ES2234042T3 - Conjunto de circuitos para un elemento sensor. - Google Patents
Conjunto de circuitos para un elemento sensor.Info
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- H03K2217/96076—Constructional details of capacitive touch and proximity switches with spring electrode
Abstract
UN GRUPO DE CIRCUITOS (11) PRESENTA UN CIRCUITO DE EXCITACION (13) PARA UN ELEMENTO SENSOR (12) DE UN INTERRUPTOR DE CONTACTO, QUE EN LA FORMA DE EJECUCION DE LA INVENCION CONTIENE UN GENERADOR DE FRECUENCIA (16). EL GENERADOR DE FRECUENCIA (16) GENERA UN SEÑAL DE EXCITACION (17) MODULADA EN FRECUENCIA QUE SE CONECTA AL ELEMENTO SENSOR (12). EN OTRA VARIANTE DE EJECUCION SE REALIZA LA GENERACION DE LA SEÑAL DE EXCITACION (17) EN UN MICROCONTROLADOR (48), QUE EN SU CASO INCLUYE LA SECCION DE EXCITACION (13) O LA VALORACION DE LA SEÑAL. MEDIANTE EL PASO DE LA SEÑAL DE EXCITACION (17) A OTRO RANGO DE FRECUENCIAS SE MINIMIZA LA INFLUENCIA DE SEÑALES PERTURBADORAS, INCLUSO AL UTILIZAR BAJAS TENSIONES DE SEÑAL.
Description
Conjunto de circuitos para un elemento
sensor.
La invención se refiere a un conjunto de
circuitos para al menos un elemento sensor de al menos un
interruptor de contacto, donde está presente una señal de control
en el elemento sensor, que es variable independientemente del
estado de accionamiento del elemento sensor, siendo la señal de
control de frecuencia modulada.
En muchos aparatos eléctricos se utilizan en la
actualidad interruptores de contacto, sobre todo en los
electrodomésticos. Pulsando ligeramente el interruptor, que
generalmente presenta una superficie metálica, el usuario puede
realizar el proceso de conmutación deseado.
En los interruptores de contacto conocidos que
presentan un elemento sensor, está prevista una conexión que
proporciona al elemento sensor una tensión alterna generalmente de
alta frecuencia, que es modificada con el accionamiento del
interruptor de contacto. Esta variación es detectada y produce una
señal de conmutación. Sin embargo, a este respecto existen
considerables problemas con interferencias que perturban la señal.
Estas interferencias se derivan, por un lado, del suministro de
tensión de la red, puesto que debido al número cada vez mayor de
aparatos eléctricos ha aumentado enormemente el denominado
electrosmog o contaminación electromagnética, lo cual
significa que numerosas interferencias perturban la tensión de
alimentación. De la misma manera, otros aparatos, sobre todo los
domésticos, como televisores, ordenadores y también teléfonos
móviles, emiten señales de interferencia, que todas juntas también
perturban esta señal en el elemento sensor sobre el usuario.
Por esta razón, ya se ha intentado generar una
señal más fuerte, mediante un aumento de la tensión aplicada a la
señal desde 5 V (tensión de alimentación usual de los circuitos
electrónicos) a 20 y hasta 30 V, la cual no es sensible a las
interferencias. Esto significa, por un lado, la necesidad de un
segundo suministro de alimentación, y por otra parte, sin embargo,
tampoco pueden solucionarse los problemas completamente con estas
medidas.
La EP 675 600 expone en un conjunto de circuitos
según el concepto principal de la reivindicación 1, un interruptor
de contacto reflectante basado en ultrasonidos, mediante el cual se
detecta la reflexión característica del contacto de una señal, por
medio de un elemento piezoeléctrico. Simultáneamente, este elemento
piezoeléctrico emite la señal de control. Para ello, la señal de
control es modulada en amplitud por el elemento piezoeléctrico.
Para la detección de una activación del interruptor, la señal
recibida es demodulada.
