KR100859318B1 - Two-stage switch using capacitance sensor and mechanical contactor switch - Google Patents
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Abstract
본 발명은 정전용량센서와 기계적 접점스위치가 결합되어 하나의 스위치에 두가지 입력을 할 수 있는 2단 스위치에 관한 것으로서, 접촉에 의해서는 상기 정전용량센서가 작동하여 상기 기계적 접점 스위치의 기능을 시각적이나 청각적으로 알려주고, 압력이 가해졌을 때에 상기 기계적 접점 스위치가 동작한다. 본 발명에 의하면, 스위치가 하나의 지점에서 두가지의 입력을 받아들일 수 있기 때문에, 적은 면적과 버튼수로 종래와 동일한 기능을 수행할 수 있게 되어 키패드의 크기가 작아진다는 장점이 있고, 스위치의 기능을 청각적이나 시각적으로 사전에 알 수 있기 때문에 시력이 불편한 사람이나 시야를 어느 곳에 고정시키고 스위치를 조작해야 하는 경우(예: 운전중) 등에 있어서 키 조작을 편리하게 할 수 있다는 장점이 있다. The present invention relates to a two-stage switch in which a capacitive sensor and a mechanical contact switch are combined to input two inputs to a single switch. The contact of the capacitive sensor operates to visualize the function of the mechanical contact switch. The mechanical contact switch operates when audibly informed and pressure is applied. According to the present invention, since the switch can accept two inputs at one point, the same function can be performed with a smaller area and the number of buttons, thereby reducing the size of the keypad. Since the function can be known audibly or visually in advance, there is an advantage in that the key can be conveniently used when a person who has difficulty in vision or when the field of view needs to be fixed and the switch is operated (for example, while driving).
2단 스위치, 돔 스위치, 정전용량센서, 기계적 접점 스위치, 시분할 2-stage switch, dome switch, capacitive sensor, mechanical contact switch, time division
Description
도 1은 본 발명에 따른 2단 스위치를 설명하기 위한 도면;1 is a view for explaining a two-stage switch according to the present invention;
도 2 내지 도 4는 도1의 2단 스위치의 응용예를 설명하기 도면들;2 to 4 illustrate an application example of the two-stage switch of FIG. 1;
도 5는 돔 스위치에 대한 본 발명에 따른 2단 스위치를 설명하기 위한 도면;5 is a view for explaining a two-stage switch according to the present invention for a dome switch;
도 6은 도 5의 타이밍 컨트롤러(170)의 회로도;6 is a circuit diagram of the
도 7은 도 6의 타이밍도;7 is a timing diagram of FIG. 6;
도 8은 도 5의 도전성 돔형 누름판(140)의 접촉시점에 따른 타이밍도;FIG. 8 is a timing diagram according to a contact point of the conductive
도 9는 도 5의 도전성 돔형 누름판(140)의 누름 시점에 따른 타이밍도이다.FIG. 9 is a timing diagram according to a pressing time of the conductive
<도면의 주요부분에 대한 참조번호의 설명><Description of reference numbers for the main parts of the drawings>
10: 정전용량센서의 감지단자10: detection terminal of the capacitive sensor
20: 기계적 접점 방식 스위치20: mechanical contact switch
110: 케이스 120: 도광판110: case 120: light guide plate
130: 스위치 고정판 140: 도전성 돔형 누름판130: switch fixing plate 140: conductive dome type pressure plate
150a, 150b: PCB 패턴 160: PCB 기판150a, 150b: PCB pattern 160: PCB substrate
170: 타이밍 컨트롤러 180: 정전용량센서170: timing controller 180: capacitive sensor
본 발명은 2단 스위치에 관한 것으로서, 특히 정전용량센서와 기계적 접점 방식 스위치를 함께 사용하는 2단 스위치에 관한 것이다. The present invention relates to a two-stage switch, and more particularly, to a two-stage switch using a capacitive sensor and a mechanical contact type switch together.
