JP2006284201A - Human body detector - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、物体の近接、特に人体の近接を静電容量の変化により検出する静電容量式人体検出センサに関り、例えばトイレ内の衛生洗浄装置や便器洗浄装置などの衛生設備に人体が近接したことを検出して衛生設備の作動を制御するのに好適な静電容量式人体検出装置に関する。 The present invention relates to a capacitance type human body detection sensor that detects proximity of an object, in particular proximity of a human body, by a change in capacitance. For example, a human body is placed in a sanitary facility such as a sanitary washing device or a toilet bowl washing device in a toilet. The present invention relates to a capacitance type human body detection apparatus suitable for detecting the proximity and controlling the operation of a sanitary facility.
従来の衛生設備、例えば人体を洗浄する衛生洗浄装置において、衛生洗浄装置に人体が近接したことや便座に着座したことを検出するセンサとして、赤外線を用いた光電式測距センサや静電容量変化型センサなどが用いられている。 In conventional sanitary equipment, for example, a sanitary washing device that cleans the human body, as a sensor for detecting that the human body is close to the sanitary washing device or seated on the toilet seat, a photoelectric distance measuring sensor using infrared rays or a capacitance change A type sensor or the like is used.
前者の場合、衛生洗浄装置のケーシングに検知距離が異なる2つの光電式測距センサを取付け、長い検知距離の測距センサによって衛生洗浄装置に人体が近接したことを検出し、短い検知距離の測距センサによって便座に人が着座したことを検出している。(例えば特許文献1参照。) In the former case, two photoelectric distance measuring sensors with different detection distances are attached to the casing of the sanitary washing device, and the proximity of the human body to the sanitary washing device is detected by the distance detection sensor with a long sensing distance, and the short sensing distance is measured. The distance sensor detects that a person is seated on the toilet seat. (For example, refer to Patent Document 1.)
しかしながら、この測距センサにおいては赤外線を用いる関係上、赤外線が透過できるようにケーシングに窓を開設しなければならず、窓が目立ちデザイン性が損なわれるばかりでなく、トイレといった個室空間に設置されるので、センサがいたずらされて破壊されることが有る。 However, because this infrared sensor uses infrared rays, it is necessary to open windows in the casing so that infrared rays can be transmitted. Not only the windows stand out but the design is impaired, and they are installed in a private room space such as a toilet. Therefore, the sensor may be tampered with and destroyed.
又、後者の静電容量変化型センサは樹脂製便座の中に静電容量変化型センサの電極等を組み込むことによって電極が露出せず、便座に着座したことによって電極の静電容量が変化し、この変化をケーシング内に設けたコントローラで処理し、着座の有無を判定している。(例えば特許文献2参照)。 The latter capacitance change type sensor incorporates the electrode of the capacitance change type sensor in a resin toilet seat so that the electrode is not exposed, and the capacitance of the electrode changes by sitting on the toilet seat. The change is processed by a controller provided in the casing, and the presence or absence of seating is determined. (For example, refer to Patent Document 2).
しかしながら、静電容量変化型センサは周囲に存在する物体の影響を受け易く、且つ人体が近接したことによる電極の静電容量の変化は人体と電極との距離に大きく左右されるので、人体が電極に接触するか電極に極端に近づかないと検出できないものである。また、電極の静電容量の変化をケーシング内に設けたコントローラで処理する関係上、ケーシングに回動自在に取付けた便座のヒンジを通じて電極とコントローラを接続して微妙な静電容量の変化をコントローラに伝えなければならず、電極とコントローラとのコード間にノイズがのり易く、これも誤検知の原因となってしまう。
本発明は、上記問題を解決するためになされたもので、本発明の課題は、静電容量変化型センサの電極を非金属製部材内に隠蔽して設置できる特性を生かし、且つ電極周囲の物体の影響を受け難くして、従来の静電容量変化型センサに比べ検出距離が長く誤検出しにくい衛生設備用人体検出装置を提供することに有る。 The present invention has been made in order to solve the above-mentioned problems. The object of the present invention is to take advantage of the characteristic that the electrode of the capacitance change type sensor can be concealed and installed in a non-metallic member, and around the electrode. An object of the present invention is to provide a human body detection device for sanitary equipment that is less susceptible to an object and has a longer detection distance than a conventional capacitance change sensor and is less likely to be erroneously detected.
上記目的を達成するために請求項1記載の発明の人体検出装置は、正面側が露出した平板状の第1検出電極と、正面側の露出部分が前記第1検出電極を囲むと共に該露出部分の面積が前記第1検出電極の面積と異なる平板状の第2検出電極と、前記第1及び第2の検出電極の背面側に設置され前記第1及び第2の電極を囲む平板状の遮蔽電極とを備えた検出部、前記遮蔽電極に第1及び第2の検出電極と同じ電位を与える遮蔽電圧印加回路と、前記第1検出電極が形成する対接地容量と第2検出電極が形成する対接地容量を夫々検出し増幅して電圧出力を発生する第1及び第2の容量検出回路と、各電圧出力の差分に基いて出力電圧信号を発生する検出回路とを備えた制御部、とを具備してなり、衛生設備の非金属製部材の内部に前記検出部の正面側を非金属製部材の内面に向けて設置したことを特徴としている。 In order to achieve the above object, a human body detection device according to a first aspect of the present invention includes a flat plate-like first detection electrode whose front side is exposed, an exposed portion on the front side surrounding the first detection electrode, and the exposed portion. A plate-like second detection electrode having an area different from the area of the first detection electrode, and a plate-like shielding electrode which is provided on the back side of the first and second detection electrodes and surrounds the first and second electrodes A shielding voltage applying circuit that applies the same potential to the shielding electrode as the first and second detection electrodes, a grounding capacitance formed by the first detection electrode, and a pair formed by the second detection electrode A control unit including first and second capacitance detection circuits that detect and amplify a grounded capacitance to generate a voltage output, and a detection circuit that generates an output voltage signal based on a difference between the respective voltage outputs; The detection unit is provided inside a non-metallic member of a sanitary facility. The front side is characterized in that installed toward the inner surface of the non-metallic member.
