分的迴響振動的狀態下搜索到的諧振頻率極可能含有較大誤差。根據如上構成的本發明，在停止施加所確定諧振頻率的交流電壓後檢測部的振動能量未達到預定閾值的情況下，由頻率調整電路執行的頻率調整被判定為失敗，因此能夠防止由於在不適當的環境中進行頻率調整而導致的錯誤的頻率調整。

於本發明中，理想是一旦藉由接觸判定電路判定對象物進行了接觸之後，作為接觸判定確認動作，接觸判定確認電路向振動激發元件施加與通常的交流電壓頻率不同的確認頻率交流電壓，如果施加確認頻率交流電壓後，接觸判定電路依然判定了對象物的接觸，則確認對檢測部的接觸的判斷。

於本發明中，利用一旦對象物接觸檢測部，結束施加交流電壓後的迴響振動的能量會變小的現象，檢測對象物的接觸。然而，在施加的交流電壓頻率和檢測部的諧振頻率之間產生偏差的情況下，由於無法充分激發檢測部，迴響振動的能量也減少。檢測部的諧振頻率在檢測部附著水滴等情況下也會發生變化，其結果為迴響振動的能量減少，有可能會誤檢測為對象物進行了接觸。根據如上構成的本發明，作為接觸判定確認動作，向振動激發元件施加與通常的交流電壓頻率不同的確認頻率交流電壓， 如果施加確認頻率的交流電壓後，接觸判定電路依然判定了對象物的接觸，則確認對檢測部的接觸的判斷。因此，即便在接觸判定電路由於頻率偏差而錯誤判定了對象物的接觸的情況下，由於接觸判定確認電路會以與通常的交流電壓頻率不同的確認頻率交流電壓進行激發，即使諧振頻率發生偏差，也會因確認頻率接近諧振頻率而被激發較大的迴響振動，因此能夠有效地抑制由頻率偏差而導致的誤檢測。

此外，本發明為能夠通過觸控操作切換吐水和止水的供水開關裝置，其特徵為，具有本發明的觸控檢測裝置，設置有檢測部的操作部，根據觸控檢測裝置關於對象物是否接觸檢測部的判定進行開關的開關閥。

根據本發明的觸控檢測裝置及具備該裝置的供水開關裝置，可以通過輕微觸控進行操作，同時使用於用水器具時能夠防止誤操作。

1‧‧‧本發明第1實施形態的供水開關裝置

2‧‧‧供水開關本體

2a‧‧‧檢測部

2b‧‧‧吐水口

4‧‧‧壓電元件(振動激發元件)

4a、4b‧‧‧訊號線

6‧‧‧冷熱水混合閥

8a‧‧‧熱水用電磁閥(開關閥)

8b‧‧‧冷水用電磁閥(開關閥)

10‧‧‧供水開關控制器

12‧‧‧檢測電路

14a‧‧‧熱水管

14b‧‧‧冷水管

16‧‧‧微電腦

16a‧‧‧接觸判定電路

16b‧‧‧接觸判定確認電路

16c‧‧‧異常檢測電路

16d‧‧‧頻率調整電路

16e‧‧‧頻率偏差檢測電路

16f‧‧‧判定電路

18‧‧‧驅動電路

18a‧‧‧PNP電晶體

18b‧‧‧NPN電晶體

18c、18d‧‧‧電阻

20‧‧‧訊號轉換電路

20a、20b‧‧‧電容器

20c‧‧‧二極體

20d‧‧‧電阻

22‧‧‧分壓電路

22a、22b‧‧‧電阻

[圖1]表示本發明第1實施形態的供水開關裝置的概略結構的區塊圖。

[圖2]表示本發明第1實施形態的觸控檢測裝置的概略結構的電路圖。

[圖3]將設置於本發明第1實施形態的供水開關裝置前端部的檢測部擴大表示的剖視圖。

[圖4]為本發明第1實施形態的觸控檢測裝置中，使用者未觸控檢測部時壓電元件的典型輸出波形的示意圖。

[圖5]本發明第1實施形態的觸控檢測裝置中，使用者觸控了檢測部時壓電元件的典型輸出波形的示意圖。

[圖6]表示本發明第1實施形態的供水開關裝置的作用的主流程。

[圖7]表示本發明第1實施形態的供水開關裝置的作用之一例的時序圖。

[圖8]表示從圖6的主流程作為子常式調用的觸控檢測流程。

[圖9]表示檢測部的諧振頻率與被施加的交流電壓的頻率有微小偏差時的輸出波形之一例的示意圖。

[圖10]表示圖6的步驟S6中作為子常式調用的觸控確認檢測處理的流程圖。

[圖11]表示檢測部的諧振頻率與被施加的交流電壓的頻率有微小偏差的狀態下，進行觸控確認檢測時的輸出波形之一例的示意圖。

[圖12]表示圖6的步驟S1中作為子常式調用的頻率調整處理的流程圖。

[圖13]檢測部的諧振頻率和施加的交流電壓頻率有較大偏差時的輸出波形之一例。

[圖14]檢測部的諧振頻率和施加的交流電壓頻率有微小偏差時的輸出波形之一例。

[圖15]檢測部的諧振頻率和施加的交流電壓頻率完 全一致時的輸出波形之一例。

[圖16]表示本發明第2實施形態中，從圖6的主流程作為子常式調用的觸控檢測流程。

[圖17]本發明第2實施形態的觸控檢測裝置中，使用者未觸控檢測部時壓電元件的典型輸出波形的示意圖。

[圖18]本發明第2實施形態的觸控檢測裝置中，使用者觸控了檢測部時壓電元件的典型輸出波形的示意圖。

[圖19]表示檢測部的諧振頻率與被施加的交流電壓的頻率有微小偏差時的輸出波形之一例的示意圖。

[圖20]本發明第2實施形態中，從圖6的主流程作為子常式調用的觸控確認檢測流程。

[圖21]表示檢測部的諧振頻率與被施加的交流電壓的頻率有微小偏差時，進行觸控確認檢測時的輸出波形之一例的示意圖。

[圖22]表示本發明的第3實施形態中檢測電路的概略結構的電路圖。

[圖23]表示本發明的第3實施形態的供水開關裝置的作用的主流程。

[圖24]從主流程作為子常式調用的觸控檢測流程。

[圖25]從主流程作為子常式調用的觸控確認檢測流程。

[圖26]由頻率調整電路執行的頻率初期調整流程。

[圖27]從主流程作為子常式調用的諧振頻率確認流程。

[圖28]從諧振頻率確認流程作為子常式調用的諧振頻率檢測流程。

[圖29]從主流程作為子常式調用的交流電壓的頻率再調整流程。

[圖30]從觸控檢測流程作為子常式調用的檢波波形資料取得流程。

[圖31]表示取得的檢波波形之一例的示意圖。

[圖32A]用於說明“觸控”判定及確認“觸控”判定處理的時序圖。

[圖32B]用於說明“觸控”判定及確認“觸控”判定處理的時序圖。

[圖32C]用於說明“觸控”判定及確認“觸控”判定處理的時序圖。

接下來，參照附圖就本發明第1實施形態所涉及的供水開關裝置進行說明。本實施方式的供水開關裝置的構成為，組裝有本發明第1實施形態的觸控檢測裝置，能夠通過該觸控檢測裝置檢測到使用者的操作，完成吐水、止水的切換。

圖1為表示第1實施形態的供水開關裝置的概略結構的框圖。圖2為表示第1實施形態的觸控檢測裝置的概略結構的電路圖。圖3為將設置於供水開關裝置前端部的檢測部擴大表示的剖視圖。

如圖1所示，本發明第1實施形態的供水開關裝置1具有：安裝於台面C上的供水開關本體2、設置於該供水開關本體2前端部的檢測部2a、安裝於該檢測部2a的作為振動激發元件的壓電元件4、內置在供水開關本體2基部的冷熱水混合閥6。而且，供水開關裝置1還具有：配置於台面C的下側，用於分別切換熱水、冷水的供給和停止的作為開關閥的熱水用電磁閥8a及冷水用電磁閥8b，控制這些電磁閥開關的供水開關控制器10，根據對檢測部2a的操作向供水開關控制器10輸送訊號的檢測電路12。另外，在本實施方式的供水開關裝置1中，本發明第1實施形態所涉及的觸控檢測裝置由檢測部2a、壓電元件4及檢測電路12構成。

本實施方式的供水開關裝置1的構成為，能夠通過使用者輕觸設置於供水開關本體2前端部的檢測部2a，開關熱水用電磁閥8a及冷水用電磁閥8b，切換止水狀態和吐水狀態。因此，在本實施方式中，設有檢測部2a的供水開關本體2的前端部，作為供水開關裝置1的操作部發揮功能。

供水開關本體2為金屬制管狀構件，具有從台面C大致垂直豎起的基部，以及從該基部前端沿大致水準方向延伸的水準部，水準部的前端設置有吐水口2b。

檢測部2a位於供水開關本體2的前端，形成其前端面，將用於檢測使用者的手指等對象物是否接觸檢測部2a的訊號向檢測電路12輸送。如後面所述，檢測部2a內 置壓電元件4，該壓電元件4由經過供水開關本體2內部的2根訊號線4a、4b電連接於檢測電路12。

冷熱水混合閥6內置於供水開關本體2的基部，同時分別與連接在熱水用電磁閥8a下游側的熱水管14a及連接在冷水用電磁閥8b下游側的冷水管14b連接。此外，冷熱水混合閥6安裝有調溫手柄6a，通過調節該調溫手柄6a，可設定從熱水管14a供給的熱水及從冷水管14b供給的冷水的混合比例，能夠調整從吐水口2b吐出的冷熱水的溫度。而且，在冷熱水混合閥6中混合後的冷熱水，由配置於供水開關本體2內部的通水部件(未圖示)引導從吐水口2b吐出。

熱水用電磁閥8a及冷水用電磁閥8b是根據來自供水開關控制器10的控制訊號進行開關的電磁閥。其配置方式分別為，熱水用電磁閥8a連接著來自熱水器(未圖示)的配管，開閥後使熱水流向熱水管14a；冷水用電磁閥8b連接著自來水管，開閥後使冷水流向冷水管14b。

供水開關控制器10，根據來自檢測電路12的輸出訊號，向熱水用電磁閥8a及冷水用電磁閥8b輸出控制訊號，對其進行開關控制。

檢測電路12同內置於檢測部2a的壓電元件4電連接的同時，向供水開關控制器10輸出判定輸出訊號。檢測電路12通過向壓電元件4施加交流電壓，使其在預定的頻率下超音波振動，並且從壓電元件4的端子取得輸出訊 號。進而，檢測電路12根據從壓電元件4取得的輸出訊號，判定作為對象物的使用者的手指等是否觸控(接觸)了檢測部2a，將判定結果作為判定輸出訊號傳輸給供水開關控制器10。

具體而言，供水開關控制器10及檢測電路12可以由微處理器或者微電腦、半導體、電阻、電容器等電子零件，以及讓微處理器等工作的程式組合構成。此外，也可以讓供水開關控制器10及檢測電路12由上述電子零件一體式構成。

接下來，參照圖2，就檢測電路12的結構進行說明。

如圖2所示，在檢測電路12中內置有微電腦16、驅動電路18、訊號轉換電路20以及分壓電路22。

微電腦16通過其操作程式，作為接觸判定電路16a、接觸判定確認電路16b、異常檢測電路16c及頻率調整電路16d發揮功能。關於這些電路的作用將在後面敍述。此外，微電腦16通過來自兩個輸出埠P1、P2的輸出訊號，控制構成驅動電路18的兩個電晶體。進而，微電腦16內置有將訊號轉換電路20輸出的類比電壓訊號轉換為數位量的A/D轉換電路。內置於微電腦16的各電路根據轉換後的數位量進行運算，判定是否存在對檢測部2a的觸控。

驅動電路18由連接於電源側的PNP電晶體18a，連接於地線側的NPN電晶體18b及2根電阻18c、 18d構成。PNP電晶體18a的發射極端子連接電源，基極端子連接微電腦16的輸出埠P1。此外，電阻18c連接在PNP電晶體18a的基極與發射極之間。另一方面，NPN電晶體18b的發射極端子連接地線，基極端子連接微電腦16的輸出埠P2。此外，電阻18d連接在NPN電晶體18b的基極與發射極之間。進而，PNP電晶體18a及NPN電晶體18b的各集電極端子相互連接，介由訊號線4a連接於壓電元件4的一側電極(輸入端子)。此外，壓電元件4的另一側電極，透過訊號線4b連接地線。

PNP電晶體18a及NPN電晶體18b根據來自微電腦16的輸出埠P1、P2的訊號，在預定週期交替導通/截止。在PNP電晶體18a被導通、NPN電晶體18b被截止的狀態下，向訊號線4a輸出與電源電壓相等的電壓，另一方面，在PNP電晶體18a被截止、NPN電晶體18b被導通的狀態下，訊號線4a為接地電位。通過在預定週期交替重複這些狀態，在壓電元件4的一側電極上介由訊號線4a，被施加預定頻率的交流電壓。此外，在壓電元件4未被施加交流電壓的狀態下，兩個電晶體被截止，各電晶體的集電極處於高阻抗狀態(實質上斷電的狀態)。另外，雖然在本實施方式中，是通過使PNP電晶體及NPN電晶體交替導通/截止來對壓電元件4施加交流電壓的，但也可使用FET等任何開關元件施加交流電壓。

分壓電路22由2根電阻22a、22b構成，將出現於壓電元件4的一側端子的電壓進行分壓，調整為合 適的電壓。即電阻22a的一側端子連接於訊號線4a，另一側端子連接電阻22b的一側端子。此外，電阻22b另一側端子連接地線。由此，出現於訊號線4a的電壓，由於電阻22a、22b的電阻比而被分壓，調整為合適的電壓。如上所述，在壓電元件4被施加交流電壓的狀態下，壓電元件4的一側端子(訊號線4a)中，電源電壓和接地電位在預定週期交替出現。與此相對，在驅動電路18的輸出成為高阻抗狀態(兩個電晶體截止)下，在訊號線4a中出現由壓電元件4生成的電動勢。分壓電路22將這些電壓分壓，將分壓後的電壓向訊號轉換電路20輸出。即，連接於壓電元件4一側電極的端子，作為用於施加交流電壓的輸入端子工作，此外，從該輸入端子取得壓電元件4的輸出訊號。

訊號轉換電路20由兩個電容器20a、20b、二極體20c及電阻20d構成。電容器20a的一側端子連接於分壓電路22的電阻22a、22b的連接點，另一側端子連接於二極體20c的陽極端子。並且，二極體20c的陰極端子連接內置於微電腦16的A/D轉換器的輸入端子。此外，二極體20c的陰極端子介由電容器20b及電阻20d分別連接地線。由此，來自分壓電路22的輸出訊號，直流成分被電容器20a去除，去除直流成分後的訊號由二極體20c檢波的同時，由電容器20b去除高頻成分，輸入微電腦16的A/D轉換器。

接下來，參照圖2及圖3，就檢測部2a的結 構進行說明。

如圖3所示，檢測部2a由安裝於供水開關本體2前端的金屬構件構成，同供水開關本體2一起形成供水開關裝置1的外觀。檢測部2a具有使用者的手指等觸碰的圓板部和從該圓板部向背面側延伸的圓筒部，圓板部裏側的圓筒部中安裝有壓電元件4。

