KR20020086405A

KR20020086405A - 전기 기기용 간접 터치 스위치

Info

Publication number: KR20020086405A
Application number: KR1020020063692A
Authority: KR
Inventors: 권순형; 이운진
Original assignee: 주식회사 이에스에스디
Priority date: 2002-08-05
Filing date: 2002-10-18
Publication date: 2002-11-18
Also published as: KR20020077836A

Abstract

본 발명은 전기 기기용 간접 터치 스위치에 대한 것으로, 특히 전기 기기의 외부 패널의 특정 부위에 손을 갖다 댐으로써 스위치 접촉 하는 경우 인체의 정진 용량의 부가에 따른 용량의 변화를 감지하는 간접 터치 스위치를 장착한 전기 기기에 관한 것이다.

본 발명에 따른 간접 터치 스위치는 정전하 금속 감지부 상부에 절연 특성을 지니는 외장 프레임을 직접 구성하여 촉수 시의 정전 용량을 감지하여 스위치 동작을 수행하므로, 이 때에 전기 기기의 외장 프레임에 추가로 스위치 구성을 위한 돌출부 또는 함입부를 구성할 필요가 전혀 없으며, 외관상 스위치가 없는 것 같이 보이도록 할 수 있으므로 전기 기기의 디자인을 단순하고 미려하게 할 수 있다. 또한, 인체의 손가락과 스위칭부 사이에 직접 접촉이 없으므로 물리적 압박에 의한 스위치 수명의 단축, 접촉 불량, 또는 수분, 정전기 등에 의한 오동작 및 스위치부의 기계적 틈새 등이 없어 이물질에 의한 오염을 방지할 수 있다.

Description

전기 기기용 간접 터치 스위치{INDIRECT TOUCH SWITCH FOR ELECTRICAL APPARATUS}

본 발명은 전기 기기용 간접 터치 스위치에 대한 것으로, 특히 스위치 접촉 시에 인체의 정진 용량의 부가에 따른 용량의 변화를 감지하는 간접 터치 스위치를 장착한 전기 기기에 관한 것이다.

대부분의 전기 기기는 조작을 위한 스위치를 구비하고 있다. 적게는 수 개에서 수십여개에 이르는 스위치는 그 기기의 용도 및 모양에 따라, 다양한 종류로 장착되어지고 있다. 고전적 기계 스위치에서 전자식 원터치 푸쉬 스위치, 멤브러트 스위치 등으로 발전하고 있다.

그런데, 가전 제품의 경우 그 용도와 함께 실내 인테리어에도 큰 영향을 미치므로, 최근 들어 스위치는 제품 디자인을 결정하는데 주요한 요소로 자리잡고 있다.

그 결과, 최근의 가전제품들은 볼륨 콘트롤, 채널 변경, 색상 조절 등을 입력받는 스위치를 제품의 후방 또는 내면 잘 보이지 않는 곳에 배치시킴으로써 스위치를 숨기거나 아니면 가능한 제거하는 방향으로 발전하고 있다. 즉, 벽걸이 텔레비전, 냉장고 등과 같은 전기 기기에 있어서 조절 스위치를 제품의 외장 프레임에 부착하지 아니하고, 외장 프레임 내부에 은폐시킬 수 있는 방식이 요구되고 있다.

도1a 및 도1b는 종래 기술에 따른 간접 터치 스위치를 나타낸 도면으로서, 도1a에 도시된 종래 기술은 전기 기기의 외장 프레임(2')에 홈이 형성되어 있고, 상기 홈 속에 금속부(4')가 돌출 삽입되어 형성되며, 금속부(4')의 상부에는 절연박막(6)이 형성되어 있다. 이 때에, 인체의 손가락(1)이 절연 박막(6) 특정 부위에 접촉되면, 금속부(4')에 대전되는 정전 전하의 변화를 감지 회로(5)가 감지한다.

