KR20000072889A

KR20000072889A - 접촉 스위치 장치

Info

Publication number: KR20000072889A
Application number: KR1019990015831A
Authority: KR
Inventors: 최석권
Original assignee: 구자홍; 엘지전자 주식회사
Priority date: 1999-05-03
Filing date: 1999-05-03
Publication date: 2000-12-05
Also published as: KR100364715B1

Abstract

본 발명은 접촉 스위치 장치(TOUCH SWITCHING SYSTEM)에 관한 것으로서, 특히 스위치 접촉시 인체가 가지고 있는 정전기에 의한 전기충격감을 방지할 수 있도록 한 접촉 스위치 장치에 관한 것이다.

본 발명은 접촉 스위치와 접촉 인식회로 사이에서 정전기를 차단하는 수단을 구비함을 특징으로 하는 접촉 스위치 장치로서; 접촉 스위치와 접촉 인식회로 사이에서 정전기를 차단하는 수단으로서 용량성 수단을 개입시킴을 특징으로 하며, 특히, 스위치 구조물이 장착되는 인쇄회로기판(PCB)을 정전기 차단용 용량성 소자로 이용함으로써 접촉 스위치 조작시에 정전기의 방전경로를 차단하고, 정전기에 의한 전기충격감을 배제시킬 수 있도록 한 접촉 스위치 장치를 제공한다.

또한 본 발명은 접촉 스위치와 접촉 인식회로 사이에서 정전기를 차단하는 수단을 개입시키는 것과 함께, 방전을 더욱 효과적으로 차단하기 위하여 스위치 패턴과 인식회로 사이를 소정의 이격거리 조건을 만족하도록 구성함으로써 정전기를 더욱 효과적으로 차단함을 특징으로 하는 접촉 스위치 장치를 제공한다.

Description

접촉 스위치 장치{TOUCH SWITCHING SYSTEM}

종래의 접촉 스위치 장치의 구조 및 회로구성을 도1에 나타내었다.

사용자에 의한 스위치 접촉을 감지하는 접촉 스위치부(1)와, 상기 접촉 스위치부(1)에 사용자의 접촉여부를 인식하는 접촉 인식부(2)와, 상기 접촉 인식부(2)에 소정의 신호를 인가하여 사용자의 접촉여부에 따른 응답신호를 받아 스위치 접촉을 판별하고 해당 기능의 기기동작 제어를 수행하는 마이컴(3)으로 이루어진다.

여기서, 접촉 스위치부(1)는; 인쇄회로기판(PCB)(101)의 하측면에 회로연결을 위한 도전성 패턴부(102)를 구비하고, 상기 도전성 패턴부(102)에 도전성 연결핀(103)을 납땜 접속하며, 도전성 연결핀(103)에는 탄소 소재로 된 고무봉(104)을 끼워 결합하고 그 탄소 고무봉(104)의 선단부에 도전성 도금이 이루어진 스위치 놉(Knob)(105)을 대향시켜 설치한 구조를 이룬다.

그리고, 접촉 인식부(2)는; 저항(R1,R2,R3) 및 콘덴서(C1)와 트랜지스터(Q1)로 이루어지는 접촉감지회로(201)와 펄스발생회로(202)로 이루어지는데, 접촉 감지회로(201)는 마이컴(3)으로부터 펄스신호를 입력받아 상기 접촉 스위치부(1)에 사용자의 접촉여부에 따른 감지신호를 생성하며, 이 감지신호는 펄스 발생부(202)에 입력되어 사용자 스위치 접촉에 대응하는 응답신호로서 마이컴(3)에 펄스신호의 형태로 제공된다.

상기 접촉 스위치부(1)와 접촉 인식부(2)는 기기의 스위치 갯수에 대응하여 n개가 구비될 수 있다.

이와같이 구성된 종래의 접촉 스위치 장치의 동작은 다음과 같이 이루어진다.

