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JP4305365B2 - 静電容量方式スイッチの制御装置 - Google Patents
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本発明は、入力するスイッチが導電性のパターンで形成され、コンデンサC1と抵抗R1とで周波数データを生成する周波数変換部に接続され、導電性のパターで形成されたスイッチに対し、使用者の指が導電性のパターンに触る前の周波数を読み取る制御部で、前記周波数を読み取り、周波数データをメモリ部に格納し、指が触れたときの周波数データを読み取る制御部で、周波数データを読み取り、周波数データをメモリ部に格納する。使用者の指が触れる前と触れたときの周波数データの差の値によりスイッチのONを判断する。スイッチに対し、指が離れたときの周波数データを読み取る制御部で、前記周波数データを読み取り、周波数データをメモリ部に格納し、指が触れたときと離れたときの周波数データの差によりスイッチのOFFを判断するスイッチであって、スイッチの状態を、コンデンサC1の容量の変化を周波数データの変化に変換し、検出することでON/OFFを判断できる静電容量方式スイッチに関するものである。
本方式では容量変化を周波数データに変換しているため、無線周波数送信機等から放射される電磁妨害に対し、コンデンサC1と抵抗R1とで生成する周波数と同じ周波数が導電性のスイッチパターンに印加されると、導電性のスイッチパターンに指が触れていなくても、指が触れた以上の周波数データとして、読み取る制御部で誤って読み取られてしまい、使用者がスイッチに触れていなくても、スイッチが入ったと同じ状態になり誤動作してしまう。
本発明は、スイッチ状態の周波数データの読み取り回数を1回のみではなくN回にすること、およびコンデンサC1と抵抗R1とで周波数データを生成する周波数変換部に対し、コンデンサC2を追加し、コンデンサC1と抵抗R1とでの周波数値と、コンデンサC1と追加したコンデンサC2と抵抗R1とでの読み取る周波数データの値を変更することで、無線周波数送信機等から放射される電磁妨害波を判断し、避けることで誤動作をなくす静電容量方式スイッチに関するものである。
特開2003−316657号公報。
従来の容量の変化を読み取る方式では、接続しているコンデンサC1の容量を、アナログ/デジタル変換し、電圧の変化でスイッチの状態を判断している。通常の動作では誤動作は無いが、無線周波数送信機等から放射される電磁妨害波の印加に対しては、電圧変化を検出しているためアナログ/デジタル変換方式では、周波数全域に対して影響が出てしまう。
また、従来の周波数変換による静電容量スイッチの読み取り方式では、通常の動作では誤動作は無いが、無線周波数送信機等から放射される電磁妨害波に対して、本静電容量スイッチが使用している同じ帯域の周波数が印加されると、使用者の指で触れた状態または印加された周波数による状態か判断がつかず誤動作し、入力の判断が安定しない。
アナログ/デジタル変換方式、周波数変換方式の2つの方式とも、無線周波数送信機等から放射される電磁妨害波に対しては、使用者が指でスイッチを触れた状態と同じになるため入力の判断が難しく、誤動作につながるのが現状である。
CPUに内蔵された制御部と、スイッチが導電性のパターン部で構成され、第1のコンデンサと第1の抵抗とで周波数データを生成する周波数変換部と、前記周波数変換部の周波数データを読みとる前記制御部と、読みとった周波数データを格納するメモリ部と、スイッチのON、OFF状態を他の装置へ転送するためのシリアル通信部を有する静電容量方式スイッチであって、前記周波数データを読みとる制御部で周波数をN回読みとり、読みとった周波数が1回だけスイッチをONとする周波数のときには、このスイッチをONとする周波数を電磁妨害波と見なし、電磁妨害波がスイッチに印加されたと見なし、スイッチをOFF状態とし、前記制御部で読み取った周波数がN回ともONとなる周波数のときには、電磁妨害波がスイッチに印加されていないと見なし、スイッチをON状態とすることで、電磁妨害波の有無を制御部が判断し、スイッチのON,OFFの誤動作を防止する静電容量方式スイッチの制御装置を提案するものであります。
本発明は静電容量方式スイッチで、パネルスイッチに接続されるコンデンサC1と抵抗R1で生成される周波数データに対し、コンデンサC2を追加して制御することで無線周波数送信機等から放射される電磁妨害波が周波数変換部に印加されたとき、電磁妨害波が印加されたことを判断して入力の誤動作を避けることができる。