이 때에 종래 기술은 절연 박막(6)의 실시예로서 아크릴 수지 박막을 사용하게 되는데, 스위칭 감도를 유지하기 위하여 두께를 1mm 이하로 유지하여야 한다. 그 결과, 도1a에 도시한 종래 기술은 절연 박막(6)의 강도 및 내구력이 열악하여 쉽게 파손되는 문제점이 있어 왔다.

한편, 도1b에 도시한 기술은 프레임(2')에 형성한 홈에 접촉을 위한 돌출형 금속부(4')가 형성되어 있고, 상기 돌출 금속부(4')를 손가락으로 촉수하는 경우 용량 변화를 감지하는 방식이 이용되고 있다. 그런데, 도1b에 개시한 종래 기술의 경우, 외장 프레임(2')과 금속 돌출부(4') 사이에 이물질이 삽입되게 되어 오작동또는 불량 발생의 원인이 될 수 있다.

따라서, 본 발명의 제1 목적은 가전제품을 포함한 일반 전기 기기에 있어서, 스위치를 외부로 드러내지 않고, 전기 기기의 내부로 은폐시키면서도 종래의 스위치 기능을 수행할 수 있는 간접 터치 방식의 스위치가 장착된 전기 기기를 제공하는데 있다.

본 발명의 제2 목적은 상기 제1 목적에 부가하여, 인체의 일부가 스위치에 접촉한 경우 그 감지되는 정전 용량의 변화로부터 스위치 동작을 수행하는 간접 터치 방식의 스위치가 장착된 전기 기기를 제공하는데 있다.

도1a 및 도1b는 종래 기술에 따른 간접 터치 스위치를 적용한 전기 기기의 개념도.

도2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 간접 터치 스위치를 적용한 전기 기기의 개념도.

도3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 간접 터치 스위치를 적용한 전기 기기의 개념도.

도4는 본 발명에 따른 간접 터치 스위치의 구성의 양호한 실시예를 나타낸 회로도.

도5a 내지 도5d는 본 발명의 양호한 실시예에 따른 간접 스위치를 다양한 전기 기기에 적용하여, 외장 패널 내부에 밖에서 육안에 드러나지 않도록 은폐하여 간접 터치 스위치를 설비한 실시예를 나타낸 도면.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10 : 터치 검출부

20 : 발진기

30 : 정류기

40 : 차동 증폭기

50 : 비교기

60 : 파워 온오프 터치 검출부

70 : 볼륨 상승 터치 검출부

80 : 볼륨 하강 터치 검출부

90 : 채널 조절 터치 검출부

110 : 간접 터치 스위치

120 : 절연체

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 전기 기기의 외장 프레임의 선정된 부위에 인체의 손가락이 근접 또는 접촉하는 경우 인체의 정전 용량을 감지하는 터치 검출부가 상기 외장 프레임의 선정된 부위의 이면에 숨겨져 설비되어 있으며, 상기 외장 프레임의 선정된 부위에 인체의 손가락이 근접 또는 접촉하는 경우 상기 터치 검출부에 발생되는 정전 용량의 변화에 따라 변화된 발진 주파수를 발생하는 발진기와, 상기 발진기의 출력 신호를 정류하여 직류 전압으로 변환하는 정류부와, 상기 정류부가 출력하는 직류 전압을 증폭하는 차동 증폭기와 상기 차동 증폭기 출력을 기준 전압과 비교하는 비교기로 구성된 스위치 신호 발생회로를 구비한 전기 기기를 제공한다.

이하에서는, 첨부 도면 도2 및 도5를 참조하여 본 발명에 따른 전기 기기용간접 터치 스위치의 양호한 실시예를 상세히 설명한다.

도2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 간접 터치 스위치가 적용된 전기 기기의 개념을 나타낸 도면이다. 도2를 참조하면, 사용자가 손가락(1)을 전기 기기의 외장 프레임(2)의 특정 부위에 촉수하면, 인체의 정전 용량으로 인하여 금속부(4)에 대전되는 전하량의 변화가 발생한다. 이에 따라, 전기 기기의 외장 프레임의 내부에 장착되어 있는 정전 용량 변화 감지 회로(5)는 손가락의 접촉 유무를 판단하게 된다.