사용자가 스위치 놉(105)을 접촉하면(통상 손가락으로 가볍게 접촉하게 된다) 인체가 가지고 있는 정전용량에 의하여 접촉 인식부(2)의 접촉 감지회로(201)의 전위(Vcc)가 도전성 패턴부(102)와 연결핀(103), 탄소 고무봉(104), 스위치 놉(105)을 통해서 충전되고, 인체에 충전된 이 전위는 트랜지스터(Q1)의 에미터에 마이컴(3)으로부터 인가되는 펄스신호가 로우레벨일 때 트랜지스터(Q1)를 스위칭 온 시키게 된다.

이에 따라 트랜지스터(Q1)의 콜렉터에서 발생되는 펄스성 감지신호가 펄스 발생부(202)에 입력되고, 펄스발생부(202)는 입력된 펄스성 감지신호를 클럭신호(CLK)로 하여 상기 마이컴(3)으로부터 트랜지스터(Q1)의 에미터에 인가되는 신호와 동일한 펄스를 만들어서 응답신호로서 출력(OUT)하고, 이 응답 펄스신호를 마이컴(3)에서 받아서 어떤 스위치가 접촉되었는가를 판별하여 해당 기능의 기기 제어를 수행하게 되는 것이다.

즉, 사용자의 손가락 등이 기기의 스위치 놉에 접촉되는 기간 동안만 마이컴에서 출력되는 기준펄스신호와 동일한 펄스가 응답신호로서 마이컴에 입력되므로 마이컴은 인체 접촉에 의한 스위치 인식과 해당 기능의 제어를 가능하게 되는 것이다.

그러나, 이와같은 종래의 접촉 스위치 장치는 다음과 같은 문제점이 있다.

주변환경이 건조하거나 스위치 조작자가 입고 있는 의복 등의 환경적 조건에 따라 사람의 몸에는 수kV의 높은 정전기가 발생한다.

이러한 정전기를 가지고 있는 사용자가 접촉 스위치를 조작하게 되면 인체에 분포하고 있던 고압의 정전기가 상기 도전성을 가지고 있는 스위치 놉, 탄소 고무봉, 연결핀을 통해서 기기 회로부에 방전된다.

이와같이 고전위의 정전기가 순간적으로 방전될 때 사용자는 정전기 방전에 따른 전기적 충격을 받게 된다.

물론 이 전기충격은 인체에 심한 위해를 가할 정도는 아니지만, 심리적인 위축감을 주게 되고, 깜짝 놀라게 되거나 불쾌감을 느끼게 된다.

따라서, 심리적으로 볼 때 사용자는 접촉 스위치의 조작시마다 정전기에 의한 전기충격감을 경험적으로 떠올리게 되고, 이러한 점은 조건 반사적으로 사용자의 스위치 조작에 대한 불안감, 불쾌감이나 위축감을 주게되는 것이다.

본 발명은 접촉 스위치와 접촉 인식회로 사이에서 정전기를 차단하는 수단을 구비함으로써 접촉 스위치 조작시에 정전기에 의한 전기충격이나 이로 인한 불쾌감, 위축감 등을 받지 않도록 함을 특징으로 하는 접촉 스위치 장치를 제공한다.

본 발명은 접촉 스위치와 접촉 인식회로 사이에서 정전기를 차단하는 수단으로서 용량성 수단을 개입시킴으로써 접촉 스위치 조작시에 정전기의 방전 경로를 차단하여 정전기에 의한 전기충격감을 배제시킬 수 있도록 함을 특징으로 하는 접촉 스위치 장치를 제공한다.

본 발명은 접촉 스위치와 접촉 인식회로 사이에서 정전기를 차단하는 수단으로서 용량성 수단을 개입시키되, 스위치 구조물이 장착되는 인쇄회로기판(PCB)을 정전기 차단용 용량성 소자로 이용함으로써 접촉 스위치 조작시에 정전기의 방전경로를 차단하고, 정전기에 의한 전기충격감을 배제시킬 수 있도록 한 접촉 스위치 장치를 제공한다.

본 발명은 접촉 스위치와 접촉 인식회로 사이에서 정전기를 차단하는 수단을 개입시키는 것과 함께, 방전을 더욱 효과적으로 차단하기 위하여 스위치 패턴과 인식회로 사이를 소정의 이격거리 조건을 만족하도록 구성함으로써 정전기를 더욱 효과적으로 차단함을 특징으로 하는 접촉 스위치 장치를 제공한다.