종래의 기계적 접점 방식 스위치나 정전용량센서는 하나의 지점에서 한가지의 입력 밖에 받아들일 수 없어서, 다기능적으로 사용할 수가 없었다. 하나의 스위치에 두가지 입력을 행할 수 있다면 적은 버튼 수로 종래와 동일한 기능을 수행하는 키패드를 얻을 수 있을 것이고, 아래에서 후술하는 바와 같이 시력이 불편한 사람이나 시야를 어느 곳에 고정시키고 스위치를 조작해야 하는 경우(예: 운전중)에 있어서도 매우 편리할 것이다. Conventional mechanical contact switches or capacitive sensors cannot accept only one input at a single point, and thus cannot be used multifunctionally. If two inputs can be made to a single switch, a keypad capable of performing the same function as a conventional method can be obtained with a small number of buttons. As described below, when a person who has difficulty in sight or a field of vision needs to be fixed and the switch is operated. It will also be very convenient (e.g. while driving).
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 하나의 지점에서 두가지의 입력을 받아들일 수 있는 2단 스위치를 제공하는 데 있다. An object of the present invention is to provide a two-stage switch capable of accepting two inputs at one point.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 예에 따른 2단 스위치는, 정전용량센서와 기계적 접점스위치가 결합되어 하나의 스위치에 두가지 입력을 할 수 있는 것을 특징으로 한다. The two-stage switch according to an embodiment of the present invention for achieving the above technical problem, the capacitive sensor and the mechanical contact switch is characterized in that the two inputs to one switch.
이 때, 접촉에 의해서는 상기 정전용량센서가 작동하여 상기 기계적 접점 스위치의 기능을 시각적이나 청각적으로 알려주고, 압력이 가해졌을 때에 상기 기계적 접점 스위치가 동작하도록 하는 것이 바람직하다. At this time, it is preferable that the capacitive sensor operates by contact to visually or audibly inform the function of the mechanical contact switch, and to operate the mechanical contact switch when pressure is applied.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 다른 예에 따른 2단 스위치는, PCB 기판; 상기 PCB 기판 상에 설치되는 도전성 돔형 누름판; 상기 PCB 기판과 상기 도전성 돔형 누름판의 접촉 사이에 개재되는 제1 도전성 PCB 패턴; 상기 도전성 돔형 누름판이 들 떠 있는 곳에 위치하도록 상기 PCB 기판 상에 설치되는 제2 도전성 PCB 패턴; 정전용량센서 감지선을 통하여 상기 제1 도전성 PCB 패턴과 연결되는 정전용량센서; 상기 제1 도전성 PCB 패턴과 연결되는 돔 스위치 출력선; 및 상기 돔 스위치 출력선과 상기 정전용량센서 감지선을 시분할하여 사용하는 타이밍 컨트롤러;를 구비하는 것을 특징으로 한다. Two-stage switch according to another embodiment of the present invention for achieving the above technical problem, a PCB substrate; A conductive dome press plate installed on the PCB substrate; A first conductive PCB pattern interposed between the PCB substrate and the conductive domed pressure plate; A second conductive PCB pattern installed on the PCB substrate such that the conductive domed pressure plate is in a floating position; A capacitive sensor connected to the first conductive PCB pattern through a capacitive sensor sensing line; A dome switch output line connected to the first conductive PCB pattern; And a timing controller configured to time-division the dome switch output line and the capacitive sensor sensing line.
이하에서, 본 발명의 바람직한 실시예들을 첨부한 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 아래의 실시예는 본 발명의 내용을 이해하기 위해 제시된 것일 뿐이며 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 기술적 사상 내에서 많은 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명의 권리범위가 이러한 실시예에 한정되는 것으로 해석돼서는 안 된다. Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, preferred embodiments of the present invention will be described in detail. The following examples are only presented to understand the content of the present invention, and those skilled in the art will be capable of many modifications within the technical spirit of the present invention. Therefore, the scope of the present invention should not be construed as being limited to these examples.
