(57)【要約】【課題】周期性を有するノイズの影響を排除してタッチ操作の有無を高い精度で判定できるタッチパネル装置を提供する。【解決手段】タッチパネル装置のマイコンは、タッチＩＣが出力する電圧信号のＡ／Ｄ変換データを一定周期でサンプリングする際に、監視時間内におけるデータ値のばらつきを監視し（Ｓ２〜Ｓ５）、そのばらつきの発生頻度が許容値を超えると（Ｓ６：ＮＯ）データをサンプリングするタイミングを変化させる（Ｓ７）。そして、ばらつきの発生頻度が許容値以内になると（Ｓ６：ＹＥＳ）、以降はタイミングを固定して（Ｓ８）データをサンプリングする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ユーザが空気調和機を制御する操作指令を入力するため、交流電源が供給されて動作するタッチパネルと、
このタッチパネルにおける静電容量の変化に応じた電圧信号をＡ／Ｄ変換し、変換したデータを出力する信号出力部と、
前記データを一定周期でサンプリングして前記タッチパネルにおけるタッチ操作の有無を判別し、判別結果を前記コントローラに出力する制御回路とを備え、
前記制御回路は、所定期間について前記データ値のばらつきを監視し、前記ばらつきの発生頻度が許容値を超えると前記データをサンプリングするタイミングを変化させ、
前記ばらつきの発生頻度が許容値以内になると、前記タイミングを固定して前記データをサンプリングするタッチパネル装置。
【請求項２】
前記制御回路は、前記サンプリングの周期を前記交流電源周期の１／２に設定し、
前記データをサンプリングするタイミングを、前記交流電源周期の１／２未満の時間で変化させる請求項１記載のタッチパネル装置。
【請求項３】
前記制御回路は、今回サンプリングしたデータと前回サンプリングしたデータとの差分値を求め、前記差分値の有無により前記ばらつきを監視する請求項１又は２記載のタッチパネル装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ユーザが空気調和機を制御する操作指令を入力するため、交流電源が供給されて動作するタッチパネルを備えた装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
タッチパネルは、ユーザがタッチ操作を行うことで発生する静電容量の変化を捉えて前記タッチ操作を認識し、操作内容に応じた信号を出力する（例えば特許文献１参照）。このようなタッチパネルは、例えば、空気調和機を制御するため、室内の壁面等に配置されるリモートコントローラにも適用されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１４−１６９２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記のようなタッチパネルには、商用交流電源より生成した直流電源が供給されて動作する。そして、タッチパネルの静電容量は電圧信号に変換され、制御回路は、その電圧信号をＡ／Ｄ変換してサンプリングすることで前記静電容量の変化を捉え、タッチ操作の有無を判定する。この場合、回路基板のグランド電位は、タッチ操作を行うユーザ側の電位基準であるアース電位に等しくなっていることが望ましい。
【０００５】
しかしながら、タッチパネル装置のサイズが小型になると回路基板のグランドパターンの面積が十分確保できず、インピーダンスが上昇してノイズの影響を受け、グランド電位がアース電位と異なっている場合がある。このような状況下で制御回路が電圧信号をＡ／Ｄ変換すると、Ａ／Ｄ変換されたデータの値にばらつきが発生してタッチ操作の有無を誤判定するおそれがある。
【０００６】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、周期性を有するノイズの影響を排除してタッチ操作の有無を高い精度で判定できるタッチパネル装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１記載のタッチパネル装置によれば、制御回路は、信号出力部が出力する電圧信号のＡ／Ｄ変換データを一定周期でサンプリングする際に、所定期間についてデータ値のばらつきを監視し、そのばらつきの発生頻度が許容値を超えると、データをサンプリングするタイミングを変化させる。そして、前記ばらつきの発生頻度が許容値以内になると、
タイミングを固定してデータをサンプリングする。
