CN101013885A - 触控式按钮开关 - Google Patents

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Abstract

提出了一种触控式按钮开关(10)，包括光传感器(14，16)，特别是红外线传感器，及评估电路(40)，所述评估电路(40)能够通过参考设备(32，38)根据检测出的评估信号(VIN)的基准电平(VREF)设置光传感器的灵敏度。

Description

触控式按钮开关
技术领域
本发明涉及一种如权利要求1前序部分所述的触控式按钮开关，特别是涉及在家用设备的控制装置中使用的按钮开关。
背景技术
这种触控式按钮开关的基本构造和基本原理例如可以从DE4007971A1中获知。这种触控式按钮开关具有发射电磁射线的发射器和接收电磁射线的接收器，所述发射器和接收器被设置在至少部分透射电磁射线的覆盖物的后面。此外，通常提供了一个评估电路，用于评估由接收器所生成的测量信号，并生成在后续处理过程中使用的评估信号。这种触控式按钮开关的一种具有优点的应用例如被用在炊具、玻璃陶瓷架、微波炉及类似设备等家用设备的控制装置中，在这些设备中，所述按钮开关被放置在例如玻璃板或玻璃陶瓷板的遮盖物后面，以便简化操作及清理。
这种类型的常规按钮开关存在的一个问题是：由于各种周围环境的影响及其部件的容差故障，在一个控制面板上的不同按钮开关不会总是做出彼此相同的反应，而且这些开关在一段相当长的时间内也不能以不变的方式做出反应，这使得用户对控制面板的操作更为困难，并且会缩短控制面板的使用寿命。
发明内容
因此，本发明的目的在于提供一种触控式按钮开关，其中避免了常规按钮开关的上述缺点，并且尤其是可以在一段很长的时间内确保了其良好限定的可操作性。
根据本发明，该目标通过具有权利要求1所述特性的触控式按钮开关来实现。从属权利要求涉及这种按钮开关的有利配置和改进。
根据本发明的触控式按钮开关包括光传感器，该光传感器包括发射电磁射线的发射器和接收电磁射线的接收器，并且所述发射器和接收器被设置在至少部分透射电磁射线的遮盖物的后面；还包括评估电路，用于评估由光传感器的接收器生成的测量信号，并生成评估信号。所述按钮开关的特征还在于，另外提供了参考设备，用于在即使不启动按钮开关的情况下将发射器所发射的部分电磁射线传递到接收器，并生成所述评估信号的基准电平；并且所述评估电路根据检测出的评估信号的基准电平来设置光传感器的灵敏度。
借助于按钮开关的上述构造，使得即使在未启动按钮开关的情况下接收器也能接收到少量的射线，并生成相应的测量信号，由此确定评估信号的基准电平。在任何情况下，所述评估电路能够根据如此检测出的评估信号的基准电平设置光传感器的灵敏度。通过这种方式，一方面例如可以确保位于一个控制面板内的所有按钮开关总是具有相同的灵敏度，另一方面也可以确保在一段较长的时间内灵敏度保持不变。因此，可以消除温度对按钮开关的光传感器的影响，补偿光传感器部件的相对较大的容差，实现对按钮开关的连续调节等等。
在本发明的一种有利配置中，所述评估电路根据检测出的评估信号的基准电平来设置用于识别按钮开关的启动所需的评估信号的最小振幅(swing)，例如根据检测出的基准电平将所述最小振幅设置为参考振幅的一个预定因子。
在本发明的另一种配置中，所述参考设备在发射器和接收器之间的薄膜框架的隔离板上具有至少部分透射的通道开口，使得与按钮开关的启动无关，由发射器发射的部分射线总是能直接穿过所述通道开口到达所述接收器。
在本发明的一个替代配置中，所述参考设备具有以如下方式形成的遮盖物：由发射器发射的部分射线在遮盖物的前表面和/或后表面处沿着接收器方向被反射。这例如可以通过选择所述遮盖物材料的特定折射率、覆盖物表面的特定构造或对遮盖物表面的特定涂覆(coating)来实现。
在本发明的另一个替代配置中，所述参考设备在发射器和接收器之间的薄膜框架的隔离板上具有至少部分透射的通道开口，还具有在其前表面和/或后表面处将发射器发射的部分射线沿着接收器方向反射的覆盖物。
附图说明
本发明的上述及其他特征和优点将通过下面参考附图对优选的非限制性示例实施方式所做的描述得以更好的理解，其中：
图1示出了根据本发明的一个优选示例实施方式的触控式按钮开关结构的截面图；
图2示出了图1中触控式按钮开关的评估电路的简化电路图；
图3示出了阐述图2中评估电路的评估信号的信号特性的示意性信号图；
图4示出了阐述设置图1中触控式按钮开关的光传感器的灵敏度的示意性信号图。
具体实施方式
首先参考图1详细阐述了本发明的触控式按钮开关10的机械构造。本发明所述的触控式按钮开关例如是一种可用于家用设备，如炊具、微波炉、架子、洗衣机、转桶式甩干机、洗碗机或类似设备的红外线按钮开关，但本发明并不限于这种波长范围的电磁射线或这些特定应用。
所述触控式按钮开关10在印制电路板12上具有红外发射器14和红外接收器16。所述发射器14和接收器16由薄膜框架18包围着，所述模式框架18的顶侧19具有两个开口20和22。由不透射红外线(IR-opaque)的材料构成的薄膜框架18通过管脚24插入到印制电路板12上的洞中，并被固定在印制电路板上。
