JP2001320266A - タッチセンサ - Google Patents
タッチセンサInfo
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 低コスト、小型、長寿命、高信頼性、ＨＩＣ
化を可能とすると共に、静電気による部品の破壊を防止
するタッチセンサを提供することである。 【解決手段】 発振コイルＬを有する発振回路１０と、
発振回路１０に抵抗Ｒ1を介して接続した電極１５とか
らなり、電極１５への人体の接近又は接触で発振回路１
０の発振条件が変化することにより人体を検出するもの
において、抵抗Ｒ 1 の発振回路１０側と電源グランドＧ
ＮＤとの間に発振回路１０の発振コイルＬ（抵抗が０．
１〜９０Ωのもの）を設けた。
化を可能とすると共に、静電気による部品の破壊を防止
するタッチセンサを提供することである。 【解決手段】 発振コイルＬを有する発振回路１０と、
発振回路１０に抵抗Ｒ1を介して接続した電極１５とか
らなり、電極１５への人体の接近又は接触で発振回路１
０の発振条件が変化することにより人体を検出するもの
において、抵抗Ｒ 1 の発振回路１０側と電源グランドＧ
ＮＤとの間に発振回路１０の発振コイルＬ（抵抗が０．
１〜９０Ωのもの）を設けた。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、人体の接近又は接
触を検出するタッチセンサに関し、特にパチンコ機等の
球を発射するに際して、遊戯者が発射ハンドルに設けら
れた電極に触れないと球の発射ができないようにし、遊
戯者が複数のパチンコ機を使用することを防止するのに
好適なタッチセンサに関する。
触を検出するタッチセンサに関し、特にパチンコ機等の
球を発射するに際して、遊戯者が発射ハンドルに設けら
れた電極に触れないと球の発射ができないようにし、遊
戯者が複数のパチンコ機を使用することを防止するのに
好適なタッチセンサに関する。
【０００２】
【従来の技術】タッチセンサには、人体の大地間容量を
利用し、人体が電極に接触したか否かで発振回路の発振
条件が変化することにより人体の接触を検出するもの
〔特願平１０−１５４０３７号：「タッチセンサ」〕
や、ＣＭＯＳゲートを用い、非安定マルチバイブレータ
回路を利用して発振させ、人体が電極に触れることによ
り人体の容量で位相が遅れることを検出するもの〔特願
２０００−７５０６１号：「静電容量式センサ回路用電
源回路」〕等がある。
利用し、人体が電極に接触したか否かで発振回路の発振
条件が変化することにより人体の接触を検出するもの
〔特願平１０−１５４０３７号：「タッチセンサ」〕
や、ＣＭＯＳゲートを用い、非安定マルチバイブレータ
回路を利用して発振させ、人体が電極に触れることによ
り人体の容量で位相が遅れることを検出するもの〔特願
２０００−７５０６１号：「静電容量式センサ回路用電
源回路」〕等がある。
【０００３】前者のタッチセンサの回路構成例を図５に
示す。図５の回路において、電源Ｖ ccは定電圧回路１で
一定電圧となり、発振回路２、検波平滑回路３、比較回
路４に電力が供給される。発振回路２には、直流カット
用コンデンサＣ4 を介して電極６が接続されている。ま
た、電極６には、サージ保護用のバリスタＶＡやツェナ
ダイオードＺＤ等の一端が接続され、それらの他端がＧ
ＮＤに接続されている。
示す。図５の回路において、電源Ｖ ccは定電圧回路１で
一定電圧となり、発振回路２、検波平滑回路３、比較回
路４に電力が供給される。発振回路２には、直流カット
用コンデンサＣ4 を介して電極６が接続されている。ま
た、電極６には、サージ保護用のバリスタＶＡやツェナ
ダイオードＺＤ等の一端が接続され、それらの他端がＧ
ＮＤに接続されている。
【０００４】発振回路２の出力側には、検波平滑回路３
が接続され、発振出力が検波及び平滑される。検波平滑
回路３は比較回路４に接続されており、検波及び平滑さ
れた出力信号が比較回路４で比較電圧（一定値）と比較
され、それに応じた出力が出力回路５に入力される。出
力回路５では、比較回路４の入力に応じて、人体が電極
６に接触したか否かの出力信号を出力する。
が接続され、発振出力が検波及び平滑される。検波平滑
回路３は比較回路４に接続されており、検波及び平滑さ
れた出力信号が比較回路４で比較電圧（一定値）と比較
され、それに応じた出力が出力回路５に入力される。出
力回路５では、比較回路４の入力に応じて、人体が電極
６に接触したか否かの出力信号を出力する。
【０００５】大地間容量Ｃ0 を持った人体が電極６に接
