(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
容量性のタッチセンサ(１００)であって、
板(１２０)とバネ(１３０)の間に配備された電極(１１０)を備え、
該バネ(１３０)は、電極(１１０)を板(１２０)に対して、バネ(１３０)の長手方向に大凡平行な方向に押し、電極(１１０)は板(１２０)に平行な平坦な感知面(１１２)を有し、
前記電極は、板に対する電極の移動を阻止するパネルに接続される、容量性のタッチセンサ。
【請求項２】
前記電極(１１０)は更に、感知面(１１２)から離れて延びる延長部(１１４)を備える、請求項１に記載の容量性のタッチセンサ(１００)。
【請求項３】
前記延長部(１１４)は、電極(１１０)の板(１２０)に対する動きを阻止する前記のパネル(１５０)に接続される、請求項２に記載の容量性のタッチセンサ(１００)。
【請求項４】
前記延長部(１１４)は、電極(１１０)のバネ(１３０)に対する動きを阻止するバネ(１３０)に接続される、請求項２に記載の容量性のタッチセンサ(１００)。
【請求項５】
前記バネ(１３０)は、電極(１１０)を板(１２０)に向けて押圧する第１の先端部(１３４)と、回路基板(１４０)に連結される第２の先端部(１３２)を備える、請求項１に記載の容量性のタッチセンサ(１００)。
【請求項６】
前記第１の先端部(１３４)は、電極(１１０)を押圧する逆円錐領域から構成される、請求項５に記載の容量性のタッチセンサ(１００)。
【請求項７】
前記バネ(１３０)は、電極(１１０)を回路基板(１４０)に電気的に連結するコンダクタを備える、請求項５に記載の容量性のタッチセンサ(１００)。
【請求項８】
バネ(１３０)は、電極(１１０)を回路基板(１４０)から離れて保持する、請求項５に記載の容量性のタッチセンサ(１００)。
【請求項９】
前記バネ(１３０)は長さ(Ｌ)を有するコイルバネである、請求項１に記載の容量性のタッチセンサ(１００)。
【請求項１０】
容量性のタッチセンサ(１００)を形成する方法であって、
板(１２０)を形成する工程と、
長さ(Ｌ)を有するバネ(１３０)を形成する工程と、
板(１２０)とバネ(１３０)の間に電極(１１０)を配置する工程を備え、バネ(１３０)は電極(１１０)を板(１２０)に対して、バネ(１３０)の長手方向(Ｌ)に略平行な方向に押し、電極(１１０)は板(１２０)に平行な平坦な感知面(１１２)を有し、
前記電極は、板に対する電極の移動を規制するパネルに接続される、方法。
【請求項１１】
前記電極(１１０)は更に、感知面(１１２)から延びる延長部(１１４)を備えている、請求項１０に記載の容量性のタッチセンサを形成する方法。
【請求項１２】
前記延長部(１１４)は、板(１２０)に対する電極(１１０)の移動を規制する前記のパネル(１５０)と接続される、請求項１１に記載の容量性のタッチセンサを形成する方法。
【請求項１３】
前記延長部(１１４)は、バネ(１３０)に対する電極(１１０)の移動を規制するバネ(１３０)と接続される、請求項１１に記載の容量性のタッチセンサを形成する方法。
【請求項１４】
前記バネ(１３０)は、電極(１１０)を板(１２０)に向けて押圧する第１の先端部(１３４)と、回路基板(１４０)に連結される第２の先端部(１３２)を備える、請求項１０に記載の容量性のタッチセンサを形成する方法。
【請求項１５】
前記第１の先端部(１３４)は、電極(１１０)を押圧する逆円錐領域から構成される、請求項１４に記載の容量性のタッチセンサを形成する方法。
【請求項１６】
前記バネ(１３０)は、電極(１１０)を回路基板(１４０)に電気的に連結するコンダクタを備える、請求項１４に記載の容量性のタッチセンサを形成する方法。
【請求項１７】
前記バネ(１３０)は、電極(１１０)を回路基板(１４０)から離れて保持する、請求項１４に記載の容量性のタッチセンサを形成する方法。
【請求項１８】
前記バネ(１３０)は長さ(Ｌ)を有するコイルバネである、請求項１０に記載の容量性のタッチセンサを形成する方法。
【請求項１９】
容量性のタッチセンサ(１００)を有するインターフェイス(１０)であって、
電極(１１０)とパネル(１５０)を含む作動モジュール(１２)と、
板(１２０)を含むディスプレイカバー(１４)と、
送信器(１６)とを備え、
