專利名稱:脈沖天線電容性接觸開關(guān)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本申請(qǐng)涉及電容性接觸開關(guān)，尤其涉及一種具有不受錯(cuò)誤觸發(fā)影響的電容性接觸 開關(guān)。
背景技術(shù)：
接觸開關(guān)能夠感應(yīng)接觸點(diǎn)周圍的電場(chǎng)環(huán)境的變化，例如當(dāng)手指在接觸點(diǎn)附近的固 定電極上方移動(dòng)時(shí)，并且接觸開關(guān)提供了與具有可移動(dòng)接觸器的傳統(tǒng)機(jī)械式開關(guān)相比的多 種優(yōu)點(diǎn)。由于接觸開關(guān)不具有移動(dòng)部件，因此他們特別適用于存在機(jī)械沖擊且需要長(zhǎng)使用 壽命的應(yīng)用場(chǎng)合。進(jìn)而，由于接觸開關(guān)不需要操作員移動(dòng)，因此可方便地將它們與諸如灰塵 或水等環(huán)境污染(contamination)隔離。
一種類型的電容性接觸開關(guān)可感應(yīng)天線電極和感應(yīng)電極之間的電容耦合的變化。 例如，這種變化可以是由于電能分散到用戶的手的電容耦合而導(dǎo)致的天線和感應(yīng)電極之間 的耦合降低。通過僅僅感應(yīng)電容效應(yīng)，使得可以利用絕緣保護(hù)層來覆蓋感應(yīng)電極。
對(duì)于合適大小的電容性接觸開關(guān)，測(cè)量得到的電容耦合相對(duì)較小，并且因而必須 使用敏感電路來檢測(cè)“接觸”。這種敏感電路非常容易受到由于其他電氣設(shè)備的電磁干擾所 導(dǎo)致的錯(cuò)誤觸發(fā)的影響。此外，由于手指接觸導(dǎo)致的電容耦合中的小變化通常與更大的環(huán) 境電容變化相比是微不足道的，環(huán)境電容變換例如由于灰塵、水、或冰等環(huán)境污染所引起而 導(dǎo)致不能檢測(cè)手指接觸。
盡管電容性接觸開關(guān)的機(jī)械優(yōu)點(diǎn)使其非常適用于抗機(jī)械沖擊和環(huán)境污染的自動(dòng) 使用，但是錯(cuò)誤觸發(fā)和信號(hào)飽和的問題仍會(huì)影響它們的廣泛應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種接觸開關(guān)，其具有分離的感應(yīng)和參考電極，以便獨(dú)立地測(cè)量相 對(duì)于公共的天線電極的電容耦合。參考電極遠(yuǎn)離開關(guān)的接觸點(diǎn)并且因而提供了對(duì)于環(huán)境污 染的測(cè)量，該測(cè)量用于調(diào)節(jié)感應(yīng)電極(位于接觸點(diǎn)附近)的開關(guān)閾值，從而使得該開關(guān)更加 免受灰塵、水、冰等對(duì)于接觸表面的污染。
具體的，本發(fā)明提供了一種電容性接觸開關(guān)，具有電絕緣接觸表面，在該表面上設(shè) 置了用于激活接觸開關(guān)的接觸區(qū)域。在接觸表面的后面定位了接觸區(qū)域上的感應(yīng)電極、靠 近感應(yīng)電極的天線電極、以及靠近天線電極但是從相對(duì)于感應(yīng)電極的接觸區(qū)域移開的參考 電極。檢測(cè)器電路用于監(jiān)視天線電極與感應(yīng)電極和參考電極中每一個(gè)電極之間信號(hào)流，從 而基于天線電極和感應(yīng)電極之間的電容耦合與作為天線電極和參考電極之間的電容耦合 的函數(shù)的閾值之間的比較來提供開關(guān)輸出。
因此，本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的目的在于，補(bǔ)償開關(guān)所處環(huán)境的變化，從而在條件范 圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)了更加魯棒的區(qū)分。
天線電極可形成環(huán)繞感應(yīng)電極的環(huán)，并且參考電極處在該環(huán)的外部。此外，參考電 極可形成環(huán)繞天線電極的環(huán)。
因此，本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的目的在于，提供可比較的天線電極與感應(yīng)電極和參 考電極中的每一個(gè)電極之間的電容耦合，同時(shí)將參考電極遠(yuǎn)離接觸點(diǎn)。[0013]可選地，參考電極在使用接觸開關(guān)時(shí)在靠近用戶的手的進(jìn)入方向上是破損的。