本発明で静電容量方式スイッチは、指で触れるための導電性パターンで形成されたスイッチ部、コンデンサC1と抵抗R1とで周波数データを生成する周波数変換部、変換された周波数データを読み取る制御部、変換された周波数値のデータを格納するメモリ部、スイッチの状態を他の装置(図示せず)へシリアル方式で転送することができるシリアル通信部を装備している。
本静電容量スイッチは、導電性パターンで形成されたスイッチ部の状態を、コンデンサC1および抵抗R1とで生成された周波数データを読みとりメモリに格納する。スイッチの状態に対し、N回の読み取りを行いN回分の周波数データをメモリに格納する。前記メモリに格納された周波数データにより、ON/OFF/電磁妨害波を判断し、スイッチの状態をシリアル通信を通じシリアルデータを他装置へ送信する。また、本静電容量スイッチは、コンデンサC2が接続され、コンデンサC2を未使用(コンデンサC1のみ)、コンデンサC2を使用(コンデンサC1とコンデンサC2とが接続された状態)する制御部(以下、タイマとする)も装備している。コンデンサC1と抵抗R1で周波数データを生成、コンデンサC1、コンデンサC2と抵抗R1で周波数を生成することができ2種類の周波数を使用することができる。
本発明の実施例を添付図面で説明する。本発明の静電容量方式スイッチを図1および図2の静電容量スイッチの構成図を用いて説明する。図1で本静電容量方式スイッチは、指を接触させるため導電性パターンで形成されたスイッチパネル部(以下パネルスイッチ5とする。)、コンデンサC1と抵抗R1とで周波数データを生成させるための周波数変換部(以下タイマ6とする。)、変換された周波数データの読み取り制御を行う制御部(以下インプットキャプチャ7とする。)、プログラム制御を行うCPU1、静電容量方式スイッチを制御するためのプログラムが格納されているメモリ(以下ROM2とする。)、静電容量方式スイッチの制御プログラムを動作させるためのバッファおよび、インプットキャプチャ7で読み取られた周波数データを格納し、たえずデータを更新するができるメモリ(以下RAM3とする。)、スイッチのON状態、OFF状態の制御の設定値を格納でき、電源を切っても格納したデータが消えないメモリ(以下EEPROM4とする。)、図示しない接続された機器へ、スイッチパネルの入力状態(スイッチのON状態、OFF状態)のデータを送受信するためのシリアル通信(以下SIO8とする。)、静電容量方式スイッチが動作させるため外部から供給される電源(以下電源部9)より構成されている。また、パネルスイッチに触る指を結合容量(以下コンデンサC3、10とする。)とする。図2ではタイマ6に対して、コンデンサC1と抵抗R1とが接続している部分に、コンデンサC2を追加した構成になっている。コンデンサC2は、コンデンサC1とCPU1のポートに接続している。
次に静電容量方式スイッチで使用するインプットキャプチャ7の制御方法を説明する。インプットキャプチャ7は内部で予め固定された周波数データを発生し、タイマ6で生成された周波数データをインプットキャプチャ7内の前記した固定の周波数データでサンプリングする機能を有している。図1および図2のタイマ6で生成された周波数データが各々mkHz/nkHzとし、インプットキャプチャ7の固定の周波数データがskHzの場合、インプットキャプチャ7よりタイマ6として各々m/s個の周波数データ、n/s個の周波数データとしてCPU1は読み取ることができる。電源部9に外部から電源が供給された後、CPU1はインプットキャプチャ7の周波数データを読み取る。パネルスイッチ5に指が触れていないとき、インプットキャプチャ7にはコンデンサC1と抵抗R1とでタイマ6により周波数データが生成される。周波数値fはf=1.44/(C1*R1)で求められる。
