CN103597747B - 开关 - Google Patents

Abstract

根据本公开的各种实施例的开关包括被构造成控制与该开关相关联的功能的机械致动器和被联接到该致动器的面。该面被构造成响应于施加于该面的至少一部分的力而下陷，由此，该面的下陷接合该致动器以控制与该开关相关联的功能。该面包括多个区段，每个区段用于控制与该开关相关联的相应附加功能。相应电容性触摸传感器被联接到所述多个区段的每个相应区段，其中，每个电容性触摸传感器被构造成响应于检测到人类皮肤与其相应区段接触而控制与该区段相关联的功能。

Description

开关

相关申请的交叉引用

本申请要求2011年6月15日提交且名称为“SWITCH”的美国专利申请序号13/161,358的优先权，其全部内容被通过引用结合到本文中。

背景技术

开关在多种领域和应用中使用。例如，开关常常被用来控制灯功能，诸如开启和关闭灯并控制光的强度（即，变暗）。用于照明控制的常见类型的开关被称为“摇臂开关”，其中，随着开关的一半被压入，另一半伸出，并且反之亦然。然而，为了适当地操作摇臂开关，当向开关的面施加力时要求一定程度的特定性。例如，如果未向摇臂开关的正确部分（即，开关的特定的一半）施加力，则开关将不会适当地进行枢转。视力减弱或手的灵巧性降低的人、或者穿戴假肢的人或者尝试用手指以外的任何物体（例如，当人的手抓满东西时用肘）来操纵开关的人可能并不容易向开关施加准确的力。

一些开关包括电容性触摸技术，其在使用者的人类皮肤接触开关面时而不是开关的机械下陷时控制与开关相关联的功能。虽然电容性触摸开关操作起来可能不需要与某些机械开关（诸如上述摇臂开关）相同水平的灵巧性，但电容性触摸开关也有可能在被假肢触摸时无法操作。类似地，某些电容性触摸开关可能不能识别肘的皮肤，或者在使用者戴着手套时无法适当地操作。

本公开中的实施例解决了这些及其他问题。

发明内容

根据本公开的各种实施例的开关包括被构造成控制与所述开关相关联的功能的机械致动器以及被联接到所述致动器的面。所述面被构造成响应于施加到所述面的至少一部分的力而下陷，由此，所述面的下陷接合所述致动器以控制与所述开关相关联的功能。所述面包括多个区段，每个区段用于控制与所述开关相关联的相应附加功能。相应触摸传感器被联接到所述多个区段中的每个相应区段，其中，每个触摸传感器被构造成响应于检测到人类皮肤与其相应区段接触而控制与该区段相关联的功能。

一种用于制造根据本公开的各种方面的开关的方法包括：提供机械致动器，所述机械致动器被构造成控制与所述开关相关联的功能；以及将面联接到所述致动器。所述面被构造成响应于施加到所述面的至少一部分的力而下陷，由此，所述面的下陷接合所述致动器以控制与所述开关相关联的功能，其中，所述面包括多个区段，每个区段用于控制与所述开关相关联的相应附加功能。所述方法还包括将相应触摸传感器联接到所述多个区段中的每个相应区段，其中，每个触摸传感器被构造成响应于检测到人类皮肤与其相应区段接触而控制与该区段相关联的功能。

应理解的是前面的一般性描述和以下详细描述仅仅是示例性和说明性的，而不对所要求保护的本公开产生限制。

附图说明

当结合说明性附图来考虑时，通过参考详细描述和权利要求能够得到对本公开的实施例的更全面理解。

图1和2示出根据本公开的各种实施例的示例性开关的各部分。

图3示出了根据各种实施例的开关面的示例性实施例。

图4示出被联接到图3中的开关面的示例性支承体（backer）。

图5示出了图3中的开关面的背部。

图6示出根据各种实施例的另一示例性开关。

具体实施方式

本文中的示例性实施例的详细描述对附图进行参考，附图以图示的方式示出了示例性实施例及其最佳方式。虽然足够详细地描述了这些示例性实施例以使得本领域技术人员能够实施本公开，但应理解的是在不脱离本公开的精神和范围的情况下可以实现其他实施例并且可以进行逻辑和机械的修改。因此，本文中的详细描述仅仅是为了举例说明而非限制而给出的。例如，任何方法或过程描述中记载的步骤可以按照任何顺序来执行，并且不限于所给出的顺序。此外，任何功能或步骤可以被外包给一个或多个第三方或由其执行。此外，对单数的任何参考包括复数的实施例，并且对不止一个部件的任何参考可以包括单数的实施例。