【０００８】
すなわち、タッチパネルの回路基板のグランド（回路グランド）に、交流電源周期のような周期性を有するノイズが印加されると、回路グランドの電位がアース電位に対して変動し、電圧信号をＡ／Ｄ変換したデータの値にばらつきが発生する。そこで、制御回路が、Ａ／Ｄ変換データのばらつきの発生頻度が許容値以内になるまでデータをサンプリングするタイミングを変化させる。
【０００９】
ここで、「ばらつきの発生頻度が許容値以内になる」とは、回路グランドの電位がノイズの影響を受けて変動しているとしても、Ａ／Ｄ変換されたデータをサンプリングするタイミングが、毎回変動レベルがほぼ一定になるタイミングに一致する状態になったことを意味する。したがって、Ａ／Ｄ変換されたデータに及ぶ周期性を有するノイズの影響を排除できるようになり、ユーザがタッチパネルにタッチ操作を行っている期間のＡ／Ｄ変換値が安定する。これにより、制御回路は、タッチパネルにおけるタッチ操作の有無を誤判定することがなくなる。
【００１０】
請求項２記載のタッチパネル装置によれば、制御回路は、サンプリングの周期を交流電源周期の１／２に設定し、データをサンプリングするタイミングを交流電源周期の１／２未満の時間で変化させる。この条件で、ばらつきの発生頻度が許容値以内になると、制御回路がデータをサンプリングするタイミングは、交流電源周期で変動するノイズが半周期毎に達するゼロレベルに一致した状態になる。したがって、制御回路は、正確なＡ／Ｄ変換データをより多く取得できることになり、タッチ操作の有無の判別を高い応答性で行うことができる。
【００１１】
請求項３記載のタッチパネル装置によれば、制御回路は、今回サンプリングしたデータと前回サンプリングしたデータとの差分値を求め、その差分値の有無によって前記ばらつきを監視する。すなわち、回路グランドの電位とアースの電位とが一致していれば、連続して得られるＡ／Ｄ変換データの値は、タッチ操作が無い状態と有る状態とのそれぞれで変化しないので、今回と前回とのデータ値に差分は生じない。一方、回路グランドが周期的なノイズの影響を受けていれば、今回と前回とのデータ値に差分が発生するので、差分値の有無でばらつきを監視すれば良い。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】一実施形態であり、マイコンによるＡ／Ｄ変換データのサンプリングタイミングを調整する処理を示すフローチャート
【図２】マイコンが適当なタイミングでサンプリングを行った場合に得られるデータ値の一例を示す図
【図３】回路グランドＧＮＤをアースＥに接続した場合の図２相当図
【図４】本実施形態においてタイミングを調整した場合に得られるデータ値の一例を示す図
【図５】図２に対応するデータのばらつきを示す図
【図６】図３に対応するデータのばらつきを示す図
【図７】図４に対応するデータのばらつきを示す図
【図８】タッチパネル装置の構成を示す図
【図９】全館空調システムの構成例をモデル的に示す図
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、一実施形態について図面を参照して説明する。図９は、全館空調システムの構成例をモデル的に示している。建造物１には、３つのＺｏｎｅ（部屋）１〜３があり、それらに対して空調機２（空気調和機）が温度調節した空気を、ダクト３を介して送風する。Ｚｏｎｅ１の壁面には、親機４が配置されている。親機４は、通信線５を介して空調機２に接続されており、空調機２に対して制御指令を直接送信する。また、親機４は、空調機２より送信される制御情報を受信可能となっている。
【００１４】
また、Ｚｏｎｅ２，３の壁面にはそれぞれ子機６，７が配置されており、子機６，７は、それぞれ通信線８，９を介して親機４に接続されている。親機４及び子機６，７には商用交流電源が供給されており、その交流電源より直流の動作用電源を生成して動作する。親機４及び子機６，７は、何れもタッチパネル装置４Ｐ，６Ｐ，７Ｐを備えており、ユーザはそれぞれのタッチパネル装置４Ｐ，６Ｐ，７Ｐに指によりタッチ操作して、空調機２の操作指令を入力する。子機６，７タッチパネル装置６Ｐ，７Ｐにタッチ操作した場合、操作指令は親機４を介して空調機２に送信される。
【００１５】
