CN1328382A

CN1328382A - 玻璃接触感测电路

Info

Publication number: CN1328382A
Application number: CN00132406A
Authority: CN
Inventors: 姜尚锡
Original assignee: LG Electronics Inc
Current assignee: LG Electronics Inc
Priority date: 2000-06-13
Filing date: 2000-11-15
Publication date: 2001-12-26
Anticipated expiration: 2020-11-15
Also published as: EP1164697A1; DE60027416T2; EP1164697B1; CN1214528C; KR20010111757A; KR100366503B1; DE60027416D1; US6885365B1

Abstract

一种玻璃接触感测电路能够在不受温度变化的影响下根据用户的接触准确地检测感测信号。该电路适于比较来自开关装置的、表示用户是否接触接触式传感器的输出信号的电平与参考信号的电平,并根据比较的结果将来自开关装置的输出信号转换成波形信号。其还适于确定用于补偿来自开关装置的输出信号随着温度的变化的参考信号的电平。该电路可以被用在以人体接触为基础的键输入感测系统中检测键输入。

Description

玻璃接触感测电路

本发明一般涉及玻璃接触感测电路，特别涉及能够在没有温度变化的影响下准确检测由用户的接触产生的感测信号的玻璃接触感测电路。

玻璃接触感测电路一般适用于输入在用户接触显示屏上的特定区域时产生的指令。这些感测电路用于各种各样的家用电器和电子产品的指令输入，如高级微波炉、笔记本电脑、显示屏、电视等。

图1是表示常规玻璃接触感测电路的结构的电路图。如该图所示，该常规感测电路包括：响应用户的接触而输出感测信号的接触式传感器5；和电阻器R1和电容器C1，相互作用以将来自接触式传感器5的感测信号转换成开关信号并传送给晶体管Q1，将在后面详细介绍该晶体管Q1。

电阻器R1的一端连接到接触式传感器5的输出端，其另一端连接到接点A。共同连接到接点A的是电容器C1的一端、电阻器R4的一端和晶体管Q1的基极端。电容器C1的另一端、电阻器R4的另一端和晶体管Q1的发射极端共同连接到微处理器15的第一输出端OUT1，该微处理器15将在后面详细介绍。

晶体管Q1适于响应由电阻器R1和电容器C1转换的开关信号进行开关操作，以便产生具有下降缘深度的低信号，该下降缘深度根据开关时间周期而不同地确定。常规玻璃接触感测电路还包括电阻器R3和电容器C2，它们相互作用以除去来自晶体管Q1的低信号中的噪音分量，并将得到的低信号作为时钟信号施加于D触发器10，这将在后面详细介绍。

电阻器R2的一端与输入5V电源电压的输入端1连接，其另一端连接到电阻器R3的一端和晶体管Q1的集电极端，电阻器R3的另一端与电容器C2相连。来自晶体管Q1的低信号被电阻器R3和电容器C2除去噪音，然后作为时钟信号施加给D触发器10的时钟端 CK。

D触发器10适于响应由输入端1输入的5V电源电压提供其输出信号，微处理器15适于提供其输出信号以便控制D触发器10的操作。微处理器15还适于监视来自D触发器10的输出信号并作为监视的结果识别用户与接触式传感器5的接触。

D触发器10的输入端D、预置端 PR和电压端VCC共同连接到输入5V电源电压的输入端1。D触发器10的输出端Q连接到微处理器15的输入端IN1。微处理器15的第二输出端OUT2与D触发器10的清零端 CLR连接，D触发器10还具有与地电压源连接的接地端GND。微处理器15的第一输出端OUT1如上所述连接到晶体管Q1的发射极端、电阻器R4和电容器C1上。

下面介绍具有上述结构的常规玻璃接触感测电路的操作。

图2是来自图1的常规玻璃接触感测电路中的各个部件的输出信号的时序图。

通过输入端1输入的5V电源电压总是施加于D触发器10的输入端D。在这个条件下，微处理器15在其第一输出端OUT1以预定时间间隔提供输出信号OUT1，如图2所示，以便感测用户与接触式传感器5的接触。

来自微处理器15的输出信号OUT1施加给晶体管Q1的发射极端，由此在输出信号OUT1为低电平时引起在晶体管Q1的发射极端和集电极端之间产生电势差。

如果用户在上述条件下接触接触式传感器5，则由电阻器R1和电容器C1充电和放电的电压由于人体的静电容量而变为更高电平，由此引起晶体管Q1的接通时间周期变得比用户没有接触接触式传感器5时的长。