在本文中的详细描述中，对“一个实施例”、“实施例”、“示例性实施例”等的参考指示所述实施例可以包括特定的特征、结构或特性，但是每个实施例可能不一定包括该特定特征、结构或特性。此外，每个短语不一定参考同一实施例。此外，当结合实施例来描述特定特征、结构或特性时，认为根据其他实施例（无论是否明确地描述）来实现此类特征、结构或特性在本领域的技术人员的知识范围内。在阅读本描述之后，如何在替代实施例中实现本公开对于本领域的技术人员而言将是显而易见的。

在各种实施例中，使用本文所述的各种特定机器来实现本文所述的方法。可以以任何适当的组合使用以下特定机器以及稍后开发的那些来实现本文所述的方法，如本领域的技术人员将立即认识到的。此外，如根据本公开可明确的，本文所描述的方法可导致某些物品的各种变换。

示例性开关

图1示出根据本公开的各种实施例的示例性开关的一部分。在本实施例中，机械致动器100包括被铰接点130联接在一起的两个臂110、120。臂110和120在四个固定铰接点140处被联接到开关主体160。

如图2中进一步所示，面200被联接到致动器100。在本实施例中，面200经由四个支架210而附接到致动器100，四个支架210被附接到四个凸出的铰接点150。面200和致动器100可以被永久地联接在一起或可去除地联接在一起。特别地，将面200构造成被可去除地联接到致动器100允许安装具有自定义标签/雕刻的面并且允许在不替换整个开关的情况下替换开关的有缺陷的面。尽管常规开关可以提供开关的一般名称或描述，但根据本公开的实施例的开关的使用者能够对其开关的面进行自定义以更好地反映每个相应开关的（一个或多个）功能。在一个实施例中，将可去除面与廉价膜组合以形成多个区段有助于提供廉价方式在不需要替换开关的其他部件的情况下对开关进行再构造和/或再加标签。

面200被构造成响应于施加于面200的至少一部分的力而下陷。面200的下陷进而接合致动器100以控制与开关相关联的功能。根据本公开的实施例的开关可以与任何数目和类型的不同设备相结合地操作，并且致动器100可以被构造成控制此类设备的任何期望的（一个或多个）功能，例如激活、去激活照明设备或多个照明设备（例如，在一个区域中）以及对其亮度（经由亮度减弱）进行控制。致动器100可以包括或被联接到机械按钮或其他结构以控制与开关相关联的功能。在一个实施例中，如图2中所示，开关面200被构造成大于开关所插入的装饰开口。特别地，这允许面200的较大（因此更容易按下）的区段并且允许开关上的较大（因此更容易阅读）的标签。

在图1和2中所描述的实施例中，随着使用者施加力以压下开关面200，面200经由支架210和铰接点150来接合致动器100。臂110、120绕着固定铰链140进行枢转（这可以将铰接点130的移动放大）并在中心铰接点130处迫使臂110、120向下。致动器的接合可以例如激活机械按钮（未示出）以控制与开关相关联的特征。铰接点130的移动的放大允许将面200压下较短的距离而依然接合致动器100。

在本实施例中，臂110和120之间的铰链联接器130帮助确保无论在哪里向面200施加力，面200（及其所附接到的致动器100）都均匀地下陷。换言之，每个铰接点150（被联接到支架210）一致地上下移动。这允许将面200的任何部分压下且面200将均匀地下陷，与像摇臂开关一样的枢转相反。特别地，这允许比需要更准确地施加力以进行操作的常规开关更容易地操作根据本公开的实施例的开关。另外，面200的均匀移动向使用者传送非常精确的感觉，而不会感觉到由于将力施加于开关而引起的材料弯曲或枢转。

图3示出了面300的示例性实施例，面300包括多个区段310-350，多个区段310-350用于控制（除了由机械致动器100控制的功能之外的）与开关相关联的相应功能。相应的触摸传感器被联接到每个相应的区段310-350。每个触摸传感器被构造成响应于检测到人类皮肤与其相应区段310-350接触而控制与该区段310-350相关联的功能。可以与本公开的实施例相结合地使用任何适当类型的触摸传感器，包括电阻性触摸传感器、电容性触摸传感器、红外触摸传感器和/或声学脉冲识别传感器。在图3中所示的示例性实施例中，触摸传感器是电容性触摸传感器。

图4和5示出了一个示例性实施例，其中，面300的前部被构造成可去除地附接到支承体400，支承体400进而经由四个支架360可去除地附接到机械致动器100。在替代实施例中，可以将面300的前部和支承体400和/或将面300和致动器100永久地附着在一起。在一个实施例中，机械致动器100被构造成响应于面200或300被压下而产生触觉指示。不同于具有电容性触摸传感器的常规开关，这帮助向开关的使用者确认区段310-350中的一个实际上被按下。