パネルスイッチ5に指が触れたとき、指の容量分であるコンデンサC3が周波数値fに加算され、周波数fはf=1.44/((C1+C3)*R1)となり周波数は遅くなる。インプットキャプチャ7で読まれる周波数データ値としては、パネルスイッチ5に指10が触れた場合、周波数が遅くなるため、インプットキャプチャ7内でサンプリングする数はパネルスイッチ5に指が触れていないときに比べ多くなる。ここで、スイッチONの定義として、(パネルスイッチ5に触れたときのインプットキャプチャ7の値)−(パネルスイッチ5に触れていないときのインプットキャプチャ7の値)の差分がONの値とする。また指がパネルスイッチ5に触れた後、パネルスイッチ5を離した値も同じである。このスイッチON/OFFの定義値、パネルスイッチ5に指10が触れていないときのインプットキャプチャ7の値、パネルスイッチ5に指10が触れたときのインプットキャプチャ7の値は、初期値としてEEPROM4に予め格納しておく。図3は予め格納してあるEEPROM4の内容を記載したものである。無線周波数送信機等から放射される電磁妨害波が、本静電容量方式スイッチで使用している周波数f=1.44/(C1*R1)に近い周波数(指で触る容量と同じコンデンサC3、10)がパネルスイッチ5に印加されるとON/OFFの定義以上の周波数データがインプットキャプチャ7で読み取れる。本静電容量方式スイッチで使用している周波数以外の周波数をパネルスイッチ5に印加しても、周波数はf=1.44/(C1*R1)のままでスイッチのON/OFF動作には影響されない。
次に電磁妨害波による誤動作防止の制御方法を説明する。電源部9に外部から電源が供給された後、パネルスイッチ5に接続されているコンデンサC1と抵抗R1の値を基にタイマ6で生成された周波数f=1.44/(C1*R1)を、インプットキャプチャ7を介しCPU1が読み取る。読み取られた周波数データはRAM3に格納される。次に同じパネルスイッチ5で同じことを、コンデンサC1と抵抗R1とでタイマ6で生成された周波数f=1.44/(C1*R1)を、インプットキャプチャ7を介しCPU1が読み取る。読み取られた周波数データは同じRAM3で前回格納したRAM3の次の番地に格納する。同じパネルスイッチ5に対し、N回インプットキャプチャ7を介し、周波数データを読み取り、N回分の周波数データをRAM3に格納する。次に読み取ったN個分の周波数データに対し、1回目の周波数データと2回目の周波数データの差をRAM3の違う領域に格納する。次に2回目の周波数データと3回目の周波数データの差をRAM3に格納する。RAM3に格納された周波数データに対し、(N−1)回分同じことを行なう。
最後は(N−1)回目の周波数データとN回目の周波数データの差をRAM3に格納する。読み取られたN個の周波数データと(N−1)個の各々の差の周波数データは図4のRAM3領域に格納される。次に(N−1)個の周波数データの差を使用して、無線周波数送信機等から放射される電磁妨害波の影響があるか判断する。(N−1)個の差のデータと、予めEEPROM4に格納されたON/OFF定義の値を比べる。(N−1)個の各々の差のデータの中に1個でもON/OFF定義を超える値が存在した場合は、N回の読み取りで電磁妨害波による影響があったと判断し、電磁妨害波印加とするコマンドをSIO8を通じ図示しない接続された機器へ送信する。次に読み取られRAM3に格納した周波数データ、各々の周波数データの差を消去(FFHのデータをRAM3に書き込む。)する。(N−1)個の各々の差のデータの中に1個もON/OFF定義を超える値が存在しない場合は、パネルスイッチ5に指が触れていないと判断し、スイッチがOFFとするコマンドをSIO8を通じ図示しない接続された機器へ送信する。コマンドを送信後、RAM3に格納し読み取られた周波数データ、各々の周波数データの差を消去(FFHのデータをRAM3に書き込む。)する。
(N−1)個の各々の差のデータが全てON/OFF定義を超える値が存在した場合は、パネルスイッチ5に指が触れていると判断し、スイッチがONとするコマンドを、SIO8を通じ図示しない接続された機器へ送信する。コマンドを送信後、RAM3に格納し読み取られた周波数データ、各々の周波数データの差を消去(FFHのデータをRAM3に書き込む。)する。この制御により単発な電磁妨害波がパネルスイッチ5に印加された場合に対して誤動作を防止することができる。しかし、本静電容量方式スイッチでは1個のパネルスイッチ5に対しN回の周波数をタイマ6およびインプットキャプチャ7で読み取り、読み取られた周波数データで電磁妨害波の影響を判断しているが、連続した電磁妨害波が印加されたときはパネルスイッチ5の状態をSIO8を通じ図示しない接続された機器へ電磁妨害印加とするコマンドのみが送信されてしまう。
