JP3150329B2 - 容量検知式タッチボタンシステム - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、代表的には、オペレータの指でボタンに接
触すなわちボタンを「押す」ことによって接触される
と、信号を送出するなど、ある種の電気的または電子的
機能を動作させ、または停止させまたは他の制御を行う
ために用いられるタッチボタンに関する。

本発明は、特に、容量を検知することによって作動さ
れ、可動部品を持たない固体タッチボタンシステムに関
する。このタッチボタンシステムは、例えば、エレベー
タカーの呼びあるいは制御のための接触すなわち押しボ
タンなど、多くの異なる用途において使用可能である。

〔従来の技術〕

例えば、エレベータなどで使用可能な様に、可動部品
すなわち機械式接点を使用しないすなわち必要としない
信頼性の高いボタンが、求められている。その様なボタ
ンは外観上美しく、使用が容易で、信頼性が高く、低コ
ストであり、さらに大きな環境変化によっても駆動され
ないことが望ましい。

人体は、地面に対して幾らかの容量を持っていること
は知られている。また、ボタン面の接地に対する容量を
測定し、ある量（すなわちより大きな）容量が現れた場
合、そのボタンを動作させることが、基本的な概念すな
わちやり方として従来より知られている。

〔発明が解決しようとする課題〕

本発明では、上述のボタン面のモニタが、ボタン面に
加えられる信号の位相シフトをモニタすることによって
行われる。

しかし、ボタンの残留インピーダンスや外部影響の存
在により、ボタンの定常状態位相シフトが変動する。そ
の様な外部影響としては、例えば、温度変化、クリーナ
残留物積層及び他の堆積物あるいは大きな環境変化など
がある。この変動は、ある電位を持つため、オペレータ
が実際にはボタンに触れていないにもかかわらず、位相
シフトを起こし、ボタンを誤って作動させる。

本発明の目的は、いかなる可動部品すなわち機械式接
点も必要とせず、好ましくは使用せず、さらに、例えば
エレベータへの適用が可能である信頼性のあるボタンを
提供することにある。

本発明の他の目的は、外観上美しく、使用が容易で、
信頼性が高く、低コストであり、さらに大きな環境変化
によっても駆動されないボタンを提供することにある。

本発明のさらに重要な他の目的は、例えば温度変化、
クリーナ残留物積層及び他の積層物などの外部影響や、
残留インピーダンスによって、ボタンが誤動作すること
を避けることができる位相シフトモニタの容量検知式ボ
タンを提供することにある。

〔課題を解決するための手段及び作用〕

上述の様な代表的変動の顕著な特性は、人の存在によ
って誘導される位相シフトに関する時間よりもゆっくり
発生するということである。この問題を避けるために、
本発明の第１の「自動平衡」の実施例では、定常状態位
相シフト変動が、全ての位相シフトをゆっくりと自動平
衡させることによって補償される。自動平衡の速度は、
定常状態位相シフトの変化速度よりも速くなるように設
定される。ボタンを作動させるように、人によって誘導
される位相シフトの変化速度は、その自動平衡速度より
も速い。第２の「定圧」実施例では、代表的変動を補償
するための他の方法として、動作しきい値を、いかなる
正常な変動よりも高く設定するやり方を採用している。

その様なボタンの誤動作を引き起こす第２の変位源
は、過渡ノイズによって誘導される位相シフトである。
これらの過渡電位としては、例えば、電磁干渉（EMI）
や無線周波数干渉（RIF）がある。

過渡ノイズによって引き起こされる誤動作を防止する
ために、本発明で使用される顕著な特性は、その様なノ
イズは、人との相互作用時間に関する時間間隔ほど長く
続かないということである。

従って、過渡ノイズによる動作は、本発明において
は、ある最小の時間間隔の間、ボタンの動作を遅らせる
ことによって避けることができる。

本発明の「自動平衡」の実施例は、全てのそのような
位相シフトに対してゆっくりと自動平衡させることによ
って、それらを補償し、これを達成している。自動平衡
の速度は、定常状態の位相シフトの変化速度よりも速く
なるように設定されている。一方、「定圧」実施例は、
いかなる定常な変動よりも大きく動作しきい値を設定す
るだけで、代表的な変動を補償し、これを達成してい
る。

さらに、本発明は、例えば約100ミリ秒（100msec）の
単位の時間間隔のように、適切な時間量だけボタンの動
作、そしてその関連の作動信号を遅延させることによっ
て、EMIやRFIによる誤動作を含む、過渡ノイズによる誤
動作を避けている。

