JP2992859B2 - Sanitary equipment using distance sensor - Google Patents
Sanitary equipment using distance sensorInfo
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Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、自動水栓，便器洗浄装
置，温水洗浄便座，ハンドドライヤ−，温風発生機付化
粧台等の衛生装置に関するものであり、詳しくは、半導
***置検出素子を利用して三角測量法により被測定物と
の間の距離を測定し、その距離デ−タを人体検知器等と
して用いる距離センサを備えた衛生装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a sanitary device such as an automatic faucet, a toilet flushing device, a hot water flushing toilet seat, a hand dryer, and a dressing table with a hot air generator. The present invention relates to a sanitary apparatus provided with a distance sensor that measures a distance from an object to be measured by a triangulation method using the distance data and uses the distance data as a human body detector or the like.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来、図２に示すように、半導***置検
出素子（Ｐｏｓｉｔｉｏｎ Ｓｅｎｓｉｔｉｖｅ Ｐｈ
ｏｔｏ Ｄｅｔｅｃｔｏｒ）１を受光素子として用い、
発光素子２からの投光が被測定物３で反射した光が受光
される半導***置検出素子１上のスポット位置を検出
し、三角測量の原理を利用して被測定物３との間の距離
ｄを測定する距離センサ５を用いて人体等を検出し、電
磁バルブ，温風ファン等を駆動制御する自動水栓，便器
洗浄装置，温水洗浄便座，ハンドドライヤ−，温風発生
機付化粧台等の衛生装置がある。上記三角測量の原理
は、半導***置検出素子１の二つの端子から得られる光
電流値をそれぞれ電圧値に変換し、これらの電圧値に基
づいて距離ｄを演算するものである。2. Description of the Related Art Conventionally, as shown in FIG. 2, a semiconductor position detecting element (Position Sensitive Ph) is used.
auto detector) 1 as a light receiving element,
A spot position on the semiconductor position detecting element 1 at which light emitted from the light emitting element 2 is reflected by the measured object 3 is received, and the distance between the light emitting element 2 and the measured object 3 is measured using the principle of triangulation. Automatic faucet for detecting the human body using the distance sensor 5 for measuring d and controlling the operation of an electromagnetic valve, a warm air fan, etc., a toilet flushing device, a warm water flush toilet seat, a hand dryer, a dressing table with a warm air generator Etc. There are sanitary equipment. The principle of the triangulation is to convert the photocurrent values obtained from the two terminals of the semiconductor position detecting element 1 into voltage values and calculate the distance d based on these voltage values.
【０００３】図３は、上記従来の衛生装置に用いられる
距離センサ５の回路図であり、図３に示すように半導体
位置検出素子１の二つの端子から得られるそれぞれの光
電流値Ｉ１，Ｉ２を、電圧値Ｖ１，Ｖ２に変換するため
に電流／電圧変換回路１１，１２が用いられる。電流／
電圧変換回路１１は、オペアンプＯＰ１と抵抗Ｒ１とか
ら成り、電流／電圧変換回路１２は、オペアンプＯＰ２
と抵抗Ｒ２とから成っている。FIG. 3 is a circuit diagram of a distance sensor 5 used in the above-mentioned conventional sanitary apparatus. As shown in FIG. 3, respective photocurrent values I1, I2 obtained from two terminals of the semiconductor position detecting element 1 are shown in FIG. Are converted to voltage values V1 and V2, current / voltage conversion circuits 11 and 12 are used. Current /
The voltage conversion circuit 11 includes an operational amplifier OP1 and a resistor R1, and the current / voltage conversion circuit 12 includes an operational amplifier OP2.
And a resistor R2.
【０００４】オペアンプＯＰ１の出力側にはコンデンサ
Ｃ１が接続され、オペアンプＯＰ２の出力側にはコンデ
ンサＣ２が接続されている。また、コンデンサＣ１には
抵抗Ｒ２１を入力抵抗とする積分回路１３が接続され、
コンデンサＣ２には抵抗Ｒ２２を入力抵抗とする積分回
路１４が接続されている。この積分回路１３，１４はオ
ペアンプ回路で構成され、電流／電圧変換回路１１，１
２から出力された電圧値Ｖ１，Ｖ２を平均化するために
設けられている。そして、この積分回路１３，１４で平
均化された電圧値Ｖ１，Ｖ２がＡ／Ｄ変換器２３，２４
でディジタル値に変換されたあとマイクロコンピュ−タ
１５に入力されると、マイクロコンピュ−タ１５は、平
均化された電圧値Ｖ１，Ｖ２のディジタル値に基づいて
前記三角測量の原理で半導***置検出素子１と被測定物
３との間の距離を演算し、その距離がしきい値以下であ
る場合に検知信号を出力する。A capacitor C1 is connected to the output side of the operational amplifier OP1, and a capacitor C2 is connected to the output side of the operational amplifier OP2. An integrating circuit 13 having a resistor R21 as an input resistor is connected to the capacitor C1.
