-
Technisches Gebiet
-
Die Erfindung betrifft eine elektrostatische kapazitive Berührungssensorvorrichtung zum Gebrauch in einer Schaltvorrichtung für Bedieneingaben, z. B. für eine Elektronikvorrichtung.
-
Hintergrund der Technik
-
Um herkömmlich z. B. eine in einem Fahrzeug angeordnete Audiovorrichtung zu bedienen, ist eine Schaltbedienfeldvorrichtung an einer Position auf dem Armaturenbrett eingebaut, die leichte Bedienung durch den Fahrer oder Beifahrer ermöglicht. Mehrere dieser Schaltbedienfeldvorrichtungen sind mit elektrostatischen Sensoren versehen.
-
In einer Schaltbedienfeldvorrichtung dieser Art ist eine Sensor- bzw. Erfassungselektrode an einem Teilstück eines Bedienfeldabschnitts gebildet, den ein Bediener berührt, um die Schaltbedienfeldvorrichtung zu bedienen. An der Erfassungselektrode liegt eine Signal-(Spannungs-)Ausgabe von einer Stromversorgung an. Die Erfassungselektrode ist mit einer Sensor- bzw. Erfassungsschaltung verbunden.
-
Berührt ein Bediener die Erfassungselektrode, fließt eine geringe Strommenge von der Erfassungselektrode zum Bediener. Daher ändert sich ein Spannungswert auf einer nachgelagerten Seite der Erfassungselektrode zwischen einem Zustand, in dem ein Bediener die Erfassungselektrode berührt, und einem Zustand, in dem der Bediener nicht die Erfassungselektrode berührt. Durch Detektieren der Änderung erfaßt die Erfassungsschaltung, daß die Schaltbedienfeldvorrichtung bedient wurde.
-
Die Erfassungsschaltung ist außerhalb des Bedienfeldabschnitts der Schaltbedienfeldvorrichtung vorgesehen. Daher ist eine Verbindungsstruktur zum elektrischen Verbinden der Erfassungselektrode mit der Erfassungsschaltung auf dem Bedienfeldabschnitt gebildet.
-
Berührt aber ein Bediener die Verbindungsstruktur über den Bedienfeldabschnitt, fließt eine geringe Strommenge zum Bediener, weshalb sich ein Spannungswert auf einer nachgelagerten Seite der Verbindungsstruktur ändert. Auch in diesem Fall detektiert die Erfassungsschaltung eine Änderung des Spannungswerts. Als Ergebnis wird erkannt, daß der Bediener die Erfassungselektrode berührt hat. Nicht bevorzugt ist, daß die Erfassungsschaltung eine Spannungsänderung detektiert, die durch eine Berührung der Verbindungsstruktur durch den Bediener verursacht ist.
-
Daher ist eine Abschirmelektrode zum Abdecken der Verbindungsstruktur vorgesehen, damit die Erfassungsschaltung keine Berührung detektieren kann, wenn ein Bediener die Verbindungsstruktur berührt. Auch wenn ein Bediener ein Teilstück berührt, an dem die Verbindungsstruktur im Bedienfeldabschnitt vorgesehen ist, fließt ein Strom von der Abschirmelektrode zum Bediener, während verhindert wird, daß ein Strom von der Verbindungsstruktur zum Bediener fließt.
-
Gemäß dem Stand der Technik für ein Abschirmverfahren dieser Art zweigt die Abschirmelektrode zwischen der Erfassungselektrode und der Erfassungsschaltung ab. Offenbart ist eine Technik dieser Art in der
JP 11-268607 A .
-
Daher sind bei Verwendung mehrerer Sensor- bzw. Erfassungselektroden zur Bildung einer großen Anzahl von Bedienschaltern wie einem Bedienschalter für ein Fahrzeug mehrere unabhängige Abschirmelektroden in jeweiliger Paarung mit den Erfassungselektroden sowie mehrere unabhängige Schaltungseinrichtungen zwischen den Abschirmelektroden und den Erfassungselektroden erforderlich. Ist folglich eine große Anzahl von Bedienschaltern vorgesehen, sind nicht nur die Abschirmelektroden schwierig anzuordnen, sondern es steigen auch die Kosten für die Schaltungseinrichtung zum Zuführen von Signalen zu den Abschirmelektroden.
-
Ferner zweigt in einem in der
JP-A-11-268607 offenbarten Fahrzeuginsassen-Erfassungssystem eine Abschirmelektrode zwischen einer Erfassungselektrode und einer Erfassungsschaltung ab. Liegt Elektrorauschen, das sich in der Luft ausbreitet, an der Erfassungselektrode an, wird ein der Abschirmelektrode zugeführtes Signal zu einem elektrischen Signal, das gleich dem Rauschen ist, und die Abschirmwirkung gegen Elektrorauschen nimmt ab.
