JP2644072B2 - ノンタッチスイッチ - Google Patents
ノンタッチスイッチInfo
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- JP2644072B2 JP2644072B2 JP2245323A JP24532390A JP2644072B2 JP 2644072 B2 JP2644072 B2 JP 2644072B2 JP 2245323 A JP2245323 A JP 2245323A JP 24532390 A JP24532390 A JP 24532390A JP 2644072 B2 JP2644072 B2 JP 2644072B2
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Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、平板コンデンサを用いて、該平板コンデン
サの静電容量の変化を検出するノンタッチスイッチに関
するものである。
サの静電容量の変化を検出するノンタッチスイッチに関
するものである。
［従来の技術］ この種のノンタッチスイッチの基本特許はオーストラ
リアのインテレクト・エレクトロニクス・リミテッドが
所有しているものである。特許番号は、PCT/AU86/00043
である。
リアのインテレクト・エレクトロニクス・リミテッドが
所有しているものである。特許番号は、PCT/AU86/00043
である。
次に、このノンタッチスイッチの構成及び基本動作に
ついて説明する。第５図に示すように、外側極板２と、
この外側極板２の内側に配置され斜線で示した絶縁体３
を介した中央極板４とで構成される平板コンデンサにて
形成されている。第６図に示すように、外側極板２にド
ライブ信号として方形波を入力し、中央極板４には検出
用のトランジスタQ1が接続されている。
ついて説明する。第５図に示すように、外側極板２と、
この外側極板２の内側に配置され斜線で示した絶縁体３
を介した中央極板４とで構成される平板コンデンサにて
形成されている。第６図に示すように、外側極板２にド
ライブ信号として方形波を入力し、中央極板４には検出
用のトランジスタQ1が接続されている。
第８図（ａ）は、平板コンデンサの電荷の分布状態を
示し、第８図（ｂ）は指先を接近した場合の電荷の分布
状態を示している。すなわち、ノンタッチスイッチ１の
スイッチ面に指先が接近すると、指が第３の電極として
働き、外側極板２−中央極板４間のコンデンサの他に、
外側極板２と指先間、中央極板４と指先間のコンデンサ
が形成されることになる。このため、電極側の電荷は分
割され、極板2,4間の静電容量は通常状態に比べて減少
し、それに応じて、通常の指先を接近しない第７図
（ａ）に示す出力波形は、同図（ｂ）に示すようにトラ
ンジスタQ1に流れる電流が減少し、出力パルスが変化す
る。この変化を検出してノンタッチスイッチ１のオン、
オフを判断する。このような個々のノンタッチスイッチ
１が第９図に示すように、マトリックス状に配置されて
いる。
示し、第８図（ｂ）は指先を接近した場合の電荷の分布
状態を示している。すなわち、ノンタッチスイッチ１の
スイッチ面に指先が接近すると、指が第３の電極として
働き、外側極板２−中央極板４間のコンデンサの他に、
外側極板２と指先間、中央極板４と指先間のコンデンサ
が形成されることになる。このため、電極側の電荷は分
割され、極板2,4間の静電容量は通常状態に比べて減少
し、それに応じて、通常の指先を接近しない第７図
（ａ）に示す出力波形は、同図（ｂ）に示すようにトラ
ンジスタQ1に流れる電流が減少し、出力パルスが変化す
る。この変化を検出してノンタッチスイッチ１のオン、
オフを判断する。このような個々のノンタッチスイッチ
１が第９図に示すように、マトリックス状に配置されて
いる。
一方、ノンタッチスイッチ１のオン，オフの判断は、
電源投入時の検出パルスの波高値から作成した基準値を
記憶しておき、検出パルス信号の波高値と逐次比較を行
い、基準値より小さい場合、そのノンタッチスイッチ１
をオンと判断するようになっている。検出パルスは一定