在本實施方式中，壓電元件4為採用鈦酸鋇(Barium titanate)、鈦酸鉛鋯(Lead zirconate titanate)等壓電陶瓷的圓盤狀的元件，該壓電陶瓷的兩面分別設置有電極。通過在這些電極之間介由訊號線4a、4b施加交流電壓，壓電元件4整體反復彎曲變形並振動。此外，由於壓電元件4由粘接劑固定於檢測部2a圓板部的背面側，所以壓電元件4及圓板部成為一體彎曲振動。即，通過向壓電元件4施加預定頻率的交流電壓，檢測部2a以幾微米程度的振幅彎曲振動。此外，反之，壓電元件4被彎曲振動後，在電極之間(訊號線4a、4b之間)產生電動勢。另外，在本實施方式中，施加的交流電壓的頻率被設定為約40kHz，即壓電元件4和圓板部成為一體彎曲振動時的諧振頻率。諧振頻率設定為約20kHz~約60kHz的超音波頻率範圍為佳。

接下來，參照圖4及圖5，就本發明第1實施形態所涉及的觸控檢測裝置的檢測原理進行說明。

圖4表示在本發明第1實施形態的觸控檢測裝置中，使用者未觸控檢測部2a時的壓電元件4的典型輸出波 形，圖5表示使用者觸控了檢測部2a時的壓電元件4的典型輸出波形。另外，圖4及圖5中，在上段表示了來自微電腦16輸出埠P1、P2(圖2)的輸出電壓波形，中段表示了壓電元件4的輸出電壓波形(訊號線4a、4b之間的電壓波形)，下段表示了來自訊號轉換電路20的輸出電壓波形(微電腦16的A/D轉換器輸入波形)。另外，圖4及圖5等是對訊號波形的模式化表示，與交流電壓施加過程中輸出的波數等實際的波形不同。

首先，在圖4的時刻t1，開始向壓電元件4施加交流電壓。即如圖4上段所示，通過向微電腦16的輸出埠P1、P2交替輸出脈衝電壓，驅動電路18(圖2)的PNP電晶體18a和NPN電晶體18b交替導通。由此，如圖4中段所示，壓電元件4的兩電極之間(訊號線4a、4b之間)被施加脈衝狀交流電壓。由於該交流電壓的施加，壓電元件4產生彎曲振動。如上所述，施加於壓電元件4的交流電壓的頻率，被設定為與一體化振動的檢測部2a及壓電元件4的諧振頻率一致。因此，交流電壓的施加所帶來的檢測部2a及壓電元件4的彎曲振動的振幅為幾微米程度，比使用其他頻率激發振動時振幅增大。另外，由於在交流電壓施加過程中壓電元件4的端子(訊號線4a)由PNP電晶體18a或NPN電晶體18b連接於電源電壓或地線中的某一個，因此壓電元件4的兩電極之間電壓(圖4的中段)受此主導(沒有出現由壓電元件4的彎曲振動而生成的電動勢)。

接下來，在圖4的時刻t2，停止向壓電元件4施加交流電壓。停止施加交流電壓後，驅動電路18的PNP電晶體18a及NPN電晶體18b都被截止，驅動電路18的輸出成為高阻抗(實質上斷電的狀態)。另一方面，檢測部2a及壓電元件4由於時刻t1~t2之間的振動激發，在諧振頻率下彎曲振動，在時刻t2停止施加交流電壓後該振動殘留(一般將該現象稱為“迴響”)並逐漸衰減(振動振幅變小)。此外，停止施加交流電壓後，由於驅動電路18的輸出為高阻抗，因此壓電元件4的兩端子之間(訊號線4a、4b之間)出現由壓電元件4的彎曲振動生成的電動勢(圖4中段的時刻t2~)。

本發明第1實施形態的觸控檢測裝置，根據這種停止施加交流電壓後殘留於檢測部2a(及壓電元件4)的“迴響振動”的大小，判定有無對檢測部2a的觸控操作。

在此，如圖4的中段所示，未進行對檢測部2a的觸控操作的情況下，在停止施加交流電壓的時刻t2之後的電壓振幅較大，至其振動衰減為止的時間也較長。另一方面，如圖5的中段所示，進行了觸控檢測部2a的操作(使用者的手指等接觸了檢測部2a)時，時刻t2之後的電壓振幅較小，其振動也在較短時間內衰減。即，可認為當使用者的手指等接觸了檢測部2a時，檢測部2a的振動被接觸的手指等吸收，使得停止施加交流電壓後殘留的“迴響振動”變小。

在本實施方式中，根據對圖4及圖5的中段所示壓電元件4的電壓波形去除直流成分，檢波後的訊號轉換電路20的輸出波形(圖4及圖5的下段)，判定是否有觸控。具體而言，在本實施方式中，根據由時刻t2之後的訊號轉換電路20的輸出波形圍出的面積(圖4及圖5下段的斜線部分的面積。與停止激發後檢測部2a及壓電元件4的振動能量成比例)的大小，判定是否有觸控。

接下來，參照圖6至圖15，對本發明第1實施形態所涉及的供水開關裝置1的作用進行說明。

圖6為表示本實施方式的供水開關裝置1的作用的主流程。圖7為表示作用之一例的時序圖。此外，圖8為表示從圖6的主流程作為子常式調用的觸控檢測流程。另外，圖7的時序圖與圖4及圖5的時序圖一樣，第1段表示來自輸出埠P1、P2的輸出電壓波形，第2段表示壓電元件4的輸出電壓波形，第3段表示來自訊號轉換電路20的輸出電壓波形，最下段表示從檢測電路12向供水開關控制器10輸出的判定輸出。

圖6的流程圖中的處理，由內置於檢測電路12的微電腦16及程式執行。

首先，在步驟S1中，對施加於壓電元件4的交流電壓執行頻率調整。該頻率調整是使施加於壓電元件4的交流電壓的頻率同檢測部2a及壓電元件4的諧振頻率完全一致的處理，該處理在本實施方式中，在向檢測電路12 接通電源時執行。此外，作為變形例，也可以讓本發明的構成為，在檢測電路12中設置執行頻率調整用的開關(未圖示)，通過該開關的操作執行頻率調整。

本實施方式的觸控檢測裝置為充分發揮其性能，有必要使施加的交流電壓的頻率和諧振頻率完全一致。檢測部2a及壓電元件4大幅振動的諧振頻率存在個體差，根據檢測電路12所組合的供水開關本體2(檢測部2a及壓電元件4)調整施加的交流電壓的頻率為佳。此外，通過具備這種頻率調整功能，可以應對檢測電路12所組裝的供水開關本體2的個體之間差異，同時還能夠構成可組裝在多種不同的供水開關本體2上的通用型檢測電路12。關於步驟S1的具體處理，將在後面介紹。

接下來，在圖6的步驟S2中，10ms計時器被重設。在本實施方式中，在每隔10ms的感測週期間歇式執行向壓電元件4施加交流電壓。在步驟S2中，控制該交流電壓施加間隔的10ms計時器被重設，開始計時器的累計。感測週期設定為約10~100ms為佳。

進而，在步驟S3中，作為子常式，執行圖8所示的觸控檢測流程。步驟S3中所執行的觸控檢測，是根據圖4及圖5所說明的原理執行的，關於圖8流程中的具體處理，將在後面介紹。此外，在圖7所示例子中，在時刻t10執行步驟S3，向壓電元件4施加交流電壓。

接下來，在步驟S4中，判斷步驟S3中的檢測結果為“觸控”還是“非觸控”。當為“觸控”時進入 步驟S5，當為“非觸控”時進入步驟S11。在圖7所示例子中，由於在時刻t10~t11之間執行激發(施加交流電壓)之後的迴響較大，被判定為“非觸控”。在判定為“非觸控”之後的步驟S11中，保持待機至在步驟S2即開始累計的計時器變成10ms，經過10ms後返回步驟S2。

在步驟S2中，10ms計時器被重設再次開始累計，在步驟S3中再次執行觸控檢測。在圖7所示例子中，在時刻t10中的上次激發開始經過10ms後的時刻t12，再次執行步驟S3。進而，在圖7的例子中，由於在時刻t12開始的激發停止後(時刻t13~)的迴響較小，步驟S3中的檢測結果被判定為“觸控”。當在步驟S3判定為“觸控”時，從步驟S4進入步驟S5。

在步驟S5中，判斷步驟S3中的檢測結果是否從“非觸控”變化為“觸控”。在圖7的例子中，在時刻t10中開始的上次檢測結果為“非觸控”，在時刻t12開始的本次檢測結果為“觸控”，因此進入步驟S6。

在步驟S6中，作為“觸控確認檢測”的圖8所示流程圖，作為子常式執行。該“觸控確認檢測”是為防止步驟S3中的“觸控檢測”出現誤檢測，在步驟S3中的檢測結果從“非觸控”變化為“觸控”時執行的處理。具體而言，“觸控確認檢測”是通過比“觸控檢測”時更長時間地向壓電元件4施加交流電壓而執行的，具體處理將在後面介紹。在圖7的例子中，在緊接著步驟S3“觸 控檢測”結束後的時刻t14開始了“觸控確認檢測”。

在步驟S7中，判斷“觸控確認檢測”的結果是否為“觸控”。為“非觸控”時，則步驟S3中檢測到的“觸控”為誤檢測的可能性很高，因此，這種情況下不打開電磁閥的開關而進入步驟S11，待機直至從時刻t12經過10ms。另一方面，如果“觸控確認檢測”的結果為“觸控”時，“觸控”判定被確定，進入步驟S8。

在步驟S8中，判斷供水開關裝置1是否為吐水狀態，當為吐水狀態時進入步驟S10，當為非吐水狀態時進入步驟S9。在步驟S10中，由於是在吐水狀態下檢測部2a被再次觸控(時刻t12)，因此熱水用電磁閥8a及冷水用電磁閥8b被關閥，切換到止水狀態。具體而言，在檢測電路12確定檢測到“觸控”時，從檢測電路12向供水開關控制器10輸出表示“觸控確定”的訊號，供水開關控制器10向熱水用電磁閥8a及冷水用電磁閥8b發送控制訊號，使其關閥。另一方面，在步驟S9中，由於是在止水狀態下檢測部2a被再次觸控(時刻t12)，因此熱水用電磁閥8a及冷水用電磁閥8b被開閥，切換到吐水狀態。在圖7所示例子中，通過在時刻t14開始的步驟S6的觸控確認檢測而確定檢測到“觸控”，在時刻t15向供水開關控制器10輸出表示確定檢測到“觸控”的判定輸出。

如此，即使在檢測到對檢測部2a的“觸控”的情況下，步驟S3中的觸控檢測依然按每10ms的預定感 測週期以相等間隔執行。即，在圖7所示例子中，從時刻t12至10ms後的時刻t16執行步驟S3。在時刻t16執行的觸控檢測中迴響依然較小，檢測部2a為一直被觸控著的狀態，因此圖6流程中的處理以步驟S3→S4→S5→S12的順序執行。

在步驟S12中，測量被“觸控”狀態的持續時間。具體而言，測量在圖7的時刻t15中“觸控”判定被確定之後的經過時間。

接下來，在步驟S13中，判斷步驟S12中測量的觸控持續時間是否超過1分鐘。未超過1分鐘時，進入步驟S11，在使用者觸控著檢測部2a的期間，重複步驟S11→S2→S3→S4→S5→S12→S13→S11的處理。另一方面，超過1分鐘時進入步驟S13→S10，無論供水開關裝置1處於何種狀態將熱水用電磁閥8a及冷水用電磁閥8b關閥。即，使用者持續觸控檢測部2a超過1分鐘為異常操作，觸控的誤檢測或故障的可能性很高。因此，無論供水開關裝置1處於何種狀態將熱水用電磁閥8a及冷水用電磁閥8b關閥，防止浪費水。

進而，在圖7的時刻t17執行的步驟S3的觸控檢測中，檢測到“非觸控”時，被認為使用者的手指離開了檢測部2a，來自檢測電路12的判定輸出變更為“非觸控”(時刻t18)。然而，供水開關裝置1的狀態保持在圖7的時刻t15切換後的狀態(吐水狀態或止水狀態)。時刻t18以後，至使用者再次觸控檢測部2a為 止，在圖6的流程中重複步驟S3→S4→S11→S2→S3的處理。

其後，使用者再次觸控檢測部2a，該觸控被確認時，在圖6的流程中，以步驟S3→S4→S5→S6→S7→S8的順序執行處理，供水開關裝置1的狀態被切換(返回圖7的時刻t15以前的狀態)。如此，本實施方式的供水開關裝置1，在每次使用者觸控檢測部2a(使用者觸碰到檢測部2a之後離開的動作)時交替切換吐水狀態和止水狀態。

接下來，參照圖4、圖5及圖8，就圖6的步驟S3中執行的觸控檢測進行詳細說明。

在圖8所示觸控檢測流程中，首先，向壓電元件4施加持續1ms的交流電壓，激發檢測部2a。接下來，根據停止施加交流電壓後1ms內的迴響的大小，判定使用者是否觸控檢測部2a。另外，圖8所示觸控檢測流程由接觸判定電路16a及異常檢測電路16c執行，接觸判定電路16a及異常檢測電路16c由微電腦16及程式構成。

首先，在圖8的步驟S21中，開始向壓電元件4施加交流電壓(圖4及圖5的時刻t1)。接下來，在步驟S22中，變數n的值被設定為1。進而，在步驟S23~S27中，在交流電壓的施加過程中，訊號轉換電路20(圖2)的輸出電壓(圖4及圖5的下段)以250μs間隔被4次採樣進行A/D轉換。由此，在1ms的激發期間取得來自訊號轉換電路20的4個輸出電壓值AD₂₁、AD₂₂、 AD₂₃、AD₂₄(圖4及圖5的下段)。

接下來，在步驟S28中，微電腦16(圖2)的埠P1、P2的輸出被分別設定為Hi及Lo，由此PNP電晶體18a及NPN電晶體18b都被截止(交流電壓輸出結束，圖4及圖5的時刻t2)。此外，在步驟S29中，變數n的值被設定為1。進而，在步驟S30~S34中，緊接著交流電壓的停止施加，訊號轉換電路20的輸出電壓以250μs間隔被4次採樣進行A/D轉換。由此，激發停止後的1ms迴響期間內，取得來自訊號轉換電路20的4個輸出電壓值AD₁₁、AD₁₂、AD₁₃、AD₁₄(圖4及圖5的下段)。

接下來，在步驟S35中，計算步驟S30~S34中取得的輸出電壓值AD₁₁、AD₁₂、AD₁₃及AD₁₄的合計值SUM1。該SUM1的值與圖4及圖5斜線部分的面積有很大的相關關係，是表示檢測部2a振動迴響能量的量。

進而，在步驟S36中，計算最近的過去3分鐘裏執行圖8的流程圖之際分別計算的各SUM1的值的平均值SUM1_AV。即，SUM1_AV為SUM1的過去3分鐘的移動平均值。在此，由於使用者在一次操作中觸碰檢測部2a的時間最長為1s左右，因此可以認為在過去3分鐘計算的多數的SUM1的值，大部分為在“非觸控”狀態下取得的。從而，作為SUM1的平均值的SUM1_AV，表示在“非觸控”狀態下迴響能量的平均大小。

接下來，在步驟S37中，比較SUM1與SUM1_AV的值。當SUM1大於SUM1_AV的1/2時進入步驟 S38。即，當SUM1大於SUM1_AV的1/2時，本次檢測出的迴響能量SUM1與“非觸控”時的平均迴響能量SUM1_AV不會有太大差異，因此在步驟S38中判定為“非觸控”，結束圖8流程圖的一次處理。該“非觸控”判定，被用於主流程(圖6)的步驟S4中的判斷。

另一方面，當SUM1為SUM1_AV的1/2以下的值時，進入步驟S39。即，當SUM1為SUM1_AV的1/2以下的值時，本次檢測出的迴響能量SUM1會大幅低於“非觸控”時的平均迴響能量SUM1_AV，因此檢測部2a被進行了觸控操作的可能性很高。即，在本實施方式中，根據停止施加交流電壓後的檢測部2a的振動能量，判定是否對檢測部2a進行了“觸控”，當振動能量在預定閾值以下時，判定進行了“觸控”。

