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Die
Erfindung bezieht sich auf berührungsempfindliche
Sensoren, auch bekannt als Berührungsbildschirme,
und insbesondere auf die Vermittlung elektrischen Kontaktes zwischen
einem Erfassungselement und einer Sensorschaltung in solch einem
Sensor.
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Der
Gebrauch berührungsempfindlicher Sensoren
wird zunehmend gebräuchlicher.
Beispiele beinhahten den Gebrauch von Berührungssensoren in Laptopcomputern
anstelle von Mauszeigegeräten, und
als Steuerplatten zum Empfang von Benutzereingaben zur Steuerung
einer Vorrichtung oder eines Apparates, sowohl im Haushalt als auch
tragbar.
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Berührungsempfindliche
Sensoren werden häufig
mechanischen Vorrichtungen vorgezogen, weil sie eine widerstandsfähigere Schnittstelle
bereitstellen und oft als ästhetisch
ansprechender gelten. Zusätzlich,
da berührungsempfindliche
Sensoren keine beweglichen Teile für die Zugänglichkeit für den Benutzer
benötigen,
sind sie weniger abnutzungsanfällig
als ihre mechanischen Gegenstücke
und können
innerhalb einer versiegelten äußeren Oberfläche bereitgestellt
werden. Das macht ihren Gebrauch besonders reizvoll, wo Gefahr besteht,
dass Dreck oder Flüssigkeiten
in ein gesteuertes Gerät
eindringen. Außerdem
können
berührungsempfindliche
Sensoren, anders als mechanische Schnittstellen durchscheinend gemacht
werden. Es besteht ein zunehmender Wunsch nach Bereitstellung durchscheinender
Sensoren, da diese über
einer Anzeige zur Bereitstellung eines berührungsempfindlichen Bildschirms
verwendet werden können,
der einem Nutzer Informationen anzeigen kann und auf einen Nutzer
reagieren kann, der auf bestimmte Bereiche der Anzeige deutet.
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1 zeigt
schematisch in perspektivischer Ansicht eine gewöhnliche Steuerplatte 2,
die einen kapazitätsgestützten berührungsempfindlichen
Sensor enthält.
Die Steuerplatte 2 umfasst eine Abdeckplatte 8,
ein Erfassungselement 4 und eine Platine 6. Das
Erfassungselement 4 und die Platine 6 sind an der
Unterseite der Abdeckplatte 8 befestigt. (Die Seite, die
einem Nutzer während
gewöhnlicher
Nutzung nicht zugänglich
ist, wird als die Unterseite betrachtet).
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Das
Erfassungselement 4 basiert auf einem durchscheinenden
biegsamen Kunststoffsubstrat. Das Substrat umfasst einen Erfassungsbereich 10 und
ein Anschlusssteckerteil 12 (auch bekannt als ein Endanschlussstecker).
Ein durchscheinendes leitfähiges
Material ist auf dem Substrat aufgebracht, um Sensorelektroden 14 und
Leiterbahnen 16 zur Leitung von Signalen zwischen den Sensorelektroden
und der Platine 6 über
den Endanschlussstecker 12 bereitzustellen. Die Leiterbahnen 16 sind
in einem Bereich in Richtung des Endanschlusssteckers 12 verzinnt
zur Bereitstellung eines Anschlussbereiches 18.
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Die
Platine 6 trägt
Treiberschaltkreise (nicht gezeigt) für die Sensorelektroden 14 und
entsprechende Berechnungsschaltkreise (ebenfalls nicht gezeigt)
zur Bestimmung des Ortes einer Berührung. Die Treiber- und Berechnungsschaltkreise
können zusammenfassend
als Messschaltkreise bezeichnet werden.
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Die
Abdeckplatte 8 ist durchscheinend in einem Bereich, der
dem Sensorbereichsteil des Erfassungselements 4 übelagert
ist, und opak über
den Rest ihrer Oberfläche.
Damit ist ein Anzeigebildschirm (nicht gezeigt), der hinter dem
Erfassungselement aufgesetzt ist, für einen Nutzer sichtbar, während die
Platine 6 und das Endanschlusssteckerteil 12 des
Erfassungsbereichs es nicht sind.
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Beim
Zusammenbau der Steuerplatte 2 muss eine elektrische Verbindung
zwischen den Erfassungselektroden 14 des Erfassungselements 4 und
den Messschaltkreisen auf der Platine 6 hergestellt werden.
Dies geschieht durch Einbringen des Anschlussbereiches 18 des
Endanschlusssteckers 12 des Erfassungselements 4 in
eine Buchse auf der Platine 6.
