JP5621523B2

JP5621523B2 - 入力装置

Info

Publication number: JP5621523B2
Application number: JP2010250445A
Authority: JP
Inventors: 敬史伊部
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2010-11-09
Filing date: 2010-11-09
Publication date: 2014-11-12
Anticipated expiration: 2030-11-09
Also published as: US9105421B2; JP2012101619A; US20120112558A1

Description

本発明は、主に自動車内の各種電子機器の操作に用いられる入力装置に関するものである。

近年、自動車において、ステアリングホイール近傍に所謂ステアリングスイッチ等を装着し、ハンドルを握ったまま指でこのスイッチを操作して、オーディオ機器やエアコン等の電子機器を操作することが広く行われており、誤操作がなく確実な操作を行えるものが求められている。

このような従来の入力装置について、図２及び図３を用いて説明する。

図３は従来の入力装置のブロック回路図であり、同図において、１及び２、３は固定抵抗器等の複数の抵抗で、上下面に複数の配線パターンが形成された配線基板（図示せず）に実装されると共に、複数の抵抗１と２、３が配線パターンによって直列に接続されている。

また、４及び５、６はプッシュスイッチ等のスイッチで、同じく配線基板に実装され、配線パターンによってスイッチ４の一端が抵抗１と２の間、スイッチ５の一端が抵抗２と３の間、スイッチ６の一端が抵抗３に接続されると共に、これらの他端がグランドに接続されて、いわゆる抵抗分圧回路が形成されている。

そして、７は配線基板に実装されたマイコン等の制御手段、８はコネクタ等の入力端子、９は同じく出力端子で、入力端子８には抵抗１と制御手段７が、出力端子９には制御手段７が、配線パターンによって各々接続されている。

さらに、配線基板に設けられたもう一つの入力端子８Ａには、上記と同様に抵抗１Ａと２Ａ、３Ａが直列に接続されると共に、これらの複数の抵抗１Ａや２Ａ、３Ａには、スイッチ４Ａや５Ａ、６Ａが接続されて抵抗分圧回路が形成され、この入力端子８Ａに制御手段７が接続されて入力装置１０が構成されている。

そして、このように構成された入力装置１０が、図２の正面図に示すように、ステアリングホイール２０と中央のエアーバッグ等を内蔵したパッド２０Ａの間の、左右のスポーク２０Ｂに取付けられて自動車に装着されると共に、スイッチ４や５、６及び４Ａや５Ａ、６Ａには、各々異なる機能が表示された複数の押釦２１が取付けられる。

また、図３に示すように、入力装置１０の入力端子８が車両内の、例えばオーディオ等の電子機器２２の、抵抗２３を介してバッテリー等の電源に接続されたマイコン等の駆動手段２４に、抵抗２３に直列に接続されたダイオード２５を介して電気的に接続される。

さらに、入力端子８Ａがエアコン等の電子機器２２Ａの、抵抗２３Ａを介して電源に接続された駆動手段２４Ａに、ダイオード２５Ａを介して接続されると共に、出力端子９が運転席前方に装着された液晶表示素子等の表示手段２６に、コネクタやリード線（図示せず）等によって電気的に接続される。

以上の構成において、ステアリングホイール２０を握りながら、例えば左手の親指を伸ばして、操作したい機能が表示された押釦２１、例えばオーディオ等の電子機器２２の音量増が表示された押釦２１Ａを押圧操作すると、この背面のスイッチ４の電気的接離が行われ、抵抗２３と抵抗１の抵抗値に応じた電圧が、電子機器２２の駆動手段２４と入力装置１０の制御手段７に出力される。

すなわち、例えば電源電圧Ｖ０が５Ｖ、抵抗２３や抵抗１〜３の抵抗値が各々１ｋΩであった場合、抵抗１の抵抗値１ｋΩを、抵抗２３と抵抗１の抵抗値の和２ｋΩで除した値の０．５に、電源電圧Ｖ０の５Ｖを乗じた出力電圧２．５Ｖが駆動手段２４と制御手段７に出力され、これによって押釦２１Ａが押圧操作されたことを駆動手段２４が検出して機器の制御を行い、例えば電子機器２２の音量が増加する。

