KR20080093227A

KR20080093227A - 바운싱 방지용 스위칭 장치 및 그 스위칭 방법

Info

Publication number: KR20080093227A
Application number: KR1020070036864A
Authority: KR
Inventors: 정현철; 김정봉
Original assignee: 주식회사 케이티
Priority date: 2007-04-16
Filing date: 2007-04-16
Publication date: 2008-10-21
Also published as: KR101399188B1

Abstract

본 발명은 바운싱의 영향을 방지하기 스위칭 장치 및 방법을 개시한다.

본 발명의 바운싱 방지용 스위칭 장치는 스위치가 턴 온 시 상기 스위치의 출력 전압이 제 1 일정시간 동안 기 설정된 제 1 전압레벨을 지속하는 경우 턴 온 신호를 발생시키는 턴 온 처리수단; 상기 스위치가 턴 오프 시 상기 스위치의 출력 전압이 제 2 일정시간 동안 기 설정된 제 2 전압레벨을 지속하는 경우 턴 오프 신호를 발생시키는 턴 오프 처리수단; 및 상기 턴 온 신호가 발생시 스위칭 신호를 온 시키고 상기 턴 오프 신호가 발생시 상기 스위칭 신호를 오프 시키는 스위칭 신호 출력부를 구비하여, 스위치가 턴 온 되는 경우 출력신호를 단순히 지연시키는 것이 아니라 스위치가 턴 오프되고 스위치 턴 오프에 의한 바운싱의 종료 여부를 확인하여 출력신호를 발생시킴으로써 보다 안정적인 스위칭 신호를 출력할 수 있도록 해준다.

Description

바운싱 방지용 스위칭 장치 및 그 스위칭 방법{Switching device and method for preventing bouncing}

도 1a 및 도 1b는 일반적인 스위치를 보여주는 기호.

도 1c는 아날로그회로에서 바운싱 현상을 방지하기 위한 스위치 회로.

도 2a는 스위치의 스위칭 동작시 발생되는 바운싱 특성을 보여주는 도면.

도 2b는 바운싱 현상 발생시 도 1c의 회로와 같은 아날로그 회로가 보여주는 접점신호의 예시도.

도 2c는 바운싱 현상 발생시 도 1a의 회로와 같은 아날로그 회로가 없는 집적화된 디지털회로가 보여주는 접점신호의 예시도.

도 3은 본 발명에 따른 바운싱 방지용 스위칭 장치의 구성을 나타내는 구성도.

도 4는 본 발명의 스위칭 장치의 동작을 설명하기 위한 순서도.

도 5a는 스위치의 스위칭 동작시 발생되는 바운싱 특성을 보여주는 도면.

도 5b 본 발명의 스위칭 장치가 바운싱 현상을 제거하는 동작을 설명하기 위한 도면.

도 5c 본 발명의 스위칭 장치가 바운싱 현상이 발생중에도 정상적인 펄스형 on, off 신호를 발생시키는 동작을 보여주는 도면.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

10 : 스위치 부 20 : S/W ON 신호 인식부

30 : S/W ON 시간 유지부 40 : TURN ON 신호 발생부

50 : S/W OFF 신호 인식부 60 : S/W OFF 시간 유지부

70 : TURN OFF 신호 발생부 80 : 출력부

본 발명은 스위칭 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 스위치의 스위칭 동작시 발생되는 바운싱의 영향을 완전하게 제거하여 사용자가 원하지 않는 이상동작이 발생되지 않도록 해주는 스위칭 장치 및 그 스위칭 방법에 관한 것이다.

일반적으로 도 1a 및 1b와 같은 스위치가 턴 온 또는 턴 오프 하게 되면, 도 2a에서와 같이 턴 온 및 턴 오프 시점에서 바운싱이 발생하게 된다.

