УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕНИЯ С СЕНСОРНЫМ ПЕРЕКЛЮЧАТЕЛЕМ
SENSOR SWITCH CONTROL DEVICE

Изобретение относится к управляющему устройству, предназначенному для управления электроприбором с сенсорным переключателем, фиксирующим приближение (например, человека), или сенсорным (контактным) переключателем согласно ограничительной части пункта 1 формулы изобретения.
Сенсорные выключатели или контактные чувствительные (сенсорные) переключатели известны из Европейского патента ЕР 0859467 А1. У такого рода переключателей поверхность контакта, касание которой или приближение к которой для последующего процесса включения или коммутации анализируется электроникой, определяется расположенным под покрытием сенсорным элементом, при этом покрытие выполнено из электропроводного, гибкого материала, например из резиноподобного синтетического материала или пенопластового материала. Благодаря этому обеспечивается хороший контакт с нижней стороной покрытия и постоянное управление. При этом для сигнализации о проводимой коммутации предусмотрен светодиод, размещенный в середине кольцевого сенсорного элемента на печатной плате - носителе сенсорного элемента и просвечивающийся сквозь прозрачное покрытие, например через стеклокерамическую пластинку.
Задача и ее решение
В основу изобретения положена задача создания такого устройства управления, которое при различных типах покрытий, а также при экстремальных условиях окружающей среды обеспечивало бы максимально возможную надежность и безопасность для обслуживающего персонала.
Согласно изобретению эта задача решается признаками пункта 1 формулы изобретения.
У предмета изобретения, например, при непрозрачном покрытии, в случае выполненной из одноцветной пластмассы маске сушилки для белья, элемент свечения может проходить насквозь через отверстие в покрытии к сигнализатору процесса включения, в смысле к клавишной зоне. Если элемент свечения даже идеально подогнан, могут возникать небольшие щели, через которые может проникать, например, вода. Тогда не соблюдался бы предписанный инструкциями воздушный зазор и путь скользящего разряда (трек) между контактируемой частью и токопроводящей деталью, который должен обычно составлять 12 мм. Электроизолирующая оболочка сенсорного или элемента свечения по своему периметру создает этот трек, не нанося вреда работе электропроводящего сенсорного элемента.
Особенно предпочтительным может быть выполнение сенсорного элемента из двух частей. Одна из этих частей может находиться на соответствующем контакте печатной платы, а другая контактировать с покрытием. Между ними обеими может быть предусмотрена электроизоляция таким образом, что примыкающая к покрытию часть гальванически разделена с токопроводящей, прилегающей к печатной плате частью. Однако уже доказано, что эффективности и управляющему подсоединению сенсорного элемента к контуру контактного (сенсорного) переключателя при этом не наносится вреда. А также исполнение из двух частей делает особенно легким выполнение обоих торцов сенсорного элемента разными по размеру, так что для меньшей торцевой поверхности на печатной плате требуется мало места, в то время как для увеличенной торцевой поверхности, прилегающей к покрытию части, предоставляется удобная по величине площадка зоны переключения.
Благоприятным для обслуживания служит вариант, когда элемент свечения интегрирован в контактную поверхность и, например, проходит сквозь через сенсорный элемент, а именно особенно через расположенную ближе к покрытию часть. Благодаря этому зона переключения на поверхности касания охватывает элемент свечения. Особенно предпочтительно, когда элемент свечения расположен эксцентрично относительно зоны переключения, потому что тогда пользователь не сможет непроизвольно перекрывать его при процессе включения.
Сенсорный элемент, предпочтительно его прилегающая к покрытию часть, может быть выполнена как уплотнение для отверстия. Это особенно эффективно тогда, когда эта часть сенсорного элемента имеет закрытую поверхность на торце, контактирующим с его покрытием, например выполнена как гибкая, но достаточно массивная часть из резиноподобного синтетического материала или из пенопласта с поверхностью, у которой закрыты поры.
Все эти преимущества особенно хорошо реализуются благодаря установочному элементу, который имеет принадлежащий к оболочке, предпочтительно стаканообразный приемный элемент для прилегающей к подложке части сенсорного элемента. Его основание образует изоляцию, а на другой стороне является носителем примерно чашеобразного приемного (базирующего) элемента для прилегающей к покрытию части сенсорного элемента, который может быть выполнен относительно плоским подобно диску. В принципе этот установочный элемент может быть цилиндрическим, причем, однако, чашеобразный (базирующий) приемный элемент для прилегающей к покрытию части (сенсорного элемента) имеет больший диаметр, чем диаметр обращенного к печатной плате приемного (базирующего) элемента. Тем самым получается также выделенная наружная поверхность установочного элемента, благодаря чему может быть соблюден требуемый воздушный зазор и трек, без необходимости делать слишком большой дистанцию между подложкой печатной платы и покрытием (маской).
