RU2507563C1 - Design of capacitance button - Google Patents

Design of capacitance button Download PDF

Info

Publication number
RU2507563C1
RU2507563C1 RU2012136040/08A RU2012136040A RU2507563C1 RU 2507563 C1 RU2507563 C1 RU 2507563C1 RU 2012136040/08 A RU2012136040/08 A RU 2012136040/08A RU 2012136040 A RU2012136040 A RU 2012136040A RU 2507563 C1 RU2507563 C1 RU 2507563C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
button
ring
glass
design
protective glass
Prior art date
Application number
RU2012136040/08A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Павел Павлович Шмидт
Владимир Викторович Репьевский
Original Assignee
Закрытое акционерное общество Промышленная группа "Метран"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Закрытое акционерное общество Промышленная группа "Метран" filed Critical Закрытое акционерное общество Промышленная группа "Метран"
Priority to RU2012136040/08A priority Critical patent/RU2507563C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2507563C1 publication Critical patent/RU2507563C1/en

Links

Images

Abstract

FIELD: measurement equipment.
SUBSTANCE: design of a capacitance button comprises the following components serially arranged along the height and in contact with each other: an upper transparent conducting metal coating 1 on a protective glass 2, a lower transparent conducting metal coating 3 on the glass 2, a ring 4 with vertical slots from conducting rubber resting against a plastic ring 5, under which there is an electronic circuit board 6 with a sensitive electrode 7 on its upper side. At the same time coatings 1 and 3 are made in the form of sectors separated between each other by gaps, and the lower coating 3 is pressed at the bottom without a gap along the perimeter of the protective glass 2 by the ring 4 from conducting rubber to provide contact with the sensitive electrode 7 of the electronic circuit board 6.
EFFECT: higher sensitivity of a button.
3 dwg

Description

Изобретение относится к близостным переключателям (срабатывающим при приближении), выполненным с использованием емкостных детекторов, и может использоваться в измерительной технике, например в датчиках давления, расхода и т.п.The invention relates to proximity switches (triggered when approaching), made using capacitive detectors, and can be used in measuring technique, for example, in pressure sensors, flow sensors, etc.

Известна конструкция емкостной кнопки, описанная в п.РФ №238071 по кл. Н03К 17/955, з.22.08.07, оп. 20.09.09.Known design capacitive buttons, described in p. RF №238071 class. H03K 17/955, s.22.08.07, op. 09/20/09.

Известная кнопка емкостного сенсорного устройства включает в себя чувствительные электроды, один из которых расположен под внешней приборной панелью кнопки из токонепроводящего материала и подключен к источнику переменного напряжения, а другой чувствительный электрод, расположенный ниже вышеуказанного чувствительного электрода, подключен к преобразователю емкости в цифровой код и отличается тем, что она дополнительно содержит по меньшей мере один, например, лазерный светодиод, внешнее управляющее устройство, выход которого подключен к схеме управления светодиодом, выход которой соединен со светодиодом, расположенным в прямоугольном вырезе обоих чувствительных электродов, под внешней приборной панелью кнопки из токонепроводящего материала, причем выход преобразователя емкости в цифровой код соединен со входом внешнего управляющего устройства.A well-known capacitive touch device button includes sensitive electrodes, one of which is located under the external dashboard of a button made of non-conductive material and connected to an AC voltage source, and the other sensitive electrode located below the above sensitive electrode is connected to a capacitance to digital code converter and differs the fact that it further comprises at least one, for example, a laser LED, an external control device, the output of which is connected connected to the LED control circuit, the output of which is connected to the LED located in the rectangular cut-out of both sensitive electrodes, under the external instrument panel of the button made of non-conductive material, and the output of the capacitor into a digital code is connected to the input of an external control device.

Конструкция обеспечивает визуализацию состояния кнопки, что приводит к усложнению электронной части устройства.The design provides visualization of the state of the button, which leads to the complexity of the electronic part of the device.

Известна конструкция емкостной кнопки, представленная в статье «Решениях Microchip Technology для реализации сенсорного управления на емкостных датчиках» на сайте (см. приложение к заявке) и выбранная в качестве прототипа.The known design of the capacitive button, presented in the article "Microchip Technology Solutions for the implementation of touch control on capacitive sensors" on the site (see the appendix to the application) and selected as a prototype.

Известная кнопка содержит печатную плату с нанесенным на нее сверху чувствительным токопроводящим покрытием - электродом, который заземлен, и расположенную сверху защитную пластину (шильд) из диэлектрика.The known button contains a printed circuit board with a sensitive conductive coating deposited on top of it - an electrode that is grounded, and a protective plate (nameplate) made of a dielectric located on top.

