電容式接近開關以及具有這種電容式接近開關的家用電器的制作方法

專利名稱：電容式接近開關以及具有這種電容式接近開關的家用電器的制作方法
技術領域：
本發明涉及電容式接近開關，該電容式接近開關具有被電絕緣的 蓋板覆蓋的導電的傳感器面作為具有由于接近而變化的電容的電容器的一部分；具有所屬的分析電路；以及具有導電體，傳感器面通過該 導電體與分析電路相連接；并且該導電體被布置在電絕緣的蓋板和與該蓋板隔一定距離布置的載體之間。已經公開了許多具有電容式傳感器或開關的裝置。本發明涉及以 電容方式起作用的開關的特殊構造，其中導電的傳感器面被電絕緣的 蓋板覆蓋。因此用戶不直接接觸傳感器面，而是僅僅在接觸蓋板時接 近該傳感器面。該傳感器面構成開放式電容器的一個極板，該電容器 的電容取決于至第二極板(例如地)的距離，該距離例如由于用戶的 手指的接近而被改變。
背景技術：
這種電容式接近開關已經由EP 0 859 467 Al所公開。在那里，在具有屬于該接近開關的分析電路的電路板上布置有導電的泡沫材料 體或者橡膠體，該泡沫材料體或者橡膠體以其背離該電路板的端部靠 在與該電路板隔一定距離布置的蓋板的底側上并且在那里構成傳感器 面。然而這樣的接近開關具有以下缺點，即它甚至對于小的干擾電容 都易受干擾。因此，例如特別是與控制電路相鄰地布置的顯示裝置的 相鄰的導線可能敏感地干擾由分析電路進行的傳感器面的分析，使得 出現電容式接近開關的故障。 發明內容因此，本發明所基于的任務在于，提供一種改進的、低成本的電 容式接近開關。前面所說明的任務通過具有權利要求1的特征的電容式接近開關 來解決。本發明的的有利的以及優選的擴展方案是從屬權利要求的主 題。在開頭所述類型的電容式接近開關中，導電的傳感器面被電絕緣 的蓋板覆蓋并且根據已知的原理形成電容器的一個面，該電容器的電容由于蓋板的接近或者接觸而變化，這可以借助分析電路來分析。也 就是說，電絕緣的蓋板用作電容式接近開關的接觸面或者接近面。在 電絕緣的蓋板和與該蓋板隔一定距離布置的載體之間布置有導電體， 傳感器面經由該導電體與分析電路相連接。按照本發明，在尤其可以 是印制電路板的該載體上布置有分析電路的至少一個電子器件，使得 該電子器件伸入被該導電體圍繞的空腔中。該導電體形成一種用于分 析電路的該電子器件的法拉第籠，由此該電子器件相對于周圍環境的 電磁或電容干擾信號被屏蔽。以這種方式，可以明顯減少該接近開關 的由周圍環境的干擾信號引起的故障。由EP 0 859 467 Al公開了 ，在沿著導電塑料體的縱軸構成的穿 孔中LED被用作用于標識接近開關的顯示元件。然而按照EP 0 859 467 Al的裝置的任務僅在于，通過塑料體防止LED的漫射光進入周圍環境 中。該導電塑料體相對于電磁或電容干擾信號的可能的屏蔽作用就顯 示元件而言是沒有意義的，因為與傳感器面的分析電路不同，具有所 屬的控制電路的顯示元件對這些干擾信號不敏感。傳感器面的已知的分析電路具有特別是半導體開關形式的有源器 件、諸如開關元件。所述有源器件具有至少一個與傳感器面相連接的 信號輸入端。此外，所述有源器件具有信號輸出端，其輸出信號取決 于利用傳感器面形成的電容器的電容并且被用于確定電容式接近開關 的操作狀態。所述有源器件特別敏感地對周圍環境的電磁或者電容干 擾信號作出反應。按照本發明的一種優選的實施形式，分析電路的有 源器件被布置在該載體上，使得該有源器件伸入被該導電體圍繞的空 腔中，由此該有源器件以這種方式不受干擾信號影響。