図８は、親機４及び子機６，７について共通であるタッチパネル装置Ｐに係る構成を示している。ダイオードブリッジで構成されている整流回路１１の交流入力端子は商用交流電源１２に接続されており、直流出力端子は電源ＩＣ１３及び機器の回路グランドＧＮＤに接続されている。電源ＩＣ１３は、整流回路１１により整流された電圧を図示しないコンデンサにより平滑した後降圧して、低圧の直流電源をタッチＩＣ１４（信号出力部）に供給する。
【００１６】
タッチＩＣ１４は、タッチパネル１５に接続されており、増幅回路やＡ／Ｄコンバータ（何れも図示せず）等を内蔵している。タッチＩＣ１４は、ユーザがタッチパネル１５にタッチ操作した際に発生する静電容量の変化を電圧信号の変化として捉え（Ｃ／Ｖ変換）、前記電圧信号を一定の周期でＡ／Ｄ変換して、変換したデータをマイクロコンピュータ（マイコン，制御回路）１６に出力する。マイコン１６は、入力されるＡ／Ｄ変換データをサンプリングすると、サンプリングしたデータ値の変化に基づいて、ユーザによるタッチパネル１５へのタッチ操作の有無を判断する。
【００１７】
ここで、タッチＩＣ１４はマイコン１６側とは非同期で、例えばｍｓやμｓオーダーの一定周期でＡ／Ｄ変換を行っており、マイコン１６は、タッチＩＣ１４が順次出力するデータをサンプリングするだけである。図８に示すように、回路グランドＧＮＤはアースＥに接続されておらず、回路グランドＧＮＤには交流電源周波数で変動するノイズが乗り易い状態にある。タッチＩＣ１４に内蔵されているＡ／Ｄコンバータも、回路グランドＧＮＤを基準電位としてＡ／Ｄ変換を行うため、タッチＩＣ１４がマイコン１６に出力するＡ／Ｄ変換データは、回路グランドＧＮＤに印加されたノイズの影響を受けると変化する。
【００１８】
そこで、本実施形態では、タッチＩＣ１４が出力したデータをマイコン１６が読み込むに際して、上記ノイズの影響を排除するようにサンプリングのタイミングを調整する。すなわち、上記のノイズは交流電源周波数で変動するから、その変動レベルが常に一定値となるように、交流電源電圧の変化に同期したタイミングでデータを読み取ることでノイズの影響を排除する。
【００１９】
次に、本実施形態の作用について図１から図７も参照して説明する。図１は、マイコン１６が、Ａ／Ｄ変換データをサンプリングするタイミングを調整する処理を示すフローチャートである。マイコン１６は、データのサンプリング周期を、商用交流電源周期の１／２に相当する８．３ｍｓ（周波数６０Ｈｚの場合，５０Ｈｚであれば１０ｍｓ）に設定してサンプリングを開始する（Ｓ１）。ここで、サンプリング周期を交流電源周期の１／２に設定するのは、ノイズによるレベル変動のゼロ点に同期したタイミングでサンプリングすることを狙うためである。
【００２０】
すなわち、電圧変動が正負の両極性に跨るとすれば、変動のゼロ点は、１周期内で極性が負から正に変動する場合と、正から負に変動する場合との２回到来する。したがって、ゼロ点に同期したタイミングでデータをサンプリングすれば、マイコン１６は安定したデータ値をより多く取得することが可能になる。
【００２１】
続くステップＳ２において、今回のサンプリング値と前回のサンプリング値との差分を得ると、その差分値がゼロか否かを判断する（Ｓ３）。差分値がゼロであれば（ＹＥＳ，ばらつき無し）そのままステップＳ５に移行し、ゼロでなければ（ＮＯ，ばらつき有り）、ばらつきの発生頻度をカウントするためのカウンタをインクリメントしてから（Ｓ４）ステップＳ５に移行する。ステップＳ５では、タイミング調整のための監視時間（例えば数秒程度，所定期間）が経過したか否かを判断し、経過していなければ（ＮＯ）ステップＳ２に戻る。
【００２２】
ステップＳ２〜Ｓ５のループを繰り返し実行している間に監視時間が経過すると（Ｓ５：ＹＥＳ）、その時点での上記カウンタの値が許容値内か否かを判断する（Ｓ６）。許容値内でなければ（ＮＯ）、データをサンプリングするタイミングを例えば１ｍｓずらしてから（Ｓ７）ステップＳ２に移行する。以上の処理を繰り返し実行することで、カウンタ値が許容値内になると（Ｓ６：ＹＥＳ）、サンプリングのタイミングをその時点で固定するようにして（Ｓ８）調整処理を終了する。
【００２３】
ステップＳ６においてカウンタ値が許容値内になった状態とは、回路グランドＧＮＤの電位がノイズの影響を受けて変動しているとしても、マイコン１６がＡ／Ｄ変換されたデータをサンプリングするタイミングが、毎回変動レベルがほぼ一定になるタイミングに一致する状態になったことを意味する。電源の半周期間隔で変動レベルが一定になるタイミングは、変動がゼロレベルになるタイミングのみである。つまりこの時点で、Ａ／Ｄ変換データに及ぶ周期性を有するノイズの影響が排除されたことになる。
