JPH05123271A - 静電容量式着座検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 着座、又は非着座検出の誤動作を減らすこ
と。 【構成】 従来の共振回路１０２の出力を微分する微分
回路２と、この微分回路２の出力を位相反転する位相反
転回路４と、前記微分回路２及び位相反転回路４の出力
レベルを正負逆転するインバータ３，５と、このインバ
ータ３，５の出力でセット又はリセットされるＲＳフリ
ップフロップ６とにより着座検出装置を構成した。い
ま、着座により静電容量センサ１０１の容量が大きくな
ると前記共振回路１０２の出力電圧も大きくなり、この
出力電圧の立上がりで前記微分回路２より正の略パルス
状信号が出力され、この信号は前記インバータ３で負パ
ルス信号になり前記ＲＳフリップフロップ６をセットし
出力端子６ｃより正パルスの着座信号を出力する。従っ
て、子供等比較的静電容量が小さい物体でも検出するこ
とが可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は便座に着座したことを検
出する着座検出装置のうち、検出手段として静電容量式
センサを用いたものに関する。

【０００２】

【従来の技術】図１０に示すように従来の着座検出装置
１００は、着座により静電容量が変化するよう便座等に
内設された、例えば便座内に配設されたヒータ等からな
る静電容量センサ１０１と、この静電容量を電気信号、
例えば電圧等に変換する共振回路１０２と、この共振回
路１０２の出力電圧と基準電圧発生回路１０３の出力電
圧とを比較するコンパレータ等で構成された電圧比較回
路１０４とにより構成されていた。

【０００３】図１１にこの共振回路を用いた一例を示
す。結合用コイル１０２ａの一次側には前記静電容量セ
ンサ１０１の静電容量Ｃが入力され、二次側の一方は例
えば５００ＫＨｚの発振回路１０２ｂが接続され、他方
は共振コイル１０２ｃを介して検波回路１０２ｄに接続
される。

【０００４】このように接続することにより前記結合用
コイル１０２ａ、共振コイル１０２ｃ、及び前記静電容
量センサ１０１とで共振回路を構成する。従って着座し
たときの前記静電容量Ｃの値で前記共振回路が共振する
よう前記静電容量センサ１０１の容量を予め設定してお
けば、着座時に検波回路１０２ｄから出力される直流電
圧は非着座の場合に比べ高くなる。又、基準電圧には前
記発振回路１０２ｂの出力電圧を検波回路１０５を介し
て直流電圧に変換したものを用いている。

【０００５】次に前記検波回路１０２ｄと１０５の出力
信号は前記電圧比較回路１０４に入力される。そして着
座時には前記検波回路１０２ｄの出力電圧は前記検波回
路１０５の出力電圧より高くなり前記電圧比較回路１０
４の出力が高レベル（以下、Ｈレベルという。）から低
レベル（以下、Ｌレベルという。）に変化する。従って
この電圧比較回路１０４のＬレベル出力信号により着座
を検出することができる。

【発明が解決しようとする課題】

【０００６】しかし、静電容量センサ及び電子回路等は
周囲の温度、湿度等の影響を受け易く、この影響により
センサ値が変動すると前記検波回路１０２ｄの出力電圧
が変動し、特に前記検波回路１０２ｄの出力電圧が低い
非着座時に誤動作を発生し易くなる。そこでこの誤動作
を防止するために基準電圧、即ち前記検出回路１０５の
出力電圧を高めに設定すると、今度は子供や体格の小さ
な人が着座したとき静電容量不足のため基準電圧より高
い出力電圧が得られないという場合が考えられ好ましく
ない。更に、静電容量が極めて大きくなると殆ど共振し
ない場合も考えられ、この場合は着座の検出をするのが
難しくなる。

【０００７】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に本発明は、電気信号の所定時間毎の変化分を検出する
変化分検出回路と、この検出した変化分が予め設定した
閾値を超える場合に着座又は非着座を検出する着座検出
回路とを備えた。

