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IM ZUSAMMENHANG STEHENDE ANMELDUNG
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Diese Anmeldung beansprucht die Priorität der chinesischen Patentanmeldung Nr. CN 202010245061.X, die am 31. März 2020 eingereicht wurde und deren gesamter Inhalt hiermit im Wege der Bezugnahme mit beinhaltet sei.
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GEBIET DER TECHNIK
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf das technische Gebiet der Haushaltsgeräte, insbesondere auf einen Spiegelschrank, bei dem eine Fehlbedienung einer kapazitiven Berührungstaste eines Spiegels verhindert werden kann.
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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Mit der kontinuierlichen Verbesserung des Lebensstandards der Menschen werden die Anforderungen der Menschen an Haushaltsprodukte immer höher. Um den Bedürfnissen der Verbraucher gerecht zu werden, sind die auf dem Markt erhältlichen Spiegelschränke in der Regel mit LED-Leuchten ausgestattet, und um die Spiegelschränke schöner zu gestalten, sind die Steuertasten bzw. -felder, die zur Controller des Schaltzustands von Schaltern, der Helligkeit, des Farbtons usw. der LED-Lampe verwendet werden, auf der Spiegelfläche des Spiegelschranks angeordnet. Diese Steuertasten- bzw. -felder sind im Allgemeinen kapazitive als Berührungstasten bzw. berührungsempfindlicher Felder realisiert.
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Bei solchen kapazitiven Berührungstasten können jedoch einige Probleme bei der Verwendung auftreten. Die Spiegelfläche eines aus dem Stand der Technik bekannten Spiegelschranks umfasst, in Richtung von der Vorderseite zur Rückseite, eine Glasschicht, eine Metallbeschichtung usw.. Auf der Rückseite der Glasschicht befindet sich ein Bereich ohne Metallbeschichtung, in dem ein berührungsempfindliches Feld (nachfolgend auch als Touchpanel bezeichnet) mit mehreren Berührungstasten (berührungsempfindlichen Tasten) installiert werden kann. Die Rückseite des Spiegels ist außerdem mit einem Hochfrequenz-Schaltnetzteil und einem Controller ausgestattet, der die LED-Leuchten ansteuert. Der Hochfrequenztransformator im Hochfrequenz-Schaltnetzteil erzeugt während des Betriebs ein hochfrequentes Strahlungssignal, das einen Kopplungskondensator C4 zwischen der Metallisierungsschicht und dem Touchpanel bildet, wie in der 4 gezeigt, was dazu führt, dass der Berührungspunkt des Touchpanels eine Ladungsänderung erfährt, was zu einer Fehlbedienung während der Touchbedienung führt. Zum Beispiel muss ursprünglich die Helligkeit der LED-Lampe durch Berühren der Helligkeitstaste eingestellt werden, aber die Farbe der LED-Lampe ändert sich, was dazu führt, dass die Stabilität des gesamten Touch-Systems beeinträchtigt wird.
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KURZE ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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In Anbetracht der vorgenannten Probleme ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Spiegelschrank bereitzustellen, bei dem eine Fehlbedienung von kapazitiven berührungsempfindlichen Tasten des Spiegels verhindert werden kann, um die Stabilität des Touch-Systems zu verbessern.
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Diese Aufgabe wird durch einen Spiegelschrank mit den Merkmalen nach Anspruch 1 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der rückbezogenen Ansprüche.
