CN103152027A - 触摸开关装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种触摸开关装置(1)，其具备电极板(10)和控制基板(40)。电极板(10)由中继连接器(12)和连接检测布线(15)构成，中继连接器(12)具有夹着第一电极端子(13a)～(13e)设置的第一连接检测端子(14a)、(14b)，连接检测布线(15)由包围开关电极(11a)～(11e)及电极布线(16a)～(16e)的线路形成。控制基板(40)具有与中继连接器(12)连接的连接器(42)和基于第二连接检测端子(44a)、(44b)之间的电阻值检测出中继连接器(12)与连接器(42)的连接状况的连接状况检测电路(56)。该触摸开关装置能通过简单的构成高精度地检测电极板和控制基板间的连接不良。

Description

触摸开关装置

技术领域

本发明涉及检测由使用者的手指进行触摸操作的触摸开关装置。

背景技术

在现有技术中，已知有以下一种触摸开关装置(例如，参照专利文献1：日本特开2008－192336号公报)：将电极板(electrode sheet)粘贴到玻璃(电介质)背面，并将电极板的中继连接器连接到控制基板的连接器上，从而构成触摸开关装置，所述电极板通过使开关电极和中继连接器、以及将开关电极和中继连接器导通的布线图形成于聚酯薄膜(PET film)而构成。

在专利文献1中记载的触摸开关装置中，通过利用控制基板检测出由开关电极形成的电容的容量变化，来检测出使用者的手指(电介质)是否触碰到玻璃表面的开关操作部。

如专利文献1中记载的触摸开关装置，设定成将电极板的中继连接器连接在控制基板上的构成时，在中继连接器和控制基板之间一旦发生连接不良，导致在控制基板一侧无法检测出使用者的触摸操作。其结果，会出现无法对安装有触摸开关装置的产品(烹调器具等)进行操作的问题。

因此，虽然说可以考虑追加检测出电极板和控制基板之间的连接状况的功能，但是理想的是应该尽量避免由于追加功能而导致装置结构变复杂的情况。

发明内容

本发明是鉴于上述背景而完成的，目的在于提供一种通过简单的构成就能高精度地检测出电极板和控制基板之间的连接状况的触摸开关装置。

本发明是为了达到上述目的而完成的一种触摸开关装置，其特征在于具备：

电极板，由开关电极、第一连接部、电极布线和连接检测布线形成，所述第一连接部具有第一电极端子和夹着该第一电极端子设置的一对第一连接检测端子，所述电极布线将所述开关电极和所述第一电极端子之间导通，所述连接检测布线通过包围所述开关电极和所述电极布线的线路将所述一对第一连接检测端子之间导通；

电介质面板，其背面安装所述电极板，在该电介质面板表面的与所述开关电极相对的位置部分设定成让使用者操作的触摸操作部；和，

控制基板，具有第二连接部、开关操作检测部和连接状况检测部，所述第二连接部具有与所述第一连接部的所述第一电极端子连接的第二电极端子和与所述第一连接检测端子连接的一对第二连接检测端子，所述开关操作检测部通过经由所述第二电极端子检测由所述开关电极形成的电容的容量的变化，检测是否对所述触摸操作部进行了操作，所述连接状况检测部基于所述一对第二连接检测端子间的电阻值，检测所述第一连接部和所述第二连接部的连接状况(第一发明)。

根据第一发明，在所述电极板的所述第一连接部，所述一对第一连接检测端子夹着所述第一电极端子而形成，所述一对第一连接检测端子之间通过以包围所述开关电极和所述电极布线而配置的所述连接检测布线导通。通过以这种方式构成所述电极板，能够以不与所述开关电极、所述第一电极端子和所述电极布线发生交叉的形式配置所述一对第一连接检测端子以及所述连接检测布线。因此，能够将所述电极板制成单层的简单构造。而且，根据所述电极板的构成，能够抑制在将所述开关电极、所述第一电极端子及所述电极布线与所述一对第一连接检测端子及所述连接检测布线配置在附近的场合下形成的多余浮地电容，能够防止所述开关操作检测部针对是否操作了所述触摸操作部的误检测。