【０００８】更に、前記電気信号の大きさに応じて前記
閾値を可変する閾値可変回路を備えた。

【０００９】更に、着座検出閾値より非着座検出閾値の
方が値が小さくなるよう設定した。

【００１０】更に、着座の検出には着座に伴い発生した
前記電気信号を閾値と比較する従来の検出装置又は前記
電気信号の所定時間毎の変化分を閾値と比較する請求項
１，２若しくは３記載の検出装置の何れか一方のみを用
い、非着座の検出には両方の装置を用いるよう構成し
た。

【００１１】

【作用】請求項１の発明によれば、静電容量は電気信号
に変換された後、この電気信号の変化分が抽出され、こ
の変化分は所定の閾値と比較される。いま着座により静
電容量が変化すると電気信号のレベルも変化し、更に変
化しつつある電気信号のレベルは所定時間毎に変化分が
抽出される。この変化分を閾値と比較し閾値を超えると
き着座又は非着座を検出する。

【００１２】請求項２の発明によれば、着座又は非着座
検出前の電気信号のレベルにより閾値が変わる。

【００１３】請求項３の発明によれば、非着座検出は着
座検出に比べ低い電気信号レベルで検出される。

【００１４】請求項４の発明によれば、着座の検出は従
来の検出装置又は請求項１，２若しくは３の装置何れか
先に着座を検出した装置に従い、非着座の検出は両方の
装置から同時に非着座を検出したときのみ行う。

【００１５】

【実施例】以下、本発明の実施例について添付図面を参
照しながら説明する。図１は本発明に係る着座検出装置
の第１実施例の回路図、図２は同第２実施例の回路図、
図３は同共振特性と着座、非着座検出レベルの相関図、
図４は同着座、非着座電圧と検出レベルの相関図、図５
は同第３実施例の回路図、図６は同第３実施例の動作を
示すタイミングチャート、図７は同第４実施例の構成
図、図８は同第４実施例の動作を示すフローチャート、
図９は同第５実施例の回路図、図１０は従来の着座検出
装置の一例の構成図、図１１は同一例の回路図である。
尚、従来例と同様の構成部分については、同一番号を付
しその説明を省略する。又、本実施例では静電容量を電
圧に変換する場合について説明するが、周波数を電圧に
変換するようにしてもよい。

【００１６】図１の第１実施例において、着座検出装置
１は、従来の共振回路１０２の出力信号を微分する微分
回路２と、この微分回路２の出力信号を正負反転させる
インバータ３と、この微分回路２の出力信号を位相反転
させる位相反転回路４と、この位相反転回路４の出力信
号を正負反転させるインバータ５と、前記インバータ３
の出力信号をセット側６ａに前記インバータ５の出力信
号をリセット側６ｂに入力するＲＳフリップフロップ
（以下、ＲＳ／ＦＦという。）６とにより構成され、着
座又は非着座の検出信号はセット側出力端子６ｃより出
力される。

【００１７】次に、動作について説明する。着座により
検波回路１０２ｄの出力電圧が電圧Ｖ１から電圧Ｖ２に
上がるとこの立上がりタイミングにより前記微分回路２
より正の略パルス状の信号Ｓ１が出力され、この信号Ｓ
１はインバータ３に入力される。このインバータ３は入
力の閾値が所定値となるものを用いるが、この微分回路
２とインバータ３との間に抵抗等による図示しない電圧
可変回路を接続し信号Ｓ１のレベルを調節するようにし
てもよい。即ち、この閾値は着座検出の基準電圧とな
る。従って前記信号Ｓ１がこの閾値を超えるとき、この
インバータ３の出力信号として低レベル（以下、Ｌレベ
ルという。）信号Ｓ２が出力される。このＬレベル信号
Ｓ２はＲＳ／ＦＦ６のセット側６ａに入力され、このＲ
Ｓ／ＦＦはセットされセット側出力端子６ｃより高レベ
ル（以下、Ｈレベルという。）の着座信号Ｓ３が出力さ
れる。

