CN111181542A - 触控人机接口 - Google Patents
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Abstract
一种触控人机接口，用于控制机器操作，所述接口包括：接口壳体；布置在壳体的外表面上的盖板，所述盖板具有配置用于由用户的手指进行接触交互的第一导电部分；布置在壳体内的电路组件，电路组件包括电路板，电路板具有与其可操作地连接的第二导电部分和光照明模块；间隔元件，其布置在第一和第二导电部分之间，并且使第一和第二导电部分分离，使得第一导电部分、第二导电部分和间隔元件配置为形成与电路组件可操作地连接的电容器装置；所述第一导电部分配置用于由使用者的手指使其变形，从而引起电容器装置两端间电容的变化，并且响应于该电容的变化，电路组件配置用于生成控制信号，以控制机器的操作，并且用于控制光照明模块，以使来自电路组件的发光传播穿过所述壳体和盖板，以便在壳体外部可见。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于控制电气用品的操作的电容性接触传感器人机控制接口。
背景技术
电容性接触传感器被用作诸如收银机、移动电话和计算器等机器的人机接口(HMI)中的控制输入，从而响应于HMI按键板上的控制按钮的按下，电容性传感器两端间电容的变化可以由HMI的控制电路读取，以用于控制机器的操作。人们认为，至少在以下方面之一方面需要对某些现有的电容性接触传感器HMI进行改进：组装的简易性，组装的灵活性和可定制性，制造的时间和成本，以及在HMI操作过程中的交互式用户体验。
发明内容
本发明寻求减轻上述问题中的至少一个。
本发明可以涉及几种广泛的形式。本发明的实施例可以包括本文描述的不同广泛形式的一种或任意组合。
在广义上，本发明提供了一种用于控制机器操作的触控人机接口，所述接口包括：接口壳体；布置在所述壳体的外表面上的盖板，所述盖板具有第一导电部分，所述第一导电部分被配置用于由用户的手指进行接触交互；布置在所述壳体内的电路组件，所述电路组件包括电路板，所述电路板具有与其可操作地连接的第二导电部分和光照明模块；间隔元件，所述间隔元件布置在所述第一导电部分与所述第二导电部分之间，并且使所述第一导电部分与所述第二导电部分分离，使得所述第一导电部分、所述第二导电部分和所述间隔元件被配置为形成与所述电路组件可操作地连接的电容器装置；所述第一导电部分被配置用于由使用者的手指使其变形，从而引起电容器装置两端间电容的变化，并且其中响应于所述电容的变化，电路组件被配置用于生成控制信号，以控制机器的操作，并且用于控制光照明模块，以使来自电路组件的发光传播穿过所述壳体和盖板，以便在所述壳体的外部可见。
优选地，壳体可以包括被配置为形成光引导部的部分，来自光照明模块的发光从电路组件通过光引导部传播穿过壳体和盖板。
优选地，盖板可以包括透光区域，所述透光区域包括盖板中的半透明材料、透明材料、光学透镜和切口中的至少一种。
优选地，透光区域可以被配置成围绕盖板中的第一导电部分。
优选地，第二导电部分可以一体地形成在电路板上。
优选地，第二导电部分可以包括与电路板分离的模块部件，该模块部件被配置为与电路板可操作地连接。
优选地，壳体的形状和尺寸可以适于安置第二导电部分和间隔元件中的至少一者。
优选地，壳体可以包括第一零件和可附接到第一零件的第二零件，并且其中第二零件的形状和尺寸适于安置第二导电部分和间隔元件中的至少一者。
优选地，第二零件可以以可移除方式附接到第一零件。
优选地，第二零件可以被配置用于与第一零件进行螺纹附接以及与第一零件进行过盈配合附接中的至少一项。
优选地，第二零件可以被配置用于在第二导电部分和电路板之间形成电连接。
优选地，第一零件可以包括平面孔阵列，并且其中壳体的一个或多个第二零件被配置用于与所述孔中的任何一个选择性地附接。
优选地，间隔元件可以包括电绝缘材料，该电绝缘材料被配置为将第一导电部分与第二导电部分电隔离。
