JP3480276B2 - Touch switch - Google Patents

Touch switch

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JP3480276B2
JP3480276B2 JP29759397A JP29759397A JP3480276B2 JP 3480276 B2 JP3480276 B2 JP 3480276B2 JP 29759397 A JP29759397 A JP 29759397A JP 29759397 A JP29759397 A JP 29759397A JP 3480276 B2 JP3480276 B2 JP 3480276B2
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昌弘 中園
裕司 中川
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松下電工株式会社
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Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、タッチ面に指が触
れたことにより照明等の負荷のオン・オフ制御を行うタ
ッチスイッチに関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a touch switch for performing on / off control of a load such as lighting by touching a touch surface with a finger.

【0002】[0002]

【従来の技術】タッチ面に指等が接近したり、触れたり
したことを検知して、電気機器等の負荷をオン・オフ制
御するタッチスイッチに関しては、種々の方法が考案さ
れている。このうち、静電容量の変化によって指等の接
近・接触を検知する方法は、可動する部分がほとんどな
いため、高い耐久性を有している。
2. Description of the Related Art Various methods have been devised for a touch switch that controls the on / off of a load of an electric device or the like by detecting that a finger or the like approaches or touches the touch surface. Among them, the method of detecting the approach or contact of a finger or the like by the change of electrostatic capacity has high durability because there are almost no moving parts.

【0003】このような静電容量の変化を用いて検知す
るタッチスイッチには、タッチ検出用電極に指等が接近
・接触したことによるインピーダンスの変化を検出する
単極構成のものや、基板の一方の面にタッチ用電極を形
成し、他方の面に一対の検出用電極を形成した三極構成
のもの等がある。
The touch switch which detects the change in the electrostatic capacitance as described above has a unipolar structure which detects a change in impedance due to the approach or contact of a finger or the like with the touch detection electrode, or a touch switch of the substrate. There is a three-pole structure in which a touch electrode is formed on one surface and a pair of detection electrodes is formed on the other surface.

【0004】上記の構成のタッチスイッチでは、タッチ
検出用電極(タッチ用電極)に直接又はタッチ検出用電
極の表面に施されたコーティング材を介して指等を接近
・接触させる必要があり、手袋をはめた場合等、指の表
面とタッチ検出用電極との距離が大きくなると検知しな
くなるという問題があった。
In the touch switch having the above-mentioned structure, it is necessary to bring a finger or the like into close contact with the touch detection electrode (touch electrode) or through a coating material applied to the surface of the touch detection electrode. There is a problem that detection is not performed when the distance between the surface of the finger and the touch detection electrode becomes large, such as when the finger is attached.

【0005】そこで、この問題を解決するために、基板
の一方の面に一対のタッチ検出用電極を形成するととも
に、その表面を絶縁基板で覆った二極構成とし、タッチ
検出用電極間の静電容量変化によってタッチ検出を行う
ようにしたものが開発されている。
In order to solve this problem, therefore, a pair of touch detection electrodes are formed on one surface of the substrate, and the surface thereof is covered with an insulating substrate to form a bipolar structure. A touch detection device has been developed that changes the capacitance.

【0006】上述のタッチスイッチでは、電気的に接地
導体と近似できる指とタッチ検出用電極とのインピーダ
ンスやタッチ検出用電極間の静電容量が一定の閾値以下
になった場合、あるいは閾値以下の状態が一定時間以上
継続した場合にタッチ面に指が触れているといったタッ
チ判断が行われている。
In the touch switch described above, when the impedance between the finger and the touch detection electrode, which can be electrically approximated to a ground conductor, or the electrostatic capacitance between the touch detection electrodes is below a certain threshold value, or below the threshold value. Touch determination is performed such that a finger is touching the touch surface when the state continues for a certain time or longer.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】ところが、上述のよう
な構成のタッチスイッチでは、閾値を基準にタッチ判断
を行う場合、温度等の環境の変化によってタッチ検知部
構成材料やタッチ検知判定回路部品の誘電率、インピー
ダンス等の電気的特性が変化するため、指等がタッチ面
付近に存在しない場合の定常値が変動し、この定常値か
ら閾値まで変化させるために必要となる指とタッチ面の
距離が異なるようになる。
However, in the touch switch having the above-described configuration, when the touch determination is performed based on the threshold value, the touch detection section constituent material and the touch detection determination circuit component are changed due to the change of environment such as temperature. Since the electrical characteristics such as permittivity and impedance change, the steady value fluctuates when a finger or the like does not exist near the touch surface, and the distance between the finger and the touch surface required to change from this steady value to the threshold value. Will be different.

【0008】このため従来のタッチスイッチでは、環境
の変化に伴い検知感度が変動することになる。具体的に
は、低温状態では感度が低下することにより人がタッチ
面に触れても検知しなくなったり、高温状態では感度が
高くなりすぎることにより誤検知が生じるという問題点
を有していた。
For this reason, in the conventional touch switch, the detection sensitivity changes as the environment changes. Specifically, there is a problem in that, when the temperature is low, the sensitivity is lowered, so that even if a person touches the touch surface, the detection cannot be performed, and when the temperature is high, the sensitivity is too high, resulting in erroneous detection.

【0009】本発明は、上記の問題点に鑑みて成された
ものであり、その目的とするところは、環境の変化によ
らず正確なタッチ検知が可能となるタッチスイッチを提
供することにある。
The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a touch switch that enables accurate touch detection regardless of changes in the environment. .

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】請求項1記載の発明は、
指等の接近・接触に伴い変動するタッチ検出用電極間の
静電容量変化を検出する静電変化検出手段と、タッチ検
出用電極間の静電容量の変化速度を演算し、所定の変化
速度以上の変化が生じた時点からこの所定の変化速度以
上の変化が予め定めた変化継続時間以上継続したときに
タッチ検知を確定するタッチ判断回路とを備えたことを
特徴とするものである。
The invention according to claim 1 is
A predetermined change speed is calculated by calculating the change speed of the electrostatic capacitance between the touch detection electrodes and the electrostatic change detection means that detects the change in the capacitance between the touch detection electrodes that changes with the approach or contact of a finger or the like. From the time when the above change occurs, a touch determination circuit that determines touch detection when the change at a predetermined change rate or more continues for a predetermined change duration time or more.

