CN102265517A - 电容接触式传感器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种控制元件(10)，具有：包括至少一个电容器电极(13)的电容式近接传感器(12，13，14)，用于在朝向操作者的相接区域内在控制元件(10)的控制表面处产生测量场，以及评价及控制电路(12)，该评价及控制电路与所述电容器电极(13)导电连接，其中，借助于该评价电路及控制电路(12)可以测定所述电容器电极(13)的电容，并且在所述电容变化时完成开关过程，其中，所述控制元件(10)具有下列特征：在所述测量场中布置有至少一个可导电的、电隔离层(11，16)，该层形成接触面，作为控制表面。

Description

电容接触式传感器
技术领域
本发明涉及一种具有电容式近接传感器的控制元件。这种传感器包括至少一个电容器电极，用于在一个朝向操作者的相接区域内在控制元件的控制表面处产生一个测量场，以及评价及控制电路，评价及控制电路与电容器电极相接。借助于评价及控制电路可以测定由电容器电极决定的电容。
背景技术
电容式近接传感器或者电容式近接开关是一种无接触(也就是不直接接触)的传感器，其在接近导电或者不导电的物体以及液体时产生开关信号。这种传感器利用相对于环境或者参考电极而变化的电容器电极的电容。这样的传感器与振荡器一起工作，振荡器的频率确定的电容由待检测的介质或者环境部分地构成。
在通过非导体影响探针电容的测量场时，电容变化以测量场的区域内的有效介电常数的变化为基础；根据传感器的大小，可达到的开关距离至大约40mm。在导电体影响到测量场时，开关距离可提高到大约60-80mm。基本上，电容式近接传感器以及其控制及评价装置具有校准的可能性，以便灵敏度或者开关界限适合于使用条件。但是当灵敏度较高时，干扰(例如，空气湿度，尘埃)的影响也会增大。
已知的近接传感器缺点是：开关距离非常强烈地取决于环境特征和进入测量场中的物体的情况以及操作人员的手和接近角度。例如，当皮肤表面潮湿时，开关距离增大。此外，通过磁滞现象表明电容式近接开关的反应能力。此外，而且根据电磁兼容性的观点，沿着操作人员方向反射的电磁测量场可以证实是否为临界的，并且其磁场强度不是任意提高的。
如果用近接传感器进行接触式检测，则这绝对无法再现，因为待确定的开关界限根据环境条件(如温度，干扰场)而强烈波动。
此外，电容式接触传感器都是众所周知的。以其最简单的形式中，电容接触式传感器是由两个并排放置的导电板状电极组成。这两个电极构成电容器，而电容器电容直接正比于板厚并且反比于板的间距。一旦导体例如手指近接这两个板，所述布置的电容添加附加的并联电容。为了确定这样的开关元件的操作，必须测量电容变化。接触式传感器的缺点是，接触表面附近电极的接触相对地说比较复杂，并且静电放电可以容易地干扰或者破坏电极。插入符号及其照明以及相关的表面形状所涉及的可能性都是强制规定的，电极的操作面附近排列及其接触受到很大限制。
发明内容
在现有技术中的上述缺点背景下，本发明人的目的在于：提供具有上述特征的、操作可靠的而且制造简单的操作元件。该目的通过符合权利要求1的操作元件实现。同样有利的制造方法是并列的权利要求的主题。有利的实施方式是从属权利要求的主题。应注意，在这些权利要求中分别列出的特征能够以任何技术上有意义的形式相互组合并且，表明本发明的其他实施方式。本申请特别结合附图补充地说明并且详述了本发明的特征。
本发明涉及一种具有电容式近接传感器的控制元件，该传感器具有至少一个电容器电极，用于在朝向操作者的接近区域内在控制元件的控制表面处产生测量电磁场，且具有评价及控制电路。对于近接传感器，所述评价及控制电路借助于导电体与所述至少一个电容器电极连接。评价及控制电路用于测定由电容器电极、例如针对环境或者对应电极而确定的电容，并且在电容变化过程中执行开关过程或者调节过程。这种近接传感器是根据当前已知的技术且相对节省空间而设计的。