La US-A-5 270 710
muestra un circuito de control de un interruptor, que es accionado
uniendo dos contactos mediante una envoltura comprimible y
eléctricamente conductiva. Una señal de control está presente
entonces en un contacto. El otro contacto está presente en un
circuito de evaluación sobre un condensador y un diodo. Las
semiondas negativas de la señal de control presente en un contacto
son conectadas automáticamente a masa por un diodo para esta
semionda.
La tarea de la invención es crear un conjunto de
circuitos mejorado para un elemento sensor de un interruptor de
contacto, que no sea sensible a las interferencias y, en
particular, que no precise un suministro de alimentación
adicional.
Esta tarea se resuelve mediante las
características de la reivindicación 1. Particularmente, la tensión
puede ser cero. Preferiblemente, la fase cero de la señal de
control se sitúa en cero. De esta manera, las señales de
interferencia, que aparecen en esta fase y se perciben como
especialmente perturbadoras durante una interferencia en la fase
cero, se suprimen de una manera sencilla. La señal se aclara al
menos parcialmente.
La señal de control recorre preferiblemente de
forma periódica una determinada gama de frecuencias, con lo cual
las señales de interferencia, que presentan, en cada caso, una
determinada frecuencia fija, sólo aparecen muy brevemente
sincrónicamente con la señal de control. Dado que la evaluación
puede ser efectuada de tal manera, que reconoce sólo durante un
período prolongado o una determinada gama de frecuencias las
variaciones de nivel de la señal, como las variaciones del estado
de conexión, las señales de interferencia con una frecuencia
diferente o una frecuencia fija no son tenidas en cuenta. Además,
generalmente sólo aparecen señales de interferencia en determinadas
gamas de frecuencia, y al recorrer una gama de frecuencia mucho más
amplia, sólo se cubren estas gamas brevemente.
El conjunto de circuitos consiste en al menos un
componente de control, un componente de detección y un componente
de evaluación, donde particularmente cada elemento sensor presenta
un respectivo componente de detección, preferiblemente un circuito
de detección. Mediante esta distribución es posible combinar varios
interruptores de contacto con solo un elemento de control y un
elemento de evaluación. En caso de un funcionamiento completo se
puede reducir el número de componentes y con ello la predisposición
a errores.
Preferiblemente, una frecuencia de funcionamiento
generada en un elemento de control, con una variación de frecuencia
fija, puede estar según las circunstancias entre un valor mínimo y
un valor máximo, y es periódicamente variable, particularmente el
valor mínimo pudiendo ser de 5 kHz y el valor máximo de 50 kHz. La
frecuencia de modulación puede ser ventajosamente de
aproximadamente 20 a 1000 Hz. Gracias a la amplia gama de
frecuencias de 5 kHz a 50 kHz, se garantiza que se recorren áreas
suficientes en las que no hay presentes señales de interferencia.
Sobre todo se excluyen las interferencias de baja frecuencia, por
ejemplo los armónicos de la frecuencia de red. La frecuencia de
modulación fija se encarga de que se recorra suficientemente rápido
la gama de frecuencias. El esfuerzo para la generación de las
frecuencias es insignificantemente mayor que para una frecuencia de
salida fija.
Especialmente, se prefiere que la señal de
control esté formada como una señal de onda cuadrada, en particular
como una señal de onda cuadrada con un factor de duración de
aproximadamente un 70% a un 95% y/o un nivel de señal de
aproximadamente 5 V. El alto factor de duración hace que la
duración del nivel cero no sea demasiado grande, de modo que la
tensión continua que se produce al final es suficientemente alta. Al
usar un nivel de señal de 5 V se puede tomar la tensión de
funcionamiento utilizada para los componentes electrónicos y no es
necesario otro suministro de alimentación. De esta manera, se reduce
el coste, aumenta la seguridad del funcionamiento y se evitan las
influencias perturbadoras de otro suministro de alimentación.
