JPH0334257B2 - - Google Patents

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JPH0334257B2
JPH0334257B2 JP58049946A JP4994683A JPH0334257B2 JP H0334257 B2 JPH0334257 B2 JP H0334257B2 JP 58049946 A JP58049946 A JP 58049946A JP 4994683 A JP4994683 A JP 4994683A JP H0334257 B2 JPH0334257 B2 JP H0334257B2
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JP
Japan
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circuit
output
input
touch plate
touch
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JP58049946A
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Japanese (ja)
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JPS59175217A (en
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Yutaka Harada
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Toshiba Corp
Original Assignee
Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
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Publication date
Application filed by Tokyo Shibaura Electric Co Ltd filed Critical Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
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    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03KPULSE TECHNIQUE
    • H03K17/00Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
    • H03K17/94Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the way in which the control signals are generated
    • H03K17/96Touch switches
    • H03K17/962Capacitive touch switches

Landscapes

  • Switches That Are Operated By Magnetic Or Electric Fields (AREA)
  • Electronic Switches (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は、人体の接触を検出して、検出信号を
出力するタツチスイツチの改良に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Technical Field of the Invention] The present invention relates to an improvement in a touch switch that detects contact with a human body and outputs a detection signal.

従来のタツチスイツチの回路としては例えば第
1図に示すように触板10、入力コンデンサ1
1、バイアス抵抗12、入力過電圧保護用ダイオ
ード13,14、感度調整用ボリユーム15、演
算増幅器16、バイアス用トランス17、このト
ランス17を付勢する電源18により構成されて
いる。このような構成のものにおいて、人が触板
10に触れると、触板10とアースとの間に形成
される浮遊静電容量を通して電圧が、触板10に
入力され、その電圧は、演算増幅器16の入力抵
抗が非常に高いので、入力コンデンサ11とバイ
アス抵抗12により分圧され、入力電圧Vbとし
て演算増幅器16の反転入力端に入力される。入
力電圧Vbが感度調整用ボリユーム15により、
あらかじめ設定されたコンパレータ電圧Vpより
高くなると、演算増幅器16により構成された反
転比較回路により、演算増幅器16の出力電圧
Vpは、正母線Pより負母線Nの電位となり、検
出信号として図示しない制御装置へ出力される。
前記入力電圧Vbとコンパレータ電圧Vpとの関係
は第2図にようになる。なおRは登録信号、
COMは共通母線(零母線)を示している。
For example, as shown in FIG. 1, a conventional touch switch circuit includes a touch plate 10 and an input capacitor 1.
1, a bias resistor 12, input overvoltage protection diodes 13 and 14, a sensitivity adjustment volume 15, an operational amplifier 16, a bias transformer 17, and a power supply 18 for energizing the transformer 17. In such a configuration, when a person touches the touch plate 10, a voltage is input to the touch plate 10 through the stray capacitance formed between the touch plate 10 and the ground, and the voltage is input to the operational amplifier. Since the input resistance of the operational amplifier 16 is very high, the voltage is divided by the input capacitor 11 and the bias resistor 12 and inputted to the inverting input terminal of the operational amplifier 16 as the input voltage V b . The input voltage V b is adjusted by the sensitivity adjustment volume 15,
When the comparator voltage becomes higher than the preset comparator voltage V p , the output voltage of the operational amplifier 16 is
V p becomes the potential of the negative bus N from the positive bus P, and is output as a detection signal to a control device (not shown).
The relationship between the input voltage V b and the comparator voltage V p is shown in FIG. 2. Note that R is a registration signal,
COM indicates a common bus (zero bus).