이러한 바운싱 현상은 하드웨어적으로 당연하게 나타날수 있는 현상이며 도도 1c와 같이 아날로그방식의 접점인 경우 미약한 신호나 바운싱에 의한 노이즈는 스너버 회로 등을 통하여 제거할 수 있으나 산업의 고도화에 따른 회로의 직접화 및 고도화에 따라 아날로그회로를 부과하지 않고 직접 디지털신호를 처리하는 경우에는 도 2c에서와 같이 모든 신호를 하이 또는 로우 레벨 두 가지의 경우로 0 또는 1로 받아들이기 때문에 바운싱의 노이즈가 곧 신호로 출력될 수 있는 상황이 된다.

즉, 이러한 디지털 신호를 명령으로 받아들이는 기기에서는 바운싱 동작으로 인하여 실제 사용자는 스위치를 한 번만 눌렀다 떼었으나 출력되는 신호는 마치 사용자가 여러 번 스위치를 온/오프 시킨 것과 같이 펄스 신호가 발생하게 되어 중요한 장치의 스위칭 동작시 매우 위험한 결과를 초래할 수 있는 문제가 있다.

이러한 스위치의 바운싱 문제를 해결하기 위해 종래에는 도 1c에서와 같이 스위치가 온 되더라도 스너버 회로를 통하여 일부 신호를 흡수함으로써 이상출력을 방지하였으며 일부 기기에서는 스위치 신호가 온 되는 시점에 바로 출력신호(스위칭 신호)를 출력하지 않고 일정 시간(T)이 경과한 후 신호를 출력하도록 하고 있다.

그러나 종래와 같이 스너버 회로를 모든 스위치에 부착하면 초직접화 되고 있는 산업현장에서 장치의 크기가 커지고 스너버 회로의 열화 등에 의한 문제점을 가지게 되어 터치스크린과 같은 얇은 박막형 스위치 장치에는 이용이 불가능하다.

또한 일부 지연 시간을 갖도록 구성한 프로그램에서는 단지 지연 시간 이후 재동작하는 문제점을 가지고 있다. 또한, 스위치가 턴 온 되는 시점을 기준으로 출력신호의 발생을 일정 시간 지연시키게 되면, 턴 온 시 발생하는 바운싱에 의한 영향은 제거할 수 있으나 턴 오프 시에 발생하는 바운싱에 의한 문제는 여전히 남아 있게 된다.

즉, 도 2c에서와 같이, 출력신호가 스위치의 턴 오프에 의한 바운싱 구간에서 로우레벨로 전환되는 경우, 스위칭 장치(도 1a 및 도 1b)는 턴 오프에 의한 바운싱 펄스가 스위치 온에 의한 신호인 것으로 오인하여 다시 출력신호를 발생시킬 수 있는 문제를 안고 있다.

따라서 상술된 문제를 해결하기 위한 본 발명의 목적은 스너버 회로를 통한 바운싱 보호장치(protector) 회로 이외의 디지털 프로그램에서 스위치에 의한 바운싱의 영향을 완전히 차단하여 보다 안정적인 스위칭 신호가 출력될 수 있도록 하는데 있다.

위와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 바운싱 방지용 스위칭 장치는 스위치가 턴 온 시 상기 스위치의 출력 전압이 제 1 일정시간 동안 기 설정된 제 1 전압레벨을 지속하는 경우 턴 온 신호를 발생시키는 턴 온 처리수단; 상기 스위치가 턴 오프 시 상기 스위치의 출력 전압이 제 2 일정시간 동안 기 설정된 제 2 전압레벨을 지속하는 경우 턴 오프 신호를 발생시키는 턴 오프 처리수단; 및 상기 턴 온 신호가 발생시 스위칭 신호를 온 시키고 상기 턴 오프 신호가 발생시 상기 스위칭 신호를 오프 시키는 스위칭 신호 출력부를 구비한다.

본 발명의 스위칭 방법은 스위치의 출력 전압의 변화를 감지하는 제 1 단계; 상기 스위치의 출력 전압이 제 1 일정시간 동안 기 설정된 제 1 전압레벨로 지속되는 경우 스위칭 신호를 온 시키는 제 2 단계; 및 상기 스위치의 출력 전압이 제 2 일정시간 동안 기 설정된 제 2 전압레벨로 지속되는 경우 상기 스위칭 신호를 오프 시키는 제 3 단계를 포함한다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 보다 상세하게 설명한다.