前記ディスプレイカバー(１４)は送信器(１６)に連結され、作動モジュール(１２)は、ディスプレイカバー(１４)と送信器(１６)との間に配備され、
前記電極(１１０)はパネル(１５０)に対向した板(１２０)に押圧されて、パネルは板に対する電極の移動を規制する、インターフェイス(１０)。
【請求項２０】
更にバネ(１３０)を備え、電極(１１０)はバネ(１３０)によって板(１２０)に押圧される、請求項１９に記載のインターフェイス(１０)。
【請求項２１】
前記バネ(１３０)は、作動モジュール(１２)と送信器(１６)の間に配備された回路基板(１４０)から延びる、請求項２０に記載のインターフェイス(１０)。
【請求項２２】
前記電極(１１０)は、バネ(１３０)によってバネ(１３０)の長手方向(Ｌ)に略平行な方向に押される、請求項２０に記載のインターフェイス(１０)。
【請求項２３】
前記電極(１１０)は、パネル(１５０)に連結される、請求項１９に記載のインターフェイス(１０)。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
以下に記載された実施形態は、タッチセンサ、特に容量性タッチセンサに関する。
【背景技術】
【０００２】
工程を制御すべく、産業用途にて機器が用いられる。例えば、流量計はパイプラインを通って流れる材料の質量流量、密度及び他の特性を測定するのに用いられる。流れ材料は、液体、ガス、液体とガスの混合物、液体に浮遊する固体、ガスと浮遊固体を含む液体等を含む。流量計は流速を測定するのに用いられ(即ち、流量計によって質量流れを測定することにより)、流れストリーム内で要素の相対的比率を決定するのに用いられる。流量計は例えば作業者によってアクセス可能なインターフェイスを介して測定データを提供する。流量計によって提供されたデータを用いて、バルブやポンプのような他の機器がパイプラインを通って流れる材料を制御することが出来る。
【０００３】
流量計は、広い範囲の産業用途にて用いられる。その結果、流量計はしばしば広い範囲の環境仕様を充足することが要求される。例えば、流量計は温度サイクル又は腐食環境を受ける間に、高湿度にて確実に機能することが要求される。流量計はまた、これらの環境にてデータ入力を受け入れることが要求される。即ち、パイプラインで働く作業者は、種々の環境条件下で流量計にデータを入力することが要求される。データを入力すべく、一般的に作業者はインターフェイス上のボタンを押す。環境条件により、従来技術のインターフェイスのボタンは、性能上の問題がある傾向にある。例えば、機械的なボタンは、湿気環境内では腐食を受ける。赤外線ボタンは高温及び低温環境で確実に作動するには較正ルーチンが必要である。その結果、従来技術のボタンによるデータ入力は誤りを含む。
【０００４】
インターフェイスは特定の環境用に構成されるが、そのような特殊な構成はコストが高額であり、更なる欠点の源となる。従って、広範囲の環境条件下で、確実に作動するタッチセンサを求めるニーズが存在する。
【発明の概要】
【０００５】
容量性のタッチセンサ(１００)が提供される。実施形態に従って、容量性のタッチセンサ(１００)は、板(１２０)とバネ(１３０)の間に配備された電極(１１０)を備え、該バネ(１３０)は、電極(１１０)を板(１２０)に向けて、バネ(１３０)の長手方向に略平行な方向に押し、電極(１１０)は板(１２０)に平行な平坦な感知面(１１２)を有する。
【０００６】
容量性のタッチセンサ(１００)を形成する方法が提供される。実施形態に従って、方法は板(１２０)を形成する工程と、長さ(Ｌ)を有するバネ(１３０)を形成する工程と、電極(１１０)を形成して、板(１２０)とバネ(１３０)の間に配置する工程であって、バネ(１３０)は電極(１１０)を板(１２０)に向けて、バネ(１３０)の長手方向に略平行な方向に押し、電極(１１０)は板(１２０)に平行な平坦な感知面(１１２)を有する工程を備える。
【０００７】
容量性のタッチセンサ(１００)を有するインターフェイス(１０)が提供される。実施形態に従って、インターフェイス(１０)は、作動モジュール(１２)、ディスプレイカバー(１４)、送信器(１６)を備え、ディスプレイカバー(１４)は送信器(１６)に連結され、作動モジュール(１２)は、ディスプレイカバー(１４)と送信器(１６)の間に配置される。インターフェイス(１０)は更に、容量性のタッチセンサ(１００)を備え、該容量性のタッチセンサは、ディスプレイカバー(１４)に連結された板(１２０)に押される電極(１１０)を備える。
