CN101098138B - 电气/电子设备的电容式开关 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种电气/电子设备的电容式开关。该电容式开关包括被设置在控制面板前面的多个触点；被设置在控制面板后面分别面向触点并检测由影响触点的静电所引起的电容变化的多个电容性传感器；及分别被设置在电容性传感器与触点之间、消除在电容性传感器与触点之间的多个空隙的多个空隙消除元件，这些元件由弹性材料构成，以便能够补偿各种尺寸的空隙。因此，利用这些空隙消除元件可方便地消除在触点与电容性传感器之间的各种尺寸的空隙，可避免由于空隙的存在而引起的电容性传感器的故障，并可设置各种形状的控制面板和各种形状的印刷电路板。

Description

电气/电子设备的电容式开关

技术领域

本发明涉及一种电气/电子设备的电容式开关，更具体地说，涉及一种能方便地消除多个触点与多个电容性传感器之间的多个空隙的电气/电子设备的电容式开关。

背景技术

电气/电子设备通常配备有能够控制电气/电子设备执行使用者所希望的操作的控制器。电气/电子设备的控制器通常包括根据使用者的操作来操纵电气/电子设备的运行的操作单元；显示与电气/电子设备的运行状态相关信息的显示单元；及控制电气/电子设备运行的控制单元。

操作单元用于操纵电气/电子设备的运行或修改控制器的控制算法。操作单元可以包括多个能接收来自使用者的各种信号的操作开关。操作开关可以包括压力传动开关、滑动开关、旋转开关和触摸开关(touchswitch)。

触摸开关确定它们是否被使用者触摸，并根据确定的结果来动作。触摸开关的实例包括电容式开关。电容式开关检测由对象的静电所引起的电容变化，并根据检测结果来动作。电容式开关可以包括处于电气/电子设备的控制器外部的由介电材料形成的多个触点及多个分别被联接到触点的后表面的电容性传感器。使用者触摸某一触点时，由于使用者的静电使该触点的电容改变，与该触点相对应的电容性传感器检测该触点的电容的变化。以这种方式，控制器可根据电容性传感器所执行的检测的结果控制电气/电子设备。

然而，在传统的电容式开关的情况下，若没有均匀安置触点或电容性传感器将形成空隙。在此情况下，由于这种空隙电容式传感器可能出现故障。换句话说，如果控制器具有不平坦的表面或电容性传感器具有不同高度，电容性传感器可能不能适当地被联接到触点的后表面，由此在触点与电容性传感器之间产生空隙。

为了着手解决此问题，可以根据触点的位置来改变电容性传感器的布置。然而，在这种情况下，难以组装电容式开关，组装电容式开关所需的时间将增加。如果形成具有不同高度的电容性传感器，很难使用于各种电容性传感器的元件标准化。

发明内容

本发明的目的是提供一种电气/电子设备的电容式开关，其能方便地消除多个触点与多个电容性传感器之间的多个空隙。

本发明的另一目的是提供一种电气/电子设备的电容式开关，其能方便地消除多个触点与多个电容性传感器之间的多个空隙，因此能避免电容性传感器出现故障，并在不同部位布置电容性传感器或触点。

本发明的一个方面，提供一种电气/电子设备的电容式开关，它包括被设置在控制面板上的多个触点；被设置在控制面板后面分别面向触点并检测由影响触点的静电所引起的电容变化的多个电容性传感器；多个空隙消除元件，它们分别被设置在电容性传感器与触点之间，消除电容性传感器与触点之间的多个空隙，它们由弹性材料构成，以便能够补偿各种尺寸的空隙。

可将空隙消除元件的第一端分别固定到电容性传感器或触点上，可将空隙消除元件的第二端分别弹性联接到没有连接到空隙消除元件的第一端上的电容性传感器和触点的任何一个上。

或者，可将空隙消除元件的第一端分别固定到电容性传感器或触点上，可将空隙消除元件的第二端分别固定到没有连接到空隙消除元件的第一端上的电容性传感器和触点的任何一个上。

每个空隙消除元件可以包括板簧或螺旋弹簧。

空隙消除元件的尺寸可以大于多个空隙尺寸的任何一个。

可用介电材料形成触点，可用导电材料形成空隙消除元件。

空隙消除元件可与控制面板结合。

空隙消除元件可以分别与电容性传感器结合。

部分控制面板可以具有平滑曲面(flat curved surface)。在此情况下，在控制面板的平滑曲面上至少可设置两个触点，以形成各种尺寸的空隙，消除元件被弹性压缩于电容性传感器与触点之间的程度可以根据多个空隙的尺寸而变化。

