JPH0992107A - 静電容量型スイッチ - Google Patents

静電容量型スイッチ

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JPH0992107A
JPH0992107A JP7251277A JP25127795A JPH0992107A JP H0992107 A JPH0992107 A JP H0992107A JP 7251277 A JP7251277 A JP 7251277A JP 25127795 A JP25127795 A JP 25127795A JP H0992107 A JPH0992107 A JP H0992107A
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JP
Japan
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electrode plate
operation display
circuit board
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JP7251277A
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Noriyuki Suzuki
則幸 鈴木
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Seikosha KK
Original Assignee
Seikosha KK
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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
    • HELECTRICITY
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    • H03K17/94Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the way in which the control signals are generated
    • H03K17/965Switches controlled by moving an element forming part of the switch
    • H03K17/975Switches controlled by moving an element forming part of the switch using a capacitive movable element
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03KPULSE TECHNIQUE
    • H03K2217/00Indexing scheme related to electronic switching or gating, i.e. not by contact-making or -breaking covered by H03K17/00
    • H03K2217/94Indexing scheme related to electronic switching or gating, i.e. not by contact-making or -breaking covered by H03K17/00 characterised by the way in which the control signal is generated
    • H03K2217/96Touch switches
    • H03K2217/9607Capacitive touch switches
    • H03K2217/960755Constructional details of capacitive touch and proximity switches

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

Abstract

(57)【要約】 【課題】 作動表示手段を前面に設けても被検出体を確
実に検出可能とする。 【解決手段】 回路基板4上に検出用電極板1が固着し
てある。これらを覆うケース5の中板部5a上には下か
ら順に弾性部材3と作動表示手段2とが積層して設けて
ある。人体の指7が作動表示手段2を押し下げるとき、
電極板1と作動表示手段2間の静電容量が増加し、その
増加量が所定量を越えると作動表示手段2が発光し、ス
イッチ外に表示される。指7を作動表示手段2から離す
と弾性部材3の復元力により作動表示手段2は上昇し、
この過程で電極板1と作動表示手段2間の静電容量が減
少し、作動表示手段2が消灯する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の技術分野】本発明は、静電容量型スイッチに関
するものである。
【0002】
【従来の技術】静電容量型スイッチは、検出用電極板に
物体が近接すると静電容量が増加することに着目して、