另外，根据第一发明，如果所述一对第二连接检测端子之间的电阻值是规定值以下的数值，则可以判断所述一对第二连接检测端子和所述一对第一连接检测端子之间的连接为良好。并且，在该情况下，能够期望夹在所述一对第二连接检测端子之间的所述第二电极端子和夹在所述一对第一连接检测端子之间的所述第一电极端子之间的连接也是良好的。因此，所述连接状况检测部基于所述一对第二连接检测端子之间的电阻值，能够高精度地检测出所述电极板的所述第一连接部与所述控制基板的所述第二连接部之间的连接状况。

另外，在所述第一发明中，所述触摸开关装置的特征在于所述一对第二连接检测端子的电位设定成比地电位高(第二发明)。

根据第二发明，通过将所述第二连接检测端子的电位设定得比地电位高，与所述第二连接检测端子连接的所述电极板的所述第一连接检测端子以及与所述第一连接检测端子导通的所述连接检测布线的电位也比地电位高。

所以，在所述开关电极和所述连接检测布线之间形成的电容所储存的电荷减少，因此，增大因是否对所述开关操作部进行触摸操作而在所述开关电极上形成的电容的容量变化，能够提高所述开关操作检测部针对是否对所述开关操作部进行了操作的检测精度。

附图说明

图1是表示触摸开关装置的构成图。

图2是表示触摸开关装置的电路图。

图3是表示开关操作检测电路的工作示意图。

符号说明

1：触摸开关装置；10：电极板；11a～11e：开关电极；12：中继连接器(第一连接部)；13a～13e：第一电极端子；14a，14b：第一连接检测端子；15：连接检测布线；16a～16e：电极布线；20：玻璃板(电介质面板)；21a～21e：触摸操作部；30：组装盒；40：控制基板；41a～41e：LED；42：连接器(第二连接部)；43a～43e：第二电极端子；44a，44b：第二连接检测端子；55：开关操作检测部；56：连接状况检测电路

具体实施方式

结合图1～图3说明本发明的实施方式。参照图1，本实施方式的触摸开关装置1通过以下方式构成：将电极板(electrode sheet)10紧贴安装在玻璃板20(相当于本发明的电介质面板)的背面，将容纳在组装盒(assy case)30内的控制基板40安装在电极板10下部，并使控制基板40的连接器42(相当于本发明的第二连接部)和电极板10的中继连接器12(相当于本发明的第一连接部)连接。

电极板10为FPC基板(FPC：Flexible printed circuits)，形成有开关电极11a～11e和中继连接器12。另外，在玻璃板20上设置描画有触摸标志的触摸操作部21a～21e。

电极板10和玻璃板20按以下方式定位：开关电极11a和触摸操作部21a相对、开关电极11b和触摸操作部21b相对、开关电极11c和触摸操作部21c相对、开关电极11d和触摸操作部21d相对、以及开关电极11e和触摸操作部21e相对。

因此，触摸操作部21a～21e通过静电容量型的触摸开关形成，利用控制基板40检测出使用者是否对触摸操作部21a～21e进行了触摸操作(使用者的手指是否触摸了触摸操作部21a～21e)。

在控制基板40上实装有五个LED41a～41e，并按以下方式对电极板10、组装盒(assy case)30以及控制基板40进行定位并固定：使LED41a位于开关电极11a的中央部位附近的正下方；使LED41b位于开关电极11b的中央部位附近的正下方；使LED41c位于开关电极11c的中央部位附近的正下方；使LED41d位于开关电极11d的中央部位附近的正下方；使LED41e位于开关电极11e的中央部位附近的正下方。因此，通过使LED41a～41e亮灯，能够让触摸操作部21a～21e发光。

另外，通过将电极板10的中继连接器12插入到实装在控制基板40上的连接器42(基板－FPC连接器)上，中继连接器12的各连接端子和连接器42的与所述各连接端子对应的各连接端子导通。

接着，参照图2，电极板10上除了形成有开关电极11a～11e和中继连接器12之外，还形成有连接检测布线15和电极布线16a～16e。中继连接器12形成为：五个第一电极端子13a～13e和夹着第一电极端子13a～13e设置的一对第一连接检测端子14a、14b平行地配置。

第一电极端子13a通过电极布线16a与开关电极11a导通。同样，第一电极端子13b通过电极布线16b与开关电极11b导通，第一电极端子13c通过电极布线16c与开关电极11c导通，第一电极端子13d通过电极布线16d与开关电极11d导通，第一电极端子13e通过电极布线16e与开关电极11e导通。