도 1은 본 발명에 따른 2단 스위치를 설명하기 위한 도면이다. 도 1을 참조 하면, 본 발명은 종래의 기계적 접점 방식 스위치(20) 위에 정전용량센서의 감지단자(10)가 위치한다. 그러면 하나의 스위치에서 2가지 인식 즉, 접촉에 의한 정전용량센서 인식과 압력에 의한 기계적 접점방식 스위치 인식을 할 수 있게 된다. 정전용량센서는 도시를 생략하였다. 1 is a view for explaining a two-stage switch according to the present invention. Referring to FIG. 1, in the present invention, a
본 발명의 장점은 도2와 같이 하나의 입력키에 두가지 입력을 할 수 있기 때문에 적은 면적과 버튼수로 종래와 동일한 기능을 수행할 수 있게 되어 키패드의 크기가 작아진다는 장점이 있다. The advantage of the present invention is that since two inputs can be made to one input key as shown in Fig. 2, the same function as the conventional method can be performed with a small area and the number of buttons, thereby reducing the size of the keypad.
그리고, 정전용량센서의 감지단자(10)에 접촉이 이루어졌을 때 도 3과 같이 음석이나 소리로써 스위치의 기능을 알려준다면 시력이 불편한 사람이나, 시야를 어느 곳에 고정시키고 스위치를 조작해야 할 경우(예: 자동차 운전자)에 키 조작을 편리하게 할 수 있다는 장점이 있다. 즉, 2단 스위치의 정전용량센서 감지단자(10)에 접촉이 이루어지면 음성신호나 소리로써 해당 스위치의 기능을 알려주고, 사용자는 이를 듣고 바로 그 스위치에 압력을 가하여 기계적 접점 방식 스위치(20)를 동작시키면, 시력이 불편한 사람의 경우나, 스위치 작동시 스위치를 보지 못하고 작동해야 할 경우에도 스위치의 기능을 소리로서 듣고 조작할 수 있게 된다. And, when the contact is made to the
또한, 정전용량센서 감지단자(10)에 접촉이 이루어졌을 경우 도 4처럼 LED나 기타의 발광장치로 스위치의 기능을 알려준다면 어두운 환경에서 스위치를 조작해야 할 경우 키 조작을 편리하게 할 수 있다. In addition, when contact is made to the capacitive
도 5는 돔 스위치에 대한 본 발명에 따른 2단 스위치를 설명하기 위한 도면이다. 도 5를 참조하면, PCB 기판(160) 상에는 도전성 PCB 패턴(150a, 150b)이 형 성되어 있으며, 제1 PCB 패턴(150a)은 도전성 돔형 누름판(140)과 PCB기판(160)의 접촉 사이에 개재되며, 제2 PCB 패턴(150b)은 도전성 돔형 누름판(140)이 들떠 있는 곳에 위치한다. 도전성 돔형 누름판(140) 상에는 스위치 고정판(130)이 덮혀진다. 스위치 고정판(130) 상에는 도광판(120) 및 케이스(110)가 설치된다.5 is a view for explaining a two-stage switch according to the present invention for the dome switch. Referring to FIG. 5,
도전성 돔형 누름판(140)은 돔 스위치의 누름판 역할을 함과 동시에 정전용량센서(180)의 감지단자 역할을 함께 한다. 즉, 사용자가 케이스(110)에 접촉하면 도전성 돔형 누름판(140), 제1 PCB 패턴(150a), 및 정전용량센서 감지선(H)을 통하여 정전용량센서(180)에 전기적 신호가 입력되어 정전용량센서(180)가 동작한다. The conductive dome type
도전성 돔형 누름판(140)의 접촉 이후에 더 큰 힘, 즉 압력이 가해지면 도전성 돔형 누름판(140)은 제2 PCB 패턴(150b)과 접촉하게 되어 돔 스위치 출력선(G)과 돔 스위치 입력선(K)이 서로 연결되어 돔 스위치가 동작한다.When a larger force, that is, a pressure is applied after the contact of the conductive
도전성 돔형 누름판(140)을 정전용량센서(180)의 감지단자로 사용하기 때문에 돔 스위치 출력선(G)과 정전용량센서 감지선(H)은 시분할하여 사용해야 한다. 이렇게 시분할하여 사용할 경우 돔 스위치 출력선(G)과 정전용량센서 감지선(H)은 인에이블(enable)될 경우 각각의 신호를 갖게 되고, 디스인에이블(disenable)될 경우에는 하이 임피던스(high impedance)가 되어야 한다. Since the conductive dome type