【0011】請求項2記載の発明は、指等の接近・接触
に伴い変動するタッチ検出用電極間の静電容量変化を検
出する静電変化検出手段と、タッチ検出用電極間の静電
容量の変化速度を演算し、所定の変化速度以上の変化が
生じた時点からこの所定の変化速度以上の変化が予め定
めた変化継続時間以上継続したときに第1の静電容量値
を検出するとともにタッチ検知の動作を開始し、その
後、一定時間にわたってタッチ検出用電極間の静電容量
が第1の静電容量値以下であるときにタッチ判断回路に
おいてタッチ検知を確定するようにしたことを特徴とす
るものである。
According to a second aspect of the present invention, there is provided electrostatic capacitance change detection means for detecting a change in electrostatic capacitance between the touch detection electrodes which varies with the approach and contact of a finger or the like, and an electrostatic capacitance between the touch detection electrodes. And calculates the first capacitance value when the change of the predetermined change speed or more continues for a predetermined change duration or more from the time when the change of the predetermined change speed or more occurs. The touch detection operation is started, and after that, when the capacitance between the touch detection electrodes is equal to or less than the first capacitance value for a certain period of time, the touch determination circuit determines the touch detection. It is what

【0012】請求項3記載の発明は、請求項1又は請求
項2記載のタッチスイッチにおいて、所定の変化速度以
上の変化が生じた時点の被検知体の位置をタッチ面近傍
に設定するようにしたことを特徴とするものである。
According to a third aspect of the present invention, in the touch switch according to the first or second aspect, the position of the object to be detected at the time when a change of a predetermined change speed or more occurs is set near the touch surface. It is characterized by having done.

【0013】請求項4記載の発明は、請求項1乃至請求
項3記載のタッチスイッチにおいて、変化継続時間を3
0msec程度としたことを特徴とするものである。
According to a fourth aspect of the present invention, in the touch switch according to the first to third aspects, the change duration is 3
The feature is that it is set to about 0 msec.

【0014】[0014]

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施の形態につ
いて図1乃至図15に基づき詳細に説明する。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION An embodiment of the present invention will be described in detail below with reference to FIGS.

【0015】図1はタッチスイッチの回路構成図であ
る。図2はタッチスイッチを構成するタッチ検知部の側
面断面図である。図3はタッチ検出用電極のパターン図
である。図4はRC形発振回路の回路構成図である。図
5はタッチスイッチの外観図であり、(a)は正面図で
あり、(b)は側面図である。図6は電源の投入から処
理Aを行うまでの過程を表すフローチャートである。図
7は処理Aの開始から処理Bを行うまでの過程を表すフ
ローチャートである。図8はRC形発振回路が発振する
パルス波形と発振周期を表す図である。図9はRC形発
振回路が発振する発振周期やその時点における発振周期
の変化速度を時系列的に表す図である。図10は発振周
期や発振周期の変化速度を発生順にタッチ判断回路にお
いて格納する周期テーブル及び速度テーブルを表す図で
ある。図11は初期設定が終了した後、タッチ検知部に
指等が触れられているかどうかをタッチ判断回路が確定
するまでの過程を表す状態遷移図である。図12は時間
経過に伴うタッチ検知部の発振周期の変化とそれに伴い
遷移する状態及びその際の負荷の状態を表す図である。
図13は処理Bの開始から終了までの過程を表すフロー
チャートである。図14はインバータスタンドの蛍光管
面をタッチスイッチのタッチ面に水平に照射した状態で
インバータスタンドの電源をオン・オフ制御した場合の
変化継続時間とタッチスイッチが誤動作したときのタッ
チ面と蛍光管との距離を測定したものである。図15は
接地された鉄板をタッチ面の前面を覆うように高さ約6
cmの距離から速さ40mm/secで一定の距離まで
接近後に静止した場合に、10回中にタッチ検知を確定
した回数を測定したものである。
FIG. 1 is a circuit diagram of the touch switch. FIG. 2 is a side cross-sectional view of the touch detection unit that constitutes the touch switch. FIG. 3 is a pattern diagram of the touch detection electrodes. FIG. 4 is a circuit configuration diagram of the RC oscillator circuit. FIG. 5 is an external view of the touch switch, (a) is a front view, and (b) is a side view. FIG. 6 is a flow chart showing a process from power-on to process A. FIG. 7 is a flowchart showing a process from the start of the process A to the process B. FIG. 8 is a diagram showing a pulse waveform oscillated by the RC oscillator circuit and an oscillation cycle. FIG. 9 is a diagram showing the oscillation cycle of the RC oscillator circuit and the change rate of the oscillation cycle at that point in time series. FIG. 10 is a diagram showing a cycle table and a speed table for storing the oscillation cycle and the change rate of the oscillation cycle in the order of occurrence in the touch determination circuit. FIG. 11 is a state transition diagram showing a process until the touch determination circuit determines whether or not a finger or the like is touching the touch detection unit after the initial setting is completed. FIG. 12 is a diagram showing changes in the oscillation cycle of the touch detection unit with the passage of time, transitional states with the changes, and load states at that time.
FIG. 13 is a flowchart showing the process from the start to the end of the process B. FIG. 14 shows the change duration and the touch surface and the fluorescent tube when the touch switch malfunctions when the power of the inverter stand is controlled to be turned on and off while the fluorescent surface of the inverter stand is horizontally illuminated on the touch surface of the touch switch. It is a measurement of the distance to. FIG. 15 shows a grounded iron plate with a height of about 6 so as to cover the front surface of the touch surface.
This is a measurement of the number of times touch detection is confirmed within 10 times when the apparatus is stationary after approaching from a distance of cm to a certain distance at a speed of 40 mm / sec and then stopped.