因此，本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的目的在于，允許在用戶的手指必須到達(dá)手柄等的周 圍以便接近接觸點(diǎn)的應(yīng)用中使用電容性接觸開關(guān)。
在比對(duì)感應(yīng)電極的信號(hào)所應(yīng)用的平均的時(shí)間窗口更大的時(shí)間窗口上對(duì)來自參考 電極的信號(hào)取平均。
因此，本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的目的在于，進(jìn)一步設(shè)計(jì)參考電極以感應(yīng)緩慢變化的 環(huán)境條件。
電容性開關(guān)可進(jìn)一步包括波峰檢測(cè)器系統(tǒng)，用于檢測(cè)在參考和感應(yīng)電極處接收到 的信號(hào)的波峰和波谷，以便提供它們高度之間的差值。
因此，本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的目的在于，通過評(píng)價(jià)所接收到的脈沖信號(hào)中的最高 值和最低值之間的差值而非簡(jiǎn)單地使用所接收到的信號(hào)的高度，來有效地增大開關(guān)的靈敏度。
檢測(cè)器電路可包括調(diào)制器，用于產(chǎn)生與所述天線電極通信的不規(guī)則的激勵(lì)信號(hào)， 其中所述不規(guī)則的激勵(lì)信號(hào)包括在幅值和間隔的至少一個(gè)上變化的一系列的脈沖；和解 調(diào)器，用于和所述感應(yīng)電極通信以便從所述天線電極接收電容耦合的所述不規(guī)則的激勵(lì)信 號(hào)，所述解調(diào)器用于區(qū)分所述不規(guī)則的激勵(lì)信號(hào)和其他電信號(hào)以便觸發(fā)所述開關(guān)輸出。
因此，本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的目的在于，提供對(duì)于不規(guī)則的電子干擾的改進(jìn)的區(qū) 分。
解調(diào)器可與調(diào)制器同步地操作。
因此，本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的目的在于，提供對(duì)于相移干擾和頻移干擾的區(qū)分的
簡(jiǎn)單裝置。
不規(guī)則的激勵(lì)信號(hào)可包括在幅值上和間隔上都變化的一系列的脈沖。
因此，本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的目的在于，提供信號(hào)多維信號(hào)的不規(guī)則性，從而將開 關(guān)信號(hào)與環(huán)境電信號(hào)區(qū)分開來。
解調(diào)器可將所接收到的信號(hào)和不規(guī)則激勵(lì)信號(hào)相關(guān)聯(lián)，以便提供去相關(guān)性。
因此，本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的目的在于，提供了所接收到的信號(hào)和調(diào)制后的信號(hào) 之間的多維比較。
開關(guān)可進(jìn)一步包括定時(shí)器元件，在產(chǎn)生輸出開關(guān)信號(hào)之前需要通過解調(diào)器檢測(cè)解 調(diào)后的信號(hào)一段預(yù)定時(shí)間。
因此，本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的目的在于，進(jìn)一步防止由于短暫的干擾所導(dǎo)致的錯(cuò) 誤激活。
脈沖可具有實(shí)質(zhì)上從IOOHz到5kHz的主要頻率的范圍。
因此，本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的目的在于，使用了實(shí)現(xiàn)實(shí)際電路設(shè)計(jì)的頻率范圍，同 時(shí)避免了在上述頻率范圍內(nèi)的干擾。
接觸開關(guān)可進(jìn)一步包括監(jiān)視電路，用于監(jiān)視相對(duì)于地的來自第二電極的信號(hào)的不 對(duì)稱。
因此，本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的目的在于，提供了一種檢測(cè)對(duì)于開關(guān)的損壞或污染 的方法。