-
Das heißt, auf einer die Erfassungsschaltung und die Erfassungselektrode verbindenden Verdrahtung ändert sich eine auf die Verdrahtung wirkende Spannung infolge von Anlegen von Rauschen an der Erfassungselektrode. Daher wird bei einem Aufbau, bei dem eine Abschirmelektrode von einer Verdrahtung abzweigt, die eine Erfassungsschaltung und eine Erfassungselektrode gemäß der
JP 11-268607 A verbindet, ein an der Abschirmelektrode anliegender Spannungswert durch Spannungsänderung beeinflußt, die durch die Erfassungselektrode beeinträchtigendes Rauschen verursacht ist.
-
Als Ergebnis dessen geht man davon aus, daß sich die an der Abschirmelektrode anliegende Spannung unter dem Einfluß von externem Rauschen ändert.
-
Die
JP 2007-324 088 A offenbart eine kapazitive Detektorvorrichtung mit einer Sensorelektrode, einem Hochfrequenz-Oszillator und eine Abschirmschicht. Ein Tiefpassfilter ist zwischen der durch die Sensorelektrode und einen Widerstand gebildeten Kapazität vorgesehen, so dass ein abgedämpftes bzw. abgeschwächtes Hochfrequenzsignal entsprechend der Kapazität als Detektorsignal detektiert wird. Folglich ist wegen der sich ändernden Kapazität beim Auftreten einer extern an die Sensorelektrode angelegten Rauschspannung der Detektor relativ stark externem Rauschen ausgesetzt.
-
Offenbarung der Erfindung
-
Eine Aufgabe der Erfindung ist, eine elektrostatische kapazitive Berührungssensorvorrichtung bereitzustellen, die einen Aufbau von Abschirmelektroden in einer Berührungsschaltervorrichtung mit einer großen Anzahl von Bedienschaltern vereinfacht und eine hohe Abschirmwirkung gegen externes elektronisches Rauschen erzielt, ohne eine Zunahme der Anzahl von Schaltungseinrichtungen zum Zuführen von Signalen zu den Abschirmelektroden zu verursachen. Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst. In den abhängigen Ansprüchen sind bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung definiert.
-
Gemäß einem Aspekt der Erfindung verfügt eine elektrostatische kapazitive Berührungssensorvorrichtung über mindestens zwei Erfassungselektroden, von denen jede einen elektrostatischen Kapazitätswert hat, der sich in Abhängigkeit von Berührungsbedienung durch einen Bediener ändert; eine Hochfrequenz-Signalquelle, die mit einer Eingangsseite einer Detektorschaltung verbunden ist und die ein Hochfrequenzsignal über die Detektorschaltung, die ein vorbestimmtes Impedanzelement aufweist, an die mindestens zwei Erfassungselektroden anlegt; eine Verdrahtungseinrichtung, die die mindestens zwei Erfassungselektroden und die Detektorschaltung verbindet; eine Abschirmeinrichtung, die vorgesehen ist, um die Verdrahtungseinrichtung zu umschließen; und eine Abschirmsignal-Erzeugungsschaltung, die mit einer Hochfrequenz-Signalquelle verbunden ist und die ein Abschirmsignal an der Abschirmeinrichtung anlegt. Die Abschirmsignalquelle-Erzeugungsschaltung ist mit der Eingangsseite der Detektorschaltung verbunden und konfiguriert, das Abschirmsignal mit der gleichen Phase und der gleichen Amplitude zu erzeugen wie das Hochfrequenzsignal, das den mindestens zwei Erfassungselektroden zugeführt wird.
-
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
-
1 ist eine Perspektivansicht einer Instrumententafel, in der eine Bedienfeldvorrichtung mit einem Schaltungsbauelement gemäß einer Ausführungsform der Erfindung eingebaut ist;
-
2 ist eine schematische Ansicht eines Bereichs F2, der von einer strichpunktierten Linie in 1 umgeben ist;
-
3 ist eine Querschnittansicht eines Bedienfeldkörpers an einer in 2 mit F3-F3 bezeichneten Linie;
-
4 ist eine schematische Ansicht eines Bereichs, der von F4 gemäß 1 umgeben ist;
-
5 ist ein Schaltbild des Schaltungsbauelements gemäß 1; und
-
6 ist ein Schaltbild einer Signalverarbeitungsschaltung, einer Verdrahtung und einer Abschirmsignal-Erzeugungsschaltung.
-
Bevorzugte Ausführungsform der Erfindung
-
Im folgenden wird eine Bedienfeldvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung anhand von 1 bis 6 beschrieben. Eine elektrostatische kapazitive Berührungssensorvorrichtung gemäß dieser Ausführungsform ist in einer Schaltbedienfeldvorrichtung 10 beispielhaft vorgesehen. Die Schaltbedienfeldvorrichtung 10 ist z. B. eine Schaltbedienfeldvorrichtung zur Durchführung einer Eingabebedienung an einer in einem Fahrzeug angeordneten Audiovorrichtung.
-
1 veranschaulicht eine Instrumententafel 20, in der die Schaltbedienfeldvorrichtung 10 eingebaut ist. Außerdem zeigt 1 einen Zustand, in dem die Schaltbedienfeldvorrichtung 10 ausgebaut ist. Die Schaltbedienfeldvorrichtung 10 verfügt über einen Bedienfeldkörper 30, eine Hochfrequenz-Stromversorgung 100 und ein Schaltungsbauelement 200. Der Bedienfeldkörper 30 legt eine Außenform der Schaltbedienfeldvorrichtung 10 fest. Später wird der Bedienfeldkörper 30 näher beschrieben.