An integrating circuit 14 having a resistor R22 as an input resistor is connected to the capacitor C2. The integrators 13 and 14 are composed of operational amplifier circuits, and the current / voltage converters 11, 1
2 is provided for averaging the voltage values V1 and V2 output from the control unit 2. Then, the voltage values V1 and V2 averaged by the integration circuits 13 and 14 are converted into A / D converters 23 and 24.
Is converted into a digital value by the microcomputer and inputted to the microcomputer 15, the microcomputer 15 detects the semiconductor position based on the averaged digital values of the voltage values V1 and V2 according to the principle of the triangulation. A distance between the element 1 and the device under test 3 is calculated, and a detection signal is output when the distance is equal to or smaller than a threshold value.
【０００５】一方、マイクロコンピュ−タ１５には、抵
抗Ｒ３を介してトランジスタＱ１が接続されており、マ
イクロコンピュ−タ１５から投光パルスが出力される
と、トランジスタＱ１がその投光パルスに同期してオン
される。そしてトランジスタＱ１のオン時に電源電圧Ｖ
Ｂから発光素子２に電流が通電され、発光素子２から間
欠投光される。また、マイクロコンピュ−タ１５にはＡ
／Ｄ変換器２５が接続され、そのＡ／Ｄ変換器２５には
可変抵抗器ＶＲ２６が接続されており、その可変抵抗器
ＶＲ２６の調節により前記検知距離のしきい値が設定さ
れる。On the other hand, a transistor Q1 is connected to the microcomputer 15 via a resistor R3. When a light emission pulse is output from the microcomputer 15, the transistor Q1 is synchronized with the light emission pulse. And turned on. When the transistor Q1 is turned on, the power supply voltage V
A current flows from B to the light emitting element 2, and the light emitting element 2 emits light intermittently. The microcomputer 15 has A
A / D converter 25 is connected, and a variable resistor VR26 is connected to the A / D converter 25. The threshold of the detection distance is set by adjusting the variable resistor VR26.
【０００６】発光素子２から間欠投光される結果、被測
定物３で反射した反射光は間欠的に半導***置検出素子
１で受光される。そのため、電流／電圧変換回路１１，
１２から出力される電圧値Ｖ１，Ｖ２は投光時と非投光
時で変化する。そのため、マイクロコンピュ−タ１５
は、投光及び非投光タイミングそれぞれにおける電圧値
Ｖ１，Ｖ２の変動分をディジタル値で演算し、その変動
分について半導***置検出素子１と被測定物３との間の
距離を演算したうえ、その距離がしきい値以下である場
合に検知信号を出力する。尚、電流／電圧変換回路１１
から出力される電圧値Ｖ１は、基準電圧Ｅ１との差（Ｖ
１＝Ｅ１−Ｉ１・Ｒ１）に基づくものであり、電流／電
圧変換回路１２から出力される電圧値Ｖ２は、基準電圧
（Ｅ１＋Ｅ２）との差｛Ｖ２＝（Ｅ１＋Ｅ２）＋（Ｉ１
＋Ｉ２）・Ｒ２｝に基づくものである。[0006] As a result of intermittent light emission from the light emitting element 2, the reflected light reflected by the DUT 3 is intermittently received by the semiconductor position detecting element 1. Therefore, the current / voltage conversion circuit 11,
The voltage values V1 and V2 output from 12 change between light emission and non-light emission. Therefore, the microcomputer 15
Calculates digital values of fluctuations of the voltage values V1 and V2 at each of the light emission and non-light emission timings, and calculates the distance between the semiconductor position detecting element 1 and the device under test 3 for the fluctuations. If the distance is equal to or smaller than the threshold, a detection signal is output. The current / voltage conversion circuit 11
Is different from the reference voltage E1 (V
1 = E1−I1 · R1), and the voltage value V2 output from the current / voltage conversion circuit 12 is the difference ΔV2 from the reference voltage (E1 + E2) ΔV2 = (E1 + E2) + (I1)
+ I2) .R2}.