這具有以下優 點，即避免有源器件的輸出信號由于周圍環境的干擾信號而失真，由 此總體上改善接近開關的可靠性。其它的屬于該有源器件的電子元件、諸如限流電阻尤其也可以被 布置在栽體上，使得它們伸入被該導電體圍繞的空腔中。分析電路的 不太敏感地對周圍環境的電磁或電容干擾信號作出反應的部分可以被 布置在該載體上在被該導電體圍繞的空腔之外或者在與該載體經由電 導線連接的第二載體上，其中這些部分與分析電路的被導電體圍繞的 器件電連接。這種連接例如可以通過載體的印制導線來形成。優選地，導電體以其背離蓋板的下端部靠在載體的導電接觸上并且經由該導電接觸與分析電路相連接。因此，導電體以其下端部延伸 直至該載體，使得分析電路的被布置在該載體上的器件與其被布置在 載體上的電接觸一同被導電體圍繞。尤其是，導電體經由載體的導電 接觸與分析電路的被其圍繞的器件相連接，使得所屬的尤其為載體的 印制導線的連接線路位于被導電體圍繞的空腔之內。以這種方式，器 件的電接觸和至該器件的連接線路也不受周圍環境的電磁干擾信號影 響。導電體優選地被構造，使得它從載體出發朝著蓋板的方向在其整 個延伸上圍繞被設置在由其圍繞的空腔中的電子器件。有利地，該導 電體以其朝向蓋板的上端部靠在蓋板的底側上并且至少以其表面的一部分形成傳感器面的至少一部分。以這種方式，接近開關的傳感器的 傳感器特性位于蓋板的背面并且通過該導電體轉移到載體，而不需要 其它的連接元件。按照一種優選的實施形式，在載體的背離導電體的背面上至少在 導電體的區域中布置有屏蔽面。特別是，該導電體與該屏蔽面一起構 成一種用于分析電路的被布置在該導電體中的電子器件的法拉第籠， 使得該電子器件相對于周圍環境的電磁干擾信號被屏蔽。尤其是，載 體的整個背面構造為屏蔽面。以這種方式，該電子器件也可以相對于 被布置在后面的功率電子電路被屏蔽。有利地，屏蔽面通過以下方式 形成有效屏蔽，即屏蔽面和傳感器面同時被提供盡可能一致或者相同 的時鐘信號。這帶來如下優點，即在傳感器面和屏蔽面之間不產生電 勢差，由此不產生電荷移動并且因此不產生對傳感器面的電容影響。 這特別是在利用傳感器面形成的電容器的、皮法數量級的電容的情況 下是重要的，因為在該范圍中即使例如線路、相鄰傳感器面或者金屬 殼體的小的干擾電容也影響電容器的電容的測量。通過借助有效屏蔽 使這種干擾電容對傳感器面的影響最小化，可以將接近開關布置在金 屬殼體部件附近，即使這些金屬殼體部件是接地的。因為除了傳感器 面之外，分析電路的被導電體圍繞的電子器件也通過有效屏蔽相對于 干擾電容被屏蔽，所以利用傳感器面形成的電容器的電容變化能夠可 靠地被分析，因為該電容變化不會由于周圍環境的干擾信號而失真。按照一種優選的實施形式，導電體是由伸展體制成的旋繞的壓簧， 其中該伸展體優選地是具有圓形或者矩形橫截面的彈簧絲，壓簧可以以簡單的方式由該彈簧絲纏繞成。通過壓簧不同程度地被壓縮，可以 通過該壓簧來跨接蓋板和載體之間的不同的距離。由于金屬彈簧絲的 高導電性，可以特別好地屏蔽電磁干擾場。優選地，壓簧在其背離栽體的端部上至少在一個子區域中被成形 為圓柱形。由此，可以在分析電路的被壓簧圍繞的電子器件的整個與 壓簧同軸的延伸上實現相對于周圍環境的電磁干擾信號的均勻屏蔽。 附加地，以這種方式即使在壓簧被完全壓縮的情況下也防止在壓簧的 線圈和被布置在壓簧之內的電子器件之間發生接觸。特別有利的是，壓簧在其背離栽體的端部上鄰接所述圓柱形的子 區域具有被成形為錐形的子區域，使得壓簧的以這種方式所實現的彈 簧行程相對于純圓柱形的壓簧被提高。