【0016】図1に示すように、タッチスイッチは、タ
ッチ検知部1と、電源回路3と、負荷制御回路5と、R
C形発振回路7と、タッチ判断回路9とから構成され
る。
As shown in FIG. 1, the touch switch includes a touch detection unit 1, a power supply circuit 3, a load control circuit 5, and an R.
It is composed of a C-shaped oscillator circuit 7 and a touch determination circuit 9.

【0017】タッチ検知部1は、一対のタッチ検出用電
極13を有し、互いに絶縁された構成をなしている。従
って、電力を供給すると電気力線が一方の電極から他方
の電極に向かって延びることになり、電気的にはコンデ
ンサとして機能するものである。
The touch detection section 1 has a pair of touch detection electrodes 13 and is insulated from each other. Therefore, when electric power is supplied, the lines of electric force extend from one electrode toward the other electrode, and electrically function as a capacitor.

【0018】図2に示すように、タッチ検知部1は、絶
縁基板11の一面に一対のタッチ検出用電極13を形成
し、このタッチ検出用電極13を絶縁樹脂15で被覆
し、その上に絶縁プレート17を配置することにより構
成される。また、絶縁基板11の他方の面にはシールド
電極19が形成されている。なお、絶縁基板11上に
は、例えば、図3に示すようなパターンを有するタッチ
検出用電極13が構成される。
As shown in FIG. 2, the touch detection section 1 has a pair of touch detection electrodes 13 formed on one surface of an insulating substrate 11, and the touch detection electrodes 13 are covered with an insulating resin 15 and formed thereon. It is configured by arranging the insulating plate 17. A shield electrode 19 is formed on the other surface of the insulating substrate 11. The touch detection electrode 13 having a pattern as shown in FIG. 3 is formed on the insulating substrate 11.

【0019】絶縁基板11はガラスエポキシ樹脂で形成
されたプリント配線基板からなる。また、タッチ検出用
電極13及びシールド電極19は銅から形成されてい
る。さらに、絶縁樹脂15はソルダーレジストからな
り、絶縁プレート17はアクリル或いはポリカーボネー
ト等の絶縁樹脂材料からなる。
The insulating substrate 11 is a printed wiring board made of glass epoxy resin. The touch detection electrode 13 and the shield electrode 19 are made of copper. Further, the insulating resin 15 is made of a solder resist, and the insulating plate 17 is made of an insulating resin material such as acrylic or polycarbonate.

【0020】なお、絶縁基板11としてガラス、タッチ
検出用電極13としてインジウムオキサイドや酸化錫等
からなる透明電極を用い、表面の絶縁材料として透明な
高分子樹脂、絶縁プレート17としてアクリル等の透明
材料を用いてタッチ検知部1の背面に発光部(図示せ
ず)を備えるようにしてもよい。これにより、発光部を
点灯させることで暗闇でもタッチスイッチの設置場所を
認識することが可能となる照光式のタッチスイッチを形
成することが可能となる。
Glass is used as the insulating substrate 11, a transparent electrode made of indium oxide or tin oxide is used as the touch detection electrode 13, a transparent polymer resin is used as the surface insulating material, and a transparent material such as acrylic is used as the insulating plate 17. A light emitting unit (not shown) may be provided on the back surface of the touch detection unit 1 using. This makes it possible to form an illuminated touch switch that enables the location of the touch switch to be recognized even in the dark by turning on the light emitting unit.

【0021】このタッチ検知部1に指等が接近・接触す
ると、人体は電気的には接地導体として近似的に取り扱
うことが可能となるので、電気力線の一部がタッチ検知
部1に接近する指等にのびるため、タッチ検出用電極1
3、13間の電気力線の数が減少することになる。つま
り、タッチ検知部1に指等が接近・接触するとタッチ検
出用電極13、13間の静電容量が減少することにな
る。
When a finger or the like approaches or contacts the touch sensing unit 1, the human body can be electrically treated as a ground conductor, so that a part of the line of electric force approaches the touch sensing unit 1. Electrode 1 for touch detection in order to extend to the finger etc.
The number of lines of electric force between 3 and 13 will decrease. That is, when a finger or the like approaches or contacts the touch detection unit 1, the capacitance between the touch detection electrodes 13 and 13 decreases.

【0022】なお、タッチ検知部1に形成されたシール
ド電極19は、定電位(図1では、GND電位)に保持
されているため、タッチ検知部1の裏側の電界分布変化
がタッチ検出用電極13、13間の電界分布変化に影響
を及ぼすことはない。従って、外部からの電気的なノイ
ズが印加されることによりタッチ検出用電極13、13
間の静電容量に変化を生じることはない。
Since the shield electrode 19 formed on the touch sensing portion 1 is held at a constant potential (GND potential in FIG. 1), a change in the electric field distribution on the back side of the touch sensing portion 1 is caused by the touch sensing electrode. There is no influence on the change in the electric field distribution between 13 and 13. Therefore, by applying electrical noise from the outside, the touch detection electrodes 13 and 13 are
The capacitance between them does not change.

【0023】電源回路3は、電源40から得た電力を、
照明等の負荷50や、タッチ判断回路9、RC形発振回
路7に電力を供給するものである。負荷制御回路5は、
タッチ判断回路9からの信号に基づいて負荷50に対し
て電力を供給するかどうかを制御し、これにより負荷5
0のオン・オフの制御を行うものである。
The power supply circuit 3 supplies the electric power obtained from the power supply 40 to
Electric power is supplied to the load 50 such as lighting, the touch determination circuit 9, and the RC type oscillation circuit 7. The load control circuit 5 is
Based on a signal from the touch determination circuit 9, whether or not to supply power to the load 50 is controlled.
It controls ON / OFF of 0.

