KR100292185B1 - 전자식로터리스위치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전자식 로터리 스위치에 관한 것으로, 종래 사용되던 로터리 스위치는 접점식 스위칭을 수행함에 따라 스위칭신호의 비선형성을 갖고 있어, 이로인해 체터링 또는 바운싱을 발생하게 되는데, 마이컴에서는 이러한 스위칭신호를 인식할 때 체터링과 바운싱에 의한 에러를 유발하게 된다. 따라서 이와 같은 에러신호를 방지하기 위해 별도의 회를 구현해야 한다는 문제를 야기시키고 있음에 따라,

회전손잡이 안측에 구비되는 회전판에 소정의 제1홈 및 제2홈을 구성하고, 이 제1홈과 제2홈은 일정 간격과 크기로 구성하되 상호 반교차되도록 함과 동시에, 상기 홈의 유무를 검출하기 위한 포토커플러를 소정 위치에 구비한 본 발명을 통해, 종래 로터리 스위치의 문제점을 해결하였다.

Description

전자식 로터리 스위치

본 발명은 전자식 스위치에 관한 것으로, 보다 상세히는 회전손잡이와 결합되어 회동되는 회전판에 소정의 크기와 일정 간격으로 형성된 제1홈 및 이 제1홈과 반교차되도록 내경 안측으로 형성된 제2홈을 상호 검출하기 위한 포토커플러를 구비함으로써, 회전손잡이의 회전방향에 따라 포토커플러의 제1홈 및 제2홈의 검출신호가 달라져 회전각도와 회전방향을 선별할 수 있을 뿐만 아니라, 접점식 로터리 스위치와 달리 스위칭 구동에 따른 체터링 또는 바운싱이 없어 스위칭시의 노이즈를 제거한 전자식 로터리 스위치에 관한 것이다.

일반적으로 사용되는 로터리 스위치는 도 1a에 나타난 바와 같이, 회전손잡이(70)와 결합되어 회동되는 회전판(71)과, 이 회전판(71)의 외곽으로 전도체로 구성된 접점판(72)과, 상기 회전판(71)과 대향되어 고정되는 지지판(75)과, 이 지지판(75)에 패턴되어 공통접점을 형성하기 위한 공통패턴(81) 및 상기 지지판(75)의 외측면으로 접점을 달리하도록 개별 패턴되는 접점패턴(80)과, 이 접점패턴(80)과 접속되어 접점신호를 전송토록 하는 다수의 단자(76)와, 상기 공통패턴(81)보다 내경에 구성되어 회전손잡이(70)의 회전각도가 균일하도록 하기 위해 균일한 굴곡을 형성시킨 스톱가이드(78)와;

상기 접점패턴(80) 및 공통패턴(81) 각각의 반경에 대향되도록 상기 회전판(71)의 일측부에 설치되어 이 접점패턴(80) 및 공통패턴(81)을 서로 접점시키기 위한 접점판(72)과, 상기 스톱가이트(78)와 대향되는 회전판(71)에는 스톱볼(73)이 구비되며, 이 회전판(71)과 상기 고정판(75)은 너트(79)에 의해 일측이 고정된다.

그러면 도 1b를 통해 결합단면도를 살펴보면, 상기 회전손잡이(70)와 회전판(71)사이에는 케이스(100)가 자리하고, 이 회전판(71)은 지지턱(74)을 통해 케이스에 지지되고 있다. 그리고 이 회전판(71)과 체결되는 고정판(75)은 너트(79)를 통해 기판(200)에 고정되어 있다.

한편 이와 같이 구성된 종래 로터리 스위치의 작용을 설명하면 다음과 같다.

먼저 상기한 회전손잡이(70)는 회전판(71)을 회전시키게 되는데, 이때 접점판(72)은 상기의 공통패턴(81)과 접점패턴(80)을 상호 연결시키게 된다. 그리고 이러한 연결상태가 정확성을 갖도록 스톱볼(73)이 스톱가이드(78)의 규칙적인 굴곡에 따라 움직이게 된다.

그리하여 상기 접점판(72)은 접점패턴(80)의 특정 위치로 절도있게 회동되어, 공통패턴(81)과 접점패턴(80)을 접속시키게 된다. 따라서 이 공통패턴(81)을 따라 유입된 전원이 접점판(72)의 접점위치에 상응하는 단자(76)를 선택하게 되며, 이와 같은 스위칭에 의해 전류의 전송이 이루어지는 것이다.

