JP3125644U

JP3125644U - ボタン装置

Info

Publication number: JP3125644U
Application number: JP2006005561U
Authority: JP
Inventors: 偉智黄
Original assignee: Princeton Technology Corp
Current assignee: Princeton Technology Corp
Priority date: 2005-07-22
Filing date: 2006-07-11
Publication date: 2006-09-28
Anticipated expiration: 2016-07-11
Also published as: US20070021846A1; TWI269205B; TW200705238A; US7519436B2

Abstract

【課題】ボタンを検出するために大量のピンを使用しなくてもすみ、さらに、高価な素子（例えばＡＤＣ）も必要としないボタン装置を提供する。
【解決手段】充電モジュールは複数の充電経路を提供する。少なくとも１つの充電経路は、少なくとも１つのボタンが押下されたときに導通する。負荷コンデンサは、充電モジュールに接続し、導通した充電経路から電力を得て充電信号を発生させる。制御モジュールは、ボタンが押下されて制御信号が発生したときに、導通した制御コンデンサを介して該制御信号を送信する。ＭＣＵは、該制御信号を受信して充電時間を計算し、その充電時間に基づいてどのボタンが押下されたか判断する。該充電信号が第１の所定の電圧に達したときに、ＭＣＵは充電時間の計算を停止する。各充電経路は、それぞれ異なる充電時間に対応する。
【選択図】図５

Description

本考案は電子装置に関し、より詳細にはボタン装置に関するものである。

図１を参照する。図１は、第１の従来例によるボタン装置１００の概略図を示している。このボタン装置１００は、ＭＣＵ１１０、複数のピン１２１、１２２、１２３および１２４、ならびに複数のボタン１３１、１３２、１３３および１３４を含んでいる。図示されているように、ボタン１３１、１３２、１３３および１３４は、ピン１２１、１２２、１２３および１２４をそれぞれ介してＭＣＵ１１０に接続されている。ユーザーがボタン１３１を押下すると、ピン１２１上の電気信号は変化する。ＭＣＵ１１０は、ピン１２１からの電気信号に基づいてボタン１３１が押下されたことを検出し、対応する動作を実行する。上述からわかるように、このボタン装置１００には、少なくともボタン数と同じだけのピン数を確保することが要される。換言すると、ボタン装置にＮ個のボタンがあるとしたら、ＭＣＵには、ボタンに対応するＮ個のピンが必要になるということである。理論上、ＭＣＵのピン数に制約はないが、ピンが多くなればなるほど求められるチップの面積も増大する。

図２を参照する。図２は、第２の従来例によるボタン装置２００の概略図を示している。このボタン装置２００は、ＭＣＵ２１０、複数のピン２２１、２２２、２２３、２２４、２２５および２２６、ならびに複数のボタン２３１、２３２、２３３、２３４、２３５、２３６、２３７、２３８および２３９を含んでいる。各ピンの接続は次のようになっている。

ピン２２１はボタン２３１、２３２、２３３の一端に接続し、
ピン２２２はボタン２３４、２３５、２３６の一端に接続し、
ピン２２３はボタン２３７、２３８、２３９の一端に接続し、
ピン２２４はボタン２３１、２３４、２３７の他端に接続し、
ピン２２５はボタン２３２、２３５、２３８の他端に接続し、
ピン２２６はボタン２３３、２３６、２３９の他端に接続している。

ピン２２１、２２２、２２３は、接続されたボタンへイネーブル信号を送る。例えば、ユーザーがボタン２３１を押下した場合、ピン２２１はイネーブル信号をボタン２３１へ送り、ＭＣＵ２１０はボタン２３１に接続されたピン２２４を介してボタン２３１が押されたことを検出する。上述より、ボタン装置２００は、ボタンを９個有しているが、ピンは６個だけ確保すればよいことが分かる。ピン数Ｎとボタン数Ｍとの関係は設計によって変わり、一般には、ピン数Ｎがボタン数Ｍよりも少なくなるよう設計されている。一定のボタン数について見た場合、第１の従来例によるボタン装置１００に比べ、ボタン装置２００に用いられるピンは少なくてすむ。この種の構成はリモートコントローラによく見られるものである。