物体を検出するために採用されている。被検出物体は、
金属や誘電体であれば何でもよく、各種金属・プラスチ
ック・紙・木材および液体など広汎な物質からなる物体
の検出に用いられている。回路方式としては、高周波発
振回路の一部に検出用電極板を接続して、その静電容量
の変化により発振周波数を変えたり、発振を停止させる
高周波発振方式や、遅延回路の一部に検出用電極板を接
続して、その静電容量の変化による遅延時間の変化を検
出する位相比較型など種々提案されている。
【0003】従来技術における静電容量型スイッチの構
成例としては、このスイッチの構成に必要な回路素子を
実装した回路基板の上面に検出用電極板が電気的・構造
的に接続してある。上記した従来技術のスイッチが物体
を検出できる範囲すなわち検出領域は、検出用電極板の
前面に略半円状(実際には略半球状または略半楕円球状
の範囲となるが、スイッチの中央部断面で表すと略半円
状または略楕円状となる。)に形成された部分となって
いる。このスイッチに被検出体が近ずき検出領域に入る
と、検出用電極板と被検出体間に働く静電容量が増加し
て、この変化が検出回路によって電圧やパルスの位相の
変化量として出力される。検出用電極板の前面の全部に
亘り、動作表示用素子である発光体(LED、EL等)
が設けてあり、スイッチが被検出体を検出すると発光し
て、物体を検出したことを表示するようにしてある。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】上記したように、従来
技術におけるスイッチでは、検出用電極板の前面に、導
電性の動作表示用素子を設けてあるため、被検出体より
も動作表示用素子のほうが、静電容量に与える影響が大
きく、スイッチに被検出体が近ずいても静電容量の変化
は微小であり、被検出体の検出が不可能であった。
【0005】本発明の目的は、検出用電極板の前方に動
作表示用素子を設けた構成にて被検出体の検出を可能に
することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、請求項1に係る発明による静電容量型スイッチ
は、検出回路を構成する回路素子を実装してある回路基
板と、回路基板に電気的に接続してある検出用電極板と
を有する静電容量型スイッチであって、検出用電極板は
回路基板の被検出体側に固定的に設けてあり、検出用電
極板の被検出体側には、回路基板に電気的に接続してお
りかつ検出回路の出力信号の状態によって作動する作動
表示手段が移動自在に設けてあり、作動表示手段を検出
用電極板に対し離間する方向に弾発する弾性部材が設け
てある。
【0007】また請求項2に係る発明による静電容量型
スイッチは、検出回路を構成する回路素子を実装してあ
る回路基板と、回路基板に電気的に接続してある検出用
電極板とを有する静電容量型スイッチであって、回路基
板と検出用電極板との一方は固定的に設けてあり、他方
は上記一方よりも上記被検出体側に移動自在に設けてあ
り、上記他方の被検出体側には、回路基板に電気的に接
続しておりかつ検出回路の出力信号の状態によって作動
する作動表示手段が設けてあり、上記他方を上記一方に
対し離間する方向に弾発する弾性部材が設けてある。
【0008】
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態について図面
を参照して説明する。図1に示すように、回路基板4に
は検出回路を構成する回路素子(図示略)が実装してあ
るとともに、回路パターン(図示略)が形成してある。
金属板を成形してなる物体検出用の電極板1は、回路基
板4の回路パターンにはんだ付けによって接続してあ
る。電極板1及び回路基板4は、非導電性の例えばプラ
スチックより成るケース5とケース5内の中板部5aと
により覆われている。電極板1は中板部5aとは所定の
間隙をもって対向している。ケース5内の中板部5aと
立ち曲げ部5bとの間には、弾性部材3とその上に設け
てありかつ電極板1の出力信号の状態によって作動する
作動表示手段2とが介挿してある。
【0009】作動表示手段2は、本例ではEL素子を用
いている。作動表示手段2は後述するように上下に移動
するように使用するから、作動表示手段2と回路基板4
との電気的接続をするため、作動表示手段2はリード線
またはFPCケーブル(図示略)を介して回路基板4に
電気的に接続している。弾性部材3は非導電性のスポン
ジ等にて形成してあり、立ち曲げ部5bにより作動表示
手段2を介して圧縮した状態で用いられている。電極板
1の前に設けるものとして、弾性部材3の方が、導電性
物質を有するEL素子よりも静電容量に与える影響が小
さい。したがって後述するように電極板1の上面の検出
領域により作動表示手段2を検出することが可能であ
る。作動表示手段2は弾性部材3の弾性力により立ち曲
げ部5bに当接して位置決めがなされ、電極板1と作動
表示手段2との距離はDに保持されている。
【0010】次に動作について高周波発振方式を例にし
て説明する。図1において、電極板1に回路基板4の図
示しない高周波発振器から高周波を出力すると、電極板
1の上下面から高周波電界が発生し、この高周波電界に
よって形成される検出領域は、それぞれ略半円状に突出
する。電極板1の下面に形成される検出領域は電極板1