【0024】RC形発振回路7は、図4に示すような構
成となっており、インバータ素子G1、G2を直列に接
続することによりなる。このRC形発振回路7は、公知
のインバータ回路によるものを用いており、インバータ
回路の外部に接続されたコンデンサの静電容量をC、帰
還抵抗の抵抗値をR、発振周期をPとすると、P=KR
Cとなる関係を有する。なお、Kは係数であり、インバ
ータ回路の電源電圧や論理判定の閾値電圧等で決まる定
数である。従って、抵抗値Rは一定であるので、発振周
期Pはタッチ検出用電極13、13間の静電容量Cに比
例することになるため、指の接近によるタッチ操作部1
の静電容量Cの変化はRC形発振回路7の発振周期Pを
測定することによって検知が可能となる。
The RC oscillator circuit 7 has a structure as shown in FIG. 4, and is formed by connecting inverter elements G1 and G2 in series. This RC type oscillation circuit 7 uses a known inverter circuit. When the capacitance of the capacitor connected to the outside of the inverter circuit is C, the resistance value of the feedback resistor is R, and the oscillation cycle is P, P = KR
Have a relationship of C. It should be noted that K is a coefficient, which is a constant determined by the power supply voltage of the inverter circuit, the threshold voltage for logic determination, and the like. Therefore, since the resistance value R is constant, the oscillation period P is proportional to the capacitance C between the touch detection electrodes 13 and 13, and thus the touch operation unit 1 when the finger approaches the touch operation unit 1
The change in the electrostatic capacitance C can be detected by measuring the oscillation period P of the RC oscillator circuit 7.

【0025】タッチ判断回路9は、上述したRC形発振
回路7の発振周期Pに基づき、タッチ面に指等が接近・
接触したことを判断するものであり、その手続について
は後述する。
The touch determination circuit 9 is based on the oscillation cycle P of the RC oscillator circuit 7 described above, and a finger or the like approaches the touch surface.
It is determined that the contact has been made, and the procedure will be described later.

【0026】次に、タッチ判断回路9のタッチ検知の動
作について述べる。図6に示すように、電源投入されて
交流電源ACが印加されると、RC形発振回路7は発振
を開始し、タッチ判断回路9にパルス信号が入力され
る。その際、タッチ判断回路9は初期動作として、各変
数の初期化とともに、負荷50に供給する電力をオフ状
態とし、入力パルスの1周期分である所定の時間tppだ
け待つ。その後、例えば、RC形発振回路7からの出力
信号である入力パルスの立ち下がりを監視して、指等が
絶縁プレート17に触れるのを検知するための待機状態
に移行する。待機状態以降の処理をここでは処理Aと呼
び、以下に処理Aについて述べる。
Next, the touch detection operation of the touch determination circuit 9 will be described. As shown in FIG. 6, when the power is turned on and the AC power supply AC is applied, the RC oscillator circuit 7 starts oscillating, and the pulse signal is input to the touch determination circuit 9. At that time, as the initial operation, the touch determination circuit 9 initializes each variable, turns off the power supplied to the load 50, and waits for a predetermined time tpp which is one cycle of the input pulse. After that, for example, the trailing edge of the input pulse, which is the output signal from the RC oscillator circuit 7, is monitored, and a transition is made to a standby state for detecting that a finger or the like touches the insulating plate 17. The process after the standby state is called process A here, and the process A will be described below.

【0027】処理Aについて図7を基に説明する。前述
の待機状態に移行した時刻をP0とし、その後にRC形
発振回路が発振するパルス波形と発振周期を図8に、ま
た、その時の発振周期や発振周期の変化速度を時系列的
に図9に示す。なお、発振周期の速度変化とは、今回測
定された発振周期P[k]から前回測定された発振周期P
[k-1]の差を求め、これを発振周期の変化に要した時間
P[k]にて除算したものである。
The process A will be described with reference to FIG. The time at which the above-mentioned standby state is entered is P0, the pulse waveform and the oscillation cycle oscillated by the RC oscillator circuit thereafter are shown in FIG. 8, and the oscillation cycle and the rate of change of the oscillation cycle at that time are shown in FIG. Shown in. The change in the oscillation cycle speed means the oscillation cycle P [k] measured this time to the oscillation cycle P previously measured.
The difference of [k-1] is obtained, and this is divided by the time P [k] required for changing the oscillation period.

【0028】まず、前回測定したRC形発振回路7の発
振周期Pを前回発振周期Pprevとする。ただし、初めて
処理Aを実行するときは、前回の発振周期Pを測定して
いないので、初期設定は終了していないものとする。
First, the oscillation cycle P of the RC oscillator circuit 7 measured last time is defined as the previous oscillation cycle Pprev. However, when the process A is executed for the first time, the oscillation period P of the previous time is not measured, so the initial setting is not completed.

【0029】次に、発振周期Pの最新の発振周期である
最新発振周期Pcurを測定する。今、最新発振周期Pcur
がP1であったとすると、図10に示すように、この値
がタッチ判断回路9の周期テーブルの格納領域Pt[7]に
格納される。周期テーブルは、パイプライン型のキュー
構造を有しており、所定回数分の発振周期Pが発生順に
記憶される構造を有している。従って、例えば図10の
場合、8箇所の格納領域Pt[0]〜Pt[7]を有しており、
1回目に発生した発振周期Pの書き込まれている周期テ
ーブルには、9回目に発生した発振周期Pが上書きされ
ることになる。
Next, the latest oscillation period Pcur which is the latest oscillation period of the oscillation period P is measured. Now, the latest oscillation cycle Pcur
Is P1, this value is stored in the storage area Pt [7] of the cycle table of the touch determination circuit 9, as shown in FIG. The cycle table has a pipeline type queue structure, and has a structure in which a predetermined number of oscillation cycles P are stored in the order of occurrence. Therefore, for example, in the case of FIG. 10, it has eight storage areas Pt [0] to Pt [7],
The oscillation cycle P generated the ninth time is overwritten in the cycle table in which the oscillation cycle P generated the first time is written.

【0030】次に、予め定められた変化継続時間Tcが
経過するために必要な発振周期の測定回数Npを計算す
る。経過時間は現在の時刻から逆上って周期テーブルの
中の発振周期Pの和をとることにより求めることができ
る。従って、過去に逆上って計測された発振周期Pを積
算し、和が変化継続時間Tc以上になった時点でそれま
でに積算した発振周期Pの回数が測定回数Npとなる。
Next, the number of times Np of measurement of the oscillation period necessary for the elapse of the predetermined change duration Tc is calculated. The elapsed time can be obtained by going up from the current time and taking the sum of the oscillation periods P in the period table. Therefore, the number of oscillation cycles P, which has been measured backwards in the past, is integrated, and the number of oscillation cycles P accumulated up to that point when the sum exceeds the change duration time Tc is the number of times of measurement Np.

