(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
便座への人体の着座を該便座に設けられた電極の静電容量変化に基づいて検知する着座検知装置であって、
発振回路から出力される基準発振信号の電圧の立上り及び立下りの双方の時点において前記静電容量変化を測定するようにしたことを特徴とする着座検知装置。
【請求項２】
便座への人体の着座を該便座に設けられた電極の静電容量変化による該電極の充電時間の変化に基づいて検知する着座検知装置であって、
単一の発振回路から出力される基準発振信号の電圧の変化の時点にて前記容量変化を検知する着座検知装置において、
該基準発振信号の発振周期を変調する手段を備えたことを特徴とする着座検知装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、便座への着座を検知するための着座検知装置に係り、特に便座に設けた電極の静電容量の変化を検知して着座を検知するようにした着座検知装置に関する。詳しくは、ＡＭ波等による誤動作を防止するよう改良された着座検知装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
便器に設けられた便座への人体の着座を検知するための着座検知装置として、便座に設けた電極の静電容量の変化に基づいて着座を検知するようにしたものが広く用いられている。第４図はこのような着座検知装置を備えた洋風便器の概略的な側面図であり、第３図（ａ）はこの着座検知装置の回路図、第３図（ｂ）は波形図である。第４図の通り、便座８にアルミ箔などよりなる電極９が設けられている。人体が便座８に着座すると電極９と大地との間の静電容量が変化する。なお、便座８に１対の電極を設け、両電極間の静電容量を検知する方式のものもある。
【０００３】
この静電容量変化は、基準発振信号の立上り時に測定される。例えば、この基準発振信号の周波数を４０ｋＨｚに設定すると、２５μｓｅｃ毎に静電容量の測定が行われる。
【０００４】
第３図（ａ）の通り、基準発振信号Ａは測定側マルチバイブレータ１及び比較側マルチバイブレータ２のＡ端子にそれぞれ入力されている。測定側マルチバイブレータ１のＴ端子は、電源ライン（ＤＣ＋１２Ｖ）とアース間に配置された可変抵抗Ｒ、コンデンサＣ１の直列接続の接続点に導通されている。このコンデンサＣ１と並列に前記電極９による仮想的なコンデンサが接続されている。
【０００５】
比較側マルチバイブレータ２のＴ端子は、電源ラインとアースとの間に配置された抵抗Ｒ２とコンデンサＣ２との直列接続の接続点に導通されている。
【０００６】
測定側マルチバイブレータ１の出力Ｑ端子はＰＮＰ型トランジスタ３のエミッタに接続され、比較側マルチバイブレータ２のＱ端子は該トランジスタ３のベースに接続されている。該トランジスタ３のコレクタの出力は、ダイオード４、抵抗及び平滑用コンデンサを有した平滑回路５にて平滑化され、この平滑回路５の出力電圧がマイコンにて監視されている。
【０００７】
第３図（ｂ）の通り、基準発振信号Ａの電圧が立ち上がると、まず、マルチバイブレータ１，２のＡ端子電圧Ｔ１、Ｔ２が０になり、出力Ｑ１、Ｑ２がＨになる。次に、抵抗Ｒ、コンデンサＣ１（及び人体静電容量）で決まる時定数に従ってＴ１が上昇し、また抵抗Ｒ２、コンデンサＣ２の時定数に従ってＴ２が上昇する。そして、Ｔ１、Ｔ２が閾値に達すると出力Ｑ１、Ｑ２がＬに戻る。Ｑ１がＨで且つＱ２がＬとなっている間だけトランジスタ３の出力ＸがＨとなる。
【０００８】
人体が便座８に着座していないと、Ｑ１がＨとなっているパルス幅が短かいため、出力ＸがＨとなっているパルス幅も短かく、従って平滑回路５の出力電圧が低い。便座８への着座が行われると、Ｑ１のパルス幅が長くなり、出力Ｘのパルス幅が長くなり、平滑回路５の出力電圧が上昇するので、マイコンによって着座と判定される。出力ＸをＱ１とＱ２から得るのは、使用部品の特性バラツキによる影響を防止し、出力Ｘの安定度を高めるためである。
【０００９】
なお、Ｑ１のパルス幅は例えば約８００ｎＳｅｃに設定しておく。この値が着座によりこれよりも長く（例えば１０００ｎＳｅｃに）なる。Ｑ２のパルス幅は例えば約６００ｎＳｅｃ程度である。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
上記の通り、従来の基準発振信号の周波数は約４０ｋＨｚであるが、この周波数がＡＭラジオ発送波の周波数の整数倍に合致した場合、着座検知にエラーが生じるおそれがある。
