(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁板の表面に貼り付けられた渦巻き状の平面コイルと、
前記平面コイルがブリッジの１辺に配置され、かつブリッジの他の３辺にそれぞれ抵抗が配置されるように結線されたブリッジ回路と、
前記ブリッジ回路の平面コイルが配置された第１の辺の一端と該一端に連なる前記抵抗の配置された第２の辺の一端とが互いに結線される接続点を一方の入力端子ＩＮ１とし、前記第１の辺の他端と該他端に連なる前記抵抗の配置された第３の辺の一端とが互いに結線される接続点を一方の出力端子ＯＵＴ１とし、前記第３の辺の他端と該他端に連なる前記抵抗の配置された第４の辺の一端とが互いに結線される接続点を他方の入力端子ＩＮ２とし、前記第２の辺の他端と該他端に連なる前記第４の辺の他端とが互いに結線される接続点を他方の出力端子ＯＵＴ２とし、
前記一方の入力端子ＩＮ１と前記他方の入力端子ＩＮ２を通してブリッジ回路に電力を供給する直流電源を備え、
前記一方の出力端子ＯＵＴ１と前記他方の入力端子ＩＮ２のアースとの間に発生する第１電圧と前記他方の出力端子ＯＵＴ２と前記他方の入力端子ＩＮ２のアースとの間に発生する第２電圧とを比較する比較回路を備え、
前記平面コイルに人体の一部をタッチして、周囲に存在する商用給電系から人体を通して誘導される電磁界を前記平面コイルに作用させることにより、該平面コイルに電圧を誘起させ、この電圧により前記ブリッジ回路の第１電圧を変化させ、該第１電圧が前記第２電圧より大きくなるごとに反転する前記比較回路の出力信号に基づきスイッチ信号を生成して出力するスイッチ信号生成回路を備えることを特徴とする電子タッチスイッチ。
【請求項２】
前記平面コイルの外表面を電気絶縁製の保護シートにより被覆し、この保護シートの表面にスイッチその他のマークを形成したことを特徴とする請求項１記載の電子タッチスイッチ。
【請求項３】
前記絶縁板の裏面に前記表面側の平面コイルと同一形状及び同一リアクタンスの他の平面コイルを貼り付け、前記他の平面コイルは前記一方の入力端子ＩＮ１と前記他方の出力端子ＯＵＴ２との間に接続される前記第３の辺に接続されていることを特徴とする請求項１または２記載の電子タッチスイッチ。
【請求項４】
前記第２電圧が取り出される他方の出力端子ＯＵＴ２と前記他方の入力端子ＩＮ２との間に接続される前記第４の辺に前記比較回路の出力をハイレベルまたはローレベル状態に設定する抵抗を接続したことを特徴とする請求項１ないし３の何れか１項に記載の電子タッチスイッチ。
【請求項５】
前記スイッチ信号生成回路は、リトリガブル単安定マルチバイブレータから構成されることを特徴とする請求項１記載の電子タッチスイッチ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、指先などの人体の一部を接触させるだけでオン動作できる無接点式の電子タッチスイッチに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
電気機器のオン／オフ制御などに使用されるスイッチには、ホール素子と磁石を組み合わせたホール効果方式や電極の接近による静電容量の変化を検出する静電容量センサ方式などの無接点式スイッチ、またはリードスイッチと磁石を組み合わせたリードスイッチ方式やタクトスイッチなどの有接点式スイッチが知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のような従来の無接点式スイッチやリードスイッチでは、そのオン・オフ動作に際し、ストローク動作するキーが必要であるため、スイッチ自体が比較的大型で厚くなり、その結果、これらのスイッチを電気機器等のオン・オフ用制御パネルに装着した場合、制御パネルが大型化してしまうほか、キーのストローク機構があるため、耐久性に欠けるという問題がある。