도 6은 도 5의 타이밍 컨트롤러(170)의 회로도이다. 도 6을 참조하면, 정전용량센서 출력선(I)은 도전성 돔형 누름판(140)에 접촉이 이루어졌을 경우 로우(low)를 출력하고, 돔 스위치 출력선(G)은 도전성 돔형 누름판(140)이 눌려 제2 PCB 패턴(150b)과 제1PCB패턴(150a)이 서로 연결되었을 때 로우(low)를 출력한다. 6 is a circuit diagram of the
도 7은 도 6의 타임도이다. 여기서, LF가 하이(high)일 경우는 구간Y에 해당하여 정전용량센서가 동작하고, LF가 로우(low)일 경우는 구간 Z로서 돔스위치가 동작한다. 7 is a time diagram of FIG. 6. In this case, when the LF is high, the capacitive sensor operates in correspondence to the section Y, and when the LF is low, the dome switch operates as the section Z.
LF가 하이(high, 정전용량센서 동작구간)일 경우 정전용량센서 인에이블선(J)이 하이(high)가 되어 돔 스위치 출력선(G)과 정전용량센서 감지선(H)에서 감지신호가 발생한다. 이 때, LF가 하이(high)이므로 U3B의 AND 게이트에 의하여 U2B의 클락(clock)으로 FF가 입력되어 정전용량센서 출력선(I)의 출력이 U2B를 통해 정전용량센서 최종출력선(M)으로 출력되고, U3A의 AND 게이트의 1번 단자가 로우(low)로 입력되어 U2A쪽으로는 클락(clock)이 입력되지 않아서 이전 출력값(Z구간의 출력 L)을 유지한다. When LF is high (capacitive sensor operating section), the capacitive sensor enable line (J) becomes high (high), so that the detection signal from the dome switch output line (G) and the capacitive sensor detection line (H) Occurs. At this time, since LF is high, FF is input to the clock of U2B by the AND gate of U3B so that the output of the capacitive sensor output line I passes through the U2B capacitive sensor final output line M. The first terminal of the AND gate of U3A is input low and no clock is input to the U2A side to maintain the previous output value (output L of Z section).
LF가 로우(low, 돔스위치 동작구간)일 경우에는 정전용량센서 인에이블선(J)이 로우(low)가 되어 돔 스위치 출력선(G)과 정전용량센서의 감지선(H)에서 감지신호가 발생하지 않는다. 이 때 Q1 TR의 베이스(base)에 하이(high)가 입력되어 Q1이 턴온되므로 VCC에 풀업(pull up)이 걸린 형태가 되어 U2A의 D로 하이(high)가 입력된다. 즉, 도전성 돔형 누름판(140)을 눌러 제2PCB 패턴(150b)과 제1PCB패턴(150a)이 연결되면 돔 스위치 입력선(K)과 돔 스위치 출력선(G)이 연결되어, U2A의 D에 로우(GND)가 입력되고 도전성 돔형 누름판(140)을 누르지 않았을 경우에는 U2A의 D에 하이(high)가 입력된다. 이때의 U2B는 클락(clock)이 입력되지 않아서 이전 출력값(Y구간의 출력 M)을 유지하고 있고, U2A의 클락(clock)만 입력되어 돔 스위치 출력선(G)의 출력이 스위치 최종출력선(L)으로 출력된다. When LF is low, the capacitive sensor enable line J becomes low to detect the signal at the dome switch output line G and the sensing line H of the capacitive sensor. Does not occur. At this time, high is input to the base of Q1 TR and Q1 is turned on, so a pull-up is applied to VCC, and high is input to D of U2A. That is, when the