部分控制面板可以是具有阶梯差的不平表面。在这种情况下，在控制面板的不平表面上至少可设置两个触点，以形成各种尺寸的空隙，空隙消除元件被弹性压缩于电容性传感器与触点之间的程度可以根据多个空隙的尺寸而变化。

至少两个电容性传感器可以具有不同的高度，以便形成各种尺寸的空隙，消除元件被弹性压缩于电容性传感器与触点之间的程度可以根据多个空隙的尺寸而变化。

附图说明

通过参照附图对其优选实施例的详细说明，本发明的上述及其它特点和优点将更加清晰。附图中：

图1是本发明一实施例的配备有电容式开关的洗衣机的透视图；

图2是图1所示的控制器的分解透视图；

图3是沿图1中线A-A剖切的横截面图；

图4是图1所示的电容式开关的分解透视图；

图5是本发明另一实施例的电容式开关的分解透视图；

图6是本发明又一实施例的电容式开关的分解透视图。

具体实施方式

以下将参照示出了本发明的示例性实施例的附图对本发明进行详细说明。

图1是本发明一实施例的配备有电容式开关30的洗衣机1的透视图。图2是图1所示的控制器2的分解透视图。图3是沿图1中线A-A剖切的横截面图。图4是图1所示的电容式开关30的分解透视图。图5是本发明另一实施例的电容式开关30’的分解透视图，该电容式开关是图1所示的电容式开关30的变型。更明确地说，图1和2示出了包括电容式开关30和控制器2的洗衣机1。

参照图1，控制器2被安装在洗衣机1的上部的前面。对于操作和控制洗衣机1的运行和显示与洗衣机1的运行状态有关的信息而言，控制器2是必需的。控制器2包括操纵洗衣机1的运行的操作单元4、显示与洗衣机1的运行状态相关的信息的显示单元6、及控制洗衣机运行的控制单元(未示出)。也就是说，洗衣机1的运行由操作单元4操纵，与洗衣机1的运行状态有关的信息由显示单元6来显示。操作单元4包括一些用于接收由操作开关的使用者的操作所产生的各种信号的操作开关。

参照图1和2，控制器2包括控制面板8和印刷电路板10，控制面板被安装在洗衣机1的上部，以便能与洗衣机1联接，或与其分离，该控制面板构成控制器2的外表面；印刷电路板被安装在控制面板8的内侧，其上安装有控制器2的控制单元的各种元件。

在控制面板8上设有由透明材料形成的透明窗口12。此外，在控制面板8上设有操作单元4的密钥输入单元(key input unit)。密钥输入单元包括能够在控制面板8上被按下的多个按钮14和与控制面板8结合的多个触点18。

印刷电路板10包括面向透明窗口12的显示元件20、面向各按钮14的多个触觉开关22(tact switches)、面向旋钮16的编码器24和面向各触点18的电容性传感器26。显示元件是用于显示信息的元件，例如液晶显示器(LCD)或发光二极管(LED)。显示元件20通过透明窗口12向使用者显示与洗衣机1的运行状态有关的信息。透明窗口12和显示元件20构成显示单元6。触觉开关22和按钮14是压力传动开关(pressswitches)。根据各按钮14是否被压下来接通或切断触觉开关22。编码器24和旋钮16是旋转开关。根据旋钮16的旋转角度，编码器24可以产生各种控制信号。

参照图3至4，电容式开关30包括触点18，其使静电能够流入控制面板8；被设置在控制面板8的后面朝向各个触点18检测由影响触点18的静电引起的电容变化的电容性传感器26；及多个空隙消除元件32，它们分别被设置在电容性传感器26与触点18之间，因此能够消除在电容性传感器26与触点18之间的各种尺寸的空隙G1、G2、G3、G4和G5。

参照图2和3，部分控制面板8可以具有平滑曲面或具有阶梯差的不平表面，以使洗衣机1外形更美观并方便洗衣机1的设计。可以在控制面板8的平滑曲面或不平表面上形成至少两个触点18，由此在触点18下方形成各种尺寸的空隙，即空隙G1、G2、G3、G4和G5。为了方便起见，假设部分控制面板8可以具有平滑曲面，在控制面板8的平滑曲面上形成触点18。

