CN112148141A - 转换器及制造转换器的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种转换器及一种制造转换器的方法。该转换器包括电气部件和封围转换器的电气部件中的第一组电气部件的盖，其中，电气部件中的第二组电气部件是嵌入转换器的盖中的印刷电气部件。转换器的盖包括用户界面，并且用户界面包括第二组电气部件中的印刷电气部件。

Description

转换器及制造转换器的方法
技术领域
本发明总体上涉及转换器，并且更具体地涉及具有用于控制转换器的操作的用户界面的转换器。本发明还涉及制造转换器的方法。
背景技术
转换器是通常用于以受控的方式向负载馈送电力的装置。转换器接收输入电力并输出受控的输出电压或电流。转换器的一种示例是用于产生可变频率的输出电压的频率转换器。另一示例是接收直流电压输入并产生可变频率的输出电压的逆变器。
为了控制转换器的操作以及为了设定与特定用途有关的各种参数，转换器可以包括用户界面，用户界面通常包括按钮和显示器，以用于输入数据和显示数据。用户界面操作性地连接至转换器的电子器件，使得转换器的操作可以被直接影响，即，转换器的操作可以从用户界面开始或停止并且转换器的输出频率可以从用户界面直接控制。用户界面还可以用于向转换器提供参数。例如，在转换器驱动马达时，与马达有关的某些参数可以通过使用用户界面而向转换器馈送。
转换器、比如逆变器或频率转换器包括用在主电流路径中的开关部件。以期望的方式控制开关部件需要能够为开关部件产生合适的栅极电压的电路。因此，转换器包括用于各种目的的电气部件、电路和集成电路。
通常已知的是使用印刷电子器件。印刷电子器件可以例如用于形成各种电路结构和电阻器以及电容器。转换器装置采用成形为矩形并且需要在转换器的结构内的空间的多个单独的电路。由于具有成本效益的生产技术，因此使用印刷电子器件可以节省空间和成本。其他不同的传感器可以通过使用印刷技术进行生产。
可以使用印刷部件例如用于取代仅包括无源部件的单独的EMC滤波器。这种印刷EMC滤波器根据设计可以被直接安装在转换器的汇流条的顶部上。
印刷电子器件的优点包括印刷各种部件的可能性，比如印刷电阻器、电容器、电感器、晶体管、天线、不同的传感器比如气体或温度传感器、按钮、显示器、电池、RFID标签和加热元件。此外，印刷电子器件较薄且质量轻，可以被安装至装置的表面。印刷电子器件的柔性允许印刷电子器件承受机械振动并被安装例如在铰链的顶部上。印刷电子部件和印刷电子电路可以电连接至共同的电路板。
显示器和按钮也可以通过使用印刷电子器件进行生产。这样的显示器和按钮可以集成至转换器，或者这样的显示器和按钮也可以位于单独的面板中。用户界面的按钮可以包括允许根据按钮被压的程度而改变按钮的操作的压力传感器。例如，这种按钮可以根据操作按钮的压力而改变按钮的电阻。印刷电子按钮和显示器可以被认为是形成至电路的单个部件。印刷电子显示器还易于制造和组装。印刷显示器和按钮的其他优点包括与印刷电子器件有关的相同优点。
用在转换器装置中的电路板通过使用传统方法进行制造，并且用在转换器中的显示器是具有多个按钮的黑白显示器。每个按钮均通过传统电路板制造技术进行制造。显示器和用户界面还是可拆卸的并由包括电子器件和防护结构的多个部件制成。
用户界面是其自身的组件，其具有多个部件并且需要工作来对其进行构造。组装的用户界面必须附接至转换器的框架。如果框架由塑料制成，则该框架需要附接点，附接点需要在框架中和用户界面两者中的附加的塑料。附接位置需要用于框架内的附接的其他空间。因此，更简单且具有成本效益的用户界面和转换器将是有利的。
