JPH0514164A - タツチセンサ - Google Patents

タツチセンサ

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JPH0514164A
JPH0514164A JP3158089A JP15808991A JPH0514164A JP H0514164 A JPH0514164 A JP H0514164A JP 3158089 A JP3158089 A JP 3158089A JP 15808991 A JP15808991 A JP 15808991A JP H0514164 A JPH0514164 A JP H0514164A
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JP
Japan
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voltage
circuit
detection circuit
touch sensor
capacitor
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Pending
Application number
JP3158089A
Other languages
English (en)
Inventor
Atsushi Nishino
西野  敦
Akihiko Yoshida
昭彦 吉田
Akio Nanba
彰夫 難波
Masaaki Aoki
正昭 青木
Atsushi Naito
淳 内藤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Showa Shell Sekiyu KK
Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Showa Shell Sekiyu KK
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Publication date
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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

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  • Electronic Switches (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 人の指がプレートに触れたことを確実に検知
でき、長期信頼性に優れ、小型で、低価格、高い安全性
を有するタッチセンサを得ること。 【構成】 LC発振をおこなうLC発振回路1、2、
3、4、そのLC発振回路1、2、3、4の出力を検波
する検波回路10、その検波された電圧を検知する電圧
検知回路12、13、14、15、検波回路10の入力
部に接続されたセンサプレート8とを有し、センサプレ
ート8に指が触れることによる等価インピーダンスの低
下を電圧検知回路12、13、14、15が電圧変化と
して検知することによって、指がセンサプレート8に触
れたことを検出するタッチセンサ。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、プレートに指などが触
れたことを検知するタッチセンサに関するものである。
【0002】
【従来の技術】ELをバック照明としてガラス面に電極
を設けスイッチとして利用することに関しては、種々の
方式が考案されている。
【0003】第1の方式は、人体に誘電する商用電源電
圧(ハム)を検知する方法であり、単に増幅して信号源
として使用する方法と、周波数を識別して信号源とする
方法とがある。
【0004】第2の方式は、商用電源のリーク電流を利
用する方法である。
【0005】第3の方式は、PLL発振回路を使用し、
電極に指が触れる際の急激な周波数変化を検知する方法
である。
【0006】第4の方式は、2個のコンデンサを直列に
繋ぎ一方から交流信号を加え、反対側より加えられた信
号を検出し、2個のコンデンサの中点に電極を設け指で
触れることにより大地間との間にインピーダンスを形成
し、信号の減衰をコンパレータにより検出する方式であ
る。この方式は例えば松下電器のIC、MN1976で
商品化されている。
【0007】第5の方式は、高抵抗体の両端の電極を指
で接触したとき、両電極間に流れる電流を検知する方法
であり、シーメンス社のIC(S056H)やプレッシ
ー社のIC(ML238/9)などで既に用いられてい
る。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】前項で述べた4つの方
式にはいくつかの問題点がある。
【0009】第1の方式のものは、ELよりの誘導ハム
が多く、増幅器の入力インピーダンスをIKΩ程度まで
下げる必要がある。また、商用電源につなぐ極性にも多
少左右される。ELを商用周波数以上で働かす場合には
採用できるが、人体が複数の電力線と近接しない場所で
は入力レベルが不足することも考えられる。
【0010】第2の方式のものは、商用電源の極性に制
約があることと、危険性もあり一般的とは言えない。し
かしながらプレッシー社のものでは、2極電極の片側に
高抵抗をいれ240VACにつないでいる例もあるが、
一般的でない。
【0011】第3の方式のものは、EL表面の電極が数
KΩと抵抗性のため、周波数の変動が少なく、ロックレ
ンジを狭くする必要があり安定度、コスト等の点で問題
がある。
【0012】第4の方式のものは、電極が抵抗性で無く
金属プレートなら良いが、ガラス面に設けられた透明電
極膜では電圧降下が少なくまた30V以上の安定した信
