KR100429765B1

KR100429765B1 - 2중키입력장치

Info

Publication number: KR100429765B1
Application number: KR10-1998-0059616A
Authority: KR
Inventors: 신승진
Original assignee: 주식회사 대우일렉트로닉스
Priority date: 1998-12-28
Filing date: 1998-12-28
Publication date: 2004-09-04
Also published as: KR20000043263A

Abstract

본 발명은 스위칭에 관한 것으로, 정전 용량 방식을 이용한 필름형태의 제1스위치와, 상기 제1스위치의 하단부에 멤브레인(Membrane)으로 이루어진 제2스위치로 구성하여, 한 개의 스위치로써 2중스위칭 동작을 수행하도록 함에 따라, 다수의 키 구성을 단순화함과 더불어 다기능에 따른 키의 설치면적을 최소화하여 키조작에 따른 사용편의성을 향상시키고, 스위칭 시스템의 설치가 용이하도록 하는 2중키 입력장치에 관한 것이다.

이를 위한 본 발명은, 소정 형상의 도체성 제1패턴이 구비된 제1필름과 상기 제1필름과 접합되되 제1패턴과 일정 거리 이격됨과 동시에 오버랩되지 않는 형상의 도체성 제2패턴이 구비된 제2필름으로 이루어진 정전 용량 스위치 및 상기 스위치의 하단부에 접합되는 멤브레인 스위치로 이루어지고, 상기 정전 용량 스위치를 스위칭하기 위해, 제1패턴으로 특정 주파수의 펄스신호를 공급하기 위한 주파수 공급부 및 상기 제2패턴에서 유기되는 신호의 미분파형 변화를 검출하기 위한 신호 검출부로 이루어져, 2중키의 기능을 갖는 스위치가 필름 형태로 형성되어, 스위치의 부피가 최소화 됨에 따른 스위치 설치가 용이할 뿐만 아니라, 스위칭의 다기능화가 이루어짐에 따라 스위칭의 효율을 향상시키는 효과를 얻는다.

Description

2중키 입력장치

본 발명은 스위칭에 관한 것으로, 보다 상세히는 정전 용량 방식을 이용한 필름형태의 정전 용량 스위치와, 상기 정전 용량 스위치의 하단부에 멤브레인(Membrane)으로 이루어진 멤브레인 스위치로 구성하여, 한 개의 스위치로써 2중스위칭 동작을 수행하도록 함에 따라, 다수의 키 구성을 단순화함과 더불어 다기능에 따른 키의 설치면적을 최소화하여 키조작에 따른 사용편의성을 향상시키고, 스위칭 시스템의 설치가 용이하도록 하는 2중키 입력장치에 관한 것이다.

일반적으로 전자렌지는 다수의 기능을 수행하기 위한 키입력부가 구비되는데, 이러한 키입력부에는 키사용 방법을 사용자에게 알려주기 위한 헬프(Help) 키를 마련하여, 사용 편의성을 확보하도록 하고 있다. 그러면 이와 같은 헬프 키의 사용에 따른 전자렌지의 동작관계를 살펴보면 다음과 같다.

도 1은 종래 헬프 키가 구비된 전자렌지의 구성을 나타낸 블록도이다. 먼저 도 1을 참조한 전자렌지는, 전자렌지의 기능을 제어할 뿐만 아니라 각각의 키 사용에 따른 헬프기능을 구비할 수 있도록 별도의 헬프키를 포함하는 키입력부(70)와, 상기 키입력부(70)의 스위칭 신호를 입력받아 전자렌지의 기능제어 및 헬프 키에 상응한 정보 출력기능을 수행하기 위한 마이컴(72)과, 상기 마이컴(72)의 헬프 키제어에 따른 정보 데이터를 저장시키기 위한 제2메모리부(78)와, 상기 마이컴(72)의 전자렌지의 기능제어에 따른 제어 프로그램을 저장시키기 위한 제1메모리부(76)와, 상기 마이컴(72)이 제1메모리부(76)의 프로그램에 의거 시스템을 온오프 제어할 수 있도록 구비되는 릴레이부(84) 및 상기 마이컴(72)이 제2메모리부(78)의 정보 데이터를 출력할 때, 이를 표시토록 하기 위한 디스플레이부(86)로 구성된다.

