SI24242A

SI24242A - Upravljalna enota naprave

Info

Publication number: SI24242A
Application number: SI201200350A
Authority: SI
Inventors: Konrad Steblovnik
Original assignee: Gorenje Gospodinjski Aparati, D.D.
Priority date: 2012-11-20
Filing date: 2012-11-20
Publication date: 2014-05-30
Also published as: EP2733414A3; RU2635828C2; EP2733414A2; RU2013151503A

Abstract

Upravljalna enota naprave, ki obsega svetlobne informacijske segmente (2) za označevanje in osvetljena kapacitivna stikala (3), ki je lahko vgrajena v čelno ploščo (4) naprave ali aparata, ki je lahko gospodinjski aparat, računalniški krmilni sistem, medicinski aparat ali katerakoli druga naprava ali stroj, s katerim upravlja človek. Značilnost izuma je elektroprevodna plast (6b) senzorja kapacitivnega stikala (3) v obliki mrežice, ki je prekrita z zaščitno plastjo (8), prednostno bele barve in se prilega strukturi mrežice ter je na zaščitni plasti (8) nameščen svetlobni vodnik (14), ki zapolnjuje votlino (15) in ki prilega zaščitni plasti (8) in posledično mrežasti elektroprevodni plasti (6b), s čimer je spodnja ploskev svetlobnega vodnika (14) izvedena v smislu množice lečastih izboklin (17), medtem ko je pri segmentih (2) votlina (19) izvedena tako, da so stranske ploskve (20) poševne in matirane, da se svetloba odbija navzgor, in je hkrati votlina (19) zapolnjena s svetlobnim vodnikom (14).

Description

UPRAVLJALNA ENOTA NAPRAVE

Predmet izuma

Predmet izuma je upravljalna enota s svetlobnimi informacijskimi segmenti za označevanje in osvetljenimi kapacitivnimi stikali, ki omogočajo upravljanje. Takšna enota je vgrajena v čelno ploščo naprave ali aparata, ki je lahko gospodinjski aparat, računalniški krmilni sistem, medicinski aparat ali katera koli druga naprava ali stroj, s katerim upravlja človek.

Tehnični problem

Tehnični problem, ki ga rešuje izum, je integracija svetlobnih informacijskih segmentov za označevanje in osvetljenih kapacitivnih stikal na eni upravljalni plošči, ki omogoča intuitivno in ergonomsko uporabo, pri čemer je treba zagotoviti čimboljšo in čimbolj enakomerno osvetlitev omenjenih elementov upravljalne plošče brez svetlobnega šuma ter obenem cenejšo montažo oz. izdelavo, hkrati pa manj vgrajenih delov pomeni prihranek materiala in večjo zanesljivost delovanja.

Stanje tehnike

Obstoječe stanje tehnike ne vsebuje rešitve, ki bi združevala svetlobne informacijske segmente za označevanje in osvetljena kapacitivna stikala na eni upravljalni plošči, pač pa so znane rešitve za vsak element posebej.

V prijavi WO2007/138294 je opisana rešitev osvetljevanja svetlobnih segmentov, ki sestavljajo sedemsegmentni prikazovalnik, s pomočjo stranskih LED diod, svetlobnih vodnikov in sredstev za razprševanje svetlobe. Rešitev zahteva transparentno osnovno ploščo, na kateri so nameščene stranske LED diode, in posebno odbojno plast v obliki

ΡΡ/40693/ΡΗ-Χ/12 posebne barve na spodnji strani transparentne osnovne plošče. Uporaba transparentne osnovne plošče in nanos posebne barve nanjo povečujeta stroške izdelave takega prikazovalnika.

Po patentnem spisu GB2459888 se rešuje tehnični problem osvetlitve kapacitivnih stikal, ki je potrebna, da uporabnik dobi povratno informacijo o vklopu oz. izklopu ter stanju omenjenih stikal. Izkaže se, da zavoljo morebitne interference med električnim poljem kapacitivnega stikala in priključenega svetlobnega vira, le-ta ne sme biti na ali blizu kapacitivnega stikala. Ker jc uporaba transparentnih kapacitivnih senzorjev in osvetlitve od zadaj draga in zahtevna rešitev, je predlagana osvetlitev z virom svetlobe in svetlobnim vodnikom, ki vodi svetlobo od vira svetlobe do površine kapacitivnega stikala. Tako sta vir svetlobe in kapacitivno stikalo razmaknjena eden od drugega. Zaradi popolnega odboja svetlobe v svetlobnem vodniku je potrebno dodatno sredstvo za razprševanje svetlobe, ki je razporejeno pod svetlobnim vodnikom in ki prestreza svetlobo in jo preusmerja na grafično plast, kjer so razporejeni grafični simboli oz. ikone za kapacitivno tipko.