このようにすることで、第1及び第2の検出電極が形成された正面側を、空間的に開放された検出領域範囲とすることが出来ると共に、背面側に遮蔽電極を備えることで非検出領域範囲に存在する物体や環境の影響を確実に排除でき、感知距離を長くした静電式の人体検出装置を提供することが出来る。 By doing in this way, while the front side in which the 1st and 2nd detection electrode was formed can be made into the detection area range opened spatially, it is not detected by providing a shielding electrode on the back side. It is possible to provide an electrostatic human body detection apparatus that can reliably eliminate the influence of an object or environment existing in a region range and has a long sensing distance.
また、前記制御部を実装した基板上に、前記検出部を設けることが好ましく、このようにすることで一つの基板上で人体の検出から信号処理まで行え、検出部と制御部間の距離が短く、その分ノイズがのりにくくなるをもって人体検出が確実になると共に、ノイズがのらない分、検出距離をより長くすことが出来る。 In addition, it is preferable to provide the detection unit on a substrate on which the control unit is mounted. By doing so, detection of a human body to signal processing can be performed on one substrate, and the distance between the detection unit and the control unit is increased. The human body can be reliably detected because the noise is shorter and the noise is less likely to travel, and the detection distance can be increased as much as the noise does not occur.
又、制御部をICチップ化して基板に設置するのが好ましく、このようにすることで、微少信号を制御する回路へのノイズのの影響を低減できその分検出距離をより一層長く出来ると共に基板自体がコンパクトになって人体検出装置の設置の自由度を高めることが出来る。 In addition, it is preferable that the control unit is formed as an IC chip on the substrate. By doing so, the influence of noise on the circuit for controlling the minute signal can be reduced, and the detection distance can be further increased and the substrate can be increased accordingly. The device itself becomes compact, and the degree of freedom of installation of the human body detection device can be increased.
更に、基板をフレキシブル基板にすることが好ましく、このようにすることで静電センサを設置する非金属製部材の内面が湾曲していてもこの湾曲に倣って人体検出装置を設置でき人体検出装置の設置自由度を一層高めることが出来る。 Furthermore, it is preferable that the substrate is a flexible substrate, so that even if the inner surface of the non-metallic member on which the electrostatic sensor is installed is curved, the human body detection device can be installed following the curve. The degree of freedom of installation can be further increased.
この検出部を、衛生洗浄装置の樹脂製ケーシングの前面側内面に設置すれば、人が便座に着座したことを確実に検出できるうえ、人が少し腰を動かしたりしても人体検出が切れず、人が便座から離座すると人体検出が切れるをもって、衛生洗浄装置の誤作動を防止できる。しかも、検出部をケーシング内に隠蔽できデザイン的にも優れた衛生洗浄装置にすることが出来る。 If this detector is installed on the front inner surface of the plastic casing of the sanitary washing device, it can reliably detect that a person has been seated on the toilet seat, and human body detection will not be interrupted even if the person moves a little. When the person is separated from the toilet seat, the detection of the human body is cut off, and the malfunction of the sanitary washing device can be prevented. In addition, the detection unit can be concealed in the casing, and a sanitary washing apparatus having an excellent design can be obtained.
この検出部を、自動洗浄機能を備えた便器の袴部前方内周面に向けて設置すれば、便器へ接離する人の脚を確実に検出出来るうえ、センサを陶器内に隠蔽できセンサが汚れず、便器が汚れても簡単に清掃できる。 If this detector is installed facing the front inner peripheral surface of the urinal of the toilet equipped with an automatic cleaning function, the leg of the person touching or leaving the toilet can be detected reliably, and the sensor can be hidden in the pottery. Even if the toilet is dirty, it can be easily cleaned.
本発明によれば、検出部を衛生洗浄装置のケーシング内などに隠蔽して設置でき、且つ電極周囲の物体や環境変化の影響を受けず、静電容量式の人体検出装置の検出距離を長くすることが可能になるという効果がある。 According to the present invention, the detection unit can be installed concealed in the casing of the sanitary washing device, and the detection distance of the capacitive human body detection device can be increased without being affected by objects around the electrode and environmental changes. There is an effect that it becomes possible to do.