【０００８】
態様
態様に従って、容量性のタッチセンサ(１００)は、板(１２０)とバネ(１３０)の間に配備された電極(１１０)を備え、該バネ(１３０)は、電極(１１０)を板(１２０)に向けて、バネ(１３０)の長手方向に略平行な方向に押し、電極(１１０)は板(１２０)に平行な平坦な感知面(１１２)を有する。
容量性のタッチセンサ(１００)の電極(１１０)は更に、感知面(１１２)から延びる延長部(１１４)を備えているのが好ましい。
容量性のタッチセンサ(１００)の延長部(１１４)は、板(１２０)に対する電極(１１０)の移動を規制するパネル(１５０)と接続される(interface with)のが好ましい。
【０００９】
容量性のタッチセンサ(１００)の延長部(１１４)は、バネ(１３０)に対する電極(１１０)の移動を規制するバネ(１３０)と接続されるのが好ましい。
容量性のタッチセンサ(１００)のバネ(１３０)は、電極(１１０)を板(１２０)に向けて押圧する第１の先端部(１３４)と、回路基板(１４０)に連結される第２の先端部(１３２)を備えるのが好ましい。
容量性のタッチセンサ(１００)の第１の先端部(１３４)は、電極(１１０)を押圧する逆円錐領域から構成されるのが好ましい。
【００１０】
容量性のタッチセンサ(１００)のバネ(１３０)は、電極(１１０)を回路基板(１４０)に電気的に連結するコンダクタを備えるのが好ましい。
容量性のタッチセンサ(１００)のバネ(１３０)は、電極(１１０)を回路基板(１４０)から離れて保持するのが好ましい。
容量性のタッチセンサ(１００)のバネ(１３０)は、長さ(Ｌ)を有するコイルバネであるのが好ましい。
【００１１】
態様に従って、容量性のタッチセンサ(１００)を形成する方法は、板(１２０)を形成する工程と、長手方向の長さ(Ｌ)を有するバネ(１３０)を形成する工程と、板(１２０)とバネ(１３０)の間に電極(１１０)を配置する工程を備え、バネ(１３０)は電極(１１０)を板(１２０)に向けて、バネ(１３０)の長手方向(Ｌ)に略平行な方向に押し、電極(１１０)は板(１２０)に平行な平坦な感知面(１１２)を有する。
【００１２】
電極(１１０)は更に、感知面(１１２)から延びる延長部(１１４)を備えているのが好ましい。
延長部(１１４)は、板(１２０)に対する電極(１１０)の移動を規制するパネル(１５０)と接続されるのが好ましい。
延長部(１１４)は、バネ(１３０)に対する電極(１１０)の移動を規制するバネ(１３０)と接続されるのが好ましい。
バネ(１３０)は、電極(１１０)を板(１２０)に向けて押圧する第１の先端部(１３４)と、回路基板(１４０)に連結される第２の先端部(１３２)を備えるのが好ましい。
【００１３】
第１の先端部(１３４)は、電極(１１０)を押圧する逆円錐領域から構成されるのが好ましい。
バネ(１３０)は、電極(１１０)を回路基板(１４０)に電気的に連結するコンダクタを備えるのが好ましい。
バネ(１３０)は、電極(１１０)を回路基板(１４０)から離れて保持するのが好ましい。
バネ(１３０)は、長さ(Ｌ)を有するコイルバネであるのが好ましい。
【００１４】
態様に従って、容量性のタッチセンサ(１００)を有するインターフェイス(１０)は、作動モジュール(１２)と、ディスプレイカバー(１４)と、送信器(１６)を備え、ディスプレイカバー(１４)は送信器(１６)に連結され、作動モジュール(１２)は、ディスプレイカバー(１４)と送信器(１６)との間に配備され、容量性のタッチセンサ(１００)はディスプレイカバー(１４)に連結された板(１２０)に押圧される電極(１１０)を備える。
【００１５】
インターフェイス(１０)は更に、バネ(１３０)を備え、電極(１１０)は該バネ(１３０)によって板(１２０)に押圧されるのが好ましい。
インターフェイス(１０)のバネ(１３０)は、作動モジュール(１２)と送信器(１６)の間に配備された回路基板(１４０)から延びるのが好ましい。
インターフェイス(１０)の電極(１１０)は、バネ(１３０)によってバネ(１３０)の長手方向(Ｌ)に略平行な方向に押されるのが好ましい。
インターフェイス(１０)の電極(１１０)は、作動モジュール(１２)に連結されたパネル(１５０)に連結されるのが好ましい。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