【0031】そして、前回発振周期Pprevと今回発振周
期Pcurから、最新の発振周期Pの変化速度である今回
変化速度Vcurを求める。周期テーブルの速度テーブル
は、周期テーブルと同様、パイプライン型のキュー構造
を有しており、発生順に、所定の速度閾値|Vth|以上
の発振周期Pの減少を生じた場合には「1」を格納し、
それ以外の場合には「0」を格納するようにしている。
なお、図10では、「0」及び「1」と記載せず、V
1、V2、…等と記載している。
Then, the current change speed Vcur, which is the change speed of the latest oscillation cycle P, is obtained from the previous oscillation cycle Pprev and the current oscillation cycle Pcur. The speed table of the cycle table has a pipeline-type queue structure like the cycle table, and is "1" when the oscillation cycle P decreases by a predetermined speed threshold | Vth | or more in the order of occurrence. Store
In other cases, "0" is stored.
It should be noted that in FIG. 10, V is not described as “0” and “1”.
It is described as 1, V2, ...

【0032】次に、処理Aでは、初期設定が終了したか
どうかの判定を行う。初期設定は、上述の周期テーブル
において、変化継続時間Tcが経過するために必要な測
定回数Np個以上の測定周期が格納された状態をもって
初期設定の終了としている。このため、処理Aを開始し
てから変化継続時間Tcが経過するまでは、初期設定が
終了していないものとして以降のタッチ判定処理(以
後、処理Bと記載)を行わない。
Next, in the process A, it is judged whether or not the initial setting is completed. In the initial setting, in the above-mentioned cycle table, the initial setting is completed when a measurement cycle of Np or more measurement times necessary for the change duration time Tc to pass is stored. Therefore, from the start of the process A until the change continuation time Tc elapses, it is assumed that the initial setting is not completed, and the subsequent touch determination process (hereinafter referred to as the process B) is not performed.

【0033】前述の変化継続時間Tcが経過し、周期テ
ーブルに変化継続時間Tc以上の発振周期Pが格納され
ると、初期設定が終了するので、処理Aから後述する処
理Bに移行する。
When the above-described change duration time Tc has elapsed and the oscillation period P equal to or greater than the change duration time Tc is stored in the cycle table, the initialization is completed, and therefore the process A is followed by the process B described later.

【0034】処理Bについて図11及び図12を基に説
明する。以下、タッチ検知部1の発振周期Pが指の接近
により図12のように変化した場合で説明する。
The process B will be described with reference to FIGS. 11 and 12. Hereinafter, a case where the oscillation cycle P of the touch detection unit 1 changes as shown in FIG. 12 due to the approach of a finger will be described.

【0035】処理Aの中でパルス信号の立ち下がり毎に
サンプリングした発振周期Pの値から計算した変化速度
|Vcur|が所定の値|Vth|以上になった時刻aから
所定の変化継続時間Tc以上にわたり発振周期Pの減少
速度がVth以上の値であり、その後、時刻bにいたるま
で発振周期Pの減少速度がVth以上であれば、速度テー
ブルの過去の変化継続時間Tcにわたって、速度テーブ
ルの測定回数Np箇所の格納領域には「1」が格納され
ることになる。この状態になったところで処理Bが行わ
れる。
In the process A, the change rate | Vcur | calculated from the value of the oscillation period P sampled at each fall of the pulse signal becomes a predetermined value | Vth | If the rate of decrease of the oscillation period P is equal to or higher than Vth and the rate of decrease of the oscillation period P is equal to or higher than Vth until time b, the speed table is changed over the past change duration Tc. “1” is stored in the storage area of the number of measurement times Np. When this state is reached, the process B is performed.

【0036】処理Bの手続は図13のようになる。時刻
bでの最新発振周期Pcurを発振周期閾値Pthとし、時
刻bでタイマーを開始し、以後時間Twにわたり測定さ
れた発振周期Pの値がPth以下であったとき(時刻
c)、タッチ検知部1に指等の接触があったとしてタッ
チ検知が確定する。この時、タッチ判断回路9は負荷制
御回路5に対してタッチ検知信号を出力する。これを受
けて負荷制御回路5は、例えば、負荷50に対して電力
を供給し、負荷50はオンされる。
The procedure of process B is as shown in FIG. When the latest oscillation cycle Pcur at time b is set as the oscillation cycle threshold Pth, the timer is started at time b, and when the value of the oscillation cycle P measured over time Tw is equal to or less than Pth (time c), the touch detection unit is detected. The touch detection is confirmed as if there is a finger or the like touching 1. At this time, the touch determination circuit 9 outputs a touch detection signal to the load control circuit 5. In response to this, the load control circuit 5 supplies electric power to the load 50, for example, and the load 50 is turned on.

【0037】図12の状態の欄は、図11の状態遷移図
における各々の状態と対応しており、図12の時刻bで
状態5から状態7へと遷移し、所定の時間Twにわたり
状態7が継続すると状態8に遷移し、タッチ検知が確定
する。
The state column in FIG. 12 corresponds to each state in the state transition diagram in FIG. 11, and transitions from state 5 to state 7 at time b in FIG. 12 and continues for a predetermined time Tw in state 7 When continues, the state transitions to state 8 and the touch detection is confirmed.

【0038】指がタッチ面から離れて発振周期Pが高く
なり、時刻bで設定された発振周期閾値Pthを上回った
状態で所定の時間t1以上経過すると、再び状態5へと
遷移し、次のタッチ入力を受け付ける状態となる。時刻
eを経過した後、再び指等の接近によりタッチ検知が確
定されると負荷50はオフされることになる。
When the finger is separated from the touch surface and the oscillation period P becomes higher and exceeds the oscillation period threshold Pth set at time b, and a predetermined time t1 or more elapses, the state transits to the state 5 again, and the next The touch input is accepted. After the elapse of time e, when the touch detection is confirmed by the approach of the finger or the like again, the load 50 is turned off.