の周期で取り出され、比較判断を繰り返している。
電源投入時の検出パルスの波高値から作成した基準値を
記憶しておき、検出パルス信号の波高値と逐次比較を行
い、基準値より小さい場合、そのノンタッチスイッチ１
をオンと判断するようになっている。検出パルスは一定
の周期で取り出され、比較判断を繰り返している。
尚、ノンタッチスイッチ１のオン／オフ状態を明確に
する場合、第10図に示すように、ノンタッチスイッチ１
の中央極板４及び基板５の中央にホール６を設け、この
ホール６内に発光ダイオード７を配置するようにしてい
る。もちろん、発光ダイオード７はなくても良い。
する場合、第10図に示すように、ノンタッチスイッチ１
の中央極板４及び基板５の中央にホール６を設け、この
ホール６内に発光ダイオード７を配置するようにしてい
る。もちろん、発光ダイオード７はなくても良い。
第10図は、ノンタッチスイッチ１の信号の系統を示す
ブロック図を示している。尚、ノンタッチスイッチ１は
１個だけ示してあるが、実際はマトリックス状に形成し
てある。マイクロコンピュータからなる演算制御回路10
からは、各ノンタッチスイッチ１に対して上述したよう
に方形波のキースキャンドライブ信号がスキャンされて
入力されている。そして、ノンタッチスイッチ１の出力
はトランジスタQ1により検出され、このトランジスタQ1
の出力は直流成分除去回路11により直流成分が除去され
る。そして、増幅回路12で増幅した出力信号をピークホ
ールド回路13でピークホールドし、更に、コンパレータ
14で演算制御回路10からの基準値と比較し、出力を演算
制御回路10に入力している。また、発光ダイオード７は
演算制御回路10によりコンパレータ14の出力を受けてオ
ン／オフ制御信号にて制御し、更に、発光ダイオード７
をLEDスキャン信号にてダイナミックを点灯するように
している。
ブロック図を示している。尚、ノンタッチスイッチ１は
１個だけ示してあるが、実際はマトリックス状に形成し
てある。マイクロコンピュータからなる演算制御回路10
からは、各ノンタッチスイッチ１に対して上述したよう
に方形波のキースキャンドライブ信号がスキャンされて
入力されている。そして、ノンタッチスイッチ１の出力
はトランジスタQ1により検出され、このトランジスタQ1
の出力は直流成分除去回路11により直流成分が除去され
る。そして、増幅回路12で増幅した出力信号をピークホ
ールド回路13でピークホールドし、更に、コンパレータ
14で演算制御回路10からの基準値と比較し、出力を演算
制御回路10に入力している。また、発光ダイオード７は
演算制御回路10によりコンパレータ14の出力を受けてオ
ン／オフ制御信号にて制御し、更に、発光ダイオード７
をLEDスキャン信号にてダイナミックを点灯するように
している。
［発明が解決しようとする課題］ 第11図は実際のノンタッチスイッチ１の構成断面図を
示し、外側極板２と中央極板４とで構成される平板コン
デンサは、共に絶縁材料からなる表面材８と裏面材９と
で挟持されて構成されている。
示し、外側極板２と中央極板４とで構成される平板コン
デンサは、共に絶縁材料からなる表面材８と裏面材９と
で挟持されて構成されている。
ここで、スイッチ面（表面）に指先（導体物体）が接
近した時の容量の減少率がそのノンタッチスイッチの感
度となる。ノンタッチスイッチとしては高感度のもの方
が利用範囲が広がり、有効であると考えられる。
近した時の容量の減少率がそのノンタッチスイッチの感
度となる。ノンタッチスイッチとしては高感度のもの方
が利用範囲が広がり、有効であると考えられる。
本発明は、上述の点に鑑みて提供したものであって、
感度を上げることを目的としたノンタッチスイッチを提
供するものである。
感度を上げることを目的としたノンタッチスイッチを提
供するものである。
［課題を解決するための手段］ 本発明は、複数の平板状の極板が略同一面上に並設さ
れて成る平板コンデンサの静電容量の変化を検出するノ
ンタッチスイッチにおいて、これら極板の一方の面をス
イッチ面とし、このスイッチ面における極板間の静電容
量に比べてスイッチ面と反対側の極板の裏面における極
板間の静電容量を小さくしたものである。
れて成る平板コンデンサの静電容量の変化を検出するノ