全ての図面において、同じ符号は同じ要素を表す。図面は必ずしも寸法通りではない。
【図１】図１は、実施形態に従った容量性のタッチセンサ１００を備えたインターフェイス１０の正面図を示す。
【図２】図２は、容量性のタッチセンサ１００を備えたインターフェイス１０の分解斜視図を示す。
【図３】図３は、容量性のタッチセンサ１００を備えたインターフェイス１０の更なる分解斜視図を示す。
【図４】図４は、明瞭化の為に容量性のタッチセンサ１００を簡略化したモデルの分解斜視図である。
【図５ａ】図５aは、電極１１０の拡大斜視図を示す。
【図５ｂ】図５bは、バネ１３０の拡大側面図を示す。
【図６】図６は、図４を６-６にて破断した容量性のタッチセンサ１００の断面側面図を示す。
【図７】図７は、実施形態に従った容量性のタッチセンサ１００の電気的ブロック図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
図１−図７及び以下の記述は、容量性タッチセンサの実施形態の最良のモードを如何に作り使用するかを当業者に開示するために特定の例を記載する。進歩性のある原理を開示する目的で、いくつかの従来の態様は単純化されたか省略された。当業者は、本記載の範囲内に含まれる例から変形例を理解するだろう。当業者は、下記に述べられた特徴を種々の方法で組み合わせて、容量性タッチセンサの多数の変形例を形成することを理解するだろう。その結果、以下に記載された実施形態は、以下に記載された特定例にではなく、特許請求の範囲とそれらの均等物によってのみ限定される。
【００１８】
図1は、実施形態に従った容量性のタッチセンサ１００を備えたインターフェイス１０を示す正面図である。示されるように、インターフェイス１０はディスプレイカバー１４の裏側にある作動モジュール１２を含む。さらに、容量性のタッチセンサ１００が示される。
インターフェイス１０は工程を監視する流量計のような器具と共に使用される。インターフェイス１０は壁又はパイプスタンドに取り付けられ、流量、密度などのような材料特性を監視すべく流量計(図示せず)に連結される。インターフェイス１０はまた、流量計と一体的に取り付けられることができる。インターフェイス１０はまた、沖合のような危険で制御できない環境を含む広範囲の環境条件にて使用され得る。
流量計からのデータを受け取ることに加えて、インターフェイス１０は作業者からデータ入力を受信することができる。インターフェイス１０内にデータを入力するために、作業者は、板を介して、指あるいはスタイラスのような他の対象物を感知する、容量性のタッチセンサ１００を押圧する。
【００１９】
図２は、容量性のタッチセンサ１００を備えたインターフェイス１０の分解斜視図を示す。図に示すように、インターフェイス１０は作動モジュール１２、ディスプレイカバー１４及び送信器１６を含む。作動モジュール１２はディスプレイカバー１４と送信器１６との間に配置される。作動モジュール１２は、作業者から入力された信号を処理することができる。送信器１６は、さらに作動モジュール１２と同様に流量計からデータを得ることができる。ディスプレイカバー１４はねじ切られたハウジングを用いて送信器１６に連結されるが、あらゆる適切な連結が使用され得る。ディスプレイカバー１４と送信器１６の連結は、広範囲の環境条件から作動モジュール１２を保護する。以下に記載されるように、容量性のタッチセンサ１００は作業者がインターフェイス１０の前面に触れることを確実に感知する。
【００２０】
図３は、容量性のタッチセンサ１００を備えたインターフェイス１０の更なる分解斜視図を示す。明瞭化のために、ディスプレイカバー１４及び送信器１６は示さない。容量性のタッチセンサ１００は、板１２０とバネ１３０の間に配置された電極１１０を含む。
示されないが、板１２０は、図２に関して以前に記載されたディスプレイカバー１４に連結される。３つの電極１１０及びバネ１３０が示されるが、より多くの物またはより少ない電極とバネが、代替の実施形態の中で使用され得る。
容量性のタッチセンサ１００は、さらに電極１１０からの電気的信号のような信号を処理する回路基板１４０を含む。回路基板１４０はパネル１５０に連結される。示された実施形態では、信号はバネ１３０によって回路基板１４０に連結されるが、代替の実施形態ではフレックス回路のような個別の信号パスを使用する。作業者は、容量性のタッチセンサ１００が位置する板１２０の前面に触れることによってデータを入力する。