在步驟S39中，從交流電壓施加過程中取得的4個輸出電壓值AD₂₁、AD₂₂、AD₂₃、AD₂₄中，抽出最大值和最小值。

進而，在步驟S40中，判斷從步驟S39中抽出的最大值減去最小值後的值，是否大於預定閾值。最大值減去最小值後的值在預定閾值以下時，進入步驟S41，在步驟S41中判定為“觸控”，結束圖8流程圖的一次處理。該“觸控”判定，被用於主流程(圖6)的步驟S4中的判斷。

另一方面，當從步驟S39中抽出的最大值減去最小值後的值大於預定閾值時，進入步驟S38，在步驟 S38中判定為“非觸控”，結束圖8流程圖的一次處理。即，內置於微電腦16的異常檢測電路16c，在向壓電元件4施加交流電壓的過程中，當輸出電壓值變動範圍超出預定值時，檢測為異常，不判定為“觸控”。如此，儘管在步驟S37中判定本次檢測出的迴響能量SUM1大幅下降，但當步驟S40中最大值和最小值之差大於預定值時仍判定為“非觸控”，其理由將在下面進行說明。

圖9為表示檢測部2a的諧振頻率與被施加的交流電壓的頻率有微小偏差時的輸出波形之一例的示意圖。另外，圖9為檢測部2a未被觸控的狀態下的波形。

如上所述，本發明第1實施形態的觸控檢測裝置，向壓電元件4施加與一體化振動的檢測部2a及壓電元件4的諧振頻率一致的頻率的交流電壓，根據結束施加交流電壓後的迴響振動，判定有無觸控操作。然而，在如本實施方式這種使用於用水器具的觸控檢測裝置中，檢測部常常會附著有水滴。本案發明者發現，在這種附著有水滴的情況下，檢測部2a及壓電元件4的諧振頻率會由於附著的水滴的品質而微弱下降，這會給判定的可靠性帶來不良影響。

如此，本案發明者發現，一旦檢測部2a及壓電元件4的諧振頻率變化，則諧振頻率與施加於壓電元件4的交流電壓的頻率會發生微小偏差，即產生所謂的“拍音”現象。此外，這種諧振頻率的變化，在檢測部2a被淋上熱水或冷水而發生溫度的改變時也會發生。圖9為由 於頻率偏差而產生“拍音”現象時的輸出波形的一例，這種情況下，在施加交流電壓的過程中的壓電元件4的輸出波形與圖4及圖5不同。

對上述現象進行說明。在檢測部2a及壓電元件4彎曲振動的情況下，壓電元件4由於其變形在電極之間(訊號線4a、4b之間)產生電動勢。這在對壓電元件4，向輸入端子(訊號線4a)施加交流電壓的狀態下也是一樣的。然而，在檢測部2a及壓電元件4的諧振頻率與被施加的交流電壓的頻率一致時，當壓電元件4的輸入端子(訊號線4a)產生負的電動勢時PNP電晶體18a導通，當產生正的電動勢時NPN電晶體18b導通。即，理想的激發狀態是交流電壓的施加電壓與壓電元件的電動勢為相反的相位關係。此時，由於比起壓電元件4的阻抗，PNP電晶體18a及NPN電晶體18b導通時的阻抗更小，壓電元件4的輸入端子(訊號線4a)呈現為與電源電壓或地線之一連接狀態下的波形。

圖9所示輸出波形中，施加交流電壓過程中的電壓波形在脈衝上升時，其值在瞬間超過了電源電壓。同樣，在脈衝下降時，其值瞬間處於接地電位以下。這是由於檢測部2a及壓電元件4的諧振頻率與交流電壓施加頻率存在微小的不一致而產生的現象。一向檢測部2a及壓電元件4施加交流電壓，就會以固有的諧振頻率發生彎曲振動。在以與該彎曲振動引起的電動勢完全相反的相位施加交流電壓的情況下，則為上述的圖4及圖5的波形。 但是，在例如檢測部2a附著水滴而諧振頻率略微下降的情況下，微電腦16(圖2)由埠P1、P2輸出的頻率為一定，因此會以比諧振頻率高的頻率施加交流電壓。於是，在壓電元件4產生正的電動勢的時機，PNP電晶體18a導通施加正的電壓，在產生負的電動勢的時機NPN電晶體18b導通施加負的電壓，即從原本的相反相位轉換為相同相位的時機發生偏差。

例如，PNP電晶體18a導通，訊號線4a升至電源電壓電位，在此之上繼續以壓電元件4的電動勢施加正的電壓的話，PNP電晶體18a的集電極被施加超過電源電壓的電壓。具體來講，壓電元件4正的電動勢帶來的電流，從PNP電晶體18a的集電極流向基極(其間為PN接合，因此成為順方向二極體)，再介由電阻18c流向電源側。因此，PNP電晶體18a無法作為電晶體開關工作，如圖9，訊號線4a呈現超過電源電壓的波形。負的電動勢和NPN電晶體18b的關係，是將極性對調的同樣現象。此外，在壓電元件4的諧振頻率升高時(一般在低溫下會有該傾向)，雖然時機偏差方式應從相反角度考慮，但會發生和上述諧振頻率降低時同樣的現象。

如此，在諧振頻率和施加的交流電壓的頻率有偏差時，會發生交流電壓施加過程中脈衝波形紊亂、振幅變化的現象。為防止在這種頻率存在偏差的狀態下檢測出“觸控”而導致誤檢測，在圖8的步驟S40中，當交流電壓施加過程中的最大值和最小值之差超過預定閾值時， 判斷為“非觸控”。

此外，圖9所示輸出波形中，脈衝波形下降部出現的波形紊亂逐漸增大。該現象的主要原因為，壓電元件4的電動勢與所施加的交流電壓的時機偏差，由於壓電元件4的諧振頻率與交流電壓的施加頻率之差而逐漸增大。此外，在通過施加交流電壓開始激發之後，壓電元件4的振動振幅逐漸增大，產生的電動勢增大也是原因之一。另外，在圖9所示的輸出波形中，儘管沒有觸控檢測部2a，停止施加交流電壓後的迴響振動也比圖4中的小。這是由於檢測部2a及壓電元件4的諧振頻率與激發其的交流電壓的頻率存在偏差，壓電元件4的振動振幅沒有達到足夠大的程度。於是，在諧振頻率和交流電壓的頻率發生偏差的狀態下，根據迴響振動進行“觸控”、“非觸控”的判斷，有可能會發生誤檢測。

圖6的步驟S6中執行的“觸控確認檢測”處理是為防止這種誤檢測而設置的處理。

接下來，參照圖10及圖11，就觸控確認檢測進行詳細說明。該“觸控確認檢測”處理，是在一旦判定使用者“觸控”之後，作為接觸判定確認動作而執行的。另外，圖10所示觸控確認檢測流程，是由接觸判定確認電路16b執行的，該接觸判定確認電路16b由微電腦16及程式構成。

圖10為表示在圖6的步驟S6中，作為子常式調用的“觸控確認檢測”處理的流程圖。圖11為表示檢測部2a 的諧振頻率與被施加的交流電壓的頻率有微小偏差的狀態下，進行觸控確認檢測時的輸出波形之一例的示意圖。另外，圖11為檢測部2a未被觸控的狀態下的波形。

在此，圖10所示觸控確認檢測的流程圖中，除去步驟S127及S139，與圖8所示的觸控檢測的流程圖相同。即，在圖8所示“觸控檢測”中，持續施加1ms的交流電壓，在此期間以每250μs的間隔取得了4個輸出電壓值AD₂₁~AD₂₄，與此相對，在圖10所示“觸控確認檢測”中，持續施加2ms的預定的確認時段的交流電壓，在此期間以每250μs的間隔取得8個輸出電壓值AD₂₁~AD₂₈。隨之在步驟S139中，從8個輸出電壓值AD₂₁~AD₂₈中抽出最大值及最小值，在步驟S140中其差被與閾值進行比較。

這種根據觸控確認檢測取得的輸出波形，如圖11所示，由於施加交流電壓的時間作為確認時段被延長，更容易把握施加交流電壓過程中脈衝波形的振幅紊亂(變化)。此外，在圖11的輸出波形中，脈衝波形的超過電源電壓的振幅在一時增大之後開始減小。這是由於檢測部2a及壓電元件4的振動頻率，與施加的交流電壓的頻率有偏差，兩者振動的相位關係隨時間而變化，壓電元件4的電動勢的極性，與驅動電路18的輸出的極性一致時，即為相同相位時(圖11下段的AD₂₅附近)，脈衝波形的振幅增大。接下來繼續施加交流電壓的話，則隨著時間的經過，成為前述相同相位的時機會恢復到原來的交流 電壓的施加時機，即相反相位的時機(圖11下段的AD₂₈附近)。這是波形發生“拍音”現象的原因。因此，通過將施加交流電壓的時間設定得更長，能夠確實地檢測出交流電壓施加過程中(確認時段內)脈衝波形振幅的增大，其結果，能夠檢測出諧振頻率的微小的偏差，防止錯誤判定。

另外，施加交流電壓的時間，圖8為1ms，圖10為2倍的2ms。但是，在本實施方式中，在檢測部2a及壓電元件4的諧振頻率下施加交流電壓的情況下，作為到達穩定的彎曲振動狀態的充足時間而設定了1ms。因此，即使持續1ms以上施加交流電壓，彎曲振動的振幅也不會繼續增加。由此，關於結束施加交流電壓後的迴響振動的判定處理，圖8和圖10中可以做同樣處理。

此外，在本實施方式中，檢測部2a未附著水滴等時，可以通過“觸控檢測”處理帶來的1ms的激發，使檢測部2a以充分的振動振幅振動，檢測出“觸控”。因此，正如圖7所作說明，通常情況下以每10ms的感測週期進行“觸控檢測”處理，通過該處理被判定為“觸控”時(圖7的時刻t12~t14)執行“觸控確認檢測”處理(圖7的時刻t14~t15)，確認“觸控”判定，防止誤檢測。由此，可以讓激發檢測部2a的時間最短，在節省激發所需電力的同時，延長壓電元件4的使用年限。

進而，在檢測部2a附著水滴等的狀態下，使用者的手指接觸檢測部2a的情況下，由於向壓電元件4 施加交流電壓過程中的檢測部2a(及壓電元件4)的振動振幅被抑制，壓電元件4產生的電動勢也變小。因此，在檢測部2a被手指等觸控著的狀態下，即使檢測部2a及壓電元件4的諧振頻率與施加的交流電壓的頻率不一致，在交流電壓的施加過程中脈衝波形也不會紊亂(不會產生如圖9或圖11那樣，脈衝波形振幅大幅變化的波形)。於是，對於施加交流電壓過程中的脈衝波形紊亂的情況，即使判定為“非觸控”(圖8的步驟S40、圖10的步驟S140)，當使用者進行觸控操作時，也能準確地檢測出來。

接下來，參照圖12至圖15，就施加於壓電元件4的交流電壓頻率的自動調整進行說明。

圖12為表示圖6的步驟S1中，作為子常式調用的“頻率調整”處理的流程圖。該“頻率調整”處理是由頻率調整電路16d執行的，該頻率調整電路16d由微電腦16及程式構成。圖13至圖15為表示檢測部2a的諧振頻率和施加的交流電壓頻率的偏差，與輸出的波形的關係的示意圖。圖13為檢測部2a的諧振頻率和施加的交流電壓頻率有較大偏差時的輸出波形之一例。圖14為檢測部2a的諧振頻率和施加的交流電壓頻率有微小偏差時的輸出波形之一例。圖15為檢測部2a的諧振頻率和施加的交流電壓頻率完全一致時的輸出波形之一例。

如上所述，一體式振動的檢測部2a及壓電元件4的諧振頻率，需要和施加於壓電元件4的交流電壓的 頻率完全一致。但是，檢測部2a及壓電元件4存在個體差別，其諧振頻率存在一定程度的個體差異。因此，將檢測電路12(圖2)輸出的交流電壓的頻率，調整為同與此連接使用的檢測部2a及壓電元件4的諧振頻率一致為佳。本實施方式的觸控檢測裝置中內置的檢測電路12具有自動調整功能，能夠將施加的交流電壓的頻率按照所連接的檢測部2a及壓電元件4的諧振頻率進行自動調整。通過具備該功能，在可以應對檢測部2a及壓電元件4的個體差異的同時，還能夠應對經年變化帶來的諧振頻率的變化，以及產品出廠後對檢測部2a及壓電元件4的更換需求。進而，還能夠構成通用型檢測電路，即使是形狀、尺寸等基本設計不同、諧振頻率不同的幾種檢測部及壓電元件，也可以自由組裝使用。

圖12為表示“頻率調整”處理的流程圖。該“頻率調整”處理中，首先，向壓電元件4施加持續2ms的交流電壓，在此期間以每250μs間隔取得8個輸出電壓值AD₂₁~AD₂₈(圖12的步驟S202~S209)，接下來，以每250μs間隔取得停止施加後1ms內的迴響振動的4個輸出電壓值AD₁₁~AD₁₄(步驟S210~S214)。進而，如此取得的輸出電壓值AD₂₁~AD₂₈的最大值和最小值之差AD_2PP的值，及輸出電壓值AD₁₁~AD₁₄的合計值，和施加的交流電壓的頻率被同時記錄(步驟S216~S218)。以不同頻率多次執行這種交流電壓的施加與輸出電壓值的取得(步驟S201、S219、S220)，將其中與諧振頻率最 接近的頻率，設定為“觸控檢測”處理及“觸控確認檢測”中施加的交流電壓的頻率(步驟S221)。

具體而言，對於檢測部2a及壓電元件4的諧振頻率的設計值即標準頻率Fr，在±10%的範圍內，以每次0.5%的幅度改變交流電壓頻率，記錄對應各頻率的輸出電壓值(最大值和最小值之差AD_2PP及AD₁₁~AD₁₄的合計值)。

圖13至圖15為如此取得的輸出波形之一例。

首先，檢測部2a及壓電元件4的諧振頻率與施加的交流電壓的頻率相比有較大偏差時，如圖13所示，在停止施加交流電壓後的迴響振動變得非常小。這種情況下，輸出電壓值AD₁₁~AD₁₄的合計值會變得非常小。此外，施加交流電壓過程中的脈衝波形的振幅也是穩定的(輸出電壓值AD₂₁~AD₂₈的最大值和最小值之差AD_2PP幾乎為0)。這是由於諧振頻率和施加的交流電壓的頻率存在比較大的偏差，即使施加交流電壓，壓電元件4也不會被激發至很大的振幅。

接下來，如圖14所示，諧振頻率和施加的交流電壓的頻率存在微小偏差的情況下，由於施加了交流電壓，壓電元件4被以較大的振幅激發。因此，停止施加交流電壓後的迴響振動較大，輸出電壓值AD₁₁~AD₁₄的合計值也較大。另一方面，交流電壓施加過程中的壓電元件4的振動與交流電壓脈衝波形的相位存在微小偏差，因此 交流電壓施加過程中的部分輸出電壓值(AD₂₅附近)增大。由此，輸出電壓值AD₂₁~AD₂₈的最大值和最小值之差AD_2PP變大。

進而，如圖15所示，諧振頻率和施加的交流電壓的頻率完全一致的情況下，壓電元件4由於交流電壓的施加而被大幅激發，停止施加交流電壓後迴響振動最大，輸出電壓值AD₁₁~AD₁₄的合計值也最大。另一方面，施加交流電壓過程中的壓電元件4的振動、交流電壓的脈衝波形的相位關係也為一定，施加交流電壓過程中脈衝波形的振幅不會超過電源電壓的幅度。由此，輸出電壓值AD₂₁~AD₂₈的最大值和最小值之差AD_2PP變小。