连接检测布线15形成为以下的布线图：通过包围开关电极11a～11e和电极布线16a～16e的线路，将一对第一连接检测端子14a、14b之间导通。在这种情况下，由于连接检测布线15不必跨越过开关电极11a～11e及电极布线16a～16e设置，能够将电极板10制成单层构造。

通过将电极板10制成单层构造，能够抑制将开关电极11a～11e、电极布线16a～16e、第一电极端子13a～13e、连接检测布线15以及第一连接检测端子14a、14b配置在附近的场合所形成的多余浮地电容。

控制基板40除了具有连接器42之外，还具有开关操作检测电路55(相当于本发明的开关操作检测部)、连接状况检测电路56(相当于本发明的连接状况检测部)和CPU57。开关操作检测电路55检测由开关电极11a～11e形成的各电容的容量，从而检测出使用者是否对各触摸操作部21a～21e(参照图1)进行了触摸操作。连接状况检测电路56检测出电极板10的中继连接器12与连接器42的连接状况。

连接器42构成为：五个第二电极端子43a～43e和夹着第二电极端子43a～43e设置的一对第二连接检测端子44a、44b平行地配置。连接器42的第二电极端子43a～43e及第二连接检测端子44a、44b的间距与电极板10的中继连接器12的第一电极端子13a～13e及第一连接检测端子14a、14b的间距相同。

通过将中继连接器12插入到连接器42中，中继连接器12的第一电极端子13a～13e及第一连接检测端子14a、14b和与连接器42对应的第二电极端子43a～43e及第二连接检测端子44a、44b导通。

第二连接检测端子44a经由电阻50与Vcc(直流高电位)的电位部连接，第二连接检测端子44b经由电阻51与地电位部连接。并且，在中继连接器12和连接器42连接正常时，一对第二连接检测端子44a、44b之间经由电极板10的连接检测布线15导通，第二连接检测端子44a、44b之间的电阻值几乎为零。

因此，在中继连接器12和连接器42连接正常时，第二连接检测端子44b的电压(相对接地电压的电压)Vs即为下式(1)中的Vok。

$\mathrm{Vok}=\frac{R2}{R1+R2}\×\mathrm{Vcc}\·\·\·\·\·\left(1\right)$

其中，R1：电阻50的电阻值；R2：电阻51的电阻值。

于此对应，在中继连接器12与连接器42脱开时，由于第二连接检测端子44a，44b之间成为绝缘状态，第二连接检测端子44b的电压Vs几乎为零。

此外，在中继连接器12被斜向插入于连接器42上时，与中继连接器12和连接器42脱开的情形相同，中继连接器12和连接器42之间的连接变得不充分时，第二连接检测端子44a、44b之间的电阻值变高。

所以，第二连接检测端子44b的电压Vs即为下式(2)的Vng(<Vok)。

$\mathrm{Vng}=\frac{R2}{R1+R2+\mathrm{Rc}}\&times;\mathrm{Vcc}\&CenterDot;\&CenterDot;\&CenterDot;\&CenterDot;\&CenterDot;\left(2\right)$

其中，R1：电阻50的电阻值；R2：电阻51的电阻值；Rc：第二连接检测端子44a、44b之间的电阻值。

因此，连接状况检测电路56将第二连接检测端子44b的电压Vs与阈值Vth(设定成比Vok低的电压)进行比较。并且，在Vs超过Vth(Vth<Vs)时，连接状况检测电路56向CPU57输出表示中继连接器12和连接器42间的连接为正常的信号。在Vs是Vth(Vs≤Vth)以下的数值时，连接状况检测电路56向CPU57输出表示中继连接器12和连接器42之间的连接为异常的信号。

在连接状况检测电路56向CPU57输入连接异常的信号时，CPU57通过亮灯、蜂鸣(未图示)来发出警报，让使用者认识到触摸开关装置1的不良。

这里，当夹着第二电极端子43a～43e设置的第二连接检测端子44a、44b之间是导通时，能够判定出：中继连接部12的第一连接检测端子14a和连接器42的第二连接检测端子44a是正常连接的；以及中继连接器12的第一连接检测端子14b和连接器42的第二连接检测端子44b是正常连接的。