도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 바운싱 방지용 스위칭 장치의 구성을 나타내는 구성도이다.

본 발명의 바운싱 방지용 스위칭 장치는 스위치 온(S/W ON) 인식부(10), 온 지속 확인부(20), 턴 온(TURN ON) 출력부(30), 스위치 오프(S/W OFF) 인식부(40), 오프 지속 확인부(50), 턴 오프(TURN OFF) 출력부(60) 및 스위칭 신호 출력부(70)를 구비한다.

스위치 온 인식부(10)는 스위치 S/W의 출력노드 A의 전압 변화를 감지하여 스위치 S/W가 눌렸는지 즉 스위치 S/W가 턴 온 되었는지 여부를 확인한다. 스위치 S/W가 눌려지면, 노드 A의 전압이 전원전압 VDD에 의해 하이레벨이 된다. 따라서, 스위치 온 인식부(10)는 노드 A의 전압이 하이레벨로 감지되면 스위치 S/W가 온 되었음을 알리는 스위치 온 발생 신호 So(s/w on)를 출력한다. 이때 스위치 온 발생 신호 So는 노드 A의 전압이 하이레벨로 유지되는 동안 지속적으로 발생된다.

온 지속 확인부(20)는 스위치 온 인식부(10)의 출력신호 So가 기 설정된 일정시간(제 1 일정시간) 이상 지속되는지 여부를 확인하여 일정시간 동안 지속되는 경우 턴 온 출력부(30)에게 턴 온 신호 출력을 명령한다. 즉, 온 지속 확인부(20)는 스위치 턴 온 시 바운싱이 발생하였는지 발생한 바운싱이 종료되었는지 여부를 확인한다.

턴 온 출력부(30)는 온 지속 확인부(20)로부터 턴 온 신호 출력 명령이 인가되면 하이레벨의 온 펄스를 스위칭 신호 출력부(70)로 출력한다.

스위치 오프 인식부(40)는 스위치 S/W의 출력노드 A의 전압 변화를 감지하여 스위치 S/W의 접점이 떨어졌는지 즉 스위치 S/W가 턴 오프 되었는지 여부를 확인한다. 스위치 S/W가 턴 오프 되면, 노드 A의 전압이 접지전원에 의해 로우레벨이 된다. 따라서, 스위치 오프 인식부(40)는 노드 A의 전압이 로우레벨로 감지되면 스위치 S/W가 오프 되었음을 알리는 스위치 오프 발생 신호 Sr(s/w recovery)를 출력한다. 이때, 스위치 오프 발생 신호 Sr는 노드 A의 전압이 로우레벨로 유지되는 동안 지속적으로 발생된다.

오프 지속 확인부(50)는 스위치 오프 인식부(40)의 출력신호 Sr가 기 설정된 일정시간(제 2 일정시간) 이상 지속되는지 여부를 확인하여 지속되는 경우 턴 오프 출력부(60)에게 턴 오프 신호 출력을 명령한다. 즉, 오프 지속 확인부(50)는 스위치 턴 오프 시 바운싱이 발생하였는지 발생한 바운싱이 종료되었는지 여부를 확인한다.

턴 오프 출력부(60)는 오프 지속 확인부(50)로부터 턴 오프 신호 출력 명령이 인가되면 로우레벨의 오프 펄스를 스위칭 신호 출력부(70)로 출력한다.