도2에 도시한 본 발명의 제1 실시예에 따른 간접 터치 스위치는 전기 기기의 외장 프레임에 추가의 아크릴 재질의 패널(6)을 추가로 부착하지 아니하고, 단순히 전기 기기의 외장 프레임(2) 내부에 금속부(4)를 인쇄회로기판(3)에 접속하고, 금속부(4)와 감지 회로(5)를 전기적으로 접속하는데 특징이 있다.

이 때에, 외장 프레임(2)은 전기 기기에서 통상 사용되는 두께로서 3 mm 내외의 아크릴 수지, 플라스틱 또는 유리 등이 이용될 수 있다.

도3은 본 발명에 따른 간접 스위치의 또 다른 실시예로서, 금속 감지부(4) 상부의 덮개 프레임(2")을 주변의 외장 프레임(2)과 다른 재질로 구현하는 실시예를 나타내고 있다. 이 경우, 덮개 프레임(2")의 두께를 3 mm 이상으로 유지할 수 있다.

도4는 본 발명에 따른 간접 터치 스위치를 구성하는 감지 회로의 구성을 나타낸 회로도이다. 도4를 참조하면, 본 발명의 양호한 실시예는 사용자의 손가락이 접촉 또는 근접되는 경우 터치 검출부(10)가 감지하는 정전 용량이 변화되어, 그결과 발진기(20)의 발진 주파수가 가변하고 가변하는 발진기(20)의 발진 신호를 정류부(30)를 통해 직류 전압으로 변환한 후, 차동 증폭기(40)에서 선정된 전압과 차동 증폭한다. 또한, 이 차동 증폭기(40)의 출력 전압을 미리 설정된 기준 전압과 비교기(50)에서 비교하여 신체의 접촉이나 근접에 따른 스위칭 신호를 발생하도록 함을 특징으로 한다.

다시 도4를 참조하면, 본 발명에 따른 간접 터치 스위치의 구성은 손가락이 접촉되거나 근접되는 경우 정전 용량이 가변되는 터치 검출부(10)와 터치 검출부(10)에서 가변되는 정전 용량의 변화에 따라 주파수가 가변되면서 발진하는 발진기(20), 발진기(20)의 출력 신호를 정류하여 직류 전압으로 변환하는 정류기(30)를 포함한다. 또한, 본 발명은 정류기(30)가 출력하는 직류 전압을 증폭하는 차동 증폭기(40)와 차동 증폭기(40)의 출력 직류 전압을 기준 전압과 비교하여 사용자의 신체 접촉 여부를 판단하여 스위칭 신호를 발생하는 비교기(50)로 구성된다.

도4에 도시한 터치 감지 회로는 전기 기기의 외장 프레임에 터치될 때의 정전 용량을 감지하는 회로 구현의 일 실시예로서, 반드시 발진기(20), 정류기(30) 및 차동 증폭기(40)를 이용하여 구성 할 필요는 없다. 정전 용량 터치 감지 회로에 관한 기술은 본건 특허 출원의 출원인의 대한민국 등록 특허 제342,736호에 상술되어 있다.

도5a는 본 발명의 양호한 실시예에 따라 벽걸이형 텔레비전의 외장 패널 내부에 간접 터치 스위치를 내장한 경우를 나타낸 도면이다. 도5a를 참조하면, 본발명에 따라 간접 터치 스위치(96)를 구성하고, 파워 온오프 터치 검출부(60), 볼륨 상승 터치 검출부(70), 볼륨 하강 터치 검출부(80), 채널 조절 터치 검출부(90, 95) 가 도시되어 있다. 터치 검출부(60, 70, 80, 90, 95) 위에는 절연체(97)가 덮개와 같이 놓이게 되고, 덮개(97)면은 벽걸이 텔레비전의 외장 패널과 정렬되어 조립된다.

