專利名稱：玻璃接觸感測電路的制作方法
技術領域：
本發(fā)明一般涉及玻璃接觸感測電路，特別涉及能夠在沒有溫度變化的影響下準確檢測由用戶的接觸產生的感測信號的玻璃接觸感測電路。
玻璃接觸感測電路一般適用于輸入在用戶接觸顯示屏上的特定區(qū)域時產生的指令。這些感測電路用于各種各樣的家用電器和電子產品的指令輸入，如高級微波爐、筆記本電腦、顯示屏、電視等。


圖1是表示常規(guī)玻璃接觸感測電路的結構的電路圖。如該圖所示，該常規(guī)感測電路包括響應用戶的接觸而輸出感測信號的接觸式傳感器5；和電阻器R1和電容器C1，相互作用以將來自接觸式傳感器5的感測信號轉換成開關信號并傳送給晶體管Q1，將在后面詳細介紹該晶體管Q1。
電阻器R1的一端連接到接觸式傳感器5的輸出端，其另一端連接到接點A。共同連接到接點A的是電容器C1的一端、電阻器R4的一端和晶體管Q1的基極端。電容器C1的另一端、電阻器R4的另一端和晶體管Q1的發(fā)射極端共同連接到微處理器15的第一輸出端OUT1，該微處理器15將在后面詳細介紹。
晶體管Q1適于響應由電阻器R1和電容器C1轉換的開關信號進行開關操作，以便產生具有下降緣深度的低信號，該下降緣深度根據開關時間周期而不同地確定。常規(guī)玻璃接觸感測電路還包括電阻器R3和電容器C2，它們相互作用以除去來自晶體管Q1的低信號中的噪音分量，并將得到的低信號作為時鐘信號施加于D觸發(fā)器10，這將在后面詳細介紹。
電阻器R2的一端與輸入5V電源電壓的輸入端1連接，其另一端連接到電阻器R3的一端和晶體管Q1的集電極端，電阻器R3的另一端與電容器C2相連。來自晶體管Q1的低信號被電阻器R3和電容器C2除去噪音，然后作為時鐘信號施加給D觸發(fā)器10的時鐘端CK。
D觸發(fā)器10適于響應由輸入端1輸入的5V電源電壓提供其輸出信號，微處理器15適于提供其輸出信號以便控制D觸發(fā)器10的操作。微處理器15還適于監(jiān)視來自D觸發(fā)器10的輸出信號并作為監(jiān)視的結果識別用戶與接觸式傳感器5的接觸。
D觸發(fā)器10的輸入端D、預置端PR和電壓端VCC共同連接到輸入5V電源電壓的輸入端1。D觸發(fā)器10的輸出端Q連接到微處理器15的輸入端IN1。微處理器15的第二輸出端OUT2與D觸發(fā)器10的清零端CLR連接，D觸發(fā)器10還具有與地電壓源連接的接地端GND。微處理器15的第一輸出端OUT1如上所述連接到晶體管Q1的發(fā)射極端、電阻器R4和電容器C1上。
下面介紹具有上述結構的常規(guī)玻璃接觸感測電路的操作。
圖2是來自圖1的常規(guī)玻璃接觸感測電路中的各個部件的輸出信號的時序圖。
通過輸入端1輸入的5V電源電壓總是施加于D觸發(fā)器10的輸入端D。在這個條件下，微處理器15在其第一輸出端OUT1以預定時間間隔提供輸出信號OUT1，如圖2所示，以便感測用戶與接觸式傳感器5的接觸。
來自微處理器15的輸出信號OUT1施加給晶體管Q1的發(fā)射極端，由此在輸出信號OUT1為低電平時引起在晶體管Q1的發(fā)射極端和集電極端之間產生電勢差。
如果用戶在上述條件下接觸接觸式傳感器5，則由電阻器R1和電容器C1充電和放電的電壓由于人體的靜電容量而變?yōu)楦唠娖剑纱艘鹁w管Q1的接通時間周期變得比用戶沒有接觸接觸式傳感器5時的長。
換言之，由于晶體管Q1響應由電阻器R1和電容器C1充電和放電的電壓而開關，因此即使用戶沒有接觸接觸式傳感器5，晶體管Q1也在預定時間周期內保持ON狀態(tài)。但是，在用戶接觸接觸式傳感器5的情況下，儲存在用戶身上的電荷量加到由電阻器R1和電容器C1充電和放電的電壓上，結果充電和放電的電壓電平增加。