自動的な「自動平衡」の実施例では、本発明の自動平
衡特徴を与えるために、３個の積分器が使用されてい
る。「中間」速度積分器は「トリガ」信号を与え、一
方、相対的に「遅い」及び「速い」積分器は、しきい値
の「セット」及び「リセット」を与える。

本発明の他の観点によれば、タイマーに関する遅延の
目的は、一般的に上述されたように、誤信号を拒否する
ためである。主として関係する誤信号は、大きな環境変
化によって引き起こされる。実験によれば、代表的な、
大きな環境変化によって引き起こされるいかなる設定パ
ルスも、例えば、１メグオーム（1MΩ）の入力抵抗時
に、100ミリ秒（100msec）よりも長くは続かないことが
わかった。

さらに、入力抵抗を、例えば216キロオーム（216K
Ω）に設定した実験では、大きな環境変化でもいかなる
パルスも発生しなかった。これらの結果から、約100ミ
リ秒の単位の時間の遅延は、適切なものと思われる。

代表的な「自動平衡」の実施例では、コンデンサを複
数の抵抗及びダイオードを介して他の抵抗によって設定
されたしきい値まで放電する。設定パルスによって、遅
延時間が得られる。設定パルスまたは一連の設定パルス
が、いかなる「リセット」パルスも発生することがなく
生ずる場合には、放電コンデンサにかかる電圧がしきい
値に達することになる。

一度、しきい値が達成されると、比較器の出力が、供
給から解放される。放電コンデンサの電圧は「リセッ
ト」パルスが発生するまで、ヒステリシス抵抗によって
引き上げられ、高電圧に保持される。

いつでも、放電コンデンサに係る電圧は、「リセッ
ト」パルスによって急速に放電され得る。放電コンデン
サにかかる電圧は、タイマをリセットする電流制限抵抗
を通して放電される。

本発明の利点は、ボタンが、・耐熱・耐EMI、耐RFI、
・耐ESDであり、さらに、光及び／若しくは他のフィー
ドバックを与えることも可能であるという事実を含んで
いる。

〔実施例〕

−ボタン装置（10）− 第１図からわかるように、本発明の代表的「固体ボタ
ン」（SSB）10は、非可動の容量検知ボタン面１を備え
ている。そのボタンは、例えばエレベータシステムのカ
ー操作パネル（COP）及び／若しくはホール設備の呼び
ボタンとして使用される。SSBは、人間の接触を容量的
に検知可能であり、エレベータシステムが反応するよう
に、例えばボタンが動作せしめられた遠隔階床インター
フェースを介してエレベータシステムの操作制御装置へ
通信すると同時に、ボタンを押した者に対しても視覚的
フィードバック（証明）を与えることが可能である。

第１図の代表的ボタンは、光リング素子２内に装着さ
れた非可動ボタン素子１を有する。上記リングは、その
底部に環状配列の発光ダイオード（LEDs）を備えてい
る。光リング素子２がそこにピン挿入される印刷回路基
板４は、ボタン素子１、２の裏側に設けられており、ブ
ラケット５及び後部ボルト６によってそれらのボタン素
子に保持されている。

相互接続ボルトすなわちシステム７は、ボタン面１の
後側にねじ込まれる前部穴空きおす端部7A、及び止め座
金7Cで後部ボルト６の前端部6Aにねじ込まれる。後部穴
空きおす端部7Aを有する。相互接続ボルト７は、光リン
グ素子２の中央の円形開口（見えない）及びPC基板４の
開口を介して伸びている。一方、後部ボルト６の頭部6B
は、ブラケットホルダ５の一部分である「Ｕ」字型後部
ストラップ８内のノッチに装着される。組立時に、ボタ
ン装置10の中間素子は、ボタン面１とボルト６の頭部6B
の間に押圧保持される。

ブラケット５は、周辺方向に離隔した、ラテラルエク
ステンション９を備え、それを介して、ねじピン9Bがボ
タン装置10を面板すなわちパネルに固定させるために置
かれている。その様にして固定されると、透明なリング
2Aによって囲まれた非可動円形ボタン面が、ユーザから
見えるボタン装置10の唯一の部分となる。また、それら
は、ボタンが作動されると、内部に有するLEDによって
明るく輝く。プリント回路基板４は、本発明のSSBモニ
タ機能を実行する電子部品及び回路網を備えている。

本発明の２つの代表的実施例について説明する。１つ
は、第3A図及び第3B図で詳細に説明される「定圧」固体
ボタン（CPSSB）の実施例であり、他の１つは第2A図及
び第2B図で詳細に説明される「自動平衡」固体ボタン
（ABSSB）の実施例である。