【０００７】[0007]
【発明が解決しようとする課題】上記従来の距離センサ
５では、電圧値Ｖ１，Ｖ２をディジタル値に変換する際
に用いられるＡ／Ｄ変換器２３，２４、及びしきい値設
定回路のＡ／Ｄ変換器２５は、安価な８ビットタイプが
用いられている。従って、この８ビットタイプＡ／Ｄ変
換器の最大組み合わせ出力は２５６段階であり、０〜２
５５までの値しか取ることができない。即ち、半導***
置検出素子１で受光される受光ポイントの最大分解能は
２５５であり、また、しきい値設定回路のＡ／Ｄ変換器
２５のディジタル出力値をＶとすればＶ＝０〜２５５の
範囲でしか設定できない。しきい値を（Ｊ／Ｉ）ｓ、
（但しＪはＡ／Ｄ変換器２３の出力値であり、ＩはＡ／
Ｄ変換器２４の出力値である）とすれば、マイクロコン
ピュ−タ１５は、Ｊ／Ｉの値と、しきい値（Ｊ／Ｉ）ｓ
とを比較し、Ｊ／Ｉの値がしきい値（Ｊ／Ｉ）ｓより小
さい場合に人体等の検知信号を出力する。In the conventional distance sensor 5, the A / D converters 23 and 24 used for converting the voltage values V1 and V2 into digital values and the A / D converter of the threshold value setting circuit are used. As the D converter 25, an inexpensive 8-bit type is used. Therefore, the maximum combination output of this 8-bit type A / D converter is 256 stages,
It can only take values up to 55. That is, the maximum resolution of the light receiving point received by the semiconductor position detecting element 1 is 255, and if the digital output value of the A / D converter 25 of the threshold value setting circuit is V, V = 0 to 255 Can be set only in the range. The threshold is (J / I) s,
(Where J is the output value of the A / D converter 23 and I is the A / D
The output value of the D converter 24), the microcomputer 15 calculates the value of J / I and the threshold value (J / I) s
And outputs a detection signal of a human body or the like when the value of J / I is smaller than the threshold value (J / I) s.
【０００８】図２において、設定する距離をｄ、レンズ
２１，２２間の距離をＢ、レンズ２１，２２と半導***
置検出素子１間の距離をｆ、半導***置検出素子１の受
光可能な長さをＬとすれば、Ｉが２５５の場合、Ｊは１
ステップで設定可能である。このとき、Ｉ／Ｊ＝（Ｌ・
ｄ）／（Ｂ・ｆ）より、ｄ＝（Ｉ・Ｂ・ｆ／Ｌ）×（１
／Ｊ）となり、上記の条件では（Ｉ・Ｂ・ｆ／Ｌ）が固
定値になるため、ｄはＪに反比例するのでｄは遠方設定
ほどステップ幅が広い。図４は、ｄ＝（Ｉ・Ｂ・ｆ／
Ｌ）×（１／Ｊ）を模式的に示したグラフであり、遠方
ほどラフな設定（ステップ幅が広い設定）になるという
ことを示したものである。勿論、Ａ／Ｄ変換器２３，２
４、及びしきい値設定回路のＡ／Ｄ変換器２５をビット
数の大きなものにすれば、ある程度この問題を解決する
ことが可能であるが、コストが高くなるという問題があ
る。In FIG. 2, the distance to be set is d, the distance between the lenses 21 and 22 is B, the distance between the lenses 21 and 22 and the semiconductor position detecting element 1 is f, and the length at which the semiconductor position detecting element 1 can receive light. Is L, if I is 255, J is 1
It can be set in steps. At this time, I / J = (L ·
From d) / (B · f), d = (IB · f / L) × (1
/ J), and (IB · f / L) is a fixed value under the above conditions, and d is inversely proportional to J. Therefore, d is set farther and the step width is wider. FIG. 4 shows that d = (I.B.f /
L) × (1 / J) is a graph schematically showing that the farther the distance, the rougher the setting (the setting with a wider step width). Of course, the A / D converters 23 and 2
4. If the number of bits of the A / D converter 25 of the threshold setting circuit is increased, this problem can be solved to some extent, but there is a problem that the cost increases.
【０００９】そこで本発明では、設定する距離ｄが遠方
でも、近くでもステップ幅が均一にできるような距離セ
ンサをコストを上げずに提供し、この距離センサを用い
た衛生装置が使用者等を正確に検知できるようにするこ
とを解決すべき技術的課題とするものである。Therefore, in the present invention, a distance sensor capable of making the step width uniform even when the set distance d is far or near is provided without increasing the cost, and a sanitary device using this distance sensor is useful for a user or the like. It is a technical problem to be solved to enable accurate detection.
