JPS6010127Y2 - タツチスイツチ - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は任意の形状、大きさの金属体をタッチセンサと
し、これに人の手が触れた場合、任意の回路の開閉、特
に負荷回路への電源の開閉を行うタッチスイッチに関す
るものである。

従来、金属体をタッチセンサとして、これに人の手が触
れた場合スイッチ機能を発揮する、例えば照明の点滅を
行なわせるタッチスイッチは存在するが、この場合使用
されるセンサは、その形状、大きさにより対大地静電容
量が変わるので、タッチスイッチの回路はその容量に適
応するように設計される。

センサとタッチスイッチとは相互に専用関係にあり、従
って同一タッチスイッチを形状、大きさの異なる（静電
容量の異なる）任意のセンサに共用することができず、
同一タッチスイッチとしての利用範囲は限定されていた
。

本考案の目的は、任意の形状、大きさのタッチセンサに
対しても、簡単な回路の調整により最適条件下で適応で
きるタッチスイッチを提供することにある。

本考案の要点は、半固定可変抵抗器をタッチスイッチ回
路の商用電源端子間に接続すると共に、その可変接点を
回路アース側に接続したバランサを設け、一方、センサ
と大地間の静電容量、センサ入力端子間の静電容量、商
用電源端子の非接地側と回路アース間、及びセンサ入力
端子間の各静電容量、回路アース側と大地間の静電容量
で形成される交流ブリッヂ回路のセンサ入力端子間に発
生する商用電源ハムが最小値になるように、上記バラン
サを調整することにより、任意の形状、大きさのセンサ
に対しても最適条件下で適応できるようにしたものであ
る。

この状態にあるセンサに人の手が触れると、ブリッヂの
平衡がくずれるので、センサ入力端子間に現われるハム
（交流電圧）の振幅は急激に大きくなる。

その時点の信号を検知して、これをスイッチ動作用に利
用するものである。

以下、図面に例示した実施例により、本考案を具体的に
説明する。

第１図は本考案の一実施例の回路図、第２図は第１図の
動作を説明するための信号波形図を示す。

第１図において、１は任意の形状、大きさの金属体より
なるセンサ、２は整流回路、３は積分回路、４は方形波
に整形するためのシュミット回路、５． ６． ７はそ
れぞれインバータ、８はフリップフロップ回路、９はリ
レー、９ａはその接点、１０はスイッチング用トランジ
スタ、１１は逆起電力バイパス用ダイオード、１２は負
荷用電源接続端子、１３は商用電源接続用端子、１４は
商用電源のＡＣＩ ＱＱＶから装置内の各回路に供給す
る低圧直流電源を得るための降圧用トランス、１５は分
布容量の平衡を調整するための半固定可変抵抗器よりな
るバランサ、１６は整流回路、１７は平滑用コンデンサ
である。

次に第１図の回路の動作を第２図の動作波形図を参照し
ながら説明する。

商用電源を利用した装置では、装置の各要素の分布容量
を通して交流電流が流れるため、センサ１から装置に入
いる入力端Ｓには微小な交流電圧、いわゆるハムが現わ
れている。

バランサ１５を用いる理由については後述するが、バラ
ンサ１５の調整によりセンサ１に人の手が触れない平常
時では、入力端ＳとアースＥの入力端子間に現われる交
流電圧の振幅が最小になるようにしておく。

この状態において、人の手がセンサ１に触れると分布容
量のバランスがくずれて、入力端子Ｓ−Ｅには振幅の大
きくなった交流電圧が現われる。

これらの場合における交流電圧波形を第２図ｇに示す。

ａ図の２１は手を触れる前、２２は手を触れた後の波形
である。

この交流電圧は低圧直流電圧ＶＤＤに重畳されている。

この交ｆｆＥ！圧がインバータ５において、その動作電
圧即ちスレシホルド電圧を越えるとインバータ５を通っ
て反転され、整流回路２において整流されると第２図す
のようになり、ついでインバータ６においてその動作電
圧により頭部の脈流部分がクリップされて反転され、第
２図Ｃのようになり、ついで積分回路３において積分さ
れると第２図ｄのような波形となる。

つぎのシュミット回路４において、第２図ｅに示すごと
く、時間ｔ（０，５〜１．０！１７）遅延された方形波
信号に整形された後インバータ７にて反転され、第２図
ｆ（信号幅を圧縮して示す）の方形波信号となる。