【００１８】一方、着座から非着座に移ると前記検波回
路１０２ｄの出力電圧は電圧Ｖ２から電圧Ｖ１に下が
る。この立下がりタイミングで前記微分回路２から負の
略パルス状の信号Ｓ４が出力され、この信号Ｓ４は前記
位相反転回路４で正の信号に変換された後前記インバー
タ５に入力され、前記インバータ３と同様に所定の閾値
を超える時このインバータ５からＬレベル信号Ｓ５が出
力される。この信号Ｓ５は前記ＲＳ／ＦＦ６のリセット
端子６ｂに入力され、セット側出力端子６ｃよりＬレベ
ルの非着座信号Ｓ６が出力される。

【００１９】このように検波回路１０２ｄの電圧の立上
がり又は立ち下がりを微分して、この微分出力信号によ
り着座、非着座を検出するよう構成したので、従来のよ
うに、例えば子供等静電容量が比較的小さいため検出が
困難な対象物であっても、着座の検出を比較的容易に行
うことができる。

【００２０】図２は、第２実施例の回路図である。この
実施例では、第１実施例がインバータ３，５を用いてイ
ンバータの入力閾値を基準電圧として用いていたのに対
し、インバータ３，５の代りに夫々着座検出比較回路
７、非着座検出比較回路８を用い、これらの回路７，８
の入力側に基準電圧設定回路９より基準電圧を入力し、
この基準電圧と前記微分回路２の出力電圧とを比較する
よう構成した。この構成によれば、基準電圧として前記
回路７には正電圧、前記回路８には負電圧を入力するよ
う前記基準電圧設定回路９を構成することにより前記位
相反転回路４を省くことができる。又、前記基準電圧を
必要に応じて変えることも容易になる。尚、前記回路
７，８は一般に用いられる所謂コンパレータを用いるこ
とができる。

【００２１】ところで、図３の共振特性図に示すように
共振回路から出力される電圧は直線的に変化しない。即
ち、同図（Ａ）のように同等の静電容量で共振点がΔｆ
だけ移動したとき非着座時の電圧が低いと検出電圧の変
動量も小さくなる。即ち、Ｖ１＜Ｖ２ならば、ΔＶ１＜
ΔＶ２となる。そこで、同図（Ｂ）のように非着座時の
電圧に比例して着座検出設定レベルも上げる必要があ
る。又、着座検出設定レベルは検出させたい最低レベル
の微分値（ｄｖ／ｄｔ）、例えば着座を検出したい最小
の対象物である子供が着座した場合の静電容量の変化の
微分値と検出してほしくない最大静電容量レベル、例え
ば人が接近した時の静電容量の変化の微分値との略中間
に設定する。こうすることにより子供等が着座した場合
でも検出でき、更に人が接近しただけの僅かな電圧変動
等で着座を誤検出するのを防ぐことができる。

【００２２】図４は着座と非着座の場合の電圧と着座、
非着座検出レベル（閾値）との関係を示す特性図であ
る。同図（Ａ）のようにある検出対象物が着座し、その
後非着座した時その変動量は同じである。即ち、｜ΔＶ
１｜＝｜ΔＶ２｜であり、よって（ｄｖ１／ｄｔ）＝
（ｄｖ２／ｄｔ）である。従って、前記着座検出レベル
と同じ値に非着座検出レベルを設定すると、同図（Ｂ）
のように非着座時の電圧−ΔＶ２では非着座検出設定レ
ベルに達することができない場合が発生する。よって、
非着座検出レベルは着座に比べ低くしておく必要があ
る。又、同図（Ｃ）のように非着座を検出してほしくな
い最大静電容量レベルは、例えば着座時の手付き、体の
移動等を考慮して決定するとよい。

【００２３】図５は、請求項２及び３についての第３実
施例の回路図である。閾値を検出前の電圧Ｖ１又はＶ２
の大きさに応じて可変し、更に着座検出より非着座検出
の方が感度が高くなるよう構成されている。