図３を参照する。図３は、第３の従来例によるボタン装置３００の概略図を示している。このボタン装置３００は、ＭＣＵ３１０、複数のピン３２１および３２２、アナログデジタルコンバータ（ＡＤＣ）３４０、ならびに複数のボタン３３１、３３２、３３３および３３４を含んでいる。ＡＤＣ３４０の入力端は複数のボタン３３１、３３２、３３３および３３４に接続し、ＡＤＣ３４０の出力端は複数のピン３２１および３２２に接続している。ボタンに接続された抵抗の抵抗値はそれぞれ異なるため（例えば、Ｒ、２Ｒ、４Ｒ、６Ｒ）、それぞれ異なるボタンが押下されたときに、入力端へ送られる、対応する電圧レベルもそれぞれ異なったものとなる。図示されるように、４つの各ボタンは４種の異なる電圧レベルにそれぞれ対応し、ＡＤＣ３４０に要されるピン数はｌｏｇ_２４＝２である。上述から知り得るように、ボタン装置３００には、ボタンがＮ個ある場合に、少なくともｌｏｇ_２Ｎに等しいピン数を確保することが要される。第１および第２の従来例によるボタン装置１００および２００と比べ、ボタン装置３００は、多くのボタン数が必要となるほど、それに対するピン数が少なくてすむ構成となっている。しかしながら、ＡＤＣは高価な上に、大面積を占める素子である。

図４を参照する。図４は、第４の従来例によるボタン装置４００の概略図を示している。このボタン装置４００は制御ユニット４１０を含んでいる。制御ユニット４１０のオペレーションはボタン装置３００と同様で、異なる電圧レベルに応じてボタンを検出するというものであるが、チップ面積およびコストの面で同じ欠点を有している。その詳細は特許文献１に記載されているので、簡単のためにここでその説明は省く。
台湾特許第Ｉ２２６７３１号明細書

上述に鑑みて、本考案はボタン装置を提供することを目的とする。

本考案は、電圧源および複数のボタンを含むボタン装置を提供する。電圧源は、各ボタンの一端に接続して電力を供給する。ボタン装置は、充電モジュール、負荷コンデンサ、制御モジュールおよびＭＣＵをさらに含む。充電モジュールは、各ボタンの他端にそれぞれ接続する複数の充電抵抗を備えて、複数の充電経路を提供する。少なくとも１つの充電経路は、少なくとも１つのボタンが押下されたときに導通する。負荷コンデンサは、充電モジュールに接続し、導通した充電経路から電力を得て充電信号を発生させる。制御モジュールは複数の制御コンデンサを備えており、ボタンが押下されて制御信号が発生したときに、導通した制御コンデンサにより該制御信号を送信する。ＭＣＵは、該制御信号を受信して充電時間を計算し、その充電時間に基づいてどのボタンが押下されたか判断する。充電信号が第１の所定の電圧に達したときに、ＭＣＵは充電時間の計算を停止する。各充電抵抗は、それぞれ異なる充電時間に対応した異なる抵抗を有する。

本考案のボタン装置は、ボタンを検出するために大量のピンを使用しなくてもすみ、さらに、高価な素子（例えばＡＤＣ）も必要ない。したがって、本考案によれば、設計のフレキシブリティが増すと共に、コスト低減も図られる。

添付の図面を参照としながら、以下の詳細な説明および実施形態を読めば、本考案をより十分に理解することができるであろう。

以下に、本考案を実施する上で最良であると考えられる形態を記載する。この記載は、本考案の主な原理の説明を目的になされたものであり、限定の意味で解されてはならない。本考案の範囲は、添付のクレームを参照することによって決定されるのが最良である。

図５を参照する。図５は、１実施形態によるボタン装置５００のブロック図を示している。このボタン装置５００は、ＭＣＵ５１０、電圧源Ｖｃｃ、複数のボタン５３１、５３２および５３３、ピン５２０、制御モジュール５４０、充電モジュール５５０、負荷コンデンサＣ４、ならびに放電抵抗Ｒ４を含んでいる。充電モジュール５５０は、ボタン５３１、５３２および５３３にそれぞれ接続する充電抵抗Ｒ１、Ｒ２およびＲ３を備えて、電圧源Ｖｃｃから負荷コンデンサＣ４に至る各充電経路をそれぞれ提供する。制御モジュール５４０は、ボタン５３１、５３２および５３３と、充電抵抗Ｒ１、Ｒ２およびＲ３にそれぞれ接続する複数の制御コンデンサＣ１、Ｃ２およびＣ３を備える。充電抵抗Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３および放電Ｒ４の抵抗値は、それぞれＲ、２Ｒ、４ＲおよびＲである。また、制御コンデンサＣ１、Ｃ２およびＣ３の容量値はいずれも同じ所定の定数である。なお、ピン５２０は汎用入／出力（general input/output, ＧＩＯ）ピンであることに注意されたい。ただし、本考案ではピンのタイプは限定されない。以下に、ボタン装置５００における各構成要素の詳細を説明する。