「定圧」固体ボタン（CPSSB）と「自動平衡」固体ボ
タン（ABSSB）間の主な違いは、ABSSBは自動平衡の特徴
を持つという点にある。一般的に上記された様に、自動
平衡特徴の目的は、ボタン駆動の見地に対して比較的高
い感度を維持しながら、部品、容器及び環境の静的変化
を自動的にアコデイトすることである。自動平衡の基本
操作によれば、ABSSBは純粋な「定圧」型ボタンではな
く、エレベータシステムの代表的適用では、純粋な定圧
（CP）特徴を要する「ドアオープン」、「ドアクロー
ズ」及び他の用途には適用されない。対照的に、CPSSB
モジュールは、特別な使用を必要とするアラームボタン
を除いて、必要ならば、エレベータシステムの全てに使
用可能である。

−動作理論− ボタンへの接触が、例えば100ミリ秒（100msec）一定
に維持されると、呼びすなわち照明が失われることな
く、ボタンモジュール10が、動作制御システムによって
読み込まれ、制御されるに充分なだけ長くその出力及び
照明を「オン」にする。照明入力は、動作制御システム
によって制御されるのが好ましい。

ABSSBは、照明制御入力の除去によってリセットされ
る。また、CPSSBの点灯制御は、他のシステムに加えら
れる時に出力として使用され得る。

−回路説明− 各実施例（CPSSB及びABSSB）に対する基本機能は次の
通りである。自動平衡（ABSS） 定圧（CPSSB） 電力 電力 発信器 発信器 位相シフト−パルス幅 位相シフト−パルス幅 変換器 変換器 積分器 積分器 セット及びリセット比較器 レベル検出器 静電放電 静電放電位 （ESD）保護 （ESD）保護 ディレイ オン タイマ ディレイ／ドウェルタイマ ドウェル オン タイマ 出力制御 出力制御 ハイ アウト ハイ アウト 点灯電流 点灯電流 調整器 調整器 出力上昇及び制御システム リセット機能 第2A図及び第2B図並びに第3A図及び第3B図は、それぞ
れ「自動平衡」の実施例及び「定圧」の実施例の構成を
示している。これらの図では、それぞれの機能をブロッ
クで囲って示している。

−電 力− 電力の点では、２つの実施例とも普通の方法を採用し
ており、それらの動作（さらに多くの代替案）も当業者
に良く知られている。

−発振器− 発振器は、例えば適切なサイクルの矩形波を発生する
ものである。比較器UIAの非反転入力に対するしきい値
電圧は、抵抗R2とR3、及びヒステリシス抵抗R4を制御す
るUIAの出力の状態によって設定される。「オン」状態
しきい値は、「オフ」状態しきい値よりも高くなってい
る。

発振器は、コンデンサC1の充放電によって制御され
る。比較器UIAが「オン」状態にあるとき、コンデンサC
1は、「オン」状態しきい値まで充電する。その結果、
比較器は「オフ」に変わる。逆に、比較器UIAが「オ
フ」状態にあるとき、コンデンサC1は「オフ」状態しき
い値まで放電する。その結果、比較器は「オン」に変わ
る。

これは、標準的な発振回路であり、その動作や種々の
代替案も当業者に良く知られている。

−位相シフト−パルス幅変換器− ＊＊自動平衡SSB＊＊ 位相シフト−パルス幅変換器は、次のように機能す
る。発振器は、直接UICの非反転入力に与えられる。発
振器が高（ハイ）のとき、UICの出力が解放され、パル
スの立ち上げを行う。UIBの反転入力は、抵抗R7を介し
てボタン入力インピーダンスにかかる発振器の位相シフ
トをモニタする。（ボタン入力インピーダンスに寄与す
る要素は、コンデンサC3、ESD保護回路及びボタン面に
加えられる又はそれによって認められるものである） UIBの反転入力の電圧が、非反転入力のしきい値電圧
に達すると、UIBの出力はパルスの立ち上がり部で共通
に引っ張られる。

ボタン面１に加えられるものが何もなくとも、常にパ
ルスが存在する。そのパルスは、コンデンサC3のインピ
ーダンス、ESD保護回路及びその回路の残留物によって
いる。

コンデンサC3は、DC電圧をボタン面に当てないように
するために使用されている。コンデンサC3の値は、得ら
れるべき容量感度よりもはるかに大きなものである。

抵抗R7の値が大きければ大きい程、抵抗やノイズの影
響を含む所定の入力インピーダンスにたいして位相シフ
トが大きくなる。抵抗R7の値は、入力からできるだけ大
きな位相シフトを発生するように選択される。