【００２１】
図４は、明瞭化のために、容量性のタッチセンサ１００の単純化されたモデルの分解斜視図を示す。単純化されたモデルは、板１２０及び回路基板１４０の部分を表わすディスクを備えた１つの容量性のタッチセンサ１００を示す。パネル１５０が示されていないから、電極１１０及びバネ１３０は、邪魔物無しで見ることが出来る。しかしながら、代替の実施形態では、パネル１５０は使用されないかもしれない。
図４に示されるように、容量性のタッチセンサ１００は板１２０とバネ１３０の間に配置される電極１１０を含む。示された実施形態では、バネ１３０は、回路基板１４０から離れた電極１１０を保持することができる。
【００２２】
電極１１０は感知面１１２を含む。示されるように、感知面１１２は平坦で板１２０に平行である。感知面１１２は円形で示されるが、代替の実施形態ではあらゆる適切な形が用いられる。電極１１０は、感知面１１２から垂直方向に延びる延長部１１４を更に含む。延長部１１４の先端部に肩部１１６がある。分解図では、板１２０から離れて変位するように示されたが、感知面１１２は板１２０に接近し、或いは板１２０に接する。
【００２３】
示された実施形態では、板１２０はガラスのような誘電材料である。材料は機械的特性と同様に電気的特性について選択され得る。例えば、板１２０は、所望の誘電率があるガラスから構成される。誘電率は例えば比較的高いように選択されて、作業者が板１２０に触れたときは容量性のタッチセンサ１００が確実に作動することを確実にする。ガラスはさらに、例えば材料を板１２０にぶつけるような危険で制御できない環境での使用に適した機械的特性(例えば、強度、頑丈さ等)をも有する。電極１１０はバネ１３０によって板１２０の方へ押圧される。
【００２４】
バネ１３０は、電極１１０と回路基板１４０の間に配置されるコイルばねとして示される。しかしながら、代替の実施形態では、バネ１３０は異なる形及び構成を有し得る。例えば、代替のバネはシリンダー形を備えた導電性の発泡体である。バネ１３０はまた先端部１３２を含む。先端部１３２は、バネ１３０を機械的に電気的に回路基板１４０に連結することができる。しかしながら、代替の実施形態では、先端部１３２は、回路基板１４０以外の何かに機械的にバネを連結することができる。
更に又はこれに代えて、フレックス回路のような導電体は、電極１１０を電気的に回路基板１４０に連結することができる。先端部１３２は、回路基板１４０に接続されるポスト１３２pを含むとして示される。
【００２５】
回路基板１４０は、一対の開口１４２a、１４２bを備えて示されるが、それ以上又はそれ未満の開口が用いられ得る。回路基板１４０はメモリチップとプロセッサ、配線等のような要素を含むことができる。示されるように、開口１４２a、１４２bは、ポスト１３２pを受け入れるように構成される。代替の実施形態では開口１４２a、１４２bではなく、半田付けタブが用いられる。ポスト１３２pは、開口１４２a、１４２b内を延びる。半田はポスト１３２p及び回路基板１４０に塗布されて、バネ１３０を回路基板１４０に機械的又は電気的に連結する。電極１１０及びバネ１３０は、以下の図５a及び図５bを参照して、より詳細に記載される。
【００２６】
図５a及び図５bは、電極１１０の拡大斜視図及びバネ１３０の拡大側面図を夫々示す。図５aに見られるように、延長部１１４は感知面１１２から垂直に離れるように延びる。代替の実施形態では、延長部１１４は、感知面１１２から非垂直の方角に離れるように延び、異なる形を有する。例えば、延長部はバネ１３０を囲むのではなく、内部に嵌合するように構成されたポストとして感知面１１２から延びる。バネ１３０は、先端部１３２、１３４を有するとして示される。先端部１３２、１３４の間には、部分的な円錐部１３６及び円筒部１３８がある。バネ１３０はまた長さＬを有する。見られるように、先端部１３４は、部分的な円錐部１３６及び円筒部１３８よりも高い、長さ当たりの巻数を有する逆円錐領域を有する。しかしながら、あらゆる適切な巻数比が使用される。
電極１１０及びバネ１３０の形及び寸法、以下により詳細に記載するように、電極１１０が板１２０に対して動かないように選択される。
【００２７】