-
Der Bedienfeldkörper 30 ist mit einer berührungsempfindlichen Elektrode 41 versehen. Gemäß 1 ist die berührungsempfindliche Elektrode 41 eine Elektrode, die ein Fahrzeuginsasse bei Bedienungsdurchführung berührt. Mehrere berührungsempfindliche Elektroden 41 sind im Bedienfeldkörper 30 vorgesehen. Die berührungsempfindlichen Elektroden 41 sind mit dem später beschriebenen Schaltungsbauelement 200 elektrisch verbunden.
-
2 ist eine Draufsicht, die einen Bereich F2 vergrößert darstellt, der von einer strichpunktierten Linie in 1 umgeben ist. 2 zeigt die Schaltbedienfeldvorrichtung 10 (Bedienfeldkörper 30) im Blick von außen und veranschaulicht nur eine Umgebung einer der mehreren berührungsempfindlichen Elektroden 41, die in der Schaltbedienfeldvorrichtung 10 gebildet sind.
-
Umgebungen der jeweiligen berührungsempfindlichen Elektroden 41 im Bedienfeldkörper 30 können alle jeweils den gleichen Aufbau haben. Daher wird der Aufbau der Schaltbedienfeldvorrichtung 10 anhand eines Aufbaus einer Umgebung einer der berührungsempfindlichen Elektroden 41 gemäß 2 beschrieben.
-
3 ist eine Querschnittansicht des Bedienfeldkörpers 30 an einer Linie F3-F3 in 2. 3 ist eine Querschnittansicht der Umgebung einer berührungsempfindlichen Elektrode 41 im Bedienfeldkörper 30.
-
Gemäß 3 verfügt der Bedienfeldkörper 30 über eine berührungsempfindliche Elektrode 41, einen Bedienfeldabschnitt 31, eine Dekorschicht 36, eine Verbindungsstruktur 32, eine Abschirmelektrode 38 und eine Isolierschicht 34.
-
Der Bedienfeldabschnitt 31 legt eine Außenform der Schaltbedienfeldvorrichtung 10 (des Bedienfeldkörpers 30) fest. Hergestellt ist der Bedienfeldabschnitt 31 aus einer Harzbahn 35. Die Harzbahn 35 ist z. B. aus transparenten Harzen gebildet.
-
Die berührungsempfindliche Elektrode 41 ist auf einer Oberfläche 31a des Bedienfeldabschnitts 31 vorgesehen. Ein Bediener berührt die berührungsempfindliche Elektrode 41 über den Bedienfeldabschnitt 31 (d. h. von oberhalb des Bedienfeldabschnitts 31 aus). Der Bediener berührt die berührungsempfindliche Elektrode 41 von einer Seite der anderen Oberfläche 31b aus, die entgegengesetzt zur Oberfläche 31a liegt. Die Oberfläche 31b liegt zu einer Fahrzeugkabine frei.
-
Die Dekorschicht 36 ist auf der einen Oberfläche 31a des Bedienfeldabschnitts 31 aufgebracht und legt Farben, dekorative Muster u. ä. des Bedienfeldkörpers 30 fest. Farben und dekorative Muster des Bedienfeldkörpers 30 werden erkannt, indem man die Dekorschicht 36 durch den Bedienfeldabschnitt 31 sieht. Die Dekorschicht 36 ist z. B. durch Aufdruck eines Lacks u. ä. gebildet, um die Dekorschicht 36 zu bilden. Die Dekorschicht 36 ist nicht in einem Bereich einer Umgebung der berührungsempfindlichen Elektrode 41 als Schicht aufgebracht, der die berührungsempfindliche Elektrode 41 aufweist.
-
Die Verbindungsstruktur 32 ist in einer Seite der Oberfläche 31a des Bedienfeldabschnitts 31 gebildet. Die Verbindungsstruktur 32 ist mit der berührungsempfindlichen Elektrode 41 elektrisch verbunden und ist vorgesehen, um die berührungsempfindliche Elektrode 41 mit der später beschriebenen Sensor- bzw. Erfassungsschaltung 200 elektrisch zu verbinden. Die Verbindungsstruktur 32 hat Elektrizitätsleitvermögen. Gebildet ist die Verbindungsstruktur 32 z. B. durch Aufdruck eines Lacks bzw. einer Tinte mit Elektrizitätsleitvermögen.
-
In der Erfindung soll die Seite der Oberfläche 31a eine Seite bezeichnen, auf der die Oberfläche 31a vorhanden ist. ”In der Seite der Oberfläche 31a vorhanden zu sein” umfasst daher einen Fall, auf der einen Oberfläche 31a vorgesehen zu sein, und einen weiteren Fall, nicht auf der Oberfläche 31a vorgesehen zu sein, aber in der Seite vorgesehen zu sein, wo die Oberfläche 31a in Relation zum Bedienfeldabschnitt 31 als Grenze vorhanden ist. Daher ist in der Realität die Verbindungsstruktur 32, die auf einer später beschriebenen Isolierschicht 34 vorgesehen ist, nicht auf der Oberfläche 31a gebildet, sondern in der Seite der Oberfläche 31a gebildet.