换言之，由于晶体管Q1响应由电阻器R1和电容器C1充电和放电的电压而开关，因此即使用户没有接触接触式传感器5，晶体管Q1也在预定时间周期内保持ON状态。但是，在用户接触接触式传感器5的情况下，储存在用户身上的电荷量加到由电阻器R1和电容器C1充电和放电的电压上，结果充电和放电的电压电平增加。

结果是，由电阻器R1和电容器C1充电和放电的电压在用户接触接触式传感器5时与用户没有接触接触式传感器5时的电平不同，由此引起晶体管Q1的接通周期在两种情况下彼此不同。

被接通后，晶体管Q1由于在其集电极端和发射极端之间产生的电势差而产生时钟信号 CK，该信号如图2所示是低电平。此时，由晶体管Q1产生的低信号具有根据晶体管Q1的接通周期而确定的下降缘深度。换言之，在用户接触接触式传感器5时由晶体管Q1产生的低信号的下降缘深度比用户没有接触接触式传感器5时的大。

由晶体管Q1产生的低信号被电阻器R3和电容器C2除去噪音，然后施加给D触发器10的时钟端 CK。

D触发器10在其输出端Q与在其时钟端接收的低信号或低电压同步输出一高信号。应该指出，在正常操作状态下，D触发器10响应在用户接触接触式传感器5的条件下施加的低信号被使能，并响应用户没有接触接触式传感器5的条件下施加的低信号而被截止。

然后，来自D触发器10的输出信号施加给微处理器15的输入端IN1。来自D触发器10的这个信号被表示为图2中的“输入信号IN1”。从D触发器10接收到输出信号后，微处理器15识别到用户接触了接触式传感器5，然后在其第二输出端OUT2提供输出信号OUT2，该信号如图2所示是低电平。来自微处理器15的低信号施加到D触发器10的清零端 CLR以清除D触发器10。

换言之，在常规玻璃接触感测电路中，在用户接触接触式传感器5时，D触发器10响应施加给其时钟端 CK的低信号而被使能。在被使能时，D触发器10输出高信号给微处理器15的输入端IN1，由此使微处理器15识别用户接触了接触式传感器5并输出清零信号给D触发器10，以便初始化它。

然而，上述常规玻璃接触感测电路具有以下缺点。

给D触发器10的时钟信号不具有准确限定的用以使能D触发器的操作的参考值。这个时钟信号只是由来自晶体管Q1的输出信号限定的，该输出信号具有根据用户是否接触接触式传感器5而变化的下降缘深度。结果，有这样的关系：D触发器根据其单独规格或制造商而具有不同的使能点，因此使接触式传感器中的每个键的灵敏度和性能不同。

常规玻璃接触感测电路还有其灵敏度随着温度变化的缺点。也就是说，响应来自接触式传感器5的感测信号被开关的晶体管Q1对温度变化是很敏感的，它分别在较高温度的较长时间周期和较低温度的较短时间周期内保持ON。来自晶体管Q1的输出信号根据这种温度变化而改变，结果低信号的变化施加给D触发器10的时钟端 CK。因而，接触式传感器的灵敏度根据温度变化而不同。

因此，鉴于上述问题提出本发明，并且本发明的目的是提供玻璃接触感测电路，无论温度如何变化都能够提供不变的性能。

本发明的另一目的是提供玻璃接触感测电路，其中具有多个键的接触式传感器的灵敏度是恒定的。

根据本发明，上述和其它目的可以通过以下玻璃接触感测电路来实现，该玻璃接触感测电路包括：响应用户的接触提供其输出信号的接触式传感器；具有根据来自接触式传感器的输出信号电平不同地确定的开关时间周期的开关装置；为温度变化而补偿参考信号电平的比较装置，其将来自开关装置的输出信号的电平与被补偿的参考信号的电平相比较，并根据比较的结果输出波形信号；和响应于来自比较装置的输出信号以便检测是否用户接触了接触式传感器的接触检测装置。

优选地，该玻璃接触感测电路还包括给电压充电和放电的充电/放电装置，该电压的电平根据用户是否接触接触式传感器而不同，并且开关装置的开关时间周期可以根据被充电和放电装置充电和放电的电压的电平而确定。