次に連続した電磁妨害波が印加されたときでも、スイッチの状態がONかOFFをSIO8を通じ、図示しない接続された機器へコマンドを送信することができる制御方法を説明する。電源部9に外部から電源が供給された後、パネルスイッチ5に接続されているコンデンサC1と抵抗R1とでタイマ6で生成された周波数f=1.44/(C1*R1)をインプットキャプチャ7を介しCPU1が読み取り、読み取られた周波数はRAM3に格納する。前記した1個のパネルスイッチ5に対し、N回の周波数読み取りで1個以上ON定義の周波数が存在した場合は、パネルスイッチ5に電磁妨害波が印加されたと判断する。
パネルスイッチ5の状態をSIO8を通じ、図示しない接続された機器へ送信はしない。パネルスイッチ5に電磁妨害波が印加されたと判断した場合、RAM3に格納し読み取られた周波数データ、各々の周波数データの差を消去(FFHのデータをRAM3に書き込む。)する。図2の構成図でコンデンサC2はコンデンサC1とCPU1に接続されている。コンデンサC2とCPU1とは、CPU1のポートに接続され、ポートの設定で設定:0で未接続、設定:1でGNDに接続することができる。次に図2の構成図でコンデンサC2に接続されているCPU1のポートを設定:1にし、コンデンサC2をGNDに接続させる。ここでパネルスイッチ5に接続されているコンデンサC1とコンデンサC2と抵抗R1とでタイマ6で生成された周波数f=1.44/((C1+C2)*R1)を、インプットキャプチャ7を介し、CPU1が周波数データを読み取る。読み取られた周波数データはRAM3に格納される。次に同じパネルスイッチ5で同じことを行う。コンデンサC1とコンデンサC2と抵抗R1とでタイマ6で生成された周波数f=1.44/((C1+C2)*R1)を、インプットキャプチャ7を介しCPU1が読み取る。読み取られた周波数データは同じRAM3で前回格納した次の番地に格納する。読み取られた2つのRAM3領域に格納された周波数データの差を別のRAM3領域に格納する。周波数データの差が予めEEPROM4に格納されたON/OFF定義の値と比べる。
差がON/OFF定義を超える値が存在しない場合は、パネルスイッチ5に指が触れていないと判断し、スイッチがOFFとするコマンドをSIO8を通じ、図示しない接続された機器へ送信する。コマンドを送信後、RAM3に格納し読み取られた周波数データ、周波数データの差を消去(FFHのデータをRAM3に書き込む。)する。連続した電磁妨害波が印加されたときはコンデンサC2を追加することで、印加された電磁妨害波を避けることができる。差がON/OFF定義を超える値が存在した場合は、電磁妨害波が周波数f=1.44/((C1+C2)*R1)に近い周波数に変わり印加されているとし、RAM3に格納し読み取られた周波数データ、周波数データの差を消去(FFHのデータをRAM3に書き込む。)する。次に図2で、コンデンサC2に接続されているCPU1のポートを設定:0で未接続にし、読み取り周波数を周波数f=1.44/(C1*R1)に戻して同じ処理を行う。
次に本発明である電磁妨害波による誤動作防止の方法で、もうひとつの制御方法を説明する。図5は、本制御で使用するRAM3の領域の内容である。図2でコンデンサC2はコンデンサC1とCPU1に接続されている。コンデンサC2とCPU1とは、CPU1のポートに接続され、ポートの設定で設定:0で未接続、設定:1でGNDに接続することができる。またスイッチのON/OFFの定義としての定義値は、初期値としてEEPROM4に予め格納しておく。電源部9に外部から電源が供給された後、コンデンサC2の接続の設定は設定:0にし、パネルスイッチ5の接続としてはコンデンサC1と抵抗R1である。パネルスイッチ5に接続されているコンデンサC1と抵抗R1とでタイマ6で生成された周波数f=1.44/(C1*R1)をインプットキャプチャ7を介しCPU1が読み取り、読み取られた周波数データはRAM3に格納する。
次にコンデンサC2の接続設定:1にし、接続としてはコンデンサC1とコンデンサC2と抵抗R1である。パネルスイッチ5に接続されているコンデンサC1とコンデンサC2と抵抗R1とでタイマ6で生成された周波数f=1.44/((C1+C2)*R1)をインプットキャプチャ7を介しCPU1が読み取り、読み取られた周波数データは別のRAM3領域に格納する。次にコンデンサC2の接続の設定は設定:0にし、パネルスイッチ5の接続としてはコンデンサC1と抵抗R1である。パネルスイッチ5に接続されているコンデンサC1と抵抗R1とでタイマ6で生成された周波数f=1.44/(C1*R1)をインプットキャプチャ7を介しCPU1が読み取り、読み取られた周波数データを前回のコンデンサC1と抵抗R1で格納したRAM3の次の領域に格納する。次にコンデンサC2の接続の設定は設定:1にし、パネルスイッチ5の接続としては、コンデンサC1とコンデンサC2と抵抗R1である。パネルスイッチ5に接続されているコンデンサC1とコンデンサC2と抵抗R1とでタイマ6で生成された周波数f=1.44/((C1+C2)*R1)をインプットキャプチャ7を介し、CPU1が読み取り、読み取られた周波数データを、前回のコンデンサC1とコンデンサC2と抵抗R1で格納したRAM3の次の領域に格納する。