優選地，線圏直徑從該圓柱形 的子區域出發朝著蓋板的方向減小，使得被布置在壓簧之內的電子器 件也不受來自蓋板的方向的電磁或者電容干擾信號影響。在一個替代的實施形式中，導電體是本身有彈性的空心體，特別 是由導電塑料制成。該導電塑料體特別是具有中心穿孔，該中心穿孔 在軸向上在從載體至蓋板的方向上延伸穿過整個塑料體。分析電路的 電子器件被布置在該載體上，使得該電子器件伸入該穿孔中，并且被 塑料體圍繞且不受干擾信號影響。有利地，在所述栽體上以伸入由導電體圍繞的空腔的方式和/或在通過傳感器面所限定的區域內布置有發光元件、諸如LED、白熾燈或光 導。所述發光元件可以用于標識傳感器面或用于用信號通知接近開關 的不同開關狀態。此外，為了傳感器面的位置標識，還可以在蓋板的 正面或者在蓋板透明的情況下在其底面設置例如印刷字樣形式的標 記。優選地，家用電器、諸如洗衣才幾、干衣機、洗碗機、烹飪用具、 排氣罩、冰箱、空調、熱水器或吸塵器或者用于家用電器的輸入區配 備有至少一個按照本發明的接近開關。因此，家用電器可以配備包括 該輸入區的普通的隔板，使得家用電器可以被保護以防污物或濕氣進 入。在此情況下，所述隔板相當于電絕緣的蓋板并且例如可以由玻璃、 玻璃陶瓷、陶瓷、塑料、木頭或者石頭制成。應該指出，從屬權利要求的特征可以以任意的方式相互組合而不 偏離本發明的思想。


下面借助附圖更詳細地闡述本發明。圖1示出具有隔板的家用電器的一部分的示意性剖視圖，該隔板 具有按照本發明的輸入區，圖2以示意性正視圖示出具有圍繞傳感器面的屏蔽面的傳感器面 的實施形式，圖3a、 3b示意性地示出按照圖1的輸入區的一部分連同用戶對按照本發明的電容式接近開關的操作，圖4示出按照本發明的電容式接近開關的示意性電路圖的一部分， 圖5示出具有有效屏蔽的按照本發明的接近開關的示意性電路圖的一部分，圖6示出按照圖1的、具有多個以矩陣形式連接的按照本發明的 接近開關的輸入區的示意性電路圖，圖7以示意性正視圖示出構成位置傳感器的兩個傳感器面的實施 形式，圖8以示意性剖視圖示出具有按照圖4的電路的電子器件的、按 照圖1的輸入區的一部分，其中所述電子器件伸入由壓簧所圍繞的空 腔中。
具體實施方式
在更詳細研究這些附圖之前，應注意，在按照本發明的電容式接部的附圖中通過相同的參考符號來表示。如果在附圖中使用相同類型 的不同地被涉及的多個元件或者單獨的部件，則為相應的參考符號的 初始數位分別選擇相同的數字。相應的參考符號的隨后的數位用于區 別相同類型的元件或單獨的部件。在圖1中以示意性剖視圖示出了具有隔板2的家用電器1的一部 分，該隔板具有按照本發明的輸入區3。隔板2被構造為電絕緣的蓋板， 該蓋板由電介質、諸如玻璃、玻璃陶瓷、陶瓷、塑料、木頭或者石頭 制成。輸入區3包含多個結構相同的電容式接近開關4，這里只示出其 中兩個并且在下面只說明其中一個。與隔板2隔一定距離布置有具有 朝向隔板2的背面6的導電的傳感器面7的印制電路板5。該印制電路 板5可以為塑料板，該塑料板在其板面中的至少一個上具有所提及的傳感器面7以及必要時具有印制導線，該傳感器面7通過該印制導線 與接近開關4的電路14 (參見圖4、 5和6)導電連接。該傳感器面7 的導電層可以以不同的形狀被構造，例如圓形的或者有棱角的、全面 的、柵格狀的或者框狀的。在隔板2和印制電路板5之間布置有旋繞的壓簧8形式的導電體， 該壓簧優選地由彈簧絲構成。壓簧8在其上端部具有平的線圈調節器9， 該線圏調節器由多個線圏組成，這些線圏基于壓簧8所處于的壓縮應 力螺旋狀地嵌套，并且形狀吻合地適配于隔板2的背面6的輕微隆起 的形狀。