結果是，由電阻器R1和電容器C1充電和放電的電壓在用戶接觸接觸式傳感器5時與用戶沒有接觸接觸式傳感器5時的電平不同，由此引起晶體管Q1的接通周期在兩種情況下彼此不同。
被接通后，晶體管Q1由于在其集電極端和發(fā)射極端之間產生的電勢差而產生時鐘信號CK，該信號如圖2所示是低電平。此時，由晶體管Q1產生的低信號具有根據晶體管Q1的接通周期而確定的下降緣深度。換言之，在用戶接觸接觸式傳感器5時由晶體管Q1產生的低信號的下降緣深度比用戶沒有接觸接觸式傳感器5時的大。
由晶體管Q1產生的低信號被電阻器R3和電容器C2除去噪音，然后施加給D觸發(fā)器10的時鐘端CK。
D觸發(fā)器10在其輸出端Q與在其時鐘端接收的低信號或低電壓同步輸出一高信號。應該指出，在正常操作狀態(tài)下，D觸發(fā)器10響應在用戶接觸接觸式傳感器5的條件下施加的低信號被使能，并響應用戶沒有接觸接觸式傳感器5的條件下施加的低信號而被截止。
然后，來自D觸發(fā)器10的輸出信號施加給微處理器15的輸入端IN1。來自D觸發(fā)器10的這個信號被表示為圖2中的“輸入信號IN1”。從D觸發(fā)器10接收到輸出信號后，微處理器15識別到用戶接觸了接觸式傳感器5，然后在其第二輸出端OUT2提供輸出信號OUT2，該信號如圖2所示是低電平。來自微處理器15的低信號施加到D觸發(fā)器10的清零端CLR以清除D觸發(fā)器10。
換言之，在常規(guī)玻璃接觸感測電路中，在用戶接觸接觸式傳感器5時，D觸發(fā)器10響應施加給其時鐘端CK的低信號而被使能。在被使能時，D觸發(fā)器10輸出高信號給微處理器15的輸入端IN1，由此使微處理器15識別用戶接觸了接觸式傳感器5并輸出清零信號給D觸發(fā)器10，以便初始化它。
然而，上述常規(guī)玻璃接觸感測電路具有以下缺點。
給D觸發(fā)器10的時鐘信號不具有準確限定的用以使能D觸發(fā)器的操作的參考值。這個時鐘信號只是由來自晶體管Q1的輸出信號限定的，該輸出信號具有根據用戶是否接觸接觸式傳感器5而變化的下降緣深度。結果，有這樣的關系D觸發(fā)器根據其單獨規(guī)格或制造商而具有不同的使能點，因此使接觸式傳感器中的每個鍵的靈敏度和性能不同。
常規(guī)玻璃接觸感測電路還有其靈敏度隨著溫度變化的缺點。也就是說，響應來自接觸式傳感器5的感測信號被開關的晶體管Q1對溫度變化是很敏感的，它分別在較高溫度的較長時間周期和較低溫度的較短時間周期內保持ON。來自晶體管Q1的輸出信號根據這種溫度變化而改變，結果低信號的變化施加給D觸發(fā)器10的時鐘端CK。因而，接觸式傳感器的靈敏度根據溫度變化而不同。
因此，鑒于上述問題提出本發(fā)明，并且本發(fā)明的目的是提供玻璃接觸感測電路，無論溫度如何變化都能夠提供不變的性能。
本發(fā)明的另一目的是提供玻璃接觸感測電路，其中具有多個鍵的接觸式傳感器的靈敏度是恒定的。
根據本發(fā)明，上述和其它目的可以通過以下玻璃接觸感測電路來實現，該玻璃接觸感測電路包括響應用戶的接觸提供其輸出信號的接觸式傳感器；具有根據來自接觸式傳感器的輸出信號電平不同地確定的開關時間周期的開關裝置；為溫度變化而補償參考信號電平的比較裝置，其將來自開關裝置的輸出信號的電平與被補償的參考信號的電平相比較，并根據比較的結果輸出波形信號；和響應于來自比較裝置的輸出信號以便檢測是否用戶接觸了接觸式傳感器的接觸檢測裝置。
