ES2346348T3 - Conmutador de proximidad capacitivo y aparato electrodomestico equipado con tal conmutador. - Google Patents

Abstract

Conmutador de proximidad capacitivo con una superficie de detección (7) conductora de electricidad, cubierta por una placa de cubierta (2) aislante de electricidad como parte de un condensador (17) con capacidad variable a través de la aproximación, con un circuito de evaluación correspondiente, y con un cuerpo (8) conductor de electricidad, a través del cual la superficie de detección (7) está conectada con el circuito de evaluación, y que está dispuesto entre la placa de cubierta (2) aislante de electricidad y un soporte (5) dispuesto a distancia de ésta, caracterizado porque sobre el soporte (5) está dispuesto al menos un componente electrónico (18, 20, 23) del circuito de evaluación, de tal manera que se proyecta en una cavidad, que está rodeada por el cuerpo (8) conductor de electricidad.

Description

Conmutador de proximidad capacitivo y aparato electrodoméstico equipado con tal conmutador.

La invención se refiere a un conmutador de proximidad capacitivo con una superficie de detección conductora de electricidad, cubierta por una placa de cubierta aislante de electricidad como parte de un condensador con capacidad variable a través de la aproximación, con un circuito de evaluación correspondiente, y con un cuerpo conductor de electricidad, a través del cual la superficie de detección está conectada con el circuito de evaluación, y que está dispuesto entre la placa de cubierta aislante de electricidad y un soporte dispuesto a distancia de ésta.

Ya se conocen numerosos dispositivos con sensores capacitivos o conmutadores. La presente invención se refiere a un tipo de construcción especial de conmutadores de efecto capacitivo, en el que una superficie de detección conductora de electricidad está cubierta por una placa de cubierta aislante. Por lo tanto, un usuario no toca directamente la superficie de detección, sino que se aproxima solamente a ella durante el contacto de la placa de cubierta. La superficie de detección forma una placa de un condensador abierto, cuya capacidad depende de la distancia de una segunda placa (por ejemplo, tierra), que se modifica, por ejemplo a través de la aproximación de un dedo del usua-
rio.

Se conoce ya a partir del documento EP 0 859 467 A1 un conmutador de proximidad capacitivo de este tipo. Allí se dispone sobre una pletina con un circuito de evaluación correspondiente un cuerpo de espuma o bien de caucho conductor de electricidad, que se apoya con su extremo alejado de la pletina en el lado inferior de una placa de cubierta dispuesta a una distancia de la pletina y forma allí una superficie de detección. Tal conmutador de proximidad tiene, sin embargo, el inconveniente de que es él mismo propenso a interferencias frente a capacidades de interferencia pequeñas. Así, por ejemplo, líneas adyacentes, especialmente de circuitos de activación de representaciones dispuestas adyacentes perturban sensiblemente la evaluación de la superficie de detección a través del circuito de evaluación, de manera que se producen funciones erróneas del conmutador de proximidad capacitivo.

Por lo tanto, la presente invención tiene el cometido de proporcionar un conmutador de proximidad capacitivo mejorado, de coste favorable.

El cometido mostrado anteriormente se soluciona por medio de un conmutador de proximidad capacitivo con las características de la reivindicación 1. Las configuraciones ventajosas así como preferidas de la invención con objeto de las reivindicaciones dependientes.

En un conmutador de proximidad capacitivo del tipo mencionado al principio, una superficie de detección conductora de electricidad está cubierta por una placa de cubierta aislante de electricidad y forma de acuerdo con un principio conocido, una superficie de un condensador, cuya capacidad es variable a través de la aproximación o bien contacto de la placa de cubierta, lo que se puede evaluar con un circuito de evaluación correspondiente. Es decir, que la capa de cubierta aislante eléctricamente sirve como superficie de contacto o de proximidad del conmutador de proximidad capacitivo. Entre la palca de cubierta aislante de electricidad y un soporte dispuesto a una distancia de aquélla está dispuesto un cuerpo conductor de electricidad, a través del cual la superficie de detección está conectada con el circuito de evaluación. Sobre el soporte, que puede ser especialmente una placa de circuito impreso, está dispuesto, de acuerdo con la invención, al menos un componente electrónico del circuito de evaluación, de tal manera que se proyecta en una cavidad, que está rodeada por el cuerpo conductor de electricidad. El cuerpo conductor de electricidad forma una especie de jaula de Faraday para el componente electrónico del circuito de evaluación, con lo que éste está blindado frente a las señales electromagnéticas o bien capacitivas perturbadoras del medio ambiente. De esta manera se pueden reducir claramente las funciones erróneas del conmutador de proximidad, que tienen su causa en las señales de interferencia del medio ambiente.

Se conoce a partir del documento EP 0 859 467 A1 que en una abertura configurada a lo largo del eje longitudinal de un cuerpo de plástico conductor de electricidad está insertado un LED como elemento de indicación para la identificación del conmutador de proximidad. El cometido de la disposición de acuerdo con el documento EP 0 859 467 A1 consiste, sin embargo, solamente en impedir, a través del cuerpo de plástico, la propagación de luz desde el LED hacia el medio ambiente. Un eventual efecto de blindaje del cuerpo de plástico conductor de luz frente a señales electromagnéticas perturbadoras o bien capacitivas no tiene ninguna importancia con relación al elemento de indicación, puesto que en oposición al circuito de evaluación de la superficie de detección, el elemento de indicación con su circuito de activación correspondiente es insensible frente a estas señales perturbadoras.