【００１１】
即ち、第５図のように、Ｔ１の立上り時にＡＭ波が重畳すると、Ｔ１が閾値とクロスする時点が真値からずれる。そして、基準発振信号の毎回の立上りとＡＭ波の位相が一致した場合は、出力Ｘのパルス幅がすべてのパルスにおいて一様に増加又は減少することになり、平滑回路５の出力電圧が誤ったレベルとなる。
【００１２】
この誤動作を防止するために、基準発振信号の周波数を高くして、時間あたりの測定回数を増やし、ＡＭ波と位相が一致する確率を減らしたり、或いは、測定電圧を高くしたりＲを小さくして、ＡＭ波の影響を小さくすることが考えられるが、着座検知装置から発生するノイズが大きくなり、実用に適さない。
【００１３】
本発明は、このようなノイズを増大させることなくＡＭ波などによる誤動作を防止することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明（請求項１）の着座検知装置は、便座への人体の着座を該便座に設けられた電極の静電容量変化に基づいて検知する着座検知装置であって、発振回路から出力される基準発振信号の電圧の立上り及び立下りの双方の時点において前記静電容量変化を測定するようにしたことを特徴とするものである。
【００１５】
このように基準発振信号の立上り時と立下り時の双方で静電容量を検知するように構成すると、従来と比較して、発生ノイズが１／２以下となるため、時間あたりの測定回数を増やすことができる。すなわち、基準発振信号の周波数を上げることができＡＭラジオ発送波の周波数の整数倍に合致する確率が減少し、誤動作が防止される。
【００１６】
本発明（請求項２）の着座検知装置は、便座への人体の着座を該便座に設けられた電極の静電容量変化による該電極の充電時間の変化に基づいて検知する着座検知装置であって、単一の発振回路から出力される基準発振信号の電圧の変化の時点にて前記容量変化を検知する着座検知装置において、該基準発振信号の発振周期を変調する手段を備えたことを特徴とするものである。
【００１７】
このように基準発振信号の周期を変調するように構成すると、基準発振信号周波数自体が変動するため、ＡＭ周波数が常に基準発振信号の整数倍となることが防止され、誤動作が防止されるようになる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して実施の形態について説明する。第１図（ａ）は実施の形態に係る着座検知装置の回路図、第２図は第１図の回路の動作を示すタイミングチャートである。
【００１９】
この着座検知装置は、基準発振を出力する発振回路１０と、この発振回路１０の発振周波数を変化させるための変調用発振回路２０と、着座検知のための測定信号を出力する測定出力回路９０と、比較信号を出力する比較出力回路３０と、基準発振と比較信号と測定信号を対比して結果を出力する論理回路４０と、この論理回路４０の出力を平滑化する平滑回路５０とを備えている。
【００２０】
発振回路１０は、発振用ＩＣ（集積回路）１１を備えている。このＩＣは、２個のコンパレータと、ＲＳフリップフロップ及び出力アンプなどから構成された「５５５」と呼ばれる周知のタイマ用ＩＣであり、抵抗１２，１３、コンデンサ１４によって発振周波数が決定されている。また、コントロール端子Ｒｅｆに入力される変調用発振回路２０の出力ｂにより、発振周波数が変調される。出力はインバータ（ＮＯＴ回路）１６により整形され、出力Ｂが比較出力回路３０、測定出力回路９０、論理回路４０に出力される。
【００２１】
変調用発振回路２０は、オペアンプ（演算増幅器）を用いた周知の三角波発振回路である。
【００２２】
変調の巾と周期は信号ｂにより決定される。即ち、この出力ｂの波高αにより発振回路１０の発振周波数の総変化幅が決定され、出力ｂの周期βにより発振回路１０の発振周波数の変化の周期が決定される。例えば、基準発振４０ｋＨｚを、４０〜３７ｋＨｚの間で１００Ｈｚの速さで変化する様変調する。
【００２３】
測定出力回路９０においては、前記インバータ１６の出力端子とアース間に抵抗１７、コンデンサ１８が直列に介設されている。該コンデンサ１８と並列に、便座に設けられた電極（アルミ箔）よりなる仮想的なコンデンサ１５が設けられている。この抵抗１７とコンデンサ１８，１５との接続点の信号が測定信号入力ｍである。信号ｍをインバータ４４で整形した信号が測定信号出力Ｍ−（エムバー）である。比較出力回路３０においては、出力Ｂのラインとアースとの間に抵抗３１とコンデンサ３２が介設されている。この抵抗３１とコンデンサ３２との接続点の信号が比較信号入力ｎである。信号ｎをインバータ４２で整形した信号が比較信号出力Ｎ−（エヌバー）である。