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2A zeigt
schematisch eine perspektivische Ansicht der Unterseite eines Teils
der Platine 6, an der eine Buchse 20 angebracht
ist. Die Buchse 20 ist ein ZIF-Steckverbinder von der von
der Firma Tyco Electronics bereitgestellten Art. Die Buchse umfasst
einen Gehäuseteil 24 und
eine Schiebeabdeckung 26. Das Gehäuseteil 24 beinhaltet
Metallkontakte 22, die zu Pins am Boden des Gehäuseteils 24 zum
Löten auf
die Platine 6 durchverbinden. Die Buchse 20 wird
in ihrer offenen Anordnung gezeigt, in der sich die Schiebeabdeckung 26 von
der Platine 6 weg erstreckt. In dieser Anordnung ist die
Buchse zur Aufnahme des Verbindungsbereiches 18 des Endanschlusssteckers 12 bereit.
Um eine Verbindung herzustellen wird der Verbindungsbereich 18 in
eine Schlitzöffnung 28 zwischen
dem Gehäuseteil 24 und der
Schiebeabdeckung 26 geschoben (wie in der 2A durch
die Richtung des Pfeils angedeutet) und die Schiebeabdeckung 26 geschlossen.
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2B ist ähnlich der 2A und
kann mit ihrer Hilfe verstanden werden, zeigt aber die Buchse 20 in
ihrer geschlossenen Anordnung, in der die Schiebeabdeckung 26 auf
die Platine 6 zu geschoben worden ist, nachdem der Endanschlussstecker 12 in
die Schlitzöffnung 28 eingeführt worden
ist. In dieser geschlossenen Anordnung drückt die Verbindungsregion 18 des
Endanschlusssteckers 12 gegen die Metallkontakte 22 der
Buchse 20 zur Herstellung der erforderlichen elektrischen
Verbindungen und dient auch dazu, den Endanschlussstecker am Platz zu
halten.
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Der
oben beschriebene Mechanismus stellt widerstandsfähige und
verläßliche elektrische
Verbindungen zwischen berührungsempfindlichen
Elementen und ihren zugeordneten Messschaltkreisen sicher. Für Produktionslinien
von Großserien
jedoch kann der Vorgang der Verbindungsherstellung durch Einführen des
Endanschlusssteckers in die Buchse und Schließen der Schiebeabdeckung relativ
langsam umzusetzen sein und er er fordert relativ komplexe Bedienschritte,
was ihn schwierig zu automatisieren macht.
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Ein
anderer bekannter Weg, eine Platine an ein Erfassungselement in
einem berührungsempfindlichen
Erfassungselement anzuschließen,
beruht auf dem Aufsetzen der Platine in einem Abstandsverhältnis in
Bezug auf das Erfassungselement und dem Bereitstellen einer leitfähigen Schaumsäule, um
zwischen der Platine und dem Erfassungselement zu verbinden, wie
dies in
DE 201 19
700 U1 beschrieben ist. Diese Herangehensweise erfordert
allerdings wieder relativ komplexe Bedienschritte, um die leitfähigen Schaumsäulen während des
Zusammenbaus zu platzieren und außerdem bedeutet das nötige Abstandsverhältnis, dass
die Platine nicht bündig
mit dem Erfassungselement aufgesetzt werden kann. Das bedeutet nicht
nur, dass der Platzbedarf höher ist,
sondern bedeutet auch, dass die Platine nicht einfach an eine Abdeckplatte
oder das Erfassungselement selbst geklebt werden kann, weil eine
Abstandsaufbringung vonnöten
ist.
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Gemäß eines
ersten Gesichtpunktes der Erfindung wird ein berührungsempfindlicher Sensor
bereitgestellt, umfassend: eine Steuerkreisplatine mit entgegengesetzten
ersten und zweiten Seiten; ein Sensorsubstrat mit einem Verbindungsanschluss; und
ein nachgiebiger elektrischer Anschlussstecker zur Herstellung einer
elektrischen Verbindung zwischen der Steuerkreisplatine und dem
Verbindungsanschluss, wobei der nachgiebige elektrische Anschlussstecker
auf der ersten Seite der Steuerkreisplatine aufgebracht ist und
so angeordnet ist, dass er über
den Rand der Steuerkreisplatine und in Richtung der zweiten Seite
der Steuerkreisplatine ragt, um mit dem Verbindungsanschluss des
Sensorsubstrats zu verbinden.
