CN102402324B - 显示组件、工业过程变送器组件和装配工业过程变送器的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种显示组件、工业过程变送器组件和装配工业过程变送器的方法。该显示组件包括：透明盖片、具有被布置为面对透明盖片的接触结构的显示罩、安装在显示罩上的接口组件、具有支撑部件和连接部件的电子元件板罩、以及可操作地结合在显示罩和电子元件板罩之间的偏置部件。连接部件将电子元件板罩机械地连接到显示罩，同时允许电子元件板罩和显示罩之间的轴向位移和旋转。偏置部件搁置在电子元件板罩的支撑部件上，并且偏置部件被配置以推动显示罩的接触结构与透明盖片物理地接触。接口组件包括用于提供数字显示的显示电路和用于通过透明盖片在所述数字显示处或者附近处提供触摸致动的触摸电路。
Description
技术领域
本发明涉及一种电容式触摸接口组件以其制造方法。
背景技术
工业过程变送器用在各种环境中的工业过程设备中。例如，工业过程变送器可以包括传感器以感测压力、温度、振动、流量或与工业过程相关的几乎任何其他参数，和/或可以包括管理、控制或以其他方式与工业过程相互作用的致动器或其他装置。许多工业过程设备位于腐蚀性环境中，或可能受到火灾、爆炸或振动的风险，并且因此，工业过程变送器一般必须被建造为防爆，并且以其他方式能够适宜承受操作环境条件。工业过程变送器可以无线或使用硬线连接与控制室、其他设备等通信，以帮助提供工业过程管理。典型地，工业过程变送器安装在所需的位置处，并且由位于安装位置的操作员使用编程设备进行配置。然而，这种编程设备会很昂贵，而且必须被运送到安装位置，用于由操作员使用。然而，还期望能够在不必移除变送器盖的情况下配置工业过程变送器，因为盖可能难以移除并且然后重新安装，并且盖移除不必要地将变送器的内部暴露到环境。
因此，需要提供适于工业过程变送器使用的本地操作员界面。
发明内容
根据发明的一种显示组件，包括透明盖片、具有被布置为面对透明盖片的接触结构的显示罩、安装在显示罩上的接口组件、具有支撑部件和连接部件的电子元件板罩、以及可操作地结合在显示罩和电子元件板罩之间的偏置部件。连接部件将电子元件板罩机械地连接到显示罩，同时允许电子元件板罩和显示罩之间的轴向位移和旋转。偏置部件搁置在电子元件板罩的支撑部件上，并且偏置部件被配置以推动显示罩的接触结构与透明盖片物理地接触。接口组件包括用于提供数字显示的显示电路和用于通过透明盖片在所述数字显示处或者附近处提供触摸致动的触摸电路。
根据本发明的另一个方面，提供了一种装配工业过程变送器的方法，所述方法包括下述步骤：
将第一罩和第二罩固定在一起，以使第一罩能够相对于第二罩移动，其中第一罩承载电容式触摸电路；
用紧固件将第二罩固定到外壳；
在电容式触摸电路上方将具有透明部分的盖螺纹地固定到外壳；和
将第一罩偏置成与盖接触，以使电容式触摸电路定位成邻近盖的透明部分。
附图说明
图1是说明包括根据本发明的工业过程变送器的工业过程管理系统的框图。
图2是工业过程变送器的部分的分解透视图。
图3是工业过程变送器的显示罩组件的透视图。
图4是工业过程变送器的电子元件板罩组件的透视图。
图5是固定在一起的显示罩组件和电子组件板组件的透视图。
图6是沿着图5的线6-6截取的固定在一起的显示罩组件和电子组件板组件的横截面视图。
图7是说明用于装配根据本发明的工业过程变送器的方法的过程图。
图8是工业过程变送器的一部分的平面图，显示本地操作员界面(LOI)组件的另一个实施方式。
图9是沿着图8的线9-9获得的图8的LOI组件的横截面视图。
虽然上述附图提供本发明的几个实施方式，但如在讨论中所提出的那样，也考虑其他的实施方式。在所有情况下，本公开内容通过表示而不是限制的方式呈现本发明。应该被理解，落入在本发明的原则的范围和精神内的许多其他的修改和实施方式可以由本领域技术人员设计。附图可以不按比例绘制。相同附图标记在整个附图中已经用来显示相同部分。
具体实施方式