-
Gemäß 1 liegt ein Schaltungsbauelement 200 außerhalb des Bedienfeldkörpers 30. Daher erstreckt sich die Verbindungsstruktur 32 z. B. zu einer Kante 31c des Bedienfeldabschnitts 31 und ist mit einer ersten Verdrahtung 37a elektrisch verbunden. 4 zeigt schematisch einen von F4 umgebenen Bereich. 4 veranschaulicht schematisch eine Umgebung einer Kante 31c des Bedienfeldabschnitts 31. Gemäß 4 erstreckt sich die Verbindungsstruktur 32 auch zur Kante 31c.
-
Wie in 1 und 4 dargestellt, ist die Verbindungsstruktur 32 über ein Paar Verdrahtungen 37a von der Kante 31c mit dem Schaltungsbauelement 200 elektrisch verbunden. Daher ist die berührungsempfindliche Elektrode 41 über die Verbindungsstruktur 32 und die ersten Verdrahtungen 37a mit dem Schaltungsbauelement 200 elektrisch verbunden.
-
Gemäß 3 liegt die Abschirmelektrode 38 zwischen der Verbindungsstruktur 32 und der Dekorschicht 36 und ist auf der Dekorschicht 36 aufgebracht. Die Abschirmelektrode 38 hat einen die Verbindungsstruktur 32 abdeckenden Bereich. Die Abschirmelektrode 38 hat Elektrizitätsleitvermögen.
-
Die Abschirmelektrode 38 ist mit dem später beschriebenen Schaltungsbauelement 200 elektrisch verbunden, und an ihr liegt eine Spannung mit gleicher Amplitude und Phase wie eine Spannung an, die an der berührungsempfindlichen Elektrode 41 anliegt.
-
Auch wenn ein Bediener einen Teil des Bedienfeldabschnitts 31, in dem die Verbindungsstruktur 32 vorgesehen ist, von der Seite der Oberfläche 31b des Bedienfeldabschnitts 31 berührt, fließt als Ergebnis ein Strom von der Abschirmelektrode 38 zum Bediener. Dadurch wird ein Strom von der Verbindungsstruktur 32 zum Bediener eingeschränkt.
-
Daher ist in einem Bereich des Bedienfeldabschnitts 31, in dem die Verbindungsstruktur 32 gebildet ist, die Abschirmelektrode 38 gebildet, und die Verbindungsstruktur 32 und die Abschirmelektrode 38 sind entgegengesetzt zueinander. Gebildet ist die Abschirmelektrode 38 z. B. durch Aufdruck eines Lacks bzw. einer Farbe mit Elektrizitätsleitvermögen.
-
Gemäß 3 ist die Abschirmelektrode 38 weder auf der berührungsempfindlichen Elektrode 41 noch in der Umgebung der berührungsempfindlichen Elektrode 41 gebildet. Daher sind die Abschirmelektrode 38 und die berührungsempfindliche Elektrode 41 nicht elektrisch miteinander verbunden.
-
Grund dafür ist, daß die Abschirmelektrode 38 und die berührungsempfindliche Elektrode 41 daran gehindert sind, miteinander verbunden zu sein, berücksichtigt man bei Bildung der Abschirmelektrode 38 auftretende Fehler und bei Bildung des Bedienfeldkörpers 30 auftretende Fehler (z. B. im Fall von Formgebung).
-
Gemäß 1 ist das Schaltungsbauelement 200 außerhalb des Bedienfeldkörpers 30 vorgesehen. Daher erstreckt sich gemäß 4 die Abschirmelektrode 38 zu einer Kante 31c des Bedienfeldabschnitts 31 und ist mit einer zweiten Verdrahtung 37b elektrisch verbunden. Die zweite Verdrahtung 37b ist mit dem Schaltungsbauelement 200 elektrisch verbunden. Die Abschirmelektrode 38 ist über die zweite Verdrahtung 37b mit dem Schaltungsbauelement 200 elektrisch verbunden.
-
Eine Verbindungsstruktur 32 ist für jede der berührungsempfindlichen Elektroden 41 vorgesehen. Folglich weist die Schaltbedienfeldvorrichtung 10 mehrere Verbindungsstrukturen 32 auf. Die Verbindungsstrukturen 32 sind nicht elektrisch miteinander verbunden. Die für die Verbindungsstrukturen 32 jeweils vorgesehenen Abschirmelektroden 38 sind nahe der Kante 31c zu einem Satz zusammengefaßt. Die Darstellung veranschaulicht als Beispiel einen Fall, in dem zwei Verbindungsstrukturen 32 vorgesehen sind. Gleichwohl trifft die vorstehende Beschreibung auch auf andere Fälle zu, in denen mehrere Verbindungsstrukturen 32, z. B. drei oder vier Verbindungsstrukturen 32, vorgesehen sind.