도1은 종래의 접촉 스위치 장치의 구조 및 회로구성을 나타낸 도면

도2는 본 발명의 접촉 스위치 장치의 구조를 나타낸 도면

도3은 본 발명의 접촉 스위치 장치의 상,하 스위치패턴을 나타낸 도면

도4는 본 발명의 접촉 스위치 장치의 복수개의 스위치에 대응하는 상,하 스위치패턴을 나타낸 도면

도2는 본 발명의 접촉 스위치 장치에서 접촉 스위치부의 일실시예 구조를 나타내며, 도3은 도2의 접촉 스위치 구조에서 인쇄회로기판 상측의 패턴부와 하측의 패턴부를 나타내며, 도4는 본 발명의 접촉 스위치 장치의 다른 실시예로서 3개의 접촉 스위치를 구성하는 경우 인쇄회로기판 상측의 패턴부와 하측의 패턴부를 나타내고 있다.

본 발명의 접촉 스위치 장치는; 사용자에 의한 스위치 접촉을 감지하며 사용자의 정전기 방전경로를 차단하는 접촉 스위치부와, 상기 접촉 스위치부에 사용자의 접촉여부를 인식하는 접촉 인식부와, 상기 접촉 인식부에 소정의 신호를 인가하여 사용자의 접촉여부에 따른 응답신호를 받아 스위치 접촉을 판별하고 해당 기능의 기기동작 제어를 수행하는 마이컴으로 이루어 지는데, 여기서 접촉 인식부와 마이컴의 회로 구성과 작용은 상기 도1에서와 동일하다.

도2에는 본 발명의 접촉 스위치부(4)의 스위치 구조를 나타내었다.

인쇄회로기판(PCB)(401)을 유전체로 하는 용량성 소자로서 정전기를 차단하기 위하여 인쇄회로기판(401)의 상하측면에 서로 대향하는 상측 도전성 패턴부(402) 및 하측 도전성 패턴부(403)를 형성하였다.

상측 도전성 패턴부(402)의 중앙에는 스위치 조작에 따른 패턴부의 부식을 방지하기 위하여 탄소 코팅부(404)를 형성하였다.

상기 탄소 코팅부(404)에는 탄소 고무봉(405)의 일단이 대향하며 탄소 고무봉(405)에는 스위치 놉(406)이 끼워맞춤 등의 구조로 일체화 된다.

여기서, 상하측 도전성 패턴부(402)(403)는 도3에 도시한 바와같이 일정한 면적(S)을 가지도록 형성함으로써, 인쇄회로기판(PCB)(401)의 유전율(ρ)과 두께(l)를 고려할 때 상하측 도전성 패턴부(402)(403) 및 인쇄회로기판(401)에 의한 용량성 소자의 용량값은 대략 ρ·S/l 값을 가지게 된다.

도2 및 도3과 같이 구성된 본 발명의 접촉 스위치 장치에 의하면 인체가 가지는 정전기의 방전경로가 용량성 소자에 의해서 차단된다.

사용자가 스위치 조작을 위해서 스위치 놉(406)에 접촉하면 인체가 가지는 정전용량과 인쇄회로기판(401)과 상하측 도전성 패턴부(402)(403)로 이루어지는 용량성 소자의 정전용량이 직렬로 연결된 상태가 된다.

이때 인체의 정전기는 직류성분이므로 인쇄회로기판(401)과 상하측 도전성 패턴부(402)(403)로 이루어지는 용량성 소자에 의해 차단되어 접촉 인식부(2)로 전달(방전)될 염려가 없다.

그리고, 이와같이 정전기 방전경로가 차단된 상태에서, 도1에서와 마찬가지로; 인체가 가지는 정전용량 및 상기 용량성 소자에 의한 정전용량에 의하여 접촉 인식부(2)의 접촉 감지회로(201)의 전위(Vcc)가 하측 도전성 패턴부(403)-PCB(401) -상측 도전성 패턴부(403)-탄소 코팅부(404)-탄소 고무봉(405)-스위치 놉(406)을 통해서 충전되고, 인체에 충전된 이 전위는 트랜지스터(Q1)의 에미터에 마이컴(3)으로부터 인가되는 펄스신호가 로우레벨일 때 트랜지스터(Q1)를 스위칭 온 시키게 된다.