【００２４】
論理回路４０は、インバータ４１，４３，４５及びＮＡＮＤ回路４６〜４８よりなる。測定出力回路４０の出力Ｙの論理式は次の通りである。
【００２５】
【数１】
0004453197.tif 000002
【００２６】
この結果出力信号Ｙは、ダイオード５１、抵抗及びコンデンサよりなる平滑回路５０によって平滑化され、出力端子ＯＵＴを介してマイコンに入力される。
【００２７】
この論理回路４０による信号処理について第２図を参照して説明する。
【００２８】
第２図の通り、基準発振信号Ｂの立上りに伴って比較発振信号入力ｎ及び測定信号入力ｍの電圧が上昇しはじめる。この信号ｍ、ｎの電圧上昇の時定数は、それぞれ、コンデンサ１８，１５、抵抗１７及びコンデンサ３２、抵抗３１で決まる。信号ｍの時定数を信号ｎの時定数よりも長くしておくと、これにより、インバータ４２，４４を介した信号Ｎバー，Ｍバーの立下りに時間差が生じ、パルス出力Ｙが発生する。
【００２９】
同様に、基準発振信号Ｂの立下り時には比較発振信号入力ｎ、測定発振信号入力ｍが上記時定数に応じて立下る。この信号ｍの立下りが信号ｎの立下りよりも緩慢であるため、インバータ４２，４４を介した信号Ｎバー，Ｍバーの立上りに時間差が生じ、パルス出力Ｙが生じる。今、便座に人が着座すると、ｍの時定数がさらに長くなる。するとＭバーのパルス巾も長くなり、出力パルス巾Ｙも長くなる。
【００３０】
パルス幅Ｙの増加により、平滑回路５０の出力電圧も高くなるため、マイコンにより着座の判定が行われる。
【００３１】
この実施の形態では、従来と比較して、発生ノイズが１／２以下となるため、時間あたりの測定回数を増やすことができる。
【００３２】
また、この実施の形態では、基準発振信号を前記の通り変調しているので、ＡＭ放送波が基準発振信号の立上り及び立下り時に、共振するということがない。これにより、ＡＭ波の共振による誤動作が防止される。
【００３３】
なお、基準発振Ｂを、マイクロコンピュータの出力からとる場合等は変調用発振回路を設けることができないが、その様な場合は、出力Ｂの半周期巾を、例えば、２５μＳｅｃ→２５．３μＳｅｃ→２５．６μＳｅｃ→２５．９μＳｅｃ→２６．２μＳｅｃ→２６．５μＳｅｃ→２６．８μＳｅｃ→２７．１μＳｅｃ→２６．８μＳｅｃ→２６．５μＳｅｃ→２６．２μＳｅｃ→２５．９μＳｅｃ→２５．６μＳｅｃ→２５．３μＳｅｃ→２５μＳｅｃのように、０．３μＳｅｃきざみで２．１μＳｅｃ（２７．１−２５＝２．１μＳｅｃ）の幅を変化させる様にすることで同様の効果を得ることができる。
【００３４】
なお、ＡＭ放送は略５００〜１５００ｋＨｚである。１５００ｋＨｚの１周期は０．６７μＳｅｃであり、５００ｋＨｚの１周期は２μＳｅｃである。従って、本発明では、基準発振信号の周期の変化刻み幅を０．６７／２＝０．３３５μＳｅｃよりも短い間隔（上記実施の形態では０．３μＳｅｃ）とするのが望ましく、また、変調の総変化幅は２μＳｅｃ以上（上記実施の形態では２．１μＳｅｃ）とするのが望ましい。
【００３５】
【発明の効果】
以上の通り、本発明によると、ＡＭ放送の周波数と静電容量測定の周期が共振関係になることによる着座検知装置の誤動作が防止される。また、本発明によると、着座検知装置から発生するノイズも増大しない。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態に係る着座検知装置の回路図と波形図である。
【図２】実施の形態に係る着座検知装置のタイミングチャートである。
【図３】従来例の説明図である．
【図４】着座検知装置付き便器の側面図である。
【図５】従来の着座検知装置へのＡＭ波の影響の説明図である。
【符号の説明】
８  便座
９  電極
１０  発振回路
２０  変調用発振回路
３０  比較出力回路
４０  論理出力回路
５０  平滑回路
９０  測定出力回路
【図１】
0004453197.tif 000003
【図２】
0004453197.tif 000004
【図３】
0004453197.tif 000005
【図４】
0004453197.tif 000006
【図５】
0004453197.tif 000007