Rešitev po zgoraj omenjenem izumu ima nekaj slabosti. Uporabljeni so predhodno izdelani svetlobni vodniki, ki morajo dimenzijsko ustrezati vsakemu posameznemu segmentu in imeti votlino za svetlobni vir. Ker so svetlobni vodniki brizgani ali mehansko oblikovani, je v prvem primeru treba izdelati ustrezna orodja za brizganje materiala iz umetne snovi, v drugem pa je potrebnih več postopkov obdelave. Pri montaži se zahteva posebno orodje za vstavitev svetlobnih vodnikov v vdolbine sredstva za svetlobno ločevanje posameznih kapacitivnih stikal na tiskanini. To pomeni dodatno delovno operacijo in s tem dražji postopek montaže.

Rešitev tehničnega problema

Navedeni tehnični problem je rešen z rešitvijo po izumu. Na isti plošči tiskanega vezja so razporejeni tako segmenti, ki tvorijo sedemsegmentni prikazovalnik alfanumeričnih znakov, kot tudi kapacitivna stikala. Segmenti prikazovalnika služijo za prikazovanje

ΡΡ/40693/ΡΗ-Χ/12 številčnih in znakovnih informacij uporabniku naprave, medtem ko se kapacitivna stikala uporabljajo za upravljanje naprave (npr. za vnašanje ukazov in vrednosti v krmilno napravo, ki sama po sebi ni predmet tega izuma).

Vsak posamezni segment je osvetljen s t.i. stransko LED diodo, ki s strani osvetljuje segment. LED dioda je nameščena na plošči tiskanega vezja, ki tvori spodnjo mejo votline segmenta. Le-ta je na zgornji strani omejena z grafično folijo, skozi katero seva svetloba diode in informira uporabnika. Ker so diode pri sedemsegmentnih prikazovalnikih razporejene na majhni površini in blizu ena drugi, so zavoljo zmanjšanja presvetljevanja svetlobe med posameznimi segmenti s strani obdane s sredstvom za svetlobno ločevanje, ki je integrirano v oz. je del t.i. nosilnega okvirja. Na eni strani je ploskev tega sredstva tvorjena pod kotom, njena površina pa je rahlo matirana, kar omogoča dobro odbijanje in razprševanje svetlobe. Na drugi strani je sredstvo za svetlobno ločevanje prednostno izoblikovano tako, da prekriva zgornjo stran diode, kar preprečuje svetlobne izgube. Zgornja površina plošče tiskanega vezja pod diodo je zaradi boljšega odbijanja dela svetlobnega toka prevlečena z belo plastjo. Z namenom še boljšega razprševanja svetlobe in s tem bolj enakomerne osvetlitve segmenta je votlina lahko zalita s posebnim prozornim sredstvom iz toplotno ali UV utrdljivega materiala, ki deluje kot svetlobni vodnik. Ta material se nalije v posamezne odprtine nosilnega okvirja, ki predstavljajo hkrati tudi odprtine votlin segmentov in sovpadajo z razporeditvijo posameznih segmentov na plošči tiskanega vezja.

Tudi kapacitivna stikala osvetljujejo stranske LED diode, razporejene na plošči tiskanega vezja. Omenjena stikala so tvorjena iz elektroprevodnih površin na zgornji površini plošče tiskanega vezja, ki so oblikovane tako, da imajo posebne vdolbine v obliki mrežice oz. rastra, ki jih izdela proizvajalec tiskanega vezja. Ker je površina kapacitivnega stikala v primerjavi s površino segmenta prikazovalnika precej večja, pride pri osvetlitvi kapacitivnega stikala do zmanjševanja svetilnosti, ki se z oddaljenostjo od vira svetlobe povečuje. Ta problem se rešuje z uporabo svetlobnih vodnikov. Le-te se s pomočjo posebnega materiala nalije v odprtine, tvorjene v nosilnem okvirju, ki deluje kot sredstvo za svetlobno ločevanje posameznih kapacitivnih stikal, in utrdi s pomočjo temperature ali UV svetlobe. Poleg tega je na

ΡΡ/4Ο693/ΡΗ-Χ/12 zgornjo površino plošče tiskanega vezja oz. mrežico elektroprevodne površine nameščena svetloboodbojna bela plast, prednostno bela barva, ki izboljša odboj svetlobe.