工业过程变送器经常使用在将变送器暴露至腐蚀、火、爆炸、振动等其它极端条件的环境中。出于这个原因，工业过程变送器被特殊地构造以使它们能够适当地承受预期的运行条件。为此，工业过程变送器通常具有由耐久铸件和机加工金属材料制成的带有可螺纹地连接(即旋上)的盖的粗糙外壳。盖可以包括定位在本地接口组件之上的透明部分。为了满足防爆要求，该透明部分通常设置为相对厚的(例如，大约有10毫米或以上)一块玻璃。
理想地，在不从外壳移除盖和暴露工业过程变送器内部到环境的情况下使输入到达可以被致动的工业过程变送器。用具有一个或多个电传导板(或按钮)的触摸电路感测通过形成盖的透明部分的像玻璃或塑料的介电材料的电容信号是可行的。触摸电路的电传导板和人的手指(或其他附属物)形成由形成盖的透明部分的电介质分开的电容器。电容测量的信号强度与电介质相关，越高的介电分离材料造成信号检测越好。出于这个原因，盖的比较厚的透明部分对于信号强度可能是不可取的。而且，在电容器中的任何空气间隙将进一步减少信号强度，因此空气量应被最小化以保持可接受的信号水平。因此，期望减少或消除触摸电路和盖的玻璃之间的空气间隙。但是，由于工业生产过程变送器通常具有螺纹盖，其期望用于满足防爆要求，当将盖与变送器外壳结合(或脱开结合)时施加的扭矩有可能干扰、损害甚至破坏敏感的显示电路和/或触摸电路(如果盖接触电路)。如果电路与盖物理接触，振动也可能导致类似的损害。还应当指出，虽然除了电容类型之外的其它触摸接口也是可用的，但某些类型的触摸接口不适合在典型的工业过程环境中使用。例如，利用可变形层的触摸屏对于维持防爆工业过程变送器外壳可能是不希望的。
大体上，本发明提供了一种适于与被配置以满足诸如防爆的作业环境要求的工业过程变送器一起使用的显示组件。该工业过程变送器可以包括外壳、接口组件和具有定位在本地显示组件之上的透明部分的可拆除盖。接口组件包括用于提供视觉信息的显示的显示电路和用于通过透明盖片在被显示的视觉信息处或附近提供触摸致动的电容式触摸电路。在一个实施例中，接口组件配置在将芯片固定于玻璃上(COG)型配置中，电容式触摸电路定位在数字显示器上的，从而电容式触摸致动可以对应于作为由显示器提供的(并通过电容式触摸电路可见的)特定的视觉信息的函数的多种不同的输入。在其它实施方式中，电容式触摸电路提供一般定位在数字显示器的显示区域的外侧的一个或多个活动区域(即，按钮)，例如在数字显示器的外围。
在一些实施方式中，接口组件安装到显示罩，该显示罩具有被布置以面对透明盖片的接触结构(例如，外围脊或唇、多个凸缘等)。显示罩由包括连接部件的电子元件板罩支撑，该连接部件将电子元件板罩机械地连接到显示罩，同时允许它们之间进行轴向位移和旋转。电子元件板罩可用合适的紧固件连接到外壳。而且，诸如波形弹簧的偏置部件可操作地结合在显示罩和电子元件板罩之间。偏置部件搁在电子元件板罩的一部分上，并且被配置为推动显示罩的接触结构与透明盖片物理接触。
而且，在一些实施方式中，可以完全消除空气间隙。电容式触摸电路的按钮可以嵌入物理接触暴露到用户的透明盖片的罩，以使电容式触摸区域路径可以通过单独的固体材料从用户的附属肢体延伸到所选择的一个按钮。这样的配置可以任选地与其他实施方式的部件结合使用，诸如与偏置部件结合使用以推动罩和透明盖片之间的物理接触。
图1是说明工业过程管理系统20的框图，其包括工业过程22、工业过程变送器24和控制室26。工业过程变送器24包括一个传感器/执行器28和本地操作员界面(LOI)组件32，该本地操作员界面(LOI)组件32包括电容式触摸电路34和显示电路36。还设置控制电路38。
控制室26可以包括用于管理和控制工业过程22以及用于收集和分析来自工业过程变送器24的数据的显示屏、处理器、存储器、资源管理或控制软件(例如从美国明尼苏达州Chanhassen的EmersonProcess Management(艾默生过程管理公司)可获得的AMS套件和软件)，和其他组件。
传感器/执行器28被定位以与工业过程22相互作用。在各种实施方式中，传感器/执行器28可配置以感应压力、温度、振动、流量或与工业过程22相关的几乎任何其他参数，和/或可以包括管理、控制或以其他方式与工业进程22相互作用的致动器或其他设备。控制电路38电连接到传感器/执行器28，并且可以是用于控制传感器/致动器28的操作、收集数据、处理数据等任何合适的配置。应该指出，在替代实施方式中，可以实现为多个离散电路组件，并且可以为传感器/执行器28设置单独的控制电路(未显示)。