Un componente, en particular un condensador de
alimentación, forma ventajosamente una parte de un divisor de
tensión, especialmente un divisor de tensión capacitivo, mientras
que el elemento sensor forma la otra parte o la segunda parte del
divisor de tensión. El interruptor de contacto se puede accionar
mediante la capacidad táctil del usuario y, en consecuencia, se
proporciona un divisor de tensión capacitivo. Con un divisor de
tensión de este tipo se puede detectar fácilmente, mediante un
control de las tensiones divididas, una variación de una de las dos
capacidades, en este caso la capacidad del sensor. El condensador
de alimentación presenta preferiblemente una capacidad
permanentemente constante.
Para permitir el control de varios elementos
sensores con un único componente de control, el elemento que forma
la primera parte del divisor de tensión está incluido en el
componente de detección. Mediante líneas de derivación, que parten
de un enlace de alimentación, los elementos sensores se pueden
conectar en el elemento de control, de modo que en todos los
elementos sensores está presente la misma señal de control.
Preferiblemente, está conectado un filtro en la
salida del elemento sensor, en particular un filtro RC. Mediante
este filtro se transforma la señal del elemento sensor en una
tensión continua, que depende del factor de utilización, del nivel
de señal y del estado de accionamiento del interruptor de contacto.
Puesto que las dos primeras magnitudes son fijas, un accionamiento
del interruptor de contacto puede detectarse mediante una evaluación
de la tensión continua. Dicho filtro puede construirse sin grandes
costes y la tensión continua producida puede evaluarse con medios
sencillos. Ventajosamente, está previsto un filtro en cada elemento
sensor para evitar interferencias.
En una forma de realización de la invención, los
elementos de conexión pueden contener un interruptor, en particular
un interruptor con un componente semiconductor. El componente
semiconductor puede ser por ejemplo un transistor u otro componente
de reacción rápida.
Según otra posibilidad de realización de la
invención, la unidad de control presenta un generador de frecuencia
para la generación de la señal de control de frecuencia modulada con
la frecuencia de funcionamiento. El coste de este generador de
frecuencia no es esencialmente mayor que el de uno con una
frecuencia de funcionamiento fija, puesto que este tipo de
generadores de frecuencia son usuales en otros campos de
aplicación.
En caso de que se prevean, para el accionamiento
del interruptor, dos componentes inversores uno detrás de otro en
cualquier punto del trazado de la señal, detrás del generador de
frecuencia y delante del elemento sensor, por ejemplo delante de un
condensador de alimentación, de tal manera que la señal invertida
una vez en la salida del primer componente inversor es dirigida
hacia el interruptor y constituye su control, se garantiza un
acoplamiento automático del interruptor y su función en la
frecuencia de funcionamiento. Mediante la conexión en serie de dos
inversores se obtiene de nuevo en la salida del segundo la señal de
control invariada. Los inversores trabajan rápidamente y con
seguridad y no representan ninguna fuente de errores.
Para la evaluación de varias señales, el
componente de evaluación presenta en su entrada un multiplexor de
señales con al menos una entrada para la conexión de al menos una
salida de un elemento sensor, y una salida en la cual se conecta,
mediante un amplificador de señal, una unidad de evaluación de
señales, en particular un microcontrolador. Por lo tanto, se
necesita sólo una unidad de evaluación de señales para todos los
elementos sensores utilizados y se reduce el coste.
Según una posibilidad de realización de la
invención, el conjunto de circuitos puede contener al menos un
microcontrolador, que entre otras cosas está equipado para la
generación de la señal de control con la frecuencia de
funcionamiento para al menos un elemento sensor. Una generación
conforme al software pone a disposición una señal de control
variable según se desee, con lo cual se permite un amplio campo de
aplicaciones. De esta manera puede ahorrarse un generador de
frecuencia adicional, ahorrando así costes y reduciendo la
predisposición a las interferencias. El microcontrolador puede
emplearse ventajosamente para otros objetivos, salvo la generación
de frecuencia, es decir, para la evaluación de la señal del sensor
u otras tareas de control en un aparato que pertenece al
interruptor de contacto.
