CN113906376A - 旋转调节器装置 - Google Patents

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Abstract

描述了一种旋转调节器装置，其具有设置在触摸面板的电容式传感的检测面上的旋转调节器，所述旋转调节器具有定子，其构成至少一个贴靠在检测面的固定位置上的电接触位置，在定子上可旋转地支承有旋转体，其与相对于定子可旋转的传感器环耦联，所述传感器环的位置变化在所述至少一个接触位置处产生可变的电信号，这些电信号可通过触摸面板检测到，所述传感器环在第一环面上沿着其周面交替地具有接触面和绝缘面，所述接触面和绝缘面通过至少一个固定地设置在定子上的接触弹簧接触，所述至少一个接触弹簧分别与一接触位置电连接，所述触摸面板具有“互电容触控传感器”类型的传感器装置，所述传感器环在第二环面上具有环绕的金属面，所述金属面与第一环面的接触面电连接。

Description

旋转调节器装置
技术领域
本发明涉及一种旋转调节器装置，所述旋转调节器装置具有设置在触摸面板的电容式传感的检测面上的旋转调节器，其中，所述旋转调节器具有定子，所述定子构成至少一个电接触位置，所述接触位置贴靠在检测面的固定位置上，其中，在所述定子上可旋转地支承有旋转体，所述旋转体与相对于定子可旋转的传感器环耦联，所述传感器环的位置变化在所述至少一个接触位置处产生可变的电信号，这些电信号可通过触摸面板检测到，其中，所述传感器环在第一环面上沿着其周面交替地具有接触面和绝缘面，所述接触面和绝缘面可以通过至少一个固定地设置在定子上的接触弹簧接触，并且其中，所述至少一个接触弹簧分别与一接触位置电连接。
背景技术
由文献US 2014/0042004 A1已知这种旋转调节器装置。
这样的旋转调节器装置使用触摸面板的电容式传感的检测面，以便确定可旋转的操作元件的旋转调节。触摸面板在此要么构造为触摸板要么优选构造为触摸屏，其中，触摸屏附加地具有显示元件并且因此能够以图形的方式显示关于操作元件的当前的旋转调节的信息。
为了影响电容式检测的触摸面板，需要改变电容。为此，在已知的旋转调节器中，大多通过导电连接使用用户的人体电容。在此缺点是，正确的功能性取决于外部因素。例如，如果用户戴着厚手套，则由于缺乏耦合而不再提供功能。
备选地可以规定，旋转调节器本身具有足够的容量来影响触摸面板。但是，这需要在旋转调节器上设置足够大的金属体。然而，这样的构造方案首先阻止了特别小尺寸的旋转调节器的构建，并且其次还阻止了旋转调节器的作为操作元件设置的旋转体由可自由选择的材料制造。
发明内容
本发明的任务在于提供一种不具有上述问题的旋转调节器装置。
按照本发明，所述任务通过如下方式得以解决，即，触摸面板具有“互电容触控传感器”类型的传感器装置，并且传感器环在第二环面上具有环绕的金属面，所述金属面与第一环面的接触面电连接。
所建议的旋转调节器装置以特别简单并且低成本的方式解决了上述任务。
如以下借助于实施例阐述的那样，旋转调节器装置不依赖于与用户的人体电容的耦合而起作用。这对于可靠的功能是有利的，因为所述功能不依赖于不断变化的外部环境。特别有利的是，旋转调节器装置也可以利用任何手套或者也可以利用不导电的假肢操作并且在这种情况下可靠地起作用。
同样特别有利的是，旋转调节器的自电容具有次要意义。因此，旋转调节器不需要具有大块的金属体，这能实现尺寸特别小的旋转调节器。
这样产生另外的优点，即，可以自由选择制造旋转体的材料。因此，旋转体例如可以完全由塑料制成，或者也可以由所谓的天然材料、比如木材制成。
也极其有利的是，旋转体也可以构造成特别有利的环面形或者空心圆柱形的旋转环的形式。这种旋转环具有内部的凹部，通过该凹部可以看到部分触摸面板。如果触摸面板构造为触摸屏，则可以在旋转环内部显示关于当前旋转调节的信息，比如调整的参量的百分比。这反过来又能实现，尤其是在一个触摸屏上使用多个旋转调节器时，在旋转调节器和显示器之间的简化的布置结构以及更好地利用触摸屏面。