【0039】なお、図11において、V<Vthでかつ最
近の確定状態が状態5にあった場合に状態6から状態7
に遷移し、Pcur<Pthでかつ最近の確定状態が状態8
にあった場合に状態6から状態9への遷移するものであ
る。また、状態6が変化継続時間Tc以上にわたって継
続されている場合に状態6から状態5へ遷移し、状態7
が変化継続時間Tc以上にわたって継続されている場合
に状態7から状態8に遷移するものである。また、所定
の時間Tt以上にわたり状態8や状態9が継続すると、
状態5へ遷移するものである。
In FIG. 11, if V <Vth and the latest definite state is state 5, state 6 to state 7
And Pcur <Pth and the latest definite state is state 8
If there is, it transits from state 6 to state 9. Further, when the state 6 is continued for the change duration time Tc or more, the state 6 is transited to the state 5 and the state 7
Is changed from the state 7 to the state 8 when is continued for a change duration time Tc or more. Further, if the state 8 or the state 9 continues for a predetermined time Tt or more,
This is a transition to state 5.

【0040】図11に示すように、状態5から状態7、
状態7から状態8、状態8から状態5への遷移の条件が
満足されなかった場合(例えば、タッチしている時間が
短くTw時間経過しない間に発振周期Pthを上回った場
合)の誤動作等を防ぎ、必ず状態5→状態7→状態8へ
の遷移を行った場合のみ、スイッチング動作を行うよう
にするために、状態6、状態9を設けている。状態6、
状態9は、外界からの電気的なノイズ等により、状態8
や状態9が継続した場合の動作不良を避けるために、所
定の時間Tt以上にわたり状態8や状態9が継続すると
状態5に遷移して次のタッチ入力を受け付ける様にして
いる。そのため、外界から電気的なノイズ等が印加され
た状態でもタッチ検知動作を継続することができるの
で、動作不良の状態等に陥ることはない。
As shown in FIG. 11, state 5 to state 7,
If the conditions for the transition from state 7 to state 8 or state 8 to state 5 are not satisfied (for example, if the oscillation period Pth is exceeded before the touch time is short and Tw time has elapsed) The states 6 and 9 are provided in order to prevent the switching operation from being performed only when the transition from the state 5 to the state 7 to the state 8 is surely performed. State 6,
State 9 is due to electrical noise from the outside world.
In order to avoid a malfunction when the state 9 continues or the state 9 continues, if the state 8 or the state 9 continues for a predetermined time Tt or more, the state transitions to the state 5 to receive the next touch input. Therefore, the touch detection operation can be continued even in a state where electrical noise or the like is applied from the outside, and thus a malfunctioning state or the like does not occur.

【0041】図14は、電気的なノイズ源としてインバ
ータスタンド(日本電気株式会社製造の3SP16BNを使
用)の蛍光管面をタッチスイッチのタッチ面に水平に照
射した状態でインバータスタンドの電源をオン・オフ制
御した場合に、変化継続時間Tcを30msec、40
msec、50msecとした際、タッチスイッチがタ
ッチ検知を確定してしまったときのタッチ面と蛍光管と
の距離を測定した結果を表している。図14から変化継
続時間Tcの増加により誤動作した距離が減少すること
が分かるが、タッチスイッチの用途を壁に取り付けて天
井に配された照明器具を制御するスイッチとすれば、1
m以上の距離で誤動作することがなければ特に使用上の
問題を生じることはない。
FIG. 14 shows that the power of the inverter stand is turned on while the fluorescent surface of the inverter stand (3SP16BN manufactured by NEC Corporation is used) is horizontally irradiated on the touch surface of the touch switch as an electrical noise source. When the off control is performed, the change duration time Tc is set to 30 msec, 40
It shows the result of measuring the distance between the touch surface and the fluorescent tube when the touch detection has confirmed the touch detection in the case of msec and 50 msec. It can be seen from FIG. 14 that the malfunction distance is reduced by the increase of the change duration time Tc, but if the application of the touch switch is a switch that is mounted on the wall and controls the lighting equipment arranged on the ceiling,
If there is no malfunction at a distance of m or more, there will be no particular problem in use.

【0042】図15は、接地された鉄板(50×100
×1mm)でタッチ面の全面を覆うように高さ約6cm
の距離から速さ40mm/secで一定の距離まで接近
後に静止した場合に、10回中にタッチ検知を確定した
回数を測定したものである。図15より、変化継続時間
Tcを30msecにした場合、それ以上長く変化継続
時間を設定した場合より検知可能な距離が長くなり、タ
ッチ面の上方でのタッチ検知の確率が高くなる。つま
り、変化継続時間Tcを30msecにすると、指等を
タッチ面に接近させた場合のタッチ検知距離が長くなる
ため、よりソフトなタッチ操作感を得ることができる。
また、手袋等をはめた場合のように指の表面とタッチ検
出用電極13との距離が離れる場合にもタッチ検知の確
率が高くなり、手袋をはめた場合にも操作感を損なうこ
とはない。
FIG. 15 shows a grounded iron plate (50 × 100).
X 1 mm) height about 6 cm to cover the entire touch surface
This is a measurement of the number of times the touch detection is confirmed in 10 times when the user stands still after approaching a certain distance at a speed of 40 mm / sec from the distance of 10 mm. From FIG. 15, when the change duration time Tc is set to 30 msec, the detectable distance becomes longer than when the change duration time is set longer and the probability of touch detection above the touch surface becomes higher. That is, when the change duration time Tc is set to 30 msec, the touch detection distance when a finger or the like is brought close to the touch surface becomes long, and thus a softer touch operation feeling can be obtained.
Further, the probability of touch detection is high even when the distance between the surface of the finger and the touch detection electrode 13 is large as in the case of wearing gloves, and the feeling of operation is not impaired even when wearing gloves. .