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Daher
kann die elektrische Verbindung zwischen der Steuerkreisplatine
und dem Sensorsubstrat während
des Aufbaus des berührungsempfindlichen
Sensors hergestellt werden, indem die Steuerkreisplatine durch einfaches
Drücken
in Position ge bracht wird. Weil ferner keine elektrischen Verbindungen
mit der zweiten Seite der Platine zugeordnet sind, ist diese Seite
der Platine in der Lage, bündig mit
einer Stützstruktur
für die
Platine zu liegen. Die Stützstruktur
kann zum Beispiel das Sensorsubstrat selbst oder eine gesonderte
Abdeckplatte sein, an der das Sensorsubstrat und die Steuerkreisplatine beide
angebracht sind. Dies wiederum sorgt für einen leichten Aufbau, da
eine einfache Haftschicht verwendet werden kann, um die Platine
ohne Erfordernis von „Lücken" oder Abstandhaltern
zur Unterbringung von Schaltkreiselementen auf der Seite der Steuerkreisplatine
aufzusetzen, die an dem/der Sensorsubstrat/Abdeckplatte befestigt
ist.
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Der
nachgiebige elektrische Anschlussstecker kann in Form einer Metallblattfeder
bereitgestellt werden. Dies ist eine sehr einfache und verläßliche Art
der Bereitstellung einer guten elektrischen Verbindung mit angemessener
Nachgiebigkeit, und die an die Steuerkreisplatine durch herkömmliches
Löten (von
Hand oder automatisiert) angebracht werden kann.
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Die
Nachgiebigkeit des elektrischen Anschlusssteckers hilft, um eine
verläßliche Verbindung mit
dem Verbindungsanschluss des Sensorsubstrats sicherzustellen. Zur
weiteren Verbesserung der Verläßlichkeit
der Verbindungen kann ein Teil der Metallblattfeder, die mit dem
Verbindungsanschluss des Sensorsubstrats verbindet, gegabelt sein.
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Zur
weiteren Hilfe der Sicherstellung einer guten elektrischen Verbindung
und der Verringerung von Abnutzung/Korrosion kann der Verbindungsanschluss
des Sensorsubstrats ein Kohleplättchen
umfassen.
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Der
nachgiebige elektrische Anschlussstecker kann dergestalt aufgesetzt
sein, dass er über eine
Außenkante
der Steuerkreisplatine hinausragt oder kann dergestalt aufgesetzt
sein, dass er über eine
Innenkante ragt, zum Beispiel einen Rand eines Loches, das extra
zum Durchtritt des nachgiebigen elektrischen Anschlusssteckers bereitgestellt
worden ist.
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Der
berührungsempfindliche
Sensor kann von jeder herkömmlichen
Art sein, beispielsweise kann das Erfassungselement kapazitätsgestützt oder widerstandsgestützt sein.
Der berührungsempfindliche
Sensor kann einen durchscheinenden Bereich zur Auflage auf einen
Anzeigebildschirm haben.
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Vielzählige elektrische
Verbindungen zwischen der Steuerkreisplatine und dem Sensorsubstrat
können
in gleicher Weise hergestellt werden. Zum Beispiel kann der berührungsempfindliche
Sensor weiterhin zumindest einen weiteren Verbindungsanschluss auf
dem Sensorsubstrat und zumindest einen weiteren nachgiebigen elektrischen
Anschlussstecker umfassen, der auf der ersten Seite der Steuerkreisplatine
aufgesetzt ist und so angeordnet ist, dass er sich über den
Rand der Steuerkreisplatine und in einer Richtung auf die zweite
Seite der Steuerkreisplatine zu erstreckt, um mit entsprechenden
des zumindest einen weiteren Verbindungsanschlusses des Sensorsubstrats
zu verbinden.
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Gemäß eines
zweiten Gesichtspunktes der Erfindung wird ein/e Gerät/Vorrichtung
bereitgestellt, der/die einen berührungsempfindlichen Sensor
gemäß des ersten
Gesichtspunktes der Erfindung beinhaltet.
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Gemäß eines
dritten Gesichtspunktes der Erfindung wird ein berührungsempfindlicher
Sensor bereitgestellt, umfassend: eine Steuerkreisplatine; ein Sensorsubstrat
mit einem Verbindungsanschluss; und ein nachgiebiger elektrischer
Anschlussstecker zur Herstellung einer elektrischen Verbindung zwischen
der Platine und dem Sensorsubstrat, wobei der nachgiebige elektrische
Anschlussstecker einen Überstand
beinhaltet, der zur Platzierung innerhalb einer entsprechenden Aussparung
in der Steuerkreisplatine angeordnet ist.