【００１０】[0010]
【課題を解決するための手段】上記課題解決のための技
術的手段は、間欠投光タイミングに同期して投光する発
光素子と、光の入射位置に対応して比例的に光電流が通
電される受光素子としての半導***置検出素子と、前記
半導***置検出素子の光電流のそれぞれを電圧に変換す
る電流／電圧変換回路と、その電流／電圧変換回路から
出力されたそれぞれの電圧をコンデンサと抵抗とを介し
て入力し平均化するオペアンプ使用の積分回路と、平均
化された前記それぞれの電圧をディジタル値に変換する
Ａ／Ｄ変換回路と、各Ａ／Ｄ変換回路から出力されたそ
れぞれのディジタル値に基づいて被検知体と前記半導体
位置検出素子間の距離を三角測量法の原理で演算し、そ
の距離がしきい値以下であるとき被検知体を検知し、そ
の検知信号を出力する距離演算手段とを有する距離セン
サを用いた自動水栓，便器洗浄装置等の衛生装置におい
て、前記積分回路を構成する前記それぞれのオペアンプ
の入力端子に直列に接続された抵抗の一方を抵抗値可変
とすることである。Technical means for solving the above problems include a light emitting element which emits light in synchronization with an intermittent light emission timing, and a photocurrent which is proportionally applied to a light incident position. A semiconductor position detection element as a light receiving element, a current / voltage conversion circuit for converting each of the photocurrents of the semiconductor position detection element into a voltage, and a capacitor for each voltage output from the current / voltage conversion circuit. An integrating circuit using an operational amplifier for inputting and averaging through a resistor, an A / D conversion circuit for converting the respective averaged voltages into digital values, and a respective output from each A / D conversion circuit; The distance between the detected object and the semiconductor position detecting element is calculated based on the digital value according to the principle of triangulation, and when the distance is equal to or less than a threshold value, the detected object is detected, and the detection signal is output. In a sanitary device such as an automatic faucet or a toilet flushing device using a distance sensor having distance calculating means, one of the resistors connected in series to the input terminal of each of the operational amplifiers constituting the integrating circuit has a resistance value. Variable.
【００１１】[0011]
【作用】上記構成の距離センサを用いた自動水栓，便器
洗浄装置等の衛生装置によれば積分回路を構成する前記
それぞれのオペアンプの入力端子に直列に接続された抵
抗の一方を可変抵抗器としたため、各積分回路で平均化
され、各Ａ／Ｄ変換回路でディジタル値に変換された二
つの光電流変換電圧が例えば１対１になるように可変抵
抗器を調節し、しきい値を設定すれば、被検知体と距離
センサとの間の距離は、それぞれのオペアンプの入力端
子に直列に接続された二つの抵抗の抵抗値の比率に比例
した値になり、検出距離が遠方でも近くでもステップ幅
が一定になる。According to a sanitary device such as an automatic faucet or a toilet flushing device using the distance sensor having the above structure, one of the resistors connected in series to the input terminal of each of the operational amplifiers constituting the integrating circuit is replaced with a variable resistor. Therefore, the variable resistor is adjusted so that the two photocurrent conversion voltages averaged in each integration circuit and converted into digital values in each A / D conversion circuit are, for example, one-to-one, and the threshold value is adjusted. If set, the distance between the object to be detected and the distance sensor will be a value proportional to the ratio of the resistance values of the two resistors connected in series to the input terminals of the respective operational amplifiers. But the step width is constant.
【００１２】[0012]
【実施例】次に、本発明の一実施例を図面を参照しなが
ら説明する。図１は、自動水栓，便器洗浄装置，温水洗
浄便座，ハンドドライヤ−，温風発生機付化粧台等の衛
生装置に備えられた距離センサ１０の電子回路である。Next, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 shows an electronic circuit of a distance sensor 10 provided in a sanitary device such as an automatic faucet, a toilet flushing device, a hot water flush toilet seat, a hand dryer, and a dressing table with a hot air generator.
【００１３】以下、距離センサ１０について説明する。
尚、前記従来の距離センサ５を構成する部品と同一部品
については同一符号で説明する。図１に示すように半導
***置検出素子１の二つの端子から得られるそれぞれの
光電流値Ｉ１，Ｉ２を、電圧値Ｖ１，Ｖ２に変換するた
めの電流／電圧変換回路１１は、オペアンプＯＰ１と抵
抗Ｒ１とから成り、電流／電圧変換回路１２は、オペア
ンプＯＰ２と抵抗Ｒ２とから成っている。Hereinafter, the distance sensor 10 will be described.
The same components as those of the conventional distance sensor 5 are denoted by the same reference numerals. As shown in FIG. 1, a current / voltage conversion circuit 11 for converting respective photocurrent values I1 and I2 obtained from two terminals of the semiconductor position detecting element 1 into voltage values V1 and V2 includes an operational amplifier OP1 and a resistor. R1. The current / voltage conversion circuit 12 includes an operational amplifier OP2 and a resistor R2.