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Um die vorgenannten Aufgabe zu lösen, besteht die technische Lösung der vorliegenden Erfindung in dem Folgenden: einem Spiegelschrank, umfassend eine Spiegelfläche, wobei die Spiegelfläche eine Glasschicht und eine Metallisierungsschicht aufweist, die auf der Rückseite der Glasschicht vorgesehen ist, wobei ein unbeschichteter Metallschichtbereich auf der Rückseite der Glasschicht vorgesehen ist, und ein kapazitives Berührungsfeld mit einer Vielzahl von kapazitiven Berührungstasten in dem unbeschichteten Metallschichtbereich vorgesehen ist; wobei die Rückseite des Spiegels mit einem Controller, der elektrisch mit dem kapazitiven Berührungsfeld verbunden ist, und einem Hochfrequenz-Schaltnetzteil versehen ist, das elektrisch mit dem Controller verbunden ist. Erfindungsgemäß umfasst der Spiegelschrank weiterhin ein Metallbauteil, das auf der Spiegelfläche angeordnet und von der Metallisierungsschicht isoliert ist, wobei das Metallbauteil elektrisch mit dem Masseanschluss des Controllers verbunden ist; wobei der Kapazitätswert des zweiten Kondensators, der zwischen dem Metallbauteil und der Metallisierungsschicht ausgebildet ist, mindestens das 10-fache des Kapazitätswerts des ersten Kondensators beträgt, der zwischen der Metallisierungsschicht und dem kapazitiven Berührungsfeld ausgebildet ist, um eine Fehlbedienung der kapazitiven Spiegelberührungstasten zu verhindern.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist ein Sicherheitskondensator mit dem Masseanschluss des Controllers verbunden und ist das Metallbauteil über den Sicherheitskondensator mit dem Masseanschluss verbunden; wobei die Kapazität des Sicherheitskondensators mindestens das 10-fache der Kapazität des zweiten Kondensators beträgt.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst die Spiegelfläche ferner eine isolierende Beschichtung, die auf der Rückseite der Metallisierungsschicht angeordnet ist, und einen unbeschichteten isolierenden Beschichtungsbereich, der auf der Rückseite der Glasschicht vorgesehen ist, wobei der unbeschichtete isolierende Beschichtungsbereich der Position der unbeschichteten Metallisierungsschicht entspricht.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist das Metallbauteil ein Metallklebeband, das auf der Rückseite der isolierenden Beschichtung angeordnet ist, und ist das Metallklebeband über einen Draht mit dem Sicherheitskondensator verbunden.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist das Metallbauteil ein am Umfang der Spiegelfläche angeordneter Metallrahmen.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist das Material der Metallisierungsschicht Quecksilber.
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Die Vorteile der vorliegenden Erfindung im Vergleich zum Stand der Technik bestehen insbesondere im Folgenden:
- Indem das Metallbauteil so eingestellt wird, dass es mit dem Masseanschluss des Controllers verbunden ist, ist die Kapazität des zweiten Kondensators C5, der zwischen dem Metallbauteil und der Metallisierungsschicht des Spiegels ausgebildet ist, viel größer als die Kapazität des ersten Kondensators C4, der zwischen der Metallisierungsschicht und dem Touchpanel ausgebildet ist, wodurch das hochfrequente Störsignal der Stromversorgung durch den Kondensator C4, der durch die Kopplung zwischen dem kapazitiven Touchpanel und der Metallisierungsschicht ausgebildet ist, mit geringer Ladung fließt, wodurch der Einfluss hochfrequenter Strahlungs-Störsignale auf das kapazitive Berührungsfeld stark reduziert wird, wodurch der potentiell bewegliche Punkt des kapazitiven Berührungsfeldes aufgrund des Vorhandenseins von Störsignalen in einen potentiell statischen Punkt umgewandelt wird, was die Berührungsfehlfunktion des kapazitiven Berührungsfeldes verhindert und die Stabilität des berührungsempfindlichen Spiegelsystems verbessert.
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Figurenliste
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- 1 zeigt eine schematische Darstellung der Spiegelschichtstruktur gemäß der vorliegenden Anmeldung.
- 2 zeigt eine schematische Darstellung des Aufbaus der Komponenten auf der Rückseite des Spiegels gemäß der vorliegenden Anmeldung.
- 3 zeigt ein schematisches Blockdiagramm der Berührungstaste auf dem Spiegel (Touch-Button) gemäß der vorliegenden Anmeldung unter idealen Arbeitsbedingungen.
- 4 zeigt ein schematisches Blockdiagramm der Berührungstaste auf dem Spiegel (Touch-Button) gemäß der vorliegenden Anmeldung unter realen Arbeitsbedingungen.
- 5 zeigt ein schematisches Blockdiagramm des Spiegelschranks gemäß der vorliegenden Anmeldung unter tatsächlichen Arbeitsbedingungen, nachdem die Sicherheitskondensatoren und Metallbauteile installiert wurden.
- 6 zeigt das entsprechende Ersatzschaltbild zur Anordnung nach der 5.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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Die Ausführungsformen gemäß der vorliegenden Erfindung werden im Folgenden ausführlich beschrieben. Beispiele für die Ausführungsformen sind in den beigefügten Zeichnungen dargestellt, in denen gleiche oder ähnliche Bezugsziffern gleiche oder ähnliche Elemente oder Elemente mit gleichen oder ähnlichen Funktionen bezeichnen. Die nachfolgend anhand Zeichnungen beschriebenen Ausführungsformen sind beispielhaft und dienen nur einer Erläuterung der vorliegenden Erfindung, sind aber nicht als die vorliegende Erfindung beschränkend zu verstehen.