스위칭 신호 출력부(70)는 턴 온 출력부(30)로부터의 온 펄스 및 턴 오프 출력부(60)로부터의 오프 펄스에 따라 일정폭의 펄스신호인 스위칭 신호를 출력한다. 즉, 스위칭 신호 출력부(70)는 턴 온 출력부(30)로부터 온 펄스가 인가되면 하이레벨의 스위칭 신호를 발생시킨 후 이를 턴 오프 출력부(60)로부터 오프 펄스가 인가될 때까지 유지한다. 따라서, 스위칭 신호 출력부(70)는 턴 온 출력부(30)로부터의 온 펄스 발생시부터 턴 오프 출력부(60)로부터의 오프 펄스 발생시까지의 펄스폭을 갖는 바운싱이 없는 하나의 스위칭 신호만을 출력하게 된다.

도 4는 도 3의 스위칭 장치의 동작을 설명하기 위한 순서도이다.

사용자가 스위치 S/W를 눌러 스위치가 온 되면, 노드 A의 전압은 전원전압 VDD에 의해 하이레벨로 전환된다(단계 410).

이때 노드 A의 전압은 스위치가 턴 온 되는 시점에서 바로 안정적인 하이레벨의 신호를 출력하지 않고 도 2a에서와 같이 바운싱이 발생하게 된다.

스위치 온 인식부(10)는 노드 A의 전압이 하이레벨로 감지되면 스위치 S/W가 온 되었다고 인식하여 스위치 온 발생 신호 So를 온 지속 확인부(20)로 출력한다(단계 420).

온 지속 확인부(20)는 스위치 온 인식부(10)로부터 스위치 온 발생 신호 So가 수신되면, 수신된 스위치 온 발생 신호 So가 기 설정된 일정시간(제 1 일정시간) 동안 지속되는지 여부를 확인하여 일정시간 동안 지속되는 경우 턴 온 출력부(30)에게 턴 온 신호 출력을 명령한다(단계 430).

이때 제 1 일정시간은 스위치 온 시의 바운싱 발생구간에서 어느 한 하이레벨의 펄스폭 보다 충분한 큰 시간으로 정해진다.

턴 온 출력부(30)는 온 지속 확인부(20)로부터 턴 온 신호 출력 명령을 수신하면 하이레벨의 온 펄스인 턴 온 신호를 스위칭 신호 출력부(70)로 출력하며, 이에 따라 스위칭 신호 출력부(70)는 스위칭 온 신호를 출력하게 된다(단계 440).

상술한 과정이 진행되는 동안에 스위치 오프 인식부(40)는 지속적으로 노드 A의 전압을 감지하여 노드 A의 전압이 로우레벨로 전환되었는지 즉 스위치 S/W가 오프 되었는지 여부를 확인한다(단계 450).

노드 A의 전압이 로우레벨로 전환되면, 스위치 오프 인식부(40)는 스위치 S/W가 오프된 것으로 판단하여 스위치 오프 발생 신호 Sr를 오프 지속 확인부(50)로 출력한다(단계 460).

스위치 오프 확인부(50)는 스위치 오프 인식부(40)로부터 스위치 오프 신호 Sr가 수신되면, 스위치 오프 신호 Sr가 기 설정된 일정시간(제 2 일정시간) 동안 지속되는지 여부를 확인하여 일정시간 동안 지속되는 경우 턴 오프 출력부(30)에게 턴 오프 신호 출력을 명령한다(단계 470).

이때 제 2 일정시간은 스위치 턴 오프 시의 바운싱 발생구간에서 어느 한 로우레벨의 펄스폭 보다 충분한 큰 시간으로 정해지며, 제 1 일정시간과 동일하게 설정될 수도 있다. 본 발명에서 제 2 일정시간을 두는 이유는 스위치 S/W의 오프 여부를 확인하는 시점이 스위치 S/W의 턴 오프에 의한 바운싱 발생 구간에 있게 되면 상술한 종래와 같은 문제가 발생될 수 있기 때문이다.

턴 오프 출력부(60)는 오프 지속 확인부(50)로부터 턴 오프 신호 출력 명령을 수신하면 로우레벨의 오프 펄스인 턴 오프 신호를 스위칭 신호 출력부(70)로 출력하며, 스위칭 신호 출력부(70)는 턴 오프 신호가 수신되면 스위칭 오프 신호를 출력하게 된다(단계 480).