触すると、発振回路２の発振条件が変化し、発振出力が
変化する。この発振出力が検波平滑回路３で検波平滑さ
れ、比較回路４に入力される。比較回路４では、比較電
圧以下の入力レベルになると、出力はＬレベルからＨレ
ベルとなり、出力回路５に入力される。そして、出力回
路５からは、人体の接触検出信号が出力される。また、
電極６から静電気等のサージがあると、サージ保護用の
バリスタＶＡやツェナダイオードＺＤ等によって回路が
保護される。
触すると、発振回路２の発振条件が変化し、発振出力が
変化する。この発振出力が検波平滑回路３で検波平滑さ
れ、比較回路４に入力される。比較回路４では、比較電
圧以下の入力レベルになると、出力はＬレベルからＨレ
ベルとなり、出力回路５に入力される。そして、出力回
路５からは、人体の接触検出信号が出力される。また、
電極６から静電気等のサージがあると、サージ保護用の
バリスタＶＡやツェナダイオードＺＤ等によって回路が
保護される。
【０００６】一方、後者のタッチセンサの回路構成例を
図６に示す。図６の回路において、非安定マルチバイブ
レータ回路３２で発振回路を構成し、その信号の片方は
ＮＯＲ回路を用いたＲ−Ｓフリップフロップ回路３３の
Ｓに入力され、もう片方はＲ 0 を介して電極３６に接続
されると共にＲに入力される。その時のＡ点，Ｂ点，Ｃ
点の波形を図７に示す。図７の（ａ）は、人Ｍが電極３
６に接触していない状態の波形であり、同図（ｂ）は、
人Ｍが電極３６に接触した状態の波形である。人Ｍが電
極３６に触れることにより、人体の静電容量Ｃ0 と抵抗
Ｒ0 によりＢ点の位相は遅れる。従って、Ｃ点の出力を
検波平滑回路３４により検波・平滑することにより、出
力トランジスタを有する出力回路３５への入力レベルは
大きくなり、トランジスタはＯＮし、人体の電極３６へ
の接触を出力する。
図６に示す。図６の回路において、非安定マルチバイブ
レータ回路３２で発振回路を構成し、その信号の片方は
ＮＯＲ回路を用いたＲ−Ｓフリップフロップ回路３３の
Ｓに入力され、もう片方はＲ 0 を介して電極３６に接続
されると共にＲに入力される。その時のＡ点，Ｂ点，Ｃ
点の波形を図７に示す。図７の（ａ）は、人Ｍが電極３
６に接触していない状態の波形であり、同図（ｂ）は、
人Ｍが電極３６に接触した状態の波形である。人Ｍが電
極３６に触れることにより、人体の静電容量Ｃ0 と抵抗
Ｒ0 によりＢ点の位相は遅れる。従って、Ｃ点の出力を
検波平滑回路３４により検波・平滑することにより、出
力トランジスタを有する出力回路３５への入力レベルは
大きくなり、トランジスタはＯＮし、人体の電極３６へ
の接触を出力する。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】タッチセンサにおいて
は、表面直出しの電極部に人体が接触する。ところが、
人体は化繊や毛織物の衣服を着用したり、絨毯上を歩行
する等により、常に静電気を帯びている。特に冬はこの
静電気は数万Ｖにも達し、電極に対して高電圧の静電気
放電が常に繰り返されている。
は、表面直出しの電極部に人体が接触する。ところが、
人体は化繊や毛織物の衣服を着用したり、絨毯上を歩行
する等により、常に静電気を帯びている。特に冬はこの
静電気は数万Ｖにも達し、電極に対して高電圧の静電気
放電が常に繰り返されている。
【０００８】以上のことから、従来のタッチセンサで
は、次のような問題点〜がある。 静電気により、回路部品が破壊される。 高エネルギー耐量（数万Ｖの静電気に耐える）のサー
ジ保護用素子は大きいため、通常はサージ保護用素子を
除いた回路部をＨＩＣ化し、サージ保護用素子は外部接
続されており、タッチセンサ全体の小型化（ＨＩＣ等）
ができない。 マイクロギャップを応用したサージ保護用素子を用い
たものでは、放電による金属磨耗でマイクロギャップが
大きくなり、放電電圧が上昇してしまうため、寿命が短
い。 バリスタやツェナダイオード等の半導体のサージ保護
用素子を用いると、検出容量Ｃd （１００ｐＦ程度に設
定される）より、はるかに大きなサージ保護用素子の静
電容量（バリスタ：数百〜数千ｐＦ、ツェナダイオー
ド：数十〜数百ｐＦ）が検出容量の一部として接続され
たことになり、発振回路の発振ゲインと電極に係る静電
容量との関係は、検出容量付近においては、図４の従来
例の特性に示すように、緩やかな傾斜を持つ近似直線に
なる。この場合、少しの検出容量の変化で検出出力がＯ
Ｎ／ＯＦＦされてしまう。従って、サージ保護用素子の
静電容量のバラツキや温度変化等の環境変化により動作