从另一种广义形式而言，本发明提供了另一种用于控制机器操作的触控人机接口，所述接口包括：接口壳体；布置在所述壳体的外表面上的盖板，所述盖板具有第一导电部分，所述第一导电部分被配置用于由用户的手指进行接触交互；布置在所述壳体内的电路组件，所述电路组件包括电路板，所述电路板具有可操作地连接到其上的模块化第二导电部分；间隔元件，所述间隔元件布置在所述第一导电部分与所述第二导电部分之间，并且将所述第一导电部分与所述第二导电部分分离，使得所述第一导电部分、所述第二导电部分和所述间隔元件被配置为形成与所述电路组件可操作地连接的电容器装置；所述第一导电部分被配置用于由所述使用者的手指使其变形，从而导致所述电容器装置两端间电容的变化，并且其中响应于所述电容的变化，所述电路组件被配置用于产生控制信号，以控制所述机器的操作；并且其中，所述壳体包括附接部分的平面阵列，每个附接部分的形状和尺寸适于将所述第二导电部分和所述间隔元件中的至少一者选择性地安置在其中。
优选地，附接部分的平面阵列可以包括平面孔阵列。
优选地，平面孔阵列可以布置在壳体的第一零件中，并且其中壳体包括至少一个第二零件，该第二零件可以选择性地附接到平面孔阵列中的任何一个孔，并且其中，所述第二零件的形状和尺寸适于安置第二导电部分和间隔元件中的至少一者。
优选地，第二零件可以被配置用于与平面孔阵列中的至少一个孔进行螺纹附接和进行过盈配合附接中的至少一项。
优选地，第二零件可以被配置用于在第二导电部分和电路板之间形成电连接。
优选地，电路组件可以包括可操作地连接至电路板的照明模块，该照明模块被配置用于使来自电路组件的发光传播穿过壳体和盖板，以便在壳体的外部可见。
优选地，壳体可以包括被配置为形成光引导部的部分，来自光照明模块的发光从电路组件通过光引导部传播穿过壳体和盖板。
优选地，光引导部可以形成在壳体的第二零件中。
优选地，盖板可以包括透光区域，所述透光区域包括盖板中的半透明材料、透明材料、光学透镜和切口中的至少一种。
优选地，透光区域可以被配置成围绕盖板中的第一导电部分。
优选地，间隔元件可以包括电绝缘材料，该电绝缘材料被配置为将第一导电部分与第二导电部分电隔离。
附图说明
通过以下结合附图对优选但非限制性实施例的详细描述，将对本发明有更充分的理解，其中：
图1示出了示例性机器，其上布置有用于控制机器的触控人机接口。
图2示出了现有的触控人机接口架构的分解图；以及
图3示出了根据本发明的实施例的触控人机接口架构的分解图。
具体实施方式
现在将参考图1至图3描述用于控制机器的触控人机接口(HMI)形式的本发明的优选实施例。图1描绘了具有HMI装置110的机器100的示例，该HMI装置包括布置在其上的多个接触输入按钮110A。
图2示出了现有的HMI装置110的分解图，该装置用于提供对诸如图1所示的机器的接触输入控制。现有的HMI架构包括盖板210，该盖板210具有多个圆形的、电隔离的第一导电部分210A，在图2中编号为1至8。HMI 200还包括布置在电路板230上的电路组件230，该电路组件如图所示布置在HMI的两件式壳体240内。电路组件230被配置用于处理接收到HMI200中的用户输入，并且用于响应于所接收到的输入而产生控制信号，以用于控制机器的各种功能(例如，热控制、速度控制等等)。电路组件230包括布置在电路板230上的多个环形第二导电部分230A，每个环形第二导电部分230A唯一地与盖板210的第一导电部分210A中的一个相对应。间隔元件220被布置在盖板210和电路板230之间，以在物理上和电气上将每个第一导电部分210A及其对应的第二导电部分230A间隔开。所得到的配置产生了多个电容性装置，每个电容性装置都与电路组件230的输入端口可操作地连接。因此，第一导电部分210A能够用作HMI 200的按钮，当被用户的手指适当地弹性按压时，所述按钮改变相应的电容性装置中的电容，并且允许电路组件230感测到一定范围的不同信号输入以控制机器的操作。盖板210通常可以由具有金属特性的材料的金属材料形成。举例来说，盖板210可以包括约0.4mm厚度的不锈钢板，其提供易于维护和清洁的平坦耐用表面。在该示例性现有架构中的间隔元件220包括具有多个圆形切口的片，所述多个圆形切口与第一和第二导电部分210A、230A的尺寸匹配，从而在间隔开的第一和第二导电部分210A、230A之间提供安全间隙，如图2所示。间隔元件220的厚度被选择为使得其适当地间隔开盖板210和电路组件230，并且当按压盖板210时防止盖板210与电路组件230之间的接触。