LOI组件32包括：触摸电路34，其可以是由操作员触摸致动的任何合适的配置；和显示电路36，其可以配置为具有可选背光功能的一个或多个液晶显示器(LCD)，或者配置为能够产生视觉输出的任何其他类型的数字或模拟显示器。在一个实施方式中，触摸电路34提供由电传导板(或按钮)限定的一个或多个触摸可致动区域，其用于与定位在触摸电路34的任何这些地区附近的操作员的附属肢体(如手指)选择性地形成电容器。以此方式，触摸电路34可以以已知的方式提供电容式触摸致动。应理解，限定触摸电路34的触摸可致动区域的电传导板或按钮可以具有任何合适的配置，以适合特定的应用需要。在一个实施例中，触摸电路34可以具有被支撑在玻璃层上的大致透明的迹线(如由铟锡氧化物材料制成)，触摸电路34的至少一部分定位在显示电路36之上(即在其顶部上)，以便通过触摸电路34可看见显示电路36。这允许显示电路36基本上显示任何信息，并且允许触摸电路34的触摸可致动区域接收与在触摸电路34的每个按钮处显示的信息相关的各种不同的输入。以此方式，LOI组件32提供动态操作员界面，其可以显示各种信息并且在相对小的区域内接收各种输入。本领域技术人员应理解，为特定的应用所需，可以通过LOI组件32提供任何合适的菜单和显示布局。在可替换实施方式中，触摸电路34和显示电路36可以定位彼此相邻，或者在其它布置中，不是直接地在另一个的顶部上。而且，在一些实施方式中，触摸电路34和显示电路36可以每一个具有将芯片固定于玻璃上(COG)型配置。
控制电路38控制触摸电路34和显示电路36两者的操作。例如，控制电路38可以控制在显示电路36上的显示的产生，以及触摸电路34的操作员致动的识别和处理。控制电路38可以包括一个或多个常规配置的处理器。
工业过程变送器24可以与控制室26通信。工业过程变送器24和控制室26之间的通信可以通过任何合适的无线或硬线连接。而且，与控制室26的通信可以是直接的或通过许多中间设备(未显示)的网络。控制电路38可以帮助管理和控制至和来自业过程变送器24的通信。
工业过程变送器24可以包括在图1中没有特别显示的附加部件。而且，应理解，工业过程变送器24的特定配置可以为特定的应用需要而变化。
图2是工业过程变送器24的一个实施方式的部分的分解透视图。如图2所示，工业过程变送器24包括外壳40、电子元件板42、电子元件板罩44、偏置部件46、显示罩48、支座50、柔性电路52、LOI组件32、标签56和盖58。
外壳40可以具有大致圆筒形。外壳可以由任何合适的材料制成，如由金属或聚合物材料制成。可以使用已知的制造工艺制造外壳40，诸如铸造、机械加工和模制工艺，或任何其他合适的制造工艺。盖58包括覆盖底座60和透明盖片62。盖底座60可由金属材料、聚合物材料或其他合适的材料制成，并且具有大致圆筒形。透明盖片62固定到盖底座60，并且可以由大约10毫米或更厚的玻璃制成。螺纹64A形成在盖底座60上，用于在相应的外壳螺纹64B处将盖58螺纹地结合到外壳40。可设置合适的密封(如O型圈、垫片等)(未显示)用于在盖58结合到外壳40时将工业过程变送器24与外部环境密封隔开。在所示的实施方式中，盖58和外壳，当结合在一起时，为工业过程变送器24提供密封的、防火和防爆外壳
在一般情况下，LOI组件32是由支座50支撑，支座50又连接到显示罩48。LOI组件32结合触摸电路34和显示电路36，触摸电路34和显示电路36中的每一个都可以每个设置在合适数量的玻璃层上。支座50可以由聚合物材料模制而成，并且提供支撑结构，以在工业过程变送器24的装配过程中简化LOI组件32的处理。标签56在被布置以面对透明盖片62的一侧处贴在LOI组件32上，并且能够提供所需的视觉指示。偏置部件46可以是弹簧或系列弹簧，如波形弹簧(例如，在约5.1毫米(0.2英寸)的工作高度处具有约89牛顿(20磅)的负载)，并且可操作地结合在显示罩48和电子元件板罩44之间。电子元件板42包括控制电路38，控制电路38可以包括处理器和任何已知配置的其他期望的电器元件，并且机械地固定到电子元件板罩44。电子元件板罩44以合适的紧固件65(例如，螺栓、螺丝等)固定到外壳40。