也特别有利的是，旋转调节器仅需要贴靠在触摸面板上的一个或者少数接触位置上并且由此也可以将旋转调节器以对检测面仅小的应力设置在触摸面板的边缘上。
附图说明
以下借助于在附图中示出的实施例更详细地阐述按照本发明的旋转调节器装置的工作原理以及可能的有利的实施方案和进一步改进方案。图中：
图1示出按照本发明的旋转调节器装置，
图2示出传感器环的第一环面，
图3示出传感器环的第二环面，
图4示出具有滑动触点装置的传感器环，
图5示出脉冲图，
图6示出传感器环在旋转体上的第一视图，
图7示出传感器环在旋转体上的第二视图，
图8示出旋转体在触摸板上的一种有利的布置结构，
图9以局部剖视图示出旋转体在触摸板上的另一种有利的布置结构，
图10示出交互电容触摸面板的工作原理，
图11示出交互电容触摸面板在触摸时的工作原理，
图12和图13示出按照本发明的旋转调节器装置的工作原理。
具体实施方式
图1粗略地示出按照本发明构造的旋转调节器装置。在此，旋转调节器1设置在触摸面板30的检测面31上。
触摸面板30可以要么构造为没有显示元件、亦即构造为简单的触摸板，要么具有显示器并且因此例如构成触摸屏。特别有利的是，将触摸屏设为触摸面板30，因为可以在其显示器上显示说明对旋转调节器1的操纵的信息。
在任何情况下，将电容式传感的检测面31的局部分辨特性、以及属于触摸面板30的分析电子器件用于确定旋转调节器1的旋转调节并且可选地确定旋转调节器1的旋转量。
在图1中，从旋转调节器1仅可以看到旋转体10，所述旋转体是待由使用者调整的操作元件。旋转体10优选具有关于其旋转轴线旋转对称的形状并且例如可以构造为圆柱形旋转按钮、或者如在这里示出的那样构造为环面形或者空心圆柱形的旋转环10。
旋转体10构造为环面形或者空心圆柱形的旋转环是特别有利的，因为这种旋转环具有中央凹部。由此，在触摸面板30构造为触摸屏的情况下也可以在旋转环10内部显示信息。
旋转体10设置在未在附图中示出的定子上。例如，由文献US2014/0042004A1已知如何构造旋转调节器的定子以及如何将旋转体10可旋转地设置在定子上。因此，在这里可以省去定子的图示。
如图6和图7示出的那样，传感器环11设置在旋转体10内部。同样在图2和图3中示出的传感器环11由圆环形的双面的电路板组成，所述电路板在第一环面12上环绕地交替地具有作为接触面13和绝缘面14的导电部段和绝缘部段。在与该第一环面平行的第二环面15上，在传感器环11上环绕地设置有优选构造为铜层的导电的金属面16。
导电的接触面13全部相互电连接。如在图2中示出的那样，这些连接可以通过在第一环面12的边缘上环绕的接触环26建立。在任何情况下，所有接触面13也与在第二环面15上的导电的金属面16连接，优选通过在传感器环13中的一个或多个镀通孔(Durchkontaktierung)连接。
在此处未示出的备选的构造方案中，传感器环也可以构造为金属环，该金属环环绕地覆盖有多个绝缘部段。
接触弹簧17贴靠在第一环面12上，该接触弹簧与接触垫18机械连接且电连接。接触弹簧17与接触垫18构成滑动触点20，该滑动触点在传感器环11旋转时交替地贴靠在接触面13和绝缘面14上。滑动触点20与在这里未示出的定子机械连接。接触垫18贴靠在触摸面板30的检测面31(图1)上并且在那里形成第一接触位置19，这可以在图9中隐含地看出。
在图4中示出的优选实施方式中，旋转调节器甚至具有两个滑动触点20、21，它们的接触弹簧擦过在传感器环11的第一环面12上的接触面13和绝缘面14。
如图5表明的那样，滑动触点20、21的接触弹簧相对于接触面13和绝缘面14这样定位，使得通过滑动触点20、21检测到的电信号A、B相互具有相位差。因此，触摸面板的分析电子器件由检测到的信号状态的顺序还可以附加地确定传感器环10的旋转方向。
旋转调节器1的另一种有利的构造方案在图6和图7中示出。所述附图从两个角度示出设置在旋转体10上的传感器环11、以及金属丝环22，该金属丝环与旋转调节器1的在这里未示出的定子连接。金属丝环22具有多个隆起部25，这些隆起部朝向传感器环11延伸。金属丝环22由稳定但尽可能细的金属丝制成，该金属丝仅具有低的自电容。