壓簧8在其下端部具有下線圏9，，壓簧8以該下線圏平整地 靠在印制電路板5的傳感器面7上，并且在那里與印制電路板5的傳 感器面7例如焊接或者粘合，或者壓簧8以該下線圈僅僅在壓縮應力 下固定地靠在印制電路板5的傳感器面7上，使得在壓簧8和印制電 路板5的傳感器面7之間存在導電連接。通過該導電連接，傳感器面7 的傳感器的傳感器特性從印制電路板5被轉移到隔板2的背面6，并且 壓簧8現在在其側構成傳感器面7的至少一部分，尤其是以其線團調 節器9、 9，。代替作為旋繞的金屬壓簧8，導電體也可以具有其它的 形狀，諸如圓柱形、錐形或者矩形，和/或導電體也可以由其它的導電 材料、諸如由導電塑料或者由具有金屬核心的塑料構成。在印制電路板5的、傳感器面7所處的相同的側面上，即在印制 電路板5的朝向隔板2的背面6的正面上，布置有導電的參考傳感器 面10。參考傳感器面10與傳感器面7類似地與接近開關4的電路14 導電連接。可以為傳感器面7中的每一個設置所屬的參考傳感器面10 或者為傳感器面7中的多個或所有傳感器面設置共同的參考傳感器面 10。與傳感器面7不同，在參考傳感器面IO的情況下缺少導電的壓簧 8,使得參考傳感器面10通過印制電路板5和隔板2之間的空氣層相 對于隔板2的正面上的電荷或者電荷變化是電絕緣的。在印制電路板5的背面上，在傳感器面7或者參考傳感器面10的 位置上分別布置有導電的屏蔽面11，該屏蔽面的工作方式在下面在圖 5中被說明。代替針對每個傳感器面7或者參考傳感器面10的各個屏 蔽面ll，可以設置有唯一的屏蔽面11，該屏蔽面在印制電路板5的整 個背面上延伸或者該屏蔽面在印制電路板5的背面上至少覆蓋包括傳 感器面7或者參考傳感器面IO的區域。特別是，印制電路板5可以為柔性印制電路板或者敷銅的塑料薄膜。在圖2中所示出的另一種替代 的實施形式中，這里被實施為圓形的傳感器面7和屏蔽面ll都位于印 制電路板5的正面上。屏蔽面11在此通過導電層來構成，該導電層框 形地圍繞傳感器面7,其中該框的形狀適配于傳感器面7的外輪廓。接近開關4的電路14可以被布置在印制電路板5的正面或背面上 或者被布置在單獨的電路板上。此外，可以為多個或所有接近開關4 設置共同的電路14。在圖1中示出的實施形式中，在印制電路板5的 后面的區域中布置有電子模塊12，該電子模塊具有電路板13，該電路 板13在其朝向印制電路板5的正面上具有接近開關4的電路14并且 在其背面上裝備有家用電器1的功率電子電路。該電路板13與印制電 路板5導電連接(未示出)。如果現在如圖3a中所示的那樣具有與傳感器面7的電勢不同的電 勢、特別是地電勢的元件、諸如用戶的手指16接近隔板2的位于傳感 器面7對面的表面區域和/或與該表面區域接觸，則由此引起由有關的 元件或者手指16、隔板2以及傳感器面7或者連同壓簧8的傳感器面 7組成的電容器17的電容變化(參見圖3b)。因為傳感器面7與接近 開關4的電路14導電連接，所以該電容變化可以通過電路14被確定 并且為了觸發開關信號被進一步分析，如在下面說明的那樣。此外， 在印制電路板5上在壓簧8之內的區域中可以設置光源35(參見圖8)、 諸如LED,以便標識傳感器面7或者用信號通知接近開關4的不同的開 關狀態。在圖4中示出了電路14的電路圖的一部分。電路14具有作為半 導體開關18的PNP雙極型晶體管，傳感器面7經由限流電阻20與該 PNP雙極型晶體管的控制輸入端19、即該PNP雙極型晶體管的基極相 連接。