优选地，接触检测装置可以包括：与来自比较装置的输出信号同步地提供其输出信号的信号输出装置；和响应来自信号输出装置的输出信号识别接触键的识别装置。

更优选地，识别装置可适于识别接触键的输入并初始化信号输出装置。

优选地，比较装置可包括为温度变化而补偿参考信号的电平的热敏电阻。

更优选地，比较装置还可包括比较器，其第一输入端与开关装置的输出端相连，其第二输入端用于输入其电平由热敏电阻和固定电阻器确定的电压。

优选地，接触检测装置可包括：D触发器，其时钟端与比较装置的输出端相连，该D触发器响应被施加到时钟端的时钟信号而被使能；和微处理器，其输入端与D触发器的输出端相连，该微处理器响应来自D触发器的输出信号识别用户与接触式传感器的接触并初始化D触发器。

优选地，开关装置可包括响应来自接触式传感器的输出信号而被接通的晶体管。

从下面结合附图的详细说明使本发明的上述和其它目的、特点和优点更明显，其中：

图1是表示常规玻璃接触感测电路的结构的电路图；

图2是来自图1的常规玻璃接触感测电路中的各部件的输出信号的时序图；

图3是表示根据本发明的玻璃接触感测电路的结构的电路图；

图4是来自图3的玻璃接触感测电路的各部件的输出信号的时序图；和

图5是表示根据本发明参考电压随着温度的变化的波形图。

图3是表示根据本发明的玻璃接触感测电路的结构的电路图。

如图3所示，本发明的玻璃接触感测电路包括：响应用户的接触而输出感测信号的接触式传感器105；电阻器R101和电容器C101，它们互相作用以将来自接触式传感器105的感测信号转换成开关信号；和晶体管Q101，其具有根据由电阻器R101和电容器C101转换的开关信号的电平(即由电阻器R101和电容器C101充电和放电的电压的电平)而不同地确定的开关时间周期。

晶体管Q101作为开关装置响应来自接触式传感器105的感测信号而操作。应该注意，在本发明的玻璃接触感测电路中采用的开关装置不限于上述晶体管Q101。只要能够响应来自接触式传感器105的感测信号进行开关操作，任何其它开关装置都可以代替晶体管Q101。

下面更详细地介绍上述结构，电阻器R101的一端与接触式传感器105的输出端相连，其另一端与接点A’相连。共同连接到接点A’的是电容器C101的一端、电阻器R104的一端和晶体管Q101的基极端。电容器C101的另一端、电阻器R104的另一端和晶体管Q101的发射极端共同连接到微处理器115的第一输出端OUT1，该微处理器115将在后面详细介绍。晶体管Q101的集电极端连接到输入端101，其经过电阻器R102输入5V电源电压。

本发明的玻璃接触感测电路还包括用于输入低信号的比较器120，该低信号具有根据晶体管Q101的开关时间周期不同地确定的下降缘深度，该比较器将输入的低信号的电平与为温度变化补偿的参考信号的电平相比较，并输出波形信号作为比较的结果。

换言之，比较器120的作用是将来自晶体管Q101的输出信号转换成波形信号。应该指出本玻璃接触感测电路中采用的波形信号输出器件不限于上述比较器120。只要能够执行相同的功能，任何其它电器件都可代替比较器120。

现在更详细地介绍上述结构。比较器120具有与晶体管Q101的集电极端连接的第一输入端和用于输入为补偿温度变化的参考信号的第二输入端。

输入给比较器120的参考信号的电平由参考信号确定装置确定，该装置由串联连接在5V电源电压输入端101和地电压源之间的一对固定电阻器R103和R104、以及与固定电阻器R103和R104并联的热敏电阻Rth构成。该参考信号确定装置适于随温度可变地调整参考信号的电平。

本发明的玻璃接触感测电路还包括用于接收来自比较器120的输出信号作为时钟信号的D触发器110。微处理器115适于提供其输出信号以便控制D触发器110的操作，监视来自D触发器110的输出信号并作为监视的结果识别用户与接触式传感器105的接触。

换句话说，D触发器110用做在用户接触接触式传感器105的基础上提供其输出信号的信号输出装置。微处理器115用做识别装置，用于从来自D触发器110的输出信号识别用户与接触式传感器105的接触。应该指出本玻璃接触感测电路中采用的信号输出装置和识别装置不限于上述D触发器110和微处理器115。任何其它器件都可以代替D触发器110和微处理器115，只要它们能够执行相同的功能即可。