図６は、図４を６-６にて破断した容量性のタッチセンサ１００の断面側面図を示す。パネル１５０の簡略化したバージョンが示される。延長部１１４はバネ１３０の一部を囲む。バネ１３０は、ポスト１３２pによって回路基板１４０に連結される。示されないが、半田がポスト１３２p及び回路基板１４０に塗布されて、バネ１３０を回路基板１４０に固定する。半田はバネ１３０を回路基板１４０に電気的に連結する。示された実施形態にて、延長部１１４の内径は、バネ１３０と接続されろようなサイズに形成され寸法付けられる。例えば、延長部１１４の内径は、先端部１３４の最大径とほぼ同じである。電極１１０はパネル１５０に(例えば、スライド可能に)連結される。
更に又はこれに代えて、電極１１０はパネル１５０に嵌合する。また、パネル１５０の一部を押圧する肩部１１６が延長部１１４上に示される。
【００２８】
パネル１５０は、開口を有する円筒状の形の矩形断面として示される。電極１１０は開口内に配備される。パネル１５０は、肩部１１６と略同じサイズである端部１５２を備えて示される。代替の形状及び断面が用いられる。例えば、パネルに付けられているL字形のブラケットが、代替の実施形態中で使用される。更にパネル１５０は、回路基板１４０に連結されるとして示される。
しかしながら、電極１１０は、例えばディスプレイカバー１４に連結される代替のブラケットと接続されることができる。これら及び他のインターフェイスは容量性のタッチセンサ１００の相対位置の動き及び変化を阻止することができる。
【００２９】
バネ１３０の長さＬに平行な方向の動きは阻止される。例えば、バネ１３０は電極１１０を板１２０に対して押圧することができる。従って、摩擦力は感知面１１２に平行に形成される。摩擦力はバネ１３０の長さＬに垂直な動きを阻止する。先端部１３４と延長部１１４の内径の間のインターフェイスもまた、長さＬに直交する電極１１０の動きを阻止する。例えば、先端部１３４は延長部１１４内に嵌合することができる。このインターフェイスは電極１１０がバネ１３０に対して動くのを阻止することができる。
更に又はこれに代えて、パネル１５０はバネ１３０の長さＬに垂直な方向の電極１１０の動きを阻止する。パネル１５０と接続される延長部１１４は電極１１０がパネル１５０に対して動くのを阻止する。
【００３０】
長さＬに平行な動きもまた阻止される。例えば、感知面１１２が板１２０と平行な箇所で、電極１１０は板１２０に対して押されることが出来る。力は例えばインターフェイス１０が振動しているときに、電極１１０が板１２０から離れように変位することを阻止するのに十分である。肩部１１６は板１２０に対して押される際に、パネル１５０と電極１１０を接続するものとして示される。しかし、代替の実施形態では、肩部１１６はパネル１５０と接続されない。例えば、電極１１０が板１２０を押圧するときに、パネル１５０と肩部１１６の間にギャップが形成される。或いは、肩部１１６はバネ１３０の長さＬに平行な方向の電極１１０の動きを阻止する。従って、電極１１０と感知面１１２の間にギャップが形成される。
【００３１】
容量性のタッチセンサ１００内の相対位置の変化は減じられる。例えば、インターフェイス１０の組立時に、電極１１０はパネル１５０内に挿入され、バネ１３０は電極１１０内に挿入される。回路基板１４０はバネ１３０及びパネル１５０に連結され得る。理解されるように、延長部１１４と肩部１６０はパネル１５０と接続されて、電極１１０を整列させる。従って、電極１１０はバネ１３０の長さＬに直交する方向には動かない。これにより、各電極１１０の互いの相対位置及び各電極１１０のパネル１５０に対する相対位置は、組立て時に組立ての基礎に対して変化しない(例えば、位置は繰り返し可能である)ことが確実になる。容量性のタッチセンサ１００における他の相対位置の変化もまた減少する。例えば、先端部１３４は延長部１１４の内径と接続することができる。これにより、感知面１１２とバネ１３０の相対位置の変化が阻止される。
【００３２】
容量性のタッチセンサ１００における相対位置の動きを阻止し、相対位置の変化を減少させることにより、容量性のタッチセンサ１００の電気的特性の変化を減じることができる。例えば、板１２０に対する感知面１１２の動きを阻止することは、作業者Oの指(図７に示す)に対する感知面１１２の動きを阻止する。従って、感知面１１２と作業者Oの指の相対位置は、作業者Oが同じ位置に指を置く場合と同じである。その結果、電極１１０の容量の変化は、作業者Oが同じ位置で容量性のタッチセンサ１００を押すごとに同じである。同じく、パネル１５０と同様に、電極１１０の互いの相対位置も変化しない。以下に詳細に記載されるように、容量性のタッチセンサ１００の電気的特性の変化を減じることは、容量性のタッチセンサ１００の信頼性をも改善する。