以下本発明について説明すると、図1は本発明の人体検出装置をケーシング内に組み込んだ衛生洗浄装置の外観斜視図、図2は衛生洗浄装置のケーシングの模式的な断面図、図3は人体検出装置の平面図、図4は同、断面図、図5は同、回路ブロック図、図6は人体検出装置の検出距離と出力電圧の特性図、図7はICチップの要部の回路図、図8、図9は本発明の人体検出装置の検出領域を示す模式図、図10は本発明の人体検出装置を便器の袴部内に組み込んだ便器自動洗浄装置の外観斜視図、図11は便器袴部の横断面図、図12は人体検出装置の断面図、図13は検出部の別実施例の平面図、図14は同、断面図図15、図16は更に検出部の別実施例の断面図である。 Hereinafter, the present invention will be described. FIG. 1 is an external perspective view of a sanitary washing device in which the human body detection device of the present invention is incorporated in a casing, FIG. 2 is a schematic sectional view of the casing of the sanitary washing device, and FIG. 4 is a cross-sectional view, FIG. 5 is a circuit block diagram, FIG. 6 is a characteristic diagram of the detection distance and output voltage of the human body detection device, FIG. 7 is a circuit diagram of the main part of the IC chip, 8 and 9 are schematic views showing the detection region of the human body detection device of the present invention, FIG. 10 is an external perspective view of the toilet automatic cleaning device in which the human body detection device of the present invention is incorporated in the toilet bowl, and FIG. 11 is a toilet bowl. FIG. 12 is a cross-sectional view of the human body detection device, FIG. 13 is a plan view of another embodiment of the detection unit, FIG. 14 is a cross-sectional view of FIG. 15, and FIG. 16 is another embodiment of the detection unit. FIG.
図1において、1は便器2上面に設置され人体Hを洗浄するノズル3を備えた衛生洗浄装置であって、樹脂製のケーシング4に便座5や便蓋6が回動自在に取付けられると共に、図2に示すようにケーシング4内部前方に、便器2前方に向けて人体検出装置7が設けられている。
In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a sanitary washing apparatus provided on the upper surface of the
人体検出装置7は、図3、図4に示すようにプリント基板8の背面側に大きな長方形状を呈した平板状の遮蔽電極9を、また、この遮蔽電極9に対向して遮蔽電極9内に位置するようにプリント基板8の正面側に長方形状で平板状の第1の検出電極10、及び第1の検出電極10を所定の間隔を開けて囲む帯状を呈した第2の検出電極11を備えた検出部12と、遮蔽電極9の側方に人体の近接検出処理用のICチップからなる制御部13を設けている。そして各電極9、10、11とICチップ13間を接続後、これらの表面をレジスト膜14で被覆している。尚、15は検出信号を取出すコネクタである。
3 and 4, the human
これら各電極9、10、11は銅を基板8表面にプリントして形成しており、第1の検出電極10の面積S1は第2の検出電極11の面積S2より広く形成されている。そのため、第1及び第2の電極10、11に同じ電位(周期30KHz以上)を印加することによって、図5に示すように人体Hに対し形成される第1の検出電極10の静電容量Caは第2の検出電極11の静電容量Cbより大きくなっている。
Each of these
遮蔽電極9は、2つの検出電極10、11を囲んで検出方向X(基板8の表面側)とは逆の方向(基板8の裏面側)を静電遮蔽する。各電極9、10、11は制御部13に接続される。制御部13は、第1および第2の2つの容量検出回路16、17と、容量差検出回路18、遮蔽電圧印加回路19、タイミング制御回路20を備え、これらをIC回路で構成している。
The
第1および第2の検出電極10、11が人体Hに対して形成する静電容量Ca、Cbは、第1および第2の容量検出回路16、17により個別に検出・測定され、各測定出力は容量差検出回路18に入力される。容量差検出回路18は、2つの測定出力Ca、Cbの差(Ca−Cb)を出力する。この差出力Voの出力電圧には、人体Hの近接を判定するための情報が含まれており、差出力Voの出力電圧で人体H近接の有無を弁別する。
Capacitances Ca and Cb formed by the first and
遮蔽電極9は、第1および第2の検出電極10、11のいずれからも独立した電極であり、遮蔽電極9には、遮蔽電圧印加回路19により、第1および第2の検出電極10、11と同じ電位となるような遮蔽電圧が印加されるようになっている。このため、容量検出回路16、17は、第1および第2の検出電極10、11にそれぞれ同じ電位を与えながら対接地静電容量Ca、Cbを測定するように構成され、これにより、第1および第2の検出電極10、11と遮蔽電極9の間は電荷の充放電が行われず、その間の静電容量は等価的にキャンセルされる。
The
上記遮蔽電圧は必ずしも常時印加する必要は無く、少なくとも第1および第2の検出電極10、11の対接地静電容量Ca、Cbを測定する間だけ印加すればよい。具体的には、容量検出回路16、17が容量測定を開始するよりも若干先行するタイミングで遮蔽電圧の印加を開始し、容量検出回路16、17による測定動作が休止する間は、それに応じて遮蔽電圧の印加も休止させるようにしてよい。このため、図5に示す実施例ではタイミング制御回路20により、容量検出回路16、17と遮蔽電圧印加回路19間をタイミング同期させている。
The shielding voltage does not necessarily need to be applied all the time, and may be applied at least during the measurement of the grounding capacitances Ca and Cb of the first and