根据本发明的控制元件，其特征是，在测量场内布置至少一个可导电的，电隔离层，而其至少部分形成接触面，作为控制面。在测量场内布置导电层的优点为：在避开传感器的所述层一侧上减小近接传感器产生的电磁测量场，并且因此实现屏蔽。由此减小了控制区中由近接传感器引起的电磁干扰。在本发明的意义中，“层”应进一步理解。例如涉及不封闭的表面，例如栅格。一般情况下，所述层至少具有符合近接传感器膨胀的尺寸。根据对于该控制元件的光学要求可以成形所述层。例如，所述层要适应控制元件的环境情况，以便在视觉上不引人注意或者是无法看得出来的。
由于所述层相对比来说非常引人注目并且与在哪个位置上接触无关，因此可避免误操作。所述层可以是任何形状的，可以是平的或者弯曲的。优选地，所述层限定的平面平行于由电容器电极限定的平面，以便根据本发明的控制元件的灵敏度尽可能少地取决于隔离的、导电层上的接触点。
除此之外，操作表面中的导电层的布置导致在接触所述层时，在其上通过感应产生的载流子可以流出，并且可以通过评价以及控制单元很好地检测由此产生的不稳定的电容变化。因此可以提高开关过程的可靠性。可减小环境和磁滞影响，因为在接触导电层时由此出现的电容相对强烈的突变最终会导致结束开关过程。
优选地，至少一个隔离、导电层和控制以及评价单元应被设计成：只在接触操作面的情况下通过控制电路实现开关过程，以提高控制的可靠性。例如可以通过调整评价单元的灵敏度容易地实现这一点。
根据本发明的控制元件不局限于一个，也就是唯一导电层，而是可以设计成由多个导电、隔离层组成的层状结构。例如，在导电性更好的第一个导电层上布置低导电的、实际操作表面构成的第二层。例如第二层可通过涂覆导电油漆来实现。导电性取决于：在接触各外部的且因此可接触的层时，可检测的电容突变是可确定的。
根据另一有利的实施方式，应形成导电的、隔离层或者层状结构作为控制元件隔板或者罩子的涂层，以便能够简单制作所述层并且使其具有足够的稳定性。
优选地，应在近接传感器和隔离、导电层或者层状结构之间布置隔板或者罩子。由此来防止近接传感器受到环境的影响，如潮湿。
根据另一有利的实施方式，近接传感器被补充地布置在隔板或者罩子处。例如，涉及电键或者旋钮的罩子。因此应清楚说明，根据本发明的控制元件可以单独作为控制元件，由此还可能的是：根据本发明控制元件可以通过与其他类型的控制元件组合而具备其他功能。例如，隔离、导电层被置于在可活动的罩子上，以便其运动手动完成开关过程或者调节过程。
为了制造简化并且为了增强塑造的自由度，可用导电油漆或者导电的聚偏二乙烯(PVD)涂层形成至少一个隔离、导电层。
除此之外，本发明还涉及汽车，其通过上述实施方式中的控制元件有利地与众不同。例如，根据本发明的控制元件可以装在汽车上的仪表盘或者操作面板中使之成为一体。
除此之外，这项发明的主题是控制元件的制造方法。在根据本发明的方法的装配步骤中，电容式近接传感器包括至少一个电容器电极，用于在一个朝向操作者的相接区域内在控制元件的控制表面处产生一个测量场，以及评价及控制电路，该评价及控制电路与电容器电极导电连接，电容式近接传感器安装在控制元件的隔板或者罩子下面。借助于评价及控制电路可以测定由电容器电极确定的电容。此外，通过评价及控制电路在检测电容变化时实现开关过程。此外，该方法是通过覆涂步骤，例如聚偏二乙烯(PVD)涂层，油漆或者类似的材料表现其特征的，在该方法中隔板或者罩子应至少部分设置至少一个隔离、导电层，所述层被设置在近接传感器的测量场中。用这个方法可以相对简单地制造具有上述优点的、根据本发明的控制元件。
附图说明
此外，结合附图更加详细说明本发明及其技术环境。应注意，图2示出本发明的特别优选的实施方式，但该实施方式不只局限于此。附图中：
图1示出非根据本发明的控制元件剖面图；
图2示出根据本发明的控制元件剖面图。
具体实施方式
图1表示非根据本发明的控制元件1的剖面图，包括近接传感器2，3，4。近接传感器2，3，4有电容器电极3，该电容器电极产生图1中指向上的测量场。借助于导线4将电容器电极3和评价及控制单元2导电地连接在一起。近接传感器2，3，4被布置在隔板或者电键罩子5的朝向操作者的表面上。为了装饰，给电键罩子5涂漆。评价及控制单元2用于检测由电容器电极3和外壳构成的电容器电容变化。例如，通过运动例如在测量场中手的接近影响电容变化。用评价及控制单元2预先确定的开关界限可以实现开关过程。近接传感器2，3，4的缺点为：由开关界限预先确定的开关距离非常强烈地取决于环境特征和进入测量场中的物体的情况以及操作人员的手和接近角度。例如，当皮肤表面潮湿时，开关距离增大。此外，通过磁滞现象表明电容式近接开关的反应能力。此外，而且根据电磁兼容性的观点，沿着操作人员方向反射的电磁测量场可以证实是否为临界的，并且其磁场强度不是任意提高的。应通过近接传感器实现接触检测，这是很困难的，因为待限定的开关界限由于环境条件(如温度，干扰场)而强烈波动。