上記の積分回路で入力信号を積分し、時間を遅延させた
のは、この遅延時間内におけるセンサへの誤接触、雷な
どの衝撃性ノイズ、入力電圧の変動等による誤動作を防
ぎ、より確実な動作を行なわしめるためである。

第２図ｆに示す方形波信号はフリップフロップ回路８に
入力し、その出力は第２図ｇのような信号となる。

即ち、最初の信号で低レベルから高レベルに変わり、２
番目の入力信号により高レベルから低レベルに変わる。

高レベル出力によりトランジスタ１０が導通し、従って
リレー１１を駆動し、その接点９ａを閉じるので、負荷
接続端子１２に商用電源が接続される。

また、出力が高レベルから低レベルに変われば（即ちセ
ンサ１に２度目の接触がされれば）、接点９ａは開かれ
、負荷接続端子１２への電源接続は断たれる。

次に、本考案の最も特徴とする、バランサ１５による分
布容量平衡調整について説明する。

第１図の回路のセンサ入力端子Ｓ−Ｅを中心にした回路
の分布容量を示すと第３図のようになる。

ここで、容量Ｃ１はセンサ１と大地間の静電容量、Ｃ２
は商用電源端子の非接地側とセンサ入力端Ｓ間の静電容
量、Ｃ３は回路アース側と大地間の静電容量、Ｃ１は商
用電源端子の非接地側と回路アース側間の静電容量、Ｃ
３はセンサ入力端子Ｓ−Ｅ間の静電容量を表わしている
。

更に第３図の等節回路を書き換えて第４図のような交流
ブリッヂ回路を形成することができる。

環境の変化により、容量Ｃ□〜Ｃ５は変化するが、特に
Ｃ１はセンサの形状、大きさによって最も大きく変化す
る。

そこで、本考案では、バランサ１５の抵抗を調整してブ
リッヂの平衡をはかり、入力端子Ｓ−Ｅに生じる電圧を
最小にする（実際には動作点（スレシホルド）近くにセ
ットする）。

この状態で人の手がセンサ１に触れた場合、ブリッヂの
平衡がくずれて入力端子Ｓ−Ｅに生じる電圧が大きくな
る。

この時の信号を検知して、これをスイッチ動作に利用す
るものである。

以上述べたように、本考案によれば、簡単な半固定可変
抵抗器のバランサを設けるだけで、これによる調整で任
意の形状、大きさのセンサにも最適条件下で適応できる
タッチスイッチを実現できるので、利用範囲を広くする
ことができ、かつ経済的である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一実施例を示す回路構成図、第２図は
第１図の回路の動作を説明するための信号波形図、第３
図は第１図の回路の分布容量の等価回路図、第４図は第
３図の等節回路をブリッヂ形式に書き換えた等価回路図
である。 １・・・・・・センサ、２・・・・・・整流回路、３・
・・・・・積分回路、４・・・・・・整形回路（シュミ
ット回路）、８・・・・・・フリップフロップ、９・・
・・・・リレー １０・・・・・・スイッチング・トラ
ンジスタ、１２・・・・・・負荷接続端子、１３・・・
・・・商用電源接続端子、１５・・・・・・半固定可変
抵抗器（バランサ）、１６・・・・・・整流回路。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 商用電源の入力端子と、該入力端子の一方の端子に接続
   された一端子と他方の端子にリレー接点を介して接続さ
   れた一端子とよりなる一対の負荷接続端子と、任意の金
   属体のセンサに接続するセンサ接続端子と商用電源から
   装置内各回路の低圧直流電源を得るための電源トランス
   及び整流、平滑回路と、該電源トランスの１次コイルに
   並列に接続し、かつ可変接点を装置の内部アースに接続
   した分布容量平衡調整用の半固定可変抵抗器と、前記セ
   ンサよりの入力電圧の振幅値がスレシホルド値以上にな
   ったとき、これを検知し、検波する回路と、検波された
   信号を方形波に整形する回路と、整形された方形波によ
   りトリガーされるフリップフロップ回路と、該フリップ
   フロップ回路の出力により駆動制御され、前記リレー接
   点を開閉するリレーとを備え、前記半固定可変抵抗器の
   調整により、任意の形状、大きさのセンサに対して適応
   せしめることを特徴とするタッチスイッチ。