ところが、このタツチスイツチの周囲の誘導電
圧が弱かつたり、手袋等の絶縁物を通して触板1
0に触れても、タツチスイツチとしての機能を十
分にはたす為に第1図、第3図の如く共通母線
COMは、交流電源18に接続されたバイアス用
トランス17により、交流バイアスされている。
バイアス用トランス17から出力された交流バイ
アス電圧により、バイアス抵抗12、入力コンデ
ンサ11、人体の容量19、アースを通り、バイ
アス電流が流れる。このバイアス電流により、負
の半サイクルに於いて、バイアス抵抗12の両端
に正のバイアク電圧Vbが現われる。故に前記と
同様に、第2図の如くバイアス電圧Vbが、前記
コンパレータ電圧Vpを越えると、演算増幅器1
6の出力電圧Vpは、負母線Nの電位となり、検
出信号となる。前記の如く、交流バイアス回路を
付加した為に演算増幅器16の出力信号である検
出信号を、他の直接アースされた制御回路と、直
接、接続できず、電源上、分離しなくてはならな
い。故に電源系統が複雑になる。又、入力コンデ
ンサ11が短絡故障を生じると当然、人が触板1
0に触れた時、交流バイアスにより、人体に多く
の電流が流れ、感電シヨツクを感じ、非常に危険
である。又、タツチスイツチの取付け時や、感度
調整用ボリユーム15による感度調整時に於い
て、調整員が誤つて触板10以外の部分へ触れる
と、前記と同様に交流バイアスにより、人体に多
くの電流が流れ危険である。又、タツチスイツチ
と制御位置との距離が長い場合、つまり、配線距
離が長くなると配線間の浮遊容量により、交流バ
イアスの負荷インピーダンスが小さくなり、バイ
アス用トランス17の容量が大きくなり、大変不
経済となる。
However, the induced voltage around the touch switch may be weak, or the touch plate 1 may be inserted through an insulating material such as a glove.
In order to fully function as a touch switch even if the touch switch touches
COM is AC biased by a bias transformer 17 connected to an AC power supply 18.
The AC bias voltage output from the bias transformer 17 causes a bias current to flow through the bias resistor 12, the input capacitor 11, the human body capacitance 19, and the ground. This bias current causes a positive bias voltage V b to appear across bias resistor 12 during the negative half cycle. Therefore, similarly to the above, when the bias voltage V b exceeds the comparator voltage V p as shown in FIG.
The output voltage V p of No. 6 becomes the potential of the negative bus N, and becomes a detection signal. As mentioned above, since the AC bias circuit is added, the detection signal which is the output signal of the operational amplifier 16 cannot be directly connected to other directly grounded control circuits, and must be separated from the power source. Therefore, the power supply system becomes complicated. Also, if a short circuit failure occurs in the input capacitor 11, it is natural for a person to touch the touch plate 1.
When you touch zero, a large amount of current flows through your body due to the AC bias, and you will feel an electric shock, which is extremely dangerous. Furthermore, when installing the touch switch or adjusting the sensitivity using the sensitivity adjustment volume 15, if the adjuster accidentally touches a part other than the touch plate 10, a large amount of current will flow through the human body due to the AC bias as described above. It is a danger. Furthermore, when the distance between the touch switch and the control position is long, that is, when the wiring distance becomes long, the load impedance of the AC bias becomes small due to stray capacitance between the wirings, and the capacity of the bias transformer 17 becomes large, which becomes very uneconomical. Become.

〔発明の目的〕[Purpose of the invention]

本発明は、従来のタツチスイツチの不具合を解
消でき、それに加え、安全でかつ、確実な検出の
可能なタツチスイツチを提供する事を目的とす
る。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a touch switch that can solve the problems of conventional touch switches and, in addition, is safe and capable of reliable detection.

〔発明の概要〕[Summary of the invention]

本発明はかかる目的を達成するため、触板、こ
の触板に制限抵抗を直列に介して接続されその入
力インピーダンスの変化により発振動作を停止す
る発振回路、その出力とあらかじめ決められた値
を比較する比較回路、その出力により触板に人体
が触れたことを検出すると一定時間検出信号を出
力する回路により構成することを特徴としてい
る。
In order to achieve such an object, the present invention includes a touch plate, an oscillation circuit that is connected to the touch plate via a limiting resistor in series and stops oscillation due to a change in its input impedance, and a comparison between its output and a predetermined value. The present invention is characterized by comprising a comparison circuit that detects a human body touching the touch plate based on its output, and a circuit that outputs a detection signal for a certain period of time when it detects that a human body has touched the touch plate.

〔発明の実施例〕[Embodiments of the invention]

以下本発明によるタツチスイツチの一実施例を
第4図により説明する。
An embodiment of the touch switch according to the present invention will be described below with reference to FIG.