在描述了现有HMI的一般操作原理之后，我们现在转到图3，图3描绘了本发明的优选实施例的分解图，其可以帮助提供相对于现有技术的新颖的改进和优点，其操作将在下面详细描述。
在图3的优选实施例中，HMI 300包括接口壳体340A、340B、340C，布置在壳体340A、340B、340C的外表面上的约0.4mm厚度的不锈钢盖板310。盖板310包括多个第一导电部分310A，所述多个第一导电部分310A被配置用于被用户的手指进行接触交互。电路组件布置在壳体内，并且包括可操作地连接在电路板330中的输入/输出模块和处理器模块，以及多个第二导电部分。多个间隔元件320布置在每个第一导电部分310A之间，并且将它们与相应的第二导电部分330A分开，使得第一导电部分310A及其对应的第二导电部分330A和相应的间隔元件320形成了多个电容性装置，这些电容性装置通过壳体340A、340B、340C中的适当布线或互连与电路组件330的输入端口可操作地连接。间隔元件320被构造成使得当定位在盖板310和电路板330之间时，这些间隔元件的形状和尺寸适于使得间隔元件320中的圆形孔320A具有与第一和第二导电部分310A、330A相似的形状和尺寸，所述圆形孔320A定位在相应的第一和第二导电部分310A、330A之间。在替代实施例中，间隔元件可以不包括孔，而是可以由实体材料(例如，海绵状材料)构成，所述实体材料具有电绝缘性质，并且可以适当地配置用于当第一导电部分朝向第二导电部分被向壳体内按压时，所述实体材料压缩。
此外，与图2所示的现有装置架构相反，在该优选实施例中，第二导电部分330A由多个模块化导电部分330A构成，每个模块化导电部分330A可以选择性地定位在壳体340A、340B、340C内，以与相应的间隔元件320和盖板的相应的第一导电部分310A形成电容性装置。类似地，在该优选实施例中，间隔元件320由多个模块化间隔元件320构成，所述多个模块化间隔元件320被配置为分别布置在相应的第一和第二导电部分对310A、330A之间。此外，在该实施例中，HMI壳体340A、340B、340C的形状和尺寸适于将模块化的第二导电部分330A和相应的模块化间隔元件320安置在与相应的第一导电部分310A的相对位置中，以形成多个电容性装置。更进一步，在该实施例中，壳体340A、340B、340C包括第一零件340B和可附接到第一零件340B的多个第二零件340C，如图3所示。壳体的第三零件340A提供了其上安装电路板330的基座。第一零件340B包括配置成用于定位在电路组件电路板330和盖板310之间的环形孔340D的平面阵列。尽管图3描绘了包括2x 3个平面环形孔阵列340D的第一零件340B，但是在替代实施例中，可以利用任何n×n阵列的构造。壳体的多个第二零件340C包括模块化的环形零件，所述模块化的环形零件被配置为在第一零件340B的每个环形孔340D内螺纹接合或过盈配合接合。壳体的每个模块化的第二零件340C的形状和尺寸适于提供模块化的第二导电部分330A及其相应的模块化间隔元件320的牢固安置。尽管在该优选实施例中，壳体被描述为包括第一零件和多个第二零件，但是在替代实施例中，第二零件可以与第一零件一体地形成。
与图2的包括固定的单件间隔元件和一体地形成在电路板上固定位置的第二导电部分的现有HMI架构相反，该优选实施例的模块化属性允许用户灵活地并且容易地选择模块化第二导电部分及相应的模块化间隔元件在壳体的平面孔阵列内的位置，使得电路组件可以限定盖板按钮的输入模式。有利地，这还可以帮助减轻HMI装置的制造和组装成本，因为用户可以仅附接所需数量的模块化第二导电部分和模块化间隔元件，以匹配设置在盖上的输入按钮的数量，而无浪费。此外，由于优选实施例的模块化属性，与在发生损坏的情况下必须更换整个间隔元件和电路板的图2的现有HMI架构相反，在组装或维护期间可以有选择地移除并更换故障部件。此外，在最终组装到HMI装置之前，可以将HMI装置的各种模块化组件预先组装在一起，在不同的组装位置进行校准和测试。