優(yōu)選地，該玻璃接觸感測電路還包括給電壓充電和放電的充電/放電裝置，該電壓的電平根據用戶是否接觸接觸式傳感器而不同，并且開關裝置的開關時間周期可以根據被充電和放電裝置充電和放電的電壓的電平而確定。
優(yōu)選地，接觸檢測裝置可以包括與來自比較裝置的輸出信號同步地提供其輸出信號的信號輸出裝置；和響應來自信號輸出裝置的輸出信號識別接觸鍵的識別裝置。
更優(yōu)選地，識別裝置可適于識別接觸鍵的輸入并初始化信號輸出裝置。
優(yōu)選地，比較裝置可包括為溫度變化而補償參考信號的電平的熱敏電阻。
更優(yōu)選地，比較裝置還可包括比較器，其第一輸入端與開關裝置的輸出端相連，其第二輸入端用于輸入其電平由熱敏電阻和固定電阻器確定的電壓。
優(yōu)選地，接觸檢測裝置可包括D觸發(fā)器，其時鐘端與比較裝置的輸出端相連，該D觸發(fā)器響應被施加到時鐘端的時鐘信號而被使能；和微處理器，其輸入端與D觸發(fā)器的輸出端相連，該微處理器響應來自D觸發(fā)器的輸出信號識別用戶與接觸式傳感器的接觸并初始化D觸發(fā)器。
優(yōu)選地，開關裝置可包括響應來自接觸式傳感器的輸出信號而被接通的晶體管。
從下面結合附圖的詳細說明使本發(fā)明的上述和其它目的、特點和優(yōu)點更明顯，其中圖1是表示常規(guī)玻璃接觸感測電路的結構的電路圖；圖2是來自圖1的常規(guī)玻璃接觸感測電路中的各部件的輸出信號的時序圖；圖3是表示根據本發(fā)明的玻璃接觸感測電路的結構的電路圖；圖4是來自圖3的玻璃接觸感測電路的各部件的輸出信號的時序圖；和圖5是表示根據本發(fā)明參考電壓隨著溫度的變化的波形圖。
圖3是表示根據本發(fā)明的玻璃接觸感測電路的結構的電路圖。
如圖3所示，本發(fā)明的玻璃接觸感測電路包括響應用戶的接觸而輸出感測信號的接觸式傳感器105；電阻器R101和電容器C101，它們互相作用以將來自接觸式傳感器105的感測信號轉換成開關信號；和晶體管Q101，其具有根據由電阻器R101和電容器C101轉換的開關信號的電平(即由電阻器R101和電容器C101充電和放電的電壓的電平)而不同地確定的開關時間周期。
晶體管Q101作為開關裝置響應來自接觸式傳感器105的感測信號而操作。應該注意，在本發(fā)明的玻璃接觸感測電路中采用的開關裝置不限于上述晶體管Q101。只要能夠響應來自接觸式傳感器105的感測信號進行開關操作，任何其它開關裝置都可以代替晶體管Q101。
下面更詳細地介紹上述結構，電阻器R101的一端與接觸式傳感器105的輸出端相連，其另一端與接點A’相連。共同連接到接點A’的是電容器C101的一端、電阻器R104的一端和晶體管Q101的基極端。電容器C101的另一端、電阻器R104的另一端和晶體管Q101的發(fā)射極端共同連接到微處理器115的第一輸出端OUT1，該微處理器115將在后面詳細介紹。晶體管Q101的集電極端連接到輸入端101，其經過電阻器R102輸入5V電源電壓。
本發(fā)明的玻璃接觸感測電路還包括用于輸入低信號的比較器120，該低信號具有根據晶體管Q101的開關時間周期不同地確定的下降緣深度，該比較器將輸入的低信號的電平與為溫度變化補償的參考信號的電平相比較，并輸出波形信號作為比較的結果。
換言之，比較器120的作用是將來自晶體管Q101的輸出信號轉換成波形信號。應該指出本玻璃接觸感測電路中采用的波形信號輸出器件不限于上述比較器120。只要能夠執(zhí)行相同的功能，任何其它電器件都可代替比較器120。
現在更詳細地介紹上述結構。比較器120具有與晶體管Q101的集電極端連接的第一輸入端和用于輸入為補償溫度變化的參考信號的第二輸入端。
