KR100344063B1

KR100344063B1 - 터치 스위치

Info

Publication number: KR100344063B1
Application number: KR1020000043180A
Authority: KR
Inventors: 조대식
Original assignee: 주식회사 대영초음파
Priority date: 2000-07-26
Filing date: 2000-07-26
Publication date: 2002-07-24
Also published as: KR20020009760A

Abstract

본 발명은 센서를 이용한 스위치에 관한 것으로서, 특히 인체에서 발생하는 자계를 감지하여 작동하는 스위치에 관한 것이다.

본 발명은 자계를 발생하는 인체의 접촉 또는 근접에 따라 상기 자계를 감지하여 전기신호로 변환하는 센서부, 상기 센서부의 자계감지 감도를 조절하는 감도 조절부, 상기 센서부에서 출력하는 전기신호를 스위치 작동에 필요한 크기만큼 충분히 증폭하는 증폭부, 상기 증폭부에서 출력되는 증폭신호와 상기 감도 조절부에서 설정된 감도신호에 따라 스위치의 온/오프를 제어하는 스위치부, 및 상기 스위치부의 제어에 따라 전원공급을 위한 구동회로를 작동하는 접점 출력부로 구성되어, 사용자가 동작기계를 온/오프할 때 손으로 버튼을 무리하게 누르지 않고 상기 센서부에 가볍게 터치함으로써 상기 동작기계를 작동시킬 수 있다.

Description

터치 스위치{The touch switch}

본 발명은 센서를 이용한 터치 스위치에 관한 것으로서, 특히 인체에서 발생하는 자계를 감지하여 작동하는 스위치에 관한 것이다.

종래에는 컴퓨터 또는 공작기계 등의 전원을 필요로 하는 장치에서 전원 공급 스위치로써 버튼식 스위치를 사용하여 왔다. 이는 회로 구성이 간단하여 설치가 용이하고 비용도 저렴한 잇점이 있었다. 그러나 공작기계와 같은 동작기계는 일반적으로 사용자가 손에 장갑을 착용한 상태에서 조작하므로 손의 감지력이 저하되어 스위치 버튼을 누르는데 불편함이 있었으며, 버튼의 크기가 작으면 상기 사용자가버튼을 누르지 못하여 매번 장갑을 벗고 눌러야 하는 어려움이 있었다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 본 발명은 인체에서 발생하는 자계를 감지하고 이를 전기신호로 변환하여 전원을 공급하기 위한 스위치를 제공하며, 감도 조절부를 이용하여 상기 자계의 감지거리를 조절할 수 있도록 하는데 목적이 있다. 또한, 전원을 필요로 하는 다양한 장치들에도 적용할 수 있도록 접점 출력부를 부가하여 사용 범위를 폭넓게 하는데 목적이 있다.

도 1은 본 발명에 따른 시스템 블록도.

도 2는 본 발명에 따른 시스템 회로도.

** 도면의 주요부분에 대한 설명

10 : 센서부 20 : 감도 조절부

30 : 증폭부 40 : 스위치부

50 : 접점 출력부

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 인체의 자계를 감지하여 작동하는 터치 스위치에 있어서, 인체의 접촉 또는 근접에 따라 상기 자계를 감지하여 전기적인 신호로 변환하는 센서부, 상기 센서부의 자계 감지 감도를 제어하여 감지 거리를 조절하는 감도 조절부, 상기 센서부에서 변환된 전기신호를 스위치 작동에 필요한 크기로 충분히 증폭하는 증폭부, 상기 증폭부에서 출력되는 증폭신호와 상기 감도 조절부의 감도신호에 따라 전원 공급을 하는 스위치의 온/오프를 제어하는 스위치부, 및 상기 스위치부의 신호에 따라 전원 스위치를 온/오프하는 접점 출력부로 구성된다.