が不安定になる。
は、次のような問題点〜がある。 静電気により、回路部品が破壊される。 高エネルギー耐量（数万Ｖの静電気に耐える）のサー
ジ保護用素子は大きいため、通常はサージ保護用素子を
除いた回路部をＨＩＣ化し、サージ保護用素子は外部接
続されており、タッチセンサ全体の小型化（ＨＩＣ等）
ができない。 マイクロギャップを応用したサージ保護用素子を用い
たものでは、放電による金属磨耗でマイクロギャップが
大きくなり、放電電圧が上昇してしまうため、寿命が短
い。 バリスタやツェナダイオード等の半導体のサージ保護
用素子を用いると、検出容量Ｃd （１００ｐＦ程度に設
定される）より、はるかに大きなサージ保護用素子の静
電容量（バリスタ：数百〜数千ｐＦ、ツェナダイオー
ド：数十〜数百ｐＦ）が検出容量の一部として接続され
たことになり、発振回路の発振ゲインと電極に係る静電
容量との関係は、検出容量付近においては、図４の従来
例の特性に示すように、緩やかな傾斜を持つ近似直線に
なる。この場合、少しの検出容量の変化で検出出力がＯ
Ｎ／ＯＦＦされてしまう。従って、サージ保護用素子の
静電容量のバラツキや温度変化等の環境変化により動作
が不安定になる。
【０００９】本発明は、上記問題点に着目してなされた
もので、次の項目ａ〜ｆを達成するタッチセンサを提供
することを目的とする。 ａ）静電気による回路部品の破壊を防止する。 ｂ）小型なＨＩＣ化を可能とする。 ｃ）長寿命・高信頼性を得る。 ｄ）大変高価なバリスタやツェナダイオード等のサージ
保護用素子を不要にし、大幅なコストダウンを図る。 ｅ）サージ保護用素子を不要にすることにより、大幅な
温度特性の改善を図る。 ｆ）動作感度のバラツキの少ない商品を得る。
もので、次の項目ａ〜ｆを達成するタッチセンサを提供
することを目的とする。 ａ）静電気による回路部品の破壊を防止する。 ｂ）小型なＨＩＣ化を可能とする。 ｃ）長寿命・高信頼性を得る。 ｄ）大変高価なバリスタやツェナダイオード等のサージ
保護用素子を不要にし、大幅なコストダウンを図る。 ｅ）サージ保護用素子を不要にすることにより、大幅な
温度特性の改善を図る。 ｆ）動作感度のバラツキの少ない商品を得る。
【００１０】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、本発明の請求項１記載のタッチセンサは、発振コイ
ルを有する発振回路と、この発振回路に抵抗を介して接
続した電極とからなり、前記電極への人体の接近又は接
触で前記発振回路の発振条件が変化することにより人体
を検出するものにおいて、前記抵抗の発振回路側と電源
グランドとの間に前記発振回路の発振コイルを設けたこ
とを特徴とする。
に、本発明の請求項１記載のタッチセンサは、発振コイ
ルを有する発振回路と、この発振回路に抵抗を介して接
続した電極とからなり、前記電極への人体の接近又は接
触で前記発振回路の発振条件が変化することにより人体
を検出するものにおいて、前記抵抗の発振回路側と電源
グランドとの間に前記発振回路の発振コイルを設けたこ
とを特徴とする。
【００１１】このタッチセンサでは、静電気が印加され
ても、発振コイルの作用により回路部品に対する静電気
の影響を防ぐことができる。
ても、発振コイルの作用により回路部品に対する静電気
の影響を防ぐことができる。
【００１２】なお、発振コイルは、その抵抗が０．１〜
９０Ωの低抵抗のものを用いる。一般市販のローコスト
タイプの発振コイルは、抵抗が０．２〜６０Ω程度のも
のであるが、本発明では、０．１Ωから下記の実施形態
で記載した理由から９０Ω程度のものが望ましい。
９０Ωの低抵抗のものを用いる。一般市販のローコスト
タイプの発振コイルは、抵抗が０．２〜６０Ω程度のも
のであるが、本発明では、０．１Ωから下記の実施形態
で記載した理由から９０Ω程度のものが望ましい。
【００１３】また、発振コイルにコンデンサを並列接続
すること（請求項３）で、特に静電圧が高い場合に発振
コイルに生じる起電力の影響も防ぐことができる。
すること（請求項３）で、特に静電圧が高い場合に発振
コイルに生じる起電力の影響も防ぐことができる。
【００１４】更に、電極の発振回路側と電源グランドと
の間に静電気放電用ギャップを設け、このギャップは、
発振回路を含む回路が設けられた同一の基板上に少なく
とも１箇所パターン形成されていること（請求項４）
で、低コストで小型のＨＩＣ化が可能となる。
の間に静電気放電用ギャップを設け、このギャップは、
発振回路を含む回路が設けられた同一の基板上に少なく
とも１箇所パターン形成されていること（請求項４）