Los circuitos de evaluación conocidos de la superficie de detección presentan un elemento de construcción activo, como por ejemplo un elemento de conmutación, especialmente en forma de un conmutador de semiconductores. El elemento de construcción activo tiene al menos una entrada de señales, que está conectada con la superficie de detección. Por lo demás, el elemento de construcción activo tiene una salida de señales, cuya señal de salida depende de la capacidad del condensador formado con la superficie de detección y se utiliza para la determinación de un estado de activación del conmutador de proximidad capacitivo. Este componente activo reacciona de manera especialmente sensible a señales de interferencia electromagnéticas o bien capacitivas del medio ambiente. De acuerdo con una forma de realización preferida de la invención, este componente activo del circuito de evaluación está dispuesto sobre el soporte de tal forma que se proyecta en la cavidad rodeada por el cuerpo conductor de electricidad, de manera que con ello se blinda frente a las señales perturbadoras. Esto tiene la ventaja de que se previene una falsificación de la señal de salida del componente activo a través de las señales perturbadoras del medio ambiente, con lo que se mejora, en general, la fiabilidad del conmutador de proximidad.

En particular, se pueden disponer también otros componentes electrónicos, que pertenecen al componente activo, sobre el soporte, de tal manera que se proyectan en la cavidad rodeada por el cuerpo conductor de electricidad. Partes del circuito de evaluación, que reaccionan de manera menos sensible a las señales electromagnéticas perturbadoras o bien capacitivas del medio ambiente, se pueden disponer fuera de la cavidad rodeada por el cuerpo conductor de electricidad sobre el soporte o sobre un segundo soporte conectado con el soporte a través de conductores eléctricos, de manera que se conectan eléctricamente con el componente del circuito de evaluación que está rodeado por el cuerpo conductor de electricidad. Esta conexión puede estar formada, por ejemplo, por bandas de conductores del
soporte.

Con preferencia, el cuerpo conductor de electricidad se apoya con su extremo inferior alejado de la placa de cubierta en un contacto conductor de electricidad del soporte y está conectado a través del contacto conductor de electricidad con el circuito de evaluación. El cuerpo conductor de electricidad se extiende, por lo tanto, con su extremo inferior hasta el soporte, de manera que el componente dispuesto sobre el soporte del circuito de evaluación está rodeado junto con sus contactos eléctricos dispuestos sobre el soporte por el cuerpo conductor de electricidad. En particular, el cuerpo conductor de electricidad está conectado a través del contacto conductor de electricidad del soporte con el componente rodeado por él del circuito de evaluación, de manera que también las líneas de conexión correspondiente, que son especialmente bandas de conductores del soporte, se encuentran dentro de la cavidad, que está rodeada por el cuerpo conductor de electricidad. De esta manera, se blindan también los contactos eléctricos del componente y las líneas de conexión con él frente a señales electromagnéticas perturbadoras del medio ambiente.

El cuerpo conductor de electricidad está configurado con preferencia de tal forma que partiendo del soporte, rodea el componente electrónico dispuesto en la cavidad rodeada por él sobre toda su extensión en la dirección de la placa de cubierta, De manera más ventajosa, el cuerpo conductor de electricidad se apoya con su extremo superior dirigido hacia la placa de cubierta en el lado inferior de la placa de cubierta y forma al menos con una parte de su superficie al menos una parte de la superficie de detección. De esta manera, la propiedad de sensor de detección del conmutador de proximidad se encuentra en el lado trasero de la placa de cubierta y se transmite a través del cuerpo conductor de electricidad hacia el soporte, sin que sea necesario otro elemento de unión.

De acuerdo con una forma de realización preferida, sobre el lado trasero del soporte, que está alejado del cuerpo conductor de electricidad, al menos en la zona del cuerpo conductor de electricidad está dispuesta una superficie de blindaje. Especialmente junto con esta superficie de blindaje, el cuerpo conductor de electricidad forma una especie de jaula de Faraday para el componente electrónico del circuito de evaluación dispuesto en él, de manera que este componente está blindado frente a señales electromagnéticas perturbadoras del medio ambiente. En particular, todo el lado trasero del soporte está configurado como superficie blindada. De esta manera, se puede blindar el componente electrónico también frente a la electrónica de potencia dispuesta en el lado trasero. Con preferencia, la superficie de blindaje configura un blindaje activo, siendo alimentadas la superficie de blindaje y la superficie de detección al mismo tiempo con una señal de sincronización lo más idéntica posible o igual. Esto implica la ventaja de que entre la superficie de detección y la superficie de blindaje no existe ninguna diferencia de potencial, para que no se produzca ningún desplazamiento de la carga y, por lo tanto, ninguna influencia capacitiva sobre la superficie de detección. Esto es especialmente importante en el caso de capacidades del condensador formado con la superficie de detección en el orden de magnitud de Piko-faradio, puesto que en esta zona incluso capacidades perturbadoras pequeñas, por ejemplo, de líneas, de superficies de detección adyacentes o de carcasas metálicas influyen sobre una medición de la capacidad del condensador. A través de la reducción al mínimo de la influencia de estas capacidades perturbadoras sobre la superficie de detección con la ayuda del blindaje activo es posible disponer el conmutador de proximidad en la proximidad de partes de carcasas metálicas, incluso cuando éstas están puestas a tierra. Puesto que además de la superficie de detección, también el componente electrónico rodeado por el cuerpo conductor de electricidad del circuito de evaluación está blindado a través del blindaje activo frente a capacidades perturbadoras, se puede evaluar de manera fiable las modificaciones de la capacidad del condensador formado con la superficie de detección, puesto que la modificación de la capacidad no puede ser falsificada por señales perturbadoras del medio ambiente.