电子元件板42通过柔性电路52电连接到LOI组件32，柔性电路52延伸通过支座50、显示罩48和电子元件板罩44。虽然在图示的实施方式中，柔性电路52被配置为具有印刷在柔性电介质基板上的电迹线，但应理解，在可替换的实施方式中，柔性电路52可以具有任何合适的配置，诸如一组离散导线等。柔性电路52的至少部分可以布置成线圈形状，从而允许显示罩48相对于电子元件板罩44旋转，同时保持电连接。可以使用热压机各向异性导电胶连接(hot bar anisotropic glueconnection)将柔性电路52电连接到LOI组件32，并且柔性电路52可以进一步连接到电子元件板42。为了减少到柔性电路52的电连接上的应力，柔性电路52可以机械地固定LOI组件32部件，例如，通过拧入支座50上的通槽，或者被粘到支座50。电子元件板42还电连接到位于外壳40内的其它电路(未显示)。
图3是显示罩组件的实施方式的透视图。如图3所示，显示罩48的图示实施方式包括圆筒形部件66和大致中心定位的连接部件68，两者被设置为远离支座50朝向(见图2和5)。圆筒形部件66位于显示罩48的外径处或者附近。任选地，多个定位凹槽70沿着圆筒形部件66的内表面设置。在所示的实施方式中，十二个定位凹槽70彼此间隔约30度分开设置。在可替换实施方式中，可以以任何期望间隔(如15°间隔、45°间隔等)设计任何期望数量的定位凹槽70。停止件72定位在圆筒形部件66的外表面处，用于帮助限制显示罩48的旋转，如将在后面进一步解释的那样。显示罩48还包括在与圆筒形部件66相对的侧面处从显示罩48突出的凸起结构74。在所示的实施方式中，凸起结构74是在显示罩48的外周处的连续脊，虽然在可替换的实施方式中可以是其他配置(例如不连续的脊、多个“凸块”或几乎任何形状的一个或多个突起)。而且，显示罩48有柔性电路52可以通过其中的开口76(柔性电路52还通过支座50中的开口78)。显示罩48可由聚合物材料模制。如图3所示，柔性电路52可以包括固位部件79，其利于将柔性电路板52电连接至电子元件板42。
图4是电子元件板组件的实施方式的透视图。如图4所示，电子元件板罩44的图示实施方式包括圆筒形部件80、支撑部件82(即槽脊(land))、连接部件84、一个或多个定位突出部86和停止件88。电子元件板罩44还有柔性电路52可以通过其中的开口90。连接部件84中心地定位，并且在图示的实施方式中包括一对弹性叉形部件，其被配置为提供与显示罩48的连接部件68的“搭扣”结合。在可替换实施方式中，可以利用连接部件68和84之间的螺丝或其他类型结合。连接部件68和连接部件84之间的结合允许旋转和轴向移动(顺时针和逆时针)，同时仍然将电子元件板罩44和显示罩48机械地固定在一起。旋转轴线由连接部件68和84限定。圆筒形部件80从连接部件84向外径向地定位，支撑部件82毗邻并且从圆筒形部件80径向向外定位。偏置部件46围绕圆筒形部件80定位，并且搁在支撑部件82上。如图4所示，8个有角度地分开的定位突出部86毗邻支撑部件82定位。每个定位突出部86是弹性部件，其被配置为与在显示罩48中的定位凹槽70结合，以便以由定位凹槽70和定位突出部86之间的间隔限定的增量推动显示罩48相对于电子罩44的旋转。定位突出部86和定位凹槽70也有利于减少显示罩48的由当盖58螺纹地结合外壳40或从外壳40脱开结合时产生的扭矩引起不期望的旋转的风险。在可替换实施方式中，定位凹槽70和定位突出部86可以省略。停止件88靠近定位突出部86并且从定位突出部86径向向外定位，并且被配置为与在显示屏48上的停止件72配合以限制显示罩48相对于电子元件板罩44的旋转(见图5)。例如，在一个实施方式中，停止件72和88可以将显示罩48相对于电子元件板罩44的旋转限制至约330度的范围。旋转限制有助于防止LOI组件32的电连接的断开或损坏。电子元件板罩44可从聚合物材料模制。