該半導體開關18此外還具有信號輸入端21、也就是PNP雙極型 晶體管的發射極、和信號輸出端22、也就是PNP雙極型晶體管的集電 極，其中該信號輸入端21經由基極-發射極電阻23與傳感器面7相連 接。限流電阻2 0和基極-發射極電阻2 3可以在該PNP雙極型晶體管中 以已經被集成的方式來實施。半導體開關18的信號輸出端22為了輸 出信號的進一步處理而與已知類型的采樣保持級24相連接，通過采樣 保持級可以提供與輸出信號的脈沖峰值的幅度成比例的直流電壓信 號，并且該采樣保持級在此不進一步被描述。代替采樣保持級24，半導體開關18的信號輸出端22可以為了輸出信號的處理而與已知的積 分電路或已知的峰值電壓表相連接(未示出)。半導體開關18的信號 輸入端21與微處理器26的模擬信號輸出端25相連接，并且半導體開 關18的信號輸出端22經由采樣保持級24與微處理器26的模擬信號 輸入端27相連接。代替微處理器26，也可以使用兩個不同的微處理器， 其中的一個與半導體開關18的信號輸入端21相連接，而另一個與半 導體開關18的信號輸出端22相連接。代替PNP雙極型晶體管，也可 以使用其它的半導體開關18、諸如NPN雙極型晶體管、場效應晶體管 或者一般所有可控的半導體元件。在半導體開關18的信號輸入端21上施加時鐘信號28，該時鐘信 號例如由微處理器26的模擬信號輸出端25提供。該時鐘信號28是矩 形的、周期性的電壓信號，該電壓信號由微處理器26定期地在地電勢、 即低電平和接近開關4的電路14的工作電壓、即高電平之間切換，其 中該地電勢可以與用戶的地電勢不同。時鐘信號28的時鐘頻率優選地 在10和100千赫的范圍內。半導體開關18的信號輸出端22、即PNP 雙極型晶體管的集電極經由另一個電阻29位于采樣保持級24的參考 電勢上。利用時鐘信號28的低電平，半導體開關18的信號輸入端21 以及因此PNP雙極型晶體管的發射極E以及基極-發射極電阻23被置 于地電勢上。這導致，傳感器面7或者電容器17經由限流電阻20和 基極-發射極電阻23被放電。由此，PNP雙極型晶體管的基極B相對于 PNP雙極型晶體管的發射極E變為正的，并且PNP雙極型晶體管截止。 利用時鐘信號28的在該低電平之后的高電平，傳感器面7并且因此電 容器17經由基極-發射極電阻23和限流電阻20被充電。在該傳感器 面7或者電容器17的充電時間期間，在基極-發射極電阻23上存在電 壓降。由此，PNP雙極型晶體管的基極B相對于發射極E變為負的，并 且PNP雙極型晶體管變為導電并且一直導通，直到傳感器面7或者電 容器17被充電到時鐘信號28的高電平。在傳感器面7或者電容器17 的該充電時間間隔期間，通過時鐘信號28在電阻29上施加輸出信號， 該輸出信號與傳感器面7或者電容器17的電容成比例。由此，在半導 體開關18的信號輸出端22上施加輸出信號，該輸出信號跟隨時鐘信 號28，并且其信號分量與傳感器面7或者電容器17的電容成比例。該輸出信號借助采樣保持級被轉換為直流電壓信號并且施加在微處理器26的模擬信號輸入端27上。微處理器26被構造用于分析直流 電壓信號的信號分量的時間變化并且從而例如借助軟件程序分析該輸 出信號。根據相繼的時鐘周期的該輸出信號的信號分量、諸如脈沖峰 值的高度和脈沖寬度如何快速地變化，由微處理器26識別對接近開關 4的操作。也就是說，如果這些信號分量在例如1秒的預定的時間間隔 內變化，則這被識別為操作；如果這些信號分量更慢地變化，則不存 在操作。以這種方式，對接近開關4的操作的確定不取決于輸出信號 的絕對大小，由此輸出信號的長期的、例如由老化過程引起的變化被 排除。