Установочный элемент может быть выполнен из прозрачной формованной пластмассы и тем самым образовывать световод, у которого проходящий насквозь через чашеобразный приемный элемент выступ, являющийся удлинением оболочки стаканообразующего приемного элемента, образует сквозной световодный трек между расположенным на печатной плате возбудителем (генератором) света, например светодиодом (СИД), и светоизлучающей (выходной) поверхностью элемента свечения элемента, выступающей за отверстие.
Образующаяся между обоими приемными элементами вследствие различия в диаметрах ступенька может быть увеличена за счет, например, охватывающего половину периметра (окружности) установочного элемента ребра, которое наряду с его эффектом увеличения воздушного зазора и трека образует также слезник для проникающей в неблагоприятных случаях влажности, которая тем самым не достигает печатной платы.
Таким образом, особенно предпочтительно создание сенсорного (контактного) переключателя, электрическая схема которого выполнена на печатной плате. Она подсоединена через сенсорный элемент к зоне контактного сенсорного переключения на маске или покрытии электроприбора. Сенсорный элемент может состоять из двух частей и быть выполнен из гибкого, электропроводного синтетического или поропластового (пенопластового) материала. Обе части сенсорного элемента уложены в установочном элементе или клетке из электроизолирующего, прозрачного синтетического материала, который совместно с промежуточной стенкой электроизолирует одну от другой обе части сенсорного элемента и покрывает снаружи оболочкой, так что между электропроводными частями, примыкающими к печатной плате, и отверстием в маске создается достаточный воздушный зазор и трек, и через них выступает элемент свечения, который через играющий роль световода установочный элемент освещается светодиодом (СИД), размещенным на печатной плате.
В качестве альтернативы элемент свечения может быть окружен оболочкой и она может примыкать к отверстию в покрытии так, что она образует воздушный зазор и трек. Особенно выгодно, когда сенсорный элемент окружен трубчатой оболочкой и точнее говоря вставлен в нее. При расположенном эксцентрично относительно зоны переключения отверстии оболочка может касаться наружной окружности сенсорного элемента или опираться и тем самым также способствовать установке с опорой сенсорного элемента.
Эти и другие признаки предпочтительных примеров выполнения изобретения, кроме пунктов формулы изобретения, следуют также из описания и чертежей, причем отдельные признаки, соответственно каждый сам по себе или вкупе в виде комбинаций, могут быть воплощены в одной из форм выполнения изобретения и в других областях и представлять собой также охраноспособные выполнения изобретения, для которых здесь испрашивается защита.
Краткое описание чертежей
Примеры выполнения изобретения схематически изображены на чертежах, ниже поясняемых более подробно, и на которых показано:
фиг.1 - схематическое изображение покрытия или маски электроприбора;
фиг.2 - продольное сечение части управляющего устройства;
фиг.3 - сечение по линии III-III на фиг.2;
фиг.4 - фронтальный вид на управляющее устройство с сенсорным (контактным) переключателем;
фиг.5 - часть поперечного сечения покрытия и сенсорного переключателя согласно фиг.4;
фиг.6 - фронтальный вид в соответствии с фиг.4 с расположенным эксцентрично относительно зоны переключения отверстием;
фиг.7 - сечение одной детали сенсорного (контактного) переключателя;
фиг.8 - вид по стрелке VIII на фиг.7 без печатной платы.
Описание примеров выполнения изобретения
На фиг.1 показан фронтальный вид покрытия 11, которое образовано маскирующей блендой (маской) управления сушилки для белья. На ней наряду с другими регулировочными органами, как, например, кнопка «Пуск/Стоп» (старт-стопный режим), ограничена зона переключения 12 сенсорного переключателя с фиксацией приближения или сенсорного контактного переключателя 50 и отмечена маркировкой 13, например, соответствующим непечатанным обозначением или пластичным подчеркнутым выделением (подъемом материала). Покрытие состоит из непрозрачного, непросвечивающего синтетического материала (пластмассы) или из какого-либо другого непросвечивающего материала.
В зоне переключения можно видеть поверхность (площадку) 14 для выхода света от элемента свечения 15 и которая расположена внутри зоны переключения 12, однако эксцентрично по отношению к ней, в предлагаемом примере выполнения смещена вверх этой зоны.