发明内容
本发明的目的在于提供一种方法和一种用于实施该方法的设备以解决上述问题。
本发明基于采用嵌入转换器装置的盖中的印刷电气部件的构思。转换器的盖还包括用户界面，该用户界面包括嵌入盖中的印刷电气部件。在印刷电气部件和通过印刷电子器件制造的电路被嵌入盖的塑料中时，不需要单独的用户界面。嵌入的印刷电子器件能够将显示器、按钮、滑块IO控件、用于声学和触觉反馈的致动器、扬声器、各种接近传感器、LED和天线集成至盖。
本发明的设备的优点在于大大简化了转换器的结构。嵌入转换器的盖中的印刷电路板是可以线接至转换器的其他电子器件的单个部件。此外，印刷电子部件和电路板通过合适的印刷技术容易地制造并进一步嵌入塑料中。
本发明的方法的优点在于能够形成坚固的转换器结构的制造过程的简单性。
附图说明
在下文中将借助于优选实施方式参照附图对本发明进行更详细地描述，在附图中：
图1示出了具有用户界面的转换器的简化图示；
图2和图3示出了本发明的具有嵌入盖中的触敏型传感器的实施方式；以及
图4示出了在盖中具有突出部的实施方式。
具体实施方式
图1示出了具有用户界面12的转换器装置11的简化视图。用户界面用于显示例如与转换器或其使用有关的信息、比如当前操作状态、对装置设定的参数、选择的操作模式、错误状态、警告或操作说明。用户界面还包括输入装置，比如按钮和可旋转开关。需要输入装置用于以期望的方式操作转换器。输入的数据例如可以与转换器的使用、转换器的负载或转换器的操作模式有关。用户界面还可以包括用于人员在转换器装置的附近观察的工艺及装置。这种接近检测(proximity detecting)技术允许例如用户界面在使用者不在时关闭某些功能并节省能量并且/或者在使用者在附近时激活某些安全特征。
根据本发明，转换器包括电气部件和封围转换器的电气部件中的第一组电气部件的盖。电气部件中的第二组电气部件是嵌入转换器的盖中的印刷电气部件。此外，转换器的盖包括用户界面，该用户界面包括第二组电气部件中的印刷电气部件。也就是说，在本发明的转换器中，第一组电气部件被封围在转换器的结构内。这些部件形成例如转换器的主电路路径，并且这些部件包括开关部件、大电容器和大电感器。被盖包围的其他部件包括例如需要用于控制转换器的操作的处理器和辅助电源装置的部件。
在本发明中，转换器的盖包括用户界面，并且用户界面包括第二组电气部件中的印刷电气部件。在本发明的转换器中，用户界面至少部分地由印刷电气部件形成。印刷电气部件还可以用于转换器中的除用户界面中的电路以外的其他电路。
印刷电子部件例如通过注射模制嵌入至转换器的盖的塑料。用于使电子元件嵌入的具体技术指的是注射模制结构电子器件。在这种技术中，柔性印刷电路板和/或某些部件通过使用注射模制而被塑料封装。印刷电路板的使用允许在结构中具有3D形状。也就是说，该结构可以例如是弯曲的或具有边缘部。对于3D形状，指的是其中结构与平面偏离的形状。
根据本发明的实施方式，用户界面的显示器由印刷电气部件形成。显示器可以是黑白显示器或彩色显示器。此外，在实施方式中，一个或更多个按钮通过嵌入盖中的印刷电气部件形成。按钮优选地由作为嵌入转换器的盖中的电路的一部分的电容式传感器形成。转换器的盖还可以包括照明部件比如LED；致动器；太阳能板和其他光伏系统；能量储存部件如电池和电容器；用于接收来自转换器的数据并且/或者向转换器传输数据的天线；和/或响应于例如光、冲击、应力、接近度或加速度的传感器。天线可以是例如NFC、蓝牙或无线天线。
