JP7290404B2 - 静電容量スイッチコントローラ、静電容量スイッチ、電子機器 - Google Patents
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Description
本明細書に開示される一実施の形態は、静電容量スイッチコントローラに関する。静電容量スイッチコントローラは、複数のセンサ電極が接続されるべき複数のセンスピンと、それぞれが、対応するセンスピンの容量を測定する複数の容量検出回路と、複数の容量検出回路を校正するキャリブレーション回路と、複数のセンスピンそれぞれの容量の相対関係を取得する異常検出回路と、を備える。
図3は、第1の実施の形態に係る静電容量スイッチ100のブロック図である。静電容量スイッチ100は、複数のセンサ電極102と、静電容量スイッチコントローラ(以下、単にコントローラという)200を備える。コントローラ200は、I2C(Inter IC)インタフェースやSPI(Serial Peripheral Interface)などを介して外部のプロセッサ(ホストコントローラ)300と接続され、プロセッサ300からの制御に応じて動作する。
たとえばCP1,CP2の順序の入れ替わりを許容する場合、期待順序を、(CP1,CP2)>CP3>CP4のように規定すればよい。(CP1,CP2)は順序の入れ替わりを許容することを表す。
たとえば、CP1>CP2>CP3>CP4、CP2>CP1>CP3>CP4の2通りの期待順序を定義しておき、いずれか一方と一致した場合は正常と判定してもよい。
第1の取得方法では、キャリブレーション回路230による校正機能を利用して複数のセンスピンの容量の順序が取得される。
キャリブレーション回路230は、複数のセンスピン202_1~202_Nから選択される一の基準ピンを校正対象とする。異常検出回路250は、このときに得られた校正結果を、全センスピン202に適用し、そのときの複数のセンスピン202の容量の測定値D1~DNを取得する。異常検出回路250は、測定値D1~DNにもとづいて、基準ピンとその他のセンスピン202の相対関係を判定する。
上述のように容量検出回路210は、ハードウェア的に校正可能に校正され、具体的には校正用の可変回路素子を含む。可変回路素子は、可変キャパシタや可変抵抗、可変電流源などが例示されるがその限りでない。キャリブレーション回路230は、各センスピン202について、センスピン202の容量の測定値が基準値DREFに近づくように、可変回路素子の特性(容量値、抵抗値、電流値)を調節する。この場合において、可変回路素子の調節後の特性は、センスピンの容量(寄生容量)と相関を有する。したがって異常検出回路250は、可変回路素子の調節後の特性の相対関係にもとづいて、異常の有無を判定できる。
センスピン202から見える寄生容量CPの大きさによって、センスピン202にある容量変化が生じたときの測定値Dの変化量(すなわち検出感度)が異なる。すなわち各チャンネルの検出感度は、寄生容量CPの大きさと相関を有する。そこで第3の取得方法では、複数のチャンネルの感度の順序にもとづいて、異常を検出する。
上述の説明では、コントローラ200が、測定結果にもとづく相対関係と期待順序の比較処理を行ったがその限りでなく、比較処理をプロセッサ300が行ってもよい。図6は、変形例1に係る異常検出のシーケンス図である。
図7は、実施の形態に係る静電容量スイッチ100を備える電子機器600を示す図である。電子機器600は、OA機器や家電製品であるが、ここではプリンター複合機を例とする。 電子機器600は、電源ボタン602、スタートボタン604、選択ボタン606,608を備える。電源ボタン602は、電子機器600のオン、オフを切りかえる際にタッチされる。スタートボタン604は、コピーやスキャンの開始するときにユーザがタッチする。選択ボタン606,608は、ユーザがディスプレイ612に表示されるGUI(Graphical User Interface)を操作する際にタッチされる。なおこれらのボタンのレイアウトや種類は、電子機器600の種類や機能に応じて様々である。複数のボタン602,604,606,608には、上述のセンサ電極が埋め込まれており、それらは共通のコントローラ(不図示)によって制御される。
102 センサ電極
104 配線
200 コントローラ
202 センスピン
210 容量検出回路
220 タッチ判定部
230 キャリブレーション回路
250 異常検出回路
270 タッチ判定部
212 可変キャパシタ
214 C/V変換回路
216 A/Dコンバータ
Claims (15)
- 複数のセンサ電極が接続されるべき複数のセンスピンと、
それぞれが、対応するセンスピンの静電容量を測定する複数の容量検出回路と、
前記複数の容量検出回路を校正するキャリブレーション回路と、
非タッチ状態において、前記複数のセンスピンの静電容量の大きさの順序を取得し、取得した前記順序と、非タッチ状態でありかつ正常であるときに期待される静電容量の大きさの順序である期待順序との比較結果にもとづいて、異常を検出する異常検出回路と、
を備え、
前記期待順序を、ホストコントローラから受信することを特徴とする静電容量スイッチコントローラ。 - 前記異常検出回路が異常を検出すると、前記ホストコントローラに割り込みをかけることを特徴とする請求項1に記載の静電容量スイッチコントローラ。
- 複数のセンサ電極が接続されるべき複数のセンスピンと、
それぞれが、対応するセンスピンの静電容量を測定する複数の容量検出回路と、
前記複数の容量検出回路を校正するキャリブレーション回路と、
非タッチ状態において、前記複数のセンスピンの静電容量の大きさの順序を取得し、取得した前記順序と、非タッチ状態でありかつ正常であるときに期待される静電容量の大きさの順序である期待順序との比較結果にもとづいて、異常を検出する異常検出回路と、