Основным элементом, необходимым для реализации такой кнопки, является конденсатор переменной емкости. Он имеет простую конструкцию и чувствительность к прикосновениям. Так как чувствительный элемент построен как «открытый» конденсатор, электрическое поле может взаимодействовать с внешним емкостным объектом, в данном случае - пальцем.The main element necessary for the implementation of such a button is a variable capacitor. It has a simple design and sensitivity to touch. Since the sensitive element is constructed as an “open” capacitor, the electric field can interact with an external capacitive object, in this case, a finger.

Значение вносимой емкости С пропорционально:The value of the introduced capacitance C is proportional to:

- диэлектрической проницаемости вакуума ε0; - dielectric constant of vacuum ε 0;

- относительной диэлектрической проницаемости ε материала между токопроводящим покрытием и, например, пальцем:- relative dielectric constant ε of the material between the conductive coating and, for example, a finger:

- площади перекрытия S;- the area of overlap S;

- обратно пропорционально расстоянию d между токопроводящим покрытием и чувствительным электродом:- inversely proportional to the distance d between the conductive coating and the sensitive electrode:

С= ε × ε0 × S/dC = ε × ε0 × S / d

Чувствительность кнопки зависит от расстояния между проводящим и заземляющим слоем. Рекомендованное расстояние = 0,5 мм. Кроме этого, общая чувствительность кнопки зависит от толщины защитной диэлектрической пластины: при уменьшении толщины повышается чувствительность. Рекомендованная толщина пластины 1…1.5 мм.The sensitivity of the button depends on the distance between the conductive and ground layer. Recommended distance = 0.5 mm. In addition, the overall sensitivity of the button depends on the thickness of the protective dielectric plate: sensitivity decreases with decreasing thickness. Recommended plate thickness 1 ... 1.5 mm.

Емкость датчика без емкости пальца составляет около 5…10 пФ.The capacity of the sensor without the capacity of the finger is about 5 ... 10 pF.

Заземляющий слой под кнопкой экранирует ее от других электронных компонентов системы. Он также способствует поддержанию постоянной базовой емкости, которая требуется как опорная при каждом измерении.The ground layer below the button shields it from other electronic components of the system. It also helps to maintain a constant base capacity, which is required as a reference for each measurement.

Недостатком известной конструкции является ее невысокая чувствительность, обусловленная использованием толстой защитной пластины, что часто требуется условиями эксплуатации, наличием воздушных зазоров между элементами кнопки, малой площадью контакта пальца с кнопкой.A disadvantage of the known design is its low sensitivity due to the use of a thick protective plate, which is often required by operating conditions, the presence of air gaps between the elements of the button, and the small area of contact between the finger and the button.

В частности, при использовании такой кнопки в измерительном приборе, например датчике давления, используется защитная пластина из стекла толщиной 10 мм, что критически снижает чувствительность кнопки. Кроме того, чувствительность ухудшают воздушные зазоры между различными слоями, т.к. воздух имеет низкую диэлектрическую проницаемость ε≈1.In particular, when using such a button in a measuring device, for example a pressure sensor, a protective plate of glass 10 mm thick is used, which critically reduces the sensitivity of the button. In addition, air gaps between the different layers worsen sensitivity, as air has a low dielectric constant ε≈1.

При этом площадь контакта при нажатии пальцем невелика, что снижает площадь перекрытия для вносимой емкости (S≈1cм2)In this case, the contact area when pressed with a finger is small, which reduces the overlap area for the inserted capacity (S≈1cm 2 )

Наличие дисплея в датчике ограничивает площадь емкостных кнопок в варианте с размещением кнопок на плате.The presence of a display in the sensor limits the area of the capacitive buttons in the version with the placement of buttons on the board.

Задачей является повышение чувствительности кнопки.The objective is to increase the sensitivity of the button.

Поставленная задача решается тем, что в конструкции емкостной кнопки, содержащей последовательно расположенные по высоте и соприкасающиеся между собой защитное стекло и чувствительный электрод, расположенный сверху на электронной плате, согласно изобретению на защитное стекло сверху и снизу нанесены прозрачные проводящие металлические покрытия, под покрытием на нижней стороне стекла размещено соприкасающееся с ним кольцо из проводящей резины, выполненное с вертикальными прорезями и опирающееся на пластмассовое кольцо, под которым расположена электронная плата с чувствительным электродом, при этом покрытия выполнены в виде секторов, разделенных между собой зазором, а нижнее покрытие прижато снизу без зазора по периметру стекла кольцом из проводящей резины для обеспечения контакта с чувствительным электродом электронной платы.The problem is solved in that in the design of the capacitive button containing a protective glass sequentially arranged in height and in contact with each other and a sensitive electrode located on top of the electronic circuit board, according to the invention, transparent conductive metal coatings are applied to the protective glass from above and below, under the coating on the bottom the side of the glass is placed in contact with a ring of conductive rubber, made with vertical slots and resting on a plastic ring, under which Position the electronic card with a sensing electrode, wherein the coating made in the form of sectors separated by a gap, and the lower cover without clearance pressed against the bottom perimeter of the glass of the conductive rubber ring for contacting the sensing electrode with the electronic board.