На фиг.2 показан продольный разрез сечения покрытия 11, которое в месте расположения элемента свечения 15 имеет отверстие 16, в которое входит, зацепляясь, элемент свечения в форме согласно примеру выполнения трапецеидального выступа 17 установочного элемента 18, так что светоизлучающая поверхность 14 заканчивается, по существу, в одной плоскости с наружной поверхностью 19 покрытия 11.
Установочный элемент 18 состоит из электронепроводящего материала, чаще всего из прозрачной формованной пластмассы, и содержит два цилиндрических участка разного диаметра, из которых один образует приемный элемент 20, имеющий примерно стаканообразную форму. Его основание 21 образует одновременно основание противоположно направленного приемного элемента 22, имеющего бóльший диаметр, чем у приемного элемента 20, и, по существу, имеющего более плоскую, таким образом, ближе к чашеобразной форму. Разделяющее друг от друга оба приемных элемента основание 21 удлинено выступающим образом на половине окружности (см. фиг.3) таким образом, что оно (основание) образует ребро 31 полукруглой формы.
Выступ 17 пересекает чашеобразный приемный элемент 22 и находится на удлинении стенки приемного элемента 20, который образует оболочку 23 для части 24 сенсорного элемента 44, другая часть 25 которого находится в приемном элементе 22.
Эти части 24, 25 сенсорного элемента состоят из электропроводных гибкой пластмассы, синтетического пенопластного материала или резины, как это описано в Европейском патенте ЕР 0859467 А1, которая названа также как электропроводящая резина. Подробная ссылка на Европейский патент ЕР 0859467 А1 предпринимается с целью раскрытия также функции (принципа действия) сенсорного переключателя.
Выступающая из приемного элемента 20 торцевая поверхность 26 прилегает к контактной поверхности 27, которая предусмотрена на образующей подложку 28 печатной плате. Обычно печатная плата является носителем печатной схемы, которая включает в себя также контактную поверхность 27 и содержит активные и пассивные компоненты печатной схемы, а также печатные проводники сенсорного переключателя, при необходимости также несколько сенсорных переключателей и других управляющих модулей регулирования для электроприбора. На печатной плате расположен также светодиод (СИД) 29, который расположен, прилегая к наружной, на фиг.2 левой торцевой поверхности 30 оболочки 23, которая в этом месте имеет выпуклость 37 на наружную сторону с тем, чтобы обеспечить дистанцирование диода от сенсорного элемента.
Находящаяся в приемном элементе 20, обращенная к печатной плате часть 24 сенсорного элемента имеет форму сравнительно удлиненного цилиндра и несколько выступает наружу за торцевую поверхность, то есть выдается из приемного элемента 20. Она может быть выполнена из гибкого электропроводного материала, например из пенопласта.
Расположенная в приемном элементе 22 часть 25 сенсорного элемента имеет форму несколько утолщенного диска и выполнена из материала, который может быть либо массивным, но мягкоподатливым, либо может состоять из пенопласта, и которая на своей прилегающей к покрытию 11 торцевой поверхности 32 закрыта, например, оболочкой 33, как она образуется, например, у пенопластовой структуры в зависимости от глубины расположения слоя. Часть 25 сенсорного элемента также несколько выступает наружу за наружную стенку приемного элемента 22 и тем самым обеспечивает резерв гибкости. Выступ 17 проходит сквозь выполненное соответствующим образом отверстие в части 25 сенсорного элемента. Таким образом, этот выступ окружен участком этой части 25 сенсорного элемента, так что светоизлучающая (выходная) поверхность 14 находится несколько внутри зоны переключения 12, которая, по существу, уже определена частью 25 сенсорного элемента.
Принцип действия
Установочный элемент 18 оснащен частями 24 и 25 сенсорного элемента и размещен между подложкой 28 (печатной платы) и покрытием 11, в котором выступ 17 введен в отверстие 16 с соответствующей подгонкой. Таким образом, образуется также на покрытии механическая установка с геометрическим замыканием модуля сенсорного элемента. Для монтажа также возможно соединение сенсорного элемента или сенсорных элементов с печатной платой 28 покрытия 11 и/или установочным элементом 18 прочным (адгезионным) при необходимости электропроводящим клеем.