-
Gemäß 3 ist die Isolierschicht 34 zwischen der Verbindungsstruktur 32 und der Abschirmelektrode 38 vorgesehen. Insbesondere ist die Isolierschicht 34 auf der Abschirmelektrode 38 aufgebracht, und die Verbindungsstruktur 32 ist auf der Isolierschicht 34 aufgebracht.
-
Die Isolierschicht 34 ist so gebildet, daß die Abschirmelektrode 38 und eine Schicht der Verbindungsstruktur 32 voneinander isoliert (nicht elektrisch miteinander verbunden) sind. Erwünscht ist, daß die Isolierschicht 34 mindestens 5 MΩ hat. Die Isolierschicht 34 ist weder auf der berührungsempfindlichen Elektrode 41 noch in der Umgebung der berührungsempfindlichen Elektrode 41 gebildet. Gebildet ist die Isolierschicht 34 z. B. durch Aufdruck eines Isolierlacks bzw. einer Isoliertinte.
-
Im Bedienfeldkörper 30, der wie zuvor beschrieben gebildet ist, ist die Dekorschicht 36 auf der einen Oberfläche 31a des Bedienfeldabschnitts 31 aufgebracht, und die berührungsempfindliche Elektrode 41 ist ebenfalls gebildet. Die Abschirmelektrode 38 ist auf der Dekorschicht 36 aufgebracht. Die Isolierschicht 34 ist auf der Abschirmelektrode 38 aufgebracht. Die Verbindungsstruktur 32 ist auf der Isolierschicht 34 aufgebracht.
-
Als nächstes wird das Schaltungsbauelement 200 beschrieben. 5 ist ein Schaltbild des Schaltungsbauelements 200. Gemäß 5 ist das Schaltungsbauelement 200 zwischen einer Hochfrequenz-Stromversorgung 100 sowie den berührungsempfindlichen Elektroden 41 und der Abschirmelektrode 38 eingefügt. Die Hochfrequenz-Stromversorgung 100 legt eine Spannung an den berührungsempfindlichen Elektroden 41 und der Abschirmelektrode 38 an. Das Schaltungsbauelement 200 verfügt über eine Signalverarbeitungsschaltung, eine Verdrahtung 220 und eine Schirmsignal-Erzeugungsschaltung 300 gemäß der Darstellung durch eine strichpunktierte Linie in 2.
-
Eine Signalverarbeitungsschaltung wird für jede der berührungsempfindlichen Elektroden 41 verwendet. Daher zeigt 5 beispielhaft einen Zustand, in dem das Schaltungsbauelement 200 zwei Signalverarbeitungsschaltungen 210a und 210b aufweist. Da die Signalverarbeitungsschaltungen 210a und 210b im wesentlichen jeweils den gleichen Aufbau haben können, wird eine Signalverarbeitungsschaltung 210a als repräsentatives Beispiel beschrieben. 2 veranschaulicht die eine Signalverarbeitungsschaltung 210a als repräsentativ für die Signalverarbeitungsschaltungen 210a und 210b.
-
6 ist ein Schaltbild der einen Signalverarbeitungsschaltung 210a, der Verdrahtung 220 und der Abschirmsignal-Erzeugungsschaltung 300, die in 5 zum Einsatz kommen. Wie mit einer strichpunktierten Linie in 6 angegeben, weist die Signalverarbeitungsschaltung 210a eine Detektorschaltung 230, eine Verstärkerschaltung 240 und eine Wellendetektorschaltung 250 auf. Ein von der Hochfrequenz-Stromversorgung 100 ausgegebenes Rechteckwellensignal (Spannung) durchläuft die Detektorschaltung 230, wird als nächstes über die Verstärkerschaltung 240 verstärkt und anschließend über die Wellendetektorschaltung 250 in einen Gleichstrom umgewandelt. Gemäß 5 ist die Wellendetektorschaltung 250 mit einem Steuerbauelement 400 verbunden, und ein Signal, das die Wellendetektorschaltung 250 durchlaufen hat, wird in das Steuerbauelement 400 eingegeben.
-
Durch Detektieren eines Signals, das die Signalverarbeitungsschaltung 210a oder 210b durchlaufen hat, detektiert das Steuerbauelement 400, daß die berührungsempfindliche Elektrode 412 bedient (berührt) wurde. Das Steuerbauelement 400 ist mit einer Audiovorrichtung verbunden und steuert die Bedienung der Audiovorrichtung nach wie zuvor beschriebener Detektion.
-
Gemäß 6 ist die Detektorschaltung 230 über die Verdrahtung 220 mit der Hochfrequenz-Stromversorgung 100 verbunden. Die Detektorschaltung 230 verfügt über einen ersten Inverter 231, einen ersten Widerstand 232, einen zweiten Widerstand 233 und einen dritten Widerstand 234.
-
Der erste Inverter 231, erste Widerstand 232 und zweite Widerstand 233 sind in Reihe miteinander verbunden. Eine durch den ersten Inverter 231, ersten Widerstand 232 und zweiten Widerstand 233 gebildete Reihenschaltung ist parallel zum dritten Widerstand 234 verbunden. Der erste Inverter 231 ist z. B. vom Typ HCU04.