Наличие прозрачных металлических покрытий на верхней и нижней поверхностях защитного стекла обеспечивает увеличение площади контакта, что в совокупности с размещением под нижним прозрачным металлическим покрытием поджимающего его по периметру кольца из проводящей резины, убирающего воздушную прослойку между защитным стеклом и чувствительным электродом на электронной плате, увеличивает чувствительность кнопки при касании ее поверхности.The presence of transparent metal coatings on the upper and lower surfaces of the protective glass provides an increase in the contact area, which, together with the placement of a ring of conductive rubber pressing it around the perimeter of the lower transparent metal coating, removing the air gap between the protective glass and the sensitive electrode on the electronic board, increases the sensitivity buttons when touching its surface.

Технический результат - увеличение емкости при касании поверхности над токопроводящим электродом.The technical result is an increase in capacity when touching the surface above the conductive electrode.

Заявляемая конструкция емкостной кнопки обладает новизной в сравнении с прототипом, отличаясь от него такими существенными признаками, как наличие на защитном стекле сверху и снизу прозрачных проводящих металлических покрытий, размещение под покрытием на нижней стороне стекла соприкасающегося с ним кольца из проводящей резины, выполненного с вертикальными прорезями и опирающегося на пластмассовое кольцо, под которым расположена электронная плата с чувствительным электродом, выполнение покрытий в виде секторов, разделенных между собой зазором, плотное поджатие нижнего покрытия снизу без зазора по периметру стекла кольцом из проводящей резины для обеспечения контакта с чувствительным электродом электронной платы, обеспечивающими в совокупности достижение заданного результата.The inventive design of the capacitive button has a novelty in comparison with the prototype, differing from it by such significant features as the presence of transparent conductive metal coatings on the protective glass on top and bottom, placement of a contacting ring of conductive rubber made with vertical slots under the coating on the underside of the glass and resting on a plastic ring, under which there is an electronic board with a sensitive electrode, making coatings in the form of sectors divided between oh gap preload dense undercoating below without gap on window perimeter of the conductive rubber ring for contacting the sensing electrode with the electronic board providing a plurality of achieving the desired result.

Заявителю неизвестны технические решения, обладающие указанными отличительными признаками, обеспечивающие в совокупности заданный результат, поэтому он считает, что заявляемая конструкции емкостной кнопки соответствует критерию «изобретательский уровень».The applicant is not aware of technical solutions that have the indicated distinguishing features, which together provide the desired result, so he believes that the claimed design of the capacitive button meets the criterion of "inventive step".

Заявляемая конструкция емкостной кнопки может найти широкое применение в измерительной технике, а потому соответствует критерию «промышленная применимость». Изобретение иллюстрируется чертежами, где представлены на:The inventive design of a capacitive button can be widely used in measurement technology, and therefore meets the criterion of "industrial applicability". The invention is illustrated by drawings, which are presented in:

- фиг.1 - вид сбоку в разрезе конструкции емкостной кнопки;- figure 1 is a side view in section of the design of a capacitive button;

- фиг.2 - вид конструкции емкостной кнопки при сборке;- figure 2 is a view of the design of a capacitive button during assembly;

- фиг.3 - вид прозрачного металлического покрытия на поверхностях защитного стекла. - figure 3 is a view of a transparent metal coating on the surfaces of the protective glass.