De acuerdo con una forma de realización preferida, el cuerpo conductor de electricidad es un muelle de compresión arrollado a partir de un cuerpo estirado, de manera que el cuerpo estirado es con preferencia un alambre de muelle con sección transversal redonda o rectangular, a partir del cual se puede arrollar de manera sencilla el muelle de compresión. A través de este muelle de compresión se pueden cubrir diferentes distancias entre la placa de cubierta y el soporte, siendo comprimido el muelle de compresión con diferente intensidad. Debido a la alta conductividad del alambre de muelle metálico, se pueden blindar especialmente bien los campos electromagnéticos perturbado-
res.

Con preferencia, el muelle de compresión está formado en su extremo dirigido hacia el soporte de forma cilíndrica al menos en una sección parcial. De esta manera, sobre toda la extensión, coaxial al muelle de compresión, del componente electrónico rodeado por el muelle de compresión del circuito de evaluación se puede conseguir un blindaje uniforme frente a las señales electromagnéticas perturbadoras del medio ambiente. Adicionalmente, de esta manera se previene también, cuando el muelle de compresión está totalmente comprimido, que se produzca un contacto entre las espiras del muelle de compresión y el componente electrónico dispuesto dentro del muelle de compresión.

Es especialmente ventajoso que el muelle de compresión presente, a continuación de la sección parcial cilíndrica en su extremo alejado del soporte una sección parcial de forma cónica, de manera que se eleva un recorrido de resorte alcanzado de esta manera del muelle de compresión frente a un muelle de compresión puramente cilíndrico. Con preferencia, el diámetro de las espiras se reduce partiendo desde la sección parcial cilíndrica en dirección a la placa de cubierta, de manera que el componente dispuesto dentro del muelle de compresión está blindado también frente a señales electromagnéticas o capacitivas perturbadoras desde la dirección de la placa de cubierta.

En una forma de realización alternativa, el cuerpo conductor de electricidad es un cuerpo hueco elástico en sí, especialmente de un plástico conductor. Este cuerpo de plástico conductor de electricidad presenta especialmente una abertura central, que se extiende axialmente en la dirección desde el soporte hacia la placa de cubierta a través de todo el cuerpo de plástico. El componente electrónico del circuito de evaluación está dispuesto sobre el soporte de tal forma que se proyecta en esta abertura y está rodeado por el cuerpo de plástico y está blindado frente a señales de interferencia.

De manera más ventajosa, sobre el soporte, proyectándose en la cavidad rodeada por el cuerpo conductor de electricidad y/o dentro de una zona definida a través de la superficie de detección está dispuesto un elemento luminoso, como por ejemplo un LED, una lámpara de incandescencia o un conductor de luz. Este elemento ruinoso puede servir para la identificación de la superficie de detección o para la señalización de diferentes estados de conmutación del conmutador de proximidad. Además, para la identificación de la posición de la superficie de detección puede estar colocada en el laso superior de la placa de cubierta o cuando la placa de cubierta es transparente, en su lado inferior una marca, por ejemplo, en forma de una impresión.

Con preferencia, un electrodoméstico, como por ejemplo una lavadora, una secadora de ropa, un lavavajillas, un aparato de fermentación, una campana extractora de humos, un frigorífico, un calentador de agua o un aspirador de polvo, o bien un campo de entrada para un electrodoméstico está equipado con al menos un conmutador de proximidad de acuerdo con la invención. De esta manera, se puede equipar el electrodoméstico con una pantalla continua que comprende el campo de entrada, de manera que el electrodoméstico está protegido frente a una entrada de contaminaciones o de humedad. La pantalla corresponde en este caso a la placa de cubierta aislante de electricidad y puede estar fabricada, por ejemplo de vidrio, vitrocerámica, cerámica, plástico, madera o piedra.

Hay que indicar que las características de las reivindicaciones dependientes se pueden combinar entre sí de cualquier manera sin desviarse de la idea acorde con la invención.

Con la ayuda de dibujos se explica en detalle a continuación la invención.

La figura 1 muestra en una vista esquemática en sección un fragmento de un electrodoméstico con una pantalla, que presenta un campo de entrada de acuerdo con la invención.

La figura 2 muestra en una vista delantera esquemática una forma de realización de una superficie de detección con una superficie de blindaje que enmarca la superficie de detección.

Las figuras 3a, 3b muestran de forma esquemática un fragmento del campo de entrada según la figura 1 con una activación de un sensor de proximidad capacitivo de acuerdo con la invención a través de un usuario.

La figura 4 muestra un fragmento de un circuito de conmutación eléctrico esquemático del conmutador de proximidad capacitivo de acuerdo con la invención.

La figura 5 muestra un fragmento de un circuito de conmutación eléctrico esquemático del conmutador de proximidad de acuerdo con la invención con un blindaje activo.

La figura 6 muestra un circuito de conmutación esquemático del campo de entrada según la figura 1 con varios conmutadores de proximidad de acuerdo con la invención conectados en forma de una matriz.

La figura 7 muestra en una vista delantera esquemática una forma de realización de dos superficies de detección, que forman un sensor de posición.

La figura 8 muestra en una vista en sección esquemática un fragmento del campo de entrada según la figura 1 con componentes electrónicos del circuito de conmutación eléctrica según la figura 4, que se proyectan en una cavidad rodeada por un muelle de compresión.

Antes de describir en detalle los dibujos, hay que indicar que los elementos o bien las partes individuales correspondientes o iguales entre sí en las diferentes formas de realización de conmutador de proximidad capacitivo de acuerdo con la invención están designados en todas las figuras del dibujo por los mismos signos de referencia. Si se utilizan en un dibujo varios elementos o bien piezas individuales, a las que se hace referencia de forma diferente, entonces se seleccionan, respectivamente, los mismos números para el lugar de guía de los signos de referencia correspondientes. Los lugares siguientes de los signos de referencia correspondientes sirven para distinguir los elementos o bien las partes individuales del mismo tipo.