이처럼, 본 발명에서는 스위치 S/W의 오프 여부를 확인하는 시점이 스위치 S/W의 턴 오프에 의한 바운싱 구간에 있는 경우에도 스위칭 신호 출력부(70)는 바운싱이 종료될 때까지 스위칭 오프 신호를 발생시키지 않고 대기하게 된다. 따라서, 스위칭 오프 신호는 바운싱이 종료되고 일정시간(제 2 일정시간)이 경과한 후 에 발생하게 된다.

도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 바운싱 방지용 스위칭 장치의 동작예를 보여주는 타임차트이다 .

도 5a는 바운싱 현상이 발생 될 때의 현상으로서, 바운싱 방지회로가 없는 경우에는 도 2c와 같이 많은 디지털 스위치 온/오프 신호를 발생하게 된다. 그러나, 본 발명과 같은 바운싱 방지회로를 구비하게 되면 도 5b 및 5c와 같은 1회의 펄스형 신호만을 출력할 수 있다.

본 발명의 스위칭 장치는 도 5c에서 최초의 바운싱 신호에 의해 스위치 S/W가 온 된 것으로 인식되더라도 온 지속 확인부(20)는 이 신호가 바운싱 발생 시간 보다 충분히 큰 시간 동안 유지되는지 여부를 판단하기 위하여 일정시간 Sod 동안 턴 온 신호 출력을 명령하지 않고 지켜본다. 도 5에서와 같이 처음 3회 동안 일정시간 이상 지속된 신호가 없으면 턴 온 신호 출력을 명령하지 않다가 4번째 신호부터 일정시간 이상 유지되는 것이 확인되면 온 지속 확인부(20)는 턴 온 출력부(30)에게 1 펄스의 턴 온 신호 출력을 명령한다.

이 후 지속적으로 노드 A를 감시하고 있는 스위치 오프 인식부(40)로부터 바운싱 신호 Sr가 발생되면 오프 지속 확인부(40)는 이 신호가 바운싱 발생 시간 보다 충분히 큰 시간 동안 유지되는지 여부를 판단하기 위하여 일정시간 Srd 동안 턴 오프 신호 출력을 명령하지 않고 지켜본다. 도 5에서와 같이 처음 2회 동안 일정시간 이상 지속된 신호가 없으면 턴 오프 신호 출력을 명령하지 않다가 일정시간 이상이 유지되는 것이 확인되면 오프 지속 확인부(50)는 턴 오프 출력부(60)에게 1 펄스의 턴 오프 신호 출력을 명령한다.

상술한 도 3에서는 스위치 오프 인식부(40)가 노드 A의 전압만을 입력받음으로써 노드 A의 전압이 로우레벨로 전환되는지 여부를 통해 스위치 S/W의 턴 오프 여부를 확인하도록 되어 있어 스위치 S/W가 턴 온 시 발생하는 바운싱에 의해 노드 A의 전압이 로우레벨로 전환되는 경우에도 스위치 턴 오프로 인식할 수 있다. 물론 이러한 경우에도 턴 오프 상태가 제 2 일정시간 이상 지속 되어야만 스위칭 오프 신호가 발생하므로 본 발명의 스위칭 장치가 정상적으로 작동하는데는 문제가 없다.

그러나, 보다 안정적인 동작을 위해 온 지속 확인부(20)의 출력신호 또는 턴 온 출력부(30)의 출력신호가 스위치 오프 인식부(40)로도 인가되도록 구성함으로써 스위치 오프 인식부(40)가 턴 오프에 의한 바운싱 구간에서만 스위치 S/W의 턴 오프 여부를 인식하도록 할 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 스위칭 장치는 스위치가 턴 온 될 때 출력신호를 단순히 지연시키는 것이 아니라 스위치가 턴 오프되고 스위치 턴 오프에 의한 바운싱의 종료 여부까지 확인하여 출력신호를 발생시킴으로써 보다 안정적인 스위칭 신호를 출력할 수 있도록 해준다.