现在更详细地介绍上述结构。D触发器110具有共同连接到输入5V电源电压的输入端101的输入端D、预置端 PR和电压端VCC。D触发器110还具有连接到微处理器115的输入端IN1的输出端Q。微处理器115的第二输出端OUT2与D触发器110的清零端 CLR相连，D触发器110还具有连接到地电压源的接地端GND。微处理器115的第一输出端OUT1如上所述公共连接到晶体管Q101的发射极端、电阻器R104和电容器C101上。

下面参照图4和5详细介绍根据本发明的具有上述结构的玻璃接触感测电路的操作。

图4是来自图3的玻璃接触感测电路中的各部件的输出信号的时序图，图5是表示参考信号或电压和晶体管输出信号随着温度的变化的波形图。

由输入端101输入的5V电源电压总是施加于D触发器110的输入端D。在这种条件下，微处理器115在其第一输出端OUT1以预定时间间隔提供如图4所示的输出信号OUT1以检测用户与接触式传感器105的接触。

来自微处理器115的输出信号OUT1施加给晶体管Q101的发射极端，晶体管Q101的集电极端经过电阻器R102还被施加约5V的高电平电压。结果，当来自微处理器115的输出信号OUT1为低电平时，在晶体管Q101的发射极端和集电极端之间产生电势差。

如果用户在上述条件下接触接触式传感器105，则由电阻器R101和电容器C101充电和放电的电压由于人体的静电容量而变为高电平，因此引起晶体管Q101的接通时间周期变得比用户没有接触接触式传感器105时的长。

就是说，由于晶体管Q101响应由电阻器R101和电容器C101充电和放电的电压而被开关，因此即使用户没有接触接触式传感器105，晶体管Q101也在预定时间周期内保持ON。或者，在用户接触接触式传感器105的情况下，储存在用户体内的电荷量加到由电阻器R101和电容器C101充电和放电的电压上，结果使充电和放电电压的电平增加。

相应地，在用户接触接触式传感器105时由电阻器R101和电容器C101充电和放电的电压的电平与用户没有接触接触式传感器105时的电平不同。结果，在上述两种情况下晶体管Q101的接通时间周期变得彼此不同。

在接通的同时，由于在晶体管集电极端和发射极端之间产生的电势差，晶体管Q101产生低信号，在图4中表示为“输入信号OP1”。在用户接触接触式传感器105时由晶体管Q101产生的低信号“输入信号OP1”被确定为具有比用户没有接触接触式传感器时的大的下降缘深度。

换言之，当用户接触接触式传感器105时，晶体管Q101的接通时间周期变得比用户没有接触接触式传感器105时长预定的值，以便输出具有更大下降缘深度的低信号。

值得注意的是，晶体管Q101是一种对温度变化敏感的电器件。关于这一点，晶体管Q101分别具有在较高温度的较长开关时间周期和在较低温度的较短开关时间周期。即，如图5所示，晶体管Q101的开关时间周期在用户接触接触式传感器105时与在用户不接触接触式传感器105时不同，这是由于温度变化引起的，因此使晶体管Q101的输出信号的电平变化。

其电平、或下降缘深度随着温度而变化的来自晶体管Q101的输出信号(图4中的“输入信号OP1”)施加给比较器120的第一输入端，比较器120的第二输入端输入参考信号。比较器120将两个输入信号的电平互相比较并输出对应其间电平差的波形信号。

输入给比较器120的第二输入端的参考信号具有被确定用于补偿温度变化的电平。为此，共同连接到比较器120的第二输入端的是串联在5V电源电压输入端101和地电压源之间的两个固定电阻器R103和R104以及与固定电阻器R103和R104并联的热敏电阻Rth。热敏电阻Rth具有随温度变化的电阻，这将引起由热敏电阻Rth的电阻和两个固定电阻器R103和R104的电阻确定的随温度变化的电阻。结果，输入到比较器120的第二输入端的参考信号或电压的电平随着按上述方式变化的电阻而变化，如图5所示。

换言之，比较器120将来自晶体管Q101的输出信号的电平与上述变化的参考电压的电平比较并输出对应其间的电平差的波形信号或时钟信号 CK，如图4所示。

来自比较器120的波形低信号施加给D触发器110的时钟端 CK。D触发器110与在其时钟端接收的该低信号或低电压同步地在其输出端Q输出高信号。从图4的时间T2来看，D触发器110响应在用户接触接触式传感器105的条件下施加的低信号被使能以便输出高信号(由图4中的“输入信号IN11”表示)。但是，从图4的时间T1来看，D触发器110响应在用户没接触接触式传感器105的条件下施加的低信号而没被使能，以便不提供输出信号。