Для позиционирования нужно еще принять во внимание, что вследствие разделения тела сенсорного элемента на две части: на удлиненную часть 24 с меньшим диаметром и на укороченную часть 25 с большим диаметром, с одной стороны, при большой зоне переключения 12 необходимые на печатной плате контактные поверхности 26, 27 могут иметь меньшие размеры. С другой стороны, возможно обеспечение достигаемой за счет эластичности сенсорных элементов независимости от точного дистанцирования при достаточном давлении прижатия между покрытием 11 и подложкой 28 беспрепятственно для точной ориентации светоизлучающей поверхности 14 по отношению к наружной поверхности 19 покрытия 11. В соответствии с этим часть 25 сенсорного элемента может быть выполнена из материала с меньшей эластичностью, в то время как в зоне удлиненной части 44 сенсорного элемента должна быть осуществлена основная деформация. А также именно там аккумулируется основная доля резерва эластичности, обеспечивающая равномерное и плотное прилегание сенсорных элементов к покрытию, подложке и основанию 21.
За счет оболочки 23 приемных (базирующих) элементов 20 и 22, а также за счет образующейся между ними ступеньки 24, состоящих из электронепроводящего материала, создается наружная электроизоляция сенсорного элемента 44 и при этом обе части 24, 25 сенсорного элемента гальванически изолированы одна от другой. Вследствие этого между печатной платой соответственно выступающей из приемного элемента 20 частью сенсорного элемента 44 и отверстием 16 соответственно выступающим из приемного элемента 22 участком части сенсорного элемента 44 образуется также воздушный зазор и канал скользящего разряда (трек), составляющий, по меньшей мере, 12 мм, без необходимости иметь большую дистанцию между печатной платой и покрытием 11. Обе части сенсорного элемента 44 находятся под разными электрическими потенциалами. В то время как часть 24, которая контактирует с печатной платой и там принадлежит, например, к электрическому колебательному контуру, может быть находящейся под напряжением (токопроводящей), то часть 25 электрически не подсоединена, но изолирована от этого основанием 21. Это свидетельствует о том, что при этом все же функционированию сенсорного (контактного) переключателя не причиняется никакого вреда, так как у емкостных сенсорных переключателей эти сенсорные элементы являются частями одного конденсатора и даже более того покрытием 11 электроизолированы от воздействующего (на кнопку или клавишу) пальца пользователя (при контактном переключении).
Поперечное сечение сенсорных элементов, которое было здесь описано как имеющее круговую форму, может быть также любым другим, в частности также иметь подогнанную под форму кнопки (клавиши) конфигурацию. То же самое касается элемента свечения, который показан с сечением трапецеидальной формы.
Установочный элемент является таким образом многофункциональным. С одной стороны, он служит в качестве механического и электрического разделителя между двумя сенсорными элементами, но одновременно для их соединения и их электроизоляции, а также для создания воздушного зазора и трека. Далее он служит в качестве световода для элемента свечения и в качестве уплотнения отверстия 16 с целью предотвращения проникновения влажности во внутрь. Это также дает возможность обеспечить разделение функций между обеими частями сенсорного элемента и возможность применения различных материалов для того, чтобы обеспечить позиционирование элемента свечения на или в покрытии 11.
Другие примеры выполнения предмета изобретения
На фиг.4 и 5 показан сенсорный переключатель 50, имеющий кругообразную зону переключения 12, которая оконтурена на покрытии 11. На фиг.5 показано, что зона переключения 12 как бы при необходимости слегка выпуклого возвышения покрытия 11 заформована в него. Эта зона переключения дополнительно может быть снабжена, например, металлическим покрытием или пленочным покрытием 51, которое приподнимает ее над окружающей ее зоной.
В середине зоны переключения 12 в покрытии выполнено отверстие 16. Это отверстие продолжается во внутреннем канале 52, который выполнен внутри трубчатой оболочки 23, которая приформована внутри к покрытию 11, так что соединена с ним как монолитная деталь.
Элемент свечения 15 вставлен в этот трубчатый приемный канал. Он выполнен из стекловидного (прозрачного) синтетического материала стержнеобразной формы с диаметром, меньшим диаметра приемного канала 52, так что его охватывает воздушный зазор 53. Внутренние ребра центрируют этот элемент свечения 15 в упомянутом канале. Этот элемент свечения имеет головку 54, подобную головке гвоздя, поверхность головки которого образует светоизлучающую поверхность 14. Эта головка 54 расположена в раззенковке отверстия 16 и при необходимости может быть уложена в непоказанное на фигуре чертежа уплотнение. Этот элемент свечения 15 может быть закреплен клеммными зажимами, защелкивающимися фиксаторами, посредством непоказанных растровых элементов или вклеиванием. Оболочка 23 не прерывается ничем до своей нижней торцевой поверхности 30 и имеет таким образом такую длину, как желаемые или необходимые воздушные зазоры и каналы скользящего разряда, т.е. более 12 мм.