En la figura 1 se muestra en una vista en sección esquemática un fragmento de un electrodoméstico 1 con una pantalla 2, que presenta un campo de entrada 3 de acuerdo con la invención. La pantalla 2 está configurada como placa de cubierta aislante de electricidad de un dieléctrico, como por ejemplo vidrio, vitrocerámica, cerámica, plástico, madera o piedra. El campo de entrada 3 contiene varios conmutadores de proximidad capacitivos 4 del mismo tipo de construcción, de los cuales solamente se muestran aquí dos de ellos y solamente se describe a continuación uno de ellos. A una distancia de la pantalla 2 está dispuesta una placa de circuito impreso 5 con una superficie de detección 7 conductora de electricidad, que está dirigida hacia el lado trasero 6 de la pantalla 2. La placa de circuito impreso 5 puede ser una placa de plástico, que presenta sobre al menos uno de sus lados de la placa la superficie de detección 7 mencionada y, dado el caso, bandas de conductores, a través de las cuales se conecta de forma conductora de electricidad la superficie de detección 7 con un circuito de conmutación eléctrica 14 del conmutador de proximidad 4 (ver las figuras 4, 5 y 6). La capa conductora de electricidad de la superficie de detección 7 puede estar configurada de diferentes formas, por ejemplo redonda, poligonal, totalmente lisa, en forma de rejilla o en forma de bastidor.

Entre la pantalla 2 y la placa de circuito impreso 5 está dispuesto un cuerpo conductor de electricidad en forma de un muelle de compresión 8 arrollado, que está configurado con preferencia de alambre de resorte. El muelle de compresión 8 presenta en su extremo superior un plato de arrollamiento plano 9, que está constituido por una pluralidad de espiras, que están colocadas en forma de espiral entre sí en virtud de una tensión de compresión, bajo la que está el muele de compresión 8 y están adaptadas en unión positiva a la forma ligeramente arqueada del lado trasero 6 de la pantalla 2. El muelle de compresión 8 presenta en su extremo inferior una espira inferior 9', con la que se apoya plano en la superficie de detección 7 de la placa de circuito impreso 5 y allí está, por ejemplo, soldada o encolada con la superficie de detección 7 de la placa de circuito impreso, o se apoya fijamente con ella en la superficie de detección 7 de la placa de circuito impreso 5 solamente bajo la tensión de compresión, de manera que existe una conexión conductora de electricidad entre el muelle de compresión 8 y la superficie de detección 7 de la placa de circuito impreso 5. A través de esta conexión conductora de electricidad, la propiedad de detección sensora de la superficie de detección 7 es desplazada desde a placa de circuito impreso 5 a l lado trasero 6 de la pantalla 2 y el muelle de compresión 8 forma ahora, por su parte, al menos una parte de la superficie de detección 7, especialmente con su plato de arrollamiento 9, 9'. En lugar de aparecer como muelle de compresión 8 metálico arrollado, el cuerpo conductor de electricidad puede presentar también otras formas, como por ejemplo forma cilíndrica, forma cónica o forma de paralelepípedo y/o puede estar configurado de otros materiales conductores de electricidad, como por ejemplo de un plástico conductor de electricidad o de un plástico con alma metálica.

Sobre el mismo lado de la palca de circuito impreso 5, sobre el que se encuentra la superficie de detección 7, es decir, sobre el lado delantero de la placa de circuito impreso 5 que está dirigido hacia el lado trasero 6 de la pantalla, está dispuesta una superficie de detección de referencia 10 conductora de electricidad. La superficie de detección de referencia 10 está conectada de forma conductora de electricidad de manera similar a la superficie de detección 7 con el circuito 14 del conmutador de proximidad 4. Para cada una de las superficies de detección 7 puede estar prevista una superficie de detección de referencia 10 correspondiente o puede estar dispuesta una superficie de detección de referencia común 10 para varias o para todas las superficies de detección 7. A diferencia de la superficie de detección 7, en la superficie de detección de referencia 10 falta el muelle de compresión 8 conductor de electricidad, de manera que la superficie de detección de referencia 10 está aislada eléctricamente a través de la capa de aire entre la placa de circuito impreso 5 y la pantalla 2 frente a cargas eléctricas o bien modificaciones de la carga en el lado delantero de la pantalla 2.

Sobre el lado trasero de la placa de circuito impreso 5 está dispuesta, respectivamente, una superficie de blindaje 11 conductora de electricidad en la posición de la superficie de detección 7 o bien de la superficie de detección de referencia 10, cuyo modo de funcionamiento se describe más adelante en la figura 5. En lugar de superficies de blindaje 11 individuales para cada superficie de detección 7 o bien para cada superficie de detección de referencia 10 se puede prever una única superficie de blindaje, que se extiende sobre todo el lado trasero de la placa de circuito impreso o que cubre, al menos sobre el lado trasero de la palca de circuito impreso 5 la zona que comprende las superficies de detección 7 o bien la superficie de detección de referencia 10. En particular, la placa de circuito impreso 5 puede ser una placa de circuito impreso flexible o una lámina de plástico revestida con cobre. En otra forma de realización alternativa, que se muestra en la figura 2, la superficie de detección 7, que está realizada aquí redonda, y la superficie de blindaje 11, ambas se encuentran sobre el lado delantero de la palca de circuito impreso 5. La superficie de blindaje 11 se forma aquí por una capa conductora de electricidad, que rodea en forma de marco la superficie de detección 7, de manera que la forma de este marco está adaptada al contorno exterior de la superficie de detección 7.