上記遮蔽電極9により、第1および第2の検出電極10、11は非検出方向から電気的に遮蔽され、検出方向Xに対してのみ静電容量Ca、Cbを形成する。図1、図2に示すように、樹脂製のケーシング4内の前方背面に基板8の表面側、即ち第1及び第2の検出電極10、11が露出する正面側を便器2前方に向けて検出部12を取付けることにより、検出方向Xを便器2の前方向きにすることができる。そして、その静電容量Ca、Cbは検出方向Xから近接する人体Hによって変化させられる。検出方向Xと反対側の非検出方向に存在する衛生洗浄装置1の熱交換器などの内部機器や便器洗浄タンク21などは遮蔽電極9との間で静電容量Csを形成するが、第1および第2の検出電極10、11の静電容量Ca、Cbへの影響は排除される。
The first and
ここで、検出方向Xにある人体Hから検出部12までの距離Lが離れている場合、検出電極10、11間に面積差(S1−S2)があるものの、人体Hが検出電極10、11にほんの少ししか影響を与えず、人体Hに対して第1の検出電極10が形成する静電容量Caと第2の検出電極11が形成する静電容量Cbとの間には、大きな差が生じない。この状態は差出力Voの出力電圧レベルが低く、人体Hが衛生洗浄装置1より遠く離れていると判定することができる。
Here, when the distance L from the human body H in the detection direction X to the
一方、人体Hが検出部12に近づくにつれ、人体が検出電極10、11に与える影響が徐々に大きくなって第1の検出電極10が形成する静電容量Caと第2の検出電極11が形成する静電容量Cbとの間に徐々に大きな差が生じるようになり、これに応じて差出力Voの出力電圧レベルが徐々に高くなる。
On the other hand, as the human body H approaches the
即ち、2つの導体間の静電容量は距離に反比例して増大するが、その増大カーブは対数的であって距離がある程度以下になったところから急上昇するをもって、人体Hによって検出電極10、11に形成される静電容量Ca、Cbも、第1および第2の検出電極10、11からの距離Lがある程度離れているところでは、2つの検出電極10、11にそれぞれに形成される静電容量そのものが小さくて、両者間の静電容量の差は極めて小さく(Ca−Cb≒0)、また距離Lによる変化も緩慢であるが、距離Lがある程度以下になると、その距離から検出電極10、11に形成される静電容量Ca、Cbが急に増大し、2つの静電容量(対接地容量)Ca、Cb間の差が急激に拡大(Ca−Cb>>0)する。従って、2つの検出電極10、11が形成する静電容量Ca、Cbを夫々測定してそれを取り出せば、その差出力Voの出力電圧は、図6に示すように人体がある距離まで検出部12に近接したところで大きく変化(急増大)する。
That is, the capacitance between the two conductors increases in inverse proportion to the distance, but the increase curve is logarithmic and rapidly rises from a point where the distance is below a certain level. The electrostatic capacitances Ca and Cb formed on the two
このように、上記差出力Voの出力電圧がある程度の距離、例えば衛生洗浄装置1のケーシング4前方約20cmに人体が近づいてきたときに生じる電圧を閾値Vxとすることで、差出力Voの出力電圧が閾値Vxを越えた時人体が近接したと判断することが出来る。これにより、人体Hの検出領域Aを空間的に開放された衛生洗浄装置1の前方の便座上方空間領域に形成することができるとともに、検出領域A外の周辺物体Sによる影響を回避して、誤動作の少ない近接検出が可能となっている。
In this way, by setting the output voltage of the difference output Vo to a certain distance, for example, the voltage generated when the human body approaches the front of the
尚、この閾値Vxを変えることで検出距離Lを任意に設定でき、この閾値Vxの調整部(図示せず)は制御部12、又は衛生洗浄装置1のコントローラの何れかに設ける。
The detection distance L can be arbitrarily set by changing the threshold value Vx, and an adjustment unit (not shown) for the threshold value Vx is provided in either the
2つの検出電極10、11に生じる対接地静電容量Ca、Cbは、検出領域Aに位置する樹脂ケーシング4により影響を受けるが、その影響は夫々2つの検出電極10、11に同じように現れその影響も小さく、検出作動にほとんど影響を与えない。又、検出領域Aに位置する埃や人体洗浄水などの空中浮遊物によっても変化するが、これらの空中浮遊物は分散状態であるため、それによる静電容量Ca、Cbの変化は2つの検出電極10、11にそれぞれ同じように現れる。したがって、それによって上述した近接検出動作が攪乱される度合は非常に小さく、実質的に無視することができる。つまり、空中浮遊物による検出誤作動も確実に回避することができる。
The grounding capacitances Ca and Cb generated in the two
図7は、ICチップ13に設けた制御部の要部の回路例を示し、この回路例では、演算アンプCVA、CVB、DAと、容量素子Cfa、Cfbと、抵抗R1a、R1b、R2a、R2bと、能動スイッチSsa、Ssb、Sss、Sfa、Sfbなどによって構成されている。
FIG. 7 shows a circuit example of a main part of the control unit provided in the
演算アンプCVA、容量素子Cfa、能動スイッチSsaおよびSfaは、第1の容量検出回路16を構成する。演算アンプCVB、容量素子Cfb、能動スイッチSsbおよびSfbは、第2の容量検出回路17を構成する。また、演算アンプDAと抵抗R1a、R1b、R2a、R2bは、容量差検出回路18を構成する。
The operational amplifier CVA, the capacitive element Cfa, and the active switches Ssa and Sfa constitute a first
第1および第2の容量検出回路16、17はそれぞれスイッチドキャパシタ動作により、第1および第2の検出電極10、11の対接地静電容量Ca、Cbを個別に検出測定する。スイッチドキャパシタ動作は、所定のタイミングで周期的に切替動作する第1の能動スイッチSsa、Ssbと、所定のタイミングで周期的にオン/オフ動作する能動スイッチSfa、Sfbとによって行われる。