根据实施方式，转换器的用户界面是可拆卸的。可拆卸的用户界面可以从其位置移除以及被放回其位置中。在通过使用印刷电子器件形成这样的用户界面时，用户界面可以比通过传统制造技术形成的用户界面更薄。被拆卸的用户界面可以通过使用无线通信与转换器的主单元进行通信。此外，可拆卸的用户界面可以在转换器的主结构就位时通过无线充电来进行充电。无线充电例如是感应充电。无线充电所需的电子器件比如感应线圈，优选地通过使用嵌入用户界面的塑料中的印刷电子器件而形成。线圈在被嵌入塑料中时将被放置在用户界面的外表面附近，并且因此感应连接是有效的。
根据本发明的实施方式，用户界面包括设置成用于形成在用户界面的表面中示出的图案的触敏型传感器或压敏型传感器。所述图案可以例如是圆形，并且图案可以通过永久性标记而在表面中被指示。通过呈圆形布置的触敏型传感器，可以形成虚拟的可旋转盘或轮。可旋转盘或轮指的是通过使盘旋转来控制的输入装置。由于实施方式中的轮是虚拟的，轮不是旋转的，而是通过使手指例如沿指示的圆形的路径旋转，而向装置提供输入。通过可旋转轮，例如可以快速浏览或选择数值或列表。
触敏型传感器的图案可以通过使用灯代替永久性标记而在表面中指示。在通过灯、比如LED指示时，可以在装置的操作期间改变传感器的图案。例如，呈圆形布置并通过LED点亮的传感器可以被改变成具有四个箭头(上、右、下、左)的箭头控制器的图案。当图案改变时，通过灯指示，并且仅激活需要的传感器。图2示出了通过使用触敏型传感器来获得圆形图案的实施方式。另外，图3示出了使用四个箭头的相同图案。主动传感器(activesensors)由深色区域指示。
图案的另一示例是可以用作滑块控制器的直线。在滑块控制器中，若干触敏型传感器用于检测滑动接触。滑块可以用于例如改变值或在列表中前进。滑块的操作可以使得传感器检测例如电路中电容的连续变化并相应地改变其输出。替代性地，滑块可以用于指示来自选定范围的值，选定范围即在滑块的一个端部中的最小值和在滑块的另一端部中的最大值。在选择值时，将改变滑块的操作原理。滑块可以配置为检测滑动运动、即相邻的传感器的接触，并在相邻的传感器接触时做出反应。在替代性构型中，呈线形布置的传感器可以检测传感器的任何单次接触。呈线形布置的传感器还可以设置成与显示器连接。显示器可用于显示可以通过使用成线或成行的触敏型传感器进行选择的不同的值或选项。在显示器用于显示可选选项时，邻近于显示的选项的传感器被激活，并且还能够通过嵌入的照明元件比如LED进行照明。
另一虚拟输入装置可以与嵌入转换器的塑料盖中的印刷电子器件一起形成为旋钮。通常通过在两个方向上旋转旋钮来操作旋钮。通常，通过沿顺时针方向的旋转而获得较高值，沿相反的逆时针方向旋转而获得较低值。对于印刷电子器件，可以通过在盖中形成旋钮状的突出部、即具有柱状表面的柱状部而获得虚拟旋钮，其中，在旋钮状的突出部中设置表面触敏型传感器。嵌入柱状表面中的传感器检测使用者接触、特别是在连续传感器中的接触。在检测时，连接至传感器的电子器件输出指示施加的压力向哪个方向移动的值。连接至传感器的电子器件还可以对使用者接触从一个传感器移动到下一个传感器的变化的速度、即虚拟旋钮的旋转速度做出反应。如果需要，连接至传感器的电子器件可以取决于旋转速度而具有不同的输出。也就是说，如果旋转速度超过设定值，则改变操作模式。
根据另一实施方式，触敏型传感器嵌入柱状旋钮的圆形端部中。触敏型传感器设置成如上详细描述的图案。图案可以例如是靠近柱状物的圆形端部的边缘部的圆形。可以将圆形图案用作如上所述的虚拟轮。轮和虚拟旋钮的操作可以同时启用，因此使用者可以选择旋转虚拟轮或旋钮。替代性地，轮和虚拟旋钮的操作可以设定为是选择性的，也就是说，可以启用旋钮、即在筒状表面处传感器，或者启用轮、即在圆形端部处的传感器。