が直接的に検出する対象である作動表示手段2とは反対
側であるから作動表示手段2の検出には寄与しないので
以後これについては記述せず、以後の記述において特記
しない場合は検出領域は電極板1の上面の検出領域を指
す。図1において、電極板1の検出領域は作動表示手段
2には到っていない。
【0011】図2に示すように、被検出体である人体の
指7が上方から作動表示手段2に向って接近し、作動表
示手段2を押し下げる。そのとき弾性部材3は圧縮さ
れ、電極板1と作動表示手段2との距離は徐々に小さく
なり、それに伴って電極板1と作動表示手段2との間の
静電容量が徐々に増加する。そして電極板1と作動表示
手段2との距離がD’となったとき、電極板1の検出領
域に作動表示手段2が入り、その静電容量の変化が基準
値を越え、回路基板4の検出回路から所定の信号が出力
され、このスイッチが装着される装置の各種の制御手段
に信号を送る。このとき作動表示手段2が発光し、スイ
ッチの作動がスイッチ外に表示される。指7を作動表示
手段2から離すと弾性部材3の復元力により作動表示手
段2は上昇しケース5の立ち曲げ部5bに当接して停止
する。この過程で電極板1と作動表示手段2間の静電容
量が減少しその変化が基準値を越えると、回路基板4の
検出回路から所定の信号が出力され、このスイッチが装
着される装置の各種の制御手段に信号を送る。このとき
作動表示手段2が消灯する。
【0012】本発明の第2の実施形態について図3を参
照して説明すると、本例は、弾性部材3を複数の分割片
としそれぞれを所定の間隙をもって設けた点のみが第1
の実施形態と相違しており、第1の実施形態と実質的に
同じ部分には同じ符号を付している。動作は第1の実施
形態と同様である。
【0013】本発明の第3の実施形態について図4を参
照して説明すると、本例は、弾性部材13を電極板11
の下面に設けたものである。すなわち弾性部材13、電
極板11、作動表示手段12、回路基板14を覆うプラ
スチック製のケース15の中板部15aと立ち曲げ部1
5bとの間には、下から順に弾性部材13、電極板1
1、作動表示手段12が積層して設けてある。
【0014】作動表示手段12は、第1の実施形態と同
様にEL素子を用いている。電極板11と作動表示手段
12とは絶縁してある。弾性部材13も第1の実施形態
と同様にスポンジにて形成してあり、立ち曲げ部15b
により電極板11、作動表示手段12を介して圧縮した
状態で用いられている。したがって、作動表示手段12
は弾性部材13の弾性力により立ち曲げ部15bに当接
し位置決めがなされている。
【0015】電極板11、作動表示手段12は、第1の
実施形態の作動表示手段2と同様に上下に移動するよう
に使用するから、電極板11、作動表示手段12と回路
基板14との電気的接続をするため、電極板11、作動
表示手段12はリード線またはFPCケーブル(図示
略)を介してそれぞれ回路基板14に電気的に接続して
いる。
【0016】次に動作について高周波発振方式を例にし
て説明する。電極板11に回路基板14の図示しない高
周波発振器から高周波を出力すると、電極板11の上下
面から高周波電界が発生し、この高周波電界によって形
成される検出領域は、それぞれ略半円状に突出する。
【0017】電極板11の上面に、導電性の作動表示手
段12を設けてあるため、上方より作動表示手段12に
接近する被検出体よりも作動表示手段12のほうが、静
電容量に与える影響が大きく、上方からスイッチに被検
出体が近づいても静電容量の変化は微小であり、被検出
体の検出が不可能である。したがって電極板11の上面
に形成される検出領域は被検出体の検出には寄与しない
ので以後これについては記述しない。
【0018】電極板11の下面には、弾性部材13が設
けてあるが、この方が作動表示手段12よりも、静電容
量に与える影響が小さく、したがって電極板11の下面
に形成される検出領域では電極板11下方の回路基板1
4の検出が可能である。したがって以後の記述において
特記しない場合は検出領域は電極板11の下面の検出領
域を指す。図4において、電極板11の検出領域は回路
基板14には到っていない。
【0019】図2と同様に、被検出体である図示しない
人体の指が上方から作動表示手段12に向って接近し、
作動表示手段12を押し下げる。そのとき電極板11も
押し下げられ弾性部材13は圧縮され、電極板11と回
路基板14との距離は徐々に小さくなり、それに伴って
電極板11と回路基板14との間の静電容量が徐々に増
加する。そして電極板11と回路基板14との距離が所
定の値となったとき、電極板11の検出領域に回路基板
14が入り、その静電容量の変化が基準値を越え、回路
基板14の検出回路から所定の信号が出力され、このス
イッチが装着される装置の各種の制御手段に信号を送
る。このとき作動表示手段12が発光し、スイッチの作
動がスイッチ外に表示される。指を作動表示手段12か
ら離すと第1の実施形態と同様に弾性部材13の復元力
により作動表示手段12は上昇しケース15の立ち曲げ
部15bに当接して停止し、この過程において表示手段
12が消灯する。
【0020】本発明は上記実施形態に限られず種々の変
更が可能である。例えば、回路方式は高周波発振式に限
るものではなくその他の回路方式も適用可能である。ま