Preferiblemente, en una forma de realización del
conjunto de circuitos el componente de control y el componente de
evaluación contienen un microcontrolador. Esto reduce aún más el
coste y permite una evaluación precisa de la señal presente en el
elemento sensor. Además, también pueden estar incluidos
ventajosamente en el microcontrolador los elementos de conexión,
los cuales están configurados para poner en cortocircuito cada fase
de la señal de control presente en el elemento sensor en una tensión
constante, preferiblemente la tensión cero. De esta manera, se
reduce al mínimo el número de componentes necesarios, lo que
influye positivamente en la predisposición a errores. Como método
de medición resulta apropiada una medición
analógico-digital (A/D), pudiendo realizarse la
conversión A/D mediante el procedimiento de pendiente doble
(dual-slope), el procedimiento de pendiente
simple (single-slope) (con un comparador en
el microcontrolador) o por medio de un convertidor A/D propio. Éste
preferiblemente está incluido en el microcontrolador. Sin embargo,
se aplica preferiblemente la conversión A/D mediante el
procedimiento dual-slope.
Una forma de realización especialmente favorable
de la invención prevé que el elemento sensor sea un cuerpo flexible
en sí mismo, variable en su forma y eléctricamente conductivo, y en
particular está previsto para ser empleado en un interruptor de
contacto de una placa de vidrio duro o placa de cocina de
vitrocerámica. Preferiblemente se trata de un material de espuma
eléctricamente conductivo. La utilización de un elemento sensor de
este tipo para este objetivo ofrece una serie de ventajas. El
elemento sensor puede presentar características materiales que
ayudan a evitar la aparición de influencias perturbadoras.
El cuerpo del elemento sensor puede presentar
ventajosamente al menos un paso en dirección a las superficies de
contacto, en el cual particularmente está incluido un elemento de
iluminación visible a través de la placa de cocina de vidrio duro o
de vitrocerámica. Por ejemplo puede tratarse de un diodo luminoso
LED, con el que se puede indicar b posición exacta de la tecla de
contacto.
Estas y otras características se deducen de las
reivindicaciones, así como de la descripción y los dibujos, donde
las características individuales pueden ser aplicadas en cada caso
individualmente o varias en forma de configuraciones alternativas
de una forma de realización de la invención, así como en otros
campos, y pueden representar formas de realización ventajosas y
adecuadas para la protección, para las cuales se solicita aquí
protección. La subdivisión de la solicitud de patente en partes
individuales así como en títulos intermedios no limita las
afirmaciones realizadas bajo los mismos en su validez general.
Un ejemplo de realización de la invención está
representado en los dibujos y a continuación se describe con más
detalle.
En los dibujos se muestra:
Fig. 1 un conjunto de circuitos, que comprende un
componente de control, de detección y de evaluación, con un
elemento sensor fijado a una placa de cocina vitrocerámica,
Fig. 2 el conjunto de circuitos con un
microcontrolador, que comprende el componente de control y de
evaluación,
Fig. 3 a 5 un elemento sensor empleado
habitualmente para su incorporación en una placa de cocina
vitrocerámica, y
Fig. 6 a 8 un elemento sensor novedoso según una
característica de la invención para su incorporación en una placa
de cocina vitrocerámica.
La Fig. 1 muestra un conjunto de circuitos 11
para un elemento sensor 12, que consta de un componente de control
13, un componente de detección y un componente de evaluación 15. El
componente de control 13 contiene un generador de frecuencia 16, que
genera una señal de control 17 con una frecuencia de
funcionamiento, la cual es emitida en la salida 18 del generador de
frecuencia 16 y consiste en una señal de onda cuadrada de
frecuencia modulada. Ésta es conducida hasta un primer inversor 19 y
desde allí a un segundo inversor 20. Luego, pasa a través de una
resistencia de alimentación 21 a un enlace de alimentación 23, desde
donde sale una primera línea en derivación 24, en la cual pueden
ser conectados un número de elementos sensores, de los cuales sin
embargo sólo está representado uno. Desde la primera línea en
derivación 24 parte una conexión a través de un condensador de
alimentación 22 hasta un enlace de señales 25 dentro del componente
de detección.
