專利名稱：觸控式按鈕開關的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種如權利要求1前序部分所述的觸控式按鈕開關，特別是涉及在家用設備的控制裝置中使用的按鈕開關。
背景技術：
這種觸控式按鈕開關的基本構造和基本原理例如可以從DE4007971A1中獲知。這種觸控式按鈕開關具有發射電磁射線的發射器和接收電磁射線的接收器，所述發射器和接收器被設置在至少部分透射電磁射線的覆蓋物的后面。此外，通常提供了一個評估電路，用于評估由接收器所生成的測量信號，并生成在后續處理過程中使用的評估信號。這種觸控式按鈕開關的一種具有優點的應用例如被用在炊具、玻璃陶瓷架、微波爐及類似設備等家用設備的控制裝置中，在這些設備中，所述按鈕開關被放置在例如玻璃板或玻璃陶瓷板的遮蓋物后面，以便簡化操作及清理。
這種類型的常規按鈕開關存在的一個問題是由于各種周圍環境的影響及其部件的容差故障，在一個控制面板上的不同按鈕開關不會總是做出彼此相同的反應，而且這些開關在一段相當長的時間內也不能以不變的方式做出反應，這使得用戶對控制面板的操作更為困難，并且會縮短控制面板的使用壽命。
發明內容
因此，本發明的目的在于提供一種觸控式按鈕開關，其中避免了常規按鈕開關的上述缺點，并且尤其是可以在一段很長的時間內確保了其良好限定的可操作性。
根據本發明，該目標通過具有權利要求1所述特性的觸控式按鈕開關來實現。從屬權利要求涉及這種按鈕開關的有利配置和改進。
根據本發明的觸控式按鈕開關包括光傳感器，該光傳感器包括發射電磁射線的發射器和接收電磁射線的接收器，并且所述發射器和接收器被設置在至少部分透射電磁射線的遮蓋物的后面；還包括評估電路，用于評估由光傳感器的接收器生成的測量信號，并生成評估信號。所述按鈕開關的特征還在于，另外提供了參考設備，用于在即使不啟動按鈕開關的情況下將發射器所發射的部分電磁射線傳遞到接收器，并生成所述評估信號的基準電平；并且所述評估電路根據檢測出的評估信號的基準電平來設置光傳感器的靈敏度。
借助于按鈕開關的上述構造，使得即使在未啟動按鈕開關的情況下接收器也能接收到少量的射線，并生成相應的測量信號，由此確定評估信號的基準電平。在任何情況下，所述評估電路能夠根據如此檢測出的評估信號的基準電平設置光傳感器的靈敏度。通過這種方式，一方面例如可以確保位于一個控制面板內的所有按鈕開關總是具有相同的靈敏度，另一方面也可以確保在一段較長的時間內靈敏度保持不變。因此，可以消除溫度對按鈕開關的光傳感器的影響，補償光傳感器部件的相對較大的容差，實現對按鈕開關的連續調節等等。
在本發明的一種有利配置中，所述評估電路根據檢測出的評估信號的基準電平來設置用于識別按鈕開關的啟動所需的評估信號的最小振幅(swing)，例如根據檢測出的基準電平將所述最小振幅設置為參考振幅的一個預定因子。
在本發明的另一種配置中，所述參考設備在發射器和接收器之間的薄膜框架的隔離板上具有至少部分透射的通道開口，使得與按鈕開關的啟動無關，由發射器發射的部分射線總是能直接穿過所述通道開口到達所述接收器。
在本發明的一個替代配置中，所述參考設備具有以如下方式形成的遮蓋物由發射器發射的部分射線在遮蓋物的前表面和/或后表面處沿著接收器方向被反射。這例如可以通過選擇所述遮蓋物材料的特定折射率、覆蓋物表面的特定構造或對遮蓋物表面的特定涂覆(coating)來實現。
在本發明的另一個替代配置中，所述參考設備在發射器和接收器之間的薄膜框架的隔離板上具有至少部分透射的通道開口，還具有在其前表面和/或后表面處將發射器發射的部分射線沿著接收器方向反射的覆蓋物。
本發明的上述及其他特征和優點將通過下面參考附圖對優選的非限制性示例實施方式所做的描述得以更好的理解，其中圖1示出了根據本發明的一個優選示例實施方式的觸控式按鈕開關結構的截面圖；圖2示出了圖1中觸控式按鈕開關的評估電路的簡化電路圖；圖3示出了闡述圖2中評估電路的評估信號的信號特性的示意性信號圖；圖4示出了闡述設置圖1中觸控式按鈕開關的光傳感器的靈敏度的示意性信號圖。
具體實施例方式
首先參考圖1詳細闡述了本發明的觸控式按鈕開關10的機械構造。本發明所述的觸控式按鈕開關例如是一種可用于家用設備，如炊具、微波爐、架子、洗衣機、轉桶式甩干機、洗碗機或類似設備的紅外線按鈕開關，但本發明并不限于這種波長范圍的電磁射線或這些特定應用。