그리고 상기 릴레이부(84)에는 다수의 릴레이 접점에 따른 전원을 인가받아 전자렌지의 조리기능을 수행하기 위한 램프(88), 마그네트론(90), 팬모터(92) 및 기어모터(94)가 구비되며, 전자렌지의 안전장치에 따른 다수의 센서 및 스위치로부터 스위칭 신호를 출력하는 스위치부(74) 및 상기 제1,2메모리부(76,78)를 마이컴(72)이 선택하기 위한 제어신호선(82)과 NPN형,PNP형으로 이루어진 트랜지스터(Q,Q')가 메모리를 선택토록 하고 있다.

이하, 상기 구성에 따른 종래 전자렌지의 작용을 설명하면 다음과 같다.

일예로, 사용자가 상기 키입력부(70)를 통해 전자렌지의 일측 모드를 선택할 경우, 마이컴(72)은 키신호를 인지하여 하이레벨의 제어신호(82)를 출력한다. 그러면 상기 트랜지스터(Q)가 턴온되어 제1메모리부(76)의 저장데이터 즉, 조리모드에 상응하는 제어 데이터를 상기 데이터버스(80)를 통해 마이컴(72)으로 인가된다. 그리고 마이컴(72)은 상기 스위치부(74)로부터 전자렌지가 정상적인 모드를 수행할 수 있도록 다수의 스위치 및 센서가 정상적으로 동작되거나 접점되어 있는가를 판단한다. 이러한 스위치부(74)의 정상신호가 마이컴(72)으로 인가되면, 마이컴(72)은 사용자가 입력한 시작키신호를 감지함과 동시에, 상기 릴레이부(84)로 상기 조리모드에 따른 제1메모리부(76)에 저장된 제어신호를 출력한다.

이는 기어모터(94)를 회전시켜 조리물의 균등한 가열을 유도하거나, 전자렌지의 동작상태에서 램프(88)를 점등시키거나, 조리를 위한 마그네트론(90)의 동작내지 구이모드일 경우에는 팬모터(92)를 작동시키기 위한 제어신호이다.

한편, 사용자가 특정 조리를 수행하고자 할 경우 조리모드 설정에 고민을 하게 되는데, 이 때 사용자는 상기 키입력부(70)에 구비된 헬프 키를 동작시킨다. 그러면 상기 마이컴(72)은 헬프 키 입력에 따라 제어신호(82)를 로우레벨로 절환시켜, 상기 트랜지스터(Q)를 턴오프시킴과 동시에 트랜지스터(Q')를 턴온시킨다. 이는 제2메모리부(78)를 인에이블 시키는 것으로, 마이컴(72)은 데이터버스(80)를 통해 제2메모리부(78)의 데이터를 리드한다.

그리고 마이컴(72)은 스위치부(74)의 입력신호를 무시하며, 릴레이부(84)로 제어신호를 공급하지 않는다. 따라서 데이터버스(80)를 통해 리드된 정보 데이터는 상기 디스플레이부(86)로 전송토록 하여, 다수의 조리모드에 해당하는 정보 데이터를 표시한다. 그러면 사용자는 상기 디스플레이부(86)에 표시된 정보에 따라 조리모드를 선택하는 것이다.