图5是固定在一起的显示罩组件和电子元件板组件的透视图。如图5所示，显示罩48与电子元件板罩44结合。而且，安装在支座50上的LOI组件32固定到显示罩48。LOI组件32和支座50相对于显示罩48的接触结构74的外部范围(outer extent)凹进。这样一来，接触结构74是LOI32组件的最远的延伸部分，并且可以被配置为组件LOI32的物理接触工业过程变送器24的盖58的唯一部分。LOI32组件从接触结构74的外部范围凹进的距离可以被相对精密地控制，以便将盖58的透明部分62和LOI组件32之间的空气间隙(其大致对应于LOI组件32从接触结构74的外部范围凹进的距离)保持为小值但是非零值。而且，当盖58螺纹地结合至外壳40或从外壳40脱开结合时，来自盖58的旋转的扭矩施加在显示罩48的接触结构74上而不是相对敏感的LOI组件32上。
当显示罩48和电子元件板罩44连接在一起时，偏置部件46推动显示罩48和电子元件板罩44在轴向方向上远离对方。当盖58与外壳40完全地结合时，透明盖片62接触显示罩48的接触结构74，并移动显示罩48更靠近电子元件板罩44，压缩偏置部件46。在盖58结合至外壳40时，偏置部件46的偏置力推动显示罩48连续接触透明盖片62。当盖58从外壳40脱开结合时，偏置部件46推动显示罩远离电子元件板罩44，直到由连接零件68和84施加轴向运动限制。
图6是沿着图5的线6-6截取的固定在一起的显示罩组件和电子元件板组件的横截面视图。如图6所示，显示罩48包括偏置部件46可以搁置在其上的支撑部件92(即槽脊)。而且，柔性电路52用无插拔力(ZIF)连接器94(可从日本京都Kyocera公司获得)电连接到电子元件板42。应该指出，为了简化，在没有剖面线(cross-hatching)的情况下载图6中示出LOI 32组件。
图7是说明用于装配工业过程变送器24的方法的一个实施方式的过程图。最初，柔性电路52电连接到LOI组件32(步骤100)，并且LOI组件32固定到支座50(步骤102)。步骤100和102可以以任何合适的顺序执行。步骤100可以包括将柔性电路52热封至LOI组件32。此时还可以将柔性电路52机械地固定到支座50，诸如通过(threaded through)开口78，粘附到支座50等。可以将LOI组件32、柔性电路52和支座50作为后续组装步骤相对容易处理的一个单元一起设置。
接下来，支座50(LOI组件32支撑在其上)固定到显示罩48(步骤104)。在步骤104，柔性电路52通过显示罩48中的开口76。偏置部件46然后被定位以搁在电子元件板罩44的支撑部件82上(步骤106)，并且柔性电路52被机械地固定到电子元件板罩44(步骤108)。在柔性电路52上的定位部件(例如，附加的定位部件，如部件79)可被配置以允许柔性电路52的端部基本上单向插入穿过电子元件板罩44中的开口90，此后将柔性电路52机械地定位在开口90内。但是，可以使用任何合适的机械附件。一旦柔性电路52固定到电子元件板罩44，则显示罩48和电子元件板罩44彼此相对旋转(例如约540°)以将柔性电路52设置成期望的线圈形状(步骤110)。然后连接部件68和84被结合以将显示罩48和电子元件板罩44固定在一起(步骤112)。
在显示罩48和电子元件板罩44固定在一起的情况下，柔性电路52电连接到电子元件板42(步骤114)。在步骤114，电子元件板42也可以被机械地固定到电子元件板罩44，如采用搭扣锁定连接。接下来，用紧固件65将电子元件板罩44固定到外壳40(步骤116)。而且，标签56粘贴到LOI组件32(步骤118)。可以在任何时间涂敷标签，并且在可替换实施方式中可以在装配过程的早期阶段涂敷标签。
接下来，显示罩48相对于电子元件板罩44和外壳40旋转以将LOI组件32定位在用于操作者观看的所需方位处(步骤120)，并且盖58与外壳40螺纹结合(步骤122)。盖58与外壳40的结合使透明盖片62与显示罩48的接触结构74接触，并且导致偏置部件42的压缩，以帮助保持显示罩48的接触结构74和盖58的透明罩62之间的物理接触。显示罩48在步骤120的旋转可以在安装工业过程变送器用于在所需位置操作之前或之后发生。而且，盖58可以在之后被移除用于显示罩48和LOI组件32的方位的进一步旋转调整。