The first and second
検出電極10、11の対接地静電容量Ca、Cbは、第1の能動スイッチSsa、Ssbにより、演算アンプCVA、CVBの反転入力(−)側、高インピーダンスの開放位置(Open)、接地電位GNDの間を周期的に切替接続される。演算アンプCVA、CVBは、その非反転入力(+)側が所定の基準電位Vrに接続されるとともに、その反転入力(−)側とアンプ出力の間に容量素子Cfa、Cfbが接続されて、一種の負帰還増幅回路を形成し、容量素子Cfa、Cfbはその負帰還路を形成する。この容量素子Cfa、Cfbには第2の能動スイッチSfa、Sfbが並列接続されている。
The grounding capacitances Ca and Cb of the
検出電極の対接地静電容量Ca、Cbが第1の能動スイッチSsa、Ssbを介して演算アンプCVA、CVBの反転入力(−)側に接続され、かつ第2の能動スイッチSfa、Sfbがオフのタイミングのとき、演算アンプCVA、CVBの出力には、反転入力(−)側と非反転入力(+)側間を仮装短絡させる負帰還動作により、対接地静電容量Ca、容量素子Cfaと、対接地静電容量Cb、容量素子Cfbとの容量比(インピーダンス比)に応じた電圧Va、Vbが現れる。 The ground capacitances Ca and Cb of the detection electrodes are connected to the inverting input (−) side of the operational amplifiers CVA and CVB via the first active switches Ssa and Ssb, and the second active switches Sfa and Sfb are off. At the timing, the outputs of the operational amplifiers CVA and CVB are connected to the grounded capacitance Ca and the capacitive element Cfa by a negative feedback operation of temporarily shorting between the inverting input (−) side and the non-inverting input (+) side. The voltages Va and Vb appear according to the capacitance ratio (impedance ratio) between the grounded electrostatic capacitance Cb and the capacitive element Cfb.
この出力電圧Va、Vbは、対接地静電容量Ca、Cbが反転入力(−)側から切り離された後も、第2の能動スイッチSfa、Sfbがオンに転じるまで保持される。第2の能動スイッチSfa、Sfbがオフからオンに転じると、容量素子Cfa、Cfbが短絡放電されて出力電圧Va、Vbがいったんリセットされる。このとき、第1の能動スイッチSsa、Ssbの切替位置が接地電位GNDに切り替わって、対接地静電容量Ca、Cbも放電リセットされる。 The output voltages Va and Vb are held until the second active switches Sfa and Sfb are turned on even after the grounding capacitances Ca and Cb are disconnected from the inverting input (−) side. When the second active switches Sfa and Sfb turn from off to on, the capacitive elements Cfa and Cfb are short-circuited and the output voltages Va and Vb are once reset. At this time, the switching position of the first active switches Ssa and Ssb is switched to the ground potential GND, and the grounding capacitances Ca and Cb are also discharged and reset.
このリセット動作の所定期間後、第2の能動スイッチSfa、Sfbが再度オフに転じて容量素子Cfa、Cfbを負帰還路に介在させる。この状態で、第1の能動スイッチSsa、Ssbが対接地静電容量Ca、Cbを演算アンプCVA、CVBの反転入力(−)側に再度接続する。すると、演算アンプCVA、CVBの出力には、その対接地静電容量Ca、Cbと容量素子Cfa、Cfbの容量比(インピーダンス比)に応じた電圧Va、Vbが再度現れる。 After a predetermined period of the reset operation, the second active switches Sfa and Sfb are turned off again, and the capacitive elements Cfa and Cfb are interposed in the negative feedback path. In this state, the first active switches Ssa and Ssb reconnect the grounding capacitances Ca and Cb to the inverting input (−) side of the operational amplifiers CVA and CVB. Then, voltages Va and Vb corresponding to the capacitance ratio (impedance ratio) between the grounded electrostatic capacitances Ca and Cb and the capacitive elements Cfa and Cfb appear again in the outputs of the operational amplifiers CVA and CVB.
このような動作が繰返されて、対接地容量Ca、Cbが周期的に測定され、演算アンプCVA、CVBからはその測定出力電圧Va、Vbが周期的に更新されて出力される。 By repeating such an operation, the grounding capacitances Ca and Cb are periodically measured, and the measured output voltages Va and Vb are periodically updated and output from the operational amplifiers CVA and CVB.