그러나 이와 같은 헬프 키에 의한 전자렌지의 부가기능은, 별도의 키를 구비해야 하므로 전자렌지의 기능 선택을 위한 키의 구성이 복잡하게 되어, 전자렌지를 사용함에 있어 키조작의 혼란과 번거로움을 야기시킬 수 있을 뿐만 아니라, 제품 디자인의 선택폭을 저하시키는 문제점을 발생시킨다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창출된 것으로, 본 발명의 목적은 스위치 부피의 최소화 및 스위칭의 다중화를 구현하여 스위칭 시스템의 효율성을 향상시키는 2중키 입력장치를 제공함에 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제 1 관점에 따른 2중키 입력장치는, 소정 형상의 도체성 제1패턴이 구비된 제1필름과 상기 제1필름과 접합되되 제1패턴과 일정 거리 이격됨과 동시에 오버랩되지 않는 형상의 도체성 제2패턴이 구비된 제2필름으로 이루어진 정전 용량 스위치; 및 상기 스위치의 하단부에 접합되는 멤브레인 스위치로 이루어진 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제 2 관점에 따른 2중키 입력장치는, 상기 정전 용량 스위치를 스위칭하기 위해, 제1패턴으로 특정 주파수의 펄스신호를 공급하기 위한 주파수 공급부; 및 상기 제2패턴에서 유기되는 신호의 미분파형 변화를 검출하기 위한 신호 검출부로 이루어진 것을 특징으로 한다.

도 1은 종래 키입력장치를 일실시예로 나타낸 전자렌지의 구성도.

도 2a는 본 발명을 나타낸 스위치의 사시도.

도 2b는 도 2a의 결합 단면도.

도 3은 도 2a의 정전 용량 스위치를 설명하기 위한 블록도.

도 4는 도 3의 스위칭상태에 따른 출력파형도.

도 5a는 본 발명의 동작 원리를 설명하기 위한 도면.

도 5b는 도 5a의 등가회로도.

도 6은 본 발명이 적용된 전자렌지의 블록도이다.

〈도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명〉

10 : 필름 20 : 제1필름

22 : 제1패턴 30 : 제2필름

32 : 제2패턴 40 : 멤브레인 스위치

50 : 주파수 공급부 52 : 증폭부

54 : 신호 검출부 56 : 정형화부

60 : 마이컴 61 : 버퍼

62 : 제1메모리부 64 : 제2메모리부

66 : 디스플레이부 C : 캐패시터

R : 저항 Q,Q' : 트랜지스터

이하, 본 발명을 첨부된 예시도면에 의거 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 2a는 본 발명에 따른 스위치의 분해 사시도이다. 도 2b는 도 2a의 결합 단면도이다. 먼저 도 2a를 참조한 스위치는, 필름(10), 상기 필름(10)의 하단부에 접합되어 소정 형상의 도체성 제1패턴이 구비된 제1필름(20)과 상기 제1필름(20)과 접합되되 제1패턴과 일정 거리 이격됨과 동시에 오버랩되지 않는 형상의 도체성 제2패턴(32)이 구비된 제2필름(30)으로 구성된 정전 용량 스위치(25)와, 상기 정전 용량 스위치(25)의 하단부에 접합되는 멤브레인(Membrane) 스위치(40)로 구성된다.

이하, 상기 구성에 따른 작용을 설명하면 다음과 같다.

먼저 필름(10), 제1 및 제2필름(20,30) 그리고 멤브레인 스위치는 도 2b와 같이 일체형으로 구성되어, 제1필름(20) 및 제2필름(30)에 의한 무접점 정전 용량의 스위칭기능이 이루어지도록 함과 동시에, 상기 멤브레인 스위치(40)를 통한 접점식 스위칭이 수행된다.

즉, 사용자의 신체가 상기 정전 용량의 스위치(25)에 근접할 경우, 제1필름(20)과 제2필름(30)에 의한 정전 용량의 변화를 얻게 된다. 이러한 정전 용량의 변화는 스위칭신호로 이용하게 되며, 이 후 사용자가 상기 정전 용량의 스위치(25)를 누룰 경우 멤브레인 스위치(40)가 동작된다. 따라서 근접 스위칭과 누룸 스위칭이 각각으로 이루어지는 것이다. 여기서 상기 정전 용량의 스위칭을 첨부된 도면에 의거 설명하면 다음과 같다.