El circuito eléctrico 14 del conmutador de proximidad 4 puede estar dispuesto sobre el lado delantero o sobre el lado trasero de la placa de circuito impreso 5 o sobre una pletina separada. Por lo demás, para varios o para todos los conmutadores de proximidad 4 puede estar previsto un circuito común 14. En la forma de realización mostrada en la figura 1, en la zona trasera de la placa de circuito impreso 5 está dispuesto un módulo electrónico 12, que presenta una pletina 13, que presenta sobre su lado delantero dirigido hacia la palca de circuito impreso 5 el circuito 14 del conmutador de proximidad 4 y que está equipada sobre su lado trasero con electrónica de potencia 15 del electrodoméstico 1. Este pletina 13 está conectada de forma conductora de electricidad con la placa de circuito impreso 5 (no se muestra).

Si, como se muestra en la figura 3a, se aproxima un elemento, como por ejemplo un dedo 16 de un usuario, q2ue conduce un potencial diferente del potencial de la superficie de detección 7, especialmente potencial de tierra, a una zona de la superficie de la pantalla 2, opuesta a la superficie de detección 7, y/o entra en contacto con ella, entonces se provoca de esta manera una modificación de la capacidad de un condensador 17 que está constituido por el elemento respectivo o bien por el dedo 16, la pantalla 2 y la superficie de detección 7 o bien la superficie de detección 7 junto con el muelle de compresión 8 (ver la figura 3b). Puesto que la superficie de detección 7 está conectada de forma conductora de electricidad con el circuito 14 del conmutador de proximidad 4, se puede determinar la modificación de la capacidad a través del circuito 14 y se puede evaluar para la activación de una señal de conmutación, como se describe más adelante. Por lo demás, sobre la placa de circuito impreso 5 en la zona dentro del muelle de compresión 8 puede estar prevista una fuente de luz 35 (ver la figura 8), como por ejemplo un LED, para identificar la superficie de detección 7 o señalizar diferentes estados de conmutación del conmutador de proximidad 4.

En la figura 4 se muestra un fragmento de un diagrama del circuito eléctrico 14. El circuito 14 presenta como conmutador de semiconductores 18 un transistor bipolar PNP, con cuya entrada de control 19, es decir, con cuya base, está conectada la superficie de detección 7 a través de una resistencia de limitación de la corriente 20. El conmutador de semiconductores 18 presenta, además, una entrada de señales 21, es decir, el emisor del transistor bipolar PNP, y una salida de señales 22, es decir, el colector del transistor bipolar PNP, de manera que la entrada de señales 21 está conectada a través de una resistencia de emisor de base 23 con la superficie de detección 7. La resistencia de limitación de la corriente 20 y la resistencia de emisor de base 23 pueden estar realizadas ya integradas en el transistor bipolar PNP. La salida de señales 22 del conmutador de semiconductores 18 está conectada, para el procesamiento posterior de una señal de salida, con una fase de muestra y retención 24 de tipo conocido, a través de la cual se puede preparar una señal de tensión continua proporcional a la amplitud de los picos del impulso de la señal de salida y que no se describe aquí en detalle. De manera alternativa a la fase de muestra y retención 24, la salida de señales 22 del conmutador de semiconductores 18 puede estar conectada, para el procesamiento de la señal de salida con un circuito integrador conocido o con un medidos de picos de tensión conocido (no se muestra). La entrada de señales 21 del conmutador de semiconductores 18 está conectada con una salida de señales analógicas 25 de un microprocesador 25 y la salida de señales 22 del conmutador de semiconductores 18 está conectada a través de la fase de muestra y retención 24 con una entrada de señales analógicas 27 del microprocesador 26. En lugar de un microprocesador 26 se pueden utilizar también dos microprocesadores diferentes, uno de los cuales está conectado con la entrada de señales 21 del conmutador de semiconductores 18 y el otro está conectado con la salida de señales 22 del conmutador de semiconductores 18. En lugar del transistor bipolar PNP se pueden utilizar también otros conmutadores de semiconductores 18, como por ejemplo un transistor bipolar NPN, transistores de efecto de campo o, en general, todos los elementos semiconductores controlables.

En la entrada de señales 21 del conmutador de semiconductores 18 se aplica una señal de sincronización 28, que se pone a disposición, por ejemplo, desde la salida de señales analógicas 25 del microprocesador 26. La señal de sincronización 28 es una señal de tensión periódica rectangular, que es conmutada por el microprocesador 26 regularmente entre potencial de masa, es decir, nivel BAJO, y tensión de funcionamiento del circuito 14 del conmutador de proximidad 4, es decir, nivel ALTO, de manera que el potencial de masa puede ser diferente del potencial de toma de tierra del usuario. La frecuencia de sincronización de la señal de sincronización 28 está con preferencia en el intervalo entre 10 y 100 kilohertzios. La salida de señales 22 del conmutador de semiconductores 18, es decir, el colector del transistor bipolar PNP, está a través de otra resistencia 29 en el potencial de referencia de la fase de muestra y retención 24. Con el nivel BAJO de la señal de sincronización 28 se aplica la entrada de señales 21 del conmutador de semiconductores 18 y, por lo tanto, el emisor E del transistor bipolar PNP así como la resistencia del emisor de base 23 en potencial de masa. Esto conduce a que la superficie de detección 7 o bien el condensador 17 se descargue a través de la resistencia de limitación de la corriente 20 y la resistencia del emisor de base 23. De esta manera, la base B del transistor bipolar PNP frente al emisor E del transistor bipolar PNP se vuelve positiva y se bloquea el transistor bipolar PNP. Con el nivel ALTO de la señal de sincronización, que sigue al nivel BAJO se carga la superficie de detección 7 y, por lo tanto, el condensador 17 a través de la resistencia del emisor de base 23 y la resistencia de limitación de la corriente 20. Durante este tiempo de carga de la superficie de detección 7 o bien del condensador 17 existe una caída de la tensión en la resistencia del emisor de base 23. De esta manera, la base B del transistor bipolar PNP se vuelve negativa frente al emisor E y el transistor bipolar PNP se vuelve conductor y se conmuta hasta la superficie de detección 7 o bien el condensador 17 están cargados al nivel ALTO de la señal de sincronización 28. En la resistencia 29 se aplica durante este periodo de tiempo de carga de la superficie de detección 7 o bien del condensador 17 a través de la señal de sincronización 28 una señal de salida, que es proporcionar a la capacidad de la superficie de detección 7 o bien del condensador 17. Por lo tanto, en la salida de la señal 22 del conmutador de semiconductores 18 se aplica una señal de salida, que sigue a la señal de sincronización 28, y cuyas porciones de la señal son proporcionales a la capacidad de la superficie de detección 7 o bien del condensador 17.