여기서, 사용자가 특정 터치 검출부의 상부에 해당되는 텔레비전 외장 패널에 손가락을 접촉시키던가 또는 근접시키는 경우, 터치 검출부는 정전 용량의 변화를 감지하게 된다. 본 발명에 따른 간접 터치 스위치를 구비한 전기 기기는 텔레비전과 같은 가전 용품 이외에 다양한 전기 기기에 적용될 수 있다.

도5b 내지 도5d는 본 발명의 양호한 실시예에 따라 다양한 전기 기기의 외장 패널 내부에 밖에서 육안에 드러나지 않도록 은폐하여 간접 터치 스위치를 내장한 실시예를 나타낸 도면이다. 즉, 전자 레인지, 냉장고, 텔레비전 등의 가전 기기의 외장 프레임에 각종 스위치를 육안으로 보이지 않도록 은폐하여 내장함으로써, 기기의 외관을 미려하게 하고, 또한 사용 시에 직접 접촉이 없으므로 수분, 정전기 등에 의한 오동작이 없고 스위치부의 기계적 틈새 등이 없어 이물질에 의한 더러워짐을 방지할 수 있다.

전술한 내용은 후술할 발명의 특허 청구 범위를 보다 잘 이해할 수 있도록 본 발명의 특징과 기술적 장점을 다소 폭넓게 개설하였다. 본 발명의 특허 청구 범위를 구성하는 부가적인 특징과 장점들은 이하에서 상술될 것이다. 개시된 본 발명의 개념과 특정 실시예는 본 발명과 유사 목적을 수행하기 위한 다른 구조의 설계나 수정의 기본으로 즉시 사용될 수 있음이 당해 기술 분야의 숙련된 사람들에 의해 인식되어야 한다.

또한, 본 발명에서 개시된 발명 개념과 실시예가 본 발명의 동일 목적을 수행하기 위하여 다른 구조로 수정하거나 설계하기 위한 기초로서 당해 기술 분야의 숙련된 사람들에 의해 사용되어질 수 있을 것이다. 또한, 당해 기술 분야의 숙련된 사람에 의한 그와 같은 수정 또는 변경된 등가 구조는 특허 청구 범위에서 기술한 발명의 사상이나 범위를 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 변화, 치환 및 변경이 가능하다.

이상과 같이, 본 발명에 따른 간접 터치 스위치는 돌출 또는 함입됨이 없이 제품의 외장 패널에 동일한 재질로 구성되므로 디자인 측면에서 응용이 가능하고, 스위치를 보이지 않도록 은폐함으로써 디자인을 미려하게 할 수 있다.

Claims

전기 기기의 외장 프레임의 선정된 부위에 인체의 손가락이 근접 또는 접촉하는 경우 인체의 정전 용량을 감지하는 터치 검출부가 상기 외장 프레임의 선정된 부위의 이면에 숨겨져 설비되어 있으며, 상기 외장 프레임의 선정된 부위에 인체의 손가락이 근접 또는 접촉하는 경우 상기 외장 프레임의 이면에 설비되어 있는 상기 터치 검출부에 유도 발생되는 전하량 또는 정전 용량의 변화를 감지함으로써 촉수 여부를 판단하여 스위칭 동작하는 스위치 신호 발생 회로를 구비한 전기 기기.
제1항에 있어서, 상기 터치 검출부와 상기 외장 프레임 사이에 절연체를 더 포함하는 전기 기기.
제1항에 있어서, 상기 터치 검출부는 외장 프레임의 선정된 부위를 사용자가 터치한 경우, 캐패시턴스가 인체 정전 용량에 의해 변화되고, 상기 정전 용량의 변화를 감지하는 스위치 회로가 외장 프레임의 내측 면에 은폐되도록 설비되어 동작하는 전기 기기.
제1항에 있어서, 상기 터치 검출부는 상기 외장 프레임의 내측면과 접촉하고 있으며, 상기 터치 검출부에서 감지되는 정전 용량의 변화는 정전 용량 변화에 따라 발진 주파수를 가변하여 발생하는 발진기에 입력되어, 발진기의 출력 발진 주파수를 비교함으로써 상기 외장 프레임에 사용자의 촉수 여부를 판단하는 것을 특징으로 하는 전기 기기.