在圖5中示出了具有有效屏蔽的、按照本發明的接近開關4的電 路14的一部分。所述有效屏蔽通過屏蔽面11形成，該屏蔽面ll經由 低歐姆電阻30與半導體開關18的信號輸入端21相連接，并且在該屏 蔽面ll上與傳感器面7同時地經由該低歐姆電阻30施加時鐘信號28。 通過恰當地選擇該低歐姆電阻30,可以使屏蔽面11上的時鐘信號28 的信號形式匹配于傳感器面7上的時鐘信號28的信號形式，使得在屏 蔽面11和傳感器面7之間不出現電勢差并且因此不出現載流子的移 動，并且由此保證傳感器面7通過屏蔽面11相對于干擾電容的屏蔽。為了施加地電勢，屏蔽面11經由在這里所示的實施形式中為NPN 雙極型晶體管的開關31接地。開關31具有控制信號輸入端32、即NPN 雙極型晶體管的基極，該控制信號輸入端與微處理器26的控制信號輸 出端33相連接。由此，開關31或者該NPN雙極型晶體管可以通過微 處理器26的軟件程序以簡單的方式被切換。為了接近開關4的功能試 驗，也就是說為了確定輸出信號的參考值，使屏蔽面11通過開關31 暫時地與地電勢相連接，由此使有效屏蔽暫時地失效并且模擬對接近 開關4的操作。以這種方式，可以檢驗在操作接近開關4時是否存在 輸出信號的足夠的信號偏移(Signalhub)，或者是否可能由于隔板2 的污染或潤濕、由于環境條件、例如溫度和濕度或者由于接近開關4 的老化過程而存在故障。可能可以通過時鐘信號28的高度的改變來動 態地適配輸出信號的信號偏移，即接近開關4可以自動地被校準，由 此改善接近開關4的功能可靠性。當由于例如隔板2被污染而不再保 證接近開關的可靠的功能時，家用電器l被自動關斷。參考傳感器面10對應于傳感器面7被連接。參考傳感器面10與傳感器面7相鄰地被布置，使得參考傳感器面IO的或者利用參考傳感 器面IO形成的開放式參考電容器的電容是傳感器面7的環境條件、即 干擾電容的量度，然而也是溫度、濕度或者因老化引起的材料變化對 輸出信號的影響的量度。在參考傳感器面IO上施加與在傳感器面7上 相同的時鐘信號28，特別是以時間復用方法。也就是說，傳感器面7 和參考傳感器面10相繼地被提供相同時鐘信號28的不同周期。替代 于此，也可將微處理器26的另一模擬信號輸出端的另一時鐘信號施加 到參考傳感器面10上。當在微處理器26中分析由傳感器面7產生的 輸出信號時將由參考傳感器面IO產生的參考信號考慮作為輸出信號的 基準電平，并且由此用于確定接近開關4的操作狀態。在利用電網開 關接通的家用電器1的情況下，借助該參考信號在接通時就已經確定， 是否存在對接近開關4的操作。在圖6中示出了具有9個以3x 3的矩陣形式連接的按照本發明的 接近開關的輸入區3的示意性電路14，這些接近開關用于以時間復用 方法工作。前三個接近開關的傳感器面711、 712、 713與微處理器26 的第一信號輸出端251相連接。第二組的三個接近開關的傳感器面 721、 722、 723與微處理器26的第二信號輸出端252相連接。第三組 的三個接近開關的傳感器面731、 732、 733與微處理器26的第三信號 輸出端253相連接。傳感器面711、 712和713經由其分別所屬的半導 體開關和第一采樣保持級與微處理器26的第一信號輸入端271相連 接。傳感器面712、 722和732經由其分別所屬的半導體開關和第二采 樣保持級與微處理器26的第二信號輸入端272相連接。傳感器面713、 723和733經由其分別所屬的半導體開關和第三采樣保持級與微處理 器26的第三信號輸入端273相連接。