圖12的流程圖的步驟S221中，利用上述性質，求出檢測部2a及壓電元件4的諧振頻率。具體而言，首先將迴響振動(輸出電壓值AD₁₁~AD₁₄的合計值)最大時的頻率選擇為諧振頻率。接下來，當迴響振動最大時的頻率存在多個的情況下，在這些頻率中，選擇最大值和最小值之差AD_2PP為最小的頻率作為諧振頻率。當迴響振動、最大值和最小值之差AD_2PP兩者都相等的頻率存在多個時，選擇其中最低的頻率作為諧振頻率。這是由於，壓電元件4的電阻抗極小時的諧振頻率與極大時的反諧振頻率很接近地存在時，諧振頻率出現在低頻一側。

根據本發明第1實施形態的觸控檢測裝置，由於是根據停止施加交流電壓之後(圖4及圖5的時刻t2~)檢測部2a的振動來判定使用者的手指等是否接觸了 檢測部2a，因此通過輕“觸控”檢測部2a亦可使檢測部2a的振動產生變化，能夠確實地檢測到“觸控”。此外，由於安裝壓電元件4的目的在於激發檢測部2a的振動，因此即使將壓電元件4配置於離開驅動電路18或接觸判定電路16a等的地方，也不會使電路不穩定或導致誤操作。由此，可自由配置檢測電路12，能夠形成外觀優美的用水器具。

此外，根據本實施方式的觸控檢測裝置，由於振動激發元件由壓電元件4構成，能夠以簡單的構造形成振動激發元件。此外，由於接觸判定電路16a根據來自壓電元件4的輸出訊號，判定使用者的手指等同檢測部2a的接觸，因此無需另行設置對檢測部2a的振動進行檢測的元件或裝置，即可檢測出檢測部2a的振動，能夠使觸控檢測裝置的結構更簡化。

進而，根據本實施方式的觸控檢測裝置，由於輸出訊號從向壓電元件4施加交流電壓的訊號線4a處取得，因此施加交流電壓的配線和取得輸出訊號的配線的至少一部分能夠共用，可以簡化訊號線的配線。此外，由於驅動電路18的輸出在停止施加交流電壓後(圖4及圖5的時刻t2~)成為高阻抗，因此來自壓電元件4的輸出訊號阻抗較高時，也可以充分取得準確的輸出訊號。

此外，根據本實施方式的觸控檢測裝置，由於接觸判定電路16a是根據停止施加交流電壓後(圖4及圖5的時刻t2~)檢測部2a的振動能量(圖4及圖5斜 線部分的面積、圖8的SUM1)檢測觸控(圖8的步驟S37)，因此能夠確實地捕捉到手指等觸控所帶來的微弱的振動衰減，能得到高靈敏度的觸控檢測裝置。

進而，根據本實施方式的觸控檢測裝置，由於異常檢測電路16c根據向壓電元件4施加交流電壓過程中(圖9的時刻t1~t2)的輸出訊號(圖8的輸出電壓值AD₂₁~AD₂₄)檢測異常(圖8的步驟S39、S40)，因此無需使觸控檢測的工序複雜化，即可在檢測異常的同時抑制誤檢測的發生。

此外，根據本實施方式的觸控檢測裝置，由於異常檢測電路16c根據交流電壓的施加過程中(圖9的時刻t1~t2)輸出訊號的振幅的變動(輸出電壓值AD₂₁~AD₂₄的最大值-最小值的值)進行異常檢測(圖8的步驟S39、S40)，因此能確實地檢測到異常的發生，同時能夠防止誤檢測帶來的誤操作。

進而，根據本實施方式的觸控檢測裝置，由於一旦藉由接觸判定電路16a判定了手指等的接觸(圖6的步驟S3、S4)後，接觸判定確認電路16b執行接觸判定確認動作(圖6的步驟S6、圖10)，因此能夠更加確實地防止誤檢測。此外，由於接觸判定確認動作是在接觸判定電路16a暫時判定了對象物的接觸之後執行，因此，可防止在沒有誤檢測之虞的情況下無謂地進行接觸判定確認動作(圖6的步驟S4→S11、步驟S5→S12)。

此外，根據本實施方式的觸控檢測裝置，在 接觸判定確認動作(圖6的步驟S6)中，由於是以比通常更長的預定確認時段(圖11的時刻t1~t2)向壓電元件4施加交流電壓，因此能夠更確實地檢測出交流電壓的施加過程中的異常。

進而，根據本實施方式的觸控檢測裝置，頻率調整電路16d將施加的交流電壓的頻率，調整為安裝有壓電元件4的檢測部2a的諧振頻率(圖15)。如此，由於是用諧振頻率激發檢測部2a，所以能夠通過較小的激發力讓檢測部2a大幅振動，使用較少的能量消耗即可使觸控檢測裝置工作。

此外，根據本實施方式的觸控檢測裝置，頻率調整電路16d以不同頻率多次執行預定時間(圖13至圖15的時刻t1~t2)的交流電壓的施加，將停止施加交流電壓後(圖13至圖15的時刻t2~)來自壓電元件4的輸出訊號的振幅最大時的頻率，決定為安裝有壓電元件4的檢測部2a的諧振頻率(圖12的步驟S221)。由此，即使在將檢測部2a及壓電元件4組裝到用水器具之後也可以進行交流電壓的頻率調整，因此在經年變化導致諧振頻率發生偏差的情況下，也能夠將施加的交流電壓的頻率調整為諧振頻率。

進而，根據本實施方式的觸控檢測裝置，若停止施加交流電壓後(圖13至圖15的時刻t2~)，輸出訊號的振幅最大時的頻率存在多個時，則頻率調整電路16d將使振幅最大的頻率中，向壓電元件4施加交流電壓 的過程中輸出訊號的振幅變動最小的頻率，決定為安裝有壓電元件4的檢測部2a的諧振頻率(圖12的步驟S221)。因此，能夠使用簡單演算法，自動、準確地設定安裝有壓電元件4的檢測部2a的諧振頻率。

接下來，參照圖16至圖21，就本發明第2實施形態所涉及的供水開關裝置進行說明。

本實施方式的供水開關裝置與上述第1實施形態不同之處僅在於：內置的觸控檢測裝置中，從圖6的主流程的步驟S3及S6分別作為子常式調用的“觸控檢測”處理及“觸控確認檢測”處理。於是，在此僅就本發明第2實施形態與第1實施形態不同之處進行說明，相同的部分省略說明。

圖16為在本發明第2實施形態中，從圖6的主流程作為子常式調用的觸控檢測流程。圖17為本發明第2實施形態的觸控檢測裝置中，使用者未觸控檢測部時壓電元件的典型輸出波形的示意圖。圖18為本發明第2實施形態的觸控檢測裝置中，使用者觸控了檢測部時壓電元件的典型輸出波形的示意圖。圖19為檢測部的諧振頻率與被施加的交流電壓的頻率有微小偏差時的輸出波形之一例的示意圖。圖20為本發明第2實施形態中，從圖6的主流程作為子常式調用的觸控確認檢測流程。圖21為檢測部的諧振頻率與被施加的交流電壓的頻率有微小偏差時，進行觸控確認檢測時的輸出波形之一例的示意圖。

本實施方式的觸控檢測裝置中，作為進行 “觸控檢測”處理的子常式執行圖16的流程圖。

首先，在步驟S301中，開始向壓電元件4施加交流電壓。接下來，在步驟S302中，判斷檢波輸出(訊號轉換電路20的輸出)是否達到預定的“頻率偏差閾值”以上，該處理從開始施加交流電壓後被反復執行至經過1ms(步驟S303、S305)。此外，在交流電壓的施加過程中，當檢波輸出在“頻率偏差閾值”以上時進入步驟S304，對超出閾值事件進行記錄。

如圖17及圖18的下段所示，“頻率偏差閾值”被設定為比檢測部2a的諧振頻率與施加的交流電壓的頻率一致的情況下的通常的檢波輸出稍大的值。亦即，如第1實施形態中所說明的，檢測部2a的諧振頻率與施加的交流電壓的頻率完全一致的情況下，交流電壓施加過程中(激發中)的脈衝波形的振幅，與電源電壓幾乎相同(圖17及圖18的中段)，該脈衝波形經檢波處理後從訊號轉換電路20輸出。另一方面，如圖19的中段所示，檢測部2a附著水滴等導致檢測部2a的諧振頻率與施加的交流電壓的頻率發生偏差的情況下，交流電壓施加過程中的脈衝波形的振幅比正常時的振幅大，出現超過電源電壓的幅度的部分。由此，如圖19的下段所示，訊號轉換電路20的輸出超過“頻率偏差閾值”。

接下來，在步驟S306中，判斷停止施加交流電壓後檢波輸出(訊號轉換電路20的輸出)是否降低到預定的“迴響閾值”以下。該處理被反復執行至停止施加 交流電壓之後經過500μs(步驟S307)。另外，如圖17至圖19的下段所示，在本實施方式中，“迴響閾值”的大小被設定為通常的檢波輸出的約50%。

檢波輸出在停止施加交流電壓後經過500μs之前下降到“迴響閾值”以下時進入步驟S308，另一方面，停止施加後經過500μs檢波輸出仍然沒有降低到“迴響閾值”以下時，進入步驟S310。在步驟S310中，判定使用者的手指等未觸控檢測部2a，即“非觸控”。這種判定是基於，在“非觸控”的情況下，停止施加交流電壓後的迴響振動大，在停止後經過500μs依然會殘留較大振動。

另一方面，在步驟S308中，在交流電壓的施加過程中，判斷檢波輸出是否為“頻率偏差”以上，當達到了“頻率偏差閾值”以上時，進入步驟S310，判定為“非觸控”。這是由於，當檢測部2a的諧振頻率與施加的交流電壓的頻率有偏差的情況下，即使是“非觸控”，迴響振動也較小，迴響振動會很快降低到“迴響閾值”以下，因此判定為“非觸控”，以防止誤檢測。另外，如在第1實施形態中所說明的，在使用者“觸控”的情況下，即使檢測部2a附著水滴等，檢波輸出也不會達到“頻率偏差閾值”以上，因此即使有水滴等的附著也可以判定為“觸控”。

此外，交流電壓的施加過程中，在檢波輸出未達到“頻率偏差閾值”以上時，從步驟S308進入 S309，判定使用者的手指等觸控檢測部2a，即“觸控”。這是由於在使用者“觸控”的情況下迴響振動小，迴響振動很快降低到“迴響閾值”以下。如此，在停止施加交流電壓後，經過預定時間後的振動振幅衰減到預定的振幅以下時，判定為“觸控”。

接下來，參照圖20及圖21，就本發明第2實施形態中的觸控確認檢測進行說明。

圖20為表示在圖6的步驟S6中，作為子常式調用的“觸控確認檢測”處理的流程圖。圖21為表示檢測部2a的諧振頻率與被施加的交流電壓的頻率有微小偏差時，進行觸控確認檢測時的輸出波形之一例的示意圖。圖21為檢測部2a未被觸控狀態下的波形。

在此，圖20所示的觸控確認檢測流程圖，除步驟S323與圖16的步驟S303不同外，其他部分與圖16所示的觸控檢測流程圖完全相同。即，圖16所示的“觸控檢測”處理中施加持續1ms的交流電壓，而在圖20所示的“觸控確認檢測”處理中，施加持續2ms的交流電壓。

如圖21所示，施加持續2ms的交流電壓，能夠更準確地檢測出施加交流電壓過程中的脈衝波形紊亂，還可以準確判定在交流電壓的施加過程中，是否超出了“頻率偏差閾值”。如此，通過延長施加交流電壓的時間，能夠確實地檢測出檢測部2a的諧振頻率與施加的交流電壓的頻率偏差，防止誤檢測。

此外，在上述第2實施形態中，根據停止施加交流電壓後檢波輸出(訊號轉換電路20的輸出)降低到預定“迴響閾值”以下時所需的時間是否為500μs以下，判定是“觸控”還是“非觸控”。因此，如第1實施形態所示，無需使用微電腦對來自訊號轉換電路20的輸出值進行積分運算(對幾個A/D轉換值進行合計的處理)，即可判定是“觸控”還是“非觸控”。例如，在第2實施形態中，可以使用計時器測量停止施加交流電壓後的時間，以及使用比較器檢測檢波輸出是否降低到“迴響閾值”以下，進行判定。即，比較器通過使用計時器測量降低到“迴響閾值”所需時間，即可判定是“觸控”還是“非觸控”。由此，能夠簡化檢測電路。

進而，雖然在上述第2實施形態中，是基於檢波輸出降低到預定的“迴響閾值”以下所需時間進行判定，但作為變形例，其判定方式也可以是，通過測量停止施加交流電壓後經過預定時間的時點的檢波輸出，並根據該檢波輸出是否在預定閾值以下，判定是“觸控”還是“非觸控”。即，停止施加交流電壓後，經過預定時間後的振動振幅衰減到預定的振幅以下時，判定為“觸控”。該變形例亦可使用比較器及計時器，通過簡單的電路進行判定。

接下來，參照圖22至圖32C，就本發明的第3實施形態所涉及的供水開關裝置進行說明。

本實施方式的供水開關裝置僅在檢測電路的結構及作 用上與上述第1實施形態不同。因此，在此省略相同部分的說明，僅就本發明第3實施形態和第1實施形態的不同點進行說明。

上述本發明的第1、第2實施形態為使用於用水器具的觸控檢測裝置，通過向安裝於檢測部2a的壓電元件4間歇式施加頻率與檢測部2a的諧振頻率一致的交流電壓，基於停止施加後的檢測部2a的迴響振動(圖4)，檢測使用者的手指等對檢測部2a的接觸。即，根據使用者的手指等接觸檢測部2a時迴響振動會減弱的特性(圖5)，判斷對檢測部2a的“觸控”。

此外，在上述本發明的第1、第2實施形態中，交流電壓施加過程中，來自壓電元件4的輸出訊號的振幅增大的情況下(圖9)，判斷為檢測部2a的諧振頻率由於溫度變化或水滴附著等原因發生了變化，諧振頻率與施加於壓電元件4的交流電壓的頻率之間發生偏差，即使迴響減弱也不判定為“觸控”。

此外，改變施加的交流電壓的頻率測定迴響的大小，將其最大時的頻率推定為檢測部2a的諧振頻率，自動調整交流電壓的頻率(圖12)。

通過自動調整所施加交流電壓的頻率，能夠抹消檢測部2a或檢測電路12的個體差異、變動等，使交流電壓的頻率與諧振頻率一致。然而，頻率的自動調整有時由於調整環境的影響而無法正確進行。如果頻率的自動調整是在供水開關裝置出廠之前進行，由於可以準備出一 定條件的適合調整的環境，能夠正確進行。然而，考慮到檢測部2a的諧振頻率隨著時間的經過而變化，或者發生故障時需要更換檢測部2a等情況，在供水開關裝置的實際使用場所也能進行自動調整為佳。

如此，在使用現場進行頻率的自動調整時，存在使用者在自動調整時觸碰了檢測部、檢測部2a附著水滴、檢測部2a由於灑上冷水或熱水而處於極端的高溫或低溫等難以進行正確調整的情況。此外，自動調整過程中混入的偶發性電氣雜訊，也可能會使調整結果產生誤差。

此外，由於水滴等的附著或極端高溫或低溫帶來的諧振頻率的變化是暫時性的，在水滴等脫落、蒸發或檢測部2a的溫度恢復到室溫後，諧振頻率會恢復到正常值。因此，對於施加的交流電壓的頻率和諧振頻率之間的偏差，根據其發生原因，其正確處理方法也不同。對於暫時性的諧振頻率的變化，若頻繁執行自動調整改變交流電壓的頻率，有時反而會使觸控檢測裝置的工作狀況不穩定。此外，在頻繁執行自動調整期間無法進行觸控檢測，會降低觸控檢測裝置的使用性能。