【００２４】まず着座検出については、前記検波回路１
０２ｄの出力信号は分圧回路２１ａを介してコンパレー
タ２３ａの正側（＋）入力端子にされると共に遅延回路
２２ａを介してこのコンパレータ２３ａの負側（−）入
力端子に入力される。更に、このコンパレータ２３ａの
出力信号は、遅延回路２４ａを介してコンパレータ２６
ａの正側入力端子に入力される。又、このコンパレータ
２６ａの負側入力端子には基準電圧設定回路２５ａの出
力信号が入力される。そして、このコンパレータ２６ａ
の出力信号はＲＳ／ＦＦ２７のセット側入力端子２７ａ
に入力される。

【００２５】次に非着座検出については、前記検波回路
１０２ｄの出力信号は分圧回路２１ｂを介して遅延回路
２２ｂに入力され、この遅延回路２２ｂの出力信号はコ
ンパレータ２３ｂの正側入力端子に入力される。又、前
記検波回路１０２ｄの出力信号は前記コンパレータ２３
ｂの負側入力端子にも入力される。更に、前記コンパレ
ータ２３ｂの出力信号は、遅延回路２４ｂを介してコン
パレータ２６ｂの正側入力端子に入力される。又、前記
コンパレータ２６ｂの負側入力端子には基準電圧設定回
路２５ｂの出力信号が入力される。そして、このコンパ
レータ２６ｂの出力信号は前記ＲＳ／ＦＦ２７のリセッ
ト側入力端子２７ｂに入力される。又、着座検出信号は
前記ＲＳ／ＦＦ２７のセット側出力端子２７ｃから出力
される。

【００２６】次に、図６のタイミングチャートを参照し
ながらこの第３実施例の動作について説明する。まず着
座検出については、前記検波回路１０２ｄの出力信号は
前記分圧回路２１ａにより電圧を一定電圧だけ下げた信
号と前記遅延回路２２ａにより電圧上昇を緩やかにした
信号とにより比較され、前記分圧回路２１ａの出力電圧
が前記遅延回路２２ａの出力電圧を超える時前記コンパ
レータ２３ａからＨレベルの出力電圧が出力される。更
に、このコンパレータ２３ａの出力電圧は前記遅延回路
２４ａで電圧上昇を緩やかにした信号に変換された後、
前記基準電圧設定回路２５ａで予め一定の値に設定され
た基準電圧と比較され、前記遅延回路２４ａの出力電圧
がこの基準電圧を超える時に前記コンパレータ２６ａの
出力電圧としてＬレベルのパルス信号が発生し、このパ
ルス信号により前記ＲＳ／ＦＦ２７がセットされ、前記
出力端子２７ｃからＨレベルの着座検出信号が出力され
る。従って、小さい電圧上昇や周囲温度変化等による緩
やかな電圧上昇によって着座検出信号が誤検出されるの
を防止できる。又、前記基準電圧を変えることにより着
座検出設定レベルを変えることもできる。

【００２７】次に、非着座検出については、前記検波回
路１０２ｄの出力信号は前記分圧回路２１ｂを介して前
記遅延回路２２ｂに入力され、電圧下降を緩やかにした
信号に変換された後、前記検波回路１０２ｄの出力信号
と比較され、前記遅延回路２２ｂの出力電圧が前記検波
回路１０２ｄの出力電圧を超える時前記コンパレータ２
３ｂからＨレベルの出力電圧が出力される。更に、この
コンパレータ２３ｂの出力電圧は前記遅延回路２４ｂで
電圧上昇を緩やかにした信号に変換された後、前記基準
電圧設定回路２５ｂで予め一定の値に設定された基準電
圧と比較され、前記遅延回路２４ｂの出力電圧がこの基
準電圧を超える時に前記コンパレータ２６ｂの出力電圧
としてＬレベルのパルス信号が発生し、このパルス信号
により前記ＲＳ／ＦＦ２７がリセットされ、前記出力端
子２７ｃからＬレベルの非着座検出信号が出力される。
従って、非着座検出の場合も着座検出と同様に誤検出を
防止できる。