【0043】なお、本実施の形態においては、発振周期
Pを基にタッチ検知の確定を行っているが、発振周期P
に変えて静電容量Cの変化を検出し、同様の手続により
タッチ検知の確定を行うようにしてもよい。
Although the touch detection is determined based on the oscillation period P in the present embodiment, the oscillation period P
Alternatively, the change in the capacitance C may be detected, and the touch detection may be confirmed by the same procedure.

【0044】[0044]

【発明の効果】以上のように、請求項1記載の発明にあ
っては、人体の静電容量にて変動するタッチ検出用電極
間の静電容量の減少速度に基づいて検知判断を行ってお
り、タッチ検知の条件として所定の変化速度以上の変化
が生じた時点が基点となっているため、所定の変化速度
を温度変化等の環境の変動による容量変化速度以上に設
定することにより急激な環境変化に対しても誤動作をし
ないため、環境の変化によらず正確なタッチ検知が可能
となるタッチスイッチを提供することができるという効
果を奏する。また、被検知体の緩慢な接近によるタッチ
を検知しないため、スイッチに気付かずにタッチ面へ接
近した場合のような無意志な状態でのタッチ部への接近
によるスイッチング動作を避けることが可能となるとい
う効果を奏する。
As described above, according to the first aspect of the present invention, the detection determination is performed based on the rate of decrease in the capacitance between the touch detection electrodes that fluctuates due to the capacitance of the human body. As a condition for touch detection, the point at which a change more than a predetermined change speed occurs is the base point.Therefore, if the predetermined change speed is set above the capacity change speed due to environmental changes such as temperature change, it becomes abrupt. Since the malfunction does not occur even when the environment changes, it is possible to provide a touch switch that enables accurate touch detection regardless of the environment change. In addition, since the touch due to the slow approach of the detected object is not detected, it is possible to avoid the switching operation due to the approach to the touch part in an unintentional state such as when approaching the touch surface without noticing the switch. Has the effect of becoming.

【0045】また、静電容量の閾値を基にタッチ検知の
判断を行う方式では、接近物体の大きさによって検知確
定時の距離に差が生じるという問題があったが、静電容
量の減少速度に基づいて検知判断を行う本発明において
は、タッチ検知を開始するためには接近動作の継続によ
って生じる静電容量の継続的な減少が必要となるので、
接近物体に大きさによる検知確定時の距離の差が検知判
断に表れにくいという効果を奏する。
Further, in the method of judging the touch detection based on the threshold value of the electrostatic capacity, there is a problem that the distance at the time of confirming the detection varies depending on the size of the approaching object. In the present invention in which the detection determination is performed based on, since it is necessary to continuously reduce the capacitance generated by the continuation of the approach operation in order to start the touch detection,
The effect that the difference in the distance when the detection is determined due to the size of the approaching object is less likely to appear in the detection determination is achieved.

【0046】請求項2記載の発明にあっては、請求項1
記載のタッチスイッチの効果に加え、タッチ検知開始
後、一定時間にわたり静電容量を監視して予め設定して
ある閾値以下であるときにタッチ検知を確定するので、
スイッチに気付かずにタッチ面に指等が当たった場合
等、タッチ面に指が接触している時間が短い場合の無意
志なタッチ部への接近によるスイッチ動作を避けること
ができるという効果を奏する。
According to the invention of claim 2, claim 1
In addition to the effect of the touch switch described, after the touch detection is started, the touch detection is confirmed when the capacitance is monitored for a certain period of time and is equal to or less than a preset threshold value.
It is possible to avoid the switch operation due to the involuntary approach to the touch part when the finger is in contact with the touch surface for a short time such as when the finger touches the touch surface without noticing the switch. .

【0047】請求項3記載の発明にあっては、請求項1
又は請求項2記載のタッチスイッチにおいて、指等の被
検知体のタッチ面への接近速度によらず、所定時間にわ
たり変化速度以上の変化が継続するようになるので、よ
り正確な操作感を得ることが可能となる。
According to the invention of claim 3, claim 1
Alternatively, in the touch switch according to claim 2, since the change over the change speed continues for a predetermined time regardless of the approach speed of the detected object such as a finger to the touch surface, a more accurate operation feeling is obtained. It becomes possible.

【0048】請求項4記載の発明にあっては、請求項1
乃至請求項3記載のタッチスイッチにおいて、変化継続
時間を30msec程度に設定しているので、電気的な
ノイズ耐性を備えながら、良好なタッチ操作性を得るこ
とができるという効果を奏する。
According to the invention of claim 4, claim 1
Further, in the touch switch according to the third aspect, since the change duration time is set to about 30 msec, there is an effect that good touch operability can be obtained while having electrical noise resistance.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】タッチスイッチの回路構成図である。FIG. 1 is a circuit configuration diagram of a touch switch.

【図2】タッチスイッチを構成するタッチ検知部の側面
断面図である。
FIG. 2 is a side cross-sectional view of a touch detection unit that constitutes a touch switch.

【図3】タッチ検出用電極のパターン図である。図4は
RC形発振回路の回路構成図である。
FIG. 3 is a pattern diagram of a touch detection electrode. FIG. 4 is a circuit configuration diagram of the RC oscillator circuit.

【図4】RC形発振回路の回路構成図である。FIG. 4 is a circuit configuration diagram of an RC oscillator circuit.

【図5】タッチスイッチの外観図であり、(a)は正面
図であり、(b)は側面図である。
FIG. 5 is an external view of a touch switch, (a) is a front view, and (b) is a side view.

【図6】電源の投入から処理Aを行うまでの過程を表す
フローチャートである。
FIG. 6 is a flowchart showing a process from power-on to process A.

【図7】処理Aの開始から処理Bを行うまでの過程を表
すフローチャートである。
FIG. 7 is a flowchart showing a process from the start of process A to the process B.

【図8】RC形発振回路が発振するパルス波形と発振周
期を表す図である。
FIG. 8 is a diagram showing a pulse waveform oscillated by an RC oscillator circuit and an oscillation cycle.