第4図に示すタツチスイツチの回路は、触板2
0、正、負母線P,N間に図示極性にして接続さ
れた入力過電圧保護用ダイオード31,32、触
板20とこのダイオード31,32の接続間に接
続された入力抵抗33、この入力抵抗33を介し
て電圧が加えられる発振回路21、この発振回路
21の出力V1が加えられるバンドパスフイルタ
ー22、このバンドパスフイルター22の出力
V2と可変抵抗器37から取出された基準電圧Vs
とを比較する比較回路23、この比較回路の出力
V3を平滑する平滑回路24、この平滑回路24
の出力V4が加えられるワンシヨツト回路25、
このワンシヨツト回路25の出力V5がベース電
流制限抵抗34を介してベースに加えられるドラ
イブ用トランジスター35、このトランジスター
35エミツタ−コレクター間に接続された出力過
電圧保護用素子(例えば両方向性ツエナーダイオ
ード)36により構成されている。
The circuit of the touch switch shown in Fig. 4 is as follows:
Input overvoltage protection diodes 31 and 32 are connected between the 0, positive and negative bus lines P and N with the polarity shown, an input resistor 33 is connected between the contact plate 20 and the diodes 31 and 32, and this input resistor. 33, a bandpass filter 22 to which the output V 1 of this oscillation circuit 21 is applied, and an output of this bandpass filter 22.
V 2 and the reference voltage V s taken from the variable resistor 37
Comparison circuit 23 that compares the output of this comparison circuit with
Smoothing circuit 24 for smoothing V 3 , this smoothing circuit 24
a one-shot circuit 25 to which the output V 4 of is applied;
A drive transistor 35 to which the output V 5 of the one-shot circuit 25 is applied to the base via a base current limiting resistor 34, and an output overvoltage protection element (for example, a bidirectional Zener diode) 36 connected between the emitter and collector of this transistor 35. It is made up of.

第5図は、上記発振回路21の詳細図を示すも
ので、この回路は、いわゆるウイーンブリツジ発
振回路を形成している。すなわち、この発振回路
21は第5図に示すように演算増幅器47の正転
入力端子1と共通電位線COMとの間に抵抗41
とコンデンサ42とを並列に接続すると共に、演
算増幅器47の正転入力端子1と出力端子3との
間にコンデンサ43と抵抗44とを直列に接続
し、また反転入力端子2と共通電位線COMとの
間に抵抗15を接続すると共に反転入力端子2と
出力端子3との間に抵抗46を接続する構成とし
たものである。なお、演算増幅器47の電源端子
7,4は、正母線P、負母線Nに接続されてい
る。
FIG. 5 shows a detailed diagram of the oscillation circuit 21, which forms a so-called Wien Bridge oscillation circuit. That is, as shown in FIG. 5, this oscillation circuit 21 includes a resistor 41 between the normal input terminal 1 of the operational amplifier 47 and the common potential line COM.
and a capacitor 42 are connected in parallel, and a capacitor 43 and a resistor 44 are connected in series between the non-inverting input terminal 1 and the output terminal 3 of the operational amplifier 47, and the inverting input terminal 2 and the common potential line COM are connected in series. A resistor 15 is connected between the inverting input terminal 2 and the output terminal 3, and a resistor 46 is connected between the inverting input terminal 2 and the output terminal 3. Note that the power supply terminals 7 and 4 of the operational amplifier 47 are connected to a positive bus P and a negative bus N.

而して第5図に於いてそれぞれの抵抗値及び容
量を下記の如くとすると、 抵抗41−R2(Ω) コンデンサ42−C2(F) 〃 43−C1(F) 抵抗44−R1(Ω) 〃 45−R3(Ω) 〃 46−R4(Ω) ウイーンブリツジ回路の発振条件は下記の如くな
る事が知られている。
Therefore, in Figure 5, if the respective resistance values and capacitances are as follows: Resistor 41-R 2 (Ω) Capacitor 42-C 2 (F) 〃 43-C 1 (F) Resistor 44-R 1 (Ω) 〃 45-R 3 (Ω) 〃 46-R 4 (Ω) It is known that the oscillation conditions of the Wien Bridge circuit are as follows.

1+R4/R3≧1+C2/C1+R1/R2 −(1) つまり、(1)式に於いて各抵抗値、容量を選ぶ事
により、この発振回路を発振させたり停止させた
りする事ができる。なお、ここで示す発振回路2
1の入力端子をXとし、出力端子をYとする。
1+R 4 /R 3 ≧1+C 2 /C 1 +R 1 /R 2 -(1) In other words, by selecting each resistance value and capacitance in equation (1), this oscillation circuit can be made to oscillate or stopped. I can do things. Note that the oscillation circuit 2 shown here
Let the input terminal of 1 be X and the output terminal be Y.

次に上記のように構成されたタツチスイツチの
作用を第7図を参照して説明する。今、前記のウ
イーンブリツジ発振回路21の正転入力端子1を
タツチスイツチの触板として使用し、人体が触板
に触れると、第5図に示す如く共通母線COMが
接地されているため第5図にて破線にて示す様に
等価的に抵抗48、コンデンサ49が接続された
事になる。
Next, the operation of the touch switch constructed as described above will be explained with reference to FIG. Now, if the normal input terminal 1 of the Vienna Bridge oscillation circuit 21 is used as a touch plate of a touch switch, and the human body touches the touch plate, the common bus line COM is grounded as shown in FIG. As shown by the broken line in the figure, a resistor 48 and a capacitor 49 are equivalently connected.