즉, 사용자의 손가락 등이 기기의 스위치 놉에 접촉되는 기간 동안만 마이컴에서 출력되는 기준펄스신호와 동일한 펄스가 응답신호로서 마이컴에 입력되므로 마이컴은 인체 접촉에 의한 스위치 인식과 해당 기능의 제어를 가능하게 되는 것이며, 이때 인체가 가지는 정전기는 방전경로를 차단당한 상태이므로 정전기에 의한 전기충격감으로부터 사용자는 자유롭게 된다.

도4는 본 발명의 접촉 스위치 장치의 다른 실시예로서 3개의 스위치 구조에 대응하는 3쌍의 용량성 소자(상하측 도전성 패턴부 3쌍 형성)를 형성한 경우이며, 또한 공기를 매질로 하는 정전기 방전에 대한 대응책으로 소정의 설정된 이격거리(t,2t)를 준 경우를 보이고 있다.

여기서 이격거리(t)는 도전성 패턴부(402)(403)의 외곽으로부터 인쇄회로기판(401)의 가장자리 까지의 거리를 나타내며, 2t는 도전성 패턴부(402)와 접촉 인식부(2)와의 이격거리를 나타낸다.

이 거리(t)(2t)는 정전기의 전압범위와 회로의 동작전압 범위 등에 따라서 적절하게 설정한다.

또한, 상측의 도전성 패턴부(402)에서 공기를 매질로 하여 하측 도전성 패턴부(403)로 정전기 방전경로가 이루어진다는 가정하에서 볼 때 그 방전경로의 총 길이는 대략 t(상측 도전성 패턴부(402)의 외곽으로부터 PCB 상측면 가장자리 까지의 거리)+t(PCB의 하측면 가장자리로부터 하측 도전성 패턴부(403) 까지의 거리)=2t 정도가 될 것이므로 도전성 패턴부(402)와 접촉 인식부(2) 사이를 2t정도 이격시키면 공기를 매질로 할 수 있는 정전기 방전경로 또한 완벽하게 차단할 수 있게 되는것이다.

본 발명의 접촉 스위치 장치는 인체의 스위치 접촉시에 인체가 가지는 정전기가 스위치회로를 통해서 방전되는 현상에 따른 전기충격감을 배제시킬 수 있다.

그러므로 사용자가 스위치를 조작(접촉)할 때 정전기에 의한 충격감이나 위축감을 방지할 수 있고, 접촉 스위치의 조작시마다 정전기에 대한 경험적 위축감이나 불쾌감 등을 예방할 수 있다.

Claims

인체의 접촉 여부에 따른 신호변화를 응답으로 하여 스위치 접촉 여부를 판별하는 접촉 스위치 장치에 있어서,

인체의 스위치 접촉시에 인체가 가지는 정전기에 대하여 전기적으로 스위치 회로와의 절연수단으로 기능하여 정전기 방전경로를 차단하는 정전기 차단수단을 구비한 것을 특징으로 하는 접촉 스위치 장치.
제 1 항에 있어서, 상기 정전기 차단수단은 용량성 소자인 것을 특징으로 하는 접촉 스위치 장치.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 정전기 차단수단은 스위치 구조물이 장착되는 인쇄회로기판(PCB)을 사이에 두고 그 상하측면에 도전성 패턴부를 형성하여 정전기 차단용 용량성 소자를 구성하고, 상측 도전성 패턴부는 접촉 스위치에 통전되고 하측 도전성 패턴부는 접촉 인식회로에 통전되도록 한 것을 특징으로 하는 접촉 스위치 장치.
제 3 항에 있어서, 상기 상하측 도전성 패턴부와, 상기 도전성 패턴부와 접촉 인식회로 사이에는 공기를 매질로 하는 인체 정전기 방전을 차단하는 소정의 이격거리를 유지하는 것을 특징으로 하는 접촉 스위치 장치.