次にRAM3に格納されているコンデンサC2の接続の設定が設定:0のときの2つの周波数データの差を次のRAM3領域に格納する。RAM3に格納されているコンデンサC2の接続の設定が設定:1のときの2つの周波数データの差を次ぎのRAM3領域に格納する。次にRAM3に格納された2つの差の周波数データと予めEEPROM4に格納されたON/OFF定義値と比べ、2つとも定義値以下であれば、パネルスイッチ5の状態として指が触れていないと判断しOFFとするコマンドSIO8を通じ、図示しない接続された機器へ送信する。
コマンドを送信後、RAM3に格納し、読み取られた周波数データ、周波数データの差を消去(FFHのデータをRAM3に書き込む。)する。RAM3に格納された2つの差の周波数データと予めEEPROM4に格納されたON/OFF定義値と比べ、2つとも定義値以上であれば、パネルスイッチ5の状態として指が触わられていると判断し、ONとするコマンドをSIO8を通じ、図示しない接続された機器へ送信する。コマンドを送信後、RAM3に格納し、読みとられた周波数データ、周波数データの差を消去(FFHのデータをRAM3に書き込む。)する。RAM3に格納された2つの差の周波数データと予めEEPROM4に格納されたON/OFF定義値と比べ、どちらか1つ定義値以上であれば、パネルスイッチ5の状態として電磁妨害波が印加されたと判断し、電磁妨害波印加とするコマンドをSIO8を通じ、図示しない接続された機器へ送信する。コマンドを送信後、RAM3に格納し、読み取られた周波数データ、周波数データの差を消去(FFHのデータをRAM3に書き込む)する。2つの違った周波数および各々2回のインプットキャプチャ7での周波数データの読み取りで電磁妨害波の印加状態がわかる。
静電容量方式スイッチの構成図。 静電容量方式スイッチの構成図。 EEPROMの内容図。 周波数格納RAMの内容図。 周波数格納RAMの内容図。
符号の説明
1 CPU
2 ROM
3 RAM
4 EEPROM
5 パネルスイッチ
6 タイマ
7 インプットキャプチャ
8 SIO
9 電源部
10 指

Claims (2)

  1. CPUに内蔵された制御部と、スイッチが導電性のパターン部で構成され、第1のコンデンサと第1の抵抗とで周波数データを生成する周波数変換部と、前記周波数変換部の周波数データを読みとる前記制御部と、読みとった周波数データを格納するメモリ部と、スイッチのON、OFF状態を他の装置へ転送するためのシリアル通信部を有する静電容量方式スイッチであって、前記周波数データを読みとる制御部で周波数をN回読みとり、読みとった周波数が1回だけスイッチをONとする周波数のときには、このスイッチをONとする周波数を電磁妨害波と見なし、電磁妨害波がスイッチに印加されたと見なし、スイッチをOFF状態とし、前記制御部で読み取った周波数がN回ともONとなる周波数のときには、電磁妨害波がスイッチに印加されていないと見なし、スイッチをON状態とすることで、電磁妨害波の有無を制御部が判断し、スイッチのON,OFFの誤動作を防止することを特徴とする静電容量方式スイッチの制御装置。
  2. CPUに内蔵された制御部と、スイッチが導電性のパターン部で構成され、第1のコンデンサと第1の抵抗とで周波数データを生成する周波数変換部と、前記周波数変換部の周波数データを読みとる前記制御部と、読みとった周波数データを格納するメモリ部と、スイッチのON、OFF状態を他の装置へ転送するためのシリアル通信部を有する静電容量方式スイッチであって、誤動作を防止する手段は、CPUに直結するように接続された第2のコンデンサを使用し、前記第1のコンデンサと第2のコンデンサの各々違う周波数データで交互に周波数データの状態を読み取り、電磁妨害波の有無を判断し、電磁妨害波による誤動作を防止することを特徴とする請求項1記載の静電容量方式スイッチの制御装置。
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