つまり、抵抗48により抵抗41の抵抗値R2
は小さくなり、一方コンデンサ49により、コン
デンサC2の容量は大きくなる。これは、前記(1)
式の右項を大きくする。
In other words, the resistance value R 2 of the resistor 41 due to the resistor 48
becomes smaller, while capacitor 49 increases the capacitance of capacitor C2 . This is the same as (1) above.
Increase the right-hand term in the equation.

そこで、通常時、前記(1)式の発振条件を満足
し、人が正転入力端子1に触れた時、前記(1)式の
右項が大きくなり発振条件がくずれ、発振が停止
する様に各抵抗値、容量を選ぶ事により、人体が
触板20に触れると、入力抵抗33を通して、前
記発振回路21に信号が入力され、前記の如く発
振が停止する。するとその時の出力V1はバンド
パスフイルター22により雑音成分が除去されて
比較回路23に入力される。これは、外部から触
板20に誘導される雑音電波による誤動作を防ぐ
為に、第6図に示す特性の如く前記の発振回路2
1の発振周波数f0付近の周波数のみを通過できる
バンドパスフイルターとしてある。
Therefore, under normal conditions, when the oscillation condition of equation (1) above is satisfied and a person touches the forward input terminal 1, the right term of equation (1) becomes large, the oscillation condition collapses, and oscillation stops. By selecting respective resistance values and capacitances, when a human body touches the touch plate 20, a signal is input to the oscillation circuit 21 through the input resistor 33, and the oscillation is stopped as described above. Then, the output V 1 at that time has noise components removed by a bandpass filter 22 and is input to a comparison circuit 23 . In order to prevent malfunctions due to noise radio waves induced from the outside into the touch plate 20, the oscillation circuit 2 is configured as shown in FIG.
It is a bandpass filter that can pass only frequencies around the oscillation frequency f0 of 1.

比較回路23は、2つの入力端子があり、一方
には、前記発振回路21の出力がバンドパスフイ
ルター22を通して、V2として入力される。他
方には、可変抵抗器37によりあらかじめ設定さ
れたVsが入力される。
The comparison circuit 23 has two input terminals, one of which receives the output of the oscillation circuit 21 through the bandpass filter 22 as V2 . V s preset by the variable resistor 37 is input to the other end.

比較回路23の出力電圧V3は、前記V2がVs
り大きくなると負母線Nになる。つまり、人が触
板20に触れると発振回路21にて、発振が停止
して、V2は共通母線COMになる。
The output voltage V 3 of the comparator circuit 23 becomes the negative bus N when the voltage V 2 becomes larger than V s . That is, when a person touches the touch plate 20, the oscillation circuit 21 stops oscillating, and V2 becomes the common bus line COM.

Vsはあらかじめ、共通母線COMより低く設定
しているのでそれ迄、正母線Pと負母線Nに交互
に振れていた波形が、負母線Nに安定する。次に
比較回路23の出力V3は、平滑回路24に入力
される。この平滑回路24にて、入力波形は平滑
されてV4になる。そこで人が触れると前記の如
く入力波形V3は負母線Nになるので、平滑回路
24の出力波形V4は、次のワンシヨツト回路2
5のトリガ電圧VTより小さくなる。ワンシヨツ
ト回路25は、入力電圧V4があらかじめ決めら
れているトリガ電圧VTより低くなると、出力電
圧V5はあらかじめ決められた一定時間正母線P
となる。
Since V s is set in advance to be lower than the common bus line COM, the waveform, which had been swinging alternately between the positive bus line P and the negative bus line N, stabilizes at the negative bus line N. Next, the output V 3 of the comparison circuit 23 is input to the smoothing circuit 24 . In this smoothing circuit 24, the input waveform is smoothed into V4 . When a person touches it, the input waveform V 3 becomes the negative bus N as described above, so the output waveform V 4 of the smoothing circuit 24 is transferred to the next one-shot circuit 2.
It becomes smaller than the trigger voltage V T of 5. In the one-shot circuit 25, when the input voltage V 4 becomes lower than a predetermined trigger voltage VT , the output voltage V 5 is set to the positive bus P for a predetermined fixed time.
becomes.