で、低コストで小型のＨＩＣ化が可能となる。
【００１５】そして、静電気放電用ギャップが防護被膜
で覆われていること（請求項５）により、ゴミや封止部
材等の付着による放電機能の喪失を防ぐことができ、信
頼性が向上する。
で覆われていること（請求項５）により、ゴミや封止部
材等の付着による放電機能の喪失を防ぐことができ、信
頼性が向上する。
【００１６】
【発明の実施の形態】以下、本発明を実施の形態に基づ
いて説明する。
いて説明する。
【００１７】その一実施形態に係るタッチセンサの回路
構成を図１及び図２に示す。図１の回路はコルピッツ回
路であり、図２の回路はハートレー回路である。
構成を図１及び図２に示す。図１の回路はコルピッツ回
路であり、図２の回路はハートレー回路である。
【００１８】まず、図１の回路について説明する。Ｖcc
に印加された電源電圧は、抵抗Ｒ3を介してトランジス
タＴＲ1 にバイアス電流を流し、発振コイルＬとコンデ
ンサＣ2 ，Ｃ3 の定数により定まる一定の周波数Ｆ≒１
／｛２π（ＬＣ）1/2 ｝で、発振回路１０が発振する。
この発振強度は、トランジスタＴＲ1 のエミッタに接続
される抵抗Ｒ2 の値によって制御される。ここに、トラ
ンジスタＴＲ2 は、トランジスタＴＲ1 のパラメータが
温度等により変化するのを補正するため、ベース−エミ
ッタ間を利用する補正トランジスタである。
に印加された電源電圧は、抵抗Ｒ3を介してトランジス
タＴＲ1 にバイアス電流を流し、発振コイルＬとコンデ
ンサＣ2 ，Ｃ3 の定数により定まる一定の周波数Ｆ≒１
／｛２π（ＬＣ）1/2 ｝で、発振回路１０が発振する。
この発振強度は、トランジスタＴＲ1 のエミッタに接続
される抵抗Ｒ2 の値によって制御される。ここに、トラ
ンジスタＴＲ2 は、トランジスタＴＲ1 のパラメータが
温度等により変化するのを補正するため、ベース−エミ
ッタ間を利用する補正トランジスタである。
【００１９】発振回路１０が発振すると、発振回路１０
の見掛け上のインピーダンスは極めて小さくなり、トラ
ンジスタＴＲ1 に流れる高周波発振電流は大きくなる。
この高周波発振電流はコンデンサＣ4 により平滑される
ため、電流Ｉｓは大きな直流電流となる。この電流Ｉｓ
の値をレベル弁別回路１１で弁別し、その結果で出力回
路１２を駆動するように構成されている。
の見掛け上のインピーダンスは極めて小さくなり、トラ
ンジスタＴＲ1 に流れる高周波発振電流は大きくなる。
この高周波発振電流はコンデンサＣ4 により平滑される
ため、電流Ｉｓは大きな直流電流となる。この電流Ｉｓ
の値をレベル弁別回路１１で弁別し、その結果で出力回
路１２を駆動するように構成されている。
【００２０】発振回路１０には、抵抗Ｒ1 を介して電極
１５が接続されている。その電極１５の発振回路１０側
と電源グランドＧＮＤとの間には、数十〜数百μｍの静
電気放電用ギャップＧが設けられ、ギャップＧは発振回
路１０を含む回路等が設けられた同一のプリント基板上
に少なくとも１箇所パターン形成されている。
１５が接続されている。その電極１５の発振回路１０側
と電源グランドＧＮＤとの間には、数十〜数百μｍの静
電気放電用ギャップＧが設けられ、ギャップＧは発振回
路１０を含む回路等が設けられた同一のプリント基板上
に少なくとも１箇所パターン形成されている。
【００２１】発振回路１０が発振し、大きな電流Ｉｓが
流れているとき、人が電極１５に接触すると、人体容量
Ｃ0 が発生する。すると、今まで浮いていた抵抗Ｒ1 が
人体容量Ｃ0 と直列になり、人体容量Ｃ0 が発振コイル
Ｌの両端に接続されるため、発振回路１０の選択度Ｑは
大きく低下し、その結果、発振は停止する。
流れているとき、人が電極１５に接触すると、人体容量
Ｃ0 が発生する。すると、今まで浮いていた抵抗Ｒ1 が
人体容量Ｃ0 と直列になり、人体容量Ｃ0 が発振コイル
Ｌの両端に接続されるため、発振回路１０の選択度Ｑは
大きく低下し、その結果、発振は停止する。
【００２２】発振が停止すると、発振回路１０のインピ
ーダンスは大きくなり、電流Ｉｓは極めて小さくなる。
この小さくなった電流Ｉｓがレベル弁別回路１１で弁別
され、出力回路１２が駆動される。つまり、電流Ｉｓが
一定値以上である場合を人体の非検出時、電流Ｉｓが一
定値よりも小さい場合を人体の検出時として、出力回路
１２より出力信号が出力される。
ーダンスは大きくなり、電流Ｉｓは極めて小さくなる。
この小さくなった電流Ｉｓがレベル弁別回路１１で弁別
され、出力回路１２が駆動される。つまり、電流Ｉｓが