ンタッチスイッチにおいて、これら極板の一方の面をス
イッチ面とし、このスイッチ面における極板間の静電容
量に比べてスイッチ面と反対側の極板の裏面における極
板間の静電容量を小さくしたものである。
また、請求項２では、平板コンデンサの裏面の一部も
しくは全面をアースしている。
しくは全面をアースしている。
更に、請求項３においては、平板コンデンサのスイッ
チ面側に表面材を配設するとともに裏面側に裏面材を配
設し、表面材の誘電率を裏面材の誘電率よりも大きくし
たものである。
チ面側に表面材を配設するとともに裏面側に裏面材を配
設し、表面材の誘電率を裏面材の誘電率よりも大きくし
たものである。
［作 用］ 而して、平板コンデンサの極板の一方の面をスイッチ
面とし、このスイッチ面における極板間の静電容量に比
べてスイッチ面と反対側の極板の裏面における極板間の
静電容量を小さくして、感度を上げるようにしている。
面とし、このスイッチ面における極板間の静電容量に比
べてスイッチ面と反対側の極板の裏面における極板間の
静電容量を小さくして、感度を上げるようにしている。
また、請求項２では、平板コンデンサの裏面の一部も
しくは全面をアースして、感度を上げるようにしてい
る。
しくは全面をアースして、感度を上げるようにしてい
る。
更に、請求項３においては、平板コンデンサのスイッ
チ面側に表面材を配設するとともに裏面側に裏面材を配
設し、表面材の誘電率を裏面材の誘電率よりも大きくし
て、感度を上げるようにしている。
チ面側に表面材を配設するとともに裏面側に裏面材を配
設し、表面材の誘電率を裏面材の誘電率よりも大きくし
て、感度を上げるようにしている。
［実施例］ 以下、本発明の実施例を図面を参照して説明する。本
実施例のノンタッチスイッチは、複数の平板状の極板2,
4が略同一面上に並設されて成る平板コンデンサの静電
容量の変化を検出するものであって、これら極板2,4の
一方の面をスイッチ面とし、このスイッチ面における極
板2,4間の静電容量に比べてスイッチ面と反対側の反対
側の極板2,4の裏面における極板2,4間の静電容量を小さ
くしたものである。ノンタッチスイッチのスイッチ面
（表面）に指先（導体物体）が接近した場合、表面の容
量は減少するが、裏面の容量はほとんど変化しない。こ
のことより、感度を良くする、すなわち、全体容量の変
化率を大きくとるには、平板コンデンサの裏面の容量を
表面に比べて小さくする必要がある。
実施例のノンタッチスイッチは、複数の平板状の極板2,
4が略同一面上に並設されて成る平板コンデンサの静電
容量の変化を検出するものであって、これら極板2,4の
一方の面をスイッチ面とし、このスイッチ面における極
板2,4間の静電容量に比べてスイッチ面と反対側の反対
側の極板2,4の裏面における極板2,4間の静電容量を小さ
くしたものである。ノンタッチスイッチのスイッチ面
（表面）に指先（導体物体）が接近した場合、表面の容
量は減少するが、裏面の容量はほとんど変化しない。こ
のことより、感度を良くする、すなわち、全体容量の変
化率を大きくとるには、平板コンデンサの裏面の容量を
表面に比べて小さくする必要がある。
第４図はこの場合の説明図であり、同図（ａ）は平板
コンデンサを示し、図中の線は電気力線を示している。
同図（ｂ）に示すように、通常において、平板コンデン
サの表面の容量をｍ、裏面の容量をｎとすると、全体の
容量は（ｍ＋ｎ）になる。また、指先を接近した場合に
は、表面の容量はm/α（ただし、α＞１）、裏面の容量
は変化しないのでｎであり、従って、全体の容量は（m/
α）＋ｎとなる。従って、変化率は同図（ｂ）のように
なり、同図（ｃ）はm/nに対するf,gの特性を示してい
る。従って、図示の変化率を大きくするためには、f/g
を小さくする必要があり、そのためにはm/nを大きくす
る必要がある。よって、平板コンデンサの裏面の容量ｎ
に対して、表面の容量ｍを大きくすれば、変化率を大き
くすることができ、結果、感度を良くすることができる
ものである。
コンデンサを示し、図中の線は電気力線を示している。
同図（ｂ）に示すように、通常において、平板コンデン
サの表面の容量をｍ、裏面の容量をｎとすると、全体の
容量は（ｍ＋ｎ）になる。また、指先を接近した場合に