应当指出的是，根据本发明的工业过程变送器24的组装可以包括没有专门提及的其他步骤。而且，在该方法的替换实施方式中，可以根据需要改变特定装配步骤的顺序。
图8是工业过程变送器24的一部分的图示图，显示LOI组件232的另一个实施方式和盖58，盖58包括盖底座60和透明盖片62。盖58可以有类似前面描述的实施方式的配置。图9是沿着图8的线9-9获得的透明盖片62的一部分和LOI组件232的横截面视图。在图示的实施方式中，LOI组件232包括触摸电路34(例如，电容式触摸电路)、显示电路36、和具有接触结构274的显示罩248。显示电路36(为了简便起见，仅在图9中示意地显示)安装在显示罩248上并且由显示罩248支撑，并且限定观察区域296。在图示的实施方式中，观察区域296是位于显示电路36的中部处的能够产生数字显示的八角区域。在进一步的实施方式中，观察区域296可以具有期望用于特定的应用的几乎任何配置。显示电路36可以结合一个或多个液晶LCD屏或其他合适的显示器。到显示电路36的电连接(虽然在图8和9中没有显示)可以以任何适当的方式实现，如以前关于其他实施方式所讨论的。
在图示的所示实施方式中的接触结构274定位在显示电路36的外围处或其附近，而且，更特别地，在外面邻近显示电路36的观察区域296的周边。在所示的实施方式中，接触结构274是具有大致圆环形状的连续脊，并具有中央开口，该中央开口允许通过透明盖片块62可看见显示电路36的观察区域296。在其他实施方式中，接触结构274可以是间断的，并且可以具有几乎任何合适的配置。透明盖片62限定外表面62E和相对的内表面62I。接触结构274被定位以物理地接触透明盖62的内表面62I。例如类似于如上所述但没有在图8和9显示的偏置部件46或与偏置部件46相同的偏置部件，可用于推动显示罩248的接触结构274靠着透明盖片62。可替换地，可以通过任何合适的手段将接触结构274定位成与透明盖片62接触。显示罩(包括接触结构274)可以由合适的聚合物材料或相对低的介电材料制成。
一个或多个腔298形成在显示罩248中。在所示的实施方式中，四个大致相等地分开的腔298沿着接触结构274的内侧形成。在可替换实施方式中，腔298可以定位在接触结构274的外侧处、可以在接触结构的内侧和外侧之间一直延伸、可以相等地间隔，或者与图示的配置不同。电传导按钮300至少部分地定位在每个腔298内。按钮300因而嵌入显示罩248中以形成触摸电路34的触摸敏感区域，以允许由用户进行的电容式触摸致动，如将更详细地说明的那样。在这方面，通常通过透明盖片62将不能看见按钮300，而是将由显示罩248的材料隐藏按钮300。按钮300可以具有特定应用所需的任何合适的形状。按钮300可以是金属材料层，并且可以以任何适当的方式制成。例如，按钮300可以形成为冲压金属件，其插入腔298或与显示罩248的材料包覆成型(overmoled)以同时限定腔298，或可以做成溅射在显示罩248的材料上的金属材料。在一些实施方式中，按钮300和透明盖片62之间的间距可以小于或等于约0.0254毫米(0.001英寸)。如之前的实施方式一样，标签(未显示)可以设置在显示罩248并且设置在和按钮300的位置之上以方便使用。
电容式触摸静电场路径302可以形成在透明盖片62的外表面62E处的用户手指304与任何按钮300之间。在所示的实施方式中，场路径(field path)302可以从用户的附属肢体304大致线性地延伸通过透明盖片62，并且通过显示罩248的至少一部分(例如通过接触部件274的一部分)到所选的一个按钮300。透明盖片62的外表面62E和选定的按钮300之间的场路径302一般地仅通过固定材料，而且更特别地，不必交叉空隙，否则将趋于减少电容式触摸敏感度。因此，在图8和9的图示实施方式中，空气间隙可以被完全消除。而且，由于按钮300可以定位在显示电路36的外围，因此不需要触摸电路是透明的或定位在玻璃支撑结构上，这可以帮助促进和简化制造。