所述发射器14和接收器16以如下方式被放置在薄膜框架18中，使得它们被设置在薄膜开口20和22下方的对应腔体(cavity)26和28内。在这种情况下，所述两个腔体26和28通过不透射红外线的隔离板30彼此隔开。由至少部分透射红外线的材料(例如家用炊具的玻璃陶瓷板)形成的遮盖物32直接平放在薄膜框架18的顶侧19上。
由发射器14发射的射线经光路36传输到遮盖物32的顶侧34。当所述触控式按钮开关10被放置在遮盖物32表面上的手指37启动后，发射器14的射线以漫射方式大量散射开，因此有足够的散射射线被反射到接收器16上，而后者向评估电路40发送一个相应的测量信号VE，以启动相应的切换功能。
图2中示出了评估电路40，其在原理上与常规按钮开关的评估电路一致。接收器16的测量信号VE切换一个分压电路的第一晶体管Q1，其中所述分压电路由第一电阻R1和第一晶体管Q1构成，并由电源电压Vdd供电。评估信号VIN在第一电阻R1和第一晶体管Q1之间被分接出来，并被馈送到微处理器42的输入端IN用于进一步处理。
在功能性按钮开关10的情况下，若按钮开关10没有被启动，则第一晶体管Q1处于高阻抗，因此评估信号VIN具有高信号电平。当按钮开关10被启动时，第一晶体管10通过接收器16的测量信号VE被切换到低阻抗，因此评估信号VIN的信号电平相应降低，微处理器42将这种情况解释为按钮开关10的启动。
再次参考图1，所述薄膜框架18上的隔离板30具有一个通道开口38，该通道开口38对于由发射器14发射的电磁射线是至少部分透射的。附加地或者作为替代，可以以如下方式构成或涂覆遮盖物32的顶侧34和/或底侧35，使得发射器发射的至少部分射线沿着接收器16的方向被反射。通过这种方式，即使在用户未启动按钮开关10的情况下，接收器16也会接收到来自发射器14的一定数量的射线，并为评估电路40生成相应的测量信号VE。
现在，首先参考图3来描述根据本发明的按钮开关10的评估信号VIN的信号特性。
如图3所示，按钮开关10在时间窗口tA-tB内的多路操作中被评估。在所述的时间窗口tA-tB内，存在一个发送时钟周期ta-tb，发射器14在此期间内发射射线。在时间窗口tA-tB外，多路操作被切换到控制面板上的其他按钮开关。
在未启动按钮开关10(也未出现按钮开关10的越界照射)的情况下，图3通过一条实线示出了评估信号VIN的信号特性。作为对发射器14所发射的射线的反应，接收器16生成一个测量信号VE。该测量信号在发送时钟周期ta-tb内，即使按钮开关10未被启动，也将导致评估信号VIN略微降低(降低一个参考振幅HREF)至基准电平VREF。所述基准电平VREF例如通过通道开口38的限定槽口宽度来定义，或者通过遮盖物32的顶侧34的反射率来定义。
正如图3中的虚线信号特性所示，在按钮开关被启动的情况下，评估信号VIN的这种降低更为明显。信号振幅HEFF比参考振幅HREF大得多。
如图4所示，信号振幅HEFF通常与按钮开关10的当前灵敏度成正比。在按钮开关10较弱的情况下(在图4的左侧)，当启动按钮开关10时信号振幅HEFF比按钮开关10较强/较为灵敏(在图4的右侧)的情况下的信号振幅相对较小。这一特性对于评估信号VIN的参考振幅HREF来说同样也是真实的，这根据本发明将在后面加以利用。
为了使微处理器42识别出按钮开关10的启动，在光传感器的发射器14的发送时钟周期ta-tb期间，评估信号VIN的信号振幅HEFF必须超过一个特定的最小振幅HMIN。在常规按钮开关的情况下，所述最小振幅HMIN是一个预先确定的固定值，而如图4所示，在本发明的情况下，所述最小振幅HMIN是随当前情况而适应的。
特别地，根据本发明，为识别按钮开关的启动所需的最小振幅HMIN是根据检测到的评估信号VIN的基准电平VREF来设置的。在一个示例实施方式中，最小幅度HMIN可以被设置为对应于基准电平VREF的参考振幅HREF的一个特定因子(例如在图4中为近似于2的因子)。从图4可以看出，在按钮开关10更为敏感的情况下，需要检测出一个比在按钮开关10的灵敏度较低的情况下更大的信号幅度HEFF，从而使微处理器42识别出按钮开关10的启动，也就是说，尽管两个按钮开关10的性能实质上是不同的，但由于对按钮触碰的识别门限HMIN是相适应的，因此两个按钮开关10可以做出相同的反应。
借助于微处理器42中的软件来这样设置光传感器的灵敏度，更确切地说，设置为识别按钮开关的启动所需的最小幅度HMIN，可以通过简单可靠的方式实现使一个控制面板内的所有按钮开关对于一个用户做出相同反应的效果，这简化了用户的操作。此外，由于按钮开关被连续地重新调整到良好的按钮触碰反应状态，可以消除或者至少减少温度影响及光传感器的灵敏度容差或容差错误。
尽管上面参考附图基于一个优选的示例实施方式已经对本发明进行了说明，对本领域的技术人员来说不言而喻的是，对本发明的其他改变和修改均可以实施，而不会背离所附权利要求书限定的保护范围。
通过举例，在图2至图4中所示的图示中，极性可以互换，而不会影响本发明的效果和优点。
附图标记列表
10按钮开关
12印制电路板
14发射器
16接收器
18薄膜框架
19薄膜框架的顶侧
20薄膜开口
22薄膜开口
24薄膜框架的管脚
26腔体
28腔体
30隔离板
32遮盖物
34遮盖物的顶侧
35遮盖物的底侧
36光路
37用户的手指
38通道开口
40评估电路
42微处理器。