＊＊定圧SSB＊＊ CPSSBに関する機能は、必要な素子の数が少なくなる
ように結合され、凝縮されることが望ましい。ABSSBの
「位相シフト−パルス幅変換器」ブロックのUIC,R45及
びR46の機能は、例えばその「位相シフト−パルス幅変
換器」ブロックに対してCPSSBのダイオードCR2でそれら
を置き換えることによって、凝縮され得る。パルス幅−
位相シフト変換器の機能は、同じ状態で残る。

−積分器− 積分器は、パルスをDC電圧に変換する。DC電圧は、そ
のパルスのデューティサイクルに、調整された供給電圧
である「Vcc」倍したものに等しい。

−自動平行SSB− 位相シフト−パルス幅変換器からのパルスは、３個の
異なるＲ−Ｃ積分器に供給される。各積分器は、それぞ
れ相対的に「遅い」（R13×C4）「中間」（R14/R16×C
5）及び「速い」（R15×C16）時定数の異なる時定数を
持っている。「中間」積分器は、電圧ディバイダとして
作用するように、そのコンデンサと並列に抵抗（R16）
を有する。この電圧ディバイダは、「中間」積分器の定
常状態DC電圧が、「遅い」及び「速い」積分器のそれよ
りも小さくなるように作用する。

第2A図の３個の積分器は、本発明の自動平行特徴を与
える。「中間」速度積分器は、「トリガ」信号を与え、
「遅い」及び「速い」積分器は「セット」及び「リセッ
ト」しきい値を与える。

積分器時定数に対する選択基準は、以下に与えられ
る。

＊＊定圧SSB＊＊ 反対に、自動平衡特徴の削除は、CPSSBの目的の一部
分であるので、CPSSBに対しては、１個の積分器のみが
必要である（第3A図）。

−セット及びリセット比較器及びレベル検出器− ＊＊自動平衡SSBセット及びリセット比較器＊＊ セット比較器（U2A）の目的は、「位相シフト−パル
ス幅変換器」からのパルス幅の増加から生ずるセットパ
ルスを与えることにある。セットパルスは、共通から、
いかなる継続時間に対してもセット比較器出力の連続解
放として形成される。セット比較器は、「中間」積分器
のDCレベルが「遅い」積分器のDCレベルよりも大きいと
きはいつでも、その開放コレクタ州力を解放する。

リセット比較器（U2B）の目的は、「パルス幅変換器
の位相シフト」パルス幅の減少から生ずる「リセット」
パルスを与えることにある。「リセット」パルスは、い
かなる継続期間に対するリセット比較器出力の共通に対
しても連続的引っ張りとして形成される。リセット比較
器は、「速い」積分器がDCレベルが「中間」積分器のDC
レベルよりも小さいときはいつでも、その開放コレクタ
出力を共通に引っ張る。

「遅い」積分器時間は、積分器間の必要な時定数差を
維持し、「速い」積分器のリップル電圧を最小化するた
めに、必要なだけゆっくり「中間」積分器時定数及び電
圧ディバイダは、遅延「オン」時間に等しい継続時間を
持つ「セット」パルスを得るように選ばれる。

「速い」積分器の時定数は、最小入力の除去で「リセ
ット」パルスを得るように選ばれる。

最小入力は、セットパルスを生ぜしめることのできる
最小量のインピーダンスとして定義される。

「積分器」ブロックに対する代表的値は、以下の通り
設定される。

素 子 値 R13 200KΩ R14 100KΩ R15 １μＦ C4 0.68μＦ C5 0.047μＦ C6 ＊＊定圧SSBレベル検出器＊＊ レベル検出器の目的は、積分器の電圧が固定しきい値
を越えている限りは、ボタンを動作させることにある。
固定しきい値と比較される積分器電圧は、これを定圧
（CP）装置にさせるものである。

抵抗R13及びR14によって設定されるしきい値の設定に
対しては、幾つかの要素が寄与する。そのしきい値は、
特定の動作温度範囲内の素子の許容変動を許すように設
定される。そのしきい値によって設定さたボタンの感度
は、例えば、定格値で40ピコファラッド（40pF）に設定
され、突出した「最悪ケース」のシナリオよりも小さく
される。

−静電放電（ESD）保護− 静電放電（ESD）保護回路の主要部品は、火花ギャッ
プSG1である。ESDの場合、火花ギャップは、作動によっ
てコネクタJ4−１を介して低インピーダンスの接地路を
与える。