【００１４】オペアンプＯＰ１の出力側にはコンデンサ
Ｃ１が接続され、オペアンプＯＰ２の出力側にはコンデ
ンサＣ２が接続されている。また、コンデンサＣ１には
抵抗Ｒ２１を入力抵抗とするオペアンプ使用の積分回路
１３が接続され、コンデンサＣ２には抵抗Ｒ２２と可変
抵抗器ＶＲ１の直列抵抗を入力抵抗とするオペアンプ使
用の積分回路１４が接続されている。この積分回路１
３，１４は電流／電圧変換回路１１，１２から出力され
た電圧値Ｖ１，Ｖ２を平均化するために設けられてい
る。そして、この積分回路１３，１４で平均化された電
圧値Ｖ１，Ｖ２がＡ／Ｄ変換器２３，２４でディジタル
値に変換されたあとマイクロコンピュ−タ１５に入力さ
れると、マイクロコンピュ−タ１５は、Ａ／Ｄ変換器２
３，２４からのディジタル値に基づいて三角測量の原理
で半導***置検出素子１と被測定物３との間の距離を演
算し、その距離がしきい値以下である場合に検知信号を
出力する。The output side of the operational amplifier OP1 is connected to a capacitor C1, and the output side of the operational amplifier OP2 is connected to a capacitor C2. Further, an integrating circuit 13 using an operational amplifier using the resistor R21 as an input resistance is connected to the capacitor C1, and an integrating circuit 14 using an operational amplifier using the series resistance of the resistor R22 and the variable resistor VR1 as an input resistance is connected to the capacitor C2. Have been. This integration circuit 1
Reference numerals 3 and 14 are provided for averaging the voltage values V1 and V2 output from the current / voltage conversion circuits 11 and 12, respectively. When the voltage values V1 and V2 averaged by the integrating circuits 13 and 14 are converted into digital values by the A / D converters 23 and 24, and input to the micro computer 15, the micro computers 15 15 is an A / D converter 2
The distance between the semiconductor position detecting element 1 and the device under test 3 is calculated based on the principle of triangulation based on the digital values from 3, 24, and outputs a detection signal when the distance is equal to or smaller than a threshold value. .
【００１５】一方、マイクロコンピュ−タ１５には、抵
抗Ｒ３を介してトランジスタＱ１が接続されており、マ
イクロコンピュ−タ１５から投光パルスが出力される
と、トランジスタＱ１がその投光パルスに同期してオン
される。そしてトランジスタＱ１のオン時に電源電圧Ｖ
Ｂから発光素子２に電流が通電され、発光素子２から間
欠投光される。On the other hand, a transistor Q1 is connected to the microcomputer 15 via a resistor R3. When a light emission pulse is output from the microcomputer 15, the transistor Q1 is synchronized with the light emission pulse. And turned on. When the transistor Q1 is turned on, the power supply voltage V
A current flows from B to the light emitting element 2, and the light emitting element 2 emits light intermittently.
【００１６】また、投光レベル低減回路１６には、電流
／電圧変換回路１２の出力電圧値Ｖ２が、コンデンサＣ
２を介してオペアンプＯＰ３の非反転端子（＋）に入力
される。一方、オペアンプＯＰ３の反転端子（−）に
は、電源電圧ＶＢを抵抗Ｒ５，Ｒ６で分圧した基準電圧
が印加されている。そしてオペアンプＯＰ３の出力端子
には、抵抗Ｒ７、コンデンサＣ３、及び抵抗Ｒ８から成
る積分回路１７が接続されている。上記積分回路１７の
出力側にはＮＰＮ型のトランジスタＱ２が接続されてお
り、積分回路１７の出力電圧が高くなる程、即ち、半導
***置検出素子１に入射される外乱光の強さが強い場合
にトランジスタＱ２のベ−ス電圧が高くなるため、トラ
ンジスタＱ２の内部抵抗（コレクタ、エミッタ間抵抗）
が低くなり、トランジスタＱ２のコレクタに接続された
トランジスタＱ１の内部抵抗（コレクタ、エミッタ間抵
抗）が高くなって自動的に発光素子２の発光量が低減さ
れることから、被測定物３の検知が正常に行われる。Further, the output voltage value V2 of the current / voltage conversion circuit 12 is supplied to the light emission level reduction circuit 16 by the capacitor C.
2 is input to the non-inverting terminal (+) of the operational amplifier OP3. On the other hand, a reference voltage obtained by dividing the power supply voltage VB by the resistors R5 and R6 is applied to the inverting terminal (-) of the operational amplifier OP3. The output terminal of the operational amplifier OP3 is connected to an integrating circuit 17 including a resistor R7, a capacitor C3, and a resistor R8. An NPN transistor Q2 is connected to the output side of the integration circuit 17, and the higher the output voltage of the integration circuit 17, that is, the stronger the intensity of disturbance light incident on the semiconductor position detecting element 1, the higher the output voltage. Since the base voltage of the transistor Q2 increases, the internal resistance of the transistor Q2 (resistance between the collector and the emitter) increases.
Becomes lower, the internal resistance (resistance between the collector and the emitter) of the transistor Q1 connected to the collector of the transistor Q2 increases, and the light emission amount of the light emitting element 2 is automatically reduced. Is performed normally.