分別針對預定的持續時間、即針對預定數量的時鐘周期，由微處 理器26的三個信號輸出端251、 252和253之一輸出時鐘信號28。在 此情況下，信號輸出端251、 252和253相繼地交替，這周期性地被重 復。在由三個信號輸出端251、 252和253之一輸出時鐘信號28的持 續時間中，微處理器26的所有三個信號輸入端271、 272和"3分別 被分析。以這種方式，只利用一個電路就可以相繼地檢驗所有9個傳 感器面711、 712、 713、 721、 722、 723、 731、 732和733，是否存在 用戶對相應接近開關的操作。在圖7中以示意性正視圖示出了兩個傳感器面71和72的實施形 式，這兩個傳感器面71和72—起形成一個位置傳感器。傳感器面71 和72以直角三角形的形式被構造并且相鄰地被布置在共同的載體5上 或者隔板2的背面上，其中傳感器面71和72以其各自的斜邊彼此相 對。傳感器面71和72被共同的屏蔽面11圍繞，該屏蔽面11在傳感 器面71和72之間沿三角形的斜邊延伸。根據在相對于傳感器面71和 72的橫向延伸的何種位置上用戶通過用戶在傳感器面71和72并且因 此位置傳感器的區域中接觸隔板2來進行操作，由于傳感器面71和72 的三角形形狀，以傳感器面71和72形成的電容器的電容是不同的。 由此，可以借助屬于傳感器面71和72的輸出信號來確定操作的位置， 并且由此觸發對應于該位置或者被分配給該位置的開關狀態。在操作 位置通過例如用戶在隔板2上移動其手指而改變或者移動時，該改變 同樣被檢測到，并且必要時觸發對應于新的位置的開關狀態。以這種 方式，位置傳感器形成滑動開關而無需機械上要移動的元件，通過該 滑動開關例如可以調節在爐圏、空調或者冰箱中的溫度或功率。在圖8中以示意性剖視圖示出了按照圖1的輸入區的一部分。在 印制電路板5上施加有焊環7，，由旋繞的壓簧8的下面兩個線圏形成 的線團調節器9，利用該焊環7，與印制電路板5焊接在一起并且以這 種方式與電路14相連接。壓簧8以其線圈包圍空腔34。在印制電路板 5上，在焊環7，內在電路14的電子器件的朝向蓋板2的一側上設置 有伸入由壓簧8包圍的空腔34中、半導體開關18的PNP雙極型晶體 管連同其基極-發射極電阻23和其限流電阻20以及發光二極管3、為 了能夠實現這些電子器件與電路14的另外的器件的電連接，焊環7， 不是完全閉合的環，而是側向中斷(未示出)。替代于此，該電連接 也可以實現為穿過印制電路板5。壓簧8與被布置在印制電路板5的背 面上的屏蔽面11 一同形成用于被布置在壓簧8的內部區域34中的電 子器件的法拉第籠，使得這些電子器件相對于周圍環境的電磁場被屏 蔽。從線圉調節器9，出發，壓簧8具有圓柱形的子區域36，在該子 區域36中線圏直徑是恒定的。在從印制電路板5至蓋板2的方向上， 連接在該子區域36之后的是截推形狀的子區域37，在該子區域37中 線圏直徑朝著蓋板的方向減小。以這種方式，這些電子器件也相對于來自蓋板方向的電磁或電容干擾信號被屏蔽。總體上，壓簧8整塊地 由金屬彈簧絲纏繞成。然而，壓簧8也可以由其它的導電材料、諸如 導電塑料或具有金屬核心的塑料以塑料壓鑄件的形式來制造。代替壓 簧，也可以使用由導電塑料制成的本身有彈性的固體(Vollk6rper) 作為導電體(未示出)，該固體在其朝向印制電路板5的端部上具有 用于容納電子器件的槽或通孔。