Detrás del primer inversor 19 hay una derivación
26, que conduce a un enlace de conmutación 27. Desde el enlace de
conmutación 27 parte una segunda línea en derivación 28, en la que
pueden conectarse un gran número de interruptores 29. Cada
componente de detección contiene un interruptor 29 que, en una de
sus conexiones, está comunicado con el enlace de señal 25 y en su
otra conexión está comunicado con el nivel cero del conjunto de
circuitos 11, el cual está puesto a masa.
Desde el enlace de señal sale una comunicación
hacia la conexión del elemento sensor 12, donde la conexión se
realiza mediante un circuito impreso 38, sobre el cual se sitúa el
elemento sensor 12, véase Fig. 4 o 7. La estructura del elemento
sensor 12 puede deducirse de la Fig. 3. Desde el circuito impreso
38 sale hacia arriba un elemento elástico 30, que debe ser
conductivo y preferiblemente está configurado como un muelle
metálico, y el cual comprendo un circuito impreso sensor 31, que es
presionado por el elemento elástico 30 contra una placa de cocina
de vidrio duro o de vitrocerámica 34. El elemento sensor 12
presenta una capacidad parásita 33, que va contra masa.
Debido al acoplamiento mecánico del elemento
sensor 12 en la placa de cocina de vitrocerámica 34 surge una
capacidad en el entrehierro 35, ya que el acoplamiento está
provisto con un entrehierro 36 a través de una nervadura 32,
dependiendo de la fabricación, en la parte inferior de la placa de
cocina de vitrocerámica 34. Esto se muestra en la Fig. 5 en una
ampliación.
La capacidad de la placa de cocina de
vitrocerámica 34 está representada por una capacidad de vidrio 37.
En la Fig. 4 se ve cómo un dedo 39 hace contacto con la placa de
cocina de vitrocerámica 34 por encima del elemento sensor 12. De
esta manera se suman en serie la capacidad del vidrio 37 y la
capacidad del dedo 40, que va contra masa.
Desde el enlace de señal 25 parte una
comunicación a un filtro 41, el cual como filtro R-C
consiste en una resistencia de filtro 42 en serie y un condensador
de filtro 43 que va contra masa. Desde el filtro 41 sale una
comunicación a un salida 44 del elemento sensor.
Esta salida 44 del elemento sensor se dirige
hacia una de las distintas entradas 45 de un multiplexor de señales
46. El multiplexor de señales 46 está conectado a una unidad de
evaluación de señales a través de un amplificador de señal, en
particular un microcontrolador. Estos tres componentes forman el
componente de evaluación 15, en el que pueden conectarse tantos
elementos sensores como entradas tenga el multiplexor de señales. El
microcontrolador está conectado con una salida 49 a una parte no
representa la de un circuito, que convierte las ordenes generadas
por el microcontrolador, por ejemplo para la desconexión o conexión
de la potencia de un horno eléctrico.
En la Fig. 2 está representado un ejemplo de
realización con la generación de la señal de control en el
microcontrolador 48. Esta señal de control 17 es enviada al
elemento sensor 12 a través de la conexión A0, una resistencia
adicional común, y condensadores de alimentación 22 y resistencias
53 respectivamente. En este dibujo está representado el elemento
sensor 12 como condensador variable, con lo cual la variación de la
capacidad es producida por el contacto del interruptor de contacto.
Simultáneamente, por encima de las resistencias 53, se sitúan los
elementos sensores 12 con otras resistencia 54 y los condensadores
55 contra masa.
Las conexiones L0 y L1 sirven a su vez para la
descarga de los condensadores 55, que junto con las resistencias 54
forman un circuito RC. La evaluación de la señal de control 17
presente en un elemento sensor 12 se realiza mediante los empalmes
de las conexiones 10 y 11 en los condensadores 55 del circuito
RC.