На трубчатую оболочку 23 насажен также трубчатый сенсорный элемент 44. Таким образом он своей верхней торцевой поверхностью 32 в зоне переключения прилегает к нижней стороне покрытия 11, которая там несколько заглублена в соответствии с наружным возвышением зоны переключения. Таким образом, оболочка 23 является благодаря своей гибкости носителем и направляющей удерживающегося на ней сенсорного элемента. Он выступает наружу за оболочку 23 и, как показано и описано со ссылкой на фиг.2, укладывается на, как в этом случае, кольцеобразную контактную поверхность 27 печатной платы 28. В середине этой контактной поверхности предусмотрен светодиод 29, который тем самым расположен напротив поверхности 30' падения света элемента свечения. Он служит в качестве световода для выходного потока света из светоизлучающей поверхности (поверхности выходного потока света) 14.
Таким образом, следует понимать, что здесь предложена особенно простая и действенная возможность создания одной введенной в одно отверстие покрытия светоизлучающей поверхности со световодом, которая, с одной стороны, может быть введена с уплотнением, а с другой стороны, также создает предусмотренный в случае необходимости воздушный зазор и трек, а именно между первой возможностью касания обслуживающим персоналом (наружной стороны зоны переключения) и электропроводящим сенсорным элементом 44, таким образом зоной, близкой к торцевой поверхности 30.
На фиг.6-8 показаны примеры выполнения изобретения, у которых заформованная также в покрытие 11 зона переключения 12 тоже имеет круговую форму, однако имеет отверстие 16, а именно выполненное внутри круговой поверхности у ее края и в форме кольцевого сегмента. В соответствии с этим поверхность выходного потока света 14 находящегося в ней светоизлучающего элемента также имеет кольце-сегментную (тороидальную) форму. На фиг.7 показано, что отверстие 16 выполнено в выемке, несколько возвышающейся над покрытием 11 зоны переключения 12. Через отверстие 16 проходит насквозь световод, выполненный в виде уплощенного или выгнутого стержня. Поверхность выходного светового потока (светоизлучающая поверхность) 14 выступает за отверстие 16 наружу, но ни в коем случае не выступает наружу через зону переключения 12; точнее говоря она расположена скорее на высоте покрытия 11. К этому выступу примыкает поясок 40, подпирающий уплотнение 45, установленное во внутреннем углублении 46 покрытия 11, и уплотняет отверстие с вставленным световодом. К этому пояску примыкает продолговатый стержень 47 световода, который снабжен боковыми растровыми элементами 41 в виде выступов пилообразного профиля, которые взаимодействуют с соответствующими, образующими также растровые элементы 42 выемками (прорезями) в оболочке 24, соответственно эти удлиняющиеся пластинки 48 взаимодействуют по типу защелки. За растровые элементы 41 выступает наружу в этой зоне круглый ствол и заканчивается на торцевой поверхности 30', являющейся поверхностью падения светового потока от светодиода 29, за которой он расположен.
На фиг.8 показана уплощенная, изогнутая конфигурация прозрачного (как стекло) элемента свечения 15 с боковыми направляющими ребрами 49. Оболочка 24 подогнана под форму элемента свечения 15 вследствие ее точной конфигурации (фиг.8). Эта оболочка приформована к покрытию 11, но может быть также плотно соединена с ним и охватывает элемент свечения 15 с относительно большим воздушным зазором 53. Она непрерывна (монолитна) до образующих растровые элементы 42 отверстий, около которых начинаются пластинки 48. Они выполнены таким образом, что при вставке светоизлучающего элемента (на чертеже слева направо) они расходятся с подпружиниванием и тем самым создают защелку.
Гибкий электропроводный сенсорный элемент 44 имеет основную конфигурацию цилиндра, однако в одном месте выполнен с выемкой 55 кольце-сегментарной (тороидальной) конфигурации, которая в этой зоне подогнана под наружную форму оболочки. Таким образом, сенсорный элемент 44 примыкает непосредственно к этой оболочке, которая образует также часть ее крепежных фиксаторов (держателей). Другие фиксаторы образованы ребрами 56, которые вформованы в покрытие 11. Таким образом сенсорный элемент может быть вставлен слева между этими фиксаторами, которые благодаря эластичности немного зарываются в поверхность и тем самым прочно удерживают сенсорный элемент с прижатием к нижней стороне зоны переключения 12. Другой торец 26 сенсорного элемента 44 лежит на контактной поверхности.
Таким образом, оболочка 24 экранирует элемент свечения 15, соответственно, внутренний канал 52 в нем от токопроводящих частей в направлении к поверхности возможного касания. Одновременно это исполнение имеет также еще одну функцию соединения с фиксатором и установкой сенсорного элемента.