その時ベース電流制限抵抗34を通し、ドライ
ブ用トランジスター35のベースに電流が流れ、
いわゆるオープンコレクター方式にて出力信号が
出力される。
At that time, current flows to the base of the drive transistor 35 through the base current limiting resistor 34,
An output signal is output using a so-called open collector method.

なお、ドライブ用トランジスター35のコレク
ターには外部からの雑音による破壊を防ぐ為に、
保護素子36(例えば両方性ツエナーダイオー
ド)が接続されている。
In addition, the collector of the drive transistor 35 is equipped with a
A protection element 36 (for example a bidirectional Zener diode) is connected.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上述べたように本発明によるタツチスイツチ
は、交流バイアスをもちいないので、感電シヨツ
クがなく非常に安全であり、しかも人体が静電気
を帯びて触板に触れても静電気シヨツクを受るこ
とがなく、又、一定時間検出信号を確実に得るこ
とができるタツチスイツチを提供できる。
As described above, the touch switch according to the present invention does not use an alternating current bias, so it is very safe without electric shock, and even if the human body is charged with static electricity and touches the touch plate, it will not receive a static shock. Furthermore, it is possible to provide a touch switch that can reliably obtain a detection signal for a certain period of time.

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

第1図は従来のタツチスイツチ回路を示す回路
図、第2図は第1図に示す回路の入出力波形図、
第3図は第1図に示す回路の交流バイアスの原理
を示す図、第4図は本発明によるタツチスイツチ
回路の一実施例を示すブロツク図、第5図は同実
施例における発振回路の結線図、第6図は同実施
例におけるバンドパスフイルター回路の特性図、
第7図は同実施例の作用を説明するための入出力
波形図である。 20……触板、21……発振回路、22……バ
ンドパスフイルター回路、23……比較回路、2
4……平滑回路、25……ワンシヨツト回路、3
1,32……入力過電圧保護ダイオード、33…
…入力電流制限抵抗、34……ベース電流制限抵
抗、35……ドライブ用トランジスター、36…
…出力過電圧保護素子、P……正母線、N……負
母線、COM……共通母線。
Figure 1 is a circuit diagram showing a conventional touch switch circuit, Figure 2 is an input/output waveform diagram of the circuit shown in Figure 1,
Fig. 3 is a diagram showing the principle of AC bias in the circuit shown in Fig. 1, Fig. 4 is a block diagram showing an embodiment of the touch switch circuit according to the present invention, and Fig. 5 is a wiring diagram of the oscillation circuit in the same embodiment. , FIG. 6 is a characteristic diagram of the bandpass filter circuit in the same embodiment,
FIG. 7 is an input/output waveform diagram for explaining the operation of the same embodiment. 20... touch plate, 21... oscillation circuit, 22... bandpass filter circuit, 23... comparison circuit, 2
4...Smoothing circuit, 25...One shot circuit, 3
1, 32...Input overvoltage protection diode, 33...
...Input current limiting resistor, 34...Base current limiting resistor, 35...Drive transistor, 36...
...Output overvoltage protection element, P...Positive bus, N...Negative bus, COM...Common bus.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 触板と、この触板に入力端子が接続されると
共に抵抗およびコンデンサからなる入力インピー
ダンスを介して接地電位にある共通母線に接続さ
れ且つ常時は発振状態にあり前記触板に人体が振
れると前記入力インピーダンスの変化により前記
発振動作を停止する発振回路と、前記触板と前記
発振回路の入力端子との間に過電圧保護用ダイオ
ードと共に直列に設けられた制限抵抗と、前記発
振回路の出力と前記共通母線の電位より低い値に
設定された設定値とを比較する比較回路と、この
比較回路の出力が加えられ前記発振回路の出力が
設定値以下のとき人体が前記接触板に振れたこと
を検出して一定時間その検出信号を出力する回路
とからなるタツチスイツチ。
1 A touch plate, an input terminal is connected to this touch plate, and is connected to a common bus bar at ground potential via an input impedance consisting of a resistor and a capacitor, and is always in an oscillating state, and when the human body swings against the touch plate, an oscillation circuit that stops the oscillation operation due to a change in the input impedance; a limiting resistor provided in series with an overvoltage protection diode between the touch plate and the input terminal of the oscillation circuit; and an output of the oscillation circuit. A comparison circuit that compares the potential of the common bus with a set value set to a value lower than the potential of the common bus, and when the output of the comparison circuit is added and the output of the oscillation circuit is less than the set value, the human body swings against the contact plate. A touch switch consists of a circuit that detects the detection signal and outputs the detection signal for a certain period of time.
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