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Die
Bereitstellung des nachgiebigen elektrischen Anschlusssteckers mit
einem Überstand,
der in einer entsprechenden Aussparung der Steuerkreisplatine platziert
wird, kann dabei helfen, die Wahrscheinlichkeit zu verringern, dass
der nachgiebige elektrische Anschlussstecker von der Steuerkreisplatine
unter Benutzung wegkriecht oder abhebt.
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Gemäß eines
vierten Gesichtspunktes der Erfindung wird ein/e Gerät/Vorrichtung
bereitgestellt, der/die einen berührungsempfindlichen Sensor
gemäß des dritten
Gesichtspunktes der Erfindung beinhaltet.
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Zum
besseren Verständnis
der Erfindung und um zu zeigen, wie selbige in die Tat umgesetzt werden
kann, wird nun beispielhafter Bezug auf die Begleitzeichnungen genommen,
in denen:
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1 in
perspektivischer Ansicht schematisch eine bekannte Steuerplatte
zeigt, die einen berührungsempfindlichen
Sensor beinhaltet;
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2A und 2B schematisch
perspektivische Ansichten eines Buchsenanschlusssteckers der Steuerplatte
aus 1 zeigen;
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3 in
perspektivischer Ansicht schematisch ein Erfassungselement zur Benutzung
in einer Steuerplatte mit einem berührungsempfindlichen Sensor
gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung zeigt;
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4 in
perspektivischer Ansicht schematisch eine Steuerplatte zeigt, die
ein Erfassungselement der 3 beinhaltet;
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5 in
perspektivischer Ansicht schematisch einen Teil der Steuerplatte
aus 4 in Vergrößerung zeigt;
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6A beziehungsweise 6B Schnittansichten
des Teils der in 5 gezeigten Steuerplatte nach
und kurz vor dem Zusammenbau zeigen;
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7 in
perspektivischer Ansicht schematisch einen Streifen von acht nachgiebigen
elektrischen Anschlusssteckern zur Benutzung in der Steuerplatte
aus 5 zeigt; und
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8A–C schematisch
ebene, seitliche und vorderseitige Aufrisse des in 7 gezeigten
Streifens von nachgiebigen elektrischen Anschlusssteckern zeigen.
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3 zeigt
in perspektivischer Ansicht schematisch ein Erfassungselement 32 zur
Benutzung in einem berührungsempfindlichen
Sensor gemäß einer
ersten Ausführungsform
der Erfindung. In diesem Beispiel ist das Erfassungselement für den Einsatz
in einer Steuerplatte für
einen Haushaltsgeschirrspüler ausgestaltet.
Die in 3 gezeigte Ansicht ist eine rückseitige Ansicht. „Rückseitig" bezieht sich auf
die Seite, die von einem Benutzer bei herkömmlicher Benutzung abgewandt
ist. Begriffe wie „vor" und „hinter" sollten ähnlich verstanden
werden.
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Das
Erfassungselement 32 ist ein kapazitives Erfassungselement
und umfasst einen durchscheinenden zentralen Teil, der einen Sensorbereich 34 festlegt,
und einen nicht-durchscheinenden
Außenrandbereich 36.
Das Erfassungselement 32 ist aus einem biegsamen Kunststoffsensorsubstrat
mit durchscheinenden darauf abgeschiedenen Sensorelektroden (nicht
sichtbar in 3) gebildet. Die Anordnung von
Sensorelektroden kann herkömmlich sein,
zum Beispiel können
einzelne Sensoren oder eine gitterförmige Anordnung verwendet werden.
Die Sensorelektroden sind mit entsprechenden der Verbindungsanschlüsse 38,
in diesem Fall acht davon, auf dem Substrat über je nach Bedarf innerhalb
des durchscheinenden Erfassungsbereichs 34 oder des Außenrandbereichs 36 verlaufende
leitfähige
Bahnen verbunden. Die Bahnen, zumindest de ren Teile innerhalb des
durchscheinenden Erfassungsbereiches 34, sind ebenfalls
durchscheinend. Die Verbindungsanschlüsse 38 werden durch
Kohleplättchen
in Verbindung mit den entsprechenden leitfähigen Bahnen bereitgestellt.
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Bei
Benutzung liegt der durchscheinende zentrale Erfassungsbereich 34 auf
einem Anzeigebildschirm auf. Der Anzeigebildschirm bietet einem Nutzer
Auswahlmöglichkeiten,
die mit dem Betrieb des/der Gerätes/Vorrichtung
zusammenhängen,
in dem/der der Anzeigebildschirm und die Steuerplatte eingebaut
sind, das heißt
in diesem Fall ein Geschirrspüler.
