KR200362801Y1

KR200362801Y1 - Touch Sensor

Info

Publication number: KR200362801Y1
Application number: KR20-2004-0017412U
Authority: KR
Inventors: 유건식; 송종원
Original assignee: 유건식
Priority date: 2004-06-21
Filing date: 2004-06-21
Publication date: 2004-09-23

Abstract

본 고안은 신체 접촉형 터치센서에 관한 것으로, 보다 단순화된 터치센싱 회로구성을 제공함으로서 건전지를 사용하는 휴대용 소형기기에 있어서 대기시 소모전류 및 사용부품수를 최소화하여준다.The present invention relates to a body-contact type touch sensor, by providing a simplified touch sensing circuit configuration to minimize the standby current consumption and the number of parts used in a portable small device using a battery.

Description

Touch Sensor

본 고안은 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 터치센서에관한 것이다.The present invention relates to a touch sensor, and more particularly, a switching signal using a difference in rectified voltage generated when a part of the body or a conductor held by a hand is in contact with a sensing metal piece of a single pole to suppress the oscillation of the oscillation part. It is about the touch sensor that causes the.

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.Conventional body contact type touch sensor has a method of detecting the change in impedance between the two electrode plates, but the two pole plates must be contacted at the same time, and the two pole plates have a problem in that the mechanical design area becomes large. A capacitive touch sensor that detects contact of the body using only one pole plate has been developed and used. According to the Korean Utility Model Registration No. 20-0238102, the capacitive touch sensor, the detection plate, oscillator, rectifier, differential amplifier, comparator and reference voltage setting unit are configured to generate the body detection signal from the detection plate of single pole as switching signal. We adopt method to let. According to this design, although its structure is simple, it can be used in small portable devices, but there are still a large number of components and in particular, a large number of active elements, which makes it difficult to implement standby current consumption below a certain level.

따라서, 본 고안의 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.Accordingly, an object of the present invention is to provide a touch sensor circuit having fewer components and having less standby current consumption. First of all, the circuit of the oscillator is minimized and it is simply configured, and the sensing metal piece, the collector of the oscillator transistor and the rectifier input are combined into one, and when the body contacts, the oscillation suppression action and the charge voltage discharge are simultaneously performed. By converting the signal into a switching signal, a part of the differential amplifier, the reference voltage setting unit, etc. included in the conventional method is omitted, and fewer parts are used. The purpose is to implement a touch sensor to minimize.

도 1은 본 고안의 바람직한 실시예에 따른 터치센서의 회로도.1 is a circuit diagram of a touch sensor according to a preferred embodiment of the present invention.

도 2는 하나의 IC 내부에 본 고안의 터치센서 회로를 여러개 사용하여 병렬검출포트를 구성한 내부 블럭도2 is an internal block diagram of a parallel detection port using multiple touch sensor circuits of the present invention in one IC.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>

100, 200, 300, 400: 신체 접촉용 감지금속편100, 200, 300, 400: sensing metal piece for body contact

101, 201, 301, 401: 발진부101, 201, 301, 401: oscillation part

102, 202, 302, 402: 정류부102, 202, 302, 402: rectifier

103, 203, 303, 403: 출력부103, 203, 303, 403: output unit

10: 터치센서 IC10: Touch Sensor IC

이하, 본 고안의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 고안의 바람직한 실시예에 따른 회로도로서 발진부, 정류부 및 출력부의 구성과 세부회로를 보여준다. 또한 도 2는 하나의 IC 내부에 본 고안의 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 Q2의베이스에 인가되어 Q2를 도통시키고 따라서 Q2의 컬렉터는 Vcc 전압에 근접하는 논리적 HIGH 상태를 유지한다.1 is a circuit diagram according to a preferred embodiment of the present invention, showing the configuration and detailed circuit of the oscillator, rectifier and output unit. In addition, Figure 2 shows an internal block diagram of a parallel detection port using a plurality of the touch sensor circuit of the present invention in one IC. As shown in FIG. 1, the oscillator 101 uses one NPN transistor Q1 as an oscillator. The collector of Q1 is connected to the power supply voltage Vcc via an oscillation inductor L1, and the emitter of Q1 is a current. The base of Q1 is grounded through the limiting resistor R1, and the base of Q1 is connected to the power supply Vcc and ground through the bias resistor R2 and the capacitor C2, respectively, and the feedback capacitor C1 is connected between the collector and emitter of Q1. Connected to form a simple oscillation circuit using one transistor. Here, the oscillator Q1 oscillates at a predetermined frequency determined by L1, C1, the capacitance of the sensing metal piece 100, and the peripheral stray impedance, and the size and waveform are determined by the selection of the value of R2 or C2. The sensing metal piece 100 to which a part of the user's body or the conductor held by the hand contacts is connected to the collector of the oscillator Q1, and also the input of the rectifier 102 is directly connected thereto. When there is no contact with the sensing metal piece 100 by a body or the like, the oscillation signal from the oscillator 100 enters the input of the rectifier 102 and is rectified by the rectifier diode D1 to be converted into a DC voltage and then charged in the capacitor C3. At this time, the anode side of D1 becomes negative voltage compared to ground. This negative voltage signal is then applied to the base of the PNP transistor Q2 of the buffer / output section 103 to conduct Q2 so that the collector of Q2 maintains a logical HIGH state close to the Vcc voltage.

