JP4381035B2 - パチンコ用ハンドルのタッチセンサ装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
この発明は、パチンコ台のハンドルにタッチしたことを検出するパチンコ用ハンドルのタッチセンサ装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来のパチンコ用のハンドルセンサ(タッチセンサ)としては、静電容量式のものが知られている。この種の静電容量式のセンサとしては、図7に示すように、サージ保護回路11と、発振回路12と、検波回路13と、スイッチング回路14と、出力回路15と、定電圧回路16とを備えたものが開示されている(例えば、特許文献1参照)。
【0003】
このタッチセンサは、タッチ電極(ハンドル)TP1に、人体が接触しない時、発振回路12が自励発振しており、その発振出力が検波回路13で検波され、スイッチング回路14で比較されて出力回路15より接触無しを出力する。タッチ電極TP1に人体が接触すると、静電容量が増加し、発振回路12の発振が減衰あるいは停止し、スイッチング回路14でスイッチングされ、出力回路15は人体の接触検知を出力する。
【0004】
この種の静電容量式タッチセンサは、従来、図8に示すように、制御基板PCB1上に、センサTS1として実装されていた。そして、ハンドル部10の導電部TP1からリード線3を接続し、そのリード線3の他端にコネクタCN1を用い、ハンドル部10より数100mm離れたパチンコ台裏面に設けられた制御基板PCB1に接続し、そのコネクタから制御基板PCB1上の配線パターンを経て、静電容量式センサTS1に接続している。そして、ハンドル部10内には、玉飛距離調整用ボリュームVR1、ハンドル回転検出スイッチS1が内蔵されている。
【0005】
【特許文献1】
特開平2000−325558号公報
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
上記したハンドル部において、大きな静電気を持つ人がその手でハンドルを触ろうとすると、ハンドルやその内部のスイッチ、ボリューム、及びそれらを接続する配線には人体と逆極性の電荷が誘起される。その手がハンドルに近づくと、人体とハンドル部に集中した電荷が放電し、瞬時に消滅する。この時の電荷の大移動により、半導体を破壊したり、誤動作を起こす。
【0007】
一般に、制御ボードの回路はC−MOSゲート回路やC−MOS製のマイクロコンピュータで構成されているが、年々高速化が進むとともに、電源電圧の低下が避けられず、高い電圧仕様でもDC5Vであり、一般的にはDC3Vで設計されているのが実状である。
【0008】
図8に示す配線、リード線内を大移動する電荷によって発生する電位差は、配線の状況にもよるが、500PFの容量で15KVの静電気を電極(ハンドル)TP1に放電させると、ハンドル検出スイッチS1やボリュームVR1の配線には、数Vの電圧が誘起し、また静電気が30KVとなると、数十Vの電圧が誘起する。
【0009】
一般的に、既によく知られたことであるが、C−MOSの入、出力端子に印加できる電圧は、電源電圧より0.5V足らず高い電圧であり、0.5V以上高くなると、素子を破壊する。したがって、DC3Vの制御回路の入力に数10Vの入力が印加されるため、回路が破壊し、機能しなくなる事故が発生することがある。
【0010】
発明者がこれまでに検討してきた実用上のパチンコ台の静電気発生について、今少し説明する。パチンコ台においては、プラスチック材等で構成される複雑な機構部をパチンコ玉が長距離にわたり移動する。このパチンコ玉の移動に伴って、プラスチック材との摩擦や衝撃を繰り返すことにより、玉は徐々に静電気の帯電を増加させ、数KV〜数10KVにもなる。また、冬の乾燥した時期に化学繊維や毛織物などを着用して行動すると、湿気が少ないため、自然放電現象が起こらず、人体は徐々に帯電を増加させて、前記と同様数KV〜数10KVになる。
【0011】
これらの高い静電気の放電に対し、電極(ハンドル)TP1の配線はシールドできない。その理由は、静電容量(タッチ)センサは、高周波発振を利用し、GND間との静電容量を検出するため、シールドを行うと、人体検出に必要な20〜30PFの検出感度に対し、シールド容量が数倍〜数10倍の容量を発生させるためである。また、できるとしても、大変高価であり、扱いの難しい同軸コードを利用する必要があり、かつSN比の大幅な低下のため、安定した品質、特性の確保が困難なためである。
【0012】
この発明は上記問題点に着目してなされたものであって、パチンコ台独特の超高電圧の静電気放電に対して、配線等への異常な電圧の発生を防止し、制御回路素子の破損や誤動作の防止を行い、静電気に強いパチンコ用ハンドルセンサを提供することを目的とする。
【0013】
【課題を解決するための手段】
この発明のパチンコ用ハンドルのタッチセンサ装置は、ハンドルの一部もしくは全面に形成する導電性材を用いて電極とし、この電極に人体が接触することにより、静電容量が変化するのを検出する静電容量式検出回路を備えるものにおいて、