그리고, 상기 감도 조절부는, 자계 감지 거리를 조절하기 위하여 이득률을 조절하는 가변저항(VR1), 저항(R1, R2, R3), 커패시터(C1, C2, C4, C5), 및 상기 이득률에 따른 감도 조절신호를 출력하는 트랜지스터(Q1)로 구성되고, 상기 센서부 및 스위치부와 연결되며,

상기 증폭부는, 상기 센서부에서 출력된 전기신호를 스위치 작동에 필요한 크기로 충분히 증폭하기 위한 달링톤 회로를 저항(R7, R8, R9, R10, R11) 및 트랜지스터(Q4, Q5, Q6)로써 구성하고,

상기 스위치부는, 상기 증폭부에서 증폭된 신호와 상기 감도 조절부의 감도 조절신호를 비교하고 상기 접점 출력부에 온/오프 신호를 출력하기 위하여 저항(R5, R6), 커패시터(C6)와, 상기 감도 조절신호와 상기 증폭신호를 비교하는 트랜지스터(Q2, Q3), 및 제너 다이오드(D3)로써 구성되며,

상기 접점 출력부는, 상기 스위치부로부터 입력되는 신호에 따라 릴레이를 구동시켜 본 시스템과 연결된 장치에 전원을 공급하기 위하여 다이오드(D2)와 릴레이로써 스위치 회로를 구성한 것을 특징으로 하여 구성된다.

이하, 첨부한 도면을 참조로 본 발명을 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 시스템 블록도를 나타낸 것이고 도 2는 본 발명에 다른 시스템 회로도를 도시한 것이다.

상기 도 1 및 도 2를 참조하여 설명하면,

센싱부(10)는 자계를 감지하는 안테나(E1), 상기 안테나에서 감지한 자계신호를 공진을 통하여 전기신호로 변환하는 인덕터(L1) 및 커패시터(C3)와 역류방지를 위한 다이오드(D1)로 구성된다. 따라서, 상기 안테나(E1)(PCB의 구리부분을 안테나로 활용할 수 있음)를 통해 감지된 자계신호는 인턱터(L1)과 커패시터(C3)의 공진을 통해 전기신호로 변환되고, 상기 전기신호는 감도 조절부(20)와 증폭기(30)로 출력된다.

감도 조절부(20)는 가변저항(VR1), 저항(R1, R2, R3), 커패시터(C1, C2, C4, C5) 및 트랜지스터(Q1)로써 구성되어 스위치의 동작범위를 결정하는 감도를 선택하는 역할을 한다. 즉, 상기 가변저항(VR1)의 값을 변화시켜 상기 트랜지스터(Q1)의 베이스측 인가전압을 조절하게 되고, 상기 베이스측의 인가전압에 따라 상기 센싱부(10)에서 상기 트랜지스터(Q1)의 이미터측에 인가된 전기신호의 이득률이 결정된다. 그리고, 상기 이득률에 의해 출력된 감도 조절신호는 스위치부(40)로 인가되어 스위치 역할을 하는 접점 출력부(50)의 릴레이 구동의 기준이 된다. 참고로, 상기 가변저항(VR1)의 저항값이 클수록 감도가 향상되어 자계의 감지거리를 늘릴 수 있도록 하되, 상기 가변 저항값의 범위를 한정하여 감도의 과도한 변화는 예방한다.

증폭부(30)는 저항(R7, R8, R9, R10, R11)과 트랜지스터(Q4, Q5, Q6)로써 신호의 증폭을 위한 달링톤 회로로 형성된다. 즉, 상기 센싱부(10)로부터 인가된 전기신호는 이곳에서 접점 출력부(50)의 릴레이를 구동하기 위한 신호로 증폭되어 스위치부(40)로 상기 증폭신호가 출력된다.