图4示出了虚拟旋钮41的示例的从旋钮的侧向观察的横截面。旋钮是转换器装置的盖42中的突出部，并且旋钮在旋钮的圆形端部中具有触敏型传感器44。此外，如上所述，触敏型传感器43也设置在如上所述的旋钮的柱状表面中。
呈图案布置的相同传感器也可以用于适应传感器的操作模式。由于触敏型传感器可以同样对所施加的接触力敏感，因此传感器可以设置成检测单次接触或施加具有高于一定限度的力的压力。在检测到该压力时，可以启用或禁用某些传感器图案。此外，可以基于某些传感器上的重复压力变化来改变传感器的操作模式。
触敏型传感器可以通过多种不同的技术进行生产。这些技术包括电容式传感器、电感式传感器或压敏型传感器。对于触敏型传感器，其通常指的是能够对接触做出反应并改变电路中的性能或值的传感器装置或电路。
在上文中，提出和描述了少量可能的传感器图案。但清楚的是，传感器可以以各种图案、比如说例如弧形设置。此外，使用嵌入塑料盖中的印刷电子器件能够形成除上述柱状形状以外的各种其他3D形状。
对本领域技术人员将明显的是，随着技术的进步，可以以各种方式来实施本发明构思。本发明及其实施方式不限于上述示例，而是可在权利要求的范围内变化。

Claims (13)

1.一种转换器，包括电气部件和盖，所述盖封围所述转换器的所述电气部件中的第一组电气部件，其中，所述电气部件的第二组电气部件是嵌入所述转换器的所述盖中的印刷电气部件，
其中，所述转换器的所述盖包括用户界面，并且所述用户界面包括所述第二组电气部件中的印刷电气部件。
2.根据权利要求1所述的转换器，其中，所述用户界面包括用于控制所述转换器的操作的至少一个按钮，其中，所述按钮通过使用嵌入所述转换器的所述盖中的印刷电气部件而形成。
3.根据权利要求1或2所述的转换器，其中，所述用户界面包括通过使用嵌入所述转换器的所述盖中的印刷电气部件而形成的显示器。
4.根据权利要求1、2或3所述的转换器，其中，所述用户界面包括由印刷电气部件形成并嵌入所述转换器的所述盖中的多个触敏型传感器，其中，所述触敏型传感器呈图案地布置。
5.根据权利要求4所述的转换器，其中，所述图案被标记在所述转换器的所述盖上。
6.根据权利要求4或5所述的转换器，其中，所述图案通过使用印刷电气部件而被点亮。
7.根据权利要求4、5或6所述的转换器，其中，所述触敏型传感器呈圆形布置。
8.根据权利要求4、5或6所述的转换器，其中，所述触敏型传感器设置为箭头控制器。
9.根据前述权利要求1至8中的任一项所述的转换器，其中，所述盖包括突出部，并且所述触敏型传感器中的一个或更多个触敏型传感器嵌入在所述突出部中。
10.根据权利要求9所述的转换器，其中，所述突出部是柱状形状突出部，并且柱状表面包括触敏型传感器。
11.根据权利要求9或10所述的转换器，其中，所述柱状形状突出部的圆形端部包括触敏型传感器。
12.根据前述权利要求1至11中的任一项所述的转换器，其中，所述转换器是频率转换器。
13.一种制造转换器的方法，所述转换器包括电气部件和盖，所述盖封围所述转换器的所述电气部件中的第一组电气部件，其中，所述方法包括：
提供所述电气部件中的第二组电气部件，所述第二组电气部件是印刷电气部件，
将所述第二组电气部件嵌入所述转换器的所述盖中，其中，所述转换器的所述盖包括用户界面，并且所述用户界面包括所述第二组电气部件中的印刷电气部件。
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