本领域普通技术人员应理解，本发明提供了许多好处和利益。例如，用根据本发明的触摸屏显示组件，降低了各种工业过程变送器元件的容差变化对本地显示组件的操作的负面影响。特别地，安装到变送器外壳的被固定的刚性本地显示组件将包括由铸件和机械加工的外壳上的安装表面、每个模制的罩(在某些应用中每个约+/-0.254毫米)以及LOI组件电路引起的容差变化。该组件的整个容差变化会是重要的，并且可以使本地显示组件电路和变送器盖之间的小的控制良好的空气间隙的设置不可行。然而，本发明的偏置部件可以帮助安装显示组件电路的显示罩以小的和相对控制良好的距离接近变送器盖的透明部分，以帮助提供相对良好的触摸感应，同时降低变送器外壳上的振动或扭矩会损坏LOI组件电路的风险。而且，本发明的实施例可以允许消除工业过程变送器的电容式触摸接口中的空隙，以增加电容触摸灵敏度，同时仍保持防爆和环境密封的外壳。
虽然已经参照示例的实施方式描述本发明，本领域技术人员应理解，在没有背离本发明的范围的情况下，可以进行各种变化并且等同物可以代替其元件。另外，可以进行许多修改，以在没有背离其实质范围的情况下使特定情况或材料适应本发明的教导。因此，期望的是，本发明不限于所公开的特定实施方式，但本发明将包括落入附后权利要求的范围内的全部实施方式。例如，工业过程变送器的特定形状可以根据特定应用需要而改变，并且显示电路和/或触摸电路的特定配置可以根据特定应用需要而改变。
Claims (32)
1.一种显示组件，包括：
透明盖片；
显示罩，具有被布置以面对透明盖片的接触结构；
安装在显示罩上的接口组件，所述接口组件包括：
显示电路，用于提供数字显示；和
触摸电路，用于通过透明盖片在数字显示处或者在数字显示附近提供触摸致动；
电子元件板罩，具有支撑部件和连接部件，其中连接部件将电子元件板罩机械地连接到显示罩，同时允许电子元件板罩和显示罩之间的轴向位移和旋转；和
偏置部件，能够操作地结合在显示罩和电子元件板罩之间，其中偏置部件搁置在电子元件板罩的支撑部件上，并且其中，偏置部件被配置为推动显示罩的接触结构与透明盖片物理地接触。
2.根据权利要求1所述的显示组件，其中透明盖片包括至少10毫米厚的玻璃。
3.根据权利要求1所述的显示组件，还包括：
外壳；和
盖底座，其中透明盖片固定到盖底座，并且其中盖底座螺纹地固定到外壳。
4.根据权利要求3所述的显示组件，其中，电子元件板罩固定地紧固到外壳。
5.根据权利要求1所述的显示组件，还包括：
机械停止件，用于限制显示罩相对于电子元件板罩的旋转。
6.根据权利要求1所述的显示组件，其中显示罩能够以30°的增量相对于电子元件板罩旋转。
7.根据权利要求1所述的显示组件，其中接触结构包括在显示罩的周边处的脊状部。
8.根据权利要求1所述的显示组件，还包括：
电连接到接口组件的柔性部件，用于将显示电路和触摸电路中的至少一个可操作地连接到远程设置的控制电路。
9.根据权利要求8所述的显示组件，其中柔性部件的至少一部分布置成线圈形状。
10.根据权利要求1所述的显示组件，还包括：
靠近支撑部件从电子元件板罩突出的多个对齐部件，其中所述对齐部件邻近显示罩的外围部分延伸以促进电子元件板罩和显示罩之间的对齐。
11.根据权利要求1所述的显示组件，其中透明盖片是可拆除的，并且其中，连接部件保持显示罩，以使当透明盖片被移除时偏置部件被压缩。
12.根据权利要求1所述的显示组件，其中接口组件包括显示玻璃，显示玻璃定位在离透明盖片0.51-0.76毫米的范围内。
13.根据权利要求1所述的显示组件，还包括：
支座，其中接口组件安装到支座，并且其中支座固定到显示罩。
14.根据权利要求1所述的显示组件，其中偏置部件包括波形弹簧。
15.根据权利要求1所述的显示组件，其中触摸电路包括：
至少部分地嵌入显示罩的一部分中的电传导按钮，其中该电传导按钮定位在所述数字显示的外围处，并且接近显示罩的接触结构。
16.一种工业过程变送器组件，包括：
外壳；
盖，包括：
透明盖片；和