前記静電容量式検出回路を前記ハンドル内に備え、この静電容量式検出回路のGND(接地)配線を、外部回路の電源0VのシグナルGND線に一端を接続するための電源0VのシグナルGND線と、大地に一端を接続するための大地GND線とに分離配線している。
【0014】
この場合の0VのシグナルGND線と、大地GND線に分離配線することには、コンデンサを介して両者が接続される場合も含まれる。
【0015】
この発明のパチンコ用ハンドルのタッチセンサ装置では、静電容量式検出回路のGND配線を、外部回路の電源0VのシグナルGND線に一端を接続するための電源0VのシグナルGND線と、大地に一端を接続する大地GND線に分離配線しているので、電極で放電した静電荷は、大地GND線を介して直ちに放電するため、
静電気放電による各配線の誘起電圧を電源0Vラインに対して上昇させない。
【0016】
この発明のパチンコ用のタッチセンサ装置をパチンコ装置に設置する場合には、0VシグナルGND線が制御基板の電源0V線に接続され、大地GND線がパチンコ台の大地部に接続される。
【0017】
【発明の実施の形態】
以下、実施の形態により、この発明をさらに詳細に説明する。図1は、この発明の一実施形態パチンコ用の静電容量式センサ(静電容量式検出回路)TS1の回路構成を示すブロック図である。この静電容量式センサTS1は、サージ保護回路11と、発振回路12と、検波回路13と、スイッチング回路14と、出力回路15と、定電圧回路16とを備えている。
【0018】
この実施形態静電容量式センサTS1では、各回路構成用に、バイポーラ半導体を用いている。耐サージ電圧は、数十V程度である。そのため、常に高い静電気が印加される入力部には、サージ保護回路11を備えている。このサージ保護回路11として採用する具体回路例を図2の(a)、(b)に示す。図2の(a)、(b)のいずれにおいても、ハンドルの導電性部(電極)TP1と、回路の0V、GNDライン間に、サージ素子G1を設けている。このサージ素子G1としては、マイクロギャップ、アレスター、クリッピングダイオード等を用いる。
【0019】
また、この実施形態静電容量式センサTS1は、0VGNDライン(シグナルグランド)20aの他に、この0VGNDラインに一端が接続され、他端を大地GNDに接続するための大地GNDライン21bを備えている。
【0020】
また、この実施形態静電容量式センサTS1は、図3に示すように、ハンドル部10内に回転検出スイッチS1、ボリュームVR1とともに、内蔵されている。静電容量式センサTS1の+電源端子、出力端子、0V端子はリード線より、コネクタCN1で制御基板PCB1に接続されている。GND端子は大地に接続される。
【0021】
図4は、静電容量式センサTS1の外観を示す図であり、ケース体30に取付穴31を有する取付部32を有する。また、外部に接続するため、タッチ電極接続端子17、Vcc端子(+電源端子)18、Out端子(出力端子)19、0VGND端子20、大地GND端子21を有する。図5に、静電容量式センサTS1をハンドル10内に収納した図を示している。図5は、ハンドルベース41と、回転ハンドル42と、カバー43とからなるハンドル部10の分解斜視図を示している。図3で、概要を説明したように、ハンドル部10のハンドルベース41内に、回転検出スイッチS1、飛距離調整ボリュームVR1が設けられるとともに、静電容量式センサTS1も収納されている。静電容量式センサTS1は、取付穴31(図4参照)へのビスによって、ハンドルベース41内に固着されている。静電容量式センサTS1の大地GND端子21に接続される大地GNDライン22bと、回転検出スイッチS1のリード線、飛距離調整ボリュームVR1のリード線、及び静電容量式センサS1の0VGND端子20に接続されるライン22a、+Vcc、Out信号の各線が束ねられた結束線44がハンドルベース41の筒部41a内を挿通されて導出され、大地GNDライン22bがパチンコ台の台フレーム50に接続される一方、大地GNDライン22bを除く結束線44が制御基板PCB1にコネクタCN1により、接続されている。
【0022】
図7、図8に示す場合では、ハンドルの導電性部TP1から印加される静電気はサージ素子G1で放電されるため、数100mmにおよぶTP1〜0Vラインに非常に大きな電荷が流され、0Vラインを通って最終的には大地グランドに至るが、この時、先述したように、TP1と同時に配線されたハンドル回転検出スイッチS1や飛距離調整ボリュームVR1の配線に異常に高い電圧を誘起させ、制御用に設けられたC−MOSを破壊する。
【0023】
一方、この実施形態では、静電容量式センサTS1をハンドル部10内に設けているため、ハンドルの導電性部TP1は30〜40mm程度の電極用配線でセンサ回路TS1に接続されるため、電極配線による静電容量の発生は極めて少なく、又ハンドル回転用検出スイッチS1や飛距離調整ボリュームVR1とは同一ハンドル内であるが、取付け場所が異なるため、電極の静電気放電による電圧誘起などの影響を全く与えることがない。
【0024】