は、表面の容量はm/α（ただし、α＞１）、裏面の容量
は変化しないのでｎであり、従って、全体の容量は（m/
α）＋ｎとなる。従って、変化率は同図（ｂ）のように
なり、同図（ｃ）はm/nに対するf,gの特性を示してい
る。従って、図示の変化率を大きくするためには、f/g
を小さくする必要があり、そのためにはm/nを大きくす
る必要がある。よって、平板コンデンサの裏面の容量ｎ
に対して、表面の容量ｍを大きくすれば、変化率を大き
くすることができ、結果、感度を良くすることができる
ものである。
第１図（ａ）はその具体的な構成として、外側極板２
の裏面の全面をアースした場合を示している。尚、裏面
の一部をアースするようにしても良い。図中の線は電気
力線であり、外側極板２から中央極板４への電気力線で
ある。この場合、平板コンデンサの表面の容量は変化せ
ず（全体の1/2）、裏面の容量が1/2から０に変化した場
合である。この時、指先が接近すると、表面の容量のみ
が減少し（図示の場合では、例えば1/2から1/4に減
少）、裏面は変化せず、容量は０のままである。従っ
て、この場合の変化率は50％である。
の裏面の全面をアースした場合を示している。尚、裏面
の一部をアースするようにしても良い。図中の線は電気
力線であり、外側極板２から中央極板４への電気力線で
ある。この場合、平板コンデンサの表面の容量は変化せ
ず（全体の1/2）、裏面の容量が1/2から０に変化した場
合である。この時、指先が接近すると、表面の容量のみ
が減少し（図示の場合では、例えば1/2から1/4に減
少）、裏面は変化せず、容量は０のままである。従っ
て、この場合の変化率は50％である。
本構成のスイッチを台所戸棚の扉に設置した場合、ス
イッチ裏面をアースすることで戸棚内部の導体物質、例
えば鍋、フライパン等が接近した場合の誤作動が防止で
きる。
イッチ裏面をアースすることで戸棚内部の導体物質、例
えば鍋、フライパン等が接近した場合の誤作動が防止で
きる。
第２図は裏面をアースしていない場合を示し、表面，
裏面の容積を夫々1/2とした場合、指先を接近させる
と、表面のみの容量が半分の1/4に減少し、裏面の容量
は1/2のままであるから、全体の容量は１から3/4へと減
少する。従って、この場合の変化率は25％である。
裏面の容積を夫々1/2とした場合、指先を接近させる
と、表面のみの容量が半分の1/4に減少し、裏面の容量
は1/2のままであるから、全体の容量は１から3/4へと減
少する。従って、この場合の変化率は25％である。
よって、全体容量としては、アースしていない場合の
25％の変動に対して、全体アースを施せば50％の変動を
得ることができ、高感度のノンタッチスイッチを実現す
ることができる。
25％の変動に対して、全体アースを施せば50％の変動を
得ることができ、高感度のノンタッチスイッチを実現す
ることができる。
また、第１図では、全面をアースしたが、アースの面
積を変えることで、裏面容積を変えることができるの
で、感度を制御することも可能となる。
積を変えることで、裏面容積を変えることができるの
で、感度を制御することも可能となる。
第３図は他の実施例を示し、平板コンデンサのスイッ
チ面側に表面材８を配設するとともに裏面材に裏面材９
を配設し、表面材８の誘電率を裏面材９の誘電率よりも
大きくしたものである。すなわち、平板コンデンサの表
面材８の誘電率をε１とし、裏面材９の誘電率をε２と
した場合に、ε１＞ε２としたものである。このよう
に、表面材８の誘電率を裏面材９の誘電率より大きくす
ることで、感度を良くすることができる。ここでは、全
体の容量を１とし、表面の容量を3/4とし、裏面の容量
を1/4とした場合に、指先を接近させると、裏面の容量
はそのままの1/4で、表面の容量のみが半分の3/8とな
り、従って、全体の容量は5/8になる。結果、変化率は3
7.5％となる。
チ面側に表面材８を配設するとともに裏面材に裏面材９
を配設し、表面材８の誘電率を裏面材９の誘電率よりも
大きくしたものである。すなわち、平板コンデンサの表
面材８の誘電率をε１とし、裏面材９の誘電率をε２と
した場合に、ε１＞ε２としたものである。このよう
に、表面材８の誘電率を裏面材９の誘電率より大きくす