また、上述する有接点式スイッチであるタクトスイッチでは、薄型化が可能であるが、指などにより所定圧力以上の押圧力を付加することでオン・オフ動作させるものであるため、長い時間使用している間にタクトスイッチを覆う保護膜が破損するおそれがあり、耐久性に欠けるという問題があった。
【０００４】
本発明は、上記のような従来の問題を解決するためになされたもので、指先などのタッチ操作のみでオン信号を送出できるとともに、小型・薄型化を可能にし、かつ耐久性に優れた電子タッチスイッチを提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために本発明の電子タッチスイッチは、絶縁板の表面に貼り付けられた渦巻き状の平面コイルと、
前記平面コイルがブリッジの１辺に配置され、かつブリッジの他の３辺にそれぞれ抵抗が配置されるように結線されたブリッジ回路と、前記ブリッジ回路の平面コイルが配置された第１の辺の一端と該一端に連なる前記抵抗の配置された第２の辺の一端とが互いに結線される接続点を一方の入力端子ＩＮ１とし、前記第１の辺の他端と該他端に連なる前記抵抗の配置された第３の辺の一端とが互いに結線される接続点を一方の出力端子ＯＵＴ１とし、前記第３の辺の他端と該他端に連なる前記抵抗の配置された第４の辺の一端とが互いに結線される接続点を他方の入力端子ＩＮ２とし、前記第２の辺の他端と該他端に連なる前記第４の辺の他端とが互いに結線される接続点を他方の出力端子ＯＵＴ２とし、
前記一方の入力端子ＩＮ１と前記他方の入力端子ＩＮ２を通してブリッジ回路に電力を供給する直流電源を備え、前記一方の出力端子ＯＵＴ１と前記他方の入力端子ＩＮ２のアースとの間に発生する第１電圧と前記他方の出力端子ＯＵＴ２と前記他方の入力端子ＩＮ２のアースとの間に発生する第２電圧とを比較する比較回路を備え、前記一方の出力端子ＯＵＴ１とアースとの間に発生する第１電圧と前記他方の出力端子ＯＵＴ２とアースとの間に発生する第２電圧とを比較する比較回路を備え、前記平面コイルに人体の一部をタッチして、周囲に存在する商用給電系から人体を通して誘導される電磁界を前記平面コイルに作用させることにより、該平面コイルに電圧を誘起させ、この電圧により前記ブリッジ回路の第１電圧を変化させ、該第１電圧が前記第２電圧より大きくなるごとに反転する前記比較回路の出力信号に基づきスイッチ信号を生成して出力するスイッチ信号生成回路を備えることを特徴とする。
【０００６】
請求項２の発明は、請求項１記載の電子タッチスイッチにおいて、前記平面コイルの外表面を電気絶縁製の保護シートにより被覆し、この保護シートの表面にスイッチその他のマークを形成したことを特徴とする。
請求項３の発明は、請求項１または２記載の電子タッチスイッチにおいて、前記絶縁板の裏面に前記表面側の平面コイルと同一形状及び同一リアクタンスの他の平面コイルを貼り付け、前記他の平面コイルは前記一方の入力端子ＩＮ１と前記他方の出力端子ＯＵＴ２との間に接続される前記第３の辺に接続されていることを特徴とする。
請求項４の発明は、請求項１ないし３の何れか１項に記載の電子タッチスイッチにおいて、前記第２電圧が取り出される他方の出力端子ＯＵＴ２と前記他方の入力端子ＩＮ２との間に接続された前記第４の辺に前記比較回路の出力をハイレベルまたはローレベル状態に設定する抵抗を接続したことを特徴とする。
請求項５の発明は、請求項１記載の電子タッチスイッチにおいて、前記スイッチ信号生成回路は、リトリガブル単安定マルチバイブレータから構成されることを特徴とする。
【０００７】
本発明においては、絶縁板に貼り付けた平面コイルに指先などの人体の一部をタッチすると、周囲に存在する商用給電系から人体を通して誘導される電磁界により平面コイルに誘起される電圧が電磁界の周波数に応じて変化し、この電圧によりブリッジ回路から比較回路に入力される第１電圧を変化させ、この第１電圧が前記第２電圧より大きくなるごとに比較回路の出力を反転させる。そして、この比較回路の反転出力に基づいてスイッチ信号生成回路によりスイッチ信号を生成して出力する。