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Wie in der 1 gezeigt, handelt es sich um eine schematische Darstellung des Spiegelschichtaufbaus des Spiegelschranks, und die 2 zeigt eine schematische Darstellung des Aufbaus der Komponenten auf der Rückseite des Spiegels. Die Spiegelfläche umfasst eine transparente Glasschicht 1 und eine auf der Rückseite der Glasschicht 1 angeordnete Metallisierungsschicht 2 zur Reflexion von Licht, wobei die Metallisierungsschicht 2 üblicherweise aus Quecksilber besteht. Um die Metallisierungsschicht 2 zu isolieren und zu schützen, ist natürlich auch eine isolierende Beschichtung 3 auf der Metallisierungsschicht 2 vorgesehen. Die isolierende Beschichtung 3 kann durch Beschichtung mit isolierender Farbe gebildet werden. Die Rückseite des Spiegels ist außerdem mit einem Hochfrequenz-Schaltnetzteil 4 und einem Controller (Steuerungseinrichtung) 5 versehen, der elektrisch mit dem Hochfrequenz-Schaltnetzteil 4 verbunden ist, sowie mit einem kapazitiven Touchpanel 6, das elektrisch mit dem Controller 5 verbunden ist. Das kapazitive Touchpanel 6 ist mit Berührungstasten (Touchbuttons) versehen, die zum Schalten, zur Helligkeitseinstellung und zur Farbeinstellung verwendet werden. Der Spiegelschrank ist auch mit LED-Lampen 7 versehen, und die LED-Lampen 7 sind mit dem Controller 5 verbunden.
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In dieser Anwendung sind die LED-Lampen 7 um die Spiegelfläche herum angeordnet. Natürlich können die LED-Lampen 7 auch an anderen Positionen angeordnet werden, solange die Beleuchtungsanforderungen des Benutzers erfüllt werden. Um den Einbau des kapazitiven Touchpanels 6 zu erleichtern, weist die Glasschicht 1 auf der Rückseite einen Bereich mit unbeschichteter Metallschicht auf. Gleichzeitig weist die Glasschicht 1 auch einen unbeschichteten isolierenden Beschichtungsbereich auf der Rückseite auf. Die Lage des unbeschichteten isolierenden Beschichtungsbereichs entspricht dem unbeschichteten Metallschichtbereich. Zu dem schichtweisen Aufbau, wie er in 1 zu sehen ist, entspricht es auch, dass die Metallschicht 2 mit einer Montageöffnung 21 zur Befestigung des kapazitiven Touchpanels 6 und die isolierende Beschichtung 3 mit einer Öffnung 31 zur Befestigung des kapazitiven Touchpanels 6 versehen ist.
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Die 3 zeigt ein ideales Betriebszustandsdiagramm einer Berührungstaste des Spiegelschranks. Wie in 3 gezeigt, ist bei der Bedienung durch den Benutzer ein Kopplungskondensator C1 zwischen dem berührenden Finger und dem kapazitiven Touchpanel 6 ausgebildet, und dessem Kapazität beträgt etwa 1pF. Ein Kopplungskondensator C2 wird zwischen der Masse und dem Benutzer ausgebildet, und dessen Kapazität beträgt etwa 100pF. Durch das Zusammenwirken der Kondensatoren C1 und C2 treten Ladungsänderungen an der entsprechenden Berührungstaste auf dem kapazitiven Touchpanel 6 auf, wodurch eine entsprechende Betriebsrückmeldung erreicht wird, wie z. B. das Anschalten und Ausschalten der LED-Lampe 7 oder die Einstellung der Farbigkeit bzw. Chroma oder der Helligkeit.
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Weil der Hochfrequenztransformator in der Hochfrequenz-Schaltstromversorgung 4 Hochfrequenz-Strahlungssignale erzeugt und die Hochfrequenz-Strahlungssignale bewirken, dass der dritte Kondensator C3 durch Kopplung zwischen der Hochfrequenz-Schaltstromversorgung 4 und der Metallisierungsschicht 2 erzeugt wird (der Wert von C3 ist normalerweise im Bereich von einigen pF), ist die tatsächliche Situation jedoch, dass zusätzlich zum Vorhandensein von Kondensatoren C1 und C2 im tatsächlichen Betrieb auch der erste Kondensator C4 durch Kopplung zwischen der Metallisierungsschicht 2 und dem kapazitiven Touchpanel 6 erzeugt wird (der Wert von C4 ist normalerweise im Bereich von einigen pF). Wie in 4 gezeigt, gehört die Metallisierungsschicht 2 auf dem Spiegel aufgrund des Vorhandenseins der Kondensatoren C3, C4 und des hochfrequenten Strahlungssignals in der Stromversorgung zu dem potenziell beweglichen Punkt im gesamten Spiegelschranksystem, und ein großer Teil des hochfrequenten Strahlungssignals wird durch das Medium der Metallisierungsschicht 2 in einem großen Bereich des Spiegels zum Berührungspunkt des kapazitiven Berührungsfelds 6 übertragen, was zu einer Störung des Berührungspunkts führt und eine falsche Aktion verursacht.
