JP5033489B2 - 静電容量変化検出回路 - Google Patents
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Description
より具体的には、特許文献1及び2に開示された回路ではコイルやバイポーラ素子を用いているため消費電力が大きくコスト増を招く(特許文献1の図2及び特許文献2の図1参照)ほか、人体の近接に応じて連続的に静電容量が変化するような回路でないため感度がよくないほか、感度設定が困難である(特許文献1の図6参照)。
すると、該抵抗値r1,r2及びr3は、r1=r2+r3の関係を満たすのが好ましい。
また、該抵抗値r1,r2及びr3は、r1:r2:r3=2:1:1の関係を満たすのが好ましい。
さて、図1に示すように、本実施形態にかかる静電容量変化検出回路は、主に抵抗素子とC−MOSインバータ素子とからなるハーフブリッジ回路として形成されている。そして、本回路では、検出電極2からの方形波信号と、この方形波信号の反転信号とを加算し、この加算結果を増幅すること静電容量の変化を検出するとともに、オペレータのタッチ操作の有無を判定するように構成されている。
一方、インバータ3の後段には抵抗(第2抵抗)R2と抵抗(第3抵抗)R3とが直列に接続されており、これらの2つの抵抗R2,R3の間にタッチ電極(検出電極)2が介装されている。
なお、上述したアンプ(増幅手段)5及び検波手段6については公知の技術であって、特にその構成について限定されるものではない。
この場合、上述したように各抵抗R1,R2,R3の抵抗値r1 ,r2 ,r3 が、r1 =r2 +r3 の関係を満たしているので、抵抗R1を介して出力される交流信号と抵抗R2,R3を介して出力される交流信号とは、それぞれ電圧値及び振幅が同じで、互いに逆相の方形波となる。
この場合、非反転信号と反転信号とを重畳すると、抵抗R2,R3を介して出力される交流信号のHigh側電圧値の低下とLow側電圧値の上昇とに応じた分だけ、抵抗R1を介して出力される交流信号との合成値に振幅が生じ交流信号が生成される。このため、この振幅を増幅し、直流化することにより、検波手段6において所定のレベルの電圧値が出力されることになる。
本発明の一実施形態に係る静電容量変化検出回路は、上述のように構成されているのでその作用を図2のタイムチャートを用いて説明すると以下のようになる。ここで、図2はオペレータが検出電極2に触れていない状態から、時間t1において検出電極2に触れたときの状態の変化を示すタイムチャートであって、(a)は高周波発振源1の出力変化を、(b)はインバータ通過後の出力変化を、(c)は検出電極における電圧変化を、(d)は抵抗R1よりも下流側における高周波発振源1の出力と抵抗R3よりも下流側における反転出力とを重合した合成信号を、(e)は検波手段で直流信号に変換された信号をそれぞれ示している。
また、検出電極2においては、抵抗値r2に比例した分だけ電圧が低下するが、波形自体は、図2(b),(c)に示すように、インバータ通過後の出力と同相である。そして、t1においてオペレータが電極2に触れると、電極2のインピーダンスが変化して、図2(c)に示すように、タッチ操作以前と比較して高周波信号の振幅が大きく変化する。
したがって、この交流信号の振幅をアンプ5で増幅し検波手段6で直流化すると、図2(e)に示すような特性を得ることができ、タッチの有無を判定することができる。
ところで、図3は複数の検出電極2に本発明を適用した場合の構成の一例を示す図である。図示するように複数の検出電極2の信号処理を実行するには、信号を処理する手段(増幅手段5及び検波手段6)のみを並列に接続すればよく、インバータ3に関しては全ての電極2に対して共通の部品として使用できる。したがって、部品点数の低減を図ることができ、多くのタッチスイッチを備えた操作パネルや操作機器にこのような構成を適用することでさらなるコスト低減を図ることができる。
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明はこのような実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形することが可能である。例えば、本発明をマトリックス回路へ適用してもよい。この場合、例えばタッチスイッチを用いたキーボードに応用することができる。
2 タッチ電極(検出電極)
3 インバータ(反転手段)
4 インバータ
5 アンプ(増幅手段)
6 検波手段
R1 第1抵抗
R2 第2抵抗
R3 第3抵抗
Claims (3)
- 微小静電容量の変化を感知し、該変化量により入力の有無を検知する静電容量変化検出回路において、
方形波を出力する発振源と、
該発振源から出力される方形波が入力される第1抵抗と、
該発振源から出力される方形波を反転して出力する反転手段と、
該反転手段を介して出力される方形波が入力される第2抵抗と、
該第2抵抗の下流側に接続された検出電極と、
該検出電極よりも下流側に接続された第3抵抗とをそなえ、
該第1抵抗と該第3抵抗との終端側が接続されている
ことを特徴とする、静電容量変化検出回路。 - 該第1抵抗,該第2抵抗及び該第3抵抗の抵抗値をそれぞれr1,r2及びr3とすると
、該抵抗値r1,r2及びr3は以下の関係を満たす
ことを特徴とする、請求項1記載の静電容量変化検出回路。
r1=r2+r3 - 該抵抗値r1,r2及びr3は以下の関係を満たす
ことを特徴とする、請求項2記載の静電容量変化検出回路。
r1:r2:r3=2:1:1
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