도 3은 상기 정전 용량 스위치(25)를 동작시키기 위한 블록도이다. 도 4는 도 3에 도시된 정전 용량 스위치(25)의 입출력신호를 나타낸 파형도이다. 먼저 도 3은, 일정 주기의 펄스신호를 공급하기 위한 주파수 공급부(50)와, 상기 주파수 공급부(50)의 출력신호를 일정 레벨로 증폭시키기 위한 증폭부(52)와, 상기 증폭부(52)의 출력신호를 제1패턴(22)으로 증폭신호를 공급하고 제2패턴(32)에서는 상기 제1패턴(22)으로부터 형성되는 정전 용량의 신호변화를 감지토록 한다. 따라서 상기 제2패턴(22)에 접속되어 정전 용량의 신호변화를 검출하기 위한 신호 검출부(54) 및 상기 신호 검출부(54)에서 출력된 소정 파형의 신호를 정형화시키기 위한 정형화부(56)로 구성된다.

이하, 상기 구성에 따른 정전 용량 스위치(25)의 동작을 설명하면 다음과 같다.

먼저, 시스템에 전원이 인가되면 상기 주파수 공급부(50)에서는 소정의 발진회로를 거쳐 특정 주기의 발진 주파수를 형성한다. 이는 증폭부(52)를 통해 일정 레벨로 증폭출력되는데, 신호선(53)을 통해 제1패턴(22)으로 인가된다. 상기 신호선(53)을 통해 제1패턴(22)으로 인가되는 신호는 도 4의 (가)에 도시되며, 제2패턴(32)으로는 신호선(55)을 통한 도 4의 (나)와 같은 초기 상태의 신호를 출력하고 있다. 따라서 상기 신호 검출부(54)는 상기 정전 용량 스위치(25)의 일정 거리이내에 인체가 검출되지 않을 때 출력되는 신호를 검출하고 있으며, 이는 정형화부(56)를 통해 로우레벨의 신호를 출력하게 된다.

한편, 상기 정전 용량 스위치(25)의 일정 거리 이내로 인체신호가 검출될 경우 즉, 사용자가 해당 키를 누르기 전에 상기 키의 동작이 익숙하지 못하거나, 해당 키의 동작을 살펴보고자 할 경우, 정전 용량 스위치(25)로 인체가 접촉되거나 근접한다. 그러면 상기 신호선(55)으로는 상기 신호선(53)을 통해 유입되는 펄스신호의 미분신호가 도 4의 (다)와 같이 형성되며, 신호 검출부(54)는 펄스파형의 미분신호를 검출한다. 이는 정전 용량 스위치(25)로 인체가 접촉되거나 근접하지 않을 때, 일정 레벨의 직류신호가 미분파형의 신호로 변환됨을 검출하는 것이다.

그리고 이러한 미분회로는 상기 정형화부(56)를 통해 적분회로 및 슈미트회로에 의거 한 신호 정형을 형성하게 된다. 신호 정형은 정전 용량 스위치(25)로 인체가 접근되었을 때, 하이레벨의 신호를 출력하고 인체가 정전 용량 스위치(25)로근접되지 않았을 때, 로우레벨의 신호를 출력토록 하여, 마이컴이 이를 인식토록 하는 것이다.

그러면 상기 정전 용량 스위치(25)에서 인체 접근여부를 판단하기 위한 원리를 살펴보면 다음과 같다.

도 5a는 정전 용량 스위치(25)의 동작원리를 설명하는 도면이다. 도 5b는 도 5a를 등가회로로 나타낸 회로도이다. 도 5a를 참조하면, 먼저 제1패턴(22)으로 일정 펄스신호가 공급되고, 상기 제1패턴(22)과 소정 거리 이격된 제2패턴(32)에서 인체 근접여부를 판단하게 된다. 이는 상기 제1패턴(22)으로 공급되는 펄스신호의 포지티브 에지와 네거티브 에지부분에서 상기 제2패턴(32)과의 프린징(35 : Fringing) 현상을 구현하게 된다.