したがって、本発明によれば、指先などのタッチ操作のみでオン信号を送出できるとともに、小型・薄型化が可能になり、かつ耐久性に優れた電子タッチスイッチを提供することができる。
【０００８】
また、本発明においては、平面コイルの外表面を保護シートにより被覆し、この保護シートの表面にスイッチその他のマークを形成することにより、平面コイルへのタッチ位置を明確にすることができる。
また、本発明においては、絶縁板の裏面に表面側の平面コイルと同一形状及び同一リアクタンスの他の平面コイルを貼り付け、この他の平面コイルを第３の辺に接続する構成にしたので、ブリッジ回路の平衡状態を安定化し、スイッチの誤動作を防止できる。
また、本発明においては、第４の辺に比較回路の出力をハイレベルまたはローレベル状態に設定する抵抗を接続する構成にしたので、平面コイルに人体の一部がタッチされていないブリッジ回路の安定状態時における比較回路の出力をハイレベルまたはローレベル状態に容易にかつ安定して設定することができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。
図１は本発明の実施の形態における電子タッチスイッチを構成する平面コイルの平面図、図２は本発明の実施の形態における電子タッチスイッチの平面コイルを絶縁板に貼り付けた状態及び平面コイルの検出回路への接続関係を示す説明図であり、図３は本発明の実施の形態における電子タッチスイッチの回路構成図である。
【００１０】
図２において、電子タッチスイッチ１０は、図１に示すように、渦巻き状に形成された同一の形状及び同一のリアクタンスを有する第１及び第２の平面コイルＬ１、Ｌ２と、この第１及び第２の平面コイルＬ１、Ｌ２が表裏面に貼り付けられたアクリル等の絶縁板１１、第１の平面コイルＬ１の外表面を被覆する電気絶縁製の保護シート１２、及び保護シート１２を介して第１の平面コイルＬ１に指先等の人体の一部がタッチされたことを検知してスイッチ信号を出力する検出回路１３を備える。
また、図示省略したが、保護シート１２の表面にはスイッチその他のマークが印刷などの手段により形成されている。
【００１１】
検出回路１３は、図３に示すように、ブリッジ回路１４、比較回路１５、スイッチ信号生成回路１６及び直流電源回路１７等を備える。
ブリッジ回路１４において、抵抗Ｒ１と第１の平面コイルＬ１とを直列に接続した辺を第１の辺とし、抵抗Ｒ３を接続した辺を第３の辺とし、さらに、抵抗Ｒ２と第２の平面コイルＬ２とを直列に接続した辺を第２の辺とし、抵抗Ｒ４とＲ５とを直列に接続した辺を第４の辺として結線した構成になっている。
また、このブリッジ回路１４のうち、第１の辺の一端と第２の辺の一端同士が互いに結線される接続点、すなわち抵抗Ｒ１と抵抗Ｒ２との接続点を一方の入力端子ＩＮ１とし、また、ブリッジ回路１４のうち、第３の辺の他端と第４の辺の一端同士が互いに結線される接続点、すなわち抵抗Ｒ３と抵抗Ｒ５との接続点を他方の入力端子ＩＮ２（アース側：グランド）として構成され、さらに、ブリッジ回路１４のうち、第１の辺の他端と第３の辺の一端同士が互いに結線される接続点、すなわち第１の平面コイルＬ１と抵抗Ｒ３との接続点を一方の出力端子ＯＵＴ１とし、また、ブリッジ回路１４のうち、第２の辺の他端と第４の辺の他端同士が互いに結線される接続点、すなわち第２の平面コイルＬ２と抵抗Ｒ４との接続点を出力端子ＯＵＴ２として構成されている。
また、抵抗Ｒ１〜Ｒ４は、人体の一部である指先などが第１の平面コイルＬ１にタッチされた時に人体からの電磁界誘導で第１の平面コイルＬ１に誘起される電圧を効率良く取り出すため、及び第１の平面コイルＬ１に指先などがタッチされない時のブリッジ回路１４の平衡状態を作るためのものであり、これら抵抗Ｒ１〜Ｒ４の抵抗値はＲ１＝Ｒ２＝Ｒ３＝Ｒ４の関係に設定されている。
【００１２】