在图4和5中所示的实施例中，多个电容性触摸传感器由面300的背部部分510、520、530、540、550上的具有选择性表面涂层（例如碳）的绝缘膜（例如聚酰亚胺膜）形成，其与支承体上的印刷电路板410的一些部分进行接触。面300的背部上的每个经涂覆的部分510、520、530、540、550对应于区段中的一个（分别对应于区段310、320、330、340、350）。

区段310-350可以控制与开关相关联的任何期望功能。在一个实施例中，例如，可以使用开关的区段来选择照明区域，使得在任何一个时刻各区段中只有一个能够控制区域选择。

在采用电容性触摸传感器的常规开关中，传感器通常连续地运行，以便跟踪基线电容，并且例行地测量开关面的电容以便识别开关面何时与人类皮肤接触。此类设备的连续操作会耗用过大的功率量，并且因此可能不适合于能量高效的应用或者不适合于由能量采集（例如，太阳能）系统进行供能。本公开的实施例能够帮助消除由开关中的电容性触摸传感器而引起的过大功率消耗的问题。在一个实施例中，仅仅响应于面接合机械致动器而激活电容性触摸传感器（即，向其供应功率）。在本实施例中，不需要基线电容读数，因为机械致动器的接合已经指示开关的面被压下。电容场检测器只需确定哪个区段正在被触摸（即，读取到最强电容场的区段）。否则，电容性触摸传感器保持不活动（并且因此不消耗功率），从而节约能量。

根据电容性触摸传感器是否也记录（register）与面200的接触，开关可以在面200被压下时显示出不同的功能。在一个实施例中，如果任何电容性触摸传感器记录与人类皮肤的接触，则与机械致动器100相关联的功能的控制被取代（preempt）。在本实施例中，开关能够执行与机械致动器100相关联的默认功能，例如当使用者触摸开关而使得电容性触摸传感器不能确定被触摸的面200或300的确切区段（例如，因为开关被肘、假肢、戴手套的手等按下）时，将灯开启和关闭。然而，如果传感器读取与特定区段的接触，则相应地控制与该区段相关联的功能。这样，虽然常规电容性触摸开关将根本无法运行，但根据本公开的开关仍能够默认地执行与机械制动器100相关联的功能。

根据本公开的各种实施例的开关可以包括任何适当的（一个或多个）设备或与之相结合地操作。在一个实施例中，现在参考图6，开关600包括传感器610。传感器610可以包括任何适当的（一个或多个）传感器，例如运动传感器、湿度传感器、空气质量传感器（例如，用于检测一氧化碳和/或二氧化碳）、温度传感器和/或光传感器。被联接到开关的传感器或其他设备（例如下述显示器370）可以相对于开关面的移动而保持静止，或者可以与开关面一致地移动。特别地，允许传感器或其他设备与开关面一致地移动有助于在开关进行操作时加强精确性和刚性的感觉。开关600还可包括盖板，面在盖板的至少一部分上延伸。

在另一实施例中，再次参考图3，开关300包括用于产生视觉指示的显示器370。可以使用任何类型的视觉指示（诸如词语或符号）来传达任何适当的信息，包括例如：其中安装有开关的建筑物的状态、开关的状态、紧急状况、与开关通信的设备的状态和/或与开关通信的控制系统的操作模式。开关还可以利用发光二极管或其他设备来提供视觉指示。示例性实施例可以包括任何其他适当设备，例如扩音器（例如，用于从使用者接收可听输入或监视房间中的声音）和/或扬声器（例如，用于提供可听指示和信息）。

特别地，由根据实施例的开关产生的可听的和/或视觉的指示能够帮助警告使用者影响开关使用的情况，尤其是在开关被连接到精密的建筑物控制系统的情况下。例如，可能存在灯开关的按下应当不引起任何动作的情况，例如当建筑物控制系统传送火警状况时。作为响应可出现阴影，并且照明会升高到完全亮度，以便提供对离开建筑物的出口路径的最大照明。在这种情况下，不希望使用者在火警期间关闭灯。在其他情况下，当否则可预期灯将关闭时，系统可以为夜间守卫提供低亮度水平。