Der Nutzer wählt
Auswahlmöglichkeiten,
indem er seinen Finger (oder ein anderes Objekt) auf die entsprechenden
Bereiche des Bildschirms legt. Die Position des Fingers des Benutzers
wird über den
positionsberührungsempfindlichen
Sensor bestimmt und der Geschirrspüler reagiert demgemäß.
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4 zeigt
in vorderseitiger perspektivischer Ansicht schematisch eine Steuerplatte 40,
in der das Erfassungselement 32 aus 3 gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung eingebaut ist. Zusätzlich zum
Erfassungselement 32 umfasst die Steuerplatte 40 eine
bedruckte Platine (PCB) 42 und eine Glasabdeckplatte 44.
Der PCB wird mit einer Vielzahl elektrischer Anschlussstecker 48 zur
Herstellung elektrischer Verbindungen zwischen der Platine und den Verbindungsanschlüssen 38 des
Erfassungselements 32 bereitgestellt. In diesem Beispiel
sind zwei elektrische Anschlussstecker mit jedem Verbindungsanschluss
zugeordnet. Diese Redundanz sorgt für gesteigerte Verläßlichkeit.
Aus Gründen
der Klarheit sind nur die elektrischen Anschlussstecker 48, die
den vier Verbindungsanschlüssen
im Vordergrund der 4 zugeordnet sind, durch Bezugszeichen
identifiziert. Ähnliche
elektrische Anschlussstecker sind jedoch den Verbindungsanschlüssen im Hintergrund
der Figur zugeordnet.
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Die
Abdeckplatte 44 ist in 4 am höchsten gelegen,
aber durchscheinend über
ihren gesamten Bereich und daher nicht deutlich sichtbar in der Figur.
In der Praxis würde
die Abdeckplatte normalerweise nur über dem Bereich des Anzeigebildschirms durchscheinend
sein und überall
sonst opak. Das ermöglicht
die Sichtbarkeit des darunterliegenden Anzeigebildschirms, während der
Rest des Innenlebens des Geschirrspülers bei normaler Benutzung
vom Anblick verborgen bleibt. Außerdem wird bemerkt, dass in
einigen Fällen
die Steuerplatte nicht auf einem Anzeigebildschirm aufliegt und
daher die Abdeckplatte 44 über ihre gesamte Oberfläche opak sein
kann. In solchen Fällen
können
die Sensorelektroden und die Bahnen des Erfassungselements 32 ebenfalls
nicht-durchscheinend sein.
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Der
PCB 42 trägt
Schaltkreise zum Treiben, zum Signalempfang und -verarbeitung des
Erfassungselements 32, so dass das Auftreten einer Berührung über dem
berührungsempfindlichen
Sensor nachgewiesen werden kann. Diese Schaltkreise werden hier
zusammenfassend als Mess- oder Steuerschaltkreise bezeichnet. Die
Messschaltkreise können
von jeder herkömmlichen
Art sein, die geeignet für
die Art von eingesetztem Erfassungselement ist. Der PCB kann auch
Schaltkreise tragen, die mit der üblichen Funktionsweise des
Geschirrspülers
zusammenhängen.
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5 zeigt
schematisch eine rückseitige perspektivische
Ansicht eines Teils der in 4 gezeigten
Steuerplatte in Vergrößerung.
Der gezeigte Teil beinhaltet vier der Verbindungsanschlüsse 38 des
Erfassungselements 32 und die zugeordneten nachgiebigen
(gefederten) elektrischen Anschlussstecker 48. In diesem
Beispiel gibt es zwei elektrische Anschlussstecker 48 (das
heißt,
vier „Kontaktfinger") zu jedem Verbindungsanschluss 38.
Das kann nützlich
sein, denn wenn ein elektrischer Anschlussstecker 48 (oder
einer seiner „Kontaktfinger") bricht oder zu
seinem entsprechenden Verbindungsanschluss (zum Beispiel Kohleplättchen)
dejustiert wird, ist es wahrscheinlich, dass es eine ausreichende
Anzahl anderer Verbindungspunkte gibt, um einen guten elektrischen
Kontakt herzustellen.
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6A zeigt
eine Schnittansicht des Teils der in 5 gezeigten
Steuerplatte 40, die entlang der Linie XX' verläuft. Der
Schnitt in 6A ist mit der Vorderseite der
Steuerplatte 40 (das heißt, der für einen Nutzer während normaler
Benutzung zugänglichen
Seite) obenauf gezeigt.
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Der
PCB 42 und das Erfassungselement 32 sind von zusammenwirkender
Ausbildung, so dass ihre Ränder
benachbart zueinander im Bereich der gefederten elektrischen Anschlussstecker 48 verlaufen.