また、同時に、この出力電圧２．５Ｖによって制御手段７が、押釦２１Ａが押圧操作されたことを検出して、所定の出力信号を出力端子９から表示手段２６へ出力し、例えば表示手段２６に複数の押釦２１が表示されていた場合、押圧操作された押釦２１Ａの表示のみが白黒が反転して表示される。

これに対し、音量減が表示された押釦２１Ｂを押圧操作した場合には、スイッチ５の電気的接離が行われ、抵抗１と２の抵抗値の和２ｋΩを、抵抗２３と抵抗１及び２の抵抗値の和３ｋΩで除した値の０．６７に、電源電圧Ｖ０の５Ｖを乗じた出力電圧３．３５Ｖが出力され、電子機器２２の音量が減少すると共に、表示手段２６の押釦２１Ｂの白黒が反転表示される。

あるいは、モードが表示された押釦２１Ｃを押圧操作した場合には、スイッチ６の電気的接離が行われ、抵抗１と２、３の抵抗値の和３ｋΩを、抵抗２３と抵抗１〜３の抵抗値の和４ｋΩで除した値の０．７５に、電源電圧Ｖ０の５Ｖを乗じた出力電圧３．７５Ｖが、駆動手段２４と制御手段７に出力される。

さらに、右手の親指を伸ばして、例えばエアコン等の電子機器２２Ａの温度の増減が表示された押釦２１を押圧操作すると、この背面のスイッチ４Ａや５Ａの電気的接離が行われ、抵抗２３Ａと抵抗１Ａ、２Ａの抵抗値に応じた電圧が、駆動手段２４Ａと制御手段７に出力され、電子機器２２Ａの温度の増減と、表示手段２６に表示された押釦２１の白黒が反転表示される。

つまり、ステアリングホイール２０に入力装置１０を装着し、ステアリングホイール２０から手を離すことなく、例えば親指のみを伸ばし、複数の押釦２１のいずれかを操作して、車両内の電子機器２２の音量や電子機器２２Ａの温度を制御することによって、特に運転中の機器の操作が容易に行えるように構成されている。

また、制御手段７がスイッチ４を操作した時の出力電圧２．５Ｖや、スイッチ５操作時の出力電圧３．３５Ｖ、スイッチ６操作時の出力電圧３．７５Ｖといった、各スイッチの操作に応じた出力電圧値を予め記憶すると共に、スイッチ操作時の出力電圧によって制御手段７が、どのスイッチが操作されたかを検出して、表示手段２６に表示された複数の押釦２１のうち、操作された押釦２１Ａや２１Ｂ、２１Ｃ等の白黒を反転して表示することで、誤りがなく確実な操作を行えるようになっている。

なお、このような操作を行う際、機器毎のダイオード２５や２５Ａの抵抗値のばらつきによって、入力端子８に加わる印加電圧Ｖ１に０．５〜１Ｖ前後の電圧降下が生じ、上記のような制御手段７がどのスイッチが操作されたかを検出する出力電圧に、変動が発生してしまう場合がある。

つまり、例えばダイオード２５による電圧降下によって、入力端子８に加わる印加電圧Ｖ１が４．５Ｖとなった場合、押釦２１Ｂを押圧操作しスイッチ５の電気的接離が行われた場合の出力電圧は、抵抗１と２の抵抗値の和２ｋΩを、抵抗２３と抵抗１及び２の抵抗値の和３ｋΩで除した値の０．６７に、印加電圧Ｖ１の４．５Ｖを乗じた出力電圧３．００Ｖとなる。

これに対し、ダイオード２５によって印加電圧Ｖ１が４Ｖとなった場合、押釦２１Ｃを操作しスイッチ６の電気的接離が行われた場合の出力電圧は、抵抗１と２、３の抵抗値の和３ｋΩを、抵抗２３と抵抗１〜３の抵抗値の和４ｋΩで除した値の０．７５に、印加電圧Ｖ１の４Ｖを乗じた出力電圧３．００Ｖとなり、上記のスイッチ５の電気的接離が行われた場合の出力電圧と、同じ値の出力電圧となってしまう。

すなわち、機器毎のダイオード２５の抵抗値のばらつきによる電圧降下によって、スイッチ４や５、６を押圧操作した際の出力電圧が、機器毎に変動した値となってしまうため、特に多数のスイッチを設ける必要がある入力装置においては、このような出力電圧によって、制御手段７がどのスイッチが操作されたかを検出することには限界のあるものであった。