触点18与控制面板8结合并分别面向电容性传感器26。利用注入模制法由介电材料形成控制面板8。在形成控制面板8的注入模制操作过程中，与控制面板8一体地形成触点18。形成的触点18的厚度使触点18的电容可根据使用者触摸触点18时产生的静电而变化。当触点18的电容由于使用者所产生的静电而变化时，电容性传感器26检测触点18的电容变化。为了观察电容式开关30的功能和位置，可以分别在触点18的上表面上印制预定图纹。为使使用者能够用他/她的视觉和触觉轻易地确定电容式开关30的位置，触点18可从控制面板8的顶部突出或者凹陷。为了方便起见，假设触点18从控制面板8的顶部突出。

参照图3和4，电容性传感器26是借助于空隙消除元件32来检测触点18的电容变化的传感器。在印刷电路板10的前面以相同高度形成电容性传感器26，并使它们面向各个触点18。因此，可以形成各种尺寸的空隙，即空隙G1、G2、G3、G4和G5，可以根据在控制面板8的平滑曲面上的各个触点18的位置来确定空隙G1、G2、G3、G4和G5的尺寸。

参照图3和4，空隙消除元件32由导电材料构成，并分别弹性地设置在触点18与电容性传感器26之间。换句话说，为了补偿空隙G1、G2、G3、G4和G5的尺寸之间的差异，空隙消除元件32可以由弹性导电材料形成。每个空隙消除元件32包括板簧。空隙消除元件32的板簧的第一端分别与触点18接触，空隙消除元件32的板簧的第二端分别与电容性传感器26接触。由于空隙消除元件32可高弹性地形变，空隙消除元件32能够消除各种尺寸的空隙及各种尺寸的空隙的尺寸之间的差异。

空隙消除元件32的第一端被固定在触点18的后表面上，空隙消除元件32的第二端被弹性地联接到电容性传感器26的前表面上。借助于将空隙消除元件32的第一端固定在触点18的后表面，控制面板8和空隙消除元件32可结合为单一元件模块。空隙消除元件32的尺寸大于任何一个空隙G1、G2、G3、G4和G5的尺寸。空隙消除元件32被弹性地压缩于触点18与电容性传感器26之间。空隙消除元件32被弹性压缩的程度根据空隙G1、G2、G3、G4和G5的尺寸而变化。或者，可将空隙消除元件32的第一端固定到触点18的后表面上，可将空隙消除元件32的第二端固定到电容性传感器26的前表面上。

以下将详细说明图1所示的电容式开关30的组装和操作。

将LED、触觉开关22、显示元件20、编码器24、旋钮16和电容性传感器26安装在印刷电路板10的前面。然后，将透明窗口12安装到控制面板8上，将按钮14安装到控制面板8上，以便能够在控制面板8上压下按钮，将空隙消除元件32的第一端固定到形成于控制面板8上并面向各电容性传感器26的触点18的后表面上。空隙消除元件32和控制面板8可以结合为单一元件模块，由此提高组装的便利性。

之后，将印刷电路板10安装到控制面板8的后面，由此完成控制器2的组装。将显示元件20设置在显示单元6的后面，将触觉开关22设置在各按钮14的后面。旋钮16被形成为穿过控制面板8，以便能够旋转，电容性传感器26被牢固地联接到空隙消除元件32的第二端。

实际上当部分控制面板8具有平滑曲面且在印刷电路板10上以相同高度形成电容性传感器26时，在触点18与电容性传感器26之间的各种尺寸的空隙，即空隙G1、G2、G3、G4和G5都可通过空隙消除元件32有效消除。

当使用者触摸某个触点18时，使用者的静电改变了所触摸的触点18的电容，被触摸的触点18的电容变化经与被触摸的触点18相应的空隙消除元件32传输到与被触摸的触点18相应的电容性传感器26。一旦与被触摸的触点18相应的电容性传感器26检测到被触摸的触点18的电容变化，与被触摸的触点18相应的任何一个电容性传感器26的相应控制信号被输出到控制器2的控制单元。