【００２８】図７は、第４実施例の構成図である。この
実施例では前記共振回路１０２の出力信号をＡ／Ｄ変換
器１１でデジタル信号に変換した後、マイクロコンピュ
ータ１２に入力し、デジタル的に信号レベルの比較及び
着座、非着座の検出をするよう構成したものである。

【００２９】図８は、第４実施例の動作を示すフローチ
ャートで、前記Ａ／Ｄ変換器１１でデジタル信号に変換
された前記共振回路１０２の出力信号が前記マイクロコ
ンピュータ１２で信号処理される過程を示す。まず、前
記Ａ／Ｄ変換器１１から出力されたデジタル信号Ｄ１は
Ｐ１で図示しない基準データレジスタに格納された基準
データを取込み、基準データ×ｎ（ｎは正の整数）と比
較される。基準データにｎを積算するのは着座検出設定
レベルの感度にするためである。

【００３０】前記信号Ｄ１が基準データ×ｎより小さい
時は、Ｐ２に進み更に基準データ×（１／ｎ）と比較さ
れる。基準データに（１／ｎ）を乗算するのは非着座検
出設定レベルの感度にするためである。前記信号Ｄ１が
前記基準データ×（１／ｎ）より大きいときはＰ３に進
み、この信号Ｄ１の値が前回の値から変化しているかど
うかを調べ、変化している時はＰ４で図示しないタイマ
がオンかオフかを判別し、オフならばＰ５でタイマをオ
ンにする。即ち、このタイマがオンのときにデータの比
較が行われる。Ｐ３で前記信号Ｄ１の値が前回の値から
変化していない時はＰ６に進む。

【００３１】Ｐ６ではタイマがオフかどうかを調べ、オ
フでなければＰ１に戻り、再びデータの比較を行う。Ｐ
１で前記信号Ｄ１が基準データ×ｎより大きくなるとＰ
７に進み着座検出される。Ｐ２で前記信号Ｄ１が基準デ
ータ×（１／ｎ）より小さい時はＰ８に進み非着座検出
される。

【００３２】着座検出又は非着座検出されるとＰ９に進
みＰ５でセットしたタイマをオフしてデータの比較を終
了しＰ６に進む。Ｐ６ではタイマがオフになるとＰ１０
に進み、前記信号Ｄ１の値を前記基準データレジスタに
格納し、以後はこのデータが基準データになる。即ち、
非着座時には着座検出時のデータの安定した電圧値がこ
の基準データとして用いられ、着座時には非着座時のデ
ータの安定した電圧値がこの基準データとして用いられ
る。

【００３３】このように、第４実施例は第１実施例の動
作をデジタル信号に変換して行ったものであり、第１実
施例がハードウエアで構成したものであるのに対し、第
４実施例はソフトウエアを主体として構成されている。
従って、特に第４実施例によれば他のソフトウエアを変
更したり、他のソフトウエアに組込むことにより実施す
ることも可能になる等、用途により使い分けることがで
きる。

【００３４】図９は請求項４についての第５実施例の回
路図で、従来の検出装置１００と本発明に係る微分型検
出装置１，１０又は２０の出力は夫々インバータ３１，
３２に入力され、更にこのインバータ３１，３２の出力
は所謂ＮＡＮＤゲート３３に入力される。この場合、必
要な箇所にインバータ等を接続することにより前記検出
装置１００，１，１０及び２０の出力として着座でＨレ
ベル、非着座でＬレベルの出力信号が得られるよう回路
構成しておくものとする。

【００３５】この構成によれば、前記検出装置１００，
１，１０，２０の何れか１つからＨレベルの着座信号が
出力されることにより前記ＮＡＮＤゲート３３の出力が
Ｈレベルとなり着座が検出されるが、前記検出装置１０
０，１，１０，２０のレベルが全てＬレベルにならなけ
れば前記ＮＡＮＤゲート３３からＬレベルの非着座信号
は検出されなくなる。尚、着座の検出にＯＲ回路からの
Ｈレベルの出力を、非着座の検出にＮＯＲ回路からのＨ
レベルの出力を検出する等、種々の変更が可能である。