스위치부(40)는 저항(R5, R6), 커패시터(C6), 트랜지스터(Q2, Q3) 및 제너 다이오드(D3)로써 구성되며, 상기 감도 조절부(20)의 감도 조절신호와 상기 증폭부(30)의 증폭신호를 입력받아 상기 트랜지스터(Q2, Q3)의 이득률에 따른 각 출력신호의 값에 따라 접점 출력부(50)의 릴레이 구동을 위한 신호의 출력여부가 결정된다. 즉, 트랜지스터(Q3)의 출력값이 트랜지스터(Q2)의 출력값보다 크면 상기 트랜지스터(Q3)는 온 되어 상기 접점 출력부(50)의 릴레이를 구동시켜 스위치를 온시키게 되고, 반대로 상기 트랜지스터(Q3)의 출력값이 상기 트랜지스터(Q2)의 출력값보자 작으면 상기 트랜지스터(Q3)는 오프 되어 상기 접점 출력부(50)의 릴레이를 구동시키지 못하므로 스위치는 오프상태가 되는 것이다.

일례로써, 상기 센싱부(10)에서 감지한 자계의 크기가 2[mV]이상일 때 스위치가 온되도록 상기 감도 조절부(20)의 가변저항(VR1)의 값을 설정하였다고 가정하자. 이 때, 상기 센싱부(10)에서 감지한 자계의 크기가 1[mV]라면 상기 1[mV]의 신호는 감도 조절부(20)와 증폭부(30)에 인가가 되고, 상기 감도 조절부(20)에 인가된 신호는 트랜지스터(Q1)의 이득률에 따라 증폭되어 스위치부(40)의 트랜지스터(Q2)로 인가된다. 그리고 상기 증폭부(30)에 인가된 신호는 일정 비율로 증폭되어 상기 스위치부(40)의 트랜지스터(Q3)로 인가된다. 그렇게 되면, 상기 증폭부(30)에서 인가된 증폭신호가 상기 스위치부(40)의 트랜지스터(Q3)의 베이스측에 인가되므로 상기 트랜지스터(Q3)가 온 되어야 하나, 상기 감도 조절부(20)로부터 상기 트랜지스터(Q2)로 인가된 감도 조절신호에 의해 상기 트랜지스터(Q2)가 온되고, 그 이득률에 의한 출력값이 상기 트랜지스터(Q3)의 출력값보다 크게 되므로 상기 트랜지스터(Q3)는 온 되지 못하고 오프상태를 유지하게 되어 접점 출력부(50)의 릴레이를 구동시킬 수 없게 되어 스위치가 오프되는 것이다.

반대로, 상기 센싱부(10)에서 감지한 신호의 크기가 2[mV]이상이라면 상기 트랜지스터(Q3)의 출력값이 상기 트랜지스터(Q2)의 출력값보다 크게되어 상기 트랜지스터(Q3)는 온 되고, 그에 따라서 접점 출력부(50)의 릴레이가 구동되어 스위치가 온 되는 것이다.

그리고 스위치의 온상태 중에도 사용자가 센싱부(10)에서 손을 멀리하여 상기 센싱부(10)에 인가하는 자계의 크기가 줄어들면 상기 트랜지스터(Q3)의 출력값이 상기 트랜지스터(Q2)의 출력값보다 작아져서 스위치가 오프로 전환되는 것이다.

점점 출력부(50)는 다이오드(D2)와 릴레이로 구성되어 상기 스위치부(40)로부터 인가되는 신호에 따라 릴레이가 구동되어 스위치의 온/오프 역할을 수행한다. 즉, 상기 스위치부(40)로부터 신호가 인가되면 릴레이가 구동되어 스위치의 3번과 4번이 연결되어 전원을 공급하게 되는 것이다. 참고로, 본 접점 출력부(50)의 구성은 단일칩화하여 구성할 수 있으며(J1), 그에 따른 부피를 줄일 수 있으며, 다양한 장치에 본 발명을 적용시킬 수 있도록 한다.