号源が必要で、更に安定した比較電圧も必要なため、コ
ストとサイズに問題点が生じる。
【0013】第5の方式のものは、一番簡便な方法であ
るが、ガラス面に電極を設けたELの場合、結露の問題
があり、信頼性の高いスイッチとしては不完全である。
【0014】本発明は、このような従来の技術の課題を
考慮し、確実にON/OFFし、長期信頼性に優れ、小
型で、低価格、高い安全性を有するタッチセンサを提供
することを目的とする。
【0015】
【課題を解決するための手段】本発明は、LC発振をお
こなうLC発振回路、そのLC発振回路の出力を検波す
る検波回路、その検波された電圧を検知する電圧検知回
路、前記検波回路の入力部に接続されたセンサプレート
とを有し、前記センサプレートにものが触れることによ
る等価インピーダンスの低下を前記電圧検知回路が電圧
変化として検知することによって、前記ものがセンサプ
レートに触れたことを検出するタッチセンサである。
【0016】
【作用】本発明によれば、インピーダンスの変化を利用
した方式であるために、取り付け場所の制約が無く、安
定した動作と高い信頼性を有し、小型低価格のタッチセ
ンサが得られる。アースさえ接続すれば直流電源駆動も
可能であり、車載用などへの応用も可能である。
【0017】
【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。
【0018】(実施例1)図1は本発明のタッチセンサ
の一実施例の回路である。本実施例の回路は発振回路、
検波回路、電圧検知回路、センサプレートから基本的に
構成される。発振回路1、2、3、4は、共振インピー
ダンスが高く、TR2をONさせられるだけのバイアス
がとれれば良い。本実施例では、コルピッツ発振回路を
採用したが原理的にはどのような回路でも構わない。他
の機器に対して妨害を及ぼさないよう低電力で安定した
正弦波の出力が出ていることが望ましい。検波回路10
は飽和しないでリニア出力が取れる方式であれば良く、
ダイオードによる方式が好ましい。電圧検知回路13は
検波電圧が数百mV降下した時ロジックレベルの出力が
出る事が必要になる。オペアンプでも良いが検波電圧、
電源、温度等の変動とバラツキを考慮するとVRFの調整
を含め量産性に乏しくなるため、TR1個による検知回
路が好ましい。
【0019】次に本実施例の回路の詳細について説明を
する。
【0020】トランジスタ1はコイル2、コンデンサ
3、コンデンサ4からなるコルピッツ発振回路を構成し
ている。発振電圧の振幅は、本来破線部でのRzなるイ
ンピーダンスが付加されると、共振時のQが低下し、電
圧降下を生じる。実際にはコンデンサ5を介して検波器
10の入力部に、コンデンサ6、抵抗7を介してセンサ
プレート8を接続してある。これは、プレート8より人
体からの静電気が誘起された場合、ダイオード9、ダイ
オード10の回路で保護できるためである。コンデンサ
6は直流カットが目的で、抵抗7が無くコンデンサ6の
みの場合、プレート8のアース条件が良いと共振回路に
は単にキャパシタンス成分が追加されるだけとなり、周
波数が低くなるだけ電圧降下を起こさない。抵抗7を入
れることにより容量成分をカットしている。この方法で
あればプレート8を2極にしたスイッチにも使用でき
る。抵抗11の両端には検波された直流電圧がでてい
る。この電圧は、抵抗12を通して、トランジスタ13
のコレクタをON(L)に保つだけの電圧であれば良
く、VBEを越えた値であれば良い。よって環境条件や回
路のバラツキによる発振電圧の変動を無視することがで
きる。コンデンサ14は通常、一定電圧に充電されてい
るが、プレート8−アース間にインピーダンスが加わり
抵抗11両端の電圧が降下するとコンデンサ14は破線
の方向にて放電電流を流すことになる。すなわち、トラ
ンジスタ13のベースに対して逆バイアスを形成し、ト
ランジスタ13のコレクタをOFF(H)する事にな
る。抵抗15は放電時定数であり、ダイオード16は放
電経路になる。18はパルス出力端子である。
【0021】本発明のタッチセンサの性能について述べ
る。
【0022】(動作インピーダンス)浮遊インピーダン
スで測定できないため、GND−プレート間に純粋なC
およびRを疑似的にいれて測定すると、発振周波数が3
60Hzの時、R〜50KΩ及びC〜25pFである。
【0023】(検波出力)VDDが5Vの時抵抗11の両
端のDC電圧は2.5Vでありプレート8に指が触れた
場合300〜500mVの電圧降下が生じる。新聞紙一
枚程度を入れた場合には80〜100mVの電圧降下し
かないが、トランジスタ13のコレクタは充分ロジック
レベルの信号を取り出すことができる。
【0024】(消費電力)VDD5Vの時発振器は152
μA、トランジスタ13は110μAしか消費しない。
発振器は1V以下より良好な発振をするが、実用電圧は
トランジスタ13のVBEを考慮して最低電圧3Vが好ま
しい。
【0025】(動作温度)発振器の出力電圧および、周
波数の変動は原理的に影響しないため、温度変化による
影響はトランジスタ13のhEEの変動による感度の変化
のみである。動作温度範囲は−30〜+70℃である。
【0026】(回路の電源)原理的に電圧変動がマイナ
ス方向に起きると誤動作する。しかし負荷になるリレー
等がONになった瞬間の電圧降下は動作方向となるため
に問題でない。電源を商用電源から取らない場合、床面
に対してアースを取る必要がある。
【0027】(ノイズによる誤動作)トランジスタ13
の前段に増幅回路を持たないこととコンデンサ17、コ
ンデンサ14により比較的交流に対するインピーダンス
が低いのでDCモータなどのノイズでは誤動作しない。
【0028】図2に本発明のタッチセンサを用いた応用
例を示す。EL素子20、EL素子20の前面ガラスの
表面に形成された透明導電膜21、本発明のタッチセン