進而，用水器具的檢測部2a會頻繁附著水滴等。因此，施加的交流電壓的頻率和檢測部的諧振頻率產生偏差時，無需等待執行自動調整即可防止對“觸控”的誤檢測為佳。

本發明的第3實施形態所涉及的供水開關裝置，即以 解決這些問題為目的。

圖22為表示本實施方式中檢測電路的概略結構的電路圖。

如圖22所示，本實施方式中的檢測電路12內置有微電腦16、驅動電路18、訊號轉換電路20、分壓電路22。

本實施方式中的驅動電路18與第1實施形態的不同之處僅在於：其輸出(PNP電晶體18a及NPN電晶體18b的各集電極的連接點)介由耦合電容器18e與訊號線4a連接。由此，即使驅動電路18的電壓輸出設定為截止的情況下，也會僅將其交流電壓成分向訊號線4a施加。

此外，在本實施方式中的微電腦16內，除接觸判定電路16a、接觸判定確認電路16b、異常檢測電路16c及頻率調整電路16d之外，還內置有頻率偏差檢測電路16e及判定諧振頻率檢測是否成功的判定電路16f，這也是同第1實施形態的不同之處。這裏的頻率偏差檢測電路16e及判定電路16f也是通過讓微電腦16工作的程式來實現的。

接下來，參照圖23至圖32C，就本發明的第3實施形態所涉及的供水開關裝置的作用進行說明。

圖23為表示本實施方式的供水開關裝置的作用的主流程。

圖23的流程圖中的處理，由內置於檢測電路12的微電腦16及程式執行。

首先，在圖23的步驟S401中，對施加於壓 電元件4的交流電壓執行頻率調整。該頻率調整是用以使施加於壓電元件4的交流電壓的頻率同檢測部2a及壓電元件4的諧振頻率完全一致的處理，該處理在本實施方式中，在向檢測電路12接通電源時執行。在該步驟S401中，圖26所示流程圖作為子常式被調用。關於圖26流程圖中的具體處理，將在後面敍述。

接下來，圖23的步驟S402中，10ms計時器被重設。在本實施方式中，在每隔10ms的感測週期間歇式執行向壓電元件4施加交流電壓。在步驟S402中，控制該交流電壓施加間隔的10ms計時器被重設，開始計時器的累計。

進而，在步驟S403中，檢測使用者對檢測部2a的觸控。即，向壓電元件施加預定頻率的交流電壓，根據停止施加交流電壓後的檢測部2a的振動，判定使用者是否觸控了檢測部2a。具體而言，在步驟S403中，圖24所示流程圖作為子常式被調用。圖24流程圖中的具體處理，將在後面敍述。

接下來，在步驟S404中，判斷確認同諧振頻率一致的預定時機是否到來。即，對於向壓電元件施加的交流電壓的頻率與檢測部2a的諧振頻率是否一致，以預定的時間間隔進行確認。在本實施方式中，施加於壓電元件的交流電壓的頻率與檢測部2a的諧振頻率一致為佳。由微電腦16實現的頻率偏差檢測電路16e，在檢測電路12工作時每隔1分鐘確認交流電壓的頻率與諧振頻率是 否完全一致，如果是應該確認頻率一致的時機，進入步驟S405確認是否一致，如果不是應該確認的時機，不進行確認而進入步驟S406。

步驟S405中，圖27所示流程圖作為子常式被調用。圖27流程圖中的具體處理，將在後面敍述。

在步驟S406中，對步驟S405中是否確認了交流電壓的頻率和諧振頻率的一致進行判斷，若確認為一致時進入步驟S407，不一致時進入步驟S419。另外，在步驟S404中判定為不是諧振頻率一致性的確認時機而由步驟S404→進入步驟S407時，依據最近執行過的步驟S405中的確認結果，進行步驟S406中的判斷。因此，在步驟S405中，一旦確認交流電壓的頻率和諧振頻率的偏差，其後至少1分鐘從步驟S406向步驟S419轉移處理。

接下來，在步驟S419中，開始累計步驟S406中判斷“產生頻率偏差”後的頻率偏差的持續時間。該累計將持續進行直至在步驟S406中判斷“未產生頻率偏差”，步驟S407中持續時間的累計被重設為止。

然後，在步驟S420中，判斷被累計的頻率偏差的持續時間是否為n分鐘(n為整數)。是n分鐘時進入步驟S421，不是n分鐘時進入步驟S418。在步驟S418中，從步驟S402開始累計的計時器待機至10ms，經過10ms後回到步驟S402，重複步驟S402以後的處理。

另一方面，累計的頻率偏差持續時間為n分鐘的情況下進入步驟S421，在步驟S421中，圖29所示頻率再調 整流程被作為子常式執行。因此，步驟S421的頻率再調整流程在頻率偏差持續期間，每隔1分鐘執行一次。圖29流程圖中的具體處理，將在後面敍述。

另一方面，交流電壓的頻率和諧振頻率一致的情況下進入步驟S407，在步驟S407中，累計的頻率偏差持續時間被重設。如上所述，在步驟S419以後的處理中，對施加於壓電元件的交流電壓的頻率與檢測部2a的諧振頻率存在偏差的狀態的持續時間進行累計。在步驟S407中，由於步驟S406中判定“未產生頻率偏差”，因此累計的頻率偏差持續時間被重設。

接下來，在步驟S408中，判定步驟S403中的檢測結果為“觸控”還是“非觸控”。當為“觸控”時進入步驟S409，當為“非觸控”時進入步驟S418。在判定為“非觸控”之後的步驟S418中，待機至步驟S402中即開始累計的計時器變成10ms，經過10ms後返回步驟S402，重複步驟S402以下的處理。

另一方面，在步驟S408中，步驟S403中的檢測結果為“觸控”時進入步驟S409，在步驟S409中，判斷此前的狀態是否為“觸控”。即，在步驟S409中，判斷上次執行步驟S409時是否確定了“觸控”判定。另外，將在上一輪裏執行的步驟S413(後面表述)中判定為“觸控”的狀態稱之為“觸控判定確定”。在步驟S409中，此前的狀態為“觸控(觸控判定確定)”時進入步驟S422，此前的狀態為“非觸控(觸控判定未確 定)”時進入步驟S410。

接下來，在步驟S410中，判斷“臨時觸控旗標”是否為0。在此，“臨時觸控旗標”是指，儘管不是“觸控判定確定”，但在上次執行的步驟S403的觸控檢測中在判定為“觸控”的狀態下變更為“1”的旗標。即，在執行步驟S410時，“臨時觸控旗標”=0的情況下進入步驟S411，在步驟S411中，“臨時觸控旗標”被變更為“1”。

在步驟S411中，“臨時觸控旗標”變更為“1”後，進入步驟S418，開始累計的計時器回到10ms時重複步驟S402以後的處理。在“臨時觸控旗標”=1的狀態下若再次執行了步驟S410，則向步驟S412的觸控確認檢測轉移處理。如此，從“非觸控”(“臨時觸控旗標”=0)的狀態開始，在步驟S403中(觸控檢測)檢測出的狀態在步驟S408中連續2次被判定為“觸控”的情況下，處理從步驟S410轉移向步驟S412，執行觸控確認檢測。

在步驟S412中，作為“觸控確認檢測”的圖25所示流程圖，作為子常式執行。該“觸控確認檢測”是為了防止在步驟S403中的“觸控檢測”為誤檢測，在步驟S403的檢測結果連續2次從“非觸控”變化為“觸控”時所執行的處理。關於“觸控確認檢測”的具體處理，將在後面敍述。

在步驟S413中，判斷“觸控確認檢測”的結 果是否為“觸控”。為“非觸控”時，則步驟S403中檢測到的“觸控”為誤檢測的可能性較高，這種情況下不進行電磁閥的開閉而進入步驟S418，重複步驟S402以下的處理。另一方面，如果“觸控確認檢測”的結果為“觸控”時，則“觸控判定確定”，進入步驟S415。

在步驟S415中，判斷供水開關裝置1是否為吐水狀態，當為吐水狀態時進入步驟S417，當為非吐水狀態時進入步驟S416。在步驟S417中，由於是在吐水狀態下檢測部2a被再次觸控，因此熱水用電磁閥8a及冷水用電磁閥8b被關閥，切換到止水狀態。另一方面，在步驟S416中，由於是在止水狀態下檢測部2a被再次觸控，熱水用電磁閥8a及冷水用電磁閥8b被開閥，切換到吐水狀態。

如此，即使在對檢測部2a的“觸控判定確認”的情況下，步驟S403中的觸控檢測依然以每10ms為預定感測週期被等間隔地執行。在“觸控判定確認”的狀態下，如果使用者對檢測部2a的“觸控”持續，則圖23的主流程中的處理以步驟S403→S404→S406→S407→S408→S409→S422的順序執行。(但認定為未產生“頻率偏差”)

在步驟S422中，測量“觸控”狀態的持續時間。具體而言，測量步驟S413中“觸控判定確認”後的經過時間。

接下來，在步驟S423中，判斷步驟S422中測量到的 觸控持續時間是否超過1分鐘。未超過1分鐘時，進入步驟S418，在使用者觸控著檢測部2a的期間，重複步驟S418→S402→S403→S404→S406→S407→S408→S409→S422→S423

→S418的處理。(但認定為未產生“頻率偏差)。另一方面，超過1分鐘時由步驟S423→進入步驟S417，無論供水開關裝置1處於何種狀態將熱水用電磁閥8a及冷水用電磁閥8b關閥。即，使用者觸控檢測部2a超過1分鐘為異常操作，觸控的誤檢測或故障的可能性很高。因此，無論供水開關裝置1處於何種狀態都將熱水用電磁閥8a及冷水用電磁閥8b關閥，防止浪費水。

進而，在步驟S403的觸控檢測中檢測到“非觸控”時，被認為使用者的手指離開了檢測部2a，來自檢測電路12的判定輸出變更為“非觸控”。然而，供水開關裝置1的狀態保持最近被切換的狀態(吐水狀態或止水狀態)。檢測到“非觸控”後，至使用者再次觸控檢測部2a為止，在圖23的主流程中重複步驟S402→S403→S404→S406→S407→S408→S418→S402的處理(但認定為未產生“頻率偏差”)。

其後，使用者再次觸控檢測部2a，該狀態持續的情況下，在圖23的主流程中，以步驟S402→S403→S404→S406→S407→S408→S409→S410→S411→S418→S402→S403→S404→S406→S407→S408→S409→S410→S412→S413→S415的順序執行處理，“觸控判定確 認”，供水開關裝置1的狀態被切換。如此，本實施方式的供水開關裝置1，每次使用者觸控檢測部2a(使用者手指從離開檢測部2a的狀態至觸控的動作)即交替切換吐水狀態和止水狀態。

接下來，參照圖24、圖30及圖31，就圖23的步驟S403中執行的觸控檢測進行詳細說明。

圖24為從主流程作為子常式調用的觸控檢測流程。圖30為從觸控檢測流程作為子常式調用的檢波波形資料取得流程。另外，圖24所示觸控檢測流程由接觸判定電路16a及異常檢測電路16c執行，該接觸判定電路16a及異常檢測電路16c由微電腦16及程式構成。

此外，圖31為表示取得的檢波波形之一例的示意圖。另外，圖31上段表示了來自微電腦16的輸出埠P1、P2(圖22)的輸出電壓波形，中段表示了壓電元件4的輸出電壓波形(訊號線4a、4b之間的電壓波形)，下段表示了來自訊號轉換電路20的輸出電壓波形(檢波波形：微電腦16的A/D轉換器輸入波形)。另外，圖31是對訊號波形的模式化表示，與交流電壓施加過程中輸出的波數等實際的波形不同。

首先，從主流程的圖23的步驟S403中，圖24所示觸控檢測流程作為子常式被調用，從該觸控檢測流程的步驟S501中，圖30所示檢波波形資料取得流程作為子常式被調用。

在圖30所示檢波波形資料取得流程中，首先，向壓 電元件4施加持續0.8ms的交流電壓，激發檢測部2a取得檢波波形的值AD₂₁~AD₂₈。接下來，作為停止施加交流電壓後的0.8ms之內的迴響大小，取得檢波波形的值AD₁₁~AD₁₈。

在圖30的步驟S521中，開始向壓電元件4施加交流電壓(圖31的時刻t1)。接下來，在步驟S522中，變數n的值被設定為1。進而，在步驟S523~S527中，在交流電壓的施加過程中，訊號轉換電路20(圖22)的輸出電壓(檢波波形：圖31的下段)以每100μs間隔被8次採樣進行A/D轉換。由此，在0.8ms的激發期間取得來自訊號轉換電路20的8個輸出電壓值AD₂₁~AD₂₈(圖31的下段)。

接下來，在步驟S528中，微電腦16(圖22)的埠P1、P2的輸出被分別設定為Hi及Lo，由此PNP電晶體18a及NPN電晶體18b都被截止(交流電壓輸出結束，圖31的時刻t2)。此外，在步驟S529中，變數n的值被設定為1。進而，在步驟S530~S534中，緊接著交流電壓的停止施加，訊號轉換電路20的輸出電壓以每100μs間隔被8次採樣進行A/D轉換。由此，激發停止後的0.8ms的迴響期間內，取得來自訊號轉換電路20的8個輸出電壓值AD₁₁~AD₁₈(圖31的下段)，結束圖30的流程圖的1次處理，返回圖24所示觸控檢測流程(的步驟S501)。

接下來，在圖24的步驟S502中，計算在步 驟S501中取得的輸出電壓值AD₂₁~AD₂₈中用最大值減去最小值的值，將該值定為AD_2PP。在圖31所示例中，由於AD₂₃最大、AD₂₁最小，因此AD_2PP由AD₂₃-AD₂₁計算得出。

進而，在步驟S503中，對於從步驟S501中取得的輸出電壓值AD₂₁~AD₂₈，計算其相鄰資料之差，將該差的最大值設為AD_2DIF。在圖31所示例中，相鄰資料中，AD₂₃與AD₂₂之差最大，因此AD_2DIF由AD₂₃-AD₂₂計算得出。

接下來，在步驟S504中，計算步驟S501中取得的輸出電壓值AD₁₁~AD₁₈的合計值SUM1。該SUM1的值與圖31的斜線部分的面積有很大的相關關係，是表示檢測部2a振動迴響能量的量。

進而，在步驟S505中，判斷輸出電壓值AD₁₁~AD₁₈是否為單調遞減。即，按照AD₁₁~AD₁₈的順序，後面的值如果比前面的值小則可稱之為單調遞減。在圖31所示例中，由於AD₁₄相對於AD₁₃增加，所以判斷輸出電壓值AD₁₁~AD₁₈“不是單調遞減”。

進而，在步驟S506中，計算最近的過去3分鐘裏執行圖24的流程圖之際分別計算的各SUM1的值的平均值SUM1_AV。即，SUM1_AV為SUM1的過去3分鐘的移動平均值。在此，由於使用者在一次操作中觸碰檢測部2a的時間最長為1s左右，所以可以認為在過去3分鐘計算的多數的SUM1的值，大部分為在“非觸控”狀態下取 得的。從而，作為SUM1的平均值的SUM1_AV，表示在“非觸控”狀態下迴響能量的平均大小。