즉, 제1패턴(22)과 제2패턴(32) 사이에는 전기장이 형성되는데, 상기 전기장으로부터 발생되는 전기적 신호는 제2패턴(32)을 통해 직류 형태의 신호로 검출된다. 그러나 정전 용량 스위치(25)로 인체가 근접될 경우에는 상기 전기장의 형성이 불규칙하게 이루어지며, 이는 제1패턴(22)을 통해 방사된 전기장이 인체에 의해 제2패턴(32)으로의 유입이 방해를 받기 때문이다.

따라서 제1 및 제2패턴(22,32) 사이는 정전 용량이 형성되어, 도 5b에 나타난 바와 같은 캐패시터(C)로 표현될 수 있다. 이 때, 사용자가 정전 용량 스위치(25)로 인체를 근접시킬 경우, 정전 용량 스위치(25)와 인체는 캐패시터가 병렬 접속된 것과 같은 현상을 얻을 수 있으며, 이로인해 상기 제1패턴(22) 및 제2패턴(32) 사이의 정전 용량은 증가된다. 이는 제1패턴(22)으로 인가되는 펄스신호의 미분율을 높이는 것으로 캐패시터(C) 및 저항(R)으로 이루어진 미분회로와 등가가 된다.

한편, 상기한 정전 용량 스위치(25) 및 멤브레인 스위치(40)로 구성된 2중키의 동작을 첨부된 예시도면에 의거 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 6은 기능모드와 헬프 키 모드에 따른 상기 2중키가 적용되는 전자렌지를 일실시예로 설명하기 위한 블록도이다. 먼저 도 6을 참조한 전자렌지는, 다수개 구비되는 정전 용량 스위치(25) 및 멤브레인 스위치(40)와, 상기 정전 용량 스위치(25) 및 멤브레인 스위치(40)로부터 스위칭 신호를 인가받아 해당 키에 따른 시스템 제어를 수행하기 위한 마이컴(60), 전자렌지의 기능을 제어하기 위한 프로그램을 저장시키기 위한 제1메모리부(62)와, 상기 정전 용량 스위치(25)의 동작에 따른 정보를 저장시키기 위한 제2메모리부(64)와, 상기 마이컴(60)으로부터 선택되는 메모리부의 인에이블 신호에 의해 마이컴(60)의 출력데이터를 절환시키기 위한 버퍼(61)와, 상기 버퍼(61)의 출력단에 접속되어 마이컴(60)의 기능제어를 위한 제어 데이터 및 헬프 기능에 따른 정보 데이터를 수행토록 하기 위한 구동부(68) 및 디스플레이부(66)로 구성된다.

그리고 상기 제1메모리부(62) 및 제2메모리부(64)를 마이컴(60)이 인에이블 시키기 위한 트랜지스터(Q,Q')가 구비된다.

이하, 상기 구성에 따라 본 발명이 적용되는 실시예의 작용을 설명하면 다음과 같다.

예컨대, 사용자가 전자렌지의 모드 설정에 익숙하지 않을 경우, 사용자는 정전 용량 스위치(25)로 인체(손가락)를 근접 또는 텃치한다. 그러면 상기 마이컴(60)은 정전 용량 스위치(25)의 동작을 인식하게 되어, 신호선(67)을 통해 로우레벨의 신호를 출력한다. 그리고 마이컴(60)은 상기 정전 용량 스위치(25)의 출력신호를 엔코딩하여 스위칭에 해당하는 어드레스를 생성한 후 신호선(63)으로 공급한다. 또한 마이컴(60)은 상기 트랜지스터(Q')를 턴온시킴과 동시에 트랜지스터(Q)를 턴오프시킴에 따라 제2메모리부(64)를 인에이블시켜 제2메모리부(64)에 저장된 데이터를 신호선(63)을 통해 마이컴(60)의 입력포트로 전송되도록 한다.