コネクタJ4−１は、短い線でボタンの面板に接続され
ている。ホール接地への適用では、面板は、例えば絶縁
された平坦な編組導体で、石造の箱に接続される。次
に、その石造の箱は、ワイア導管あるいは平坦な編組導
体を介して最も近いビル鋼材に結合される。

火花ギャップは、比較的遅い装置である。従って、入
力電圧を例えば、30ボルト（30V）に制限するのに、ツ
エナーダイオードCR1が使用される。抵抗R1は、ツエナ
ーダイオードを通過する電流を制限し、エネルギーの大
部分を吸収するために使用される。

抵抗R1は、パルスエネルギーの取り扱い可能性の大き
さから、炭素化合物からなる様に選択される。自動平衡
SSBに関し、プリント回路（PC）基板は、ESDの間にPC基
板上に、制御不可能なアークが発生しない様に、適切な
被覆がなされる。

定圧SSBに関して、コネクタJ4は、その回路の残りと
シャーシ接地間を0.25インチ離隔保持するために、J1と
は、分離したコネクタになっている。ESD中にPC基板上
に制御不能なアークが発生しないようにするために、か
なり大きな間隔が必要である。ESDの間、J4の電位は、E
SDの大きな高周波成分及びシャーシ接地リード線のイン
ダクタンスによって上昇する。

また、ボタン接続点からボタン面までにも、適切な間
隔が必要とされる。ボタン面への電気接続は、例えばPC
基板に半田付けられた適切な線及び中間ボタンシステム
すなわちボタン面とPC基板をボルト締結して電気的に接
続している相互接続ボルト７（第１図）に対するリング
端子で成される。

−自動平衡SSB遅延オンタイマ− 本発明によれば、タイマ遅延の目的は、誤信号の除去
にある。これまで一般的に述べたように、主として関係
する誤信号は、熱あるいは他の同様な大きな環境変化に
よって引き起こされるところのものである。大きな環境
変化によって引き起こされるいかなるセットパルスも、
例えば１メグオームの入力抵抗（R7）で100ミリ秒より
も長く続かないことが実験からわかった。

さらに、抵抗R7が、例えば261キロオームに設定され
た場合には、大きな環境変化で、大きないかなるセット
パルスも生じないこともわかった。これらの結果から、
例えば、100ミリ秒の遅延「オン」タイムは、代表的目
的に対しては充分適切であると言える。

遅延時間は、抵抗R17、R18及びダイオードCR2を通し
て、抵抗R20及びR21によって設定されたしきい値までコ
ンデンサC8を充電するセットパルスによって得られる。
コンデンサC8にかかる電圧は、セットパルスあるいは一
連のセットパルスが、「リセット」パルスの発生なしに
生ずる場合に、しきい値に達する。

一度、しきい値に達せられると、比較器U2Cの出力が
共通から解放される。コンデンサC8の電圧は、「リセッ
ト」パルスの発生があるまで、ヒステリシス抵抗R22に
よって引き上げられ、高く保持される。

いつまでも、C8にかかる電圧は、「リセット」パルス
によって急速放電される。コンデンサC8にかかる電圧
は、タイマをリセットする電流制限抵抗R19を介して放
電される。

−自動平衡SSBドウェルオンタイマ− ドウェル「オン」タイムの目的は、一度ボタン面への
入力がボタンを作動させると、次の生ずる入力変化に関
係なく呼びが登録されることを保証することにある。

U2Cの出力が、共通から解放されると、コンデンサC9
がR23及びCR3を介して急速に充電される。コンデンサC9
にかかる電圧が一度「不活性」しきい値に達すると、比
較器U2Cの出力が共通に引っ張られる。U2Dの出力が共通
に引っ張られると、ボタンが作動される。比較器U2Dの
非反転入力に対するしきい値電圧は、抵抗R24及びR25並
びにヒステリシス抵抗R27を制御するU2Dの出力の状態に
よって設定される。

ドウェル「オン」タイムは、ボタン面への入力が除去
されると開始され、結果としてU2Cの出力は共通に引か
れる。コンデンサC9にかかる電圧は、抵抗R26を介して
放電され、ドウェル「オン」タイムを与える。コンデン
サC9にかかる電圧が、一度「活性」しきい値に達する
と、比較器U2Dの出力は、共通から解放され、出力制御
を停止させる。

抵抗R16は放電電流を制限し、U1Cの出力を保護する。
抵抗R17及びR16は、コンデンサC6が放電を行う電圧ディ
バイダを形成する。抵抗R17は、そのディバイダの電圧
を「活性」しきい値電圧よりも低く設定するように選択
される。