一定値以上である場合を人体の非検出時、電流Ｉｓが一
定値よりも小さい場合を人体の検出時として、出力回路
１２より出力信号が出力される。
【００２３】この場合、レベル弁別回路１１に波形整形
回路（シュミット回路）等を用いると、立ち上がり・立
ち下がりの鋭い出力を得ることができるのは勿論であ
る。また、抵抗Ｒ2 により検出感度を高くしておけば、
人体の電極１５への接触だけでなく、人体の電極１５へ
の接近も検出することが可能となる。
回路（シュミット回路）等を用いると、立ち上がり・立
ち下がりの鋭い出力を得ることができるのは勿論であ
る。また、抵抗Ｒ2 により検出感度を高くしておけば、
人体の電極１５への接触だけでなく、人体の電極１５へ
の接近も検出することが可能となる。
【００２４】次に、このタッチセンサの実使用について
説明する。パチンコ台においては、球は長いプラスチッ
ク製の通路を通過する。このとき、球と球或いは球とプ
ラスチックは摩擦を繰り返しながら運ばれるため、球は
数万Ｖの静電気を帯びる。この静電気を帯びた球に触れ
た人が電極１５に接触するのであるから、タッチセンサ
には当然人体を介して数万Ｖの静電気が印加され、静電
気は瞬時にグランドＧＮＤに流れ、急激に減少して消滅
する。また、最近の化学繊維の着用や絨毯上での移動機
会の多い今日、特に冬場は人体には数万Ｖの静電気が発
生する。タッチセンサを他の用途に使用した場合でも、
同様にその静電気がタッチセンサに印加され、前記のよ
うに消滅を繰り返す。
説明する。パチンコ台においては、球は長いプラスチッ
ク製の通路を通過する。このとき、球と球或いは球とプ
ラスチックは摩擦を繰り返しながら運ばれるため、球は
数万Ｖの静電気を帯びる。この静電気を帯びた球に触れ
た人が電極１５に接触するのであるから、タッチセンサ
には当然人体を介して数万Ｖの静電気が印加され、静電
気は瞬時にグランドＧＮＤに流れ、急激に減少して消滅
する。また、最近の化学繊維の着用や絨毯上での移動機
会の多い今日、特に冬場は人体には数万Ｖの静電気が発
生する。タッチセンサを他の用途に使用した場合でも、
同様にその静電気がタッチセンサに印加され、前記のよ
うに消滅を繰り返す。
【００２５】この数万Ｖの静電気がタッチセンサに印加
されると、発振回路１０、定電圧回路、レベル弁別回路
１１を構成する半導体は瞬間に破壊される。従って、こ
れらの保護がタッチセンサの基本条件であることはいう
までもない。
されると、発振回路１０、定電圧回路、レベル弁別回路
１１を構成する半導体は瞬間に破壊される。従って、こ
れらの保護がタッチセンサの基本条件であることはいう
までもない。
【００２６】この実施形態のタッチセンサにおいて、電
極１５に印加された静電気について説明する。まず、数
千Ｖと比較的低い電圧の静電気が印加された場合、発振
回路１０に印加される静電圧は、入力部と電源グランド
ＧＮＤ、即ち発振コイルＬの両端の電圧となる。一般的
に、発振コイルＬの抵抗ＲL は数Ωの低抵抗であり、ま
た電極１５を介する抵抗Ｒ1 としては数〜数十ｋΩの抵
抗値のものを用いる。静電圧をＶS とし、ＶS ＝２００
０Ｖが抵抗Ｒ1 ＝５．１ｋΩ、ＲL ＝５．１Ωに印加さ
れた場合、発振コイルＬに印加される静電圧をＶL とす
ると、 ＶL ＝（ＲL ×ＶS ）／（Ｒ1 ＋ＲL ） ＝（５．１×２０００）／（５１００＋５．１） ≒２〔Ｖ〕 となり、約２Ｖの電圧しか発振コイルＬに印加されな
い。印加される静電気の極性は（＋）時や（−）時があ
るが、いずれの場合でも、静電圧ＶL は回路部品、特に
半導体を破壊することはない。
極１５に印加された静電気について説明する。まず、数
千Ｖと比較的低い電圧の静電気が印加された場合、発振
回路１０に印加される静電圧は、入力部と電源グランド
ＧＮＤ、即ち発振コイルＬの両端の電圧となる。一般的
に、発振コイルＬの抵抗ＲL は数Ωの低抵抗であり、ま
た電極１５を介する抵抗Ｒ1 としては数〜数十ｋΩの抵
抗値のものを用いる。静電圧をＶS とし、ＶS ＝２００
０Ｖが抵抗Ｒ1 ＝５．１ｋΩ、ＲL ＝５．１Ωに印加さ
れた場合、発振コイルＬに印加される静電圧をＶL とす
ると、 ＶL ＝（ＲL ×ＶS ）／（Ｒ1 ＋ＲL ） ＝（５．１×２０００）／（５１００＋５．１） ≒２〔Ｖ〕 となり、約２Ｖの電圧しか発振コイルＬに印加されな
い。印加される静電気の極性は（＋）時や（−）時があ
るが、いずれの場合でも、静電圧ＶL は回路部品、特に
半導体を破壊することはない。
【００２７】次に、静電圧が極めて高い場合について説
明する。静電圧ＶS ＝３万Ｖとすると、電極１５と電源