輸入給比較器120的參考信號的電平由參考信號確定裝置確定，該裝置由串聯連接在5V電源電壓輸入端101和地電壓源之間的一對固定電阻器R103和R104、以及與固定電阻器R103和R104并聯的熱敏電阻Rth構成。該參考信號確定裝置適于隨溫度可變地調整參考信號的電平。
本發(fā)明的玻璃接觸感測電路還包括用于接收來自比較器120的輸出信號作為時鐘信號的D觸發(fā)器110。微處理器115適于提供其輸出信號以便控制D觸發(fā)器110的操作，監(jiān)視來自D觸發(fā)器110的輸出信號并作為監(jiān)視的結果識別用戶與接觸式傳感器105的接觸。
換句話說，D觸發(fā)器110用做在用戶接觸接觸式傳感器105的基礎上提供其輸出信號的信號輸出裝置。微處理器115用做識別裝置，用于從來自D觸發(fā)器110的輸出信號識別用戶與接觸式傳感器105的接觸。應該指出本玻璃接觸感測電路中采用的信號輸出裝置和識別裝置不限于上述D觸發(fā)器110和微處理器115。任何其它器件都可以代替D觸發(fā)器110和微處理器115，只要它們能夠執(zhí)行相同的功能即可。
現在更詳細地介紹上述結構。D觸發(fā)器110具有共同連接到輸入5V電源電壓的輸入端101的輸入端D、預置端PR和電壓端VCC。D觸發(fā)器110還具有連接到微處理器115的輸入端IN1的輸出端Q。微處理器115的第二輸出端OUT2與D觸發(fā)器110的清零端CLR相連，D觸發(fā)器110還具有連接到地電壓源的接地端GND。微處理器115的第一輸出端OUT1如上所述公共連接到晶體管Q101的發(fā)射極端、電阻器R104和電容器C101上。
下面參照圖4和5詳細介紹根據本發(fā)明的具有上述結構的玻璃接觸感測電路的操作。
圖4是來自圖3的玻璃接觸感測電路中的各部件的輸出信號的時序圖，圖5是表示參考信號或電壓和晶體管輸出信號隨著溫度的變化的波形圖。
由輸入端101輸入的5V電源電壓總是施加于D觸發(fā)器110的輸入端D。在這種條件下，微處理器115在其第一輸出端OUT1以預定時間間隔提供如圖4所示的輸出信號OUT1以檢測用戶與接觸式傳感器105的接觸。
來自微處理器115的輸出信號OUT1施加給晶體管Q101的發(fā)射極端，晶體管Q101的集電極端經過電阻器R102還被施加約5V的高電平電壓。結果，當來自微處理器115的輸出信號OUT1為低電平時，在晶體管Q101的發(fā)射極端和集電極端之間產生電勢差。
如果用戶在上述條件下接觸接觸式傳感器105，則由電阻器R101和電容器C101充電和放電的電壓由于人體的靜電容量而變?yōu)楦唠娖?，因此引起晶體管Q101的接通時間周期變得比用戶沒有接觸接觸式傳感器105時的長。
就是說，由于晶體管Q101響應由電阻器R101和電容器C101充電和放電的電壓而被開關，因此即使用戶沒有接觸接觸式傳感器105，晶體管Q101也在預定時間周期內保持ON。或者，在用戶接觸接觸式傳感器105的情況下，儲存在用戶體內的電荷量加到由電阻器R101和電容器C101充電和放電的電壓上，結果使充電和放電電壓的電平增加。
相應地，在用戶接觸接觸式傳感器105時由電阻器R101和電容器C101充電和放電的電壓的電平與用戶沒有接觸接觸式傳感器105時的電平不同。結果，在上述兩種情況下晶體管Q101的接通時間周期變得彼此不同。
在接通的同時，由于在晶體管集電極端和發(fā)射極端之間產生的電勢差，晶體管Q101產生低信號，在圖4中表示為“輸入信號OP1”。在用戶接觸接觸式傳感器105時由晶體管Q101產生的低信號“輸入信號OP1”被確定為具有比用戶沒有接觸接觸式傳感器時的大的下降緣深度。
