KR100621822B1

KR100621822B1 - 터치센서

Info

Publication number: KR100621822B1
Application number: KR1020040045937A
Authority: KR
Inventors: 유건식; 송종원
Original assignee: 유건식
Priority date: 2004-06-21
Filing date: 2004-06-21
Publication date: 2006-09-20
Also published as: KR20050120837A

Abstract

본 발명은 신체 접촉형 터치센서에 관한 것으로, 보다 단순화된 터치센싱 회로구성을 제공함으로서 건전지를 사용하는 휴대용 소형기기에 있어서 대기시 소모전류 및 사용부품수를 최소화하여준다.

감지금속편, 발진기, 정류기, 트랜지스터, 컬렉터, 에미터, 베이스, 버퍼, 인덕터, 캐패시터, 애노드, 캐소드, 대기시 소모전류

Description

터치센서{Touch Sensor}

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 터치센서의 회로도.

도 2는 하나의 IC 내부에 본 발명의 터치센서 회로를 여러개 사용하여 병렬검출포트를 구성한 내부 블럭도

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

100, 200, 300, 400: 신체 접촉용 감지금속편

101, 201, 301, 401: 발진부

102, 202, 302, 402: 정류부

103, 203, 303, 403: 출력부

10: 터치센서 IC

본 발명은 터치센서에 관한 것으로, 보다 상세하게는 신체의 일부 또는 손에 잡고 있는 도체 등이 단극의 감지금속편에 접촉되어 발진부의 발진작용을 억제할 때 발생하는 정류 전압의 차이를 이용하여 스위칭신호를 발생하게 하는 터치센서에 관한 것이다.

종래의 신체 접촉형 터치센서에는 두개의 전극판을 가지고 그 사이의 임피던스의 변화를 감지하는 방법이 있으나 두 극판을 동시에 접촉하여야 하며 두개의 극판을 장착하려면 기구적인 설계부위가 커지는 문제점이 있어서 근래에는 한개의 극판만을 사용하여 신체의 접촉을 검출하는 정전용량형 터치센서가 개발되어 사용되고 있다. 대한민국 등록실용신안공보 등록번호 20-0238102, 정전용량형 터치센서에 따르면 검출판, 발진기, 정류부, 차등증폭기, 비교기 및 기준전압설정부를 구성하여 단극의 검출판에서 들어오는 신체감지신호를 스위칭신호로서 발생시키는 방법을 채택하고 있다. 이 고안에 따르면 그 구조가 단순하여 소형 휴대용 기기에 사용할 수 있다고는 하나 아직도 구성 부품수가 많고 특히 능동소자 수가 많으므로 대기시 소모전류를 일정 수준이하로 구현하기 어려운 문제점이 있다.

따라서, 본 발명의 목적은 보다 적은 수의 부품으로, 보다 적은 대기시 소모전류를 가진 터치센서 회로를 제공하는데 있다. 우선 발진부의 회로를 최소화하여 간단히 구성하고 감지금속편과 발진부 트랜지스터의 컬렉터와 정류부의 입력을 하나로 묶어, 신체가 접촉할 시 발진억제작용과 충전전압 방전을 동시에 함으로서 정류전압의 차이가 간단하게 출력부에서 스위칭신호로 변환되게 함으로서, 종래의 방법에 포함하여 구성된 차등증폭기, 기준전압설정부 등의 부분을 생략하고 보다 적은 수의 부품을 사용하고, 특히 적은 수의 능동소자로 구성함으로서 대기시 소모전류를 최소화하는 터치센서를 구현함에 그 목적이 있다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 회로도로서 발진부, 정류부 및 출력부의 구성과 세부회로를 보여준다. 또한 도 2는 하나의 IC 내부에 본 발명의 터치센서회로를 여러개 사용하여 병렬검출포트를 구성한 내부 블럭도를 보여 준다. 도 1에 도시된 바와 같이 발진부(101)는 한 개의 NPN 트랜지스터(Q1)를 발진기로 사용하였으며 Q1의 컬렉터는 발진용 인덕터(L1)를 거쳐 전원전압(Vcc)에 연결되고, Q1의 에미터는 전류제한용 저항 R1을 거쳐 접지되고, Q1의 베이스는 바이어스용 저항 R2 및 캐패시터(C2)를 거쳐 각각 전원(Vcc)및 그라운드에 연결되고, Q1의 컬렉터와 에미터 사이에는 피드백용 캐패시터(C1)가 연결되어 한개의 트랜지스터를 사용한 간단한 발진회로를 구성한다. 여기에서 발진기 Q1은 L1, C1, 감지금속편(100)의 정전용량 및 주변 스트레이 임피던스에 의하여 결정되는 소정의 주파수로 발진하며 R2 또는 C2의 값의 선정에 따라 크기와 파형이 결정된다. 사용자 신체의 일부 혹은 손에 잡고 있는 도체가 접촉하는 감지금속편(100)은 발진기 Q1의 컬렉터에 연결되어 있으며, 여기에 또한 정류부(102)의 입력이 바로 연결되어 있다. 감지금속편(100)에 신체 등의 접촉이 없을 시에는, 발진부(100)로부터 발진신호가 정류부(102)의 입력으로 들어가 정류 다이오드 D1에 의하여 정류되어 직류전압으로 변환된 후 캐패시터 C3에 충전된다. 이때 D1의 애노드 쪽이 그라운드에 비하여 부전압이 된다. 그러면 이 부전압 신호는 버퍼/출력부(103)의 PNP 트랜지스터 Q2의 베이스에 인가되어 Q2를 도통시키고 따라서 Q2의 컬렉터는 Vcc 전압에 근접하는 논리적 HIGH 상태를 유지한다.