ダイオードCR7はエミッタ・ベース電圧を制限するこ
とによってQ6を保護する。比較器U1Cの出力が解放さ
れ、比較器U1Dが共通に引っ張られると、電圧ディバイ
ダがR17,CR7及びR19によって形成される。この電圧ディ
バイダは、ボタン１が活性状態に保持されている間にコ
ンデンサC6の電圧を設定する。電圧ディバイダと「活
性」しきい値レベル間の差は、「dv」すなわちドウェル
タイムに対する電圧差を与える。

ダイオードCR3は、コンデンサC6の充電によって与え
られる時間通りの遅延を減少させるトランジスタQ6のリ
ーク電流を防止する。

−定圧SSB遅延／ドウェルタイマー− CPSSBタイマの遅延／ドウェルは、ABSSBの遅延及びド
ウェルタイマの目的及び機能を結合したものである。

遅延「オン」タイムは、レベル検出器の出力が共通か
ら解放されると同時に開始され、抵抗R17を介してコン
デンサC6を充電させる。C6の電圧が、一度「不活性」し
きい値に達すると、比較器U1Dの出力は共通に引っ張ら
れ、出力制御を始める。比較器U1Dの非反転入力に対す
るしきい値電圧は、抵抗R20及びR21並びにヒステリシス
抵抗R22を制御するU2Dの出力状態によって設定される。
C6を充電するに必要な時間が、遅延「オン」タイムを与
える。

U1Dの出力が共通に引っ張られる前に、ボタン面に与
えられる入力が全てなくなると、遅延「オン」タイムは
急速にリセットされる。ボタン面への入力が除去された
結果、U1Cの出力は共通に引っ張られ、C6に対して、CR
3,Q6及びR16を通る放電路を与える。U1Dの出力は、共通
に引っ張られないので、トランジスタQ6は、コンデンサ
C6が放電している間中活性である。トランジスタQ6の動
作は、C6の放電路から抵抗R18を実効的に除去し、遅延
「オン」タイムを急速にリセットする。

U1Dの出力が共通に引っ張られた後、ボタン面への入
力が除去されると、ドウェル「オン」タイムが始まる。
コンデンサC6にかかる電圧は、抵抗R16及びR18を介して
放電され、ドウェル「オン」タイムを与える。C6にかか
る電圧が一度「活性」しきい値に達すると、比較器U2D
の出力は、共通から解放され、出力制御を停止させる。

抵抗R16は、放電電流を制限し、U1Cの出力を保護す
る。抵抗R17及びR16は、コンデンサC6が放電を行う電圧
ディバイダを形成する。抵抗R17は、電圧ディバイダの
電圧を、「活性」しきい値電圧よりも低く設定するよう
に選択される。

ダイオードCR7は、エミッタ・ベース間電圧を制限す
ることによって、トランジスタQ6を保護する。U1Cの出
力が解放され、U1Dが共通に引っ張られると、抵抗R17、
ダイオードCR7及び抵抗R19によって電圧ディバイダが形
成される。この電圧ディバイダは、ボタンが活性状態に
保持されている間に、コンデンサC6の電圧を設定する。
電圧ディバイダと「活性」しきい値レベル間の差は、ド
ウェルタイムに対する「dv」を与える。

ダイオードCR3は、コンデンサC6の放電によって与え
られる遅延「オン」タイムを減少させるQ6のリーク電流
を防止する。

−出力制御− 出力制御は、「ハイアウト」及び「点灯電流調整器」
機能によって必要とされる共通への活性引っ張りを与え
る。

出力制御のトランジスタQ1は、比較器U2Dの出力と出
力駆動トランジスタQ2間で要求される信号変換を与え
る。

Q2は、「ハイアウト」及び「点灯電流調整器」機能を
駆動するために必要な電流を持つように選択された。

−ハイ アウト− ボタン装置10は、エレベータシステムの遠隔ステーシ
ョンモジュールとインターフェースをとるように設計さ
れる。モジュールへの出力は、活性高レベルにあること
が必要とされる。この高レベルは、トランジスタQ3がQ2
によって飽和状態に駆動され、抵抗R39を共通に引っ張
るようとき、抵抗R40を介して与えられる。

抵抗R40は、出力の接地短絡事故の場合に、トランジ
スタQ3を保護するよう電流制限抵抗である。

−点灯電流調整器− 点灯は、トランジスタQ2を介してボタン１によって、
あるいはコネクタJ1−２を介してモジュールによって制
御される。点灯は、例えばコネクタJ2及び３を介して専
用の電流調整器によって供給される２個の外部ストリン
グのLEDから構成される。各ストリングを通る電流は、
ツエナダイオードCR7と抵抗R42及びR43にかかる電圧を
制御することによって、例えば30ミリアンペアに調整さ
れる。