金属丝环22的直径等于在传感器环11上的接触环26的直径。另一个接触垫23与金属丝环22连接，该接触垫贴靠在触摸面板30的检测面31上。
通过旋转体10相对于定子移动或者倾转，传感器环11的接触环26与金属丝环22的隆起部25中的至少一个隆起部接触。因此在传感器环11的传导面13、16、26与接触垫24之间产生电连接，该电连接可以由触摸面板30检测到。这样以简单的方式实现附加的按键功能。
图8和图9示出，为了构造旋转调节器装置，旋转体10也可以大大向外地设置在触摸面板30的边缘处，从而实现旋转调节器1与检测面31仅少量重叠。这能实现更好地利用触摸面板30的检测表面31或者备选地设置相对小的触摸面板30或者在触摸面板30上设置更多数量的旋转调节器1。
如图9的剖视图示出的那样，这通过如下方式实现，即，没有可动的滑触头在检测面上运动并且为此在检测面31上仅需要设置相对较少的接触垫18、23、24，这些接触垫还可以彼此靠近。于是，利用旋转调节器1的仅三个示出的接触垫18、23、24可以实现一种旋转调节器装置，该旋转调节器装置具有旋转量检测和旋转方向检测以及按键功能。
对于电容式传感的触摸面板来说，主要使用两种功能原理，这两种功能原理作为“自电容原理”(自电容触控传感器原理)和“互电容原理”(互电容触控传感器原理)已知。
在这里未使用的自电容原理使用由与控制器连接的开放式传导电极组成的x-y栅格。像电容器板一样，这些电极具有一定的对地电容，该电容可以由传感装置检测到。在触摸或者接近电极时通过人体的附加作用的电容改变检测到的在电极上的电容。
为了构造按照本发明的旋转调节器，以“互电容触控传感器”类型的触摸板为前提，所述触摸板使用“互电容原理”以用于触摸识别。所述原理在图10和图11中粗略示出。
根据所述功能原理工作的触摸板具有由交替设置的发送元件Tx和接收元件Rx组成的二维矩阵。为了阐述该功能，在图11至图13中分别示出了所述矩阵的仅一个简短的一维区段。
接收元件Rx(在这里以浅色示出)全部与分析电路AS连接在一起。发送元件Tx(以黑色示出)与多路复用器Mux连接，该多路复用器以行的方式和列的方式使所有发送元件Tx依次加载发送信号。为此，通过在这里示意性地作为转换开关示出的多路复用开关MS，始终仅一个发送元件Tx与发送信号线SL连接，而所有其他发送元件Tx同时切换到仪器接地线GND上。
如由图10的三个局部图a)至c)可以看出的那样，电场E因此从一个发送元件Tx迁移到下一个并且通过相应发送元件Tx邻近的接收元件Rx相应地检测到。只要不发生接触事件，由接收元件Rx检测到的并且由分析电路AS记录的总信号强度在任何时间点始终是大致相同大小的。
如在图11的局部图b)中示出的那样，当人的手指F到达其中一个发送元件Tx的附近时，所述情况会改变。
当被触摸的发送元件Tx通过多路复用器Mux激活接通时，手指F电容式地耦合到从传输元件Tx出发的电场E上。由于人体的电容C相对较大，因此通过人体而存在与接地线GND’的进一步的电容式耦合，通过该耦合，电场E显著减弱。分析电路AS在该时间点记录在接收元件Rx处的电场E的减小后的强度。因为多路复用器Mux还有分析电路AS两者都属于同一触摸面板电子器件，因此分析电路AS可以轻易确定在该时间点活动的发送元件Tx的坐标。
在此，根据所述功能原理，也可以识别在多路复用循环内部在多个位置处的触摸，虽然不是完全同时进行识别，但却可以以毫秒间隔非常快速地一个接一个地并且因此“大致同时”地识别。
在按照本发明的旋转调节器装置的情况下，使用按照上文描述的传感器环SR代替人的手指F。与人体相比，这种传感器环SR具有仅非常低的电容。因此，首先显得令人意外的是，传感器环SR在电容式的触摸面板上生成可分析的信号。
按照本发明的旋转调节器的电学上的工作原理在图12和图13中通过示意性示出的传感器环SR和由开关符号表示的滑动触点SK呈现。滑动触点20、21(图2和图4)的接触弹簧17对导电的接触面13的接触通过闭合的开关呈现，对一个绝缘面14的接触相对应地通过开放的开关呈现。滑动触点SK因此使传感器环SR的相互电连接的传导面与接触垫KP连接或者分离，该接触垫KP电容式地耦合到处于其下方的发送元件Tx上。