Según está representado, el microcontrolador 48
une tanto el componente de control 13 como el componente de
evaluación 15. El componente de detección está formado por los
elementos sensores 12 así como por los condensadores de
alimentación 22, las resistencias 53 y 54, y los condensadores 55.
Según el tipo de microcontrolador 48 puede ponerse en
funcionamiento un número diferente de componentes de detección o
elementos sensores 12.
Un diagrama del circuito equivalente de un
elemento sensor 12 compuesto por espuma eléctricamente conductiva y
flexible puede verse en la Fig. 6. Puede representarse mediante una
conexión en paralelo de una resistencia equivalente 50 con una
resistencia inductiva 51 en serie y una capacidad en paralelo
52.
En la Fig. 7 está representado un elemento sensor
12 fijado entre el circuito impreso 38 y la placa de cocina de
vitrocerámica 34, el cual consiste en una espuma eléctricamente
conductiva y flexible. En la Fig. 8 se puede apreciar que el
elemento sensor 12 se adapta muy bien al lado inferior abultado de
la placa de cocina de vitrocerámica 34, de modo que se impide la
formación de un entrehierro 36.
En este punto se tratará primero la forma de
realización con el generador de frecuencia. El circuito está
construido según el esquema de conexiones de la Fig. 1,
preferiblemente con la técnica SMD y sobre el circuito impreso 38,
que también forma el soporte y al mismo tiempo la conexión del
elemento sensor 12. La utilización de un nivel de señal de 5 V tiene
la gran ventaja de que sólo se requiere una tensión de alimentación
de 5 V, dado que ésta es la tensión de funcionamiento del
multiplexor de señales 46 y del microcontrolador 48.
El generador de frecuencia 16 produce primero una
señal de onda cuadrada con un nivel de señal de 5 V, un factor de
utilización de aproximadamente un 70 a un 95% y una frecuencia de
20 a 500 kHz. Esta señal de onda cuadrada es modulada con una
frecuencia de modulación de 20 a 1000 Hz, es decir entre los
valores básicos típicos de 5 a 50 kHz. De esta manera se obtiene la
señal de control 17.
El primer inversor 19 es necesario para el
control del interruptor 29. Cuando la señal de control 17 vuelve a
cero, será invertida por el inversor 19 y fijada en 5 V, y gracias a
esta fijación elevada, se activará el interruptor 29 y se situará
el enlace de señal 25 contra masa. Por consiguiente, la señal
situada en el enlace de señal 25 es siempre cero, cuando la señal de
control 17 es cero. Las interferencias quedarán entonces suprimidas
durante este tiempo. Por medio del segundo inversor 20, detrás del
primero, se establece de nuevo la señal de salida 17 originaria.
Ésta pasa por la resistencia de alimentación 21 y la línea en
derivación 24 hacia el condensador de alimentación 22.
En estado no accionado, el elemento sensor 12
presenta sólo su capacidad parásita 33, que junto con el
condensador de alimentación 22 forma un divisor de tensión para la
señal de salida presente en el condensador de alimentación. En este
caso, el condensador de alimentación 22 puede estar configurado de
tal modo que, en el elemento sensor 12 esté presente la tensión
media, es decir, una capacidad de alimentación aproximadamente tan
grande como la capacidad parásita 33. Cuando se acciona el
interruptor de contacto, se suman en paralelo a la capacidad
parásita 33, la capacidad del entrehierro 35, la capacidad del
vidrio 37 y la capacidad del dedo 40, las cuales están conectadas
en serie. Por medio de esta conexión en paralelo se hace más grande
la capacidad total del elemento sensor 12, la relación del divisor
de la capacidad total respecto a la capacidad del condensador de
alimentación 22 se modifica y la tensión disminuye en el elemento
sensor y por tanto en el enlace de señal 25. En la salida del
filtro 41 conectado al enlace de señal 25 aparece una tensión
continua, que sólo depende del nivel de señal predeterminado, del
factor de duración, que es conocido e invariable, y del estado de
accionamiento del interruptor de contacto.