空隙消除元件32能够完全消除控制面板8与电容性传感器26之间的空隙G1、G2、G3、G4和G5。因此，可以设置各种形状的控制面板8，由此可使洗衣机1的外形更美观并便于洗衣机的设计。另外，空隙消除元件32能防止电容性传感器26由于空隙G1、G2、G3、G4和G5而产生的故障。因此，可以确保电容式开关30的操作可靠性。再者，能够通过对现有的电容式开关进行简单的改装来实现空隙消除元件32。因此，可以方便地将空隙消除元件32应用于各种电容式开关，从而可使用于各种电容式开关的元件标准化。

参照图5所示的电容式开关30’，空隙消除元件34被形成为弹簧，并被设置在触点18与电容性传感器26之间。空隙消除元件34可消除触点18与电容性传感器26之间的空隙。空隙消除元件34的第一端分别被固定到电容性传感器26的前表面，空隙消除元件34的第二端可弹性地联接到触点18的后表面。借助于将空隙消除元件34的第一端固定到电容性传感器26的后表面，电容性传感器26和空隙消除元件34能够结合为单一元件模块。

图6为本发明又一实施例的电容式开关130的横截面图。在图3和6中，相同的附图标记表示相同的元件，在下文中将详细说明电容式开关130的结构，主要集中在与图3所示的电容式开关30的区别上。

参照图6中所示的电容式开关130，印刷电路板110是具有阶梯差的不平表面。控制面板108具有平滑的平表面。因此，由于各个电容性传感器27在印刷电路板110上的位置，在多个电容性传感器27与多个触点118之间的空隙G6、G7和G8可以具有彼此不同的尺寸。借助于多个空隙消除元件32可消除空隙G6、G7和G8。

如上所述，由于空隙消除元件32可消除各种尺寸的空隙，就可以设置各种形状的控制面板或印刷电路板。根据本发明一实施例，可将空隙消除元件32应用于包括至少两个具有不同高度的电容性传感器26的控制器2上。

本发明的电容式开关可以用于除洗衣机之外的各种电气/电子设备。

如上所述，根据本发明，在控制面板的多个触点与多个电容性传感器之间可分别设置多个空隙消除元件，因此能够有效消除在触点与电容性传感器之间的各种尺寸的空隙。

另外，根据本发明，可以防止电容性传感器由于空隙而产生的故障，因此可提高电容式开关的操作可靠性。而且，可将空隙消除元件应用于各种电容式开关，并可使用于各种电容式开关的元件标准化。

此外，根据本发明，借助于安装至少两个具有不同高度的电容性传感器可以设置各种形状的控制面板或印刷电路板，从而可使控制器的外形更美观并便于控制器的设计。

尽管已经具体示出本发明并参考其示例性实施例对本发明进行了说明，本领域技术人员可以理解，在不超出所述权利要求限定的本发明的构思和范围的前提下，可在形式上或细节上对本发明作出各种变换。

Claims (5)

1.一种电气/电子设备的电容式开关，包括：

设置在控制面板前面的多个触点；

多个电容性传感器，其被设置在控制面板的后面，分别面向所述触点，并检测由影响所述触点的静电所引起的电容变化；及

多个空隙消除元件，其分别被设置在所述电容性传感器与触点之间，消除所述电容性传感器与触点之间的多个空隙，其由弹性材料构成以便能补偿各种尺寸的空隙，

其中空隙消除元件的一端固定到触点的后表面上，从而控制面板和空隙消除元件结合为单一元件模块，

其中所述控制面板的一部分具有带阶梯差的不平表面，至少两个触点被设置在该控制面板的所述不平表面上，从而可形成各种尺寸的空隙，所述空隙消除元件被弹性压缩于所述电容性传感器与触点之间的程度根据所述多个空隙的尺寸而改变。

2.如权利要求1所述的电容式开关，其中，所述空隙消除元件的另一端弹性地联接到电容性传感器的前表面。

3.如权利要求2所述的电容式开关，其中，每个所述空隙消除元件包括板簧或螺旋弹簧。

4.如权利要求3所述的电容式开关，其中，所述空隙消除元件的尺寸大于所述多个空隙的尺寸的任一个。

5.如权利要求1至4中任一项所述的电容式开关，其中，至少两个电容性传感器具有不同的高度，从而可形成各种尺寸的空隙，所述空隙消除元件被弹性压缩于所述电容性传感器与触点之间的程度根据所述多个空隙的尺寸而改变。

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