比較回路１５は、ブリッジ回路１４の出力端子ＯＵＴ１とアース側の入力端子ＩＮ２との間に発生する第１電圧Ｖ１と出力端子ＯＵＴ２とアース側の入力端子ＩＮ２との間に発生する第２電圧Ｖ２とを比較するものであり、この比較回路１５の反転出力信号Ｓ１は、第１の平面コイルＬ１に人体の一部である指先などがタッチされることにより、周囲に存在する商用給電系から人体を通して誘導される電磁界で第１の平面コイルＬ１に誘起される電圧ｅによりブリッジ回路１４の第１電圧Ｖ１を変化させ、この第１電圧Ｖ１が第２電圧Ｖ２より大きくなるごとに反転する構成になっている。
また、第２電圧Ｖ２を発生させるブリッジ辺の抵抗Ｒ５は、第１の平面コイルＬ１に人体の一部がタッチされていない時にブリッジ回路１４の安定状態時における比較回路１５の出力をハイレベルまたはローレベル状態に設定する抵抗である。
【００１３】
スイッチ信号生成回路１６は、比較回路１５の反転出力信号Ｓ１に基づきスイッチ信号Ｓ２を生成して出力するもので、リトリガブル単安定マルチバイブレータから構成され、このリトリガブル単安定マルチバイブレータは、その時定数を設定する外付けのコンデンサＣと抵抗Ｒを備える。
【００１４】
直流電源回路１７は、ブリッジ回路１４に入力端子ＩＮ１、ＩＮ２を通して電力を供給するとともに、比較回路１５及びスイッチ信号生成回路１６に動作電圧＋Ｂを供給するものであり、ＡＣ１００Ｖの電圧を所定の電圧に降圧する降圧トランス１７１と、この降圧トランス１７１の２次電圧を直流に変換する整流安定回路１７２と、この整流安定回路１７２の出力電圧を定電圧にしてブリッジ回路１４に供給する定電圧回路１７３とから構成されている。
【００１５】
次に、上記のように構成された本実施の形態における電子タッチスイッチの動作について説明する。
絶縁板１１に貼り付けた第１の平面コイルＬ１に指先などの人体の一部がタッチされ、この状態が保持されると、周囲に存在する商用給電系から人体を通して誘導される電磁界が第１の平面コイルＬ１に作用し、これにより第１の平面コイルＬ１に電圧ｅが誘起される。この電圧ｅは電磁界の周波数に応じて変化する。
この電圧ｅによりブリッジ回路１４から比較回路１５の反転入力端に加えられる第１電圧Ｖ１と、比較回路１５の非反転入力端に加えられる第１電圧Ｖ２との関係がＶ１＞Ｖ２となる。これに伴い、比較回路１５の出力信号Ｓ１は、「ハイレベル」から「ローレベル」に反転する。この時の反転周期は、商用給電系の電源周波数、例えば５０Ｈｚの場合は５０Ｈｚの周期で変化する。
【００１６】
一方、比較回路１５の反転出力信号Ｓ１を入力とするスイッチ信号生成回路１６、すなわちリトリガブル単安定マルチバイブレータ１６では、比較回路１５の反転出力信号Ｓ１が「ローレベル」に反転した時に、コンデンサＣと抵抗Ｒの時定数で決まる周期のスイッチ信号Ｓ２が出力される。この時、コンデンサＣと抵抗Ｒの時定数を上記商用給電系の電源周波数の周期より少し長く設定することにより、第１の平面コイルＬ１に指先などを接触させている間、スイッチ信号Ｓ２を持続して出力することができる。
【００１７】
上記のように本発明の実施の形態による電子タッチスイッチによれば、絶縁板１１に貼り付けた第１の平面コイルＬ１に保護シート１２を介して指先などの人体の一部をタッチすることにより、周囲に存在する商用給電系から人体を通して誘導される電磁界により第１の平面コイルＬ１に誘起される電圧ｅでブリッジ回路１４から比較回路１５に入力される第１電圧Ｖ１を変化させ、この第１電圧Ｖ１が第２電圧Ｖ２より大きくなるごとに比較回路１５の出力を反転させ、この比較回路１５の反転出力信号Ｓ１に基づいてリトリガブル単安定マルチバイブレータ１６によりスイッチ信号を生成して出力する構成にしたので、指先などのタッチ操作のみでスイッチのオン信号を容易に送出することができるとともに、スイッチの小型・薄型化が可能になり、かつ耐久性に優れた電子タッチスイッチを容易に提供することができる。