-
Ein Widerstandswert R1 des ersten Widerstands 232, ein Widerstandswert R2 des zweiten Widerstands 233 und ein Widerstandswert des dritten Widerstands 234 erfüllen eine Beziehung R1 + R2 = R3.
-
In der Detektorschaltung 230 ist eine nachgelagerte Seite des ersten Widerstands 232 und eine vorgelagerte Seite des zweiten Widerstands 233 mit der Verbindungsstruktur 32 elektrisch verbunden.
-
Die Verstärkerschaltung 240 verfügt über einen ersten Kondensator 241, einen zweiten Inverter 242, einen zweiten Kondensator 243 und einen vierten Widerstand 244. Der erste Kondensator 241, zweite Inverter 242 und zweite Kondensator 243 sind in Reihe verbunden. Der vierte Widerstand 244 ist parallel zum zweiten Inverter 242 verbunden.
-
Die Wellendetektorschaltung 250 weist einen ersten und einen zweiten Gleichrichter 251 und 252, einen dritten Kondensator 253 und einen fünften Widerstand 254 auf. Der erste Gleichrichter 251 ist mit dem zweiten Kondensator 243 in Reihe verbunden. Der zweite Gleichrichter 252 ist an einem Ende mit einer nachgelagerten Seite des zweiten Kondensators 243 und einer vorgelagerten Seite des ersten Gleichrichters 251 verbunden. Das andere Ende des zweiten Gleichrichters 252 ist an Masse gelegt. Der dritte Kondensator 253 und fünfte Widerstand 254 sind jeweils an einem Ende mit einer nachgelagerten Seite des ersten Gleichrichters 251 verbunden und an dem jeweils anderen Ende an Masse gelegt.
-
Detektiert das Steuerbauelement 400 eine (Spannungs-)Änderung eines Signals, dann detektiert das Steuerbauelement 400, daß die berührungsempfindliche Elektrode 41 bedient (über den Bedienfeldabschnitt 31 berührt) wurde.
-
Gemäß 5 hat die andere Signalverarbeitungsschaltung 210b im wesentlichen den gleichen Aufbau wie zuvor beschrieben. Der erste Inverter 231 der Detektorschaltung 230 in der Signalverarbeitungsschaltung 210a wird von der anderen Signalverarbeitungsschaltung 210b gemeinsam verwendet. Auch bei Gebrauch von drei oder mehr Signalverarbeitungsschaltungen wird der erste Inverter 231 gemeinsam verwendet.
-
Die Verdrahtung 220 verbindet die Hochfrequenz-Stromversorgung 100 mit den Signalverarbeitungsschaltungen 210a und 210b (Detektorschaltung 230).
-
Gemäß 5 und 6 ist die Abschirmsignal-Erzeugungsschaltung 300 mit vorgelagerten Seiten der Signalverarbeitungsschaltungen 210a und 210b (Detektorschaltung 230) verbunden. Die Abschirmsignal-Erzeugungsschaltung 300 weist einen dritten Inverter 301, einen sechsten Widerstand 302, einen siebenten Widerstand 303, einen vierten Inverter 304 und einen achten Widerstand 305 auf.
-
Der dritte Inverter 301 ist in einer vorgelagerten Seite der Detektorschaltung 230 an der Verdrahtung 220 eingebaut. Der dritte Inverter 301 ist z. B. vom Typ HCU04.
-
Der sechste Widerstand 302 und siebente Widerstand 303 sind in Reihe verbunden, was eine Reihenschaltung bildet. Die durch den sechsten und siebenten Widerstand 302 und 303 gebildete Reihenschaltung ist mit der Verdrahtung 220 parallel zum dritten Inverter 301 verbunden. Der sechste Widerstand 302 ist mit einer nachgelagerten Seite des dritten Inverters 301 und einer vorgelagerten Seite der Detektorschaltung 230 verbunden. Der siebente Widerstand 303 ist mit einer vorgelagerten Seite des dritten Inverters 301 verbunden.
-
Ein Widerstandswert R6 des sechsten Widerstands 302 und ein Widerstandswert R7 des siebenten Widerstands 303 erfüllen eine Beziehung wie folgt: Verhältnis von R6 zu R7 = Verhältnis von R1 zu R2 + R3. Das heißt, R6:R7 = R1:(R2 + R3).
-
Der vierte Inverter 304 ist an einem Ende zwischen dem sechsten und siebenten Widerstand 302 und 303 verbunden und ist am anderen Ende über die zweite Verdrahtung 37b mit der Abschirmelektrode 38 elektrisch verbunden. Der vierte Inverter 304 ist z. B. vom Typ HCU04. Der achte Widerstand 305 ist parallel zum vierten Inverter 304 verbunden.
-
Ein Widerstandswert R8 des achten Widerstands 305, ein Widerstandswert R6 des sechsten Widerstands 302 und ein Widerstandswert R7 des siebenten Widerstands 303 erfüllen eine Beziehung wie folgt: R8 = R6//R7 (wobei ”//” Parallelwiderstand ausdrückt).