接下來，在步驟S507中，將在步驟S503中計算的AD_2DIF同預定的雜訊判定閾值進行比較，當AD_2DIF比雜訊判定閾值小時進入步驟S508，當AD_2DIF在雜訊判定閾值以上的情況下進入S511。即，當檢測電路12拾取到電氣雜訊，或菜刀等硬物碰到檢測部2a的情況下，檢波波形會產生脈衝狀的紊亂。圖31表示了檢測電路12拾取到雜訊時的例子，在中段作為“雜訊”表示的部分，檢波波形產生了紊亂。在產生這種紊亂的情況下，檢波波形會急劇變化，由於其時間微分值會增大，因此通過將相鄰的檢測值之差的最大值AD_2DIF與雜訊判定閾值進行比較，可以判定檢波波形是否產生了紊亂。另外，通過基於相鄰的檢測值之差的最大值AD_2DIF進行判定，能夠明確地區分是由於雜訊等帶來的波形紊亂，還是由於施加的交流電壓頻率與檢測部2a的諧振頻率有偏差帶來的波形紊亂(圖9、圖11等)。

接下來，在圖24的步驟S511中，由於檢測出的資料拾取到雜訊等，因此不根據本次的檢波波形進行關於觸控檢測的判定，原樣維持上次執行該流程圖時作出的“觸控”或“非觸控”判定，結束在圖24所示流程圖中的1次處理。

另一方面，在步驟S507中，當AD_2DIF比雜訊判定閾值小時進入步驟S508。在步驟S508中，判斷表示 迴響的AD₁₁~AD₁₈的值是否為單調遞減，單調遞減的情況下進入步驟S509，不是單調遞減的情況下進入步驟S511。如上所述，檢測電路12拾取到雜訊等的情況下檢波波形紊亂，AD₁₁~AD₁₈的值不再單調遞減。這種情況下，由於檢測出的資料拾取到雜訊等，進入步驟S511，不依據本次的檢波波形進行關於觸控檢測的判定。

另一方面，在步驟S509中，比較SUM1與SUM1_AV的值。當SUM1在SUM1_AV的1/2以下時進入步驟S510，當大於SUM1_AV的1/2時進入步驟S514。即，當SUM1大於SUM1_AV的1/2時，由於本次檢測出的迴響能量SUM1與“非觸控”時的平均迴響能量SUM1_AV不會有太大差異，因此在步驟S514中判定為“非觸控”，結束圖24流程圖的一次處理。該“非觸控”判定，將被用於主流程(圖23)的步驟S408中的判斷。

另一方面，當SUM1為SUM1_AV的1/2以下的值時，進入步驟S510。即，當SUM1為SUM1_AV的1/2以下的值時，由於本次檢測出的迴響能量SUM1大幅低於“非觸控”時的平均迴響能量SUM1_AV，因此檢測部2a被進行了觸控操作的可能性較高。即，在本實施方式中，根據停止施加交流電壓後的檢測部2a的振動能量，判定是否對檢測部2a進行了“觸控”操作，當振動能量在預定閾值以下時，判定進行了“觸控”操作。

在步驟S510中，將步驟S502中計算的輸出電壓值AD₂₁~AD₂₈的最大值和最小值之差AD_2PP同預定 的偏差判定閾值進行比較，當最大值和最小值之差AD_2PP未達到預定的偏差判定閾值時，進入步驟S512，在步驟S512中判定為“觸控”，結束圖24中流程圖的一次處理。該“觸控”判定，將被用於主流程(圖23)的步驟S408中的判斷。

另一方面，在步驟S510中，當最大值和最小值之差AD_2PP在預定的偏差判定閾值以上時進入步驟S513。這種迴響能量小且激發期間內檢波輸出波形不是定值的情況，如在第1實施形態中參照圖9等所說明的，可認為施加於壓電元件4的交流電壓的頻率與檢測部2a的諧振頻率之間存在偏差。因此，在步驟S513中判定為“頻率偏差”，接下來，在步驟S514中判定“非觸控”，結束圖24中流程圖的一次處理。即，內置於微電腦16的異常檢測電路16c在向壓電元件4施加交流電壓的過程中，當檢波波形的輸出電壓值變動到預定的偏差判定閾值以上時，檢測為異常，不判定為“觸控”。

如此，在諧振頻率與施加的交流電壓的頻率存在偏差的情況下，會發生交流電壓施加過程中脈衝波形紊亂、振幅變化的現象。為防止在這種頻率存在偏差的狀態下檢測出“觸控”，出現誤檢測，在圖24的步驟S510中，當交流電壓施加過程中的最大值和最小值之差超過預定的偏差判定閾值時，判斷為“非觸控”。

接下來，參照圖25及圖32A~圖32C，就確認“觸控”判定，使“觸控判定確定”的觸控確認檢測流 程進行說明。

圖25為觸控確認檢測流程，該觸控確認檢測流程在圖23所示的主流程的步驟S412中，作為子常式被調用。圖32A~圖32C為用於說明“觸控”判定及確認“觸控”判定處理的時序圖。

首先，在圖25的步驟S541中，施加於壓電元件4的交流電壓的頻率，被設定為比通常觸控檢測中施加的頻率低1%的確認頻率。由於在本實施方式中，觸控檢測中施加的交流電壓的頻率為約40kHz，因此在步驟S541中交流電壓的頻率設定為約39.6kHz。如此，在接觸判定電路16a暫時判定了使用者的觸控(圖23的步驟S410)之後，作為接觸判定確認動作，接觸判定確認電路16b向壓電元件4施加與通常的交流電壓頻率不同的確認頻率的交流電壓。

接下來，在步驟S542中，上述觸控檢測流程(圖24)作為子常式被調用。在此執行的觸控檢測流程，除施加於壓電元件4的交流電壓頻率變更為約39.6kHz之外，與上述處理相同。

進而，在步驟S543中，施加於壓電元件4的交流電壓頻率被設定為比通常觸控檢測的頻率高1%的確認頻率。因此，在步驟S543中，交流電壓的頻率被設定為約40.4kHz。

接下來，下一步，在步驟S544中，上述觸控檢測流程(圖24)作為子常式再次被調用。在此執行的觸控檢 測流程，除施加於壓電元件4的交流電壓頻率變更為約40.4kHz之外，與步驟S542相同。

接下來，在步驟S545中，判定在步驟S542及S544中的觸控檢測結果。即，在步驟S542及S544中作為子常式執行的觸控檢測流程的返回值兩者均為“觸控”判定(圖24的步驟S512)時，進入步驟S546，當其中任何一次為“非觸控”判定(圖24的步驟S514)時進入步驟S547。

在步驟S546中，判定使用者真的觸控了檢測部2a，確認“觸控”判定(在圖23的主流程中轉移至步驟S413→S415)。如此，在通過施加確認頻率的交流電壓，接觸判定電路16a仍判定使用者“觸控”的情況下，接觸判定確認電路16b確認對檢測部2a的“觸控”判斷。另一方面，雖然(在圖23的主流程的步驟S403中)暫時判定為“觸控”，但在步驟S547中判定為實際上沒有進行觸控，“非觸控”判定被確認(在圖23的主流程中，轉移至步驟S413→S418)。

接下來，參照圖32A至圖32C，就觸控確認檢測的原理進行說明。

圖32A至圖32C中，將橫軸作為時間，上段表示由各種交流電壓的施加而產生的迴響振動的能量水準，下段為表示有無“觸控判定確定”的時序圖。

圖32A為表示檢測部2a的諧振頻率未發生偏差時的一例。首先，在圖32A的時刻t0以前，使用者未“觸 控”檢測部2a，通過向壓電元件4施加交流電壓，施加後產生很大的迴響振動。因此，在時刻t0以前，每10msec檢測出一次比圖32A的上段用點劃線表示的閾值更高水準的迴響振動。

接下來，在時刻t0中，一旦使用者“觸控”檢測部2a，在緊接其後的時刻t1執行的觸控檢測(圖23的步驟S403)中檢測出的迴響振動的能量就會低於閾值。如上所述，一旦檢測出“觸控”，“臨時觸控旗標”被改變為“1”(圖23的步驟S411)，在時刻t2再次執行觸控檢測(圖23的步驟S403)。在該時刻t2所執行的觸控檢測中迴響振動的能量依然較低的情況下，執行觸控確認檢測(圖23的步驟S412)。

在觸控確認檢測(圖23的步驟S412所調用的圖25的子常式)中，首先，在時刻t3，比通常的觸控檢測更低頻率的交流電壓施加於壓電元件4(圖25的步驟S541)。在使用者“觸控”檢測部2a的狀態下，即使由於降低交流電壓的頻率，相對於檢測部2a的頻率產生偏差，迴響振動的能量也會變低。接下來，在時刻t4，將比通常的觸控檢測更高頻率的交流電壓施加於壓電元件4(圖25的步驟S543)。在使用者“觸控”檢測部2a的狀態下，即使提高交流電壓的頻率，迴響振動的能量也同樣會變低。由此，在觸控確認檢測流程(圖25)中，判定為“觸控”(圖25的步驟S545→S546)。如此，在觸控確認檢測流程中“觸控”被判定時，則在主流程(圖 23)中“觸控”判定被確定(圖23的步驟S413→S415、圖32A的時刻t5)。

在圖32A的時刻t5“觸控”判定被確定之後，至時刻t6成為“非觸控”為止(使用者的手從檢測部2a離開為止)，每10msec執行一次觸控檢測(圖23的步驟S403)。在此期間，檢測出的迴響振動的能量為比閾值低的值。時刻t6之後，在時刻t7執行觸控檢測時，則檢測出的迴響振動的能量為比閾值高的值，“非觸控”的狀態得以確定(圖32A的時刻t8、圖23的步驟S408→S418)。

接下來，參照圖32B，就檢測部2a的諧振頻率由於溫度變化而上升時的觸控確認檢測的作用進行說明。

在圖32B中，在時刻t13之前使用者未進行“觸控”，但由於檢測部2a的溫度變化，在時刻t0以後，由觸控檢測(圖23的步驟S403)檢測出的迴響振動的能量為下降趨勢。即，由於檢測部2a的溫度降低導致檢測部2a的諧振頻率上升，與在觸控檢測中施加的交流電壓頻率之間產生偏差。其結果為，檢測部2a未被充分激發而檢測出的迴響振動的能量下降。

在圖32B的時刻t1，由於檢測部2a的諧振頻率的上升，迴響振動的能量下降，儘管未被“觸控”，但能量為比閾值低的值。由此，被錯誤判定為“觸控”(圖23的步驟S408→S409)，進而，一旦在時刻t2中被判定 “觸控”(圖23的步驟S408→S409→S410)，則觸控確認檢測會被執行(圖23的步驟S410→S412、圖25)。

在觸控確認檢測中，首先，將比通常的觸控檢測低的頻率的交流電壓施加於壓電元件4(圖25的步驟S541、圖32B的時刻t3)。在時刻t3，儘管使用者未“觸控”檢測部2a，但由於檢測部2a的諧振頻率上升，使得施加的交流電壓的頻率和諧振頻率的差變大，檢測出的迴響振動的能量降低。接下來，在時刻t4，將比通常的觸控檢測高的頻率的交流電壓施加於壓電元件4(圖25的步驟S543)。在此，因為檢測部2a的諧振頻率上升，所以施加的交流電壓的頻率與諧振頻率為近似值，檢測出的迴響振動的能量比閾值大。由此，在觸控確認檢測中判定為“非觸控”(圖25的步驟S545→S547)，避免由於諧振頻率的上升而導致的誤檢測。

在圖32B的時刻t4以後，至時刻t13為止，儘管使用者未進行“觸控”，但由於檢測部2a的諧振頻率上升，在觸控檢測中，迴響振動的能量變得比閾值低(時刻t5~t7、t9~t11中迴響振動的能量)。然而，在觸控確認檢測所執行的交流電壓施加中，由於是以比通常的交流電壓更高的頻率進行施加，迴響振動的能量會比閾值大(時刻t8、t12中的迴響振動的能量)而判定為“非觸控”。由此，避免由於諧振頻率的上升而導致的誤檢測。

接下來，在圖32B的時刻t13，一旦使用者 “觸控”則在時刻t14、t15的觸控檢測中的迴響振動的能量會變低。此外，在時刻t16、t17由觸控確認檢測得到的迴響振動的能量也會變低。即，在使用者“觸控”檢測部2a的狀態下，即使施加的交流電壓的頻率與檢測部2a的諧振頻率處於接近的狀態(時刻t17)迴響振動的能量也比閾值低，而在時刻t18“確定觸控判定”。如此，在觸控確認檢測中，通過將比通常的觸控檢測高或低的頻率的交流電壓施加於壓電元件4，在避免誤檢測的同時還能夠確實地檢測出“觸控”。

在圖32B的時刻t18被“觸控判定確定”之後，至時刻t19變為“非觸控”為止(使用者從檢測部2a將手拿開為止)，每10msec執行一次觸控檢測。在此期間，檢測出的迴響振動的能量為比閾值低的值。圖32B所示例子中，時刻t19之後，在時刻t20執行觸控檢測時，該時刻檢測部2a的溫度上升，諧振頻率接近通常的觸控檢測中的交流電壓的頻率。因此，時刻t20的觸控檢測所檢測出的迴響振動的能量為比閾值高的值，“非觸控”的狀態得以確定(圖32B的時刻t21~)。

此外，在圖32B所示例中，就由於溫度下降導致檢測部2a的諧振頻率上升的情況進行了說明。但是在檢測部2a溫度上升、附著水滴等導致檢測部2a的諧振頻率降低的情況下，也可以通過觸控確認檢測避免誤檢測，同時還能夠確實地檢測出“觸控”。另外，本發明的構成還可以為，根據檢測部2a的結構或使用環境，在預 想僅會發生諧振頻率降低的情況下，只使用比通常的觸控檢測交流電壓更低的頻率進行觸控確認檢測。反之，本發明的構成還可以為，在預想僅會發生檢測部2a的諧振頻率的上升的情況下，只使用比通常的觸控檢測交流電壓更高的頻率進行觸控確認檢測。

接下來，參照圖32C，就由於溫度上升而使檢測部2a的諧振頻率下降的情況下的觸控確認檢測的作用進行說明。

在圖32C中，使用者未進行“觸控”，但由於檢測部2a的溫度變化，在時刻t0以後，由觸控檢測而檢測出的迴響振動的能量為下降趨勢。即，由於檢測部2a的溫度上升導致檢測部2a的諧振頻率下降，與觸控檢測中施加的交流電壓的頻率之間產生偏差。其結果為，在通常的觸控檢測的交流電壓頻率下，檢測部2a未被充分激發，從而檢測出的迴響振動的能量下降。

因此，在圖32C的時刻t1及t2，儘管使用者未進行觸控，但觸控檢測中的迴響振動的能量也比閾值低，被判定為“觸控”。由於判定為“觸控”，執行觸控確認檢測(圖23的步驟S412)。在觸控確認檢測中，首先，施加比通常的觸控檢測更低頻率的交流電壓(圖25的步驟S541、圖32C的時刻t3)，接下來，施加比通常的觸控檢測更高的頻率的交流電壓(圖25的步驟S543、圖32C的時刻t4)。

在此，由於檢測部2a的諧振頻率因溫度上升 而下降，所以在圖32C的時刻t3施加的低於通常觸控檢測所用頻率的交流電壓，接近檢測部2a的諧振頻率。因此，在時刻t3的交流電壓的施加中，迴響振動的能量變得比閾值大。另一方面，在時刻t4執行的比通常的觸控檢測更高頻率的交流電壓的施加中，由於和檢測部2a的諧振頻率相差較大，迴響振動的能量變低。在觸控確認檢測中，在時刻t3的交流電壓的施加中，由於迴響振動的能量超過閾值而判定為“非觸控”(圖25的步驟S545→S547)，誤檢測被排除。

在檢測部2a的溫度上升而諧振頻率降低的狀態下也同樣，通常的觸控檢測(圖32C的時刻t5、t6、t9、t10、t13、t14、t17、t18)中迴響振動的能量比閾值更低。另一方面，在觸控確認檢測中低頻率交流電壓的施加中(圖32C的時刻t7、t11、t15、t19)，迴響振動的能量變得比閾值大，避免了誤檢測。進而，在圖32C的時刻t21中，檢測部2a的溫度下降，諧振頻率恢復到通常值時，通常觸控檢測中的迴響振動的能量變得比閾值大，之後，不再執行觸控確認檢測即判定為“非觸控”。