換言之，當用戶接觸接觸式傳感器105時，晶體管Q101的接通時間周期變得比用戶沒有接觸接觸式傳感器105時長預定的值，以便輸出具有更大下降緣深度的低信號。
值得注意的是，晶體管Q101是一種對溫度變化敏感的電器件。關于這一點，晶體管Q101分別具有在較高溫度的較長開關時間周期和在較低溫度的較短開關時間周期。即，如圖5所示，晶體管Q101的開關時間周期在用戶接觸接觸式傳感器105時與在用戶不接觸接觸式傳感器105時不同，這是由于溫度變化引起的，因此使晶體管Q101的輸出信號的電平變化。
其電平、或下降緣深度隨著溫度而變化的來自晶體管Q101的輸出信號(圖4中的“輸入信號OP1”)施加給比較器120的第一輸入端，比較器120的第二輸入端輸入參考信號。比較器120將兩個輸入信號的電平互相比較并輸出對應其間電平差的波形信號。
輸入給比較器120的第二輸入端的參考信號具有被確定用于補償溫度變化的電平。為此，共同連接到比較器120的第二輸入端的是串聯在5V電源電壓輸入端101和地電壓源之間的兩個固定電阻器R103和R104以及與固定電阻器R103和R104并聯的熱敏電阻Rth。熱敏電阻Rth具有隨溫度變化的電阻，這將引起由熱敏電阻Rth的電阻和兩個固定電阻器R103和R104的電阻確定的隨溫度變化的電阻。結果，輸入到比較器120的第二輸入端的參考信號或電壓的電平隨著按上述方式變化的電阻而變化，如圖5所示。
換言之，比較器120將來自晶體管Q101的輸出信號的電平與上述變化的參考電壓的電平比較并輸出對應其間的電平差的波形信號或時鐘信號CK，如圖4所示。
來自比較器120的波形低信號施加給D觸發(fā)器110的時鐘端CK。D觸發(fā)器110與在其時鐘端接收的該低信號或低電壓同步地在其輸出端Q輸出高信號。從圖4的時間T2來看，D觸發(fā)器110響應在用戶接觸接觸式傳感器105的條件下施加的低信號被使能以便輸出高信號(由圖4中的“輸入信號IN11”表示)。但是，從圖4的時間T1來看，D觸發(fā)器110響應在用戶沒接觸接觸式傳感器105的條件下施加的低信號而沒被使能，以便不提供輸出信號。
由圖4中的“輸入信號IN11”表示的來自D觸發(fā)器110的輸出信號施加給微處理器115的輸入端IN11。在接收到來自D觸發(fā)器110的輸出信號后，微處理器115識別用戶與接觸式傳感器105的接觸，然后在其第二輸出端OUT12提供輸出信號OUT12，該信號如圖4所示為低電平。來自微處理器115的低信號施加給D觸發(fā)器110的清零端CLR以清零D觸發(fā)器110。
總的說來，本玻璃接觸感測電路的特征在于它包括用于比較來自開關裝置或晶體管Q101的、表示用戶是否接觸接觸式傳感器105的輸出信號的電平與參考信號的電平并根據比較的結果將來自開關裝置的輸出信號轉換成波形信號的裝置。本玻璃接觸感測電路的特征還在于它包括用于確定為補償來自開關裝置的輸出信號隨著溫度的變化的參考信號的電平的裝置。
因此，本玻璃接觸感測電路能夠利用為溫度變化補償的參考信號將來自開關裝置的輸出信號轉換成波形信號，由此可以將給D觸發(fā)器110的時鐘端CK的低信號定義為精確值。結果是，本玻璃接觸感測電路中的微處理器115可以提供跟溫度變化無關的恒定的性能以識別用戶與接觸式傳感器105的接觸。
在本實施例中，用于識別用戶與接觸式傳感器105的接觸的電路是用單一組件的形式實現的。作為替換，多個組件也可以實現識別在顯示屏上具有多個鍵的接觸式傳感器的各個鍵輸入，而并未脫離本發(fā)明的范圍和實質。