在该优选实施例中，电路组件还包括至少一个照明模块(未示出)，并且优选地，多个光照明模块被配置用于使来自电路板330的发光传播穿过壳体340A、340B、340C，并且穿过盖板310，以当按下HMI300的按钮310A时，充当光指示器。在该实施例中，照明模块包括可以安装在电路板上的多个LED。与图2所示的现有HMI装置相比，盖板310被配置成包括多个透光区域310B，所述多个透光区域310B至少部分地围绕盖板310上的每个第一导电部分310A，盖板310允许来自LED的发光从中穿过，以便在HMI壳体的外部可见。在该实施例中，透光区域310B由光学透镜材料体现，该光学透镜材料可以帮助将发射的光向外透射到壳体340A、340B、340C之外，从而满足用户的期望发光效果。在替代实施例中，透光区域310B可以不必由透镜材料构成，而是可以包括任何适当的半透明或透明材料，或者可以仅在盖板310中围绕第一导电部分310或靠近第一导电部分310包括切口部分。此外，在该实施例中，壳体的第一零件和第二零件340B、340C被适当地构造成用于充当光引导部，通过该光引导部，来自光照明模块的发光从电路板330传播穿过壳体，并且穿过盖板310的透光区域310B。有利地，在该优选实施例中，新颖的光指示器组件的添加可以通过改善HMI接口300的操作可视性以及提供更富有美感的外观，来帮助提供改善的用户体验。
本领域技术人员将理解，在不脱离本发明的范围的情况下，本文所述的发明可以进行除具体描述的内容以外的变化和修改。对于本领域技术人员而言显而易见的所有这些变型和修改应被认为落入如前所述的本发明的精神和范围内。应该理解，本发明包括所有这样的变化和修改。本发明还包括在说明书中单独或共同提及或指示的所有步骤和特征，以及所述步骤或特征中的任何两个或更多个的任何和所有组合。
本说明书中对任何现有技术的引用不是并且不应被视为承认或以任何形式暗示该现有技术形成公知常识的部分。
Claims (24)
1.一种用于控制机器操作的触控人机接口，所述接口包括：
接口壳体；
布置在所述壳体的外表面上的盖板，所述盖板具有第一导电部分，所述第一导电部分被配置用于由用户的手指进行接触交互；
布置在所述壳体内的电路组件，所述电路组件包括电路板，所述电路板具有与所述电路板可操作地连接的第二导电部分和光照明模块；
间隔元件，所述间隔元件布置在所述第一导电部分与所述第二导电部分之间，并且使所述第一导电部分与所述第二导电部分分离，使得所述第一导电部分、所述第二导电部分和所述间隔元件配置为形成与所述电路组件可操作地连接的电容器装置；
所述第一导电部分被配置用于由使用者的手指使所述第一导电部分变形，从而引起所述电容器装置两端间电容的变化，并且其中响应于所述电容的变化，所述电路组件被配置用于生成控制信号，以控制机器的操作，并且控制光照明模块，以使来自所述电路组件的发光传播穿过所述壳体和所述盖板，以便在所述壳体的外部可见。
2.根据权利要求1所述的触控人机接口，所述壳体包括被配置为形成光引导部的部分，来自所述光照明模块的发光从所述电路组件通过所述光引导部传播穿过所述壳体和所述盖板。
3.根据权利要求1或2所述的触控人机接口，其中，所述盖板包括透光区域，所述透光区域包括所述盖板中的半透明材料、透明材料、光学透镜和切口中的至少一种。
4.根据权利要求3所述的触控人机接口，其中，所述透光区域被配置成围绕所述盖板中的所述第一导电部分。
5.根据前述权利要求中任一项所述的触控人机接口，其中，所述第二导电部分一体地形成在所述电路板中。
6.根据权利要求1至4中任一项所述的触控人机接口，其中，所述第二导电部分包括与所述电路板分离的模块部件，所述模块部件被配置用于与所述电路板可操作地连接。
7.根据权利要求6所述的触控人机接口，其中，所述壳体的形状和尺寸适于安置所述第二导电部分和所述间隔元件中的至少一者。