なお、この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献１が知られている。

特開２００９−３２５３６号公報

しかしながら、上記従来の入力装置においては、制御手段７が各スイッチの操作に応じた出力電圧値を予め記憶し、これによってどのスイッチが操作されたかを検出しているため、機器毎のダイオード２５や２５Ａの抵抗値のばらつきによる電圧降下によって、スイッチ操作時の出力電圧に変動が発生した場合、操作されたスイッチの誤検出が生じ易くなってしまい、多くのスイッチを設け、多様な操作を行うことが困難であるという課題があった。

本発明は、このような従来の課題を解決するものであり、誤検出がなく、確実な操作が可能な入力装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために本発明は、電源に所定の抵抗を介して接続された入力端子と、入力端子に直列に接続された複数の抵抗と、これらの抵抗の入力端子から見てそれぞれの抵抗の反対側に一端が接続され、他端がグランドに接続された複数のスイッチと、入力端子に接続された制御手段からなり、各々のスイッチを操作した際の、入力端子と操作したスイッチの間の抵抗の抵抗値の和を、所定の抵抗の抵抗値に抵抗の抵抗値の和を加算した値で除した抵抗比率を制御手段が予め記憶し、制御手段がスイッチの非操作時に入力端子への印加電圧を検出すると共に、スイッチの操作時に入力端子から検出した出力電圧を非操作時の印加電圧で除した電圧比率と、予め記憶した各々のスイッチ毎の抵抗比率を照合することによって、操作されたスイッチを検出するようにして入力装置を構成したものであり、制御手段がスイッチ操作時に電圧比率を演算すると共に、この電圧比率と予め記憶した抵抗比率から、操作されたスイッチの検出を行っているため、機器毎のダイオードの抵抗値のばらつきによる電圧降下が生じた場合にも、誤検出がなく、確実な操作が可能な入力装置を得ることができるという作用を有するものである。

以上のように本発明によれば、誤検出がなく、確実な操作が可能な入力装置を実現することができるという有利な効果が得られる。

本発明の一実施の形態による入力装置のブロック回路図ステアリングホイールの正面図従来の入力装置のブロック回路図

以下、本発明の実施の形態について、図１及び図２を用いて説明する。

なお、背景技術の項で説明した構成と同一構成の部分には同一符号を付して、詳細な説明を簡略化する。

（実施の形態）
図１は本発明の一実施の形態による入力装置のブロック回路図であり、同図において、１及び２、３は固定抵抗器等の複数の抵抗で、上下面に複数の配線パターンが形成された配線基板（図示せず）に実装されると共に、複数の抵抗１と２、３が配線パターンによって直列に接続されている。

そして、１７は配線基板に実装されたマイコン等の制御手段、８はコネクタ等の入力端子、９は同じく出力端子で、入力端子８には抵抗１と制御手段１７が、出力端子９には制御手段１７が、配線パターンによって各々接続されている。

また、配線基板に設けられたもう一つの入力端子８Ａには、上記と同様に抵抗１Ａと２Ａ、３Ａが直列に接続されると共に、これらの複数の抵抗１Ａや２Ａ、３Ａには、スイッチ４Ａや５Ａ、６Ａが接続されて抵抗分圧回路が形成され、この入力端子８Ａに制御手段１７が接続されている。

さらに、制御手段１７には予め各々のスイッチを操作した際の抵抗比率、例えば抵抗２３や抵抗１〜３の抵抗値が各々１ｋΩであった場合、スイッチ４の抵抗１の抵抗値１ｋΩを、抵抗２３と抵抗１の抵抗値の和２ｋΩで除した値の０．５や、スイッチ５の抵抗１と２の抵抗値の和２ｋΩを、抵抗２３と抵抗１及び２の抵抗値の和３ｋΩで除した値の０．６７、スイッチ６の抵抗１と２、３の抵抗値の和３ｋΩを、抵抗２３と抵抗１〜３の抵抗値の和４ｋΩで除した値の０．７５等の抵抗比率が記憶されて、入力装置１９が構成されている。