図５および図６を同時に参照する。図６は、いずれかのボタンが押下され負荷コンデンサＣ４が充電される際におけるピン５２０の電圧のタイミング図を示している。例えば、時間Ｔ_{ＩＮＩＴＩＡＬ}において、ボタン５３１が押下されて制御信号が発生したとする。すると、導通した制御コンデンサＣ１は、ピン５２０を介してその制御信号をＭＣＵ５１０へ送ることにより割り込みを発生させる。このときＭＣＵ５１０の論理値は“０”にセットされる。充電抵抗Ｒ１により提供される充電経路は負荷コンデンサＣ４を充電し始め、これによって充電信号を発生させる。割り込みがＭＣＵ５１０へ送られると、ＭＣＵ５１０は充電時間を計算し始める。そして時間Ｔ_ＥＮＤにおいて、負荷コンデンサＣ４の電圧が第１の所定の電圧に達し、ＭＣＵ５１０は計算を停止する。このときＭＣＵ５１０は、ＭＣＵ５１０の論理値が“０”から“１”に変わることでボタンの押下があったことを検出し、さらに、充電時間を計算することによりボタン５３１が押下されたことを検出する。図５および図６より、ＭＣＵ５１０によって計算される充電時間（Ｔ_ＥＮＤ−Ｔ_{ＩＮＩＴＩＡＬ}）は、ＲＣ（充電抵抗Ｒ１の抵抗値Ｒに負荷コンデンサＣ４の容量値Ｃを乗じたもの）に等しいことがわかる。同じ様に、ボタン５３２が押下された場合にＭＣＵ５１０により計算される充電時間は２ＲＣに等しく、ボタン５３３が押下された場合にＭＣＵ５１０により計算される充電時間は４ＲＣに等しい。また、ＭＣＵ５１０により計算された充電時間がＲＣに近い（等しくない）ものとなった場合も、ボタン装置５００はボタン５３１が押下されたことを検出することができる。同じ様にして、ＭＣＵ５１０により計算された充電時間が２ＲＣに近いものとなった場合、ボタン装置５００はボタン５３２が押下されたことを検出し、ＭＣＵ５１０により計算された充電時間が４ＲＣに近いものとなった場合、ボタン装置５００はボタン５３３が押下されたことを検出し得る。

さらに、本考案のボタン装置は、充電時間に基づいて、同時に押下された２つ以上のボタンを検出することも可能である。図５を参照する。例えば、充電抵抗Ｒ１およびＲ２の抵抗値がそれぞれＲおよびＲ２であると仮定する。この場合に、ボタン５３１および５３２が同時に押下されると、充電抵抗Ｒ１およびＲ２の総抵抗値は２／３Ｒ（Ｒと２Ｒのシャント値）となるので、ＭＣＵ５１０は２／３Ｒに等しい充電時間を算出して、ボタン５３１および５３２が同時に押下されたことを検出する。

理論上、ＭＣＵ５１０によって計算される充電時間は充電抵抗値に負荷容量値を乗じたものにほぼ等しい値となるが、実際は、不確かな素子値のために、実際の負荷容量値が理想の負荷容量値と異なったものとなり得る。よって、ボタンの検出を行う前に、ボタン装置５００が負荷容量値を調整することができれば、ＭＣＵ５１０によって計算される充電時間は素子値にほぼ等しくなる。以下、放電抵抗を接続して放電経路を提供することにより負荷容量を調整する方式について詳細に説明する。

図５および図７を同時に参照する。図７は、負荷容量の調整が行われるときのピン５２０の電圧のタイミング図を示している。ピン５２０は初め出力モードにセットされ、ＭＣＵ５１０は、放電抵抗Ｒ４によって提供される放電経路を介して負荷コンデンサを充電する。時間Ｔ_１において、負荷コンデンサの電圧は第１の所定の電圧まで充電されている。このとき、ＭＣＵ５１０の論理値は“１”、ピン５２０は入力モードに切り替わり、負荷容量値を調整するべく放電が開始される。放電の際、負荷コンデンサは、放電抵抗Ｒ４に提供された放電経路により放電し、ＭＣＵ５１０は放電時間の計算を始める。時間Ｔ_２において、負荷コンデンサの電圧は放電されて第２の所定の電圧となっており、論理値は“１”から“０”に変化し、これに続いてＭＣＵ５１０は充電時間の計算を停止する。計算された充電時間（Ｔ_２−Ｔ_１）は、放電抵抗値Ｒに負荷容量値Ｃを乗じたものに対応する。よって、負荷コンデンサの実際の容量値Ｃは、充電時間（Ｔ_２−Ｔ_１）を放電抵抗値Ｒで割ったものに等しい。この実際の容量値Ｃを用いれば、初期の素子値の誤りおよび時間範囲を修正することができる。なお、注意すべきなのは、負荷容量値調整時、ＭＣＵ５１０は、調整が完了するまでボタンの検出を一時的に停止しなければならないという点である。