抵抗R41の値は、ダイオードCR7にかかる電圧による適
切な電流を与えるように選択された。

信号ダイオードCR8は、高レベル出力を遠隔ステーシ
ョンモジュールの照明制御から絶縁するために様いられ
る。この絶縁はボタンが解放されるとき演算コントロー
ラに信号を出させる。

例えば20.4ボルトDCの最小入力電圧要求によって、９
個の光リングLEDが２個のストリングに分割された。

−出力上昇及び制御システムリセット機能− 出力上昇リセットは、ボタンが、任意期間の出力停止
によって動作しないことを保証する。電力の印加によっ
て、コンデンサC10が、抵抗R31及びR32によって設定さ
れた速度で、R33及びR34によって設定されたしきい値ま
で充電される。コンデンサC10が充電している間、比較
器U1Dの出力は、共通比較器U1Dの出力が共通に引っ張ら
れることは、積分器がそれらの定常状態レベルまで充電
する間、コンデンサC8の充電を防止する。

ダイオードCR4の目的は、短時間の電力停止の場合
に、コンデンサC10を急速に放電することである。

システムリセットは、ノイズがボタン１に作用してこ
れをラッチする可能性によって設けられている。正常な
動作では、ボタン１は、駆動時に高出力をその遠隔ステ
ーションに与える。

遠隔制御システムは、適切な遠隔ステーション出力を
与えることによって呼びを読み込みかつ認識する。出力
は「/ILLUM」入力を共通に引っ張り、照明を明るくす
る。

一度、エレベータがフロアに到着すると、制御システ
ムは、ボタン出力をチェックし、人が呼びボタンでドア
を開放状態にしようとしているかどうかを調べる。も
し、ボタン出力が活性ならば、制御システムはドアを開
放に保持し、ボタンの照明をオンに保つ。ボタンが活性
にラッチされ、すなわち人が「睡眠に入っている」場合
には、演算制御システムは「/ILLUM」入力に関する共通
への引っ張りを取り除き、照明を「オフ」にし、リセッ
トさせる。「/ILLUM」入力が共通に引っ張られると、コ
ンデンサC11にかかるバイアスが反転され、C11はダイオ
ードCR5及びCR6、及び電流制限抵抗R36を介して放電す
る。

放電後、C11は抵抗R33及びR34によって、設定された
電圧に充電される。「/ILLUM」入力の共通への引っ張り
が除かれると、C11の充電が一時的に比較器U1Dの反転入
力まで増大する。非反転入力の電圧がR31及びR32によっ
て設定されたしきい値よりも大きい間、比較器U1Dは、
コンデンサC8を放電する共通に引っ張られる。ダイオー
ドCR6は、コンデンサC11が反転されると、U1Dの非反転
入力に対する電圧が共通よりもずっと下に落ちないよう
に防止する。

ダイオードCR6は、「照明電流調整器」機能から抵抗R
35を介して流れるいかなる電流も防止する。

ダイオードCR9は、出力制御からのリセット機能を絶
縁するために用いられる。

−回路網の詳細− ここで述べられたものは代表的なものであり、多く代
替が考えられる。また、本発明はエレベータの他に多く
の用途がある。さらに、ここに示した代表的装置は低コ
ストであり、取り換えが容易、例えば５分で取り換えが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、固体押しボタンの分解斜視図、第2A図及び第
2B図は、平衡自動特性ボタンシステムの代表的回路図、
第3A図及び第3B図は、定圧性のボタンシステムの代表的
回路図である。

フロントページの続き (72)発明者 ジーン ユーラ アメリカ合衆国，ニューヨーク，ブルッ クリン，イースト セブンス ストリー ト 1710 (56)参考文献 特開 昭64−58121（ＪＰ，Ａ) 特開 昭51−76997（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−190027（ＪＰ，Ａ) 実開 平１−124722（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H03K 17/96