電極TP1で放電した静電荷は、G1等を経由し、0Vラインより制御用ボードの電源ラインに至る。そのため、静電容量式センサTS1の回路部を、単にハンドル10内に移動しただけでは、数KV〜数十KVでの静電気放電によって制御ボードのC−MOS素子が破壊される。これは静電気放電時のdv/dtが非常に大きいため、数100mmにおよぶ0Vラインの配線は直流的には0Ωでも、誘導リアクタンスが非常に大きくなるためと、dv/dtが大きくなればなるほど、配線間の分布容量による結合が大きくなるためである。この不具合は、本実施形態の大地GND線21b、22bによって解決される。
【0025】
この実施形態の0VGNDライン20a、22aと分離形成された大地GNDライン21b、22bは、パチンコ台に設けられた除電端子、あるいはフレームグランド等の大地グランドに制御回路とは分離して、短い配線で接続される(図5参照)。このようにすることによって、ボリュームや回転検出スイッチ等の電位は、電源ライン0VGND20a、22a、すなわちシグナルグランドと同時に同電位に変動するので、数10KV〜数100KVの静電気印加により、破壊することがなくなる。また、スイッチやボリュームとセンサの電源あるいは出力線も結束配線が可能となる。
【0026】
また、0VGNDライン20aを直接グランドに接続することに不都合のある場合は、図6に示す通り、コンデンサC0 を介して、大地GNDライン21bに接続すれば良い。直流的には絶縁され、静電気的にはグランドに接続され、全く同様の効果が得られる。
【0027】
ここで不都合があるとは、例えば同一電源に0V以外が接地された機器が接続されていたり、あるいは回路の一部が接地される可能性があり、その時、誤動作や焼損事故の発生のおそれがある場合等である。
【0028】
また、ハンドル内にセンサ回路を設けることにより、入力用の配線長が極めて短くなるため、現在のように電極用線の配線による容量を考えてセンサの検出感度を各メーカ別に設定する必要もなくなる。
【0029】
なお、この発明では、センサ回路はハンドル部であればハンドルの回転部に設けてもハンドルの固定部に設けても良いが、電極のある方に設けると、電極と入力部の接続は回転部での接触が不要となり、回転部での接触不良を避けることができる。
【0030】
【発明の効果】
この発明によれば、静電容量式検出回路を前記ハンドル内に備え、この静電容量式検出回路のGND(接地)配線を、外部回路の電源0VのシグナルGND線に一端を接続するための電源0VのシグナルGND線と、大地に一端を接続するための大地GND線とに分離配線しているので、容量数百PF(例えば500PF)で数十KV(例えば30KV)と過大な静電気放電による放電電荷の通過に伴う極めて高い誘起電圧を電源0Vラインに発生させることがなくなるため、静電容量検出回路や外部回路の素子破壊をさせる事がなく、品質が安定する。耐静電気特性が数10倍に向上する。結束配線が可能になり、品質が安定する。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の一実施形態である静電容量式のハンドルセンサの回路構成を示すブロック図である。
【図2】同実施形態ハンドルセンサのサージ保護回路の具体例を示す回路図である。
【図3】同実施形態ハンドルセンサの設置箇所及びハンドル部の配線を示す図である。
【図4】同実施形態の静電容量式センサの外観を示す斜視図である。
【図5】同実施形態ハンドルのタッチセンサのハンドル部の分解斜視図と、各リード線の接続を示す図である。
【図6】この発明の他の実施形態である静電容量式のハンドルセンサの回路構成を示すブロック図である。
【図7】従来の静電容量式のハンドルのタッチセンサを示す回路ブロック図である。
【図8】従来のハンドルのタッチセンサの設置箇所及びハンドル部の配線を示す図である。
【符号の説明】
10 ハンドル部
11 サージ保護回路
12 発振回路
13 検波回路
14 スイッチング回路
15 出力回路
16 定電圧回路
17 入力端子
18 VCC電源端子
19 出力端子
20 0V電源端子
20a、22a 0VGNDライン
21 大地GND端子
21b、22b 大地GNDライン
Claims (4)
- ハンドルの一部もしくは全面に形成する導電性材を用いて電極とし、この電極に人体が接触することにより、静電容量が変化するのを検出する静電容量式検出回路を備えるパチンコ用ハンドルのタッチセンサ装置において、
前記静電容量式検出回路を前記ハンドル内に備え、この静電容量式検出回路のGND(接地)配線を、外部回路の電源0VのシグナルGND線に一端を接続するための電源0VのシグナルGND線と、大地に一端を接続するための大地GND線とに分離配線したことを特徴とするパチンコ用ハンドルのタッチセンサ装置。 - 前記電源0VのシグナルGND線と、大地のGND線は、コンデンサを介して接続されることを特徴とする請求項1記載のパチンコ用ハンドルのタッチセンサ装置。
- 前記電源0VのシグナルGND線の一端を、制御基板の電源0V線に接続し、前記大地GND線の一端をパチンコ台の大地部に接続することを特徴とする請求項1又は請求項2記載のパチンコ用ハンドルのタッチセンサ装置。
- 前記静電容量式検出回路は、前記ハンドルの回転部に設けることを特徴とする請求項1、請求項2又は請求項3記載のパチンコ用ハンドルのタッチセンサ装置。
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