虽然通常灯开关和灯的状态是同步的，但在精密照明系统的情况下，情况可能不是如此，并且使用者的感觉可能是照明系统有故障。在这种情况下，视觉指示（例如，通过显示器370提供）和/或视觉指示能够向使用者提供信息。在图3中所示的实施例中，显示器370可被构造成显示指示紧急状况的符号或其他信息（例如，在火警的情况下，可以指示火焰符号）。如果使用者尝试关掉灯，则符号可以另外地闪烁和/或音频换能器可以播放包括“故障”声音的可听指示，从而向使用者表明开关仍在运行，但存在其不关掉灯的原因。显示器还可以显示指示其他信息的符号。例如，可以显示“月亮”符号以指示夜晚模式，可以显示“叶子”以指示节能模式。

上述实施例可以用任何方式来实现，诸如通过硬件、软件或两者的组合。可以用任何适当的基于计算机的系统来执行通过软件实现的功能。此类软件程序可以存储在任何计算机可读介质上，诸如软盘、硬盘、CD-ROM、DVD、任何类型的光学或磁光盘、易失性或非易失性存储器和/或任何其他类型的介质，其适合于存储电子指令且能够与计算设备对接。根据本发明的实施例的方法可以结合任何类型的计算机系统进行操作，诸如个人计算机（PC）、服务器、蜂窝式电话、个人数字助理（PDA）、便携式计算机（诸如膝上型计算机）、嵌入式计算系统和/或任何其他类型的计算设备。计算机系统可以包括以任何方式、诸如通过分布式网络连接的任何数目的计算设备。计算机系统可以与任何数目的使用者和/或其他计算设备进行通信和/或对接以便以任何方式来发送和接收任何适当的信息，诸如经由局域网（LAN）、蜂窝式通信、无线电、卫星传输、调制解调器、因特网等。

上文所示和所述的特定实施方式说明本发明及其最佳方式，而并不意图另外以任何方式限制本发明的范围。事实上，为了简洁起见，可以不详细地描述系统的常规数据存储、数据传输及其他功能方面。此外，在各种图中所示的连接线意图表示元件之间的示例性功能关系和/或物理联接。在实际系统中可以存在许多替代或附加功能关系或物理连接。

应将术语“非瞬时”理解成仅从权利要求范围去除传播瞬时信号本身，而不撤回对不仅仅传播瞬时信号本身的所有标准计算机可读介质的权利。换言之，应将术语“非瞬时计算机可读介质”的意义理解为仅排除根据35U.S.C.§101在InReNuijten中被发现落在可取得专利主题的范围之外的那些类型的瞬时计算机可读介质。

在本文中已相对于特定实施例描述了益处、其他优点以及问题的解决方案。然而，不应将该益处、优点、问题的解决方案以及可以促使任何益处、优点或解决方案发生或变得更加明显的任何要素理解为本公开的关键、要求或必不可少的特征或要素。本公开的范围相应地不受除所附权利要求之外的任何东西的限制，其中，以单数形式对元件的参考并不意图意指“一个且仅一个”，除非另外明确地说明，而是“一个或多个”。此外，在已在权利要求或说明书中使用类似于“A、B和C中的至少一个”或“A、B或C中的至少一个”的短语的情况下，意图在于将该短语解释为意指在实施例中可以单独地存在A，在实施例中可以单独地存在B，在实施例中可以单独地存在C，或者在单个实施例中可以存在要素A、B和C的任何组合；例如，A和B、A和C、B和C或者A和B和C。虽然本公开包括一种方法，但可以设想可以将其体现为有形计算机可读载体上的计算机程序指令，诸如磁或光存储器或磁或光盘。为本领域的技术人员所已知的上述示例性实施例的要素的所有结构、化学和功能等效物被通过引用明确地结合到本文中，并意图被本权利要求涵盖。此外，不需要一种设备或方法解决将由本公开设法解决的每个问题，因为其将被本权利要求涵盖。此外，本公开中的要素、部件或方法步骤并不意图专用于公众，无论在权利要求中是否明确地驯熟该要素、部件或方法步骤。不应根据35U.S.C.112、第六段的规定来理解本文中的权利要求要素，除非使用短语“用于……的装置”来明确地叙述该要素。本文所使用的术语“包括”、“包含”或其任何其他变体意图覆盖非穷举包括，使得包括一列元素的过程、方法、物品或设备不仅包括那些元素，而且包括未明确地列出或为此类过程、方法、物品或设备所固有的其他元素。

Claims (19)

1.一种开关，包括：

机械致动器，所述机械致动器被构造成控制与所述开关相关联的功能；

被联接到所述致动器的面，所述面被构造成响应于施加到所述面的至少一部分的力而下陷，由此，所述面的下陷接合所述致动器以控制与所述开关相关联的功能，其中，所述面包括多个区段，每个区段用于控制与所述开关相关联的相应附加功能；以及