위와 같이 LF가 주지적으로 하이, 로우를 반복하면 돔 스위치와 정전용량센서가 반복적으로 동작하여 도전성 돔형 누름판(140)을 공유하여 사용할 수 있게 된다. 동작주기는 사람의 접촉주기보다 짧게 설정하는 것이 바람직하며, 듀티(duty)는 임의적으로 설정가능하다. As described above, if the LF is repetitively high and low, the dome switch and the capacitive sensor are repeatedly operated to share the conductive dome type
도 8은 도전성 돔형 누름판(140)의 접촉시점에 따른 타이밍도이다. 도 8을 참조하면, 도전성 돔형 누름판(140)의 접촉시점이 정전용량센서 동작구간 즉, Y구간일 경우에는, 정전용량센서 출력선(I)은 접촉시점에 로우(low)가 되고, 정전용량센서 출력선(I)이 로우(low)가 된 이후 U2B의 클락(clock)이 다음번 하이 에지(high edge)일 때 정전용량센서 최종출력선(M)이 로우(low)가 된다. 8 is a timing diagram according to a contact point of the conductive
도전성 돔형 누름판(140)의 접촉시점이 돔 스위치 동작구간 즉, Z구간일 경우에는, 다음번 정전용량센서 동작구간에서 정전용량센서 출력선(I)의 출력이 발생하고, 정전용량센서 최종출력선(M)은 정전용량센서 출력선(I)이 로우 발생 이후 U2B의 클락(clock)이 하이 에지(high edge)일 때 정전용량센서 최종출력선(M)이 로우(low)로 된다. When the contact point of the conductive dome
도 9는 도전성 돔형 누름판(140)의 누름 시점에 따른 타이밍도이다. 도 9를 참조하면, 도전성 돔형 누름판(140)의 누름 이전에 접촉이 이루어져야 하므로, 정전용량센서 출력선(I)과 정전용량센서 최종출력선(M)은 로우(Low)가 된다. 9 is a timing diagram according to a pressing time point of the conductive
도전성 돔형 누름판(140)의 누름시점이 정전용량센서의 동작구간 즉, Y구간일 경우에는, 다음번 스위치 동작구간의 U2A의 클락(clock)이 하이 에지(high edge)에서 돔 스위치 최종출력선(L)이 로우(low)가 된다. 또한 도전성 돔형 누름판(140)이 눌리면 돔 스위치 입력선(GND, K)과 돔 스위치 출력선(G) 및 정전용량 감지선(H)이 연결되어 정전용량센서 감지선(H)의 출력이 로우(low)가 된다. If the pressing point of the conductive
도전성 돔형 누름판(140)의 누름시점이 돔 스위치 동작구간일 경우 즉, Z구간일 경우에는, 돔 스위치 출력선(G)이 로우(low)가 된 이후 U2A의 클락(clock)이 다음번 하이 에지(high edge)일 때 돔 스위치 최종 출력선(M)이 로우(low)가 된다. When the pressing point of the conductive dome
상술한 바와 같이 본 발명에 의하면, 스위치가 하나의 지점에서 두가지의 입력을 받아들일 수 있기 때문에, 적은 면적과 버튼수로 종래와 동일한 기능을 수행할 수 있게 되어 키패드의 크기가 작아진다는 장점이 있고, 스위치의 기능을 청각적이나 시각적으로 사전에 알 수 있기 때문에 시력이 불편한 사람이나 시야를 어느 곳에 고정시키고 스위치를 조작해야 하는 경우(예: 운전중) 등에 있어서 키 조작을 편리하게 할 수 있다는 장점이 있다. As described above, according to the present invention, since the switch can accept two inputs at one point, it is possible to perform the same function as the conventional method with a small area and the number of buttons, thereby reducing the size of the keypad. Since the function of the switch can be known audibly or visually in advance, it is convenient to operate the key in people who have difficulty in vision or when fixing the field of vision and operating the switch (for example, while driving). There is this.
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