이상에서 설명한 본 발명의 실시방법을 요약하면, 사용자가 상기 센서부(10)에 손을 대고 있으면 스위치가 온을 유지하고, 상기 사용자가 손을 떼면 스위치가 오픈되도록 하여, 사용자가 본 발명이 적용된 장치를 계속 구동하려면 센서부에 손을 대고 있는 것과 같이 신호를 계속 인가해 주어야 하고, 상기 장치의 구동을 멈추려면 손을 떼는 것과 같이 신호를 인가해 주지 않으면 되는 것이다. 따라서, 프레스기와 같은 장치에서 사용자가 구동을 제어할 때, 안전을 도모하기 위하여 상기 사용자가 스위치를 한번 터치함으로써 구동을 유지하도록 하기 보다는 상기 사용자가 스위치를 계속 터치하고 있어야 구동이 되도록 하는 것이다.

상기한 바에 따라 본 발명은, 자계를 발생하는 인체와 같은 물체의 접촉이나 근접에 의해 기계를 동작시킬 수 있으며, 사용자가 스위치를 손으로 무리하게 조작하지 않아도 되고, 상기 자계의 감지 거리를 조절할 수 있도록 하여 상기 사용자가장갑 등의 보호대를 착용하더라고 스위치를 조작할 수 있는 잇점이 있다.

그리고, 사용자가 센서부에 손을 대고 있는 것과 같이 계속 신호를 인가해 주어야 스위치의 온상태를 유지할 수 있도록 하여 사용자의 안전을 도모할 수 있으며, 시스템의 구조를 간단하고 단순하게 구성할 수 있어 생산이 용이하고 비용도 저렴하게 제공할 수 있는 잇점이 있다.

Claims

인체의 자계를 감지하여 작동하는 터치 스위치에 있어서, 인체의 접촉 또는 근접에 따라 상기 자계를 감지하여 전기적인 신호로 변환하는 센서부, 상기 센서부의 자계 감지 감도를 제어하여 감지 거리를 조절하는 감도 조절부, 상기 센서부에서 변환된 전기신호를 스위치 작동에 필요한 크기로 충분히 증폭하는 증폭부, 상기 증폭부에서 출력되는 증폭신호와 상기 감도 조절부의 감도신호에 따라 전원 공급을 하는 스위치의 온/오프를 제어하는 스위치부, 및 상기 스위치부의 신호에 따라 전원 스위치를 온/오프하는 접점 출력부로 구성된 것을 특징으로 하는 터치 스위치.
제 1항에 있어서,

상기 감도 조절부는, 자계 감지 거리를 조절하기 위하여 이득률을 조절하는 가변저항(VR1), 저항(R1, R2, R3), 커패시터(C1, C2, C4, C5), 및 상기 이득률에 따른 감도 조절신호를 출력하는 트랜지스터(Q1)로 구성되고, 상기 센서부 및 스위치부와 연결된 것을 특징으로 하는 터치 스위치.
제 1항에 있어서,

상기 증폭부는, 상기 센서부에서 출력된 전기신호를 스위치 작동에 필요한 크기로 충분히 증폭하기 위한 달링톤 회로를 저항(R7, R8, R9, R10, R11) 및 트랜지스터(Q4, Q5, Q6)로써 구성한 것을 특징으로 하는 터치 스위치.
제 1항에 있어서,

상기 스위치부는, 상기 증폭부에서 증폭된 신호와 상기 감도 조절부의 감도 조절신호를 비교하고 상기 접점 출력부에 온/오프 신호를 출력하기 위하여 저항(R5, R6), 커패시터(C6)와, 상기 감도 조절신호와 상기 증폭신호를 비교하는 트랜지스터(Q2, Q3), 및 제너 다이오드(D3)로써 구성된 것을 특징으로 하는 터치 스위치.
제 1항에 있어서,

상기 접점 출력부는, 상기 스위치부로부터 입력되는 신호에 따라 릴레이를 구동시켜 본 시스템과 연결된 장치에 전원을 공급하기 위하여 다이오드(D2)와 릴레이로써 스위치 회로를 구성한 것을 특징으로 하는 터치 스위치.