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】機能制御用の容量検出タッチボタンであっ
   て、 参照信号を受けるボタン面であって、ユーザによるこの
   ボタン面への接触によって、前記参照信号に対して位相
   がシフトされている位相シフト信号を出力するボタン面
   と、 前記ボタン面に接続され、前記参照信号をこのボタン面
   に送信するとともに、所定のデューティサイクルを有す
   るオッシレータと、 前記ボタン面及び前記オッシレータに接続され、前記位
   相シフト信号を、前記参照信号に対する位相のシフト量
   に応じて長くされたパルス幅に変換する位相シフト−パ
   ルス幅変換器と、 前記位相シフト−パルス幅変換器に接続され、それぞれ
   時定数の異なる少なくとも２つの積分器を有する自動平
   衡補償装置であって、前記各積分器は前記パルス幅を受
   けてdc電圧に変換するものであり、かつ、前記積分器で
   生成される相対dc電圧値に基づいて、残留インピーダン
   ス及び／または前記ボタン面への外部影響による制御対
   象機能の誤作動を防ぐようにSET信号またはRESET信号を
   出力する自動平衡補償装置と、 前記自動平衡補償装置に接続されてその出力信号を受け
   る遅延回路であって、前記SET信号が少なくとも所定時
   間以上にわたって存在するときには、前記制御対象機能
   を制御するための制御信号を生成するものであり、これ
   により、一時的ノイズによる制御対象機能の誤作動を防
   ぐ遅延回路と、を有することを特徴とする容量検出タッ
   チボタン。
2. 【請求項２】前記自動平衡補償装置は、３つの積分器を
   有するとともに、第一の積分器は第二の積分器よりも時
   定数が大きく、第三の積分器は前記第二の積分器よりも
   時定数が小さく、前記各積分器は前記パルス幅を受け
   て、そのパルス幅をdc電圧に変換し、 前記自動平衡補償装置は、前記第二の積分器からの出力
   電圧が前記第一の積分器からの出力電圧よりも大きいと
   きに前記SET信号を出力し、 前記自動平衡補償装置は、前記第三の積分器からの出力
   電圧が前記第二の積分器からの電圧出力よりも小さいと
   きに前記RESET信号を出力することを特徴とする請求項
   １記載の容量検出タッチボタン。
3. 【請求項３】前記ボタン面と前記位相シフト−パルス幅
   変換器との間に接続された静電放電保護回路をさらに有
   するとともに、この静電保護回路は、 前記ボタン面と第一の接地線との間に接続されたスパー
   クギャップと、 前記ボタン面に接続された第一端末と前記位相シフト−
   パルス幅変換器に接続された第二端末とを有するレジス
   タと、 前記レジスタの前記第二端末と第二の接地線との間に接
   続されたツェナーダイオードとを有し、前記第一接地線
   と前記第二の接地線とは分離されていることを特徴とす
   る請求項１記載の容量検出タッチボタン。
4. 【請求項４】機能制御用の容量検出タッチボタンであっ
   て、 参照信号を受けるボタン面であって、ユーザによるこの
   ボタン面への接触によって、前記参照信号に対して位相
   がシフトされている位相シフト信号を出力するボタン面
   と、 前記参照信号をこのボタン面に送信するとともに、所定
   のデューティサイクルを有するオッシレータと、 前記位相シフト信号を、前記参照信号に対する位相のシ
   フト量に応じて長くされたパルス幅に変換する位相シフ
   ト−パルス幅変換器と、 前記パルス幅をdc電圧に変換する積分器と、 前記dc電圧が所定のしきい電圧よりも大きいときに制御
   信号を出力するレベル検出器と、 前記制御信号を受ける遅延／ドゥエルタイマであって、
   前記制御信号が少なくとも所定時間以上存在するときに
   は前記制御対象機能を制御し、これにより一時的ノイズ
   による制御機能の誤動作を防ぐ遅延／ドゥエルタイマ
   と、を有し、 前記遅延／ドゥエルタイマは、 前記制御信号と動作的に接続されたエミッタを備えるト
   ランジスタと、 前記トランジスタの前記エミッタとコレクタとの間に直
   列に接続された第一のレジスタと第一のダイオードであ
   って、かつ、前記第一のダイオードのカソードは前記コ
   レクタに接続されているものである第一のレジスタ及び
   第一のダイオードと、 前記トランジスタのエミッタとベースとの間にそれぞれ
   動作的に接続されているアノード及びカソードを有する
   第二のダイオードと、 前記第一のダイオードの前記アノードに動作的に接続さ
   れた第一の入力と、所定の時定数を有するRCネットワー
   クに動作的に接続された第二の入力と、を有する比較器
   であって、前記第一の入力は、さらに第一のキャパシタ
   を介して接地されており、前記制御信号が少なくとも所
   定時間以上存在するときには前記比較器の出力が前記制
   御対象機能を制御し、かつ、前記所定時間は前記時定数
   に基づくものである比較器と、を有することを特徴とす
   る容量検出タッチボタン。