한편 이러한 로터리 스위치(90)를 활용한 회로를 도 2a를 통해 살펴보면, 우선 로터리 스위치(90)의 공통패턴(81)을 어스로 하고 다수의 단자(76)에 서로 다른 저항(a-g)을 접속시켜, 마이컴(92)의 특정포트와 연결시킨 후 이 입력포트와 병렬로 드라이브(91)와 접속되도록 하여, 로터리 스위치(90)의 접점에 따른 드라이브(91)의 출력신호를 제어함과 동시에 마이컴(92)이 이를 검출할 수 있도록 소정의 회로가 구현될 때, 마이컴(92)은 상기 검출을 위해 하이레벨의 신호를 출력하게 된다.

따라서 드라이브(91)는 하이레벨의 신호를 인가받으며, 이어서 로터리 스위치(90)의 접점 절환에 의해 어느 일측 비트가 해당 저항을 통해 로우레벨로 전환되도록 하는 것이다. 그리고 이러한 신호의 변화를 감지하여 상기 드라이브(91)가 해당 신호를 출력하고, 마이컴(92) 또한 드라이브(91)의 구동상태를 검출하게 되는 것이다.

여기서 로터리 스위치(90)의 또 다른 사용일예를 살펴보면, 상기 구성에서 로터리 스위치(90)의 회전방향을 검출할 경우에, 로터리 스위치(90)의 회전방향에 따라 접점상태를 마이컴(92)에서 검출할 수 있게 된다.

예컨대 저항(a)의 접점에서부터 시계방향으로 로터리 스위치(90)를 회전시킬 때는, 이 저항(a)부터 저항(g)까지 로우레벨로 전환되어 마이컴(92)이 순차점멸상태를 감지하는 것이다. 반면 상기의 로터리 스위치(90)를 역방향으로 회전시킬 경우에는 마이컴(92)이 역방향으로 순차 점멸상태를 검출함에 따라, 로터리 스위치(90)의 회전방향을 알 수 있도록 한다. 그리하여 로터리 스위치(90)의 사용용도와 방법에 따라 다수의 회로를 구현할 수 있게 된다.

그러나 이와 같은 접점식으로 구성된 로터리 스위치(90)는, 앞서 설명된 바와 같이 소정의 신호로써 사용되어, 시스템의 동작을 절환시키는데, 이는 스위칭 절환상태가 선형적이지 못하여 공통패턴(81)과 접점패턴(80)이 상기의 접점판(72)을 통해 접점이 이루어질 때는 노이즈가 발생하게 된다. 이러한 노이즈는 공통패턴(81)을 거쳐 유입된 전원이 접점판(72)을 통해 접점패턴(80)으로 인가되는 순간에, 이 접점판(72)과 상기 접점패턴(80)사이의 갭을 통해 전압차에 의한 소정의 펄스가 발생하기 때문이다.

이러한 신호변화를 도 2b에 도시하고 있는데, A부분과 같은 체터링이나 바운싱 현상을 볼 수 있으며, 이와 같은 전기적 신호는 마이컴과 같은 정밀 소자에서 충분히 감지되기 때문에 신호처리의 에러를 유발하게 된다. 즉, 접점 절환시 발생하는 노이즈는 마치 두 세 번 접점절환을 수행한 것과 같은 효과를 초래하게 될 뿐만 아니라, 이러한 에러가 로터리 스위치의 회전방향을 검출할 때 발생한다면, 마이컴은 상기 스위치의 회전방향을 잘못 검출하는 경우가 발생할 수 있게 된다. 따라서 이러한 에러를 감소시키기 위해 쉬미트회로를 사용하기도 하지만, 체터링의 전압이 높을 경우에는 무의미한 회로가 되며 또한, 이로인한 단가가 상승한다는 문제가 발생하여 상대적으로 질적 저하를 야기시키게 된다.

따라서 본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 접점스위칭에 따른 체터링을 제거하기 위해 무접점 스위칭을 수행토록 함과 동시에, 회전판의 다수 홈을 통해 회전방향을 검출할 수 있도록 함으로써, 회전손잡이의 회전량에 상응한 펄스신호를 출력할 뿐만 아니라, 회전방향을 쉽게 검출할 수 있고 체터링 또는 바운싱이 전혀 없게 되어, 스위칭의 신뢰성이 향상되는 전자식 로터리 스위치를 제공함에 그 목적이 있다.