Заявляемая конструкция емкостной кнопки (фиг.1, 2) содержит последовательно расположенные по высоте и соприкасающиеся между собой верхнее прозрачное проводящее металлическое покрытие 1 на защитном стекле 2, нижнее прозрачное проводящее металлическое покрытие 3 на стекле 2, кольцо 4 с вертикальными прорезями из проводящей резины, опирающееся на пластмассовое кольцо 5, под которым расположена электронная плата 6 с чувствительным электродом 7 на ее верхней стороне. При этом покрытия 1 и 3 (фиг.3) выполнены в виде секторов 8, разделенных между собой зазорами 9, а нижнее покрытие 3 прижато снизу без зазора по периметру защитного стекла 2 кольцом 4 из проводящей резины для обеспечения контакта с чувствительным электродом 7 электронной платы 6.The inventive design of the capacitive button (1, 2) contains sequentially arranged in height and in contact with each other the upper transparent conductive metal coating 1 on the protective glass 2, the lower transparent conductive metal coating 3 on the glass 2, ring 4 with vertical slots of conductive rubber, based on a plastic ring 5, under which there is an electronic board 6 with a sensitive electrode 7 on its upper side. At the same time, coatings 1 and 3 (Fig. 3) are made in the form of sectors 8, separated by gaps 9, and the lower coating 3 is pressed from below without a gap around the perimeter of the protective glass 2 by a ring 4 of conductive rubber to ensure contact with the sensitive electrode 7 of the electronic board 6.

Конструктивно покрытия 1 и 3 могут быть выполнены напылением или наклеиванием пленки с ITO. Кольцо из проводящей резины представляет собой, в частности, Zebra strip.Structurally, coatings 1 and 3 can be made by sputtering or gluing a film with ITO. The ring of conductive rubber is, in particular, Zebra strip.

При касании оператора пальцем покрытия 1 на защитном стекле 2 за счет описанной выше конструкции кнопки емкость значительно увеличивается, что повышает чувствительность кнопки, и она надежно срабатывает.When the operator touches the coating 1 with a finger on the protective glass 2 due to the above-described button design, the capacitance increases significantly, which increases the sensitivity of the button, and it reliably works.

В сравнении с прототипом заявляемая конструкция емкостной пленки имеет более высокую чувствительность.Compared with the prototype, the inventive design of the capacitive film has a higher sensitivity.

Claims (1)

Конструкция емкостной кнопки, содержащая последовательно расположенные по высоте и соприкасающиеся между собой защитное стекло и чувствительный электрод, расположенный сверху на электронной плате, отличающаяся тем, что на защитное стекло сверху и снизу нанесены прозрачные проводящие металлические покрытия, под покрытием на нижней стороне стекла размещено соприкасающееся с ним кольцо из проводящей резины, выполненное с вертикальными прорезями и опирающееся на пластмассовое кольцо, под которым расположена электронная плата с чувствительным электродом, при этом покрытия выполнены в виде секторов, разделенных между собой зазором, а нижнее покрытие прижато снизу без зазора по периметру стекла кольцом из проводящей резины для обеспечения контакта с чувствительным электродом электронной платы. The design of the capacitive button, containing a protective glass sequentially arranged in height and in contact with each other and a sensitive electrode located on top of the electronic circuit board, characterized in that transparent conductive metal coatings are applied to the protective glass from above and below, under contact with the glass a ring of conductive rubber, made with vertical slots and resting on a plastic ring, under which there is an electronic board with an electrode, while the coatings are made in the form of sectors separated by a gap, and the lower coating is pressed from below without a gap around the glass perimeter by a ring of conductive rubber to ensure contact with the sensitive electrode of the electronic board.
RU2012136040/08A 2012-08-21 2012-08-21 Design of capacitance button RU2507563C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012136040/08A RU2507563C1 (en) 2012-08-21 2012-08-21 Design of capacitance button

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012136040/08A RU2507563C1 (en) 2012-08-21 2012-08-21 Design of capacitance button

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2507563C1 true RU2507563C1 (en) 2014-02-20

Family

ID=50113376

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2012136040/08A RU2507563C1 (en) 2012-08-21 2012-08-21 Design of capacitance button

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2507563C1 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2018144912A1 (en) * 2017-02-02 2018-08-09 Texas Instruments Incorporated Enhancing sensitivity and robustness of mechanical rotation and position detection with capacitive sensors
US10401984B2 (en) 2016-12-14 2019-09-03 Texas Instruments Incorporated User interface mechanical control apparatus with optical and capacitive position detection and optical position indication
RU2702509C2 (en) * 2015-08-18 2019-10-08 Сэн-Гобэн Гласс Франс Window glass structure with plate with energy-saving coating and capacitive switching section

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10332954A1 (en) * 2003-07-18 2005-02-10 Richard Wöhr GmbH Self-luminous capacitive touch-sensitive control key e.g. for computer systems, has point- and/or surface-lighting unit applied on rear face of substrate-carrier plate for key-top touch area
RU2337500C2 (en) * 2005-08-30 2008-10-27 ЭлДжи ЭЛЕКТРОНИКС ИНК. Sensor key unit for mobile terminal
RU2368071C2 (en) * 2007-08-22 2009-09-20 Вячеслав Владимирович Ермачков Button with indication for capacitive sensor device
US20100097346A1 (en) * 2008-10-17 2010-04-22 Atmel Corporation Capacitive touch buttons combined with electroluminescent lighting
RU2449344C2 (en) * 2006-08-21 2012-04-27 Бсх Бош Унд Сименс Хаусгерете Гмбх Control device for household equipment, having capacitive touch-sensitive key