Spodnja površina svetlobnega vodnika z izboklinami je izoblikovana kot mačje oko, zato dobro razpršuje svetlobo, izsevano iz diode, in se prilega mrežasti strukturi oz. vdolbinam elektroprevodne površine kapacitivnega senzorja na zgornji površini plošče tiskanega vezja. Pri tem elektroprevodna površina kapacitivnega senzorja na spodnji strani in ploskve sredstva za svetlobno ločevanje ob straneh delujejo kot kalup za ulivanje materiala za tvorjenje svetlobnega vodnika, kar zmanjšuje stroške izdelave.

Podrobneje bo izum pojasnjen v nadaljevanju z opisom izvedbenega primera in priloženih skic, ki prikazujejo:

slika 1: sestav upravljalne enote;

slika 2: prerez po Črti A-A votline svetlobnega informacijskega segmenta;

slika 3: prerez po črti A-A votline kapacitivnega stikala;

slika 4: tlorisni pogled na mrežasto strukturo elektroprevodne površine kapacitivnega stikala.

Upravljalna enota 1 s svetlobnimi informacijskimi segmenti 2 za označevanje in osvetljenimi kapacitivnimi stikali 3 je vgrajena v čelno ploščo 4 naprave ali aparata, ki je lahko gospodinjski aparat, računalniški krmilni sistem, medicinski aparat ali katera koli druga naprava ali stroj, s katerim upravlja človek.

Osnovo upravljalne enote 1 predstavlja plošča 5 tiskanega vezja. Na njeni zgornji strani so razporejena polja 6 kapacitivnih stikal 3, ki so v bistvu elektroprevodne površine 6b, in polja 6a segmentov 2 sedemsegmentnega prikazovalnika. Polja 6, 6a so zavoljo boljšega odboja svetlobe, ki jo zagotavlja na robu polj 6, 6a razvrščena

ΡΡ/40693/ΡΗ-Χ/12 stranska LED dioda 7, prevlečena z belo zaščitno plastjo 8, 8a. Vse ostale površine, ki niso polja 6, 6a, so prekrite s črno zaščitno plastjo 9, ki zmanjšuje presvetljevanje svetlobe med posameznimi polji 6, 6a.

Nad ploščo 5 tiskanega vezja je nameščen nosilni okvir 10. Le-ta je kvadraste oblike in spodaj odprt, tako daje plošča 5 tiskanega vezja v bistvu s spodnje strani vstavljena v nosilni okvir 10. Zgornja ploskev okvirja 10 ima odprtine 11, 11 a, katerih položaj sovpada z ustreznim položajem posameznih polj 6, 6a na plošči 5 tiskanega vezja. V omenjenih odprtinah 11, 1 la se nahajajo svetlobni vodniki 14, ki zagotavljajo enakomerno osvetlitev kapacitivnih stikal 3 oz. svetlobnih segmentov 2.

Nad okvirjem 10 je nameščena grafična folija 12, na kateri so razporejeni posamezni transparentni grafični simboli, katerih položaj sovpada z ustreznim položajem odprtin 11, lla za svetlobni vodnik 14 v nosilnem okvirju 10 pod grafično folijo 12, ki je lahko dodatno zaščitena s ploščo 13.

Slika 2 prikazuje prerez segmenta 2 sedemsegmetnega prikazovalnika. Taje osvetljen s stransko LED diodo 7. LED dioda 7 je nameščena na plošči 5 tiskanega vezja, ki tvori spodnjo mejo votline 19 segmenta 2. Le-ta je na zgornji strani omejena z grafično folijo 12. Posamezni segmenti 2 so svetlobno ločeni z nosilnim okvirjem 10. Ta na eni strani omejuje votlino 19 s ploskvijo 20, na drugi strani pa je izoblikovan tako, da z naslonom 21 prekriva zgornjo stran diode 7. Votlina 19 ima lahko svetlobni vodnik 14, ki je iz posebnega toplotno ali UV utrdljivega prozornega materiala. Ta material se nalije v posamezne odprtine lla nosilnega okvirja 10, ki predstavljajo hkrati tudi odprtine votlin 19 segmentov 2 in sovpadajo z razporeditvijo posameznih segmentov na plošči 5 tiskanega vezja.