接下來，參照圖26，就頻率初期調整進行說明。

圖26為由頻率調整電路16d執行的頻率初期調整流程。圖26所示流程圖在圖23所示主流程的步驟S401中作為子常式被調用。頻率調整電路16d，作為第1調整模式，在預定頻率範圍內搜索檢測部2a的諧振頻率。即， 頻率調整電路16d，在預定頻率範圍內的多個頻率上向壓電元件4施加交流電壓，分別取得來自壓電元件4被施加交流電壓時的輸出訊號，通過解析這些輸出訊號的檢波波形執行頻率調整。根據第1調整模式，將觸控檢測中施加於壓電元件4的交流電壓的頻率，決定為與檢測部2a實際的諧振頻率一致。

首先，圖26的步驟S601中，將施加於壓電元件4的交流電壓的頻率設定為標準頻率Fr的90%的值。另外，標準頻率Fr為檢測部2a及壓電元件4一體振動時的諧振頻率的設計值。在本實施方式中，由於標準頻率Fr=40kHz，因此交流電壓的頻率首先被設定為36kHz。在圖26的流程圖中，以標準頻率Fr的90%~110%之間的多個頻率向壓電元件4施加交流電壓，根據其迴響振動的能量決定應該向壓電元件4施加的交流電壓的頻率。即，在第1調整模式中，在包括標準頻率Fr的第1頻率範圍內搜索諧振頻率。

接下來，在步驟S602中，圖30所示流程圖作為子常式被執行。如上所述，在圖30所示流程圖中，施加步驟S601中設定的頻率的交流電壓，取得在此之際取得的檢波波形的輸出電壓值AD₁₁~AD₁₈及AD₂₁~AD₂₈(圖31)。

接下來，在圖26的步驟S603中，計算在步驟S602中取得的輸出電壓值AD₂₁~AD₂₈中的最大值減去最小值的值，將該值定為AD_2PP。該值和施加的交流電壓 的頻率被同時記錄。

進而，在步驟S604中，對於從步驟S602中取得的輸出電壓值AD₂₁~AD₂₈，計算其相鄰資料之差，將該差的最大值設為AD_2DIF。該值和施加的交流電壓的頻率被同時記錄。

接下來，在步驟S605中，計算在步驟S602中取得的輸出電壓值AD₁₁~AD₁₈的合計值SUM1。該值和施加的交流電壓的頻率被同時記錄。

進而，在步驟S606中，判斷輸出電壓值AD₁₁~AD₁₈是否為單調遞減。是否為單調遞減的判斷結果和施加的交流電壓的頻率被同時記錄。

接下來，在步驟S607中，步驟S601中設定的交流電壓的頻率增加0.5%。即，步驟S607中交流電壓的頻率變更為36.2kHz，通過執行步驟S608重複步驟S602以下的處理。在此之後，交流電壓的頻率以0.2kHz刻度增加，到達44kHz為止重複步驟S602~步驟S607的處理。

接下來，在步驟S609中，將在步驟S604中在各頻率下計算的AD_2DIF與預定的雜訊判定閾值進行比較，當全部的AD_2DIF比雜訊判定閾值小時進入步驟S610，只要有一個AD_2DIF的值在雜訊判定閾值以上就返回步驟S601。即，AD_2DIF的值在雜訊判定閾值以上時，檢測出的資料裏混入雜訊的可能性較高，所以返回步驟S601重新進行測定。

另一方面，在步驟S609中，當全部AD_2DIF比雜訊判定閾值小時進入步驟S610。在步驟S610中，判斷表示迴響的AD₁₁~AD₁₈的值是否為單調遞減，在全部頻率都為單調遞減時進入步驟S611，不是單調遞減時返回步驟S601。如上所述，在檢測電路12拾取到雜訊等的情況下檢波波形紊亂，AD₁₁~AD₁₈的值不再單調遞減。這種情況下，由於檢測出的資料拾取到雜訊等，因此返回步驟S601重新測定。

接下來，在步驟S611中，選擇迴響振動(輸出電壓值AD₁₁~AD₁₈的合計值SUM1)最大時的頻率作為諧振頻率。接下來，迴響振動最大時的頻率存在多個的情況下，在這些頻率中，選擇最大值和最小值之差AD_2PP為最小的頻率作為諧振頻率。當迴響振動、最大值和最小值之差AD_2PP兩者都相等的頻率存在多個時，選擇其中最低的頻率作為諧振頻率。

進而，在步驟S611中，將迴響振動最大時的頻率下的輸出電壓值AD₁₁~AD₁₈的合計值SUM1與預定閾值進行比較。在合計值SUM1比預定閾值小時，返回步驟S601重新測定。即，在諧振頻率下的迴響振動，大幅小於設計時預想的迴響振動的情況下，測定有可能存在間題，需重新測定。由於施加於壓電元件4的交流電壓的頻率為觸控檢測的基礎數值，因此頻率調整電路16d將反復進行諧振頻率的搜索直至頻率調整成功。另外，本發明的構成也可以是，在圖26的流程圖的處理開始後，經過預 定時間後處理仍未結束的情況下，停止處理，同時發出警報。

另一方面，在合計值SUM1為預定閾值以上的情況下進入步驟S613。在步驟S613中，將步驟S611中選擇的頻率，決定為施加於壓電元件4的交流電壓的頻率(驅動頻率)，結束圖26所示流程圖的一次處理。由該圖26所示流程圖決定的頻率，作為施加於壓電元件4的交流電壓的頻率的初期值，在觸控檢測(圖23的步驟S403)中使用。

接下來，參照圖27及圖28，就諧振頻率的確認處理進行說明。

圖27為從圖23所示主流程作為子常式調用的諧振頻率確認流程，圖28為從圖27所示流程圖作為子常式調用的諧振頻率檢測流程。

如上所述，在本實施方式的觸控檢測裝置中，施加於壓電元件4的交流電壓的頻率，與檢測部2a的諧振頻率很好地一致為佳。該交流電壓的頻率，如上所述，在主流程開始執行時(圖23的步驟S401)，會由圖26所示頻率初期調整流程調整正確。然而，檢測部2a的諧振頻率可能會因檢測部2a的溫度變化、檢測部2a附著水滴、經年變化等而發生變化。因此，在本實施方式中，主流程在執行過程中也按照預定的時間間隔，確認檢測部2a的諧振頻率。具體而言，在主流程的執行中，每經過1分鐘進行一次以下操作：從圖23的步驟S404向步驟 S405轉移處理，從步驟S405作為子常式執行圖27所示諧振頻率確認流程。

首先，在圖27的步驟S621中，圖28所示諧振頻率檢測流程作為子常式被執行。如後面所述，在圖28所示諧振頻率檢測流程中，根據同上述頻率初期調整流程(圖26)相類似的處理，檢測出檢測部2a的諧振頻率。

接下來，在圖27的步驟S622中，在圖28所示的諧振頻率檢測流程中，判斷諧振頻率的檢測是否成功。在諧振頻率檢測成功的情況下進入步驟S623，在諧振頻率檢測失敗的情況下進入步驟S625。

進而，在步驟S623中，判斷步驟S621中檢測出的諧振頻率，與施加於壓電元件4的交流電壓的現在頻率是否一致。在本實施方式中，在諧振頻率與交流電壓的現在頻率之差不到0.5%的情況下，判定諧振頻率和交流電壓的頻率不存在偏差，進入步驟S625。

此外，在諧振頻率與交流電壓的現在頻率之差在0.5%以上的情況下，判定諧振頻率與交流電壓的頻率存在偏差，進入步驟S624。這些判定結果，將用於圖23所示主流程的步驟S406中關於有無頻率偏差的判斷。

另一方面，在步驟S622中，在判定諧振頻率檢測失敗的情況下，也進入步驟S625，作出“諧振頻率與交流電壓的頻率沒有偏差”的判定。這種情況下，雖然實際上沒有檢測出諧振頻率，但由於主流程處在工作中， 如若設置為反復進行檢測直至諧振頻率檢測成功，則此期間無法執行觸控檢測的處理，結果將使觸控檢測裝置的功能受影響。於是，在本實施方式中，將諧振頻率檢測失敗的情況也作為“無頻率偏差”進行處理，繼續主流程的處理。此外，在本實施方式中，由於圖28所示諧振頻率檢測流程每隔1分鐘執行一次，因此即使諧振頻率檢測失敗一次，也不會影響觸控檢測裝置的功能。

接下來，參照圖28，對諧振頻率檢測流程進行說明。

如圖28所示，諧振頻率檢測流程進行的處理與上述圖26所示的頻率初期調整流程幾乎相同。

首先，圖28所示的諧振頻率檢測流程的步驟S631~S638，與圖26所示頻率初期調整流程的步驟S601~S608相對應。不同之處僅在於：頻率初期調整流程(圖26)是在標準頻率Fr的±10%的範圍內搜索檢測部2a的諧振頻率，而在諧振頻率檢測流程(圖28)中，諧振頻率是在現在交流電壓頻率的±3%範圍內搜索。即，作為第2調整模式，頻率調整電路16d在比第1頻率範圍窄且包含現在交流電壓頻率的第2頻率範圍內搜索檢測部2a的諧振頻率。

在此，在頻率初期調整流程(圖26)中，有必要針對檢測部2a的個體差異、型號改變等進行諧振頻率搜索。與此相對，在諧振頻率檢測流程(圖28)中，能應對頻率初期調整後的諧振頻率偏差即可，這是因為本 案發明者認為在頻率初期調整後諧振頻率不會出現大的偏差。此外，在諧振頻率檢測流程(圖28)中，通過將搜索的諧振頻率範圍設定得更窄，能夠縮短搜索諧振頻率所需時間。

此外，圖28所示諧振頻率檢測流程的步驟S639~S642，與圖26所示頻率初期調整流程的步驟S609~S612相對應。即，由微電腦16實現的判定電路16f，判定由頻率調整電路16d進行的頻率調整是否成功。然而，頻率初期調整流程(圖26：第1調整模式)中，在檢測出的資料混入雜訊等(步驟S609、S610)，或迴響振動的大小不充分的情況下(步驟S612)，返回流程圖的最初，重複檢測。與此相對，作為第2調整模式執行的諧振頻率檢測流程(圖28)中，在這些情況下(步驟S639、S640、S642)，不會重複諧振頻率的搜索，而判定“諧振頻率檢測失敗”(步驟S645)，結束流程圖的1次處理。

即，當檢波波形中含有在交流電壓施加結束後不單調遞減的波形時(步驟S640→S645)，判定電路16f將由頻率調整電路16d進行的頻率調整判定為失敗。此外，既定諧振頻率的交流電壓施加停止後，檢測部2a的振動能量沒達到預定閾值的情況下(步驟S642→S645)，判定電路16f也將由頻率調整電路16d進行的頻率調整判定為失敗。因此，在此類諧振頻率檢測失敗的情況下，維持現在交流電壓的頻率。

另一方面，在諧振頻率檢測成功時(步驟S643)，將步驟S641中選擇的頻率，設定為檢測部2a的現在的諧振頻率(步驟S644)，結束圖28所示流程圖的1次處理。在圖27所示的諧振頻率檢測流程的步驟S623中，將該圖28的步驟S644中設定的諧振頻率，同施加於壓電元件4的交流電壓的現在頻率進行比較，用於判斷有無頻率偏差。

接下來，參照圖29，就交流電壓的頻率再調整流程進行說明。

如上所述，在主流程(圖23)的工作中，檢測出檢測部2a的諧振頻率，與現在交流電壓的頻率進行比較，判斷是否發生頻率偏差(圖23的步驟S406)。然而，正如以下說明，即使檢測到了頻率偏差的情況，交流電壓的頻率也不會立即改變為與諧振頻率一致。

例如，在由於檢測部2a附著水滴而使在檢測部2a的諧振頻率降低的狀態下，隨著水滴的脫落、蒸發，諧振頻率在較短的時間內恢復到原來的頻率。此外，在檢測部2a因灑上冷水、熱水而導致諧振頻率變化的情況下，若檢測部2a的溫度恢復到室溫，諧振頻率也會在比較短的時間內恢復到原來的頻率。因此，如果在每次檢測到諧振頻率變化時都改變交流電壓的頻率，會存在由於施加的交流電壓頻率不穩定、時滯反而使諧振頻率和交流電壓的頻率之差增大的情況。因此，在本實施方式中，使用頻率再調整流程，基於諧振頻率和交流電壓的頻率之間 的偏差持續狀況，對交流電壓的頻率(驅動頻率)進行再調整。

如上所述，在判斷出檢測部2a的諧振頻率與現行交流電壓的頻率之間發生頻率偏差的情況下，對頻率偏差持續時間進行累計(圖23的步驟S419)。在該頻率偏差持續過程中，每隔1分鐘執行一次圖29所示交流電壓的頻率再調整流程(圖23的步驟S421)。

首先，在圖29的步驟S651中，上述諧振頻率檢測流程(圖28)作為子常式執行。

接下來，在步驟S652中，判斷步驟S651中執行的諧振頻率的檢測是否成功。在成功時進入步驟S653，在失敗時進入步驟S656。

在步驟S656中，對施加於壓電元件4的交流電壓的頻率(驅動頻率)不執行再調整，而原樣維持現在頻率，結束圖29所示流程圖中的1次處理。這是因為，在諧振頻率檢測中沒有得到可信度高的檢測結果的狀態下，若改變交流電壓的頻率，則由於存在測定誤差等，有時反而使交流電壓的頻率偏離諧振頻率。

另一方面，在諧振頻率檢測成功時進入步驟S653，在步驟S653中，將步驟S651中檢測出的諧振頻率與現在交流電壓的頻率進行比較。諧振頻率比交流電壓的頻率低時進入步驟S655，諧振頻率在交流電壓頻率以上時進入步驟S654。

以5分鐘為頻率偏差判定時間，在步驟S654 中，判斷累計的頻率偏差的持續時間是否在5分鐘以上。持續時間在5分鐘以上時進入步驟S657，非5分鐘以上時進入步驟S656。在步驟S656中，不執行交流電壓頻率(驅動頻率)的再調整，而原樣維持現在頻率，結束圖29所示流程圖中的1次處理。這是因為，在頻率偏差未能持續5分鐘以上時，通過將頻率偏差放置不管，諧振頻率有可能恢復到原來的頻率。

另一方面，在頻率偏差持續時間在5分鐘以上時進入步驟S657，在步驟S657中，改變(再調整)施加於壓電元件4的交流電壓的頻率(驅動頻率)，使其與步驟S651中檢測出的諧振頻率一致。如此，一旦頻率偏差檢測電路16e檢測出諧振頻率與交流電壓頻率之間的頻率偏差，頻率調整電路16d就將交流電壓的頻率(驅動頻率)調整為與諧振頻率一致。然而，頻率調整電路16d所進行的頻率調整，是在由頻率偏差檢測電路16e檢測出的頻率偏差狀態持續時間超過預定的頻率偏差判定時間的情況下執行的。

另一方面，在諧振頻率比交流電壓的頻率低時進入步驟S655。在步驟S655中，以30分鐘為頻率偏差判定時間，判斷累計的頻率偏差的持續時間是否在30分鐘以上。頻率偏差的持續時間在30分鐘以上時進入步驟S657，未在30分鐘以上時進入步驟S656。如上所述，在步驟S656中，不執行交流電壓的頻率(驅動頻率)再調整。此外，在步驟S657中，使交流電壓的頻率(驅動 頻率)與諧振頻率一致。