サ22、電気二重層キャパシタ23、光検知スイッチ2
5、オンオフスイッチ26、外枠ケース25とから構成
される。なお、タッチセンサ22は、透明導電膜21が
上記プレート8に当たり、30が出力端子18に相当す
る。従って、その透明導電膜21に指で触れることによ
って出力端子30からパルスが出力され、室内灯32が
オンオフする。
【0029】他方、光検知スイッチ25は、昼間の光を
検知して、オンオフスイッチ26をオフとしている。従
って、EL素子20は点灯していない。しかし、夜にな
るとオンオフスイッチ26はオンされ、EL素子20が
点灯する。従って、透明導電膜21のところは明るくな
る。
【0030】なお、停電になったときは、切り替えスイ
ッチ24の働きによって、商用電源28から電気二重層
キャパシタ23ヘ電源が切り替わり、EL素子20は点
灯し続け、非常用灯としての働きを行う。
【0031】
【発明の効果】本発明は、インピーダンスの変化を利用
した方式であるために、取り付け場所の制約が無く、安
定した動作と高い信頼性を有し、小型低価格のスイッチ
が得られる。アースさえ接続すれば直流電源駆動も可能
であり、車載用などへの応用も可能である。広い用途展
開が期待できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のタッチセンサの一実施例を示す回路図
である。
【図2】本発明のタッチセンサを応用したEL切り替え
パネルの回路のブロック図である。
【符号の説明】
1 トランジスタ 2 コイル 3 コンデンサ 4 コンデンサ 5 コンデンサ 6 コンデンサ 7 抵抗 8 センサプレート 9 ダイオード 10 ダイオード 11 抵抗 12 抵抗 13 トランジスタ 14 コンデンサ 15 抵抗 16 ダイオード 17 コンデンサ
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成3年7月25日
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項1
【補正方法】変更
【補正内容】
【手続補正2】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0015
【補正方法】変更
【補正内容】
【0015】
【課題を解決するための手段】本発明は、LC発振をお
こなうLC発振回路、そのLC発振回路の出力を検波す
る検波回路、その検波された電圧を検知する電圧検知回
路、前記検波回路の入力部に接続されたセンサプレート
とを有し、前記センサプレートにものが触れることによ
る等価インピーダンスの低下を前記電圧検知回路が電圧
変化として検知することによって、前記のものがセンサ
プレートに触れたことを検出するタッチセンサである。
【手続補正3】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0022
【補正方法】変更
【補正内容】
【0022】(動作インピーダンス)浮遊インピーダン
スで測定できないため、GND−プレート間に純粋なC
およびRを疑似的にいれて測定すると、発振周波数が3
60KHzの時、Rは約50KΩ及びCは約25pFで
ある。
【手続補正4】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0025
【補正方法】変更
【補正内容】
【0025】(動作温度)発振器の出力電圧および、周
波数の変動は原理的に影響しないため、温度変化による
影響はトランジスタ13のhfeの変動による感度の変化
のみである。動作温度範囲は−30〜+70℃である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 難波 彰夫 東京都千代田区霞が関3丁目2番5号霞が 関ビル 昭和シエル石油株式会社内 (72)発明者 青木 正昭 東京都千代田区霞が関3丁目2番5号霞が 関ビル 昭和シエル石油株式会社内 (72)発明者 内藤 淳 東京都杉並区本天沼2−40−26

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 LC発振をおこなうLC発振回路、その
    LC発振回路の出力を検波する検波回路、その検波され
    た電圧を検知する電圧検知回路、前記検波回路の入力部
    に接続されたセンサプレートとを有し、前記センサプレ
    ートにものが触れることによる等価インピーダンスの低
    下を前記電圧検知回路が電圧変化として検知することに
    よって、前記ものがセンサプレートに触れたことを検出
    するタッチセンサ。
  2. 【請求項2】 LC発振回路がコルピッツ発振回路であ
    ることを特徴とする請求項1記載のタッチセンサ。
  3. 【請求項3】 検波回路がダイオード方式の検波回路で
    あることを特徴とする請求項1記載のタッチセンサ。
  4. 【請求項4】 電圧検知回路がトランジスタ方式である
    ことを特徴とする請求項1記載のタッチセンサ。
JP3158089A 1991-06-28 1991-06-28 タツチセンサ Pending JPH0514164A (ja)

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JP3158089A JPH0514164A (ja) 1991-06-28 1991-06-28 タツチセンサ
US08/197,533 US5465091A (en) 1991-06-28 1994-02-16 Touch sensor

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ID=15664061

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