被联接到所述多个区段中的每个相应区段的相应触摸传感器，其中，每个触摸传感器被构造成响应于检测到人类皮肤与其相应区段接触而控制与该区段相关联的功能，

其中，所述机械致动器包括被联接到所述面的第一臂、被联接到所述面的第二臂以及将第一臂和第二臂相连的铰链联接器，由此，沿着所述第一臂或所述第二臂施加的力促使所述第一臂和所述第二臂两者均下陷。

2.如权利要求1所述的开关，其中，所述面被构造成无论向所述面的哪个部分施加力都均匀地下陷。

3.如权利要求1所述的开关，其中，所述多个触摸传感器响应于所述面接合所述机械致动器而被激活。

4.如权利要求1所述的开关，其中，所述机械致动器被构造成响应于所述面被压下而产生触觉指示。

5.如权利要求1所述的开关，其中，人类皮肤与区段接触的检测取代由所述机械致动器进行的功能的控制。

6.如权利要求1所述的开关，其中，所述多个区段包括第一区段和第二区段，其中，在任何一个时刻，所述第一区段或第二区段中的仅一个控制其相应的功能。

7.如权利要求1所述的开关，还包括被构造成控制与所述开关相关联的功能的传感器。

8.如权利要求1所述的开关，其中，所述开关被构造成产生包括可听指示和视觉指示中的一种或多种的指示，所述指示传达以下各项中的一个或多个：

其中安装有所述开关的建筑物的状态；

所述开关的状态；

紧急状况；

与所述开关通信的设备的状态；以及

与所述开关通信的控制系统的操作模式。

9.如权利要求8所述的开关，还包括显示器，其中，经由所述显示器来产生所述视觉指示。

10.如权利要求1所述的开关，其中，所述面被可去除地联接到所述致动器。

11.如权利要求10所述的开关，其中，所述多个触摸传感器包括电容性触摸传感器，其中，每个电容性触摸传感器包括形成于所述面的背部部分上的绝缘膜和选择性表面涂层。

12.如权利要求1所述的开关，其中，所述多个触摸传感器包括电容性触摸传感器，每个电容性触摸传感器包括形成于所述面的背部部分上的绝缘膜和选择性表面涂层。

13.如权利要求1所述的开关，还包括盖板，其中，所述面在所述盖板的至少一部分上延伸。

14.一种制造开关的方法，包括：

提供机械致动器，所述机械致动器被构造成控制与所述开关相关联的功能；

将面联接到所述致动器，所述面被构造成响应于施加到所述面的至少一部分的力而下陷，由此，所述面的下陷接合所述致动器以控制与所述开关相关联的功能，其中，所述面包括多个区段，每个区段用于控制与所述开关相关联的相应附加功能；以及

将相应触摸传感器联接到所述多个区段中的每个相应区段，其中，每个触摸传感器被构造成响应于检测到人类皮肤与其相应区段接触而控制与该区段相关联的功能，

其中，所述机械致动器包括被联接到所述面的第一臂、被联接到所述面的第二臂以及将第一臂和第二臂相连的铰链联接器，由此，沿着所述第一臂或所述第二臂施加的力促使所述第一臂和所述第二臂两者均下陷。

15.如权利要求14所述的方法，还包括提供被构造成控制与所述方法相关联的功能的传感器。

16.如权利要求14所述的方法，还包括将所述开关构造成产生包括可听指示和视觉指示中的一种或多种的指示，所述指示传达以下各项中的一个或多个：

其中安装有所述开关的建筑物的状态；

所述开关的状态；

紧急状况；

与所述开关通信的设备的状态；以及

与所述开关通信的控制系统的操作模式。

17.如权利要求16所述的方法，还包括提供显示器，其中，经由所述显示器来产生所述视觉指示。

18.如权利要求14所述的方法，其中，将面联接到所述致动器包括将所述面可去除地联接到所述致动器，所述面被构造成响应于施加到所述面的至少一部分的力而下陷，由此，所述面的下陷接合所述致动器以控制与所述开关相关联的功能，其中，所述面包括多个区段，每个区段用于控制与所述开关相关联的相应附加功能。

19.如权利要求18所述的方法，其中，联接相应触摸传感器包括将相应电容性触摸传感器联接到所述多个区段中的每个相应区段，其中，每个电容性触摸传感器包括形成于所述面的背部部分上的绝缘膜和选择性表面涂层，并且其中，每个电容性触摸传感器被构造成响应于检测到人类皮肤与其相应区段接触而控制与该区段相关联的功能。