또한, 아날로그 부과 회로 없이 디지털 신호만으로 제어함으로서 터치패드 소형 휴대기기, 고정밀기기 등에서와 같이 스너버 회로를 적용할 수 없는 장치에서의 이용에 용이할 수 있다. 아울러 임베디드 프로그램 형태의 모든 중요 제어 시 스템의 입력장치인 키보드에 매우 유용하면서도 안전한 장치로 활용할 수 있다.

Claims

스위치가 턴 온 시 상기 스위치의 출력 전압이 제 1 일정시간 동안 기 설정된 제 1 전압레벨을 지속하는 경우 턴 온 신호를 발생시키는 턴 온 처리수단;

상기 스위치가 턴 오프 시 상기 스위치의 출력 전압이 제 2 일정시간 동안 기 설정된 제 2 전압레벨을 지속하는 경우 턴 오프 신호를 발생시키는 턴 오프 처리수단; 및

상기 턴 온 신호가 발생시 스위칭 신호를 온 시키고 상기 턴 오프 신호가 발생시 상기 스위칭 신호를 오프 시키는 스위칭 신호 출력부를 구비하는 바운싱 방지용 스위칭 장치.
제 1항에 있어서, 상기 턴 온 처리수단은

상기 스위치의 출력 전압 변화를 감지하여 상기 스위치가 턴 온 시 스위치 온 발생 신호를 발생하는 스위치 온 인식부;

상기 스위치 온 발생 신호가 상기 제 1 일정시간 동안 지속하는지 여부를 확인하여 지속하는 경우 턴 온 신호 출력 명령을 발생시키는 온 지속 확인부; 및

상기 턴 온 신호 출력 명령이 발생시 상기 턴 온 신호를 상기 스위칭 신호 출력부로 출력하는 턴 온 출력부를 구비하는 것을 특징으로 하는 바운싱 방지용 스위칭 장치.
제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 턴 오프 처리수단은

상기 스위치의 출력 전압 변화를 감지하여 상기 스위치가 턴 오프 시 스위치 오프 발생 신호를 발생하는 스위치 오프 인식부;

상기 스위치 오프 발생 신호가 상기 제 2 일정시간 동안 지속하는지 여부를 확인하여 지속하는 경우 턴 오프 신호 출력 명령을 발생시키는 오프 지속 확인부; 및

상기 턴 오프 신호 출력 명령이 발생시 상기 턴 오프 신호를 상기 스위칭 신호 출력부로 출력하는 턴 오프 출력부를 구비하는 것을 특징으로 하는 바운싱 방지용 스위칭 장치.
제 3항에 있어서, 상기 턴 오프 인식부는

상기 스위칭 신호가 온 된 후 상기 스위치의 출력 전압 변화를 감지하는 것을 특징으로 하는 바운싱 방지용 스위칭 장치.
스위치의 출력 전압의 변화를 감지하는 제 1 단계;

상기 스위치의 출력 전압이 제 1 일정시간 동안 기 설정된 제 1 전압레벨로 지속되는 경우 스위칭 신호를 온 시키는 제 2 단계; 및

상기 스위치의 출력 전압이 제 2 일정시간 동안 기 설정된 제 2 전압레벨로 지속되는 경우 상기 스위칭 신호를 오프 시키는 제 3 단계를 포함하는 스위칭 장치에서의 스위칭 방법.
제 5항에 있어서, 상기 제 1 일정시간은

상기 스위치가 턴 온 시의 바운싱 발생구간에서 어느 한 하이레벨의 펄스폭 보다 큰 시간인 것을 특징으로 하는 스위칭 장치에서의 스위칭 방법.
제 5항에 있어서, 상기 제 2 일정시간은

상기 스위치가 턴 오프 시의 바운싱 발생구간에서 어느 한 로우레벨의 펄스폭 보다 큰 시간인 것을 특징으로 하는 스위칭 장치에서의 스위칭 방법.