Die elektrischen Anschlussstecker 48 sind an dem PCB 42 mit
Lötstellen 50 befestigt.
Die elektrischen Anschlussstecker sind nahe einer Kante des PCB 42 platziert
und derart angeordnet, dass sie sich über die Kante und von der Kante
weg in eine Richtung auf die Abdeckplatte 44 zu erstrecken
(das heißt,
abwärts
bezüglich
der in 5 gezeigten Orientierung, aufwärts bezüglich der in 6A gezeigten
Orientierung). Daher sind die elektrischen Anschlussstecker 48 ausgelegt,
ihre entsprechenden Verbindungsanschlüsse 38 zu kontaktieren,
so dass eine elektrische Verbindung zwischen den Schaltkreisen auf
dem PCB 42 und den Sensorelektroden auf dem Erfassungselement 32 über die
gefederten elektrischen Anschlussstecker 48 hergestellt
wird.
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6B ist ähnlich der 6A und
kann damit verstanden werden, zeigt aber die Anordnung der Steuerplatte 40 während des
Zusammenbaus an einem Punkt, kurz bevor der PCB 42 an der
Abdeckplatte 44 befestigt wird. In dieser Phase des Zusammenbaus
ist das Erfassungselement 32 am Platz auf der Abdeckplatte 44 mittels
einer geeigneten Haftschicht befestigt worden. Der PCB 42 wird
gerade oben angeboten, bereit, um auf die Abdeckplatte gedrückt zu werden,
wie schematisch durch den Pfeil 52 angezeigt. Der PCB 42 (und/oder
der entsprechende Teil der Abdeckplatte 44) wird mit einer Schicht
aus Haftmaterial bereitgestellt, so dass er an der Abdeckplatte
haften bleibt, wenn er in Kontakt damit gedrückt wird.
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Wie
aus 6B ersichtlich, ist der gefederte elektrische
Anschlussstecker 48 derart angeordnet, dass vor dem Zusammenbau
sich der gefederte Anschlussstecker über die Kante des PCB 42 von
einer Seite (der Seite, an der er angelötet ist (am tiefsten gelegen
in 6B)) bis jenseits der anderen Seite (der Seite
des PCB, die an der Abdeckplatte befestigt werden soll) erstreckt.
Wenn daher der PCB 42 während
des Zusammenbaus gegen die Abdeckplatte 44 gedrückt wird,
berühren
die gefederten elektrischen Anschlussstecker die geeignet gelegenen
Verbindungsanschlüsse 38 des
Erfassungselements, bevor der PCB 42 die Abdeckplatte 44 berührt und
an ihr haften bleibt. Das nachgiebige Wesen der gefederten elektrischen
Anschlussstecker 48 bedeutet, dass sie sich wegbiegen und
es dem PCB 42 ermöglichen, sich
weiter auf die Abdeckplatte 44 zu zu bewegen. Wenn also
der PCB 42 die Abdeckplatte berührt und daran haftet, sind
die gefederten elektrischen Anschlussstecker 48 nachgiebig
gegenüber
den entsprechenden Verbindungsanschlüssen 38 vorgespannt.
Dies stellt die Herstellung eines guten elektrischen Kontaktes sicher,
ohne dass irgendeine zusätzliche
Befestigung notwendig ist.
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Damit
wird eine elektrische Verbindung einfach durch das Drücken des
PCB 42 auf seinen Platz hergestellt, ohne dass es eines
gesonderten Bedienschrittes bedarf, damit ein Endanschlussstecker
mit einer Buchse wie in den 1, 2A und 2B gezeigt
verbunden wird. Außerdem
wird die elektrische Verbindung automatisch dadurch hergestellt, dass
die elektrischen Anschlussstecker sich „rückwärts" in einer Richtung jenseits der eigenen
Dicke des PCBs erstrecken, ohne dass es jeglicher Anbringung von
Bauteilen oder Verbindungen auf der Seite des PCB 42 gegen
die Abdeckplatte 44 bedarf. Da der PCB bündig mit
der Abdeckplatte liegen kann, kann er mit einer einfachen Haftschicht
befestigt werden.
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7 zeigt
schematisch eine perspektivische Ansicht eines Streifens 60 von
acht gefederten elektrischen Anschlusssteckern 48, die
zum Löten
an einen wie in 5 gezeigten PCB bereit sind.
Die 8A, 8B und 8C zeigen
schematisch Ansichten des Streifens 60, die entsprechend
entlang der z-, y- und
x-Achsen genommen wurden, wie oben links in 7 angedeutet.