如上所述，本發(fā)明的基本技術思想是為溫度變化補償參考信號的電平并利用補償的參考信號在接觸操作的基礎上輸出波形信號。
從上面的描述可以清楚看出，本發(fā)明具有以下優(yōu)點。
玻璃接觸感測電路可以被用在以人體接觸為基礎的鍵輸入傳感系統中以提供與溫度變化無關的恒定性能，以便在接觸操作的基礎上感測鍵輸入。因此，玻璃接觸感測電路具有提高相關產品的可靠性的效果。
此外，玻璃接觸感測電路可以在接觸操作的基礎上通過利用波形信號感測它而準確地檢測鍵輸入，由此進一步提高相關產品的可靠性和性能。
而且，玻璃接觸感測電路可以為具有多個鍵的系統中的所有鍵輸入提供相同的性能。
雖然為了例示的目的已經公開了本發(fā)明的優(yōu)選實施例，但是本領域技術人員都知道，在不脫離所附權利要求書中公開的本發(fā)明的范圍和實質的條件下可以做出各種修改、補充和替換。
權利要求
1.一種玻璃接觸感測電路，包括響應用戶的接觸提供其輸出信號的接觸式傳感器；具有根據來自所述接觸式傳感器的輸出信號的電平不同地確定的開關時間周期的開關裝置；為溫度變化而補償參考信號的電平的比較裝置，其將來自所述開關裝置的輸出信號的電平與補償參考信號的電平相比較，并根據比較的結果輸出波形信號；和響應于來自所述比較裝置的輸出信號用于檢測用戶是否接觸所述接觸式傳感器的接觸檢測裝置。
2.根據權利要求1的玻璃接觸感測電路，還包括用于充電和放電一個電壓的充電/放電裝置，其中所述電壓的電平根據用戶是否接觸所述接觸式傳感器而不同，所述開關裝置的所述開關時間周期根據被所述充電和放電裝置充電和放電的所述電壓的電平確定。
3.根據權利要求1的玻璃接觸感測電路，其中所述接觸檢測裝置包括與來自所述比較裝置的所述輸出信號同步地提供其輸出信號的信號輸出裝置；和響應來自所述信號輸出裝置的輸出信號識別被接觸的鍵的識別裝置。
4.根據權利要求3的玻璃接觸感測電路，其中所述識別裝置適用于識別所述被接觸鍵的輸入并初始化所述信號輸出裝置。
5.根據權利要求1的玻璃接觸感測電路，其中所述接觸檢測裝置包括具有連接到所述比較裝置的輸出端的時鐘端的D觸發(fā)器，所述D觸發(fā)器響應施加給所述時鐘端的時鐘信號被使能；和具有連接到所述D觸發(fā)器的輸出端的輸入端的微處理器，所述微處理器響應來自所述D觸發(fā)器的輸出信號識別用戶與所述接觸式傳感器的接觸并初始化所述D觸發(fā)器。
6.根據權利要求1的玻璃接觸感測電路，其中所述比較裝置包括為溫度變化而補償所述參考信號的電平的熱敏電阻。
7.根據權利要求6的玻璃接觸感測電路，其中所述比較裝置還包括具有連接到所述開關裝置的輸出端的第一輸入端和用于輸入一個電壓的第二輸入端的比較器，其中所述輸入的電壓的電平由所述熱敏電阻和固定電阻器確定。
8.根據權利要求1的玻璃接觸感測電路，其中所述開關裝置包括響應來自所述接觸式傳感器的所述輸出信號而被接通的晶體管。
全文摘要
一種玻璃接觸感測電路能夠在不受溫度變化的影響下根據用戶的接觸準確地檢測感測信號。該電路適于比較來自開關裝置的、表示用戶是否接觸接觸式傳感器的輸出信號的電平與參考信號的電平,并根據比較的結果將來自開關裝置的輸出信號轉換成波形信號。其還適于確定用于補償來自開關裝置的輸出信號隨著溫度的變化的參考信號的電平。該電路可以被用在以人體接觸為基礎的鍵輸入感測系統中檢測鍵輸入。
文檔編號H03K17/96GK1328382SQ0013240
公開日2001年12月26日 申請日期2000年11月15日 優(yōu)先權日2000年6月13日
發(fā)明者姜尚錫 申請人:Lg電子株式會社