Na sliki 3 je predstavljeno osvetljeno kapacitivno stikalo 3 v prerezu, kjer je svetlobni vodnik 14 tvorjen iz posebnega materiala, ki se strjuje s pomočjo temperature ali UV svetlobe. Ta material se nalije v votline 15. Na dnu votline 15 je najprej elektroprevodna plast 6b senzorja kapacitivnega stikala 3, ki je izdelana v obliki mrežice, kot je prikazano na sliki 4. Ta plast je prekrita z zaščitno plastjo 8. Zaščitna plast 8, ki je prednostno bela barva, mora biti tako debela in imeti tako viskoznost, da

ΡΡ/40693/ΡΗ-Χ/12 se ohrani konfiguracija vdolbin 18 elektroprevodne plasti 6b, kijih nato zalije tekoči material. Izbokline 17 svetlobnega vodnika 14 delujejo kot leče in tvorijo neravno površino ter skupaj z belo zaščitno plastjo 8 tiskanega vezja predstavljajo sredstvo za razprševanje svetlobe (refraktor) oz. sredstvo za odbijanje svetlobe (reflektor). Tako se svetlobni tok, ki ga emitira LED dioda 7, enakomerno razprši po votlini 15 in enakomerno osvetli dotikalno površino tipke s spodnje strani. Črna zaščitna plast 9 med senzorji stikal zmanjšuje prehod svetlobe na sosednja kapacitivna stikala.

Material, ki se uporablja za svetlobne vodnike je npr. toplotno utrdljiv Protavic PNU46202 ali UV utrdljiv GE680.

Opisan izum je možno uporabiti tudi za druge namene, npr. pri stopenjskem stikalu. Posamična kapacitivna stikala se smiselno električno povežejo v niz za funkcijsko koračno nastavljanje vrednosti.

Claims

1. Upravljalna enota naprave, ki obsega svetlobne informacijske segmente (2) za označevanje in osvetljena kapacitivna stikala (3), ki je lahko vgrajena v čelno ploščo (4) naprave ali aparata, ki je lahko gospodinjski aparat, računalniški krmilni sistem, medicinski aparat ali katera koli druga naprava ali stroj, s katerim upravlja človek, pri čemer upravljalna enota naprave obsega ploščo (5) tiskanega vezja, na kateri so razporejena polja (6) kapacitivnih stikal (3) in informacijskih segmentov (2), ki so osvetljena s stransko LED diodo (7), pri čemer so polja (6) kapacitivnih stikal (3) sestavljena v bistvu iz elektroprevodne plasti (6b) senzorja, pri čemer je na plošči (5) tiskanega vezja nameščen nosilni okvir (10), ki je neprepusten za svetlobo, izsevano iz stranske LED diode (7), pri čemer je nosilni okvir (10) prekrit z grafično folijo (12), na kateri so razporejeni grafični simboli za posamezne informacijske segmente (2) in kapacitivna stikala (3), in so na nosilnem okvirju (10) med ploščo (5) tiskanega vezja in grafično folijo (12) tvorjene votline (19) informacijskih segmentov (2) in votline (15) kapacitivnih stikal (3), pri čemer so votline (19, 15) zapolnjene s svetlobnim vodnikom (14), pri čemer je grafična folija (12) lahko zaščitena s ploščo (13), označena s tem, da je elektroprevodna plast (6b) senzorja kapacitivnega stikala (3) tvorjena v obliki mrežice, kije prekrita z zaščitno plastjo (8), prednostno bele barve in se prilega strukturi mrežice ter je na zaščitni plasti (8) nameščen svetlobni vodnik (14), ki zapolnjuje votlino (15) in ki prilega zaščitni plasti (8) in posledično mrežasti elektroprevodni plasti (6b), s čimer je spodnja ploskev svetlobnega vodnika (14) izvedena v smislu množice lečastih izboklin (17), medtem ko je pri segmentih (2) votlina (19) izvedena tako, da so stranske ploskve (20) poševne in matirane, da se svetloba odbija navzgor, in je hkrati votlina (19) zapolnjena s svetlobnim vodnikom (14).

2. Upravljalna enota naprave po zahtevku 1, označena s tem, da je svetlobni vodnik (14) iz umetnega materiala, kije bil predhodno toplotno ali UV utrjen.

ΡΡ/40693/ΡΗ-Χ/12

3. Upravljalna enota naprave po zahtevku 1, označena s tem, da se posamična kapacitivna stikala lahko smiselno električno povežejo v niz za funkcijsko koračno nastavljanje vrednosti stopenjskega stikala.