【００３３】
図７は、実施形態に従った、容量性のタッチセンサ１００の電気的なブロック図を示す。容量性のタッチセンサ１００は、電極１１０及び回路基板１４０に接続された信号経路７１０を備えて示される。更に、回路基板１４０によって生成されるパルス信号７２０が示される。パルス信号７２０は信号経路７１０を介して電極１１０に送られる。更に、サンプリング用のキャパシタCs及びサンプリング経路７３０が示される。容量性のタッチセンサ１００は、電極１１０の電荷から放射する力線で示される。力線は板１２０を通って放射される。
【００３４】
作業者Oが板１２０の前面で指(或いは他の対象物)を動かすと、力線は指内に曲がり、それにより電極を環境に連結する。これにより、電極１１０の容量は、パルス信号７２０が変化するように変化する(例えば、増加する)。この容量変化は、サンプリング用のキャパシタCs及びサンプリング経路７３０を介して、回路基板１４０によって感知される。電極１１０の容量変化は小さく、板１２０の厚み及び誘電率、電極１１０の幅及び表面平滑性、キャパシタCsの容量、信号経路７１０の長さ及び作業者Oの指の板１２０上の接触領域の幅のような要因により変化する。
【００３５】
信号経路７１０は、バネ１３０の長さに比例する物理的な長さを有し、電極１１０と回路基板１４０の間に離れた関係を有する。離れた関係により、容量性のタッチセンサ１００が危険で制御できない環境に耐える能力を改善する。例えば、図１-図６を参照して記載された実施形態では、回路基板１４０は板１２０及びパネル１５０の両方の後ろに配置される。これにより、周囲環境から回路基板１４０を保護することができる。しかしながら、長い信号経路は、パルス信号７２０の形状を変形させ、それにより作業者Oの指の感知に影響を及ぼす。
【００３６】
電極１１０内の変化及び動きを阻止することは、作業者Oの指が板１２０に触れるごとに、容量の変化が大凡同じであることを確実にする。例えば、使用中に電極１１０が板１２０から離れる動きを阻止することにより、感知面１１２から板１２０の表面Ｓまでの距離は同じであることを保つ。従って、インターフェイス１０が例えば取付け固定具の振動により振動しているときは、作業者Oの指と感知面１１２の間の距離は同じであることを保つ。同様に、バネ１３０は、電極１１０がバネ１３０の長さＬに直交する方向に動くことを防ぐのに十分な力で、電極１１０を押圧する。更に又はこれに代えて、延長部１１４はバネ１３０及びパネル１５０と接続して、電極１１０が長さＬに直交して動くことを阻止する。従って、電極１１０の電気的特性は、板１２０に対する電極１１０の動きの結果として変化しない。
【００３７】
電気的及び機械的特性と同様に寸法も、容量性のタッチセンサ１００が作業者Oの指を確実に検知することを保証するように選択され得る。例えば、電極１１０上の電荷を均一且つ均等に分配することは、容量性のタッチセンサ１００の信頼度を改善することができる。電荷は、十分な導電率を持った導電体を用いることにより、電極１１０内に一様に分配される。電荷は水平な感知面１１２により、均一に分布される。均一な分布により、感知面１１２の直径内で、力線が略均一であることを確実にする。力線が感知面１１２の幅内で変化すれば、感知面１１２の直径内の作業者Oの指の位置の小さな変化は、電極１１０の異なる容量に帰結する。
【００３８】
感知面１１２の幅も、容量性のタッチセンサ１００の信頼性を改善するように選択され得る。例えば、比較的広い感知面１１２により、別の容量値を生成することなく、感知面１１２の幅内の種々の箇所に作業者Oが指を置くことが出来ることを確実にする。例えば、感知面１１２の縁の近くにて、力線は示すように一般に外向きに曲げられる。感知面１１２の縁から所定距離にて、力線は垂直方向を向き、均一である。感知面１１２の幅により、作業者Oの指が感知面の中心から感知面の縁に動くにつれ、力線は大凡同じ形にて曲がる。作業者Oの指が、均一でなく垂直を向いていない力線を曲げると、感知する電極１１０の容量値は、作業者Oの指が感知面１１２の中心にあるときとは同じではない。広い感知面１１２により、作業者Oが板１２０の表面Ｓに対し異なる箇所を押圧しても、電極１１０の容量変化は同じである。