Esta señal de salida es convertida por la fase de muestra y retención en una señal de tensión continua y se aplica a la entrada de señales analógicas 27 del microprocesador 26. El microprocesador 26 está configurado para la evaluación de una modificación temporal de porciones de señales de la señal de tensión continua y, por lo tanto, de la señal de salida, por ejemplo, con la ayuda de un programa de software. En función de la rapidez con que se modifican las porciones de la señal de salida, como por ejemplo la altura del pico del impulso o la anchura del impulso, de periodos de sincronización sucesivos, se reconoce por el microprocesador 26 una activación del conmutador de proximidad 4. Es decir, que si las porciones de la señal se modifican dentro de un periodo de tiempo predeterminado, por ejemplo de un segundo, entonces esto es reconocido como activación; si las porciones de la señal se modifican más lentamente, entonces no existe ninguna activación. De esta manera, la determinación de una activación del conmutador de proximidad 4 es independiente de la magnitud absoluta de la señal de salida, con lo que se eliminan sus modificaciones de larga duración, por ejemplo a través de procesos de envejecimiento.

En la figura 5 se muestra un fragmento del circuito eléctrico 14 del conmutador de proximidad 4 de acuerdo con la invención con un blindaje activo. El blindaje activo está formado por la superficie de blindaje 11, que está conectada a través de una resistencia 30 de baja impedancia con la entrada de señales 21 del conmutador de semiconductores 18, y se apoya en el que se aplica, simultáneamente con la superficie de detección 7, la señal de sincronización 28 a través de esta resistencia 30 de baja impedancia. A través de la selección adecuada de la resistencia de baja impedancia, se puede adaptar la forma de la señal de sincronización 28 en la superficie de blindaje 11 a la forma de la señal de sincronización 28 en la superficie de detección 7, de manera que no se produce ninguna diferencia de potencial y, por lo tanto, ningún desplazamiento de portadores de carga entre la superficie de blindaje 11 y la superficie de detección 7 y de esta manera se garantiza el blindaje de la superficie de detección 7 a través de la superficie de blindaje 11 frente a capacidades perturbadoras.

La superficie de blindaje 11 está conectada con masa para la aplicación del potencial de masa a través de un conmutador 31, que es un transistor bipolar NPN en la forma de realización mostrada. El conmutador 31 presenta una entrada de señales de control 32, a saber, la base del transistor bipolar NPN, que está conectado con una salida de señales de control 33 del microprocesador 26. De esta manera, se puede conectar el conmutador 31 o bien el transistor bipolar NPN de una forma sencilla a través de un programa de software del microprocesador 26. Para la verificación de la función del conmutador de proximidad se conecta la superficie de blindaje 11 a través del conmutador 31 temporalmente con potencial de masa, con lo que se desconecta temporalmente el blindaje activo y se simula una activación del conmutador de proximidad 4. De esta manera, se puede verificar si existe una carrera suficiente de la señal de salida en caso de activación del conmutador de proximidad 4, o si existe una función errónea eventualmente en virtud de contaminaciones o humidificación de la pantalla 2, en virtud de condiciones del medio ambiente, como temperatura y humedad o en virtud de procesos de envejecimiento del conmutador de proximidad 4. Eventualmente, la carrera de la señal de salida se puede adaptar dinámicamente a través de la modificación de la altura de la señal de sincronización 28, es decir, que el conmutador de proximidad 4 se puede calibrar de forma automática, con lo que se mejora la seguridad funcional del conmutador de proximidad 4. Cuando, por ejemplo, en virtud de una pantalla 2 contaminada no se puede garantizar ya una función segura del conmutador de proximidad, se desconecta el electrodoméstico 1 de forma automática.

La superficie de detección de referencia 10 está conectada de manera correspondiente a la superficie de detección 7. La superficie de detección de referencia 10 está dispuesta en la proximidad de la superficie de detección 7, de manera que la capacidad de la superficie de detección de referencia 10 o bien de un condensador de referencia abierto formado con la superficie de detección de referencia 10 es una medida de las condiciones del medio ambiente, es decir, de las capacidades perturbadoras, de la superficie de detección 7, pero también una medida de la influencia de la temperatura, la humedad o de modificaciones del material a través de envejecimiento, sobre la señal de salida. En la superficie de detección de referencia 10 se encuentra la misma señal de sincronización 28 que en la superficie de detección 7, especialmente en un procedimiento de multiplexión temporal. Es decir, que la superficie de detección 7 y la superficie de detección de referencia 10 son alimentadas de forma sucesiva con diferentes periodos de la misma señal de sincronización 28. De manera alternativa a ello, en la superficie de detección de referencia 10 puede estar aplicada también otra señal de sincronización desde otra salida de señales analógicas del microprocesador 26. La señal de referencia generada por la superficie de detección de referencia es considerada en la evaluación de la señal de salida generada por la superficie de detección en el microprocesador 26 como nivel básico de la señal de salida y, por lo tanto, sirve para la determinación de un estado de activación del conmutador de proximidad 4. En electrodomésticos 1, que son conectados con un conmutador de la red, se determina con la ayuda de la señal de referencia ya durante la conexión si existe una activación del conmutador de proximidad 4.