그리고 신체의 일부나 손으로 잡은 도체가 감지금속편(100)에 접촉하면 상대적으로 아주 큰 임피던스가 Q1의 컬렉터에 부가되는 관계로 회로내 발진임피던스의 불균형을 초래함으로 발진기 Q1은 발진을 중지하고 출력을 내지 못하며, 정류부(102)의 C3 양극판 사이에 충전 되어있는 부전압은 순식간에 신체를 통하여 방전되어버린다. 이와같이 Q2의 베이스에 인가된 부전압이 없어지면 PNP 트랜지스터인 Q2의 도통을 차단하고 Q2의 컬렉터에 연결되어 있는 출력단자는 그라운드에 근접하는 논리적 LOW상태가 된다. 따라서 전체의 시스템으로 볼때 신체의 접촉을 감지하여 출력이 HIGH 에서 LOW로 스위칭하는 신호를 얻게 되는 것이다. 여기에서 반전하는 스위칭 신호를 얻으려면 Q2 의 컬렉터에 또하나의 PNP 트랜지스터를 Q2 와 같은 방법으로 연결하면 LOW에서 HIGH로 변하는 반전신호를 만들 수 있다.

이렇게하여 적은 수의 부품을 가지고 신체접촉을 검출하는 스위칭신호를 얻을 수 있으며 시스템이 안정한 동작을 유지하면서 대기시 소모전류를 최소화하도록 발진부(100)의 R1, R2 와 출력부(103)의 R4 값을 최적치로 설정한다.

본 발명의 터치센서 회로는 그 구성 부품 하나하나를 개별 소자로 사용하여 조립한 모듈로 제조할 수도 있으며, 더 소형화를 위하여는 한개의 IC 안에 집적회로로서 실장할 수도 있다. 도 2에서는 하나의 IC 내부에 본 발명의 터치센서를 여러개 사용하여 병렬검출포트를 구성한 예를 보여준다. 복수개의 검출포트가 필요할 경우에 발진부, 정류부 및 출력부를 IC 내부에 병렬로 집적하여 실장하여 한개의 IC를 가지고 여러개의 신체접촉용 터치센서 검출포트를 구성할 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명의 터치센서는 단극의 신체접촉용 감지금속편을 사용하여 사용자의 신체의 일부 또는 손에 잡고 있는 도체 등의 접촉을 검출하고 이를 논리적 스위칭신호로 변환, 출력하여 주는 것으로서 종래의 방법에 비하여 부품의 수를 최소화함으로서 실장 부피를 작게하여주고 대기시 소모전류를 최소화하여 휴대용 단말기 등에 설치사용시 전력 절감을 하여 줌으로서 기기의 소형화, 전원의 장시간 사용 등의 효과를 제공한다.

Claims

사용자의 신체의 일부 또는 손 등에 잡고 있는 도체의 접촉 유무를 감지하는 단극의 감지금속편과,

상기 신체 등의 접촉이 없을 경우에 소정의 발진주파수로 정상적인 발진하는 발진부와,

상기 발진부에서 출력된 발진신호를 받아 직류전압으로 변환하는 정류부와,

상기 정류부의 출력 전압에 따라 논리적 스위칭신호를 변환, 출력하는 출력부로 구성된 터치센서에 있어서,

상기 발진부는 발진동작을 위한 능동소자로서 한개의 발진용 NPN 트랜지스터(Q1)를 사용하고 상기 NPN 트랜지스터의 컬렉터에는 발진용 인덕터(L1)가 전원전압(Vcc)으로 연결되고, 컬렉터와 에미터사이에는 캐패시터(C1)가 병렬 연결되고 에미터에는 전류제어용 저항(R1)이 접지로 연결되고, 베이스에는 바이어스용 제2저항(R2)과 제2캐패시터(C2)가 연결되어 제2저항은 전원전압(Vcc)으로, 제2캐패시터(C2)는 접지로 연결된 발진기로 구성되고,

상기 감지금속편은 신체 등의 접촉이 있을 경우에 상기 발진부의 발진출력을 억제하기위하여 상기 발진용 NPN 트랜지스터(Q1)의 컬렉터에 직접 연결되고,

또한 상기 정류부의 입력도 상기 발진용 NPN 트랜지스터(Q1)의 컬렉터에 연결되어 구성된 것을 특징으로 하는 터치센서.
제1항에 있어서,

상기 발진부, 정류부 및 출력부는 하나의 집적회로(IC)안에 단수 혹은 복수로서 내장되어 단수 혹은 복수의 신체접촉용 검출포트를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 터치센서.