た、弾性部材はスポンジによって形成してあるが、これ
に限らない。弾性部材は電極板と作動表示手段または回
路基板(電極板が直接的に検出する対象)との間に配置
するものであるから、電極板とこれらとの間の静電容量
に影響の少ないものが望ましい。したがって図1のよう
に作動表示手段2の背面全面に設けるときはプラスチッ
ク等の非導電性の物質が望ましいが、図1の作動表示手
段2の背面4隅にのみ弾性部材を配置する場合は、弾性
部材がきわめて小さいものであるときは弾性部材は導電
性の金属材料のもの、例えば金属バネ材を採用可能であ
る。但し弾性部材が導電性材料によるときは、弾性部材
と作動表示手段との間および弾性部材と検出用電極板と
の間は絶縁しておくことが必要である。弾性部材の形状
としては、例えばコイル状または板状または棒状のバネ
で構成してもよい。
【0021】また、ケース内の中板部は省略してもよ
く、例えば図1でケース5の中板部5aを省き、表示手
段2が弾性部材を介して電極板1上に載置してある構成
としてもよい。
【0022】電極板または作動表示手段の回路基板との
接続手段は、リード線またはFPCケーブルに代えて例
えば図4の弾性部材により兼用してもよい。図4におい
て弾性部材として金属、導電ゴム等の導電性材料にてコ
イル状または板状に形成したバネを用い、さらにケース
15の中板部15aを省き、電極板11が弾性部材を介
して回路基板14上に載置してある構成にし、この弾性
部材により電極板11と回路基板14との電気的接続を
とることも可能である。
【0023】また、作動表示手段は被検出体の検出時に
点灯し非検出時に消灯する構成となっているが、逆に被
検出体の検出時に消灯し非検出時に点灯する構成として
もよい。また、1度被検出体を検出すると点灯し、その
後被検出体がスイッチから離間しても点灯を続け、再び
被検出体を検出すると消灯する、または、1度被検出体
を検出すると消灯し、その後被検出体がスイッチから離
間しても消灯を続け、再び被検出体を検出すると点灯す
る構成としてもよい。また作動表示手段はEL素子に代
え例えばLEDを用いてもよく、また作動表示手段とし
てLED等の発光素子を複数設けて被検出体の検出、非
検出に応じて表示色を変化するようにしてもよい。
【0024】さらに、上記第3実施形態においては、弾
性部材13と作動表示手段12との間に電極板11を設
け、弾性部材13の下方に回路基板14を設けている
が、弾性部材13と作動表示手段12との間に回路基板
を設け、弾性部材13の下方に電極板を設けてもよい。
この場合は、被検出体である人体の指が上方から作動表
示手段12に向って接近し、作動表示手段12を押し下
げるとき回路基板も押し下げられ電極板の上方の検出領
域により回路基板を検出することにより指を検出する。
【0025】
【発明の効果】本発明によれば被検出体の接近により作
動表示手段が押圧されることにより検出用電極板と作動
表示手段との距離または検出用電極板と回路基板との距
離が減少するよう構成してあり、さらに検出用電極板は
作動表示手段または回路基板を弾性部材を介して検知す
ることにより間接的に被検出体を検知する構成になって
いる。したがって作動表示手段を前面に設けても被検出
体を確実に検出できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態を表す正面断面図
【図2】同上の動作を表す正面断面図
【図3】同上の他の実施形態を表す部分正面断面図
【図4】同上の他の実施形態を表す正面断面図
【符号の説明】
1,11 検出用電極板 2,12 作動表示手段 3,6,13 弾性部材 4,14 回路基板 7 被検出体

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 検出回路を構成する回路素子を実装して
    ある回路基板と、上記回路基板に電気的に接続してある
    検出用電極板とを有する静電容量型スイッチであって、 上記検出用電極板は上記回路基板の被検出体側に固定的
    に設けてあり、 上記検出用電極板の上記被検出体側には、上記回路基板
    に電気的に接続しておりかつ上記検出回路の出力信号の
    状態によって作動する作動表示手段が移動自在に設けて
    あり、 上記作動表示手段を上記検出用電極板に対し離間する方
    向に弾発する弾性部材が設けてあることを特徴とする静
    電容量型スイッチ。
  2. 【請求項2】 検出回路を構成する回路素子を実装して
    ある回路基板と、上記回路基板に電気的に接続してある
    検出用電極板とを有する静電容量型スイッチであって、 上記回路基板と上記検出用電極板との一方は固定的に設
    けてあり、他方は上記一方よりも上記被検出体側に移動
    自在に設けてあり、 上記他方の上記被検出体側には、上記回路基板に電気的
    に接続しておりかつ上記検出回路の出力信号の状態によ
    って作動する作動表示手段が設けてあり、 上記他方を上記一方に対し離間する方向に弾発する弾性
    部材が設けてあることを特徴とする静電容量型スイッ
    チ。
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