【００３９】
所望の電気的及び機械的特性を付与すべく、板１２０の厚さもまた選択され得る。例えば、比較的薄い選択された厚さを備えた板１２０について、感知面１１２の電荷からの力線は大凡均一である。選択された厚さはまた、危険で制御できない環境に耐える十分な機械的強さを有する。従って、選択された厚さにより、容量性のタッチセンサ１００が広範囲の環境条件にて、作業者Oの指を確実に感知することができる。厚みｔは材料の誘電強さと共に選択されて、表面Ｓにて力線が十分に強いことを確実にする。
【００４０】
動作において、インターフェイス１０はパイプラインに組み込まれた流量計に据え付けられ連結され得る。インターフェイス１０は流量計に直に連結され、パイプラインに連結され、壁に固定される等の種々の箇所に据え付けられる。流量計は、パイプライン内の材料の特性のデータを測定し提供することができる。データはインターフェイス１０によって受信される。作業者Oはインターフェイス１０に触れて、流量計内のデータ又は制御パラメータを得る。作業者Oの接触は、種々の環境条件にて容量性のタッチセンサ１００によって確実に感知される。
【００４１】
容量性のタッチセンサ１００は電極１１０の容量変化を感知することにより、作業者Oの指を検知することができる。特に、作業者Oの指は電極１１０の電荷から力線を曲げて、電極１１０の容量を変える。容量の変化は、回路基板１４０によって検知される。例えば、実施形態では、パルス信号７２０は信号経路７１０を通って送信される。電極１１０の容量変化及びパルス信号７２０により、リターン信号がサンプリング用のキャパシタCs及びサンプリング経路７３０を介して、送信される。回路基板１４０はリターン信号を検知して、作業者Oの指を感知する。
【００４２】
上記の実施形態は、容量性のタッチセンサ１００を提供する。上記の如く、広範囲の環境条件にて容量性のタッチセンサ１００は確実に作動する。例えば、力線は板１２０の表面Ｓに沿って大凡均一である。従って、作業者Oの指による容量の変化は、感知面１１２の幅内で同じである。更に、インターフェイス１０は振動を受けるが、板１２０の表面のＳに関する電極１１０の位置は、同じ位置を保つ。相対位置は、例えば板１２０に対して電極１１０を押圧するバネ１３０により、同じである。相対位置はまた、バネ１３０及び/又はパネル１５０と接続する延長部１１４により同じである。感知面１１２は十分に大きな幅を有して、作業者Oの指が板１２０の表面Ｓの異なる箇所に触れても、容量の変化は同等を保つ。板１２０は十分に厚く、周囲環境からの衝撃及び他の悪条件に耐える。
【００４３】
上記の実施形態の詳細な記載は、発明者によって熟考された本記載の範囲内の全ての実施形態の包括的な記載ではない。確かに、当業者は、更なる実施形態を作成するために上記実施形態のある要素が種々に組み合わせられるかもしれないし除去されるかもしれないことを理解するだろう。そのような更なる実施形態は本記載の範囲及び開示内にある。当該技術分野の専門家には、上記の実施形態の全部又は一部が組み合わされて、更なる実施形態が本記載の範囲及び開示内で生成されることも明らかである。
【００４４】
従って、特定の実施形態が説明の目的のためにここに記載されるが、関連技術分野の専門家が理解するように、種々の均等な修正が可能である。個々に付与された開示は他のタッチセンサに適用され、上記の実施形態及び添付図面に示されたタッチセンサのみではない。従って、上記の実施形態の範囲は、以下の特許請求の範囲から決定されるべきである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５ａ】
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【図５ｂ】
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【図６】
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【図７】
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