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Um den potenziell beweglichen Punkt zu eliminieren, besteht die Lösung gemäß der vorliegenden Anmeldung darin, ein von der Metallisierungsschicht 2 isoliertes Metallbauteil 8 auf der Spiegelfläche vorzusehen. Das Metallbauteil 8 ist elektrisch mit dem Masseanschluss des Controllers 5 verbunden, und der Kapazitätswert des zweiten Kondensators C5, der durch Kopplung zwischen dem Metallbauteil 8 und der Metallisierungsschicht 2 ausgebildet wird, ist viel größer als der Kapazitätswert des ersten Kondensators C4, der zwischen der Metallisierungsschicht 2 und dem kapazitiven Touchpanel 6 ausgebildet wird. Insbesondere ist der Kapazitätswert des zweiten Kondensators C5 mindestens 10-mal so groß wie der Kapazitätswert des ersten Kondensators C4. Durch Verbinden des Metallbauteils 8 mit dem Masseanschluss des Controllers 5 kann die durch das Störsignal gebildete Ladung zum Masseanschluss fließen, wodurch die zum kapazitiven Touchpanel fließende Ladung reduziert und der Einfluss des Störsignals auf das Touchpanel verringert wird.
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Um die Sicherheit des Betriebs der Berührungstaste zu gewährleisten, ist der Controller in dieser Ausführungsform auch mit einem Sicherheitskondensator Y1 versehen, wobei das Metallbauteil 8 über den Sicherheitskondensator Y1 mit dem Masseanschluss des Controllers 5 verbunden ist und der Kapazitätswert des Sicherheitskondensators Y1 mindestens 10 mal so groß wie der von C5, so dass der Kapazitätswert des Sicherheitskondensators Y1 viel größer als der von C5 ist.
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In einer bevorzugten Ausführungsform kann das Metallbauteil ein Metall-Klebeband 8 sein, das eng anliegend an der Rückseite der Isolierschicht 3, die die Spiegelfläche bedeckt, angebracht und über einen Draht mit dem Sicherheitskondensator Y1 verbunden ist. Die 5 zeigt das Blockschaltbild nach dieser Lösung. Natürlich kann bei einigen Spiegeln, die mit einem Metallrahmen versehen sind, das Metallbauteil auch der Metallrahmen selbst sein, d. h. der Sicherheitskondensator Y1 ist über einen Draht mit dem Metallrahmen verbunden. Weil der Fachmann bei dieser Lösung keine Anpassungen an der Metallrahmenstruktur des Spiegels vornimmt, ist dies in den Zeichnungen nicht dargestellt.
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Mit Hilfe der vorgenannten strukturellen Verbesserungen kann man das in 6 gezeigte Ersatzschaltbild erhalten, wobei der zweite Kondensator C5 und der Sicherheitskondensator Y1 äquivalent in Reihe geschaltet sind, und C5 in Reihe mit Y1 und dann parallel mit C4 geschaltet ist. Das hochfrequente Störsignal der Stromversorgung wird nach dem Durchgang durch den dritten Kondensator C3 in zwei Pfade aufgeteilt, und ein Pfad ist nach dem ersten Kondensator C4 geerdet, und der andere Pfad ist nach dem Durchgang durch den zweiten Kondensator C5 und den Sicherheitskondensator Y1 geerdet.
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Wenn man annimmt, dass die hochfrequente Störsignalspannung der Stromversorgung
V0 beträgt, dass die Störsignalspannung geteilt durch den ersten Kondensator
C4 V1 beträgt, das heißt, dass die Störsignalspannung geteilt durch das kapazitive Touchpanel
V1 beträgt, und man das mit der Formel für den kapazitiven Blindwiderstand Xc=1/ωc kombiniert, wobei Xc der kapazitive Blindwiderstand, ω die Kreisfrequenz und c der Kapazitätswert ist. Weil der Kapazitätswert des Sicherheitskondensators
Y1 viel größer ist als der des zweiten Kondensators
C5, kann in diesem Fall der durch den Sicherheitskondensator
Y1 gebildete kapazitive Blindwiderstand vernachlässigt werden, so dass sich die folgende Beziehung zwischen V1 und V0 ergibt:
wobei c3, c4 und c5 die Kapazitätswerte der Kondensatoren
C3,
C4 bzw.