そして、このように構成された入力装置１９が、図２の正面図に示すように、ステアリングホイール２０と中央のエアーバッグ等を内蔵したパッド２０Ａの間の、左右のスポーク２０Ｂに取付けられて自動車に装着されると共に、スイッチ４や５、６及び４Ａや５Ａ、６Ａには、各々異なる機能が表示された複数の押釦２１が取付けられる。

また、図１に示すように、入力装置１９の入力端子８が車両内の、例えばオーディオ等の電子機器２２の、抵抗２３を介してバッテリー等の電源に接続されたマイコン等の駆動手段２４に、抵抗２３に直列に接続されたダイオード２５を介して電気的に接続される。

そして、このように入力装置１９が電子機器２２や２２Ａ、表示手段２６に接続されて車両に装着されると、制御手段１７が車両の所定の動作に応じて、例えばエンジン起動時等に、先ず各スイッチの非操作時に入力端子８に加わる印加電圧Ｖ１を検出し、これを記憶する。

以上の構成において、ステアリングホイール２０を握りながら、例えば左手の親指を伸ばして、操作したい機能が表示された押釦２１、例えばオーディオ等の電子機器２２の音量増が表示された押釦２１Ａを押圧操作すると、この背面のスイッチ４の電気的接離が行われ、抵抗２３と抵抗１の抵抗値に応じた電圧が、電子機器２２の駆動手段２４と入力装置１９の制御手段１７に出力される。

すなわち、例えば電源電圧Ｖ０が５Ｖ、抵抗２３や抵抗１〜３の抵抗値が各々１ｋΩであった場合、抵抗１の抵抗値１ｋΩを、抵抗２３と抵抗１の抵抗値の和２ｋΩで除した値の０．５に、電源電圧Ｖ０の５Ｖを乗じた出力電圧２．５Ｖが駆動手段２４と制御手段１７に出力され、これによって押釦２１Ａが押圧操作されたことを駆動手段２４が検出して機器の制御を行い、例えば電子機器２２の音量が増加する。

また、同時に、制御手段１７がこのスイッチ４の操作によって入力端子８から検出した出力電圧２．５Ｖを、上述した各スイッチの非操作時に検出した印加電圧Ｖ１、例えば電源電圧Ｖ０の５Ｖで除して電圧比率０．５を算出し、これを予め記憶した抵抗比率０．５と照合してスイッチ４、つまり押釦２１Ａが押圧操作されたことを検出し、所定の出力信号を出力端子９から表示手段２６へ出力して、例えば表示手段２６に複数の押釦２１が表示されていた場合、押圧操作された押釦２１Ａの表示のみが白黒が反転して表示される。

これに対し、音量減が表示された押釦２１Ｂやモードが表示された押釦２１Ｃ、あるいは、右手の親指を伸ばして、例えばエアコン等の電子機器２２Ａの温度の増減が表示された押釦２１を押圧操作した場合には、背景技術の項で説明した場合と同様に、この背面のスイッチ５や６、４Ａや５Ａの電気的接離が行われ、電子機器２２の音量の減少や、電子機器２２Ａの温度の増減等が行われると共に、これらの操作に応じて、表示手段２６の押釦２１Ｂや２１Ｃ、操作した押釦２１の白黒が反転表示される。

つまり、ステアリングホイール２０に入力装置１９を装着し、ステアリングホイール２０から手を離すことなく、例えば親指のみを伸ばし、複数の押釦２１のいずれかを操作して、車両内の電子機器２２の音量や電子機器２２Ａの温度を制御することによって、特に運転中の機器の操作が容易に行えるように構成されている。

また、制御手段１７がどのスイッチが操作されたかを検出して、表示手段２６に表示された複数の押釦２１のうち、操作された押釦２１Ａや２１Ｂ、２１Ｃ等の白黒を反転して表示することで、誤りがなく確実な操作を行えるようになっている。

そして、この時、本発明においては制御手段１７が、スイッチの非操作時に入力端子８や８Ａへの印加電圧Ｖ１を検出すると共に、各スイッチの操作時に検出した出力電圧を、非操作時の印加電圧Ｖ１で除して電圧比率を算出し、これをスイッチ毎に予め記憶した抵抗比率と照合して、操作されたスイッチを検出するようになっているため、機器毎のダイオード２５や２５Ａの抵抗値のばらつきによって、制御手段１７に加わる印加電圧Ｖ１に０．５〜１Ｖ前後の電圧降下が生じ、検出する出力電圧に変動が発生した場合でも、誤検出がなく、正確に操作されたスイッチを検出できるように構成されている。