如此，在本實施方式中，諧振頻率比交流電壓頻率高時(步驟S654)的頻率偏差判定時間，與諧振頻率比交流電壓頻率低時(步驟S655)的不同。在諧振頻率比交流電壓的頻率低時，頻率偏差判定時間被設定得更長。即，在諧振頻率比交流電壓的頻率低的情況下(步驟S655)，可能性最高的狀態為水滴附著於檢測部2a使諧振頻率下降的狀態。另一方面，作為諧振頻率比交流電壓的頻率高的情況(步驟S654)，可能性最高的狀態為，檢測部2a曾經有水滴附著，交流電壓的頻率隨此下降，其後水滴脫落或蒸發而諧振頻率上升的狀態。

因此，在諧振頻率比交流電壓的頻率高的情況下，較早使交流電壓的頻率與真正的諧振頻率一致為佳。與此相對，在諧振頻率比交流電壓的頻率低的情況下，即使將頻率偏差放置不管，諧振頻率也有較高的可能性因水滴逐漸脫落或蒸發而逐漸恢復到交流電壓的頻率。因此，在諧振頻率比交流電壓的頻率低的情況下，將頻率偏差判定時間設定得更長，防止交流電壓的頻率不穩定為佳。

根據本發明第3實施形態的觸控檢測裝置，由於具有對檢測部2a的諧振頻率和施加於壓電元件4的交流電壓的頻率之間偏差的產生進行檢測的頻率偏差檢測電路16e，當頻率偏差檢測電路16e檢測到頻率偏差時，頻率調整電路16d會將交流電壓的頻率調整為同檢測部的 諧振頻率一致(圖23的步驟S406→S419→S420→S421)，因此可以監視頻率的偏差，能夠使觸控檢測裝置經常保持良好的狀態。

此外，根據本實施方式的觸控檢測裝置，在頻率偏差檢測電路16e檢測到頻率偏差的狀態的持續時間在預定的頻率偏差判定時間以上時，頻率調整電路16d執行頻率調整(圖29的步驟S654→S657、及步驟S655→S657)，因此能夠更確實地讓頻率調整電路16d進行自動調整。

進而，根據本實施方式的觸控檢測裝置，在檢測部2a的諧振頻率比施加於壓電元件4的交流電壓的頻率低時(圖29的步驟S653→S655)，與檢測部2a的諧振頻率比施加於壓電元件4的交流電壓的頻率高時(圖29的步驟S653→S654)相比，頻率偏差判定時間被設定得更長，因此，對由於附著水滴而引起的暫時性諧振頻率的變化也可以實現有效的應對。

此外，根據本實施方式的觸控檢測裝置，在第1調整模式(圖26)中，在包括檢測部2a標準頻率的第1頻率範圍(標準頻率的±10%)內搜索諧振頻率；在第2調整模式(圖28)中，在包括現在交流電壓頻率且比第1頻率範圍狹窄的第2頻率範圍(現在交流電壓的頻率的±3%)內搜索諧振頻率，因此能夠針對頻率偏差的發生原因用較短時間進行調整。

進而，根據本實施方式的觸控檢測裝置，在 第1調整模式(圖26)中，頻率調整失敗時會反復搜索諧振頻率直至成功(圖26的步驟S609→S601、S610→S601、S612→S601)；在第2調整模式中，頻率調整失敗時不會反復搜索諧振頻率，而維持現在的交流電壓頻率(圖28的步驟S639→S645、S640→S645、S642→S645)。因此，可以針對頻率偏差發生狀況、觸控檢測裝置使用狀況等進行適當的頻率調整，能夠兼顧準確的頻率調整和縮短不能使用的時間。

此外，根據本實施方式的觸控檢測裝置，由於在檢波波形中，當含有其波形在結束施加交流電壓後不呈單調遞減(圖31的下段)的情況時，判定由頻率調整電路執行的頻率調整為失敗(圖26的步驟S610、圖28的步驟S640)，因此能夠防止雜訊等影響所導致的錯誤的頻率調整。

進而，根據本實施方式的觸控檢測裝置，在既定諧振頻率的交流電壓停止施加後，檢測部2a的振動能量未達到預定閾值的情況下，判定由頻率調整電路執行的頻率調整為失敗(圖26的步驟S612→S601、圖28的步驟S642→S645)，因此能夠防止由於在不適環境中進行頻率調整而導致的錯誤的頻率調整。例如，即使執行頻率調整過程中，使用者觸碰了檢測部2a的情況下，也能防止錯誤的頻率調整。

此外，根據本實施方式的觸控檢測裝置，作為接觸判定確認動作(圖25)，向壓電元件4施加與通 常的交流電壓的頻率不同的確認頻率(圖25的步驟S541、S543)的交流電壓，如果施加確認頻率的交流電壓後，接觸判定電路16a依然判定了對象物的接觸，則可確定對檢測部2a的接觸判斷。因此，即便在接觸判定電路16a由於頻率偏差而錯誤判定了對象物接觸的情況下，由於接觸判定確認電路16b通過和通常的交流電壓的頻率不同的確認頻率的交流電壓進行激發，因此即使諧振頻率有偏差時也會激發較大的迴響振動，能夠有效地抑制由頻率偏差而導致的誤檢測。

以上，就本發明理想的實施方式進行了說明，但在上述實施方式中可以增加各種變更。特別是，在上述實施方式中，將本發明使用於檢測供水開關裝置的吐水與止水的切換操作，但在吐水與止水的切換之外，在切換吐水形態(花灑吐水、直線吐水等)、流量調整操作、溫度調整操作等任意操作的檢測上都可使用本發明。此外，在本實施方式中，將觸控檢測裝置使用於吐水部被固定的供水開關裝置中，但本發明的觸控檢測裝置，也可以使用於吐水口可以拔出的拉出式供水開關裝置。這種情況下，可以將訊號線沿著從供水開關裝置本體拉出的管子內置於其中，與設置在吐水口前端的檢測部、配置在台面下側的檢測電路進行電連接。進而，雖然在本實施方式中是將觸控檢測裝置使用於供水開關裝置中，但也可以在吐水裝置、流量調整裝置、溫度調整裝置及其組合裝置等任意用水器具上使用本發明。

此外，上述實施方式中，使用了壓電元件作為振動激發元件，但只要是能對檢測部激發振動的任意元件或裝置，都可以作為振動激發元件使用。進而，在上述實施方式中，壓電元件激發檢測部振動之後，由壓電元件檢測迴響振動，但也可以在用來激發振動的元件或裝置之外，另行設置用來對檢測部的迴響振動進行檢測的元件或裝置。此外，在上述實施方式中，在向壓電元件的1個端子施加交流電壓的同時，從該同一端子取得用於檢測迴響振動的訊號，但也可以在壓電元件或振動激發元件上，在用於施加交流電壓用的端子之外，另行設置用於檢測迴響振動用的端子。

進而，在上述實施方式中，將施加於壓電元件的交流電壓頻率，與一體振動的檢測部及壓電元件的諧振頻率設定為一致，但也可以讓交流電壓的頻率與諧振頻率不一致。即，在這些頻率不同的情況下，檢測部被觸控的狀態下也會比未觸控時迴響振動小，因此，根據迴響振動檢測觸控在理論上是可行的。此外，雖然在上述實施方式中，是通過兩個電晶體的開關直接向壓電元件施加交流電壓的，但也可以介由升壓用變壓器或電容器等向壓電元件施加交流電壓。

Claims (23)

1. 一種觸控檢測裝置，為使用於用水器具的觸控檢測裝置，其特徵為具有：檢測對象物的接觸的檢測部；安裝於該檢測部的振動激發元件；通過間歇式向該振動激發元件施加預定頻率的交流電壓以激發前述檢測部振動的驅動電路；及根據該驅動電路停止向前述振動激發元件施加交流電壓之後的前述檢測部的振動，判定對象物是否接觸了前述檢測部的接觸判定電路。
2. 如申請專利範圍第1項所記載的觸控檢測裝置，其中，前述振動激發元件由壓電元件構成，前述接觸判定電路根據停止向前述振動激發元件施加交流電壓之後的來自前述振動激發元件的輸出訊號，判定對象物是否接觸了前述檢測部。
3. 如申請專利範圍第2項所記載的觸控檢測裝置，其中，前述振動激發元件具有由前述驅動電路施加交流電壓的輸入端子，從前述振動激發元件的前述輸入端子取得來自前述振動激發元件的輸出訊號，前述驅動電路的輸出在停止施加交流電壓後成為高阻抗。
4. 如申請專利範圍第1項至第3項中任一項所記載的觸控檢測裝置，其中， 前述接觸判定電路的構成方式為，根據前述驅動電路停止施加交流電壓後的前述檢測部的振動能量，判定對象物是否接觸了前述檢測部，當前述振動能量在預定閾值以下時，判定為對象物進行了接觸。
5. 如申請專利範圍第1項至第3項中任一項所記載的觸控檢測裝置，其中，前述接觸判定電路的構成方式為，根據前述驅動電路停止施加交流電壓後的前述檢測部的振動振幅判定對象物是否接觸了前述檢測部，當前述振動振幅衰減至預定振幅以下的時間少於預定時間時，判定為對象物進行了接觸。
6. 如申請專利範圍第1項至第3項中任一項所記載的觸控檢測裝置，其中，前述接觸判定電路的構成方式為，根據前述驅動電路停止施加交流電壓後的前述檢測部的振動振幅判定對象物是否接觸了前述檢測部，在前述驅動電路停止施加交流電壓後，經過預定時間後的振動振幅衰減至預定振幅以下時，判定為對象物進行了接觸。
7. 如申請專利範圍第2項所記載的觸控檢測裝置，其中，前述接觸判定電路具有用於防止誤檢測的異常檢測電路，該異常檢測電路根據向前述振動激發元件施加交流電壓的過程中來自前述振動激發元件的輸出訊號檢測異常。
8. 如申請專利範圍第7項所記載的觸控檢測裝置，其中， 前述異常檢測電路在向前述振動激發元件施加交流電壓的過程中的前述輸出訊號的振幅比正常時的振幅大時檢測異常，前述接觸判定電路在檢測到異常時不判定對象物進行了接觸。
9. 如申請專利範圍第7項所記載的觸控檢測裝置，其中，前述異常檢測電路在向前述振動激發元件施加交流電壓的過程中，前述輸出訊號振幅的變動在預定值以上時檢測到異常，前述接觸判定電路在檢測到異常時不判定對象物進行了接觸。
10. 如申請專利範圍第1項所記載的觸控檢測裝置，其中，進而，具有接觸判定確認電路，一旦藉由前述接觸判定電路判定對象物進行了接觸之後，為進而減少誤檢測的可能性，該接觸判定確認電路執行接觸判定確認動作。
11. 如申請專利範圍第10項所記載的觸控檢測裝置，其中，作為前述接觸判定確認動作，前述接觸判定確認電路在比通常的交流電壓施加時間更長的預定確認時段內，向前述振動激發元件施加交流電壓，根據前述確認時段內來自前述振動激發元件的輸出訊號，確認由前述接觸判定電路判定的接觸。
12. 如申請專利範圍第1項所記載的觸控檢測裝置，其中， 進而，具有調整施加於前述振動激發元件的交流電壓的頻率的頻率調整電路，該頻率調整電路將施加的交流電壓的頻率，調整為安裝有前述振動激發元件的前述檢測部的諧振頻率。
13. 如申請專利範圍第12項所記載的觸控檢測裝置，其中，前述頻率調整電路以不同頻率多次執行預定時間的交流電壓的施加，將停止施加交流電壓後來自前述振動激發元件的輸出訊號的振幅最大時的頻率，決定為安裝有前述振動激發元件的前述檢測部的諧振頻率。
14. 如申請專利範圍第13項所記載的觸控檢測裝置，其中，在停止施加交流電壓後輸出訊號的振幅最大時的頻率存在多個時，則前述頻率調整電路將這些使振幅最大的頻率中，向前述振動激發元件施加交流電壓的過程中前述輸出訊號的振幅變動最小的頻率，決定為安裝有前述振動激發元件的前述檢測部的諧振頻率。
15. 如申請專利範圍第12項所記載的觸控檢測裝置，其中，進而，具有對前述檢測部的諧振頻率和施加於前述振動激發元件的交流電壓的頻率之間偏差的產生進行檢測的頻率偏差檢測電路，一旦前述頻率偏差檢測電路檢測到頻率偏差，前述頻率調整電路會將交流電壓的頻率調整為與前述檢測部的諧振頻率一致。
16. 如申請專利範圍第15項所記載的觸控檢測裝置，其中，前述頻率調整電路，在前述頻率偏差檢測電路檢測到頻率偏差的狀態的持續時間在預定的頻率偏差判定時間以上時，執行頻率調整。
17. 如申請專利範圍第16項所記載的觸控檢測裝置，其中，在前述檢測部的諧振頻率比施加於前述振動激發元件的交流電壓的頻率低時，與前述檢測部的諧振頻率比施加於前述振動激發元件的交流電壓的頻率高時相比，前述頻率偏差判定時間設定得更長。
18. 如申請專利範圍第15項至第17項中任一項所記載的觸控檢測裝置，其中，前述頻率調整電路的構成為，在預定的頻率範圍內搜索前述檢測部的諧振頻率，並且能執行頻率搜索範圍不同的第1調整模式及第2調整模式，在前述第1調整模式中，在包括前述檢測部標準頻率的第1頻率範圍內搜索諧振頻率；在前述第2調整模式中，在包括現在交流電壓頻率且比前述第1頻率範圍窄的第2頻率範圍內搜索諧振頻率。
19. 如申請專利範圍第18項所記載的觸控檢測裝置，其中，進而，具有判定由前述頻率調整電路進行的頻率調整是否成功的判定電路，在前述第1調整模式中，當前述判 定電路判定前述頻率調整失敗時，會反復搜索諧振頻率直至前述頻率調整成功；在前述第2調整模式中，當前述判定電路判定前述頻率調整失敗時，不會反復搜索諧振頻率，而維持現在的交流電壓頻率。
20. 如申請專利範圍第19項所記載的觸控檢測裝置，其中，前述頻率調整電路的構成為，在預定頻率範圍內的多個頻率上向前述振動激發元件施加交流電壓，分別取得被施加交流電壓時來自前述振動激發元件的輸出訊號，通過分析這些輸出訊號的檢波波形執行頻率調整；在前述檢波波形中，當含有其波形在結束施加交流電壓後不呈單調遞減的情況時，前述判定電路判定由前述頻率調整電路執行的頻率調整為失敗。
21. 如申請專利範圍第19項所記載的觸控檢測裝置，其中，前述頻率調整電路的構成為，在預定頻率範圍內的多個頻率上向前述振動激發元件施加交流電壓，分別取得來自前述振動激發元件被施加交流電壓時的輸出訊號，根據這些輸出訊號搜索和確定諧振頻率，在所確定的諧振頻率的交流電壓停止施加後前述檢測部的振動能量未達到預定閾值的情況下，前述判定電路判定由前述頻率調整電路執行的頻率調整為失敗。
22. 如申請專利範圍第10項所記載的觸控檢測裝置，其中， 前述接觸判定電路暫時判定對象物進行了接觸之後，作為前述接觸判定確認動作，前述接觸判定確認電路向前述振動激發元件施加與通常的交流電壓頻率不同的確認頻率交流電壓，如果施加前述確認頻率交流電壓後，前述接觸判定電路依然判定了對象物的接觸，則確認對前述檢測部的接觸的判斷。
23. 一種供水開關裝置，為能夠通過觸控操作切換吐水和止水的供水開關裝置，其特徵為具有：申請專利範圍第1項至第22項中任一項所記載的觸控檢測裝置；具有前述檢測部的操作部；及根據前述觸控檢測裝置關於對象物是否接觸前述檢測部的判定進行開關的開關閥。