參考符號列表1家用電器2隔板3輸入區4接近開關印制電路板6隔板的背面7傳感器面7，焊環8壓簧9上線圈的線圏調節器9，下線圈的線圍調節器10參考傳感器面11屏蔽面12電子模塊13電路板14接近開關的電路15功率電子電路16用戶的手指17電容器18半導體開關19半導體開關的控制輸入端20限流電阻21半導體開關的信號輸入端22半導體開關的信號輸出端23基極-發射極電阻24采樣保持級25微處理器的模擬信號輸出端26微處理器27微處理器的模擬信號輸入端28時鐘信號29電阻30 低歐姆電阻31 開關32 開關的控制信號輸入端33 微處理器的控制信號輸出端34 被壓簧包圍的空腔35 發光二極管36 壓簧的圓柱形的子區域37 壓簧的截推形狀的子區域
權利要求
1.電容式接近開關，具有被電絕緣的蓋板(2)覆蓋的導電的傳感器面(7)作為電容器(17)的一部分，該電容器具有由于接近而變化的電容，所屬的分析電路，以及導電體(8)，所述傳感器面(7)經由該導電體與所述分析電路相連接，并且該導電體被布置在所述電絕緣的蓋板(2)和與該蓋板隔一定距離布置的載體(5)之間，其特征在于，在所述載體(5)上布置有所述分析電路的至少一個電子器件(18，20，23)，使得該電子器件伸入被所述導電體(8)圍繞的空腔中。
2. 根據權利要求1所述的接近開關，其特征在于，所述分析電路 的所述器件(18， 20， 23)是有源器件。
3. 根據權利要求2所述的接近開關，其特征在于，所述有源器件 是開關元件。
4. 根據權利要求1至3之一所述的接近開關，其特征在于，所述 導電體(8)以其背離所述蓋板(2)的下端部靠在所述栽體(5)的導 電接觸(7')上并且經由該導電接觸(7，)與所述分析電路相連接。
5. 根據上述權利要求之一所述的接近開關，其特征在于，所述導 電體(8)以其朝向所述蓋板(2)的上端部靠在所述蓋板(2)的底側(6)上并且至少以其表面的一部分構成所述傳感器面(7)的至少一 部分。
6. 根據上述權利要求之一所述的接近開關，其特征在于，在所述 載體(5)的背離所述導電體(8)的背面上至少在所述導電體(8)的 區域中布置有屏蔽面(11)。
7. 根據上述權利要求之一所述的接近開關，其特征在于，所述導 電體(8)是由伸展體制成的旋繞的壓簧。
8. 根據權利要求7所述的接近開關，其特征在于，所述壓簧在其 朝向所述載體的端部上至少在一個子區域(36)中被成形為圓柱形。
9. 根據權利要求8所述的接近開關，其特征在于，所述壓簧在其 背離所述載體的端部上鄰接所述圓柱形的子區域具有被成形為錐形的 子區域(37)。
10. 根據權利要求1至6之一所述的接近開關，其特征在于，所 述導電體(8)是本身有彈性的空心體。
11. 用于家用電器的具有至少一個根據權利要求1至IO之一所述 的接近開關(4)的輸入區。
12. 具有根據權利要求11所述的輸入區的家用電器。
全文摘要
本發明涉及電容式接近開關和具有這種接近開關(4)的家用電器，該電容式接近開關具有被電絕緣的蓋板(2)覆蓋的導電的傳感器面作為具有由于接近而變化的電容的電容器的一部分；具有所屬的分析電路，以及具有導電體(8)，傳感器面經由該導電體與該分析電路相連接，并且該導電體被布置在電絕緣的蓋板(2)和與該蓋板隔一定距離布置的載體(5)之間。在該載體(5)上布置有分析電路的至少一個電子器件(18，23)，使得該電子器件伸入被該導電體(8)圍繞的空腔(34)中。
文檔編號H03K17/96GK101253689SQ200680031923
公開日2008年8月27日 申請日期2006年8月17日 優先權日2005年8月30日
發明者W·克洛普菲爾 申請人:Bsh博施及西門子家用器具有限公司