이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 동일 크기와 동일 간격으로 관통되는 제1홈 및 이 제1홈과 반교차되도록 내경으로 관통되는 제2홈으로 이루어진 회전판과, 이 회전판의 제1홈 및 제2홈과 대향되도록 하여 이 홈의 여부를 검출하는 포토커플러로 이루어진 것을 특징으로 한다.

도 1a는 종래 로터리 스위치를 나타낸 분해사시도이고,

도 1b는 종래 로터리 스위치의 결합단면도이며,

도 2a는 종래 로터리 스위치의 이용함에 있어 일예를 나타낸 회로도이고,

도 2b는 종래 로터리 스위치에서 발생되는 체터링을 나타낸 그래프이며,

도 3는 본 발명을 나타낸 사이도이고,

도 4는 본 발명의 회로도이며,

도 5는 본 발명의 출력파형도이고,

도 6은 본 발명의 이용방법을 나타낸 플로우챠트이다.

〈도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명〉

1 : 회전손잡이 2 : 회전판

3 : 포터커플러 4a-4d : 포토커플러의 출력단자

5 : 마이컴 LED : 발광다이오드

R1-R3 : 저항 PH1,PH0 : 포터트랜지스터

P1,P0 : 입력포트

이와 같은 본 발명을 첨부된 예시도면에 의거 상세히 설명하면 다음과 같다.

먼저 도 3은 본 발명의 특징을 설명하기 위한 분해 사시도로써, 사용자로부터 조작되어지는 회전손잡이(1)와, 이 회전손잡이(1)에 체결되어 이 회전손잡이(1)와 동회전되는 회전판(2)과, 이 회전판(2)의 외곽으로 동일 크기 및 간격으로 관통된 제1홈(Q1) 및 이 제1홈(Q1)과 반교차되도록 제1홈의 내경 안측으로 동일 크기와 간격으로 관통된 제2홈(Q0)과, 이 제2홈(Q0) 및 제1홈(Q1)의 존재여부를 검출하기 위한 포토커플러(3)로 구성된다.

그리고 이 포토커플러(3)는 도 4에 도시된 바와 같이, 발광다이오드(LED)와 포토트랜지스터(PH1,PH2) 및 다수의 저항(R1,R2,R3)으로 이루어져, 이 포토트랜지스터(PH1)을 통해 회전판(2)에 구비된 제1홈(Q1)의 존재여부를 검출하고, 상기 포토트랜지스터(PH2)를 통해 제2홈(Q0)의 존재여부를 검출토록 하고 있다.

여기서 상기 구성에 의한 본 발명의 작용을 설명하면 다음과 같다.

먼저 상기 포토커플러(3)의 일측 단자(4a)로는 구동전원(ACC)이 인가되고, 또 다른 일측 단자(4d)로는 어스됨에 따라, 나머지 두 단자(4b,4c)를 통해 상기 홈(Q1,Q0)의 유무를 검출하게 된다. 이때 사용자로부터 회전손잡이(1)를 통해 회전판(2)을 회전시키면, 상기 홈(Q1,Q0)의 위치에 따라 포토트랜지스터(PH1,PH0)는 발광다이오드(LED)로부터 수광여부가 결정된다. 즉, 상기 홈(Q1,Q0)의 존재여부를 검출하는 것이다.

이는 상기한 제1홈(Q1)이 포토트랜지스터(PH1)의 상단에 위치하여, 이 제1홈(Q1)의 존재여부에 따라 발광다이오드(LED)에서 발산되는 광원을 수광하게 된다. 이와 마찬가지로, 상기한 제2홈(Q0)이 포토트랜지스터(PH0)의 상단에 위치함에 따라, 회전판(2)의 회전과 이 제2홈(Q0)의 존재여부로부터 발광다이오드(LED)의 광원은 포토트랜지스터(PH0)의 베이스측으로 수광여부가 결정되는 것이다.

그리고 제1홈(Q1) 및 제2홈(Q0)의 위치가 서로 반교차되기 때문에, 상기한 각각의 포토트랜지스터(PH1,PH0)의 검출결과는 일정 차이를 갖고 소정의 주기로 반복되는데, 도 5에 도시한 바와 같이 그 출력펄스가 구현된다.