由图4中的“输入信号IN11”表示的来自D触发器110的输出信号施加给微处理器115的输入端IN11。在接收到来自D触发器110的输出信号后，微处理器115识别用户与接触式传感器105的接触，然后在其第二输出端OUT12提供输出信号OUT12，该信号如图4所示为低电平。来自微处理器115的低信号施加给D触发器110的清零端CLR以清零D触发器110。

总的说来，本玻璃接触感测电路的特征在于它包括用于比较来自开关装置或晶体管Q101的、表示用户是否接触接触式传感器105的输出信号的电平与参考信号的电平并根据比较的结果将来自开关装置的输出信号转换成波形信号的装置。本玻璃接触感测电路的特征还在于它包括用于确定为补偿来自开关装置的输出信号随着温度的变化的参考信号的电平的装置。

因此，本玻璃接触感测电路能够利用为温度变化补偿的参考信号将来自开关装置的输出信号转换成波形信号，由此可以将给D触发器110的时钟端 CK的低信号定义为精确值。结果是，本玻璃接触感测电路中的微处理器115可以提供跟温度变化无关的恒定的性能以识别用户与接触式传感器105的接触。

在本实施例中，用于识别用户与接触式传感器105的接触的电路是用单一组件的形式实现的。作为替换，多个组件也可以实现识别在显示屏上具有多个键的接触式传感器的各个键输入，而并未脱离本发明的范围和实质。

如上所述，本发明的基本技术思想是为温度变化补偿参考信号的电平并利用补偿的参考信号在接触操作的基础上输出波形信号。

从上面的描述可以清楚看出，本发明具有以下优点。

玻璃接触感测电路可以被用在以人体接触为基础的键输入传感系统中以提供与温度变化无关的恒定性能，以便在接触操作的基础上感测键输入。因此，玻璃接触感测电路具有提高相关产品的可靠性的效果。

此外，玻璃接触感测电路可以在接触操作的基础上通过利用波形信号感测它而准确地检测键输入，由此进一步提高相关产品的可靠性和性能。

而且，玻璃接触感测电路可以为具有多个键的系统中的所有键输入提供相同的性能。

虽然为了例示的目的已经公开了本发明的优选实施例，但是本领域技术人员都知道，在不脱离所附权利要求书中公开的本发明的范围和实质的条件下可以做出各种修改、补充和替换。

Claims

1.一种玻璃接触感测电路，包括：

响应用户的接触提供其输出信号的接触式传感器；

具有根据来自所述接触式传感器的输出信号的电平不同地确定的开关时间周期的开关装置；

为温度变化而补偿参考信号的电平的比较装置，其将来自所述开关装置的输出信号的电平与补偿参考信号的电平相比较，并根据比较的结果输出波形信号；和

响应于来自所述比较装置的输出信号用于检测用户是否接触所述接触式传感器的接触检测装置。

2.根据权利要求1的玻璃接触感测电路，还包括用于充电和放电一个电压的充电/放电装置，其中所述电压的电平根据用户是否接触所述接触式传感器而不同，所述开关装置的所述开关时间周期根据被所述充电和放电装置充电和放电的所述电压的电平确定。

3.根据权利要求1的玻璃接触感测电路，其中所述接触检测装置包括：

与来自所述比较装置的所述输出信号同步地提供其输出信号的信号输出装置；和

响应来自所述信号输出装置的输出信号识别被接触的键的识别装置。

4.根据权利要求3的玻璃接触感测电路，其中所述识别装置适用于识别所述被接触键的输入并初始化所述信号输出装置。

5.根据权利要求1的玻璃接触感测电路，其中所述接触检测装置包括：

具有连接到所述比较装置的输出端的时钟端的D触发器，所述D触发器响应施加给所述时钟端的时钟信号被使能；和

具有连接到所述D触发器的输出端的输入端的微处理器，所述微处理器响应来自所述D触发器的输出信号识别用户与所述接触式传感器的接触并初始化所述D触发器。

6.根据权利要求1的玻璃接触感测电路，其中所述比较装置包括为温度变化而补偿所述参考信号的电平的热敏电阻。

7.根据权利要求6的玻璃接触感测电路，其中所述比较装置还包括具有连接到所述开关装置的输出端的第一输入端和用于输入一个电压的第二输入端的比较器，其中所述输入的电压的电平由所述热敏电阻和固定电阻器确定。

8.根据权利要求1的玻璃接触感测电路，其中所述开关装置包括响应来自所述接触式传感器的所述输出信号而被接通的晶体管。