また、本実施の形態によれば、第１の平面コイルＬ１の外表面を保護シート１２により被覆し、この保護シート１２の表面にスイッチその他のマークを形成することにより、第１の平面コイルＬ１へのタッチ位置を明確に表示することができる。
また、本実施の形態によれば、絶縁板１１の裏面に、第１の平面コイルＬ１と同一の第２の平面コイルＬ２を貼り付け、この第２の平面コイルＬ２を入力端子ＩＮ２と出力端子ＯＵＴ２との間のブリッジ回路１４の辺に接続することにより、ブリッジ回路１４の平衡状態を安定化し、スイッチの誤動作を防止できる。
また、本実施の形態によれば、ブリッジ回路１４の出力端子ＯＵＴ２とアース側の入力端子ＩＮ２との間のブリッジ回路１４の辺に抵抗を接続することにより、第１の平面コイルＬ１に人体の一部がタッチされていない時のブリッジ回路１４の安定状態時における比較回路１５の出力を、ハイレベルまたはローレベル状態に容易にかつ安定して設定することができる。
【００１８】
なお、上記の実施の形態では、絶縁板１１の裏面に第２の平面コイルＬ２を貼り付けた場合について説明したが、この第２の平面コイルＬ２を省略することができる。
また、上記の実施の形態では、ブリッジ回路１４に供給される直流電源をＡＣ電源から整流安定回路１７２及び定電圧回路１７３を通して得られる回路により構成した場合について説明したが、本発明はこれに限らず、電池電源を用いてもよい。
【００１９】
【発明の効果】
上記のように本発明の電子タッチスイッチによれば、絶縁板に貼り付けた平面コイルに指先などの人体の一部をタッチすると、周囲に存在する商用給電系から人体を通して誘導される電磁界により平面コイルに誘起される電圧が電磁界の周波数に応じて変化し、この電圧によりブリッジ回路から比較回路に入力される第１電圧を変化させ、この第１電圧が前記第２電圧より大きくなるごとに比較回路の出力を反転させる。そして、この比較回路の反転出力に基づいてスイッチ信号生成回路によりスイッチ信号を生成して出力する構成にしたので、指先などのタッチ操作のみでスイッチのオン信号を送出できるとともに、スイッチの小型・薄型化が可能になり、かつ耐久性に優れた電子タッチスイッチを容易に提供することができる。
また、本発明によれば、平面コイルの外表面を保護シートにより被覆し、この保護シートの表面にスイッチその他のマークを形成することにより、平面コイルへのタッチ位置を明確に表示することができる。
また、本発明によれば、絶縁板の裏面に表面側の平面コイルと同一形状及び同一リアクタンスの他の平面コイルを貼り付け、この他の平面コイルを第３の辺に接続する構成にしたので、ブリッジ回路の平衡状態を安定化し、スイッチの誤動作を防止できる。
また、本発明によれば、第２電圧が取り出される第４の辺に抵抗を接続する構成にしたので、平面コイルに人体の一部がタッチされていないブリッジ回路の安定状態時における比較回路の出力をハイレベルまたはローレベル状態に容易にかつ安定して設定することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の実施の形態における電子タッチスイッチを構成する平面コイルの平面図である。
【図２】  本発明の実施の形態における電子タッチスイッチの平面コイルを絶縁板に貼り付けた状態及び平面コイルの検出回路への接続関係を示す説明図である。
【図３】  本発明の実施の形態における電子タッチスイッチの回路構成図である。
【符号の説明】
１０    電子タッチスイッチ
Ｌ１    第１の平面コイル
Ｌ２    第２の平面コイル
１１    絶縁板
１２    保護シート
１４    ブリッジ回路
１５    比較回路
１６    スイッチ信号生成回路（リトリガブル単安定マルチバイブレータ）
１７    直流電源回路
ＩＮ１，ＩＮ２      入力端子
ＯＵＴ１，ＯＵＴ２  出力端子
Ｒ１〜Ｒ５    抵抗
【図１】
0003748333.tif 000002
【図２】
0003748333.tif 000003
【図３】
0003748333.tif 000004