이는 발광다이오드(LED)로부터 발산한 광원이 상기 홈(Q1,Q0)에 의해 차단여부가 결정됨에 따라, 포토트랜지스터(PH1,PH0)의 이미터측에 접속된 출력단자(P1,P0)로 인가되는 전압레벨을 나타낸 것으로써, 우선 제1홈(Q1)과 제2홈(Q0)이 교차되지 않는 회전판(2)에서는 상기한 발광다이오드(LED)의 광원이 포토트랜지스터(PH1,PH0)의 베이스측으로 발산되지 못함기 때문에, 상기 구동전원(VCC)는 출력단자(P1,P0)로 전송되지 못하게 된다.

그리하여 포토트랜지스터(PH1,PH0)의 출력단자(P1,P0)는 로우레벨(0)로 검출되며, 이어서 회전판(2)이 일정량 더 회전(예컨대 반시계 방향)을 할 경우에는, 제1홈(Q1)의 좌측부로만 발광다이오드(LED)의 광원을 수광함에 따라, 포토트랜지스터(PH1)만이 턴온되어 상기 출력단자(P1)에서만 하이레벨의 신호가 출력된다. 따라서 예시도면과 같이 출력단자(P1) 및 출력단자(P0)는 하이 및 로우레벨을 출력하여 앞서 검출된 로우, 로우레벨에 이어 새로운 검출치로 절환되는 것이다.

또한, 상기 회전판(2)이 동일 방향으로 일정량 회전하게 되면, 상기 제1홈(Q1)의 우측부와 제2홈(Q0)의 좌측부를 통해 발광다이오드(LED)의 광원이 각각의 포토트랜지스터(PH1,PH0)로 인가되어 출력레벨이 모두 하이를 유지하게 되며, 이와 같은 방법에 의해 회전판(2)이 계속해서 회전되면, 출력단자(P1,P0)의 레벨은 로우, 하이로 전환되어 한 주기의 신호를 종료하게 된다.

그러면 이와 같은 출력신호를 2진 2비트로 표현하면, 00,01,11,10의 순으로 변하고 있음을 알 수 있으며, 이를 10진수로 표현하면 0,1,3,2로 나타낼 수 있게 된다. 따라서 상기의 일예로 설명한 회전판(2)의 반시계 방향 회전은, 10진수로 0,1,3,2를 계속적으로 반복하는 것이다.

한편 상기의 회전판(2)을 시계방향으로 회전시킬 경우에는, 출력단자(P1,P0)가 로우,로우레벨로 시작하여 하이,로우레벨로 한 주기를 형성하게 된다. 이는 상기와 같은 동일 방법에 의한 것으로, 2진 2비트로 표현하면, 00,10,11,01로 나타내지며 또한 10진수로 표현하면 0,2,3,1로서, 앞서 설명된 반시계 방향의 출력치와 역방향 데이터를 검출하게 되는 것이다.

결국, 회전손잡이(1)를 통해 회전판(2)을 미소량 회전시킬 때마다, 그 회전량을 검출할 수 있는 것이며 이와 더불어 회전방향을 알 수 있게 되는 것이다.

그러면 이와 같은 전자식 로터리 스위치의 이용방법을 첨부된 예시도면을 통해 살펴보면 다음과 같다.

먼저 도 6은 본 발명인 전자식 로터리 스위치의 사용방법을 나타낸 플로우챠트로써, 이 전자식 로터리 스위치를 구동시키기 위한 시스템에 전원이 인가되는 초기상태(S1)을 거쳐 전자렌지의 해동키가 입력되었는가를 판단하는 해동키 입력판단다계(S2)로 진행한다.

따라서 이 해동키 입력판단단계(S2)에서 해동키의 동작여부를 판단하는데, 이때 판단된 결과 해동키가 동작되고 있지 않음으로 판단되면, 파워키가 입력되었는가를 판단하는 파워키 입력판단단계(S3)로 진행하는 것이다. 그리고 이 파워키 입력판단단계(S3)에서 전자렌지의 파워키가 동작되었는가를 판단했을 때 만약, 이 파워키가 동작되지 않음으로 판단되면, 조리시간을 셋팅하기 위한 클럭셋팅을 수행하고 있는가를 판단하는 클럭셋팅 입력판단단계(S4)로 진행하는 것이다.