Esta tensión continua pasa a un multiplexor de
señales 46, que selecciona una de las distintas tensiones continuas
de varios circuitos de detección y la envía a través de un
amplificador de señal 47 a un microcontrolador 48. El
microcontrolador 48 evalúa la tensión continua y detecta si el
interruptor de contacto está accionado o no. Para ello, la
evaluación está configurada preferiblemente de tal manera, que la
evaluación se realiza durante un determinado período de tiempo, y
conforme a una gama de frecuencias recorridas en este período, por
ejemplo sumando o integrando. Cuanto se produce una variación de la
tensión continua durante un cierto período, la unidad de evaluación
debe dar aviso de un accionamiento. Si en este momento aparece una
señal de interferencia de frecuencia fija, entonces la tensión
continua cambia, aunque solo durante un momento, y esto no tiene
importancia para la evaluación dentro del período previsto.
Dependiendo de la detección, el microcontrolador, en su salida 49,
da ordenes a otro circuito, por ejemplo al circuito de mando para
un calentamiento de la placa de cocina.
La resistencia equivalente 50 forma, junto con el
condensador de alimentación 22 y la capacidad parásita 33, un
filtro que amortigua el acoplamiento de interferencias sobre el
dedo 39 durante el accionamiento del interruptor de contacto. Para
hacer conductivo el material del elemento sensor 12, pueden ser
añadidos diferentes materiales, p. ej. grafito, plata o similares.
Cuando en lugar de estos materiales, o adicionalmente, se añaden
materiales ferríticos, produce la resistencia inductiva 51, que
proporciona otra mejora en la atenuación de las interferencias 25.
Especialmente ventajoso es el elemento sensor mostrado y descrito
en la solicitud de patente europea EP 859 467, solicitada al mismo
tiempo con el título "Touch switch with sensor key". De
esta manera, puede conseguirse con este elemento sensor una forma de
realización especialmente favorable de la invención. Éste puede
emplearse, de la misma manera, con ambas versiones de la generación
de la señal de control.
La forma de realización según la Fig. 2 controla
el elemento sensor 12 según el siguiente esquema:
En el primer paso se descarga el elemento RC de
la resistencia 54 y del condensador 55 a través de la conexión L0.
En el segundo paso, se carga el condensador 55 a través de la
conexión L0, hasta que en la entrada 10 se mide un nivel lógico
alto (High). Esto en la práctica se produce en cuanto el
condensador 55 es cargado por encima de la tensión de funcionamiento
general de 5 voltios.
En el paso 3, se genera la señal de control 17 en
la conexión A0 para un tiempo determinado, con la modulación o la
modulación de frecuencia según la invención, y así se descarga el
condensador 55 a través de la resistencia 54. La señal de control
puede ser esencialmente similar a la de la forma de realización con
el generador de frecuencia. En esta fase, la conexión L0 es
conmutada antes de cada cambio de la señal de Low a High en A0, de
alta resistencia, y antes del cambio de High a Low en A0, de baja
resistencia, contra la tensión cero. De esta manera, se realiza en
esta forma de realización la puesta a masa durante la fase cero de
la señal de control.
En el paso 4, se carga el elemento RC de nuevo
desde la resistencia 54 y el condensador 55 a través de la conexión
L0. Al mismo tiempo se mide el tiempo, hasta que cambia la señal en
la conexión 10 hacia el nivel alto. Según se ha mencionado antes, se
realiza la conversión A/D de la señal presente en la conexión 10 ó
11, preferiblemente por el procedimiento dual- slope. La
evaluación de la tensión presente en el elemento sensor puede ser
preferiblemente dinámica, con lo cual puede compensarse una
dispersión de temperatura del nivel de señal.