En la figura 6 se muestra un circuito esquemático 14 del campo de entrada 3 con nueve conmutadores de proximidad 4 de acuerdo con la invención conectados en forma de una matriz de tres por tres, para el funcionamiento en un procedimiento de multiplexión temporal. Las superficies de detección 711, 712, 713 de los tres primeros conmutadores de proximidad están conectada con una primera salida de señales 251 del microprocesador 26. Las superficies de detección 721, 722 y 723 de los tres segundos conmutadores de proximidad están conectadas con una segunda salida de señales 252 del microprocesador 26. Las superficies de detección 731, 732 y 733 de los tres terceros conmutadores de proximidad están conectadas con una tercera salida de señales 253 del microprocesador 26. Las superficies de detección 711, 721 y 731 están conectadas, respectivamente, a través de sus conmutadores de semiconductores correspondientes y a través de una primera fase de muestra y retención con una primera entrada de señales 271 del microprocesador 26. Las superficies de detección 712, 722 y 732 están conectadas, respectivamente, a través de sus conmutadores de semiconductores respectivos y a través de una segunda fase de muestra y retención con una segunda entrada de señales 272 del microprocesador 26. Las superficies de detección 713, 723 y 733 están conectadas, respectivamente, a través de sus conmutadores de semiconductores correspondientes y a través de una tercera fase de muestra y retención con una tercera entrada de señales 273 del microprocesador 26.

La señal de sincronización 28 se emite en cada caso durante un periodo de tiempo predeterminado, es decir, durante un número predeterminado de periodos de sincronización, desde una de las tres salidas de señales 251, 2652 y 253 del microprocesador 26. En este caso, las salidas de señales 251, 252 y 253 se cambian sucesivamente, lo que se repite cíclicamente. En la duración de tiempo, en la que la señal de sincronización 28 es emitida desde una de las tres salidas de señales 152, 252 y 253, se evalúan, respectivamente, todas las tres entradas de señales 271, 272 y 173 del microprocesador 26. De esta manera, con un solo circuito se pueden verificar todas las nueve superficies de detección 711, 712, 713, 721, 722, 723, 731, 732 y 733 para determinar si existe una activación del conmutador de proximidad correspondiente a través del usuario.

En la figura 7 se muestra en una vista delantera esquemática una forma de realización de dos superficies de detección 71 y 72, que forman conjuntamente un sensor de posición. Las superficies de detección 71 y 72 están configuradas en forma de triángulos rectángulos y están dispuestas próximas sobre un soporte 5 común o sobre el lado trasero de la pantalla 2, de manera que las superficies sensores 71 y 72 están colocadas opuestas con su hipotenusa respectiva. Las superficies de detección 71 y 72 están enmarcadas por una superficie blindada 11 común, que se extiende entre las superficies de detección 71, 72 a lo largo de la hipotenusa de los triángulos. De acuerdo con la posición con relación a la dilatación lateral de las superficies de detección 71, 72 en la que se realice una activación a través del usuario, tocando el usuario la pantalla 2 en la zona de las superficies sensores 71, 72 y, por lo tanto, del sensor de posición, en virtud de la forma triangular de las superficies de detección 71, 72, la capacidad de los condensadores formados con las superficies de detección 71, 72 es diferente. De esta manera, con la ayuda de las señales de salida, correspondientes a las superficies de detección 71, 72, se puede determinar la posición de la activación y, por lo tanto, se puede activar un estado de conmutación correspondiente o bien asociado a esta posición. En caso de una modificación o bien desplazamiento de la posición de activación, en la que por ejemplo el usuario desplaza su dedo sobre la pantalla 2, se detecta igualmente esta modificación y, dado el caso, se activa un estado de conmutación que corresponde a la nueva posición. De esta manera, el sensor de posición forma un conmutador de corredera sin elementos que deban desplazarse mecánicamente, a través del cual se puede ajustar, por ejemplo, una temperatura o una potencia en un campo de cocción, un aparato de climatización o un frigorífico.

En la figura 8 se muestra en una vista en sección esquemática un fragmento del campo de entrada de acuerdo con la figura 1. Sobre la placa de circuito impreso 5 está colocado un anillo soldado 7', con el que el plato de arrollamiento 9', formado por las dos espiras inferiores del muelle de compresión 8 arrollado, está soldado con la placa de circuito impreso 5 y de esta manera está conectado con el circuito eléctrico 14. El muelle de compresión 8 rodea con sus espiras una cavidad 34. Sobre la placa de circuito impreso 5 están dispuestos dentro del anillo soldado 7', sobre el lado dirigido hacia la placa de cubierta 2, de los componentes electrónicos del circuito eléctrico 14, el transistor bipolar PNM del conmutador de semiconductores 19, con su resistencia de emisor de base 23 y su resistencia de limitación de la corriente 20, así como un diodo luminoso 35, que se proyectan en la cavidad 34 rodeada por el muelle de compresión 8. Para posibilitar una conexión eléctrica de estos componentes electrónicos con los otros componentes del circuito eléctrico 14, el anillo soldado 7' no está totalmente cerrado, sino que está interrumpido lateralmente (no se muestra). De manera alternativa a ello, la conexión eléctrica se puede realizar también a través de la placa de circuito impreso 5. Junto con la superficie blindada 11, dispuesta sobre el lado trasero de la placa de circuito impreso 5, el muelle de compresión 8 forma una jaula de Faraday para los componentes electrónicos dispuestos en la zona interior 34 del muelle de compresión 8, de manera que éstos están blindados frente a campos electromagnéticos del medio ambiente.