따라서 이 클럭셋팅 입력판단단계(S4)에서 판단된 결과, 조리시간에 따른 클럭셋팅을 수행하고 있지 않음으로 판단되면, 상기한 전자식 로터리 스위치의 동작을 수행하지 않는 타기능수행단계(S5)로 진행한다.

그러나, 상기한 해동키 입력판단단계(S2)와, 파워키 입력판단단계(S3)와, 클럭셋팅 입력판단단계(S4)에서 판단된 결과 이러한 해동키 또는 파워키내지 상기 클럭셋팅이 이루어지지 않고 있음으로 판단되면, C포트하이 출력단계(S6)으로 진행하는 것이다.

그리하여 이 C포트하이 출력단계(S6)에서는, 마이컴의 C포트 즉, 전자식 로터리 스위치에 장착된 포토커플러의 발광다이오드를 온시켜, 전자식 로터리 스위치가 구동될 수 있도록 하는 것이다. 그리고 해당기능 설정단계(S7)로 진행하여, 이 전자식 로터리 스위치를 작동시킴으로서 이로인한 소정의 기능을 설정하게 된다.

한편, 상기한 전자식 로터리 스위치를 통해 소정기능을 설정한 후, 사용자로부터 전자렌지의 시작키를 누르게되면 즉, 해당기능 설정단계(S7)를 거쳐 시작키 온판단단계(S8)를 통해 시작키가 동작됨으로 판단되면, C포트로우 출력단계(S9)로 진행하는 것이다.

그리하여 상기 전자식 로터리 스위치의 발광다이오드를 오프시키게 되는데, 이는 전자렌지의 조리중에는 이 전자식 로터리 스위치는 사용하지 않음에 따른 것이다. 그리고 이 C포트로우 출력단계(S9)를 거쳐 해당기능 수행단계(S10)를 통해 이미 설정한 조리를 수행하는 것이다.

또한 상기 시작키온 판단단계(S8)에서 시작키가 작동되지 않음으로 판단되면, 소정시간(N)동안 카운팅을 수행하도록 하는 카운팅판단단계(S11)로 진행하여, 소정시간(N)동안에 시작키의 작동여부를 판단하는 것이다. 이때 시작키가 상기 시간동안 동작되지 않으면, 초기상태(S1)로 피드백하여 상기 과정을 반복하게 된다.

이와 같이 본 발명은, 회전손잡이 안측에 구비되는 회전판에 소정의 제1홈 및 제2홈을 구성하고, 이 제1홈과 제2홈은 일정 간격과 크기로 구성하되 상호 반교차되도록 함과 동시에, 상기 홈의 유무를 검출하기 위한 포토커플러를 소정 위치에 구비함으로서, 회전판의 의한 회전량에 따른 검출신호를 출력토록 하고 또한, 이 회전판의 회전방향까지도 검출할 수 있도록 하여, 접점식 로터리 스위치에서 발생되는 체터링내지 바운싱과 같은 노이즈를 별도의 회로를 구현하지 않고도 제거할 수 있을 뿐만 아니라, 손쉽게 회전손잡이의 회전방향을 동시에 검출함에 따라 본 발명의 활용범위를 증대시키는 효과가 있다.

그리고 전자식 로터리 스위치를 사용할 때에는, 그 동작시점을 마이컴에 설정토록 함으로서, 이 전자식 로터리 스위치로 공급되는 전력을 최소화하여, 불필요한 전력소비를 줄이는 효과가 있다.

Claims (2)

1. 다수의 접점을 통해 스위칭을 수행하는 로터리 스위치에 있어서,

   회전판(3)에 구비되는 동일 크기와 동일 간격으로 관통되는 제1홈(Q1) 및 이 제1홈(Q1)과 반교차되도록 내경으로 관통되는 제2홈(Q0)으로 이루어진 회전판(2)과, 이 회전판(2)의 제1홈(Q1) 및 제2홈(Q0)과 대향되도록 설치되어 이 홈의 여부를 검출하는 포토커플러(3)로 이루어져, 회전손잡이(1)를 통해 회전판(3)을 회전시킬 때 회전방향에 따라 출력신호를 달리하는 전자식 로터리 스위치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 전자식 로터리 스위치는 마이컴(5)에 의해 전자렌지의 해동키 또는 파워키내지 클럭셋팅 입력이 있을 때만 동작되도록 하며, 이후 상기 전자렌지의 시작키가 설정될 때 상기 동작을 정지시킴을 특징으로 하는 전자식 로터리 스위치.