盖底座，其中透明盖片固定到盖底座，并且其中，盖底座螺纹地固定到外壳；
显示罩，具有被布置以面对盖的透明盖片的接触结构；
安装在显示罩上的接口组件，所述接口组件包括：
显示电路，用于提供数字显示；
电容式触摸电路，用于通过透明盖片在数字显示处或在数字显示附近提供触摸致动；
电子元件板罩，具有支撑部件和连接部件，其中连接部件将电子元件板罩机械地连接到显示罩，同时允许电子元件板罩和显示罩之间的轴向位移和旋转，并且其中，电子元件板罩固定地紧固到外壳；和
弹簧，可操作地结合在显示罩和电子元件板罩之间，其中，弹簧搁置在电子元件板罩的支撑部件上，并且其中，弹簧被配置为推动显示罩的接触结构物理地接触透明盖片。
17.根据权利要求16所述的工业过程变送器组件，还包括：
机械停止件，用于限制显示罩相对于电子元件板罩的旋转。
18.根据权利要求16所述的工业过程变送器组件，其中接触结构包括在显示罩的周边处的脊状部。
19.根据权利要求16所述的工业过程变送器组件，其中接口组件具有将芯片固定于玻璃上的配置，并且接口组件的显示玻璃定位在离透明盖片0.51-0.76毫米的范围内。
20.根据权利要求16所述的工业过程变送器组件，进一步包括：
支座，其中接口组件安装到支座，并且其中支座固定到显示罩。
21.根据权利要求16所述的工业过程变送器组件，其中，弹簧是波形弹簧。
22.根据权利要求16所述的工业过程变送器组件，其中电容式触摸电路包括：
至少部分地嵌入显示罩的一部分中的电传导按钮，其中该电传导按钮定位在所述数字显示的外围处并且接近显示罩的接触结构，从而该电传导按钮由固体材料与透明盖片隔开。
23.一种装配根据权利要求16所述的工业过程变送器组件的方法，所述方法包括下述步骤：
将所述显示罩和所述电子元件板罩固定在一起，以使所述显示罩能够相对于所述电子元件板罩移动，其中所述显示罩承载所述电容式触摸电路；
用紧固件将所述电子元件板罩固定到外壳；
在电容式触摸电路上方将具有所述透明盖片的所述盖螺纹地固定到外壳；和
将所述显示罩偏置成与所述盖接触，以使电容式触摸电路定位成邻近所述盖的透明盖片。
24.根据权利要求23所述的方法，还包括下述步骤：
在将盖螺纹地固定到外壳之前，相对于所述电子元件板罩旋转所述显示罩以相对于外壳定向电容式触摸电路。
25.根据权利要求23所述的方法，还包括下述步骤：
在将所述显示罩和所述电子元件板罩固定在一起的步骤之前，相对于所述电子元件板罩旋转所述显示罩，以盘绕在所述显示罩和所述电子元件板罩之间延伸的柔性电路。
26.一种显示组件，包括：
透明盖片，具有外表面和相对的内表面；
显示罩，具有被布置成与透明盖片的内表面物理地接触的接触结构；
安装在显示罩上的显示电路，用于通过透明盖片提供数字显示；和
电容式触摸电路，用于通过透明盖片提供电容触摸致动，该电容式触摸电路包括定位在数字显示的显示区域的外侧且位于所述数字显示的外围处的电传导按钮，其中电传导按钮至少部分地嵌入显示罩的一部分中，以便形成大致线性地穿过透明盖片并穿过显示罩到电传导按钮而不必交叉否则将趋于减少电容式触摸敏感度的空隙的电容式触摸场路径。
27.根据权利要求26所述的显示组件，其中电传导按钮嵌入在显示罩的接触结构内。
28.根据权利要求26所述的显示组件，其中显示罩包括聚合物材料。
29.根据权利要求26所述的显示组件，还包括：
电子元件板罩，具有支撑部件和连接部件，其中连接部件将电子元件板罩机械地连接到显示罩，同时允许电子元件板罩和显示罩之间的轴向位移和旋转；和
偏置部件，可操作地结合在显示罩和电子元件板罩之间，其中偏置部件搁置在电子元件板罩的支撑部件上，并且其中，偏置部件被配置为推动显示罩的接触结构与透明盖片物理地接触。
30.根据权利要求26所述的显示组件，其中电传导按钮包括金属材料层。
31.根据权利要求26所述的显示组件，还包括：
外壳；和
盖底座，其中透明盖片固定到盖底座，并且其中，盖底座螺纹地固定到外壳。
32.根据权利要求26所述的显示组件，其中透明盖片包括至少10毫米厚的玻璃。
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