De la misma manera que en el ejemplo de
realización según la Fig. 1, se logra aquí la variación de la señal
de control 17 mediante el contacto del elemento sensor 12
alimentado. Un proceso de conmutación resultante puede lograrse
exactamente de la misma manera.
Claims (10)
1. Conjunto de circuitos para al menos un
elemento sensor (12) de al menos un interruptor de contacto, donde
está presente una señal de control (17) con una frecuencia de
funcionamiento en el elemento sensor que es variable dependiendo
del estado de accionamiento del elemento sensor, siendo la señal de
control una señal de control de frecuencia modulada,
caracterizado por unos elementos de conexión (29), que están
configurados para la puesta en cortocircuito de cada fase de la
señal de control (17) presente en el elemento sensor (12) con una
tensión constante.
2. Conjunto de circuitos según la reivindicación
1, caracterizado por el hecho de que el conjunto de
circuitos (11) consta al menos de un componente de accionamiento
(13), un componente de detección (14) y un componente de evaluación
(15), donde en particular cada elemento sensor (12) presenta un
componente de detección (14) correspondiente.
3. Conjunto de circuitos según la reivindicación
1 ó 2, caracterizado por el hecho de que la frecuencia de
funcionamiento con una variación fija de frecuencia periódicamente
variable se sitúa entre un valor mínimo y un valor máximo.
4. Conjunto de circuitos según una de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado por el hecho de
que la señal de control (17) es una señal de onda cuadrada, en
particular una señal de onda cuadrada con un factor de utilización
de aproximadamente un 70% a un 95% y un nivel de señal de
aproximadamente 5 V.
5. Conjunto de circuitos según una de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado por el hecho de
que un componente (22) forma una primera parte de un divisor de
tensión, y el elemento sensor (12) forma la segunda parte del
divisor de tensión, donde en particular el componente (22) que forma
la primera parte del divisor de tensión está incluido en el
componente de detección (14).
6. Conjunto de circuitos según una de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado por el hecho de
que los elementos de conexión están configurados para poner en
cortocircuito cada fase de la señal de control (17) presente en el
elemento sensor (12) en la tensión cero; los elementos de conexión
preferiblemente conteniendo un interruptor (29), en particular un
interruptor con un componente semiconductor.
7. Conjunto de circuitos según una de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado por un generador
de frecuencia (16) para la generación de la señal de control (17) de
frecuencia modulada con la frecuencia de funcionamiento, donde
preferiblemente están previstos, para el control de los elementos
de conexión (29), dos componentes inversores (19, 20) consecutivos
en cualquier punto del trazado de la señal, detrás del generador de
frecuencia (16) y delante del elemento sensor (12), y donde la
señal que es invertida una vez tras el primer componente inversor
(19) en la salida de este componente (19) es dirigida hacia los
elementos de control (29) y constituye su control.
8. Conjunto de circuitos según la reivindicación
2, caracterizado por un multiplexor de señales (46) con al
menos una entrada (45) para la conexión de al menos una salida (44)
de un componente de detección (14), y con una salida en la que se
conecta, por medio de un amplificador de señal (47), una unidad de
evaluación de señales (48); en particular el multiplexor de señales
(46) estando incluido en el componente de evaluación (15).
9. Conjunto de circuitos según una de las
reivindicaciones 1 a 6, caracterizado por al menos un
microcontrolador (48), que está configurado para la generación de al
menos una señal de control (17) con la frecuencia de funcionamiento
para al menos un elemento sensor (12), conteniendo especialmente el
componente de control (13) y/o el componente de evaluación (15) y
los elementos de conexión (29).
10. Conjunto de circuitos según una de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado por el hecho de
que el elemento sensor (12) es un cuerpo flexible en sí mismo y
eléctricamente conductivo, variable en su forma, que preferiblemente
consiste en espuma eléctricamente conductiva, el cual está previsto
en particular para ser usado en un interruptor de contacto de una
placa de cocina de vidrio duro o de vitrocerámica (34).
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