ることで、感度を良くすることができる。ここでは、全
体の容量を１とし、表面の容量を3/4とし、裏面の容量
を1/4とした場合に、指先を接近させると、裏面の容量
はそのままの1/4で、表面の容量のみが半分の3/8とな
り、従って、全体の容量は5/8になる。結果、変化率は3
7.5％となる。
［発明の効果］ 本発明の上述のように、複数の平板状の極板が略同一
面上に並設されて成る平板コンデンサの静電容量の変化
を検出するノンタッチスイッチにおいて、これら極板の
一方の面をスイッチ面とし、このスイッチ面における極
板間の静電容量に比べてスイッチ面と反対側の極板の裏
面における極板間の静電容量を小さくしたものであるか
ら、平板コンデンサの裏面の容量をスイッチ面（表面）
に比べて小さくして、感度を上げることができ、そのた
め、例えば、表面材料を厚くすることができたり、スイ
ッチとしての利用範囲が広がるという効果を奏するもの
である。
面上に並設されて成る平板コンデンサの静電容量の変化
を検出するノンタッチスイッチにおいて、これら極板の
一方の面をスイッチ面とし、このスイッチ面における極
板間の静電容量に比べてスイッチ面と反対側の極板の裏
面における極板間の静電容量を小さくしたものであるか
ら、平板コンデンサの裏面の容量をスイッチ面（表面）
に比べて小さくして、感度を上げることができ、そのた
め、例えば、表面材料を厚くすることができたり、スイ
ッチとしての利用範囲が広がるという効果を奏するもの
である。
また、請求項２では、平板コンデンサの裏面の一部も
しくは全面をアースしていることで、感度を上げること
ができる。
しくは全面をアースしていることで、感度を上げること
ができる。
更に、請求項３においては、平板コンデンサのスイッ
チ面側に表面材を配設するとともに裏面側に裏面材を配
設し、表面材の誘電率を裏面材の誘電率よりも大きくし
たことで、感度を上げることができるものである。また
スイッチ裏面からの誤入力、誤動作を防止でき、耐輻射
ノイズ性が向上する。
チ面側に表面材を配設するとともに裏面側に裏面材を配
設し、表面材の誘電率を裏面材の誘電率よりも大きくし
たことで、感度を上げることができるものである。また
スイッチ裏面からの誤入力、誤動作を防止でき、耐輻射
ノイズ性が向上する。
第１図（ａ）（ｂ）は本発明の実施例の説明図、第２図
（ａ）（ｂ）は同上の裏面をアースしない場合の説明
図、第３図（ａ）（ｂ）は同上の他の実施例の説明図、
第４図（ａ）〜（ｃ）は同上の原理等を示す説明図、第
５図はノンタッチスイッチの平面図、第６図は同上の回
路図、第７図（ａ）（ｂ）は夫々同上の出力波形を示す
図、第８図（ａ）（ｂ）は夫々同上の説明図、第９図は
同上のノンタッチスイッチをマトリックス状に配置した
状態を示す平面図、第10図は同上の構成図、第11図はノ
ンタッチスイッチの断面図である。 １はノンタッチスイッチ、８は表面材、９は裏面材であ
る。
（ａ）（ｂ）は同上の裏面をアースしない場合の説明
図、第３図（ａ）（ｂ）は同上の他の実施例の説明図、
第４図（ａ）〜（ｃ）は同上の原理等を示す説明図、第
５図はノンタッチスイッチの平面図、第６図は同上の回
路図、第７図（ａ）（ｂ）は夫々同上の出力波形を示す
図、第８図（ａ）（ｂ）は夫々同上の説明図、第９図は
同上のノンタッチスイッチをマトリックス状に配置した
状態を示す平面図、第10図は同上の構成図、第11図はノ
ンタッチスイッチの断面図である。 １はノンタッチスイッチ、８は表面材、９は裏面材であ
る。
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭61−240519（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−176626（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−103222（ＪＰ，Ａ) 実開 昭56−82845（ＪＰ，Ｕ)
Claims (3)
- 【請求項１】複数の平板状の極板が略同一面状に並設さ
れて成る平板コンデンサの静電容量の変化を検出するノ
ンタッチスイッチにおいて、これら極板の一方の面をス