Claims (7)

1.一种触控式按钮开关(10)，包括：
光传感器，其包括发射电磁射线的发射器(14)和接收电磁射线的接收器(16)，所述发射器和接收器被设置在至少部分透射电磁射线的遮盖物(32)的后方；
评估电路(40)，用于评估由光传感器的接收器(16)生成的测量信号(VE)，并生成评估信号(VIN)；
其特征在于，
进一步提供了参考设备(32，38)，用于在即使未启动按钮开关(10)的情况下，将由发射器(14)发射的一部分电磁射线传递到接收器(16)，并生成评估信号(VIN)的基准电平(VREF)；并且
评估电路(40)根据检测出的评估信号(VIN)的基准电平(VREF)设置光传感器的灵敏度。
2.根据权利要求1所述的按钮开关，其特征在于，所述评估电路(40)根据检测出的评估信号(VIN)的基准电平(VREF)设置用于识别按钮开关(10)的启动所需的评估信号(VIN)的最小振幅(HMIN)。
3.根据权利要求2所述的按钮开关，其特征在于，用于识别按钮开关(10)的启动所需的评估信号(VIN)的最小振幅(HMIN)被设置为对应于检测出的基准电平(VREF)的参考振幅(HREF)的一个预定因子。
4.根据权利要求1到3之一所述的按钮开关，其特征在于，所述参考设备在发射器(14)和接收器(16)之间的薄膜框架(18)的隔离板(30)上具有至少部分透射射线的通道开口(38)。
5.根据权利要求1到3之一所述的按钮开关，其特征在于，所述参考设备具有覆盖物(32)，所述覆盖物以如下方式形成：使得发射器(14)所发射的部分射线在覆盖物的前表面和/或后表面(34，35)处沿接收器(16)的方向被反射。
6.根据权利要求1到3之一所述的按钮开关，其特征在于，所述参考设备在发射器(14)和接收器(16)之间的薄膜框架(18)的隔离板(30)上具有至少部分透射的通道开口(38)，还具有覆盖物(32)，所述覆盖物以如下方式形成：使得发射器(14)所发射的部分射线在覆盖物的前表面和/或后表面(34，35)处沿接收器(16)的方向被反射。
7.根据在先任一项权利要求所述的按钮开关，其特征在于，所述电磁射线为红外线。
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