8.根据前述权利要求中任一项所述的触控人机接口，其中，所述壳体包括第一零件和能够附接到所述第一零件的第二零件，并且其中所述第二零件的形状和尺寸适于安置所述第二导电部分和所述间隔元件中的至少一者。
9.根据权利要求8所述的触控人机接口，其中，所述第二零件以可移除方式附接到所述第一零件。
10.根据权利要求8或9中的任一项所述的触控人机接口，其中，所述第二零件被配置用于与所述第一零件进行螺纹附接以及与所述第一零件进行过盈配合附接中的至少一项。
11.根据权利要求8至10所述的触控人机接口，其中，所述第二零件被配置用于在所述第二导电部分与所述电路板之间形成电连接。
12.根据权利要求8至11中的任一项所述的触控人机接口，其中，所述第一零件包括平面孔阵列，并且其中，所述壳体的一个或多个第二零件被配置用于与所述孔中的任何一个选择性地附接。
13.根据前述权利要求中的任一项所述的触控人机接口，其中，所述间隔件元件包括电绝缘材料，所述电绝缘材料被配置用于将所述第一导电部分与所述第二导电部分电隔离。
14.一种用于控制机器操作的触控人机接口，所述接口包括：
接口壳体；
布置在所述壳体的外表面上的盖板，所述盖板具有第一导电部分，所述第一导电部分被配置用于由用户的手指进行接触交互；
布置在所述壳体内的电路组件，所述电路组件包括电路板，所述电路板具有与所述电路板可操作地连接的模块化第二导电部分；
间隔元件，所述间隔元件布置在所述第一导电部分与所述第二导电部分之间，并且使所述第一导电部分与所述第二导电部分分离，使得所述第一导电部分、所述第二导电部分和所述间隔元件被配置用以形成与所述电路组件可操作地连接的电容器装置；
所述第一导电部分被配置用于由所述使用者的手指使得所述第一导电部分变形，从而导致所述电容器装置两端间电容的变化，并且其中响应于所述电容的变化，所述电路组件被配置用于产生控制信号，以控制所述机器的操作；并且
其中，所述壳体包括附接部分的平面阵列，每个附接部分的形状和尺寸适于将所述第二导电部分和所述间隔元件中的至少一者选择性地安置在该附接部分中。
15.根据权利要求14所述的触控人机接口，其中，所述附接部分的平面阵列包括平面孔阵列。
16.根据权利要求15所述的触控人机接口，其中，所述平面孔阵列布置在所述壳体的第一零件中，并且其中，所述壳体包括至少一个第二零件，所述第二零件能够选择性地附接到所述平面孔阵列中的任何一个孔，并且其中所述第二零件的形状和尺寸适于安置所述第二导电部分和所述间隔元件中的至少一者。
17.根据权利要求16所述的触控人机接口，其中，所述第二零件被配置用于与所述平面孔阵列中的至少一个孔进行螺纹附接和进行过盈配合附接中的至少一项。
18.根据权利要求16或17中任一项所述的触控人机接口，其中，所述第二零件被配置用于在所述第二导电部分和所述电路板之间形成电连接。
19.根据权利要求14至18中任一项所述的触控人机接口，其中，所述电路组件包括与所述电路板可操作地连接的光照明模块，所述光照明模块被配置用于使来自所述电路组件的发光传播穿过所述壳体和盖板，以便在所述壳体的外部可见。
20.根据权利要求14至19中任一项所述的触控人机接口，其中，所述壳体包括被配置用以形成光引导部的部分，来自所述光照明模块的发光从所述电路组件通过所述光引导部传播穿过所述壳体和盖板。
21.根据权利要求20所述的触控人机接口，其中，所述光引导部形成在所述壳体的所述第二零件中。
22.根据权利要求14至21中任一项所述的触控人机接口，其中，所述盖板包括透光区域，所述透光区域包括所述盖板中的半透明材料、透明材料、光学透镜和切口中的至少一种。
23.根据权利要求22所述的触控人机接口，其中，所述透光区域被配置成围绕所述盖板中的所述第一导电部分。
24.根据权利要求14至23中任一项所述的触控人机接口，其中，所述间隔件元件包括电绝缘材料，所述电绝缘材料被配置用于将所述第一导电部分与所述第二导电部分电隔离。
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