如果该发送元件Tx通过多路复用器Mux激活接通并且滑动触点SK打开，则由接收元件Rx记录的电场强度E(图12、局部图b)与在其他活动的发送元件中检测到的场强(局部图a)和局部图c))没有区别，因为接触垫KP的自电容是相对低的。
一旦滑动触点SK闭合，这种情况就会改变。如图13的局部图b)示出的那样，闭合的滑动触点SK在接触垫KP和传感器环SR之间建立电流连接。由此，一方面得出在活动的发送元件Tx和接触垫KP之间的电容式的耦合并且另一方面通过传感器环SR的传导面到周围的不活动的发送元件Tx的足够接近的布置而得出进一步的电容式的耦合。
因为所有不活动的发送元件都通过多路复用器与仪器接地线GND连接，因此电荷可以通过它们的电容式连接移动，这降低了在活动的发送元件Tx周围的由接收元件Rx记录的场强。因此可以通过分析电路AS将闭合的滑动触点SK与打开的滑动触点SK区分开。
以相应的方式，当然也可以分析在旋转调节器1上的多个滑动触点20、21或者也可以识别针对按钮功能而对旋转体10的压力操纵，其中，在这里，接触环26与金属丝环22(图6和图7)的接触承担闭合滑动触点SK的作用。
附图标记：
1 旋转调节器
10 旋转体(旋转环)
11 传感器环
12 第一环面
13 一个或多个接触面
14 绝缘面
15 第二环面
16 金属面
17 接触弹簧
18 接触垫
19 接触位置
20 第一滑动触点
21 第二滑动触点
22 金属丝环
23 接触垫
24 接触垫
25 隆起部
26 接触环
30 触摸面板
31 检测面
A,B 电信号
AS 分析电路
C (人的)电容
F 手指
GND (仪器的)接地线
GND’ (地的)接地线
KP 接触垫
MS 多路复用开关
Rx 接收元件
SK 滑动触点
SL 发送信号线
SR 传感器环
Mux 多路复用器
Tx 发送元件。

Claims (6)

1.旋转调节器装置，其具有设置在触摸面板(30)的电容式传感的检测面(31)上的旋转调节器(1)，
其中，所述旋转调节器(1)具有定子，所述定子构成至少一个电接触位置(19)，所述接触位置贴靠在检测面(31)的固定位置上，
其中，在所述定子上可旋转地支承有旋转体(10)，所述旋转体与相对于定子可旋转的传感器环(11)耦联，所述传感器环的位置变化在所述至少一个接触位置(19)处产生可变的电信号(A、B)，这些电信号能通过触摸面板(20)检测到，
其中，所述传感器环(11)在第一环面(12)上沿着所述传感器环的周面交替地具有接触面(13)和绝缘面(14)，所述接触面和绝缘面通过至少一个固定地设置在定子上的接触弹簧(18)接触，并且
其中，所述至少一个接触弹簧(18)分别与一接触位置(19)电连接，
其特征在于，
所述触摸面板具有“互电容触控传感器”类型的传感器装置，并且
所述传感器环(11)在第二环面(15)上具有环绕的金属面(16)，所述金属面与第一环面(12)的接触面(13)电连接。
2.根据权利要求1所述的旋转调节器装置，其特征在于，所述旋转体(10)由不导电的材料制成。
3.根据权利要求1所述的旋转调节器装置，其特征在于，所述旋转体(10)构造为旋转按钮或者构造为环面形或者空心圆柱形的旋转环。
4.根据权利要求1所述的旋转调节器装置，其特征在于，在传感器环(11)上设有两个接触弹簧。
5.根据权利要求1所述的旋转调节器装置，其特征在于，所述传感器环(11)由圆环形的双面的电路板构成。
6.根据权利要求1所述的旋转调节器装置，其特征在于，所述旋转体(10)相对于定子可移动地或者可倾转地设置并且设有设置在定子上的金属丝环(22)，所述金属丝环与贴靠在触摸面板(30)的检测面(31)上的接触位置电连接并且所述金属丝环在旋转体移动或者倾转的情况下接触在传感器环(11)上设置的接触环(26)。
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