Die 8A, 8B und 8C zeigen
Abmessungen des Streifens 60, die in einer typischen Anwendung
verwendet werden könnten.
Man sollte sich allerdings klar machen, dass die gefederten elektrischen
Anschlussstecker der Erfindung an sich skalierbar sind und verschiedene
unterschiedliche Größen und
relative Formen verwendet werden können.
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Der
Streifen 60 umfasst einen wegwerfbaren Rückgratteil 66,
an dem acht gefederte elektrische Anschlussstecker 48 angebracht
sind. Der Rückgratteil 66 dient
als Versteifung und dazu, die elektrischen Anschlussstecker während des
Zusammenbaus an ihrem Platz in einer Ebene auf dem PCB zu halten,
und ermöglicht
damit die leichte Handhabung des Streifens von Anschlusssteckern 48.
In diesem Beispiel ist der Streifen 60 aus einem Phosphor-Bronze-Blech
ausgestanzt (wahlweise zur Korrosionsreduktion beschichtet, zum
Beispiel vorzugsweise mit Gold oder Platin etc.) und an den Linien
F1, F2 und F3 (als gestrichelte Linien in den 7 und 8A gezeigt)
um die in 8B gezeigten Beträge gebogen,
um die gewünschte
Form bereitzustellen.
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Dadurch,
dass die acht gefederten elektrischen Anschlussstecker 48 anfangs
als einzelner Streifen bereitgestellt werden, sind sie also leichter während der
Fertigung/Zusammenbaus zu handhaben. Das liegt daran, dass der Streifen 60 leicht
an seinem Rückgrat
gegen den PCB gehalten werden kann, so dass alle elektrischen Anschlussstecker 48 an
ihren erforderlichen Positionen in einem einzigen Zusammenbauschritt
platziert werden. Jeder elektrische Anschlussstecker 48 kann
dann an geeignet platzierte Plättchen
auf dem PCB gelötet
werden. Die Platzierung des Streifens und das Löten können automatisiert werden,
zum Beispiel durch Verwendung eines infraroten Wiederverflüssigungsvorgangs
in einem herkömmlichen
PCB Zusammenbauroboter. Sobald die elektrischen Anschlussstecker 48 an ihren Platz
gelötet
worden sind, kann das wegwerfbare Rückgrat 66 abgeknickt
werden, so dass die nun getrennten elektrischen Anschlussstecker 48 an
ihrem Platz bleiben. Dies kann durch die Bereitstellung einer Ermüdungs- oder
Sollbruchlinie 64 an der Stelle, wo jeder elektrische Anschlussstecker
mit dem wegwerfbaren Rückgrat
(Laschenschiene) verbunden ist, erleichtert werden. Die Sollbruchlinie
kann beispielsweise durch Anritzen/Anreißen oder durch partielles Ätzen des
Streifens bereitgestellt werden.
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Damit
umfasst jeder elektrische Anschlussstecker 48 letztlich
eine Blattfeder mit einem festen Teil 72 zur Anbringung
an den PCB und einen losen Teil 74 zur Erstreckung jenseits
des Randes des PCB und zur Verbindung mit den Verbindungsanschlüssen 38 des
Erfassungselements 32.
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In
diesem Beispiel werden die entsprechenden festen Teile mit Öffnungen 68 bereitgestellt, durch
die flüssiges
Lötzinn
während
der Fertigung zur Verbesserung der Lötstelle fließen kann.
Außerdem
werden in diesem Beispiel die festen Teile 72 mit Laschen 70 versehen,
die auf den PCB zugebogen sein können,
um in entsprechende Aussparungen auf der Oberfläche des PCB einzutreten. Diese
Laschen sorgen für
eine verbesserte mechanische Kopplung zwischen den elektrischen
Anschlusssteckern 48 und dem PCB und verringern die Wahrscheinlichkeit,
dass sich die Lötstellen
mit der Zeit trennen. In dem in 7 gezeigten
Beispiel sind die Laschen 70 an den Seitenkanten der festen
Teile 72 der elektrischen Anschlussstecker 48 gelegen.
In anderen Beispielen jedoch können
die Laschen in einer mittleren Position der elektrischen Anschlussstecker 48 bereitgestellt
werden. Diese Laschen können
genauso wie oder zusätzlich
zu Laschen an den Seitenkanten wie in 7 gezeigt
vorhanden sein. Beispielsweise können
die Laschen an einer inneren Kante der Öffnungen 68 bereitgestellt
werden. Damit können
die Öffnungen 68 nicht
durch eine vollständige
Ausstanzung gebildet werden, sondern durch einen U-förmigen oder ähnlich geformten
Schnitt, so dass der mittlere Teil des Us dann zur Bereitstellung der
Lasche gebogen wird und damit auch die Öffnung 68 freigibt.