【００１７】以上のように構成された距離センサ１０に
おいて、積分回路１４のオペアンプの入力端子には抵抗
Ｒ２２と可変抵抗器ＶＲ１が接続されているため、この
入力抵抗を様々に変化させることができる。また、前記
従来の距離センサ５と同様に、電流／電圧変換回路１１
から出力される電圧値Ｖ１は、Ｖ１＝Ｅ１−Ｉ１・Ｒ１
であり、電流／電圧変換回路１２から出力される電圧値
Ｖ２は、Ｖ２＝（Ｅ１＋Ｅ２）＋（Ｉ１＋Ｉ２）・Ｒ２
である。In the distance sensor 10 configured as described above, since the resistor R22 and the variable resistor VR1 are connected to the input terminal of the operational amplifier of the integrating circuit 14, the input resistance can be varied. . Further, similarly to the conventional distance sensor 5, the current / voltage conversion circuit 11
Is the voltage value V1 output from V1 = E1−I1 · R1
And the voltage value V2 output from the current / voltage conversion circuit 12 is V2 = (E1 + E2) + (I1 + I2) · R2
It is.
【００１８】また、コンデンサＣ１から出力された電圧
Ｖ１ｃは、Ｖ１ｃ＝−Ｉ１Ｒ１であり、コンデンサＣ２
から出力された電圧Ｖ２ｃは、Ｖ２ｃ＝（Ｉ１＋Ｉ２）
・Ｒ２である。ここで、（Ｒ２２＋ＶＲ１）＝ｋＲ２１
（但し、ｋは１以上の値）とすれば、ｋ＝（Ｒ２２＋Ｖ
Ｒ１）／Ｒ２１となり、ｋは、積分回路１４，１３それ
ぞれのオペアンプの入力抵抗値の比である。今、（Ｒ２
２＋ＶＲ１）＝２Ｒ２１（ｋ＝２）とすれば、Ｖ１／Ｖ
２＝１／２がしきい値となり、Ｖ１／Ｖ２と１／２との
比較で、Ｖ１／Ｖ２が１／２より大きければ、マイクロ
コンピュ−タ１５は検知信号を出力する。The voltage V1c output from the capacitor C1 is V1c = -I1R1, and the voltage of the capacitor C2
V2c output from is calculated as V2c = (I1 + I2)
-It is R2. Here, (R22 + VR1) = kR21
(Where k is a value of 1 or more), k = (R22 + V
R1) / R21, and k is a ratio between the input resistance values of the operational amplifiers of the integration circuits 14 and 13. Now, (R2
2 + VR1) = 2R21 (k = 2), V1 / V
The threshold value is 2 = 1/2, and if V1 / V2 is larger than 1/2 in comparison between V1 / V2 and 1/2, the microcomputer 15 outputs a detection signal.
【００１９】図２に示すように、設定する距離をｄ、レ
ンズ２１，２２間の距離をＢ、レンズ２１，２２と半導
***置検出素子１間の距離をｆ、半導***置検出素子１
の受光可能長さをＬとすれば、（Ｉ１＋Ｉ２）／Ｉ１＝
Ｌ・ｄ／Ｂ・ｆとなり、ｄ＝（Ｂ・ｆ／Ｌ）×｛（Ｉ１
＋Ｉ２）／Ｉ１｝となる。また、Ａ／Ｄ変換器２３，２
４からのディジタル値Ｊ，Ｉは、Ｊ＝（Ｒ１／Ｒ２１）
Ｉ１、Ｉ＝（Ｒ２／ｋ・Ｒ２１）・（Ｉ１＋Ｉ２）よ
り、ｄ＝（Ｂ・ｆ／Ｌ）×（Ｉ／Ｊ）×ｋとなり、Ｉと
Ｊを１対１でしきい値を決めると、図５に示すように、
ｄはｋに比例する。従って、被検知体３と距離センサ１
０との間の距離ｄは、積分回路１３，１４それぞれのオ
ペアンプの入力端子に直列に接続された二つの抵抗の抵
抗値の比率に比例した値になり、検出距離が遠方でも近
くでもステップ幅が一定になる。As shown in FIG. 2, the distance to be set is d, the distance between the lenses 21 and 22 is B, the distance between the lenses 21 and 22 and the semiconductor position detecting element 1 is f,
Assuming that the receivable length of L is L, (I1 + I2) / I1 =
L · d / B · f, and d = (B · f / L) × ｛(I1
+ I2) / I1}. Also, the A / D converters 23 and 2
The digital values J and I from 4 are J = (R1 / R21)
From I1, I = (R2 / kR21). (I1 + I2), d = (Bf / L) .times. (I / J) .times.k. , As shown in FIG.
d is proportional to k. Therefore, the detected object 3 and the distance sensor 1
The distance d from 0 is a value proportional to the ratio of the resistance values of the two resistors connected in series to the input terminals of the operational amplifiers of the integration circuits 13 and 14, and the step width is set whether the detection distance is long or short. Becomes constant.