遮蔽電極9には、演算アンプCVA、CVBの非反転入力(+)側に与えられているのと同一の基準電位Vrが、第3の能動スイッチSssを介して印加される。第3の能動スイッチSssは、少なくとも第1の能動スイッチSsa、Ssbの接続位置が演算アンプの反転入力(−)側にある期間、つまり対接地静電容量Ca、Cbの測定動作が行われる期間は、基準電位Vrを遮蔽電極9に印加するように動作させられる。検出電極10、11もその測定動作期間では、演算アンプCVA、CVBによる仮想短絡動作により、基準電位Vrが印加される。これにより、検出電極10、11と遮蔽電極9間の容量が等価的にキャンセルされる。
The same reference potential Vr that is applied to the non-inverting input (+) side of the operational amplifiers CVA and CVB is applied to the shielding
容量差検出回路18は演算アンプCVA、CVBからそれぞれ出力される測定電圧Va、Vbの差を出力する。この実施例では、第1の検出電極10の対接地容量Caが第2の検出電極11の対接地容量Cbよりも大きくなった状態、すなわち人体が接近し、測定出力電圧Va、VbがVa>Vbの状態のときに差出力Voの出力電圧を発生する。
The capacitance
この差出力Voの出力電圧は、衛生洗浄装置1に人が近づいたことを示す制御情報として与えられる。即ち、この差出力Voを、コネクタ15を通じて衛生洗浄装置1のコントローラ(図示せず)に伝え、差出力Voが閾値Vxを越えた時、所定距離以内に人体が近づいたと判定し、例えばスイッチ動作による洗浄ノズル3からの人体洗浄を可能にする。
The output voltage of the difference output Vo is given as control information indicating that a person has approached the sanitary washing device 1. That is, this difference output Vo is transmitted to the controller (not shown) of the sanitary washing device 1 through the
尚、遮蔽電圧印加回路19、第1及び第2の容量検出回路16、17、容量差検出回路18等をICチップ13に集積し、各電極9、10、11を設けた基板8上に実装して人体検出装置7を構成し、且つ、電圧出力に変換して衛生洗浄装置1のコントローラに送信しているので、各電極9、10、11間とIC12間、人体検出装置7とコントローラ間にノイズがのりにくなるうえをもって、検出が確実になると共にノイズがのらない分、検出距離をより長くすことが可能になる。
The shield
尚、本発明の人体検出装置7において、面積S1が広い第1の検出電極10の周囲を面積S2が狭い第2の検出電極11で囲い、且つ、第1の容量検出回路16の出力を容量差検出回路18の演算アンプDAの非反転入力(+)側に、第2の容量検出回路17の出力を演算アンプDAの反転入力(−)側に接続している。
In the human
このようにすることで、第1の検出電極10と第2の検出電極11によって検出領域Aが決定され、図8に示すように、第2の検出電極11で囲われた第1の検出電極10の前方領域が検出領域Aとなる。
In this way, the detection region A is determined by the
即ち、人体Hが人体検出装置7の正面側から人体検出装置7の検出部12に近づいた場合、人体Hの接近で、面積が広い第1の検出電極10の対接地静電容量Ca方が、面積が狭い第2の検出電極11の対接地静電容量Cb方より静電容量の増加が大きくなる。そして、対接地静電容量Ca、Cbに応じた電圧出力Va、Vbに変換され、電圧出力の差(Va−Vb)がプラスなので、演算アンプDAから差出力Voの出力電圧が発生する。
That is, when the human body H approaches the
人体Hが検出部12の正面より上下左右側方から検出部12に近づいた場合、第2の検出電極11の対接地静電容量Cb方が、第1の検出電極10の対接地静電容量Caより先に増加するをもって、対接地静電容量Cbが対接地静電容量Caより大きい間、即ち電圧に変換された電圧出力の差(Va−Vb)がマイナス状態の間は、演算アンプDAからは出力電圧が発生しないのである。
When the human body H approaches the
従って、上述の実施例のように、第1の検出電極10の面積S1と、第1の電極を囲む第2の電極11の面積S2において、S1>S2で、且つ、第1の容量検出回路16の出力を容量差検出回路18の演算アンプDAの非反転入力(+)側に、第2の容量検出回路17の出力を演算アンプDAの反転入力(−)側に接続すると、検出部12の検出領域Aは図8に示すようになり、衛生洗浄装置1の樹脂製ケーシング4前面に図2のように設置すると、検出領域Aは便座5後方上部になり、便座5に着座しようとしている人体Hを検出でき、好適である。
Therefore, as in the above-described embodiment, in the area S1 of the
尚、第1の検出電極10の面積S1と、第1の電極を囲む第2の電極11の面積S2において、S1>S2で、且つ、第1の容量検出回路16の出力を容量差検出回路18の演算アンプDAの反転入力(−)側に、第2の容量検出回路17の出力を演算アンプDAの非反転入力(+)側に接続した場合は、上述とは逆の関係になり、人体Hが検出部12の正面側から近づいた場合は演算アンプDAからは出力電圧が発生せず、人体Hが検出部12の正面より上下左右側方から人体検出装置7に近づいた場合は演算アンプDAからは出力電圧が発生するので、検出部12検出領域Aは図9に示すようになりる。このような検出領域の検出部12は、例えば便器2の側方の壁面内に設置し、トイレ内に人が入室したことを検出する場合などにおいて利用できる。
In the area S1 of the
このように、第1の検出電極10と、第1の電極を囲む第2の電極11と、夫々の容量検出回路16、17出力端の容量差検出回路18の演算アンプDAへの非反転入力(+)、反転入力(−)の何れかへの接続によって、検出部12の検出領域Aを任意の領域に設定することが可能である。
Thus, the non-inverting input to the operational amplifier DA of the
又、第1の検出電極10の形状や、第1の電極を囲む第2の電極11の幅や形状によっても検出部12の検出領域Aを任意の領域に設定することが可能である。
Further, the detection region A of the
次に、図10、図11に示す衛生設備として便器2の自動洗浄装置22に本発明の人体検出装置7を用いた例について説明すると、静電センサが陶磁器を透過して人体Hなどを検出できる特性を生かし、陶器製便器2の袴部23の内周面に正面を向けて人体検出装置7を設置している。
Next, an example in which the human
この実施例では、人体検出装置7は、図12に示すように、基板8として細長い長方形状のフレキシブル基板を用い、基板8表面に長方形状の遮蔽電極9を印刷し、その上に両面に接着剤を塗布したPET樹脂フィルムなどの絶縁フィルム24を介して、夫々アルミ箔製で遮蔽電極9より小さな長方形状の第2の電極11と、第2の電極11より小さな長方形状の第1の電極10を順に積層し、基板8裏面にはICチップ13、コネクタ15を実装している。