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.When a part of the body or a hand-held conductor contacts the sensing metal piece 100, a relatively large impedance is added to the collector of Q1, causing an imbalance in the oscillation impedance in the circuit, so that the oscillator Q1 stops oscillation and stops output. The negative voltage charged between the C3 positive plates of the rectifier 102 is discharged through the body in an instant. As such, when the negative voltage applied to the base of Q2 disappears, the conduction of the PNP transistor Q2 is interrupted, and the output terminal connected to the collector of Q2 becomes a logical low state close to the ground. Therefore, when looking at the whole system, the body detects contact and obtains a signal that the output switches from HIGH to LOW. In order to obtain the inverting switching signal here, another PNP transistor can be connected to the collector of Q2 in the same way as Q2 to produce an inverted signal that changes from LOW to HIGH.

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.In this way, a switching signal for detecting physical contact with a small number of parts can be obtained, and R1 and R2 of the oscillator 100 and R4 of the output 103 are minimized to minimize current consumption during standby while the system maintains stable operation. Is set to the optimal value.

본 고안의 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 고안의 터치센서를 여러개 사용하여 병렬검출포트를 구성한 예를 보여준다. 복수개의 검출포트가 필요할 경우에 발진부, 정류부 및 출력부를 IC 내부에 병렬로 집적하여 실장하여 한개의IC를 가지고 여러개의 신체접촉용 터치센서 검출포트를 구성할 수 있다.The touch sensor circuit of the present invention may be manufactured as a module assembled by using each component as a separate element, and may be mounted as an integrated circuit in one IC for further miniaturization. 2 shows an example in which a parallel detection port is configured by using multiple touch sensors of the present invention in one IC. When multiple detection ports are required, the oscillator, rectifier and output units can be integrated and mounted in parallel inside the IC to configure multiple touch sensor detection ports with one IC.

이상에서 설명한 바와 같이 본 고안의 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.As described above, the touch sensor of the present invention detects contact of a part of a user's body or a conductor held by a hand using a sensing metal piece for body contact of a single pole, and converts it into a logical switching signal. By minimizing the number of parts compared to the method, the mounting volume is reduced and the standby current is minimized, which saves power when installed and used in portable terminals.

Claims

A sensing metal piece of a single pole which senses whether a conductor is held by a part of a user's body or a hand, and

An oscillation unit that oscillates normally at a predetermined oscillation frequency when there is no contact with the body;

A rectifier for receiving the oscillation signal output from the oscillator and converting the signal into a DC voltage;

In the touch sensor comprising an output unit for converting and outputting a logical switching signal in accordance with the output voltage of the rectifier,

The oscillation unit uses one oscillation NPN transistor Q1 as an active element for oscillation operation. An oscillation inductor L1 is connected to the collector of the NPN transistor with a power supply voltage Vcc, and between the collector and the emitter. Capacitor C1 is connected in parallel, the current control resistor R1 is connected to the ground to the emitter, and the bias second resistor R2 and the second capacitor C2 are connected to the base, so that the second resistor is the power supply voltage ( Vcc), the second capacitor (C2) is composed of an oscillator connected to ground,

The sensing metal piece is directly connected to the collector of the oscillation NPN transistor Q1 in order to suppress the oscillation output of the oscillation part when there is contact with a body or the like.

In addition, the input of the rectifier is also touch sensor, characterized in that configured to be connected to the collector of the oscillation NPN transistor (Q1).

The method of claim 1,

The oscillator, the rectifier and the output unit is a touch sensor, characterized in that it comprises a singular or plural number of detection ports for the body contact is embedded in a single integrated circuit (IC).