【００２０】以上の距離センサ１０は、設定されたしき
い値を境に、被測定物３の検知、非検知が行われるた
め、この境界において短時間間隔の検知、非検知が繰り
返され不安定な検知状態になることがある。そのため、
マイクロコンピュ−タ１５は、被測定物３の検知前に前
記Ｉ＝Ｊをしきい値とする一方、検知後は、検知後のＩ
をＩａとして、Ｉａ＝０．９Ｉになるように制御し、非
検知状態になったら、Ｉ＝Ｊのしきい値に戻すという制
御をする。上記制御により検知、非検知のヒステリシス
状態を作り、検知、非検知の短時間間隔の繰り返しを防
止することができる。尚、検知後のしきい値距離はｄ／
０．９に長くなる。In the above distance sensor 10, detection and non-detection of the DUT 3 are performed at a set threshold value, and detection and non-detection at short intervals are repeated at this boundary, resulting in instability. Detection state. for that reason,
The microcomputer 15 sets the threshold value to I = J before detecting the DUT 3, and sets the threshold value to I after detection.
Is set as Ia, and control is performed such that Ia = 0.9I, and when a non-detection state occurs, the threshold value is returned to I = J. By the above control, a hysteresis state of detection and non-detection is created, and repetition of short time intervals of detection and non-detection can be prevented. The threshold distance after detection is d /
It becomes longer to 0.9.
【００２１】以上説明した距離センサ１０は、小便器、
大便器等の用便者検知用に、あるいは洗面化粧台の洗浄
装置の使用者検知用に、また、ハンドドライヤ−の使用
者検知用等に使用することができる。The distance sensor 10 described above includes a urinal,
It can be used for detecting a user of a toilet or the like, for detecting a user of a washing apparatus for a vanity stand, for detecting a user of a hand dryer, and the like.
【００２２】[0022]
【発明の効果】以上のように本発明によれば、間欠投光
タイミングに同期して投光する発光素子と、光の入射位
置に対応して比例的に光電流が通電される受光素子とし
ての半導***置検出素子と、前記半導***置検出素子の
光電流のそれぞれを電圧に変換する電流／電圧変換回路
と、その電流／電圧変換回路から出力されたそれぞれの
電圧をコンデンサと抵抗とを介して入力し平均化するオ
ペアンプ使用の積分回路と、平均化された前記それぞれ
の電圧をディジタル値に変換するＡ／Ｄ変換回路と、各
Ａ／Ｄ変換回路から出力されたそれぞれのディジタル値
に基づいて被検知体と前記半導***置検出素子間の距離
を三角測量法の原理で演算し、その距離がしきい値以下
であるとき被検知体を検知し、その検知信号を出力する
距離演算手段とを有する距離センサを用いた自動水栓、
便器洗浄装置等の衛生装置において、前記積分回路を構
成する前記それぞれのオペアンプの入力端子に直列に接
続された抵抗の一方を抵抗値可変としたことにより、被
検知体と距離センサとの間の距離は、それぞれのオペア
ンプの入力端子に直列に接続された二つの抵抗の抵抗値
の比率に比例した値になり、検出距離が遠方でも近くで
もステップ幅を一定にすることができる。また、被検知
体を検知したとき、所定のしきい値を所定の比率で小さ
くする一方、被検知体が非検知位置に移動したとき、し
きい値を元の値に戻すような制御をした場合には、被検
知体の検知、非検知状態の短時間間隔の繰り返しが防止
され、安定した検知をすることができる。As described above, according to the present invention, a light emitting element that emits light in synchronization with intermittent light emission timing and a light receiving element to which a photocurrent is supplied in proportion to the incident position of light are provided. Semiconductor position detecting element, a current / voltage converting circuit for converting each of the photocurrents of the semiconductor position detecting element into a voltage, and a voltage output from the current / voltage converting circuit via a capacitor and a resistor. An integration circuit using an operational amplifier for inputting and averaging, an A / D conversion circuit for converting the averaged voltages into digital values, and a digital value output from each A / D conversion circuit. Distance calculating means for calculating the distance between the detected object and the semiconductor position detecting element according to the principle of triangulation, detecting the detected object when the distance is equal to or less than a threshold value, and outputting a detection signal thereof; Automatic faucet using the distance sensor,
In a sanitary device such as a toilet flushing device, one of the resistors connected in series to the input terminal of each of the operational amplifiers constituting the integration circuit has a variable resistance value, so that the distance between the detection target and the distance sensor is reduced. The distance is a value proportional to the ratio of the resistance values of the two resistors connected in series to the input terminals of the respective operational amplifiers, so that the step width can be constant regardless of whether the detection distance is long or short. Further, when the detected object is detected, the predetermined threshold value is reduced at a predetermined ratio, and when the detected object moves to the non-detection position, the threshold value is returned to the original value. In this case, it is possible to prevent the detection of the object to be detected and the non-detection state from being repeated at short time intervals, and to perform stable detection.
【図１】衛生装置用の距離センサの回路ブロック図であ
る。FIG. 1 is a circuit block diagram of a distance sensor for a sanitary device.
【図２】距離センサの距離測定原理説明図である。FIG. 2 is an explanatory diagram of a principle of measuring a distance by a distance sensor.
