[發明專利]電容感應開關及開關陣列

無效

• 申請號: 95193088.5
• 申請日: 1995-03-17
• 公開（公告）號: CN1148914A
• 公開（公告）日: 1997-04-30
• 發明（設計）人: T·M·泰勒;M·G·布頓
• 申請（專利權）人: 坦尼西斯技術公司
• 主分類號: H03K17/955
• 分類號: H03K17/955
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司
• 代理人: 董巍,張志醒

發明背景

本發明涉及電容感應開關及電容感應開關陣列。

目前的技術中已有電容感應開關。他們可以根據相關于頻移檢測電路、分壓器電路、或是阻容時序電路而分類。

Smith的美國專利第4,495,485號以及Yoshikawa等人的美國專利第4,567,470號中揭示了頻移檢測電路。Smith采用了在一個鍵盤上包含感應區的電容網裝置。網絡提供了最終決定采用555時鐘的振蕩器的振蕩頻率的RC電路的有效電容。采用檢測555時鐘振蕩器頻率偏移的方法來確定是否有一個物體接近感應區。

Yoshikawa等人的美國專利第4,567,470號揭示了連接到一個模擬器轉換開關的感應觸片，模擬轉換開關最終又將每一個觸片連接到一個振蕩器電路上，轉換開關上連接了一個補償電路用于補償每一個觸片的電容，以使得在無任何觸片被觸及時使振蕩器在諧振頻率振蕩。一個比較器檢測振蕩器輸出的電平。當觸及一個觸片時，人體電容改變了振蕩頻率而使得輸出電平下降，并由比較器檢測到。比較器選通將代表被觸及的觸片的地址值加載到寄存器中。通常，上述兩種裝置中用于檢測因電容而造成的頻率改變的電路的復雜度高。此外，很顯然不改變電路無法快速方便地重新校準振蕩器的參考頻率。

Bollaway的美國專利第5,012,124號，Cntler等人的美國專利第4,291,303號，Eichalberger等人的美國專利第4,145,748號，Ballsgawa的美國專利第4,772,874號揭示了分壓器電路。Ballaway的專利揭示的是許多觸片在同一時刻由一共同的振蕩器信號激活，分壓器由一個固定的電阻和人體觸及觸片時的人體電容構成，產生一個壓降，該壓降經整形和濾波成一個直流電壓值，該直流電壓值又經轉換成為一個數字形式。直流電壓值同預先存儲的參考值相比高或低表示代表開關條件的信號線開或關的條件。該信號線是復用的，由微處理器來翻譯。外部的復用器和模擬轉換器增加了電路不必要的復雜度和成本。

Cntler等人的專利揭示了一系列電容耦合設備，通過人手指對信號地的電容耦合信號。該專利中表明經過這種耦合掃描信號電壓將降低約20％。這種電壓降落若被緩存并使用于一個阻容電路，該電路產生用于同閾值電壓相比較的輸出電壓，如果輸出電壓低于閾值電壓將觸發比較器，類似于觸片被觸及的情形。為克服人的手指電容耦合進其他耦合設備所產生的影響，需要額外的電路。

Eichelherger等人的專利揭示了一種電容鍵盤陣列，包括一個多按鍵面板，通過將操作者手指的電容耦合到信號地以實現分壓。結果產生一個信號，其電壓依賴于用戶手指和按鍵的接近度，并提供到一個模數(A/D)轉換器，其將代表信號的數值同預先存儲的參考值相比較。比較器的輸出表示了按鍵被觸及和未觸及的狀態。通過將裝載參考值的計數器增加或減少，周期性地更新參考值。這表明有額外的電路。

Easogawa的專利揭示了一種包含可按式鍵的鍵盤。這些按鍵將一個時鐘信號電容性地從列線路耦合到行線路，并在行線路中產生一個具有由壓下和放開按鍵之間的時間決定脈沖寬度的信號。按鍵被按下的越深，脈沖寬度越寬。檢測脈沖寬度可以用來決定是否有按鍵被按下，這樣使用者必須保持一個鍵被按下必要的時間才能激活指定的鍵。

阻容時序電路在Aubuchon的美國專利第4,592,913號及Hunts等人的美國專利第4,157,539號中被揭示。Aubuchon揭示了一種多個異步感應電路，每個電路可以從一個普通時鐘接收一個時鐘脈沖。各感應電路接收并反轉時鐘脈沖，以向RC網絡提交一個低電平，RC網絡中的C由使用者的手指產生。由同RC網絡相連的與非門產生的數字信號電平經一預置的或參考時間后被鎖入一D觸發器，D觸發器的輸出表示被按條件的真假狀態。

Hunts等人的專利揭示了一種連接在兩條信號線之間的多個耦合裝置。使用者的手指和觸片的接近使兩條信號線都耦合到地。每條信號線被順序地設為高以表示包括使用者手指的第一個RC網絡和包括參考電容的第二個RC網絡的充電過程。根據哪一個RC網絡先達到預期的電平，由一個觸發器置位來表示用戶手指是否在相應于被起動信號線的觸片上。

上述RC時序裝置的問題是他們各自都使用一個公共的參考電容來比較一批開關單元。結果，由于電路板的布局造成的電容的差異可能使一些開關單元比其他更敏感。這可能給以感應方式檢測物體接近的能力帶來相反的影響，而且開關誤激活的可能性更大。