-
Im folgenden wird der Betrieb des Schaltungsbauelements 200 beschrieben. Zunächst wird der Betrieb der Signalverarbeitungsschaltungen 210a und 210b beschrieben. Ein von der Hochfrequenz-Stromversorgung 100 angelegtes Rechteckwellensignal durchläuft die Verdrahtung 220 und wird dann an den Signalverarbeitungsschaltungen 210a und 210b angelegt. Auf halbem Weg wird das Rechteckwellensignal durch den an der Verdrahtung 220 vorgesehenen dritten Inverter 301 invertiert. Das invertierte Rechteckwellensignal wird am ersten Inverter 231 und am dritten Widerstand 234 angelegt.
-
Das am ersten Inverter 231 angelegte Rechteckwellensignal wird ferner durch den ersten Inverter 231 invertiert. Das Rechteckwellensignal, das den ersten Inverter 231 durchlaufen hat, wird in den gleichen Zustand wie die Ausgabe von der Hochfrequenz-Stromversorgung 100 versetzt.
-
Anschließend durchläuft das Rechteckwellensignal, das den ersten Inverter 231 durchlaufen hat, den ersten Widerstand 232. Hierbei wird das Rechteckwellensignal reduziert, und seine Amplitude verringert sich entsprechend. Das Rechteckwellensignal, das den ersten Inverter 231 durchlaufen hat, wird an der berührungsempfindlichen Elektrode 41 angelegt und durchläuft den zweiten Widerstand 233. Das Rechteckwellensignal durchläuft den zweiten Widerstand 233 und wird dadurch reduziert. Damit sinkt die Amplitude viel stärker.
-
Weiterhin durchläuft ein am dritten Widerstand 234 angelegtes Rechteckwellensignal diesen dritten Widerstand 234 und wird dadurch reduziert. Somit verringert sich seine Amplitude.
-
Die Rechteckwellensignale, die den zweiten und dritten Widerstand 233 und 234 durchlaufen haben, werden an einem Kreuzungspunkt P1 (einem Zusammenführungspunkt auf der nachgelagerten Seite des zweiten und dritten Widerstands 233 und 234) synthetisiert.
-
Gemäß der vorstehenden Beschreibung gilt: Widerstandswert R1 des ersten Widerstands 232 + Widerstandswert R2 des zweiten Widerstands 233 = Widerstandswert R3 des dritten Widerstands 234. Als Ergebnis haben das Rechteckwellensignal, das den ersten und zweiten Widerstand 232 und 233 durchlaufen hat, und das Rechteckwellensignal, das den dritten Widerstand 234 durchlaufen hat, eine gleiche Amplitude. Allerdings hat das Rechteckwellensignal, das den ersten und zweiten Widerstand 232 und 233 durchlaufen hat, bereits den ersten Inverter 231 durchlaufen und ist daher relativ zum Rechteckwellensignal invertiert, das den dritten Widerstand 234 durchlaufen hat.
-
Daher ist ein am Kreuzungspunkt P1 synthetisiertes Signal flach. Das am Kreuzungspunkt P1 synthetisierte Signal durchläuft die Verstärkerschaltung 240 und die Wellendetektorschaltung 250 und erreicht das Steuerbauelement 400.
-
Berührt ein Bediener die berührungsempfindliche Elektrode 41 über den Bedienfeldabschnitt 31, fließt danach eine geringe Strommenge von der berührungsempfindlichen Elektrode 41 zum Bediener. Dadurch wird eine Amplitude eines Rechteckwellensignals, das den zweiten Widerstand 233 der Signalverarbeitungsschaltung durchläuft, die mit der berührungsempfindlichen Elektrode 41 verbunden ist, viel kleiner im Vergleich zu einem Zustand, in dem die berührungsempfindliche Elektrode 41 nicht vom Bediener berührt wird.
-
Da die Amplitude des Rechteckwellensignals, das den zweiten Widerstand 233 durchlaufen hat, viel kleiner wird, ist das am Kreuzungspunkt P1 synthetisierte Rechteckwellensignal nicht flach. Indem dies detektiert wird, detektiert das Steuerbauelement 400, daß der Bediener die berührungsempfindliche Elektrode 41 berührt hat.
-
Als nächstes wird der Betrieb der Schirmsignal-Erzeugungsschaltung 300 beschrieben. Gemäß 6 werden das Rechteckwellensignal, das den siebenten Widerstand 303 durchlaufen hat, und das Rechteckwellensignal, das den dritten Inverter 301 und den sechsten Widerstand 302 durchlaufen hat, an einem Kreuzungspunkt P2 (auf der nachgelagerten Seite des sechsten und siebenten Widerstands 302 und 303) synthetisiert.
-
Das Rechteckwellensignal, das den sechsten Widerstand 302 durchlaufen hat, durchläuft den dritten Inverter 301 und wird dadurch relativ zum Rechteckwellensignal invertiert, das den siebenten Widerstand 303 durchlaufen hat.
-
Ferner gilt gemäß der vorstehenden Beschreibung R6:R7 = R1:R2 + R3. Folglich hat das am Kreuzungspunkt P2 synthetisierte Signal eine gleiche Amplitude wie das an der berührungsempfindlichen Elektrode 41 angelegte Signal und ist relativ zu dem an der berührungsempfindlichen Elektrode 41 angelegten Signal invertiert.