【図３】従来の距離センサの回路ブロック図である。FIG. 3 is a circuit block diagram of a conventional distance sensor.
【図４】従来の距離センサの距離検知特性を示した特性
図である。FIG. 4 is a characteristic diagram showing a distance detection characteristic of a conventional distance sensor.
【図５】本発明の距離センサの距離検知特性を示した特
性図である。FIG. 5 is a characteristic diagram showing a distance detection characteristic of the distance sensor of the present invention.
１ 半導***置検出素子 ２ 発光素子 １１ 電流／電圧変換回路 １２ 電流／電圧変換回路 １３ 積分回路 １４ 積分回路 １５ マイクロコンピュ−タ ２３ Ａ／Ｄ変換器 ２４ Ａ／Ｄ変換器 Ｒ２１ 抵抗 Ｒ２２ 抵抗 ＶＲ１ 可変抵抗器 Ｃ１ コンデンサ Ｃ２ コンデンサ Reference Signs List 1 semiconductor position detecting element 2 light emitting element 11 current / voltage conversion circuit 12 current / voltage conversion circuit 13 integration circuit 14 integration circuit 15 microcomputer 23 A / D converter 24 A / D converter R21 resistance R22 resistance VR1 variable resistance C1 Capacitor C2 Capacitor
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平２−27214（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−61112（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−102575（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−70709（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−139520（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−27688（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−27689（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) G01V 8/12 E03D 5/10 G01S 17/08 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (56) References JP-A-2-27214 (JP, A) JP-A-63-11212 (JP, A) JP-A-61-102575 (JP, A) JP-A-62-162 70709 (JP, A) JP-A-59-139520 (JP, A) JP-A-62-27688 (JP, A) JP-A-62-27689 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. 6 , DB name) G01V 8/12 E03D 5/10 G01S 17/08
Claims (2)
発光素子と、光の入射位置に対応して比例的に光電流が
通電される受光素子としての半導***置検出素子と、前
記半導***置検出素子の光電流のそれぞれを電圧に変換
する電流／電圧変換回路と、その電流／電圧変換回路か
ら出力されたそれぞれの電圧をコンデンサと抵抗とを介
して入力し平均化するオペアンプ使用の積分回路と、平
均化された前記それぞれの電圧をディジタル値に変換す
るＡ／Ｄ変換回路と、各Ａ／Ｄ変換回路から出力された
それぞれのディジタル値に基づいて被検知体と前記半導
***置検出素子間の距離を三角測量法の原理で演算し、
その距離がしきい値以下であるとき被検知体を検知し、
その検知信号を出力する距離演算手段とを有する距離セ
ンサを用いた自動水栓，便器洗浄装置等の衛生装置にお
いて、前記積分回路を構成する前記それぞれのオペアン
プの入力端子に直列に接続された抵抗の一方を抵抗値可
変としたことを特徴とする距離センサを用いた衛生装
置。1. A light emitting element which emits light in synchronization with an intermittent light emission timing, a semiconductor position detecting element as a light receiving element to which a photocurrent is supplied in proportion to a light incident position, and the semiconductor position A current / voltage conversion circuit for converting each of the photocurrents of the detection element into a voltage, and an integration circuit using an operational amplifier for inputting and averaging the respective voltages output from the current / voltage conversion circuit via a capacitor and a resistor. An A / D conversion circuit for converting each of the averaged voltages into a digital value; and a circuit between the object to be detected and the semiconductor position detecting element based on each digital value output from each of the A / D conversion circuits. Is calculated by the principle of triangulation,
When the distance is equal to or less than the threshold value, the detected object is detected,
In a sanitary device such as an automatic faucet or a toilet flushing device using a distance sensor having a distance calculating means for outputting the detection signal, a resistor connected in series to an input terminal of each of the operational amplifiers constituting the integrating circuit. A sanitary device using a distance sensor, characterized in that one of them has a variable resistance value.
き、所定のしきい値を所定の比率で小さくする一方、被
検知体が非検知位置に移動したとき、しきい値を元の値
に戻すことを特徴とする距離センサを用いた衛生装置。2. The distance calculation means decreases a predetermined threshold value at a predetermined ratio when a detected object is detected, and reduces the threshold value when the detected object moves to a non-detection position. A sanitary device using a distance sensor, which is reset to a value.
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP2198794A JP2992859B2 (en) | 1994-01-20 | 1994-01-20 | Sanitary equipment using distance sensor |
Applications Claiming Priority (1)
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Publications (2)
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|---|---|
| JPH07209435A JPH07209435A (en) | 1995-08-11 |
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Families Citing this family (3)
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|---|---|---|---|---|
| JP5064197B2 (en) * | 2007-11-12 | 2012-10-31 | 株式会社 エニイワイヤ | Photoelectric sensor |
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1994
- 1994-01-20 JP JP2198794A patent/JP2992859B2/en not_active Expired - Fee Related
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