在图2中与此相比示出根据本发明的控制元件的优选实施方式10。该控制元件同样包括近接传感器12，13，14。近接传感器12，13，14具有电容器电极13，该电容器电极产生在图2中示出的指向上的测量场。借助于导线14电容器电极13和评价及控制单元12导电地连接在一起。近接传感器12，13，14被布置在安装在隔板或者电键罩子15的朝向操作者的表面上。电键罩子15具有由第一个隔离、导电层11和涂覆在其上的第二个隔离、低导电层16组成的导电的层状结构。位于测量场中的隔离、导电层11，16的影响为：由近接传感器12，13，14产生的测量场在所述层11，16的、对着传感器12，13，14的侧面上急剧减小，且由此实现了关闭。如图所示，绝缘导电层11，16具有超过电容器电极3膨胀的膨胀量。
除此之外，作为操作面的导电层11，16的布置和成形影响：在接触所述层11，16时，在其上通过感应产生的载流子可以流出，并且可以通过评价以及控制单元12可以很好检测从中产生的不稳定的电容变化。因此可以改进开关过程的可靠性。可能减小环境和磁滞影响，因为在接触导电层11、16时由此出现的电容相对强烈的突变最终会导致结束开关过程。因此，通过根据本发明设计的电容近接传感器12，13，14变成触敏的控制元件10。

Claims (9)

1.一种控制元件(10)，具有：
包括至少一个电容器电极(13)的电容近接传感器(12，13，14)，用于在朝向操作者的相接区域内在所述控制元件(10)的控制表面处产生测量场，以及评价及控制电路(12)，且该评价及控制电路与所述电容器电极(13)导电连接，其中，借助于所述评价及控制电路(12)可以测定通过所述电容器电极(13)限定的电容，并且在所述电容变化时，完成开关过程，
其中，所述控制元件(10)的特征在于，在所述测量场内布置至少一个可导电的、电隔离层(11，16)，所述层形成接触面作为控制表面。
2.根据权利要求1所述的控制元件(10)，其特征在于，所述至少一个隔离、导电层(11，16)和所述评价及控制电路(12)被设计成：只在接触所述接触面的情况下，通过所述评价及控制电路(12)完成开关过程。
3.根据前述权利要求中任一项所述的控制元件(10)，其特征在于，所述控制元件(10)包括由多个导电、隔离层(11，16)组成的层状结构。
4.根据前述权利要求中任一项所述的控制元件(10)，其特征在于，所述导电、隔离层(11)或者所述层状结构(11，16)被形成作为所述控制元件(10)的隔板或者罩子(15)涂层。
5.根据前一权利要求所述的控制元件(10)，其特征在于，所述隔板或者罩子(15)被布置在近接传感器(12，13，14)和隔离、导电层(11)或者层状结构(11，16)之间。
6.根据前一权利要求所述的控制元件(10)，其特征在于，所述近接传感器(12，13，14)被补充地布置在所述隔板或者罩子(15)处。
7.根据前述权利要求中任一项所述的控制元件(10)，其特征在于，所述至少一个隔离、导电层(11，16)通过导电漆或者导电的聚偏二乙烯(PVD)形成。
8.汽车是通过根据前一权利要求所述的控制元件(10)表现其特征的。
9.一种控制元件的制造方法，具有装配步骤，在该方法中，电容式近接传感器具有至少一个电容器电极，用于在朝向操作者的相接区域内在所述控制元件的控制表面处产生一个测量场，且具有评价及控制电路，该评价及控制电路与所述电容器电极连接，所述电容式近接传感器安装在所述控制元件的隔板或者罩子下面，其中，借助于所述评价及控制电路可以测定由所述电容器电极确定的电容，且在所述电容变化时实现开关过程；
其特征在于涂层步骤，在所述涂层步骤中，所述隔板或者罩子应至少部分设置至少一个隔离、导电层，所述层被布置在所述近接传感器的测量场中，用于形成作为控制表面的接触面。
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