グランドＧＮＤとの間には極めて狭いギャップＧが設け
られているため、約２０００Ｖ以上になると、ギャップ
Ｇ間で放電が開始し、印加電圧は瞬時に２０００Ｖから
０Ｖになり、２０００Ｖ以上の電圧が発振コイルＬに印
加されることはない。
明する。静電圧ＶS ＝３万Ｖとすると、電極１５と電源
グランドＧＮＤとの間には極めて狭いギャップＧが設け
られているため、約２０００Ｖ以上になると、ギャップ
Ｇ間で放電が開始し、印加電圧は瞬時に２０００Ｖから
０Ｖになり、２０００Ｖ以上の電圧が発振コイルＬに印
加されることはない。
【００２８】しかし、この放電の瞬間は、静電圧の変化
率が極めて大きく、発振コイルＬに流れていた電流が急
に無くなるため、エネルギー量は極めて小さいが大変大
きな電圧の高周波パルス状起電力が発振コイルＬから発
生する。この起電力は他の半導体を破壊するのに十分な
電圧であるが、発振コイルＬと並列に設けられているコ
ンデンサＣ2 ，Ｃ3 によりバイパスされるため、高圧の
起電力が発振トランジスタＴＲ1 ，ＴＲ2 やその他の電
子部品に印加されることはなく、電子部品の破損を防止
できる。
率が極めて大きく、発振コイルＬに流れていた電流が急
に無くなるため、エネルギー量は極めて小さいが大変大
きな電圧の高周波パルス状起電力が発振コイルＬから発
生する。この起電力は他の半導体を破壊するのに十分な
電圧であるが、発振コイルＬと並列に設けられているコ
ンデンサＣ2 ，Ｃ3 によりバイパスされるため、高圧の
起電力が発振トランジスタＴＲ1 ，ＴＲ2 やその他の電
子部品に印加されることはなく、電子部品の破損を防止
できる。
【００２９】また、帯電している人の手が電極１５に接
触した瞬間も、急激な電圧の変化が印加される。コンデ
ンサＣ2 ，Ｃ3 の合計容量をＣX とすると、 ＣX ＝（Ｃ2 ×Ｃ3 ）／（Ｃ2 ＋Ｃ3 ） となり、この合計容量ＣX と抵抗Ｒ1 は積分回路を形成
する。発振コイルＬは数μＨと非常に小さな誘導分しか
ないが、高周波時は高いインピーダンスとなるため、前
記積分回路で高周波分は消されることになる結果、低抵
抗分のみが機能することとなり、発振コイルＬに印加さ
れる電圧は高くならない。
触した瞬間も、急激な電圧の変化が印加される。コンデ
ンサＣ2 ，Ｃ3 の合計容量をＣX とすると、 ＣX ＝（Ｃ2 ×Ｃ3 ）／（Ｃ2 ＋Ｃ3 ） となり、この合計容量ＣX と抵抗Ｒ1 は積分回路を形成
する。発振コイルＬは数μＨと非常に小さな誘導分しか
ないが、高周波時は高いインピーダンスとなるため、前
記積分回路で高周波分は消されることになる結果、低抵
抗分のみが機能することとなり、発振コイルＬに印加さ
れる電圧は高くならない。
【００３０】一方、ギャップＧは、発振回路１０を含む
回路等が設けられた同一プリント基板上にプリントパタ
ーンで数十〜数百μｍのギャップで少なくとも１箇所、
しかも先端が鋭利に形成されているため、極めて小さな
スペースであり、コストが掛からず、低コストでＨＩＣ
としての小型化の目的も達成できる。
回路等が設けられた同一プリント基板上にプリントパタ
ーンで数十〜数百μｍのギャップで少なくとも１箇所、
しかも先端が鋭利に形成されているため、極めて小さな
スペースであり、コストが掛からず、低コストでＨＩＣ
としての小型化の目的も達成できる。
【００３１】また、図面には示されていないが、ギャッ
プＧは、防護被膜（シール、剥離性被膜等）で覆われて
いるため、ゴミ等の付着により放電機能が停止したり、
或いは樹脂による回路基板のモールディング等によって
起こる封止部材等の高絶縁体の付着により放電機能が失
われたりすることがなく、安定した信頼性や品質が確保
される。
プＧは、防護被膜（シール、剥離性被膜等）で覆われて
いるため、ゴミ等の付着により放電機能が停止したり、
或いは樹脂による回路基板のモールディング等によって
起こる封止部材等の高絶縁体の付着により放電機能が失
われたりすることがなく、安定した信頼性や品質が確保
される。
【００３２】勿論、図１の回路について説明した上記論
理は、図２の回路においても全く同様に当て嵌まる。
理は、図２の回路においても全く同様に当て嵌まる。
【００３３】なお、図１及び図２の回路によると、僅か
ではあるが、直流電圧が常時印加されているため、電極
１５には電触作用が働いている。このため、図３の
（ａ）〔図１に対応〕，（ｂ）〔図２に対応〕に示すよ
うに、直流分をカットするため検出容量やコンデンサＣ
2 ，Ｃ3 より十分大きな容量のコンデンサＣ1 を抵抗Ｒ
1と直列接続し、前記電触作用を防止することもでき