In this embodiment, as shown in FIG. 12, the human
この場合、第2の電極11において、第1の電極10で覆われた以外の露出部分の面積をS2、第1の電極10の面積S1より小さくしておく。このようにすることで、第2の電極11において、第1の電極10で覆われた部分は第1の電極10で静電遮蔽されるをもって、実質上、図3、図4に示す人体検出装置7と何ら変らない検出特性を得られる。
In this case, in the
而して、図11に示すように、フレキシブルな基板8の特性を生かし、湾曲した袴部23前側内面に、検出方向Xが便器2前方になるようにフレキシブル基板8の長辺側を湾曲した形状に倣って人体検出装置7を接着する。このようにすることで、検出エリアAは平面略扇形の薄い空間領域となる。そして、上述の第1実施例と同様に、便器2前方空間に位置する人体Hの脚部を確実に検出し、人体Hを検出した時間が所定時間継続した後人体検出が無くなると、便器洗浄バルブ機構(図示せず)が自動的に作動して便器2を洗浄する。
Thus, as shown in FIG. 11, taking advantage of the characteristics of the
本発明は上述の実施例に限定されること無く、種々の変形が可能であり、例えば図3、図4に示す人体検出装置7の検出部12を変形例として、図13、図14に示すように遮蔽電極9を基板8の裏面側だけではなく、基板8の表面側に第2の検出電極11を囲むように第2の電極11の周囲に設けても良い。この場合、基板8の裏面側及び表面側に設けた遮蔽電極9同志を同電位にするように導通させる。このようにすることで、基板8表面と同一平面上、言い換えれば第1及び第2の検出電極と同一平面状に存在する物体の存在による影響を排除でき、第1及び第2の検出電極前方に近接する人体をより一層安定して検出できる。
The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications are possible. For example, the
又、検出部12を図15に示すような多層基板で構成することも可能である。即ちこの実施例では、基板8の一方には基板8の両面に第1の電極10及び第2の電極11を設け、基板8の他方に遮蔽電極9を設けて両方の基板8、8を絶縁性接着剤(図示せず)で一体化している。勿論、基板8の一方に第1の電極10を、他方の基板8の両面に第2の電極11及び遮蔽電極9を設けて両方の基板8、8を組合せても良い。
It is also possible to configure the
又、検出部12を基板に設けず、例えば図16に示すように3枚の金属箔や金属板で各電極9、10、11を構成し、これらの電極9、10、11間に絶縁フィルム24を介在させて、検出部12を形成しても良い。そして検出部12と分離した制御部13に、検出部12を接続して、人体検出装置7を構成しても良い。
In addition, the
尚、検出部と制御部を基板に設ける場合、ICチップやコネクタの基板への実装面は表面側、裏面側何れでも良く、また実装位置も任意で、人体検出装置を設置する部位に応じて適宜決めれば良い。 When the detection unit and the control unit are provided on the board, the mounting surface of the IC chip or the connector on the board may be either the front side or the back side, and the mounting position is arbitrary, depending on the part where the human body detection device is installed. What is necessary is just to decide suitably.
更に制御部をICチップ化する必要はなく、通常の基板に回路部品を実装しても良い。 Further, the control unit does not need to be an IC chip, and circuit components may be mounted on a normal substrate.
各電極の形状も長方形状にする必要はなく、正方形、円形、楕円形、台形など任意の形状にすることが出来、各電極の形状を異ならせても良い。 The shape of each electrode does not need to be rectangular, but can be any shape such as square, circle, ellipse, trapezoid, and the shape of each electrode may be different.
更に衛生設備は、便器、洗面器、手洗い器などが有り、検出部をこれらの機器の中に組み込んだり、これらの機器が設置された壁面内、例えば樹脂パネルやタイルなどの非金属製カバー背面に設置しても良く、これらを利用する人の検出に本発明の静電センサを用いることができる。又、衛生洗浄装置においては、便座内部に検出部を組み込んでも良い。尚、非金属製部材として陶磁器、樹脂、木などが挙げられる。 Furthermore, sanitary facilities include toilets, washbasins, hand-washers, etc., and the detector is built into these devices, or inside the walls where these devices are installed, such as the back of non-metallic covers such as resin panels and tiles. The electrostatic sensor of the present invention can be used for detection of a person using these. In the sanitary washing device, a detection unit may be incorporated inside the toilet seat. Examples of the non-metallic member include ceramics, resin, and wood.
本発明で開示された人体検出装置は、衛生設備機器以外の分野においても、人体や動物の検出にも適用できる。例えば、車両用シートに人が着座したことを検出する装置にも応用出来る。又、閾値電圧を高くするなどして検出距離を短くし、非接触式パネルスイッチとして用いることも可能である。 The human body detection device disclosed in the present invention can be applied to the detection of human bodies and animals in fields other than sanitary equipment. For example, the present invention can be applied to a device that detects that a person is seated on a vehicle seat. It is also possible to shorten the detection distance by increasing the threshold voltage, etc., and use it as a non-contact type panel switch.