所述觸控式按鈕開關10在印制電路板12上具有紅外發射器14和紅外接收器16。所述發射器14和接收器16由薄膜框架18包圍著，所述模式框架18的頂側19具有兩個開口20和22。由不透射紅外線(IR-opaque)的材料構成的薄膜框架18通過管腳24插入到印制電路板12上的洞中，并被固定在印制電路板上。
所述發射器14和接收器16以如下方式被放置在薄膜框架18中，使得它們被設置在薄膜開口20和22下方的對應腔體(cavity)26和28內。在這種情況下，所述兩個腔體26和28通過不透射紅外線的隔離板30彼此隔開。由至少部分透射紅外線的材料(例如家用炊具的玻璃陶瓷板)形成的遮蓋物32直接平放在薄膜框架18的頂側19上。
由發射器14發射的射線經光路36傳輸到遮蓋物32的頂側34。當所述觸控式按鈕開關10被放置在遮蓋物32表面上的手指37啟動后，發射器14的射線以漫射方式大量散射開，因此有足夠的散射射線被反射到接收器16上，而后者向評估電路40發送一個相應的測量信號VE，以啟動相應的切換功能。
圖2中示出了評估電路40，其在原理上與常規按鈕開關的評估電路一致。接收器16的測量信號VE切換一個分壓電路的第一晶體管Q1，其中所述分壓電路由第一電阻R1和第一晶體管Q1構成，并由電源電壓Vdd供電。評估信號VIN在第一電阻R1和第一晶體管Q1之間被分接出來，并被饋送到微處理器42的輸入端IN用于進一步處理。
在功能性按鈕開關10的情況下，若按鈕開關10沒有被啟動，則第一晶體管Q1處于高阻抗，因此評估信號VIN具有高信號電平。當按鈕開關10被啟動時，第一晶體管10通過接收器16的測量信號VE被切換到低阻抗，因此評估信號VIN的信號電平相應降低，微處理器42將這種情況解釋為按鈕開關10的啟動。
再次參考圖1，所述薄膜框架18上的隔離板30具有一個通道開口38，該通道開口38對于由發射器14發射的電磁射線是至少部分透射的。附加地或者作為替代，可以以如下方式構成或涂覆遮蓋物32的頂側34和/或底側35，使得發射器發射的至少部分射線沿著接收器16的方向被反射。通過這種方式，即使在用戶未啟動按鈕開關10的情況下，接收器16也會接收到來自發射器14的一定數量的射線，并為評估電路40生成相應的測量信號VE。
現在，首先參考圖3來描述根據本發明的按鈕開關10的評估信號VIN的信號特性。
如圖3所示，按鈕開關10在時間窗口tA-tB內的多路操作中被評估。在所述的時間窗口tA-tB內，存在一個發送時鐘周期ta-tb，發射器14在此期間內發射射線。在時間窗口tA-tB外，多路操作被切換到控制面板上的其他按鈕開關。
在未啟動按鈕開關10(也未出現按鈕開關10的越界照射)的情況下，圖3通過一條實線示出了評估信號VIN的信號特性。作為對發射器14所發射的射線的反應，接收器16生成一個測量信號VE。該測量信號在發送時鐘周期ta-tb內，即使按鈕開關10未被啟動，也將導致評估信號VIN略微降低(降低一個參考振幅HREF)至基準電平VREF。所述基準電平VREF例如通過通道開口38的限定槽口寬度來定義，或者通過遮蓋物32的頂側34的反射率來定義。
正如圖3中的虛線信號特性所示，在按鈕開關被啟動的情況下，評估信號VIN的這種降低更為明顯。信號振幅HEFF比參考振幅HREF大得多。
如圖4所示，信號振幅HEFF通常與按鈕開關10的當前靈敏度成正比。在按鈕開關10較弱的情況下(在圖4的左側)，當啟動按鈕開關10時信號振幅HEFF比按鈕開關10較強/較為靈敏(在圖4的右側)的情況下的信號振幅相對較小。這一特性對于評估信號VIN的參考振幅HREF來說同樣也是真實的，這根據本發明將在后面加以利用。
為了使微處理器42識別出按鈕開關10的啟動，在光傳感器的發射器14的發送時鐘周期ta-tb期間，評估信號VIN的信號振幅HEFF必須超過一個特定的最小振幅HMIN。在常規按鈕開關的情況下，所述最小振幅HMIN是一個預先確定的固定值，而如圖4所示，在本發明的情況下，所述最小振幅HMIN是隨當前情況而適應的。