-
Da der Widerstandswert R8 des achten Widerstands 305 auf R8 = R6//R7 eingestellt ist (wobei ”//” Parallelwiderstand ausdrückt), bilden der vierte Inverter 304 und achte Widerstand 305 sowie der sechste Widerstand 302 und siebente Widerstand 303 eine invertierende Verstärkerschaltung mit einer Verstärkung von 1.
-
Folglich durchläuft das Rechteckwellensignal, das den Kreuzungspunkt P2 durchlaufen hat, den vierten Inverter 304 und wird dadurch invertiert. Allerdings ist seine Amplitude gleich der am Kreuzungspunkt P2.
-
Daher hat das Signal, das den vierten Inverter 304 durchlaufen hat, das gleiche Potential und die gleiche Phase wie das an der berührungsempfindlichen Elektrode 41 angelegte Signal. Das durch die Abschirmsignal-Erzeugungsschaltung 300 erzeugte Signal wird über die zweite Verdrahtung 37b an der Abschirmelektrode 38 angelegt.
-
Im Schaltungsbauelement 200 mit dem zuvor beschriebenen Aufbau beeinflußt eine Änderung eines Signals, die durch Berührung der berührungsempfindlichen Elektrode 41 durch einen Bediener verursacht wird, die nachgelagerte Seite der berührungsempfindlichen Elektrode 41. Insbesondere wird das am zweiten Widerstand 233 angelegte Rechteckwellensignal reduziert, weshalb eine Amplitude des Rechteckwellensignals abnimmt.
-
Dadurch beeinflußt eine durch Berührung der berührungsempfindlichen Elektrode 41 verursachte Änderung eines Signals die Detektorschaltung 230 und die nachgelagerte Seite der Detektorschaltung 230. Im Schaltungsbauelement 200 ist die Abschirmsignal-Erzeugungsschaltung 300 auf der vorgelagerten Seite der Detektorschaltung 230 vorgesehen.
-
Daher beeinflußt eine durch Berührung der berührungsempfindlichen Elektrode 41 verursachte Änderung eines Signals nicht die Abschirmsignal-Erzeugungsschaltung 300. Auch wenn also sich im Raum ausbreitendes Hochfrequenzrauschen u. ä. an der berührungsempfindlichen Elektrode 41 anliegt, ändert sich das an der Abschirmelektrode 38 anliegende Signal (Spannung) nicht.
-
Als Ergebnis läßt sich eine Verringerung der Abschirmwirkung gegen extremes Rauschen unterdrücken. Ferner reicht auch beim Aufbau mehrerer berührungsempfindlicher Elektroden 41 nur eine Schaltung aus, um die Abschirmelektrode 38 und die Abschirmsignal-Erzeugungsschaltung 300 zu bilden. Somit können Schirmverdrahtungen mit einem einfachen Aufbau aufgebaut sein, und eine Kostensteigerung für die Abschirmsignal-Erzeugungsschaltung läßt sich unterbinden.
-
In dieser Ausführungsform gibt die Hochfrequenz-Stromversorgung 100 ein Rechteckwellensignal aus. Allerdings ist die Ausführungsform nicht darauf beschränkt. Beispielsweise ist ein Sinuswellensignal verfügbar. Kurz gesagt steht jedes Signal zur Verfügung, soweit eine synthetisierte Welle bei Bildung einer synthetisierten Welle am Kreuzungspunkt P1 flach ist.
-
Weiterhin wird in dieser Ausführungsform das Schaltungsbauelement 200 in einer Schaltbedienfeldvorrichtung für eine Audiovorrichtung o. ä. verwendet. Indes ist die Ausführungsform nicht darauf beschränkt. Das Schaltungsbauelement 200 kann in anderen Vorrichtungen zum Einsatz kommen.
-
Die Erfindung ist nicht exakt auf die zuvor beschriebene Ausführungsform beschränkt, sondern kann mit Komponentenelementen, die in einer praktischen Phase abgewandelt sind, in einem Schutzumfang ausgeführt sein, der nicht vom Gegenstand der Erfindung abweicht. Ferner können verschiedene Erfindungen aus geeigneten Kombinationen mehrerer Komponentenelemente abgeleitet werden, die in den zuvor beschriebenen Ausführungsformen offenbart sind. Beispielsweise können mehrere Komponentenelemente aus den gesamten Komponentenelementen entfernt sein, die in den vorstehenden Ausführungsformen vorgeschlagen wurden. Ferner können Komponentenelemente zwischen unterschiedlichen Ausführungsformen geeignet kombiniert sein.
-
Gewerbliche Anwendbarkeit
-
Die Erfindung kann eine elektrostatische kapazitive Berührungssensorvorrichtung bereitstellen, die eine Abschirmfunktion durch eine Abschirmsignalquelle und Abschirmelektroden bilden kann, die in einer Schaltung aufgebaut sind, und erzielt eine hohe Abschirmwirkung gegen extremes Rauschen.