従来技術に対比して、本考案のボタン装置では、ボタンを検出するために大量のピンを使用しなくてもすみ、さらに、高価な素子（例えばＡＤＣ）も必要なくなる。したがって、本考案のボタン装置によれば、設計をフレキシブルに行うことができるようになると共に、コスト低減も図られる。

以上、好適な実施例を挙げて説明したが、これらは本考案を限定するものではない。当業者であれば、本考案の精神および範囲を逸脱しない限りにおいて、変更および修飾を加えることができる。よって本考案の範囲は、添付の特許請求の範囲によって決まる。

第１の従来例によるボタン装置の概略図である。第２の従来例によるボタン装置の概略図である。第３の従来例によるボタン装置の概略図である。第４の従来例によるボタン装置の概略図である。本考案の１実施形態によるボタン装置のブロック図である。ピンの電圧のタイミング図である。ピンの電圧の別なタイミング図である。

符号の説明

５００ボタン装置
５１０ＭＣＵ
５２０ピン
５３１、５３２、５３３ボタン
５４０制御モジュール
Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３制御コンデンサ
５５０充電モジュール
Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３充電抵抗
Ｃ４負荷コンデンサ
Ｒ４放電抵抗

Claims

電圧源および複数のボタンを含み、該電圧源が各ボタンの一端に接続して電力を供給するように構成されたボタン装置であって、
各ボタンの他端にそれぞれ接続する複数の充電抵抗を備えて複数の充電経路を提供し、少なくとも１つのボタンが押下されたときに少なくとも１つの充電経路が導通する、充電モジュール、
前記充電モジュールに接続し、前記導通した充電経路から前記電力を得て充電信号を発生させる負荷コンデンサと、
各ボタンの他端および各充電抵抗の一端にそれぞれ接続する複数の制御コンデンサを備え、前記ボタンが押下されて制御信号が発生したときに、導通した制御コンデンサを介して該制御信号を送信する制御モジュールと、
前記制御モジュールおよび前記充電モジュールに接続し、前記制御信号を受信して充電時間を計算すると共に、該充電時間に基づいてどのボタンが押下されたかを判断するＭＣＵであって、前記充電信号が第１の所定の電圧に達したときに前記充電時間の計算を停止するＭＣＵと、
を含み、
各充電抵抗が、異なる充電時間に対応するそれぞれ異なる抵抗値を有する、ボタン装置。
前記制御モジュールが、前記ＭＣＵの汎用入／出力（ＧＩＯ）ピンに接続する、請求項１記載のボタン装置。
前記ＧＩＯピンが入力モードにあり、前記制御信号が発生したときに、前記ＭＣＵは前記ＧＩＯピンより割り込みを受信して前記充電時間を計算する、請求項２記載のボタン装置。
前記ボタンの数、前記充電抵抗の数、および前記制御コンデンサの数は３であり、前記充電モジュールの第１、第２および第３の充電抵抗の前記抵抗値はそれぞれＲ、２Ｒおよび４Ｒであり（ただしＲは定数）、前記負荷コンデンサの容量値はＣであり（ただしＣは定数）、それぞれ異なる充電経路に対応する第１、第２および第３のボタンの前記充電時間がそれぞれＲＣ、２ＲＣおよび４ＲＣである、請求項３記載のボタン装置。
前記ＭＣＵによって計算された前記充電時間がＲＣである場合に、前記ＭＣＵは前記第１のボタンが押下されたことを検出し、前記ＭＣＵによって計算された前記充電時間が２ＲＣである場合に、前記ＭＣＵは前記第２のボタンが押下されたことを検出し、前記ＭＣＵによって計算された前記充電時間が４ＲＣである場合に、前記ＭＣＵは前記第３のボタンが押下されたことを検出する、請求項４記載のボタン装置。
前記負荷コンデンサおよび前記ＭＣＵに接続して、前記ＭＣＵから前記負荷コンデンサに至る放電経路を提供する放電抵抗をさらに含み、
前記放電経路が有効であるとき、前記ＭＣＵはボタンの検出を停止し、前記放電経路が有効である間において、先ず前記ＧＩＯピンが出力モードにセットされ、前記ＭＣＵが電力を供給することにより前記負荷コンデンサが前記第１の所定の電圧まで充電され、続いて、前記ＧＩＯピンが入力モードにセットされ、前記負荷コンデンサが前記放電経路により第２の所定の電圧まで放電を行うことによって放電時間が計算され、最後に、前記放電時間に基づいて前記負荷コンデンサの前記容量値が概算される、請求項２記載のボタン装置。
前記ＭＣＵが、前記放電時間に基づいて、前記ボタンに対応する各充電経路の前記充電時間の範囲を調整する、請求項６記載のボタン装置。