を備え、
前記異常検出回路が取得した前記順序を、ホストコントローラに送信可能であることを特徴とする静電容量スイッチコントローラ。 - 前記複数のセンスピンから選択される一の基準ピンを校正対象としたときに得られた校正結果を、全センスピンに適用した状態で、前記複数の容量検出回路によって前記複数のセンスピンの静電容量を測定し、その結果得られた前記複数のセンスピンの静電容量の測定値にもとづいて、前記基準ピンの静電容量とその他のセンスピンそれぞれの静電容量の大小関係を取得するステップ1と、
前記複数のセンスピンそれぞれを順に基準ピンとして選択しながら、ステップ1の処理を繰り返すことにより、前記複数のセンスピンの静電容量の大きさの順序を取得するステップ2と、
を実行することを特徴とする請求項1から3のいずれかに記載の静電容量スイッチコントローラ。 - 前記異常検出回路は、前記ステップ1において、いずれかのセンスピンの静電容量の測定値が、測定レンジの上限を超えた場合、そのセンスピンの静電容量が、前記基準ピンの静電容量より大きいと判定し、そのセンスピンの静電容量の測定値が測定レンジの下限を下回った場合、そのセンスピンの静電容量が、基準ピンの静電容量より小さいと判定することを特徴とする請求項4に記載の静電容量スイッチコントローラ。
- 前記容量検出回路は、可変回路素子を含み、
前記キャリブレーション回路は、各センスピンについて、前記センスピンの静電容量の測定値が基準値に近づくように、前記可変回路素子の特性を調節することを特徴とする請求項1から3のいずれかに記載の静電容量スイッチコントローラ。 - 複数のセンサ電極が接続されるべき複数のセンスピンと、
それぞれが、対応するセンスピンの静電容量を測定する複数の容量検出回路と、
前記複数の容量検出回路を校正するキャリブレーション回路と、
非タッチ状態において、前記複数のセンスピンの静電容量の大きさの順序を取得し、取得した前記順序と、非タッチ状態でありかつ正常であるときに期待される静電容量の大きさの順序である期待順序との比較結果にもとづいて、異常を検出する異常検出回路と、
を備え、
前記容量検出回路は、可変回路素子を含み、
前記キャリブレーション回路は、各センスピンについて、前記センスピンの静電容量の測定値が基準値に近づくように、前記可変回路素子の特性を調節することを特徴とする静電容量スイッチコントローラ。 - 前記異常検出回路は、前記複数の容量検出回路それぞれの前記可変回路素子の調節後の前記特性の順序にもとづいて、前記複数のセンスピンの静電容量の大きさの順序を取得することを特徴とする請求項6または7に記載の静電容量スイッチコントローラ。
- 前記容量検出回路は、前記センスピンに接続可能な校正用の可変キャパシタを含み、
前記キャリブレーション回路は、各チャンネルについて、前記センスピンの静電容量の測定値が基準値に近づくように、前記可変キャパシタの容量値を調節することを特徴とする請求項1から3のいずれかに記載の静電容量スイッチコントローラ。 - 複数のセンサ電極が接続されるべき複数のセンスピンと、
それぞれが、対応するセンスピンの静電容量を測定する複数の容量検出回路と、
前記複数の容量検出回路を校正するキャリブレーション回路と、
非タッチ状態において、前記複数のセンスピンの静電容量の大きさの順序を取得し、取得した前記順序と、非タッチ状態でありかつ正常であるときに期待される静電容量の大きさの順序である期待順序との比較結果にもとづいて、異常を検出する異常検出回路と、
を備え、
前記容量検出回路は、前記センスピンに接続可能な校正用の可変キャパシタを含み、
前記キャリブレーション回路は、各チャンネルについて、前記センスピンの静電容量の測定値が基準値に近づくように、前記可変キャパシタの容量値を調節することを特徴とする静電容量スイッチコントローラ。 - 前記異常検出回路は、前記複数の容量検出回路それぞれの前記可変キャパシタの調節後の容量値の大きさの順序にもとづいて、前記複数のセンスピンの静電容量の大きさの順序を取得することを特徴とする請求項9または10に記載の静電容量スイッチコントローラ。
- 複数のセンサ電極が接続されるべき複数のセンスピンと、
それぞれが、対応するセンスピンの静電容量を測定する複数の容量検出回路と、
前記複数の容量検出回路を校正するキャリブレーション回路と、
非タッチ状態において、前記複数のセンスピンの静電容量の大きさの順序を取得し、取得した前記順序と、非タッチ状態でありかつ正常であるときに期待される静電容量の大きさの順序である期待順序との比較結果にもとづいて、異常を検出する異常検出回路と、
を備え、
前記異常検出回路は、各センスピンに所定の容量変化を与えたときに、当該センスピンの静電容量の測定値の変化量を取得し、前記複数のセンスピンについて得られる複数の前記変化量の大きさの順序にもとづいて、前記複数のセンスピンの静電容量の大きさの順序を取得することを特徴とする静電容量スイッチコントローラ。 - 前記キャリブレーション回路は、各チャンネルの検出感度が均一化されるように前記容量検出回路のゲインを調節し、
前記異常検出回路は、前記複数の容量検出回路それぞれの前記ゲインの大きさの順序にもとづいて、前記複数のセンスピンの静電容量の大きさの順序を取得することを特徴とする請求項1から3のいずれかに記載の静電容量スイッチコントローラ。 - 複数のセンサ電極と、
請求項1から13のいずれかに記載の静電容量スイッチコントローラと、
を備えることを特徴とする静電容量スイッチ。 - 請求項14に記載の静電容量スイッチを備えることを特徴とする電子機器。
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