한편 상기 신호선(67)으로 인가되는 로우레벨의 신호는 버퍼(61)로 병렬 전송되어 버퍼(61)의 입력단 신호가 디스플레이부(66)로 접속되도록 하고 있다.

그러면 마이컴(60)은 제2메모리부(64)로부터 인가받은 정보 데이터를 상기 버퍼(61)로 인가하여, 디스플레이부(66)로 전송토록 함에 따라, 사용자는 상기 디스플레이부(66)에 표시된 정보로부터 해당 키의 작용을 인식하게 된다. 이 후, 사용자는 상기 정전 용량 스위치(25)로부터 얻어진 정보에 의해 해당 키의 동작을 수행하고자 한다면, 정전 용량 스위치(25)를 누르는데 이는 상기 멤브레인 스위치(40)의 접점을 형성시킨다.

따라서 마이컴(60)은 멤브레인 스위치(40)의 스위칭을 인식하여, 상기 스위칭에 따른 엔코딩신호를 어드레스로 생성시켜 상기 신호선(63)으로 공급한다. 그리고 상기 신호선(63)으로 하이레벨을 생성시켜 트랜지스터(Q)를 턴온시키므로서, 제1메모리부(62)의 제어 데이터를 리드하도록 한다. 이와 동시에 상기 신호선(67)의 하이레벨에 의해 버퍼(61)의 출력단은 구동부(68)로 접속되어, 마이컴(60)의 제어 데이터는 버퍼(61)를 통해 상기 구동부(68)로 인가된다. 이는 상기 멤브레인 스위치(40)에 해당하는 조리 모드로 전자렌지가 구동되는 것이다.

이상 설명된 바와 같이, 본 발명은 제1필름 및 제2필름으로 구성된 정전 용량 스위치와 상기 정전 용량 스위치의 하단부에 멤브레인 스위치를 구비하므로서, 2중키의 기능을 갖는 스위치가 필름 형태로 형성되어, 스위치의 부피가 최소화 됨에 따른 스위치 설치가 용이할 뿐만 아니라, 스위칭의 다기능화가 이루어짐에 따라 스위칭의 효율을 향상시키는 효과를 얻는다.

이상, 본 발명을 상기한 실시예를 들어 구체적으로 설명하였지만, 본 발명인 2중키 입력장치는 이에 제한되는 것이 아니고, 당업자의 통상의 지식범위내에서 그 변형이나 개량이 가능하다.

Claims

스위칭 시스템에 있어서,

소정 형상의 도체성 제1패턴(22)이 구비된 제1필름(20)과 상기 제1필름(20)과 접합되되 제1패턴(22)과 일정 거리 이격됨과 동시에 오버랩되지 않는 형상의 도체성 제2패턴(32)이 구비된 제2필름(30)으로 이루어진 정전 용량 스위치(25);

상기 정전 용량 스위치(25)의 하단부에 접합된 멤브레인 스위치(40);

상기 정전 용량 스위치(25)의 제1패턴(22)으로 특정 주파수의 펄스신호를 공급하기 위한 주파수 공급부(50); 및

상기 제2패턴(32)에서 유기되는 신호의 미분파형 변화를 검출하기 위한 신호 검출부(54)로 이루어진 것을 특징으로 하는 2중키 입력장치.
제 1항에 있어서, 상기 정전 용량 스위치(25)의 스위칭 신호는 시스템의 기능을 선택할 수 있도록, 상기 시스템의 기능을 디스플레이 하는 기능을 수행하기 위해 사용되며, 상기 멤브레인 스위치(40)의 스위칭 신호는 상기 시스템의 기능을 선택하기 위해 사용되는 것을 특징으로 하는 2중키 입력장치.