Es kann von Vorteil sein, die Laschen in einem mittleren Bereich
zu platzieren, um jegliche Störungsanfälligkeit
durch Verwindungskräfte
zu verringern. Falls zum Beispiel nur eine einzige Lasche pro elektrischem
Anschlussstecker 48 bereitgestellt werden soll und diese
Lasche sich entlang einer Seitenkante befindet, kann sich die Wahrscheinlichkeit erhöhen, dass
sich die entgegengesetzte Kante von dem PCB löst. Die Wahrscheinlichkeit,
dass sich eine der Seiten löst,
kann durch Zentralisierung der Lasche vermindert werden.
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Die
freien Teile 74 der elektrischen Anschlussstecker 48 sind
an der Linie F2 gebogen, um sie gegen eine Ebene abzuwinkeln, die
die Seite des PCB enthält,
die entgegensetzt zu der Seite des PCB liegt, an der sie angebracht
sind. Ferner ist jedes der freien Teile 74 gegabelt (das
heißt,
um zwei „Kontaktfinger" bereitzustellen),
um zwei Kontaktpunkte bereitzustellen, die nahezu mechanisch unabhängig sind,
und um die Kontaktverläßlichkeit
zu verbessern. Jedes der zwei Enden des gegabelten freien Teils
ist an F3 aufwärts
gebogen, so dass es die äußere Seite
der Biegung an F3 ist, die den entsprechenden Verbindungsanschluss 38 an
dem Erfassungselement 32 berührt. Dies bietet einen Verbindungspunkt,
der entlang der Oberfläche
der Verbindungsanschlüsse
gleiten kann, wenn die gefederten elektrischen Anschlussstecker 48 während des
Zusammenbaus verbogen werden ohne übermäßigen Schaden anzurichten.
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Man
sollte sich klar machen, dass obwohl die oben beschriebene beispielhafte
Verkörperung
die Herstellung elektrischer Verbindungen zwischen einer Steuerkreisplatine
und einem Erfassungselement in einem kapazitätsgestützten berührungsempfindlichen Sensor
in einem Geschirrspüler
betrifft, die Erfindung zur Herstellung elektrischer Verbindungen
in jeder Art von Vorrichtung oder Gerät mit einem widerstands- oder
kapazitätsgestützten berührungsempfindlichen
Sensor (der ein zeln oder vielschichtig, zum Beispiel zweiseitig,
sein kann) verwendet werden kann. In allen Fällen können das Erfassungselement und
die Steuerschaltkreise auf dem PCB von jeder herkömmlichen
Art gemäß der vorliegenden
Erfindung sein.
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Außerdem sollte
man sich gewahr sein, dass die Abdeckplatte und das Erfassungselement
als ein einzelnes Element bereitgestellt werden können. Das bedeutet,
dass Sensorelektroden direkt auf der Innenseite (das heißt, auf
der dem Nutzer bei normaler Benutzung abgewandten Seite) der Abdeckplatte
abgeschieden werden können,
wobei die geeigneten Bahnen und Verbindungsanschlüsse ebenfalls
auf der Innenseite der Abdeckplatte abgeschieden sind. Damit kann
diese Anordnung als eine Anordnung angesehen werden, in der es quasi
keine Abdeckplatte gibt. Stattdessen sorgt das Substrat des Erfassungselements
selbst für
die schützenden
und äußerlichen ästhetischen
Aufgaben der Abdeckplatte, und der PCB wird direkt an dem Erfassungselementsubstrat in
Nachbarschaft zu den Verbindungsanschlüssen befestigt.
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Man
sollte sich im Klaren sein, dass die Kante des PCB, in deren Nachbarschaft
die Verbindungsanschlüsse
des Erfassungselements bereitgestellt werden, keine Außenkante
des PCB sein muss, sondern eine Innenkante einer Öffnung in
dem PCB sein kann. Die Öffnung
kann groß genug
sein, um beispielsweise den gesamten berührungsempfindlichen Bereich
des Erfassungselements unterzubringen, oder kann einfach ein Loch
in dem PCB sein, das groß genug
für den
nachgiebigen elektrischen Kontakt zum Durchtritt ist.
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Obwohl
spezielle Ausführungsformen
der Erfindung beschrieben worden sind, sollte man sich klar machen,
dass viele Änderungen/Zusätze und/oder Ersetzungen
gemacht werden können,
ohne vom Rahmen der Erfindung abzuweichen.