并且，在这种情况下，能够期望被夹在第一连接检测端子14a、14b之间设置的第一电极端子13a～13e与被夹在第二连接检测端子44a、44b之间设置的第二电极端子43a～43e之间也是正常连接的。因此，在第二连接检测端子44b的电压Vs超过阈值Vth时，连接状况检测电路56能够高精度地检测出在电极板10上中继连接器12和控制基板40的连接器42是正常连接的。

另外，在触摸开关装置1例如被用作加热烹调器具的加热停止开关的情况下，在加热烹调中中继连接器12和连接器42之间的连接发生异常时，使用者无法操作加热停止开关来停止加热烹调。因此，也可以设置成：在由连接状况检测电路56检测出中继连接器12和连接器42之间连接发生异常时，强制停止加热烹调。

接着，参照图3，以检测出使用者对触摸操作部21a进行触摸操作的情形为例，来说明开关操作检测电路55的工作。另外，检测使用者对触摸操作部21b～21e进行触摸操作的情形时的工作也相同。

开关操作检测电路55检测开关电极11a和地电位部之间形成的电容(浮地电容)的容量。作为电容具有电容71、电容72和电容73等。在电极板10及控制基板40上的与开关电极11a导通的导通部60(电极布线16a等)和地电位部之间形成电容71；在开关电极11a和安装有触摸开关装置的金属壳体之间形成电容72；当使用者的手指F触摸到触摸操作部21a时在开关电极11a和手指F之间形成电容73。

在图3所示的例子中，在使用者的手指F没有触碰到触摸操作部21a时，由开关电极11a形成的电容的总容量是电容71的容量C1与电容72的容量C2的总和(C1+C2)。

于此对应，当使用者的手指F触碰到触摸操作部21a时，由于由开关电极11a和使用者的手指F形成电容73，由开关电极11a形成的电容的总容量增加到电容71的容量C1、电容72的容量C2以及电容73的容量C3的总和(C1+C2+C3)。

因此，开关操作检测电路55基于由开关电极11a形成的电容的总容量变化，检测出是否对触摸操作部21a进行了触摸操作。具体而言，开关操作检测电路55进行以下处理等来检测出是否对触摸操作部21a进行了触摸操作。该处理是指：对开关电极11a施加电压，根据对由开关电极11a形成的电容充电时流过电容的电荷量的差异，检测电容的总容量变化。

开关操作检测电路55将表示是否对触摸操作部21a进行了触摸操作的信号发送给CPU57。CPU57通过接收该信号来识别是否对触摸操作部21a进行了触摸操作。

这里，将地电位部布线在开关电极11a附近，在电容71、电容72容量增大时，由于使用者的手指触碰到触摸操作部21a时由开关电极11a形成的电容的总容量的变化变小，导致难以检测到是否有触摸操作。

所以，如图2所示，通过将连接检测布线15的电压设定成比地电位部高的Vok，能够减少流过容量C1的电容71及容量C2的电容72上的电荷量，提高检测是否有触摸操作的检测精度。

另外，在本实施方式中是通过将电极板10的中继连接器12插入到控制基板40的连接器42内，来连接电极板10和控制基板40。但是，不使用连接器42、而是将中继连接器12直接连接到控制基板40上来连接电极板10和控制基板40的方法也同样适用于本发明。

Claims (2)

1.一种触摸开关装置，其特征在于具备：

电极板，由开关电极、第一连接部、电极布线和连接检测布线形成，所述第一连接部具有第一电极端子和夹着该第一电极端子设置的一对第一连接检测端子，所述电极布线将所述开关电极和所述第一电极端子之间导通，所述连接检测布线通过包围所述开关电极和所述电极布线的线路将所述一对第一连接检测端子之间导通；

电介质面板，其背面安装所述电极板，在该电介质面板表面的与所述开关电极相对的位置部分设定成让使用者操作的触摸操作部；和，

控制基板，具有第二连接部、开关操作检测部和连接状况检测部，所述第二连接部具有与所述第一连接部的所述第一电极端子连接的第二电极端子和与所述第一连接检测端子连接的一对第二连接检测端子，所述开关操作检测部通过经由所述第二电极端子检测由所述开关电极形成的电容的容量的变化，检测是否对所述触摸操作部进行了操作，所述连接状况检测部基于所述一对第二连接检测端子间的电阻值，检测所述第一连接部和所述第二连接部的连接状况。

2.根据权利要求1所述的触摸开关装置，其特征在于，所述一对第二连接检测端子的电位设定成比地电位高。

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