Partiendo del plato de arrollamiento 9', el muelle de compresión 8 presenta una zona parcial cilíndrica 36, en la que el diámetro de las espiras es constante. Allí se conecta en la dirección desde la placa de circuito impreso 5 hacia la placa de cubierta 2 una sección parcial en forma de un tronco de cono 37, en el que el diámetro de las espiras se reduce en dirección hacia la placa de cubierta. De esta manera, los componentes electrónicos están blindados también frente a señales electromagnéticas perturbadoras o capacitivas que proceden desde la dirección de la placa de cubierta. En general, el muelle de compresión 8 está arrollado en una sola pieza de alambre de muelle metálico. Pero también es posible fabricar el muelle de compresión 8 de otros materiales conductores de electricidad, como por ejemplo plástico conductor de electricidad o plástico con alma metálica, en forma de una inyección de plástico. También es posible utilizar como cuerpo conductor de electricidad, en lugar del muelle de compresión, un cuerpo macizo elástico de plástico conductor (no se muestra), que presenta en su extremo dirigido hacia la placa de circuito impreso 5 una cavidad o un taladro pasante para el alojamiento de los componentes electrónicos.

Lista de signos de referencia

1

Electrodoméstico

2

Pantalla

3

Campo de entrada

4

Conmutador de proximidad

5

Placa de circuito impreso

6

Lado trasero de la pantalla

7

Superficie de detección

7'

Anillo soldado

8

Muelle de compresión

9

Plato de arrollamiento de las espiras superiores

9'

Plato de arrollamiento de las espiras inferiores

10

Superficie de detección de referencia

11

Superficie blindada

12

Módulo electrónico

13

Pletina

14

Circuito del conmutador de proximidad

15

Electrónica de potencia

16

Dedo del usuario

17

Condensador

18

Conmutador de semiconductores

19

Entrada de control del conmutador de semiconductores

20

Resistencia de limitación de la corriente

21

Entrada de señales del conmutador de semiconductores

22

Salida de señales del conmutador de semiconductores

23

Resistencia del emisor de base

24

Fase de muestra y retención

25

Salida analógica de señales del microprocesador

26

Microprocesador

27

Entrada analógica de señales del microprocesador

28

Señal de conmutación

29

Resistencia

30

Resistencia óhmica

31

Conmutador

32

Entrada de señales de control del conmutador

33

Salida de señales del microprocesador

34

Cavidad rodeada por el muelle de compresión

35

Diodo luminoso

36

Zona parcial cilíndrica del muelle de compresión

37

Zona parcial del muelle de compresión en forma de un tronco de cono

Claims (12)

1. Conmutador de proximidad capacitivo con una superficie de detección (7) conductora de electricidad, cubierta por una placa de cubierta (2) aislante de electricidad como parte de un condensador (17) con capacidad variable a través de la aproximación, con un circuito de evaluación correspondiente, y con un cuerpo (8) conductor de electricidad, a través del cual la superficie de detección (7) está conectada con el circuito de evaluación, y que está dispuesto entre la placa de cubierta (2) aislante de electricidad y un soporte (5) dispuesto a distancia de ésta, caracterizado porque sobre el soporte (5) está dispuesto al menos un componente electrónico (18, 20, 23) del circuito de evaluación, de tal manera que se proyecta en una cavidad, que está rodeada por el cuerpo (8) conductor de electricidad.

2. Conmutador de proximidad de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque el componente (18, 20, 23) del circuito de evaluación es un componente activo.

3. Conmutador de proximidad de acuerdo con la reivindicación 2, caracterizado porque el componente activo es un elemento de conmutación.

4. Conmutador de proximidad de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque el cuerpo (8) conductor de electricidades apoya con su extremo inferior, alejado de la placa de cubierta, en un contacto (7) conductor de electricidad del soporte (5) y está conectado con el circuito de evaluación a través del contacto (7) conductor de electricidad.

5. Conmutador de proximidad de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el cuerpo 88) conductor de electricidad se apoya con su extremo superior dirigido hacia la placa de cubierta (2) en el lado inferior (6) de la placa de cubierta (2) y forma al menos con una parte de su superficie al menos una parte de la superficie de detección (7).

6. Conmutador de proximidad de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque sobre el lado trasero del soporte (5), alejado del cuerpo (8) conductor de electricidad, está dispuesta una superficie de blindaje (11) al menos en la zona del cuerpo (8) conductor de electricidad.

7. Conmutador de proximidad de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el cuerpo (8) conductor de electricidad es un muelle de compresión arrollado a partir de un cuerpo estirado.

8. Conmutador de proximidad de acuerdo con la reivindicación 7, caracterizado porque el muelle de compresión está formado cilíndricamente al menos en una zona parcial (36) en su extremo dirigido hacia el soporte.

9. Conmutador de proximidad de acuerdo con la reivindicación 8, caracterizado porque el muelle de compresión presenta a continuación de la zona parcial cilíndrica, en su extremo alejado del soporte, una zona parcial (37) formada cónicamente.

10. Conmutador de proximidad de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque el cuerpo (8) conductor de electricidad es un cuerpo hueco elástico en sí.

11. Campo de entrada para un electrodoméstico con al menos un conmutador de proximidad (4) de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 10.

12. Electrodoméstico con un campo de entrada de acuerdo con la reivindicación 11.