【図9】RC形発振回路が発振する発振周期やその時点
における発振周期の変化速度を時系列的に表す図であ
る。
FIG. 9 is a diagram showing, in a time-series manner, an oscillation cycle in which an RC-type oscillation circuit oscillates and a change rate of the oscillation cycle at that time.

【図10】発振周期や発振周期の変化速度を発生順にタ
ッチ判断回路において格納する周期テーブル及び格納テ
ーブルを表す図である。
10A and 10B are diagrams showing a cycle table and a storage table in which the oscillation cycle and the rate of change of the oscillation cycle are stored in the touch determination circuit in the order of occurrence.

【図11】初期設定が終了した後、タッチ検知部に指等
が触れられているかどうかをタッチ判断回路が確定する
までの過程を表す状態遷移図である。
FIG. 11 is a state transition diagram showing a process until the touch determination circuit determines whether or not a finger or the like is touching the touch detection unit after the initialization is completed.

【図12】時間経過に伴うタッチ検知部の発振周期の変
化とそれに伴い遷移する状態及びその際の負荷の状態を
表す図である。
FIG. 12 is a diagram showing a change in the oscillation cycle of the touch detection unit with the lapse of time, a transition state accompanying the change, and a load state at that time.

【図13】処理Bの開始から終了までの過程を表すフロ
ーチャートである。
FIG. 13 is a flowchart showing a process from the start to the end of process B.

【図14】インバータスタンドの蛍光管面をタッチスイ
ッチのタッチ面に水平に照射した状態でインバータスタ
ンドの電源をオン・オフ制御した場合の変化継続時間と
タッチスイッチが誤動作したときのタッチ面と蛍光管と
の距離を測定したものである。
FIG. 14: Change duration time when the power of the inverter stand is controlled to be turned on and off while the fluorescent tube surface of the inverter stand is horizontally illuminated on the touch surface of the touch switch, and the touch surface and fluorescence when the touch switch malfunctions It is a measurement of the distance to the pipe.

【図15】接地された鉄板をタッチ面の前面を覆うよう
に高さ約6cmの距離から速さ40mm/secで一定
の距離まで接近後に静止した場合に、10回中にタッチ
検知を確定した回数を測定したものである。
FIG. 15: Touch detection is confirmed within 10 times when the grounded iron plate covers a front surface of the touch surface and is stationary after approaching a certain distance at a speed of 40 mm / sec from a distance of about 6 cm. The number of times is measured.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 タッチ検知部 3 電源回路 5 負荷制御回路 7 RC形発振回路(静電変化検出手段) 9 タッチ判断回路 13 タッチ検出用電極 1 Touch detector 3 power supply circuit 5 Load control circuit 7 RC type oscillation circuit (electrostatic change detection means) 9 Touch judgment circuit 13 Touch detection electrode

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平5−160702(JP,A) 特開 平4−140916(JP,A) 特開 昭62−9423(JP,A) 特開 平10−64386(JP,A) 特開 平7−114866(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H03K 17/00 H01H 36/00 ─────────────────────────────────────────────────── --- Continuation of the front page (56) References JP-A 5-160702 (JP, A) JP-A 4-140916 (JP, A) JP-A 62-9423 (JP, A) JP-A 10- 64386 (JP, A) JP-A-7-114866 (JP, A) (58) Fields investigated (Int.Cl. 7 , DB name) H03K 17/00 H01H 36/00

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】(57) [Claims]
  1. 【請求項1】 指等の接近・接触に伴い変動するタッチ
    検出用電極間の静電容量変化を検出する静電変化検出手
    段と、タッチ検出用電極間の静電容量の変化速度を演算
    し、所定の変化速度以上の変化が生じた時点からこの所
    定の変化速度以上の変化が予め定めた変化継続時間以上
    継続したときにタッチ検知を確定するタッチ判断回路と
    を備えたことを特徴とするタッチスイッチ。
    1. A capacitance change detecting means for detecting a capacitance change between the touch detection electrodes which varies with the approach and contact of a finger or the like, and a change rate of the capacitance between the touch detection electrodes is calculated. A touch determination circuit that determines touch detection when a change of a predetermined change speed or more continues for a predetermined change duration or more from a time of a change of a predetermined change speed or more. Touch switch.
  2. 【請求項2】 指等の接近・接触に伴い変動するタッチ
    検出用電極間の静電容量変化を検出する静電変化検出手
    段と、タッチ検出用電極間の静電容量の変化速度を演算
    し、所定の変化速度以上の変化が生じた時点からこの所
    定の変化速度以上の変化が予め定めた変化継続時間以上
    継続したときに第1の静電容量値を検出するとともにタ
    ッチ検知の動作を開始し、その後、一定時間にわたって
    タッチ検出用電極間の静電容量が第1の静電容量値以下
    であるときにタッチ判断回路においてタッチ検知を確定
    するようにしたことを特徴とするタッチスイッチ。
    2. An electrostatic change detection means for detecting a change in electrostatic capacitance between the touch detection electrodes which varies with the approach and contact of a finger or the like, and a change speed of the electrostatic capacitance between the touch detection electrodes. , When the change of the predetermined change speed or more continues from the time of the change of the predetermined change speed or more for a predetermined change duration or more, the first capacitance value is detected and the touch detection operation is started. Then, after that, when the electrostatic capacitance between the touch detection electrodes is equal to or less than the first electrostatic capacitance value for a certain period of time, the touch detection is determined by the touch determination circuit.
  3. 【請求項3】 所定の変化速度以上の変化が生じた時点
    の被検知体の位置をタッチ面近傍に設定するようにした
    ことを特徴とする請求項1又は請求項2記載のタッチス
    イッチ。
    3. The touch switch according to claim 1, wherein the position of the object to be detected at the time when a change of a predetermined change speed or more occurs is set near the touch surface.
  4. 【請求項4】 変化継続時間を30msec程度とした
    ことを特徴とする請求項1乃至請求項3記載のタッチス
    イッチ。
    4. The touch switch according to claim 1, wherein the change duration is about 30 msec.
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