1…衛生洗浄装置
2…便器
3…洗浄ノズル
4…ケーシング
5…便座
6…便蓋
7…人体検出装置
8…基板
9…遮蔽電極
10…第1の検出電極
11…第2の検出電極
12…検出部
13…制御部(IC)
14…レジスト膜
15…コネクタ
16…第1の容量検出回路
17…第2の容量検出回路
18…容量差検出回路
19…遮蔽電圧印加回路
20…タイミング制御回路
21…便器洗浄タンク
22…便器自動洗浄装置
23…袴部
24…絶縁フィルム
A…検出領域
H…人体
L…距離
X…検出方向
Ca、Cb、Cs…静電容量
Cfa、Cfb…容量素子
CVA、CVB、DA…演算アンプ
R1a、R1b、R2a、R2b…抵抗
Ssa、Ssb、Sss、Sfa、Sfb…能動スイッチ
S1、S2…面積
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ...
DESCRIPTION OF SYMBOLS 14 ... Resist
Claims (6)
前記遮蔽電極に第1及び第2の検出電極と同じ電位を与える遮蔽電圧印加回路と、前記第1検出電極が形成する対接地容量と第2検出電極が形成する対接地容量を夫々検出し増幅して電圧出力を発生する第1及び第2の容量検出回路と、各電圧出力の差分に基いて出力電圧信号を発生する検出回路とを備えた制御部と、
を具備してなり、
衛生設備の非金属製部材の内部に前記検出部の正面側を非金属製部材の内面に向けて設置したことを特徴とする人体検出装置。 A flat plate-like first detection electrode whose front side is exposed, and a flat plate-like second detection whose exposed portion on the front side surrounds the first detection electrode and whose area is different from the area of the first detection electrode. A detection unit comprising: an electrode; and a flat shield electrode disposed on the back side of the first and second detection electrodes and surrounding the first and second detection electrodes;
A shield voltage application circuit that applies the same potential to the shield electrode as the first and second detection electrodes, and a ground capacitance formed by the first detection electrode and a ground capacitance formed by the second detection electrode are detected and amplified, respectively. A control unit including first and second capacitance detection circuits that generate a voltage output and a detection circuit that generates an output voltage signal based on a difference between the voltage outputs;
Comprising
A human body detection device, wherein a front side of the detection unit is installed in a non-metallic member of a sanitary facility with an inner surface of the non-metallic member.
A ceramic toilet having an automatic cleaning function, comprising the human body detection device according to any one of claims 1 to 4, wherein the non-metallic member is a urinal of the toilet, and the front side of the detection unit The toilet is installed toward the front inner peripheral surface of the buttock to detect a human body that contacts and separates from the toilet.
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Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2010175443A (en) * | 2009-01-30 | 2010-08-12 | Fujikura Ltd | Occupant posture detecting apparatus and occupant posture detecting method |
JP2010181369A (en) * | 2009-02-09 | 2010-08-19 | Panasonic Corp | Human body detection sensor |
JP2010180665A (en) * | 2009-02-09 | 2010-08-19 | Panasonic Corp | Sanitary washing toilet seat |
JP2011242297A (en) * | 2010-05-19 | 2011-12-01 | Nippon Soken Inc | Occupant detector |
WO2017170305A1 (en) * | 2016-03-29 | 2017-10-05 | ライフロボティクス株式会社 | Proximity sensor device and robot arm mechanism |
CN109844894A (en) * | 2016-10-31 | 2019-06-04 | 生活机器人学股份有限公司 | Proximity sensor device and mechanical arm mechanism |
KR20200002736A (en) * | 2019-12-20 | 2020-01-08 | 주광철 | An automatic control system for the enterance light using a presence sensor |
CN111183372A (en) * | 2017-10-04 | 2020-05-19 | 阿尔卑斯阿尔派株式会社 | Electrostatic sensor and door handle |
-
2005
- 2005-03-31 JP JP2005100810A patent/JP2006284201A/en not_active Withdrawn
Cited By (12)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2010175443A (en) * | 2009-01-30 | 2010-08-12 | Fujikura Ltd | Occupant posture detecting apparatus and occupant posture detecting method |
US8676447B2 (en) | 2009-01-30 | 2014-03-18 | Fujikura Ltd. | Occupant posture sensing apparatus and occupant posture sensing method |
JP2010181369A (en) * | 2009-02-09 | 2010-08-19 | Panasonic Corp | Human body detection sensor |
JP2010180665A (en) * | 2009-02-09 | 2010-08-19 | Panasonic Corp | Sanitary washing toilet seat |
JP2011242297A (en) * | 2010-05-19 | 2011-12-01 | Nippon Soken Inc | Occupant detector |
WO2017170305A1 (en) * | 2016-03-29 | 2017-10-05 | ライフロボティクス株式会社 | Proximity sensor device and robot arm mechanism |
CN108885276A (en) * | 2016-03-29 | 2018-11-23 | 生活机器人学股份有限公司 | Proximity sensor device and mechanical arm mechanism |
JPWO2017170305A1 (en) * | 2016-03-29 | 2019-02-14 | ライフロボティクス株式会社 | Proximity sensor device and robot arm mechanism |
CN109844894A (en) * | 2016-10-31 | 2019-06-04 | 生活机器人学股份有限公司 | Proximity sensor device and mechanical arm mechanism |
CN111183372A (en) * | 2017-10-04 | 2020-05-19 | 阿尔卑斯阿尔派株式会社 | Electrostatic sensor and door handle |
KR20200002736A (en) * | 2019-12-20 | 2020-01-08 | 주광철 | An automatic control system for the enterance light using a presence sensor |
KR102372417B1 (en) * | 2019-12-20 | 2022-03-07 | 주광철 | An automatic control system for the enterance light using a presence sensor |
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