る。
ではあるが、直流電圧が常時印加されているため、電極
１５には電触作用が働いている。このため、図３の
（ａ）〔図１に対応〕，（ｂ）〔図２に対応〕に示すよ
うに、直流分をカットするため検出容量やコンデンサＣ
2 ，Ｃ3 より十分大きな容量のコンデンサＣ1 を抵抗Ｒ
1と直列接続し、前記電触作用を防止することもでき
る。
【００３４】図１や図２のような回路構成を有するタッ
チセンサによれば、図４において、発振回路１０の発振
ゲインと電極１５に係る静電容量Ｃ0 との関係は、検出
容量付近では急な傾斜の直線（実施形態の特性）にな
り、静電容量のバラツキや温度変化等の環境変化に対し
て動作が安定する。
チセンサによれば、図４において、発振回路１０の発振
ゲインと電極１５に係る静電容量Ｃ0 との関係は、検出
容量付近では急な傾斜の直線（実施形態の特性）にな
り、静電容量のバラツキや温度変化等の環境変化に対し
て動作が安定する。
【００３５】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の請求項
１，２，３記載のタッチセンサによれば、次の効果が得
られる。 （１）サージ保護用素子が不要であるにもかかわらず静
電気による半導体等の破壊を防止できる。 （２）サージ保護用素子であるバリスタ、ツェナダイオ
ード、クリッピングダイオード等の高価な電子部品が不
要であるため、大幅なコストの低下が図れる。 （３）サージ保護用素子が不要であるため、サージ保護
用素子の回路への影響も無くなり、特に温度特性が飛躍
的に改善されると共に、製品の動作感度のバラツキも少
なくすることができる。 （４）サージ保護用素子が不要となるため、サージ保護
用素子そのものの破損も無くなり、高寿命、高信頼性が
確保される。
１，２，３記載のタッチセンサによれば、次の効果が得
られる。 （１）サージ保護用素子が不要であるにもかかわらず静
電気による半導体等の破壊を防止できる。 （２）サージ保護用素子であるバリスタ、ツェナダイオ
ード、クリッピングダイオード等の高価な電子部品が不
要であるため、大幅なコストの低下が図れる。 （３）サージ保護用素子が不要であるため、サージ保護
用素子の回路への影響も無くなり、特に温度特性が飛躍
的に改善されると共に、製品の動作感度のバラツキも少
なくすることができる。 （４）サージ保護用素子が不要となるため、サージ保護
用素子そのものの破損も無くなり、高寿命、高信頼性が
確保される。
【００３６】また、請求項４，５記載のタッチセンサに
よれば、上記効果に加えて次の効果が得られる。 （５）小型で信頼性の高いＨＩＣ化が可能となる。
よれば、上記効果に加えて次の効果が得られる。 （５）小型で信頼性の高いＨＩＣ化が可能となる。
【図１】一実施形態に係るタッチセンサの回路（コルピ
ッツ回路）構成を示すブロック図である。
ッツ回路）構成を示すブロック図である。
【図２】別実施形態に係るタッチセンサの回路（ハート
レー回路）構成を示すブロック図である。
レー回路）構成を示すブロック図である。
【図３】図１の回路における電極側の変更例を示す部分
回路図（ａ）、及び図２の回路における電極側の変更例
を示す部分回路図（ｂ）である。
回路図（ａ）、及び図２の回路における電極側の変更例
を示す部分回路図（ｂ）である。
【図４】電極に係る静電容量（人体容量）Ｃ0 と発振回
路の発振ゲインとの関係を示すグラフである。
路の発振ゲインとの関係を示すグラフである。
【図５】従来例に係るタッチセンサの回路構成を示すブ
ロック図である。
ロック図である。
【図６】別の従来例に係るタッチセンサの回路構成を示
すブロック図である。
すブロック図である。
【図７】図６の回路の動作を説明するための波形図であ
る。
る。
１０ 発振回路 １１ レベル弁別回路 １２ 出力回路 １５ 電極 Ｃ0 人体容量 Ｌ 発振コイル Ｃ1 コンデンサ Ｃ2 ，Ｃ3 コンデンサ Ｇ 静電気放電用ギャップ ＴＲ1 ，ＴＲ2 トランジスタ
Claims (5)
- 【請求項１】発振コイルを有する発振回路と、この発振
回路に抵抗を介して接続した電極とからなり、前記電極
への人体の接近又は接触で前記発振回路の発振条件が変
化することにより人体を検出するタッチセンサにおい
て、 前記抵抗の発振回路側と電源グランドとの間に前記発振
回路の発振コイルを設けたことを特徴とするタッチセン
サ。 - 【請求項２】前記発振コイルは、抵抗が０．１〜９０Ω
であることを特徴とする請求項１記載のタッチセンサ。 - 【請求項３】前記発振コイルにコンデンサを並列接続し