つまり、例えば上記のように、押釦２１Ａを押圧操作してスイッチ４の電気的接離を行った場合に、ダイオード２５による電圧降下によって、入力端子８に加わる印加電圧Ｖ１が４．５Ｖとなった場合、制御手段１７が検出する出力電圧は、抵抗１の抵抗値１ｋΩを、抵抗２３と抵抗１の抵抗値の和２ｋΩで除した値の２．２５Ｖとなる。

しかし、本発明においては制御手段１７が、例えばエンジン起動時等に、すでにスイッチの非操作時に入力端子８に加わる印加電圧Ｖ１を検出し、これが電源電圧Ｖ０の５Ｖではなく、ダイオード２５によって電圧降下した４．５Ｖであることを記憶しているため、この押釦２１Ａ操作時の出力電圧２．２５Ｖを、非操作時の印加電圧Ｖ１の４．５Ｖで除して電圧比率０．５を算出する。

さらに、制御手段１７には予め各々のスイッチを操作した際の抵抗比率、例えばスイッチ４の場合には、抵抗１の抵抗値１ｋΩを、抵抗２３と抵抗１の抵抗値の和２ｋΩで除した値の抵抗比率０．５が記憶されており、この抵抗比率０．５と算出した電圧比率０．５を制御手段１７が照合して、操作されたスイッチが抵抗比率０．５のスイッチ４であることを検出する。

あるいは、例えば押釦２１Ｂを押圧操作してスイッチ５の電気的接離を行った場合に、ダイオード２５による電圧降下によって、入力端子８に加わる印加電圧Ｖ１が４．５Ｖとなった場合、制御手段１７が検出する出力電圧は、抵抗１と２の抵抗値の和２ｋΩを、抵抗２３と抵抗１及び２の抵抗値の和３ｋΩで除した値の０．６７に、印加電圧Ｖ１の４．５Ｖを乗じた出力電圧３．００Ｖとなる。

しかし、この場合にも、制御手段１７がこの出力電圧３．００Ｖを、すでに検出したスイッチ非操作時の印加電圧Ｖ１の４．５Ｖで除して、電圧比率０．６７を算出し、これを予め記憶したスイッチ５の抵抗比率０．６７と照合して、スイッチ５が操作されたことを検出する。

さらに、ダイオード２５によって印加電圧Ｖ１が４Ｖとなった場合、押釦２１Ｃを操作しスイッチ６の電気的接離を行った場合の出力電圧は、抵抗１と２、３の抵抗値の和３ｋΩを、抵抗２３と抵抗１〜３の抵抗値の和４ｋΩで除した値の０．７５に、印加電圧Ｖ１の４Ｖを乗じた３．００Ｖとなってしまうが、この場合にも、制御手段１７がこの出力電圧３．００Ｖを、スイッチ非操作時に検出した印加電圧Ｖ１の４Ｖで除して、電圧比率０．７５を算出する。

そして、この電圧比率０．７５と、予め記憶したスイッチ６の抵抗比率０．７５とを照合して、スイッチ６が操作されたことを制御手段１７が検出するため、背景技術の項で説明した場合のような、スイッチ６が操作されたのにスイッチ５が操作されたと検出してしまう、誤った検出は行われない。

すなわち、本発明においては、制御手段１７に予め各々のスイッチを操作した際の抵抗比率、例えばスイッチ４の抵抗比率０．５や、スイッチ５の抵抗比率０．６７、スイッチ６の抵抗比率０．７５等が記憶されると共に、例えばエンジン起動時等に制御手段１７が、各スイッチの非操作時に入力端子８や８Ａに加わる、ダイオード２５や２５Ａによる電圧降下によって変動した、４．５Ｖや４Ｖといった印加電圧Ｖ１を検出し、これを記憶する。