C5 sind.
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Nach Umrechnung erhält man:
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Und weil die Kapazität des zweiten Kondensators
C5 viel größer ist als die Kapazität des ersten Kondensators
C4, kann V1 näherungsweise berechnet werden als:
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Aus dieser Formel ist ersichtlich, dass, wenn die Kapazität des Sicherheitskondensators Y1 viel größer ist als die Kapazität des zweiten Kondensators C5 und die Kapazität des zweiten Kondensators C5 viel größer ist als die Kapazität des ersten Kondensators C4, der Wert der Spannung geteilt durch den ersten Kondensator C4 durch das Kapazitätsverhältnis des zweiten Kondensators C5 und des dritten Kondensators C3 bestimmt wird. Man erkennt, dass durch dieses Design die hochfrequente Störsignalspannung der Stromversorgung, die durch die Berührungspunkte auf dem kapazitiven Touchpanel 6 entsteht, von C3 und C5 aufgenommen werden kann. Die Parasitärkapazität C4, die durch die Kopplung des Touchpanels selbst gebildet wird, kann vernachlässigt werden, und der Wert von V1 kann klein sein, wenn der Kapazitätswert von C5 viel größer ist als der Kapazitätswert von C3, d.h. die durch das kapazitive Touchpanel 6 erhaltene Störsignalspannung ist dann sehr klein. Auf diese Weise können die Kapazitätswerte von C3 und C5 geeignet eingestellt werden, um den Einfluss von Störsignalen auf die Berührungspunkte des kapazitiven Touchpanels zu reduzieren und dadurch die Stabilität des Touchsystems zu verbessern.
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Gemäß den obigen Ausführungen und in Kombination mit der bekannten Berechnungsformel für den Kapazitätswert eines Plattenkondensators: c=εS/4πkd, wobei ε die Dielektrizitätskonstante ist, S die entsprechende Fläche der beiden Polplatten ist, k die elektrostatische Konstante ist und d der vertikale Abstand zwischen den beiden Polplatten ist. Wenn die Fläche des Metallklebebandes während der Produktion und Montage größer ist, wird der Kapazitätswert des zweiten Kondensators C5 größer sein. Ähnlich verhält es sich bei der Montage des Hochfrequenz-Schaltnetzteils: Je weiter dieses vom Spiegel des Spiegelschranks entfernt angeordnet ist, desto kleiner wird die Kapazität des dritten Kondensators C3 sein. Mit anderen Worten: die Kapazitätswerte von C3 und C5 können durch Einstellen der oben genannten Parameter während der Produktion und Montage geeignet eingestellt werden, und dann kann der gewünschte Effekt erzielt werden.
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Natürlich kann die gleiche Schlussfolgerung durch eine Stromschleifenanalyse gezogen werden. Die Analyse ist wie folgt:
- Weil der Kapazitätswert von Y1 viel größer ist als der von C5, ist nach der Formel für den kapazitiven Blindwiderstand Xc=1/ωc die Kapazität von Y1 im Vergleich zu der von C5 sehr klein, so dass dieser bei der Analyse ignoriert wird; und weil die Kapazität von C5 viel größer als die von C4 ist, ist der kapazitive Blindwiderstand des Zweigs, in dem sich C5 befindet, viel kleiner als der kapazitive Blindwiderstand des Zweigs, in dem sich C4 befindet, und die Ladung des Hochfrequenz-Störsignals der Stromversorgung fließt durch C3 ab und der größte Teil der Ladung fließt durch C5 ab, um eine Schleife für die Zirkulation zu bilden, und sehr wenig Ladungen fließen durch C4 ab, so dass das Hochfrequenz-Störsignal der Stromversorgung einen sehr geringen Einfluss auf den Berührungspunkt hat und dadurch die Stabilität des Berührungssystems verbessert.
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Obwohl die obigen Ausführungsformen nach der Erfindung gezeigt und beschrieben worden sind, wird der Fachmann verstehen, dass eine Vielzahl von Änderungen, Modifikationen, Substitutionen und Verformungen an diesen Ausführungsformen vorgenommen werden können, ohne vom allgemeinen Lösungsgedanken und Zweck der Erfindung abzuweichen, und der Umfang der Erfindung wird nur durch die Ansprüche und deren Äquivalente begrenzt.