たことを特徴とする請求項１又は請求項２記載のタッチ
センサ。 - 【請求項４】前記電極の発振回路側と電源グランドとの
間に静電気放電用ギャップを設け、このギャップは、発
振回路を含む回路が設けられた同一の基板上に少なくと
も１箇所パターン形成されていることを特徴とする請求
項１、請求項２又は請求項３記載のタッチセンサ。 - 【請求項５】前記静電気放電用ギャップは、防護被膜で
覆われていることを特徴とする請求項４記載のタッチセ
ンサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000136605A JP3632902B2 (ja) | 2000-05-10 | 2000-05-10 | タッチセンサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000136605A JP3632902B2 (ja) | 2000-05-10 | 2000-05-10 | タッチセンサ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001320266A true JP2001320266A (ja) | 2001-11-16 |
| JP3632902B2 JP3632902B2 (ja) | 2005-03-30 |
Family
ID=18644525
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000136605A Expired - Lifetime JP3632902B2 (ja) | 2000-05-10 | 2000-05-10 | タッチセンサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3632902B2 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100621822B1 (ko) * | 2004-06-21 | 2006-09-20 | 유건식 | 터치센서 |
| JP2006288687A (ja) * | 2005-04-11 | 2006-10-26 | Sensatec Co Ltd | タッチセンサ |
| JP2010511430A (ja) * | 2006-12-04 | 2010-04-15 | デカ・プロダクツ・リミテッド・パートナーシップ | スライダアセンブリを含む医療用デバイス |
| JP2010230438A (ja) * | 2009-03-26 | 2010-10-14 | Toyota Boshoku Corp | 静電容量センサ及び静電容量検出方法 |
-
2000
- 2000-05-10 JP JP2000136605A patent/JP3632902B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100621822B1 (ko) * | 2004-06-21 | 2006-09-20 | 유건식 | 터치센서 |
| JP2006288687A (ja) * | 2005-04-11 | 2006-10-26 | Sensatec Co Ltd | タッチセンサ |
| JP2010511430A (ja) * | 2006-12-04 | 2010-04-15 | デカ・プロダクツ・リミテッド・パートナーシップ | スライダアセンブリを含む医療用デバイス |
| US9134823B2 (en) | 2006-12-04 | 2015-09-15 | Deka Products Limited Partnership | System and method for insulin pump medical device including a slider assembly wherein images on display allow for highlighting and magnifying images |
| JP2010230438A (ja) * | 2009-03-26 | 2010-10-14 | Toyota Boshoku Corp | 静電容量センサ及び静電容量検出方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3632902B2 (ja) | 2005-03-30 |
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