【００２４】
図２は、マイコン１６が交流電源周期も考慮せず、適当なタイミングでサンプリングを行った場合に得られたデータ値の例であり、ユーザがタッチ操作を行った期間の値は概ね「２１〜２７」程度の範囲で変化している。図３は、回路グランドＧＮＤをアースＥに接続した状態で、図２と同様に適当なタイミングでサンプリングを行った場合である。タッチ操作を行った期間のデータ値は「１５±１」の範囲で安定している。そして、図４は本実施形態のタイミング調整を行った場合であり、タッチ操作を行った期間のデータ値は、やはり「２５＋１」の範囲で安定している。
【００２５】
また、図５〜図７は、それぞれ図２〜図４に対応してサンプリングしたデータの差分値を求めた結果である。図５ではデータ値がほぼ連続的に変動しており、図６では変動が殆どない。そして、本実施形態に対応する図７では、データ値が図６とほぼ同程度に変動せず、安定した状態でデータ値を取得できていることが判る。
【００２６】
以上のように本実施形態によれば、タッチパネル装置Ｐのマイコン１６は、タッチＩＣ１４が出力する電圧信号のＡ／Ｄ変換データを一定周期でサンプリングする際に、監視時間内におけるデータ値のばらつきを監視し、そのばらつきの発生頻度が許容値を超えると、データをサンプリングするタイミングを変化させる。そして、ばらつきの発生頻度が許容値以内になると、以降はタイミングを固定してデータをサンプリングする。これにより、Ａ／Ｄ変換データに及ぶ周期性を有するノイズの影響を排除でき、ユーザがタッチパネル１５にタッチ操作を行っている期間のＡ／Ｄ変換値が安定する。したがって、マイコン１６は、タッチパネル１５におけるタッチ操作の有無を誤判定することがなくなる。
【００２７】
そして、マイコン１６は、サンプリング周期を交流電源周期の１／２に設定し、データをサンプリングするタイミングを前記周期の１／２未満の時間で変化させる。この条件でばらつきの発生頻度が許容値以内になると、マイコン１６がデータをサンプリングするタイミングは、交流電源周期で変動するノイズが半周期毎に達するゼロレベルに一致した状態になる。したがって、マイコン１６は、正確なＡ／Ｄ変換データをより多く取得できることになり、タッチ操作の有無の判別を高い応答性で行うことができる。
【００２８】
また、マイコン１６は、今回サンプリングしたデータと前回サンプリングしたデータとの差分値を求め、その差分値の有無によって前記ばらつきを監視する。すなわち、回路グランドＧＮＤの電位とアースＥの電位とが一致していれば、連続して得られるＡ／Ｄ変換データの値は、タッチ操作が無い状態と有る状態とのそれぞれで変化しないので、今回と前回とのデータ値に差分は生じない。一方、回路グランドＧＮＤが周期的なノイズの影響を受けていれば、今回と前回とのデータ値に差分が発生するので、差分値の有無でばらつきを監視すれば良い。
【００２９】
本発明は上記した、又は図面に記載した実施形態にのみ限定されるものではなく、以下のような変形又は拡張が可能である。
サンプリングタイミングを調整する時間は１ｍｓに限ることなく、交流電源周期の１／２未満の範囲で、個別の設計に応じて設定すれば良い。
また、商用交流電源周期の１周期でサンプリングを行っても良く、その場合、サンプリングタイミングを調整する時間は、交流電源周期未満の範囲で設定すれば良い。
交流電源に由来するノイズに限ることなく、既知の周期性を有するノイズの影響を排除する必要があれば、前記周期に基づいてサンプリング周期を設定し、その周期未満でサンプリングタイミングを調整すれば良い。
【００３０】
制御回路の機能を有するマイコンに、信号出力部としてのタッチＩＣを備えて一体としても良い。すなわち、マイコンが備えているＡ／Ｄコンバータによって電圧信号をＡ／Ｄ変換しても良い。
操作入力を行う装置が、必ずしも親機と子機に分かれている必要はない。また、タッチパネル装置Ｐは、空調機２の本体に取り付けられていても良い。
【符号の説明】
【００３１】
図面中、２は空調機（空気調和機）、４Ｐ，６Ｐ，７Ｐはタッチパネル装置、１４はタッチＩＣ（信号出力部）、１５はタッチパネル、１６はマイクロコンピュータ（制御回路）を示す。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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