【００３６】以上説明したように本発明によれば、子供
等が着座した場合のように比較的静電容量が小さくて
も、又静電容量が大き過ぎても着座の検出をすることが
可能になる。更に、温度変化等により静電容量や電子回
路の特性が変化したり、人の接近等により静電容量が変
化した場合でも誤動作することが少なくなる。

【００３７】

【発明の効果】静電容量の変化が小さ過ぎたり、逆に大
き過ぎて着座の検出が困難な場合でも、周囲の温度変化
等により環境条件が変化した場合でも、比較的正確に着
座又は非着座の検出ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る着座検出装置の第１実施例の回路
図である。

【図２】同第２実施例の回路図である。

【図３】同共振特性と着座、非着座検出レベルの相関図
である。

【図４】同着座、非着座電圧と検出レベルの相関図であ
る。

【図５】同第３実施例の回路図である。

【図６】同第３実施例の動作を示すタイミングチャート
である。

【図７】同第４実施例の構成図である。

【図８】同第４実施例の動作を示すフローチャートであ
る。

【図９】同第５実施例の回路図である。

【図１０】従来の着座検出装置の一例の構成図である。

【図１１】同一例の回路図である。

【符号の説明】

１，１０，２０…着座検出装置、２…微分回路、３，
５，３１，３２…インバータ、４…位相反転回路、６，
２７…ＲＳフリップフロップ、７…着座検出比較回路、
８…非着座検出比較回路、９…基準電圧設定回路、１１
…Ａ／Ｄ変換器、１２…マイクロコンピュータ、２１
ａ，２１ｂ…分圧回路、２２ａ，２２ｂ，２４ａ，２４
ｂ…遅延回路、２３ａ，２３ｂ，２６ａ，２６ｂ…コン
パレータ、２５ａ，２５ｂ…基準電圧設定回路、３３…
ＮＡＮＤゲート、１００…従来の着座検出装置、１０１
…静電容量センサ、１０２…共振回路。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 原口 俊尚 福岡県北九州市小倉北区中島２丁目１番１ 号 東陶機器株式会社内 (72)発明者 飴谷 直樹 福岡県北九州市小倉北区中島２丁目１番１ 号 東陶機器株式会社内 (72)発明者 藤井 庄吉 愛知県春日井市愛知町１番地 愛知電機株 式会社内 (72)発明者 佐藤 秀隆 愛知県春日井市愛知町１番地 愛知電機株 式会社内

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 静電容量式のセンサを備え、着座に伴い
   発生した静電容量を電気信号に変換しこの電気信号の値
   が所定の閾値を超える場合に着座を検出するようにした
   着座検出装置において、前記電気信号の所定時間毎の変
   化分を検出する変化分検出回路と、この検出した変化分
   が予め設定した閾値を超える場合に着座又は非着座を検
   出する着座検出回路とを備えたことを特徴とする静電容
   量式着座検出装置。
2. 【請求項２】 着座又は非着座検出前の電気信号の大き
   さに応じて前記閾値を可変する閾値可変回路を備えたこ
   とを特徴とする請求項１記載の静電容量式着座検出装
   置。
3. 【請求項３】 着座検出閾値より非着座検出閾値の値の
   方を小さく設定したことを特徴とする請求項１又は２記
   載の静電容量式着座検出装置。
4. 【請求項４】 着座の検出には着座に伴い発生した前記
   電気信号を閾値と比較する従来の検出装置又は前記電気
   信号の変化分を閾値と比較する請求項１，２若しくは３
   記載の検出装置の何れか一方のみを用い、非着座の検出
   には前記従来の検出装置と請求項１，２若しくは３記載
   の検出装置の両方を用いるよう構成したことを特徴とす
   る静電容量式着座検出装置。