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10332954A1 (en) * 2003-07-18 2005-02-10 Richard Wöhr GmbH Self-luminous capacitive touch-sensitive control key e.g. for computer systems, has point- and/or surface-lighting unit applied on rear face of substrate-carrier plate for key-top touch area
RU2337500C2 (en) * 2005-08-30 2008-10-27 ЭлДжи ЭЛЕКТРОНИКС ИНК. Sensor key unit for mobile terminal
RU2449344C2 (en) * 2006-08-21 2012-04-27 Бсх Бош Унд Сименс Хаусгерете Гмбх Control device for household equipment, having capacitive touch-sensitive key
RU2368071C2 (en) * 2007-08-22 2009-09-20 Вячеслав Владимирович Ермачков Button with indication for capacitive sensor device
US20100097346A1 (en) * 2008-10-17 2010-04-22 Atmel Corporation Capacitive touch buttons combined with electroluminescent lighting

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2702509C2 (en) * 2015-08-18 2019-10-08 Сэн-Гобэн Гласс Франс Window glass structure with plate with energy-saving coating and capacitive switching section
US10523201B2 (en) 2015-08-18 2019-12-31 Saint-Gobain Glass France Pane arrangement with pane with low-E coating and capacitive switching region
US10401984B2 (en) 2016-12-14 2019-09-03 Texas Instruments Incorporated User interface mechanical control apparatus with optical and capacitive position detection and optical position indication
US10890991B2 (en) 2016-12-14 2021-01-12 Texas Instruments Incorporated User interface mechanical control apparatus with optical and capacitive position detection and optical position indication
WO2018144912A1 (en) * 2017-02-02 2018-08-09 Texas Instruments Incorporated Enhancing sensitivity and robustness of mechanical rotation and position detection with capacitive sensors
US10288658B2 (en) 2017-02-02 2019-05-14 Texas Instruments Incorporated Enhancing sensitivity and robustness of mechanical rotation and position detection with capacitive sensors
US10969250B2 (en) 2017-02-02 2021-04-06 Texas Instruments Incorporated Enhancing sensitivity and robustness of mechanical rotation and position detection with capacitive sensors
US11473938B2 (en) 2017-02-02 2022-10-18 Texas Instruments Incorporated Enhancing sensitivity and robustness of mechanical rotation and position detection with capacitive sensors

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI566150B (en) High-precision force-touch sensor with multilayered electrodes
US10430013B2 (en) Touch substrate and manufacturing method thereof, display device, fingerprint determination device and method for determining fingerprint
JP5681200B2 (en) Projected capacitive touch detection
US8698769B2 (en) Dual mode capacitive touch panel
TWI545486B (en) Touch sensing apparatus
TWI521415B (en) Parsimonious systems for touch detection and capacitive touch methods useful in conjunction therewith
US8922500B2 (en) Projective capacitive touch sensor
CN103299260A (en) Capacitive touch-detecting means, detecting method and touch screen panel using a level shift, and display device having the capacitive touch screen panel built therein
CN106489123B (en) Capacitance-based digitizer sensor
US20130300695A1 (en) Matrix switching type pressure-sensitive touch detecting device
JP6402884B2 (en) Touch sensor device, electronic device, position calculation method, and position calculation program
US20120306802A1 (en) Differential capacitance touch sensor
CN102455833A (en) Touch sensor device and electronic apparatus
RU2507563C1 (en) Design of capacitance button
KR20150124431A (en) Touch input device
KR101920014B1 (en) Pressure sensor and touch input device having the same
CN101853106A (en) Touch control display
TWM522414U (en) High-precision force-touch sensor with multilayered electrodes
KR20150107521A (en) Touch input device
KR20180015235A (en) Capacitive input device
CN107045405B (en) Sensing device with pressure touch function
KR20160018894A (en) Touch screen panel having pressure sensor
CN103218092A (en) Touch panel, display device, and electronic apparatus
RU131543U1 (en) CAPACITY BUTTON DESIGN (OPTIONS)
US20180364826A1 (en) Touch sensor panel

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20150822

NF4A Reinstatement of patent

Effective date: 20171006

MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20180822

NF4A Reinstatement of patent

Effective date: 20190605