イッチ面とし、このスイッチ面における極板間の静電容
量に比べてスイッチ面と反対側の極板の裏面における極
板間の静電容量を小さくしたことを特徴とするノンタッ
チスイッチ。 - 【請求項２】平板コンデンサの裏面の一部もしくは全面
をアースしたことを特徴とする請求項１記載のノンタッ
チスイッチ。 - 【請求項３】平板コンデンサのスイッチ面側に表面材を
配設するとともに裏面側に裏面材を配設し、表面材の誘
電率を裏面材の誘電率よりも大きくしたことを特徴とす
る請求項１記載のノンタッチスイッチ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2245323A JP2644072B2 (ja) | 1990-09-14 | 1990-09-14 | ノンタッチスイッチ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2245323A JP2644072B2 (ja) | 1990-09-14 | 1990-09-14 | ノンタッチスイッチ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04123736A JPH04123736A (ja) | 1992-04-23 |
| JP2644072B2 true JP2644072B2 (ja) | 1997-08-25 |
Family
ID=17131955
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2245323A Expired - Fee Related JP2644072B2 (ja) | 1990-09-14 | 1990-09-14 | ノンタッチスイッチ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2644072B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2008064864A2 (de) | 2006-11-27 | 2008-06-05 | Ident Technology Ag | Anordnung zur detektion von körperteilen mittels absorption eines elektrischen nahfeldes |
| US8115499B2 (en) * | 2009-05-22 | 2012-02-14 | Freescale Semiconductor, Inc. | Device with proximity detection capability |
| DE102009029021B4 (de) * | 2009-08-31 | 2022-09-22 | Robert Bosch Gmbh | Sensorsystem zur Umfeldüberwachung an einem mechanischen Bauteil und ein Verfahren zur Ansteuerung und Auswertung des Sensorsystems |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6224927Y2 (ja) * | 1979-11-30 | 1987-06-25 | ||
| JPS57103222A (en) * | 1980-12-19 | 1982-06-26 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Glass touch panel |
| JPS61240519A (ja) * | 1985-04-17 | 1986-10-25 | 松下電器産業株式会社 | 機器の入力装置 |
-
1990
- 1990-09-14 JP JP2245323A patent/JP2644072B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04123736A (ja) | 1992-04-23 |
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