そして、各スイッチが操作された際に、制御手段１７が入力端子８や８Ａから検出した出力電圧を、先ず非操作時の印加電圧Ｖ１で除して電圧比率を算出すると共に、この電圧比率と予め記憶したスイッチ毎の抵抗比率を照合して、どのスイッチが操作されたかを検出することで、機器毎のダイオード２５や２５Ａの抵抗値のばらつきによる電圧降下が生じた場合にも、誤検出がなく、確実な操作が行えるように構成されている。

つまり、背景技術の項で説明した場合のように、各スイッチの操作に応じた出力電圧値を記憶し、これによってどのスイッチが操作されたかを検出するのではなく、制御手段１７が予めスイッチ非操作時の印加電圧Ｖ１を検出すると共に、スイッチの操作時に検出した出力電圧をこの印加電圧Ｖ１で除した、電圧比率によって操作されたスイッチを検出することによって、多数のスイッチを設けた場合でも、確実に各々のスイッチの検出が行えるため、多くのスイッチで車両内の電子機器２２や２２Ａの様々な機能を切換え、多様な操作を行うことができるようになっている。

なお、以上の説明では判り易くするために、抵抗２３や抵抗１〜３の抵抗値を全て１ｋΩとした構成について説明したが、これらを異なる抵抗値のもので形成し、スイッチ毎の抵抗比率や、制御手段１７に出力される出力電圧値を様々な値にすることで、より多くのスイッチを設けた場合でも、各々のスイッチの検出をより確実に行うことが可能となる。

このように本実施の形態によれば、制御手段１７がスイッチの非操作時に入力端子８や８Ａへの印加電圧Ｖ１を検出すると共に、スイッチの操作時に検出した出力電圧を、非操作時の印加電圧Ｖ１で除した電圧比率によって、操作されたスイッチを検出することで、制御手段１７がスイッチ操作時に電圧比率を演算すると共に、この電圧比率と予め記憶した抵抗比率から、操作されたスイッチの検出を行っているため、機器毎のダイオード２５や２５Ａの抵抗値のばらつきによる電圧降下が生じた場合にも、誤検出がなく、確実な操作が可能な入力装置を得ることができるものである。

なお、以上の説明では、スイッチ４〜６や４Ａ〜６Ａに、単品のプッシュスイッチを用いた構成について説明したが、配線基板上面にカーボン等によって固定接点を形成し、この上方に略ドーム状で導電金属薄板製の可動接点を載置したものや、あるいは、下面に可動接点が形成された略ドーム状の可撓性のゴム接点を用いたもの等、様々なスイッチを用いても本発明の実施は可能である。

また、以上の説明では、制御手段１７を入力装置１９に一体に形成した構成について説明したが、制御手段１７を車両の電子回路内に設け、これに入力装置１９を接続した構成としてもよい。

本発明による入力装置は、誤検出がなく、確実な操作が可能なものを実現できるという有利な効果を有し、主に自動車の各種電子機器の操作用として有用である。

１、１Ａ、２、２Ａ、３、３Ａ抵抗
４、４Ａ、５、５Ａ、６、６Ａスイッチ
８、８Ａ入力端子
９出力端子
１７制御手段
１９入力装置
２０ステアリングホイール
２０Ａパッド
２０Ｂスポーク
２１、２１Ａ、２１Ｂ、２１Ｃ押釦
２２、２２Ａ電子機器
２３、２３Ａ抵抗
２４、２４Ａ駆動手段
２５、２５Ａダイオード
２６表示手段

Claims

電源に所定の抵抗を介して接続された入力端子と、前記入力端子に直列に接続された複数の抵抗と、これらの抵抗の前記入力端子から見てそれぞれの前記抵抗の反対側に一端が接続され、他端がグランドに接続された複数のスイッチと、前記入力端子に接続された制御手段からなり、各々の前記スイッチを操作した際の、前記入力端子と操作した前記スイッチの間の前記抵抗の抵抗値の和を、前記所定の抵抗の抵抗値に前記抵抗の抵抗値の和を加算した値で除した抵抗比率を前記制御手段が予め記憶し、前記制御手段が前記スイッチの非操作時に前記入力端子への印加電圧を検出すると共に、前記スイッチの操作時に前記入力端子から検出した出力電圧を前記非操作時の前記印加電圧で除した電圧比率と、予め記憶した各々の前記スイッチ毎の前記抵抗比率を照合することによって、操作された前記スイッチを検出する入力装置。