特別地，根據本發明，為識別按鈕開關的啟動所需的最小振幅HMIN是根據檢測到的評估信號VIN的基準電平VREF來設置的。在一個示例實施方式中，最小幅度HMIN可以被設置為對應于基準電平VREF的參考振幅HREF的一個特定因子(例如在圖4中為近似于2的因子)。從圖4可以看出，在按鈕開關10更為敏感的情況下，需要檢測出一個比在按鈕開關10的靈敏度較低的情況下更大的信號幅度HEFF，從而使微處理器42識別出按鈕開關10的啟動，也就是說，盡管兩個按鈕開關10的性能實質上是不同的，但由于對按鈕觸碰的識別門限HMIN是相適應的，因此兩個按鈕開關10可以做出相同的反應。
借助于微處理器42中的軟件來這樣設置光傳感器的靈敏度，更確切地說，設置為識別按鈕開關的啟動所需的最小幅度HMIN，可以通過簡單可靠的方式實現使一個控制面板內的所有按鈕開關對于一個用戶做出相同反應的效果，這簡化了用戶的操作。此外，由于按鈕開關被連續地重新調整到良好的按鈕觸碰反應狀態，可以消除或者至少減少溫度影響及光傳感器的靈敏度容差或容差錯誤。
盡管上面參考附圖基于一個優選的示例實施方式已經對本發明進行了說明，對本領域的技術人員來說不言而喻的是，對本發明的其他改變和修改均可以實施，而不會背離所附權利要求書限定的保護范圍。
通過舉例，在圖2至圖4中所示的圖示中，極性可以互換，而不會影響本發明的效果和優點。
附圖標記列表10按鈕開關12印制電路板14發射器16接收器18薄膜框架19薄膜框架的頂側20薄膜開口22薄膜開口24薄膜框架的管腳26腔體
28腔體30隔離板32遮蓋物34遮蓋物的頂側35遮蓋物的底側36光路37用戶的手指38通道開口40評估電路42微處理器。
權利要求
1.一種觸控式按鈕開關(10)，包括光傳感器，其包括發射電磁射線的發射器(14)和接收電磁射線的接收器(16)，所述發射器和接收器被設置在至少部分透射電磁射線的遮蓋物(32)的后方；評估電路(40)，用于評估由光傳感器的接收器(16)生成的測量信號(VE)，并生成評估信號(VIN)；其特征在于，進一步提供了參考設備(32，38)，用于在即使未啟動按鈕開關(10)的情況下，將由發射器(14)發射的一部分電磁射線傳遞到接收器(16)，并生成評估信號(VIN)的基準電平(VREF)；并且評估電路(40)根據檢測出的評估信號(VIN)的基準電平(VREF)設置光傳感器的靈敏度。
2.根據權利要求1所述的按鈕開關，其特征在于，所述評估電路(40)根據檢測出的評估信號(VIN)的基準電平(VREF)設置用于識別按鈕開關(10)的啟動所需的評估信號(VIN)的最小振幅(HMIN)。
3.根據權利要求2所述的按鈕開關，其特征在于，用于識別按鈕開關(10)的啟動所需的評估信號(VIN)的最小振幅(HMIN)被設置為對應于檢測出的基準電平(VREF)的參考振幅(HREF)的一個預定因子。
4.根據權利要求1到3之一所述的按鈕開關，其特征在于，所述參考設備在發射器(14)和接收器(16)之間的薄膜框架(18)的隔離板(30)上具有至少部分透射射線的通道開口(38)。
5.根據權利要求1到3之一所述的按鈕開關，其特征在于，所述參考設備具有覆蓋物(32)，所述覆蓋物以如下方式形成使得發射器(14)所發射的部分射線在覆蓋物的前表面和/或后表面(34，35)處沿接收器(16)的方向被反射。
6.根據權利要求1到3之一所述的按鈕開關，其特征在于，所述參考設備在發射器(14)和接收器(16)之間的薄膜框架(18)的隔離板(30)上具有至少部分透射的通道開口(38)，還具有覆蓋物(32)，所述覆蓋物以如下方式形成使得發射器(14)所發射的部分射線在覆蓋物的前表面和/或后表面(34，35)處沿接收器(16)的方向被反射。
7.根據在先任一項權利要求所述的按鈕開關，其特征在于，所述電磁射線為紅外線。
全文摘要
提出了一種觸控式按鈕開關(10)，包括光傳感器(14，16)，特別是紅外線傳感器，及評估電路(40)，所述評估電路(40)能夠通過參考設備(32，38)根據檢測出的評估信號(V
文檔編號H03K17/96GK101013885SQ200710004460
公開日2007年8月8日 申請日期2007年1月23日 優先權日2006年2月1日
發明者基奧格·阿諾德 申請人:迪爾阿扣基金兩合公司