可至少部分地通過單個(gè)微處理器實(shí)現(xiàn)調(diào)制器。[0034]因此，本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的目的在于，提供了對(duì)于接觸開關(guān)的復(fù)雜信號(hào)處理的 實(shí)際且低成本的方法。
僅對(duì)落入權(quán)利要求
保護(hù)范圍之內(nèi)的某些實(shí)施例應(yīng)用上述的特定特征和優(yōu)點(diǎn)，而并 不對(duì)本發(fā)明的保護(hù)范圍作出任何的限定。


圖1是本發(fā)明的接觸開關(guān)的簡(jiǎn)化分解圖，示出了由天線電極環(huán)繞感應(yīng)電極，進(jìn)而 再由參考電極環(huán)繞天線電極，并且上述電極都與微處理器通信；
圖2是通過圖1所示的電極組件的中心的正視橫截面，示出了手指接觸到接觸點(diǎn) 和本發(fā)明的影響觸發(fā)的電容耦合；
圖3是與圖2相類似的視圖，示出了與環(huán)境灰塵、水、或冰相關(guān)聯(lián)的電容耦合；
圖4是在微處理器中實(shí)現(xiàn)本發(fā)明操作的功能框圖，其中包括波峰(peak)檢測(cè)、調(diào) 制和解調(diào)、平均、以及閾值；
圖5是一組三幅垂直對(duì)齊的圖，示出了傳送到圖1所示的天線電極的脈沖序 列、感應(yīng)電極接收到的信號(hào)、以及由圖4所示的解調(diào)器使用的重構(gòu)信號(hào)(reconstructed signal)；
圖6是一組兩幅垂直對(duì)齊的圖，第一幅圖示出了在不同環(huán)境條件下、接觸狀態(tài)時(shí)、 以及非接觸狀態(tài)時(shí)來自感應(yīng)電極和參考電極的信號(hào)變化，并且在其下面的圖中示出了開關(guān)
信號(hào)；
第7是關(guān)于用來檢測(cè)電極功能異常的圖4所示的波峰捕獲電路的部分細(xì)節(jié)；
圖8是在鎖存器(latch)的看不見的一側(cè)(blind side)上的開關(guān)位置處使用的 可選電極設(shè)置的正視圖；以及
圖9是與圖2和圖3相類似的視圖，示出了用來改進(jìn)手指的正確放置的所追加的 前表面凹槽。
具體實(shí)施方式
現(xiàn)在參考圖1，本發(fā)明的接觸開關(guān)10提供了包括接觸表面14的電極組件12，該接 觸表面14提供了覆蓋一組金屬電極的絕緣保護(hù)層，該組金屬電極包括在剛性或撓性的基 板22上承載的感應(yīng)電極16、天線電極18和參考電極20。
在優(yōu)選實(shí)施例中，感應(yīng)電極16與環(huán)形天線電極18相間隔并且被環(huán)形天線電極18 所環(huán)繞，繼而環(huán)形天線電極18又與環(huán)形參考電極20相間隔并且被環(huán)形參考電極20所環(huán)繞。
微處理器24提供由功率放大器28接收的數(shù)模輸出端26，以便根據(jù)下面將會(huì)說明 的所保存的程序向天線電極18提供一組電壓脈沖。例如，功率放大器28可以是本領(lǐng)域中 公知類型的簡(jiǎn)單的晶體管電路。
分別通過緩沖放大器30和32接收來自感應(yīng)電極16和參考電極20的信號(hào)，并且 將其提供給用來監(jiān)視上述電極的電壓的微處理器24的模數(shù)輸入端。微處理器24還具有用 來提供與標(biāo)準(zhǔn)機(jī)械開關(guān)相同方式控制其他電氣設(shè)備的開關(guān)輸出的數(shù)字輸出端34。
現(xiàn)在參考圖2，下面將會(huì)詳細(xì)說明，如圖所示，通過靠近感應(yīng)電極16和脈沖天線電極18的導(dǎo)體而導(dǎo)致耦合電容36a，使得由功率放大器28對(duì)天線電極18應(yīng)用的信號(hào)被電容 性耦合到感應(yīng)電極16。在天線電極18和參考電極20之間連通了相似的耦合電容36b。作 為這些電容36a和36b的結(jié)果，來自天線電極18的特定量的電能耦合到感應(yīng)電極16和參 考電極20。
下面將會(huì)更加詳細(xì)地說明，接觸開關(guān)10將脈沖信號(hào)從作為發(fā)送器的天線電極18 耦合到作為接收器的感應(yīng)電極16。彼此鄰近的電極16和18形成了具有實(shí)質(zhì)上恒定電容值 的電容，以便將電容耦合信號(hào)從天線電極引入到感應(yīng)電極?！伴_關(guān)”信號(hào)是從根據(jù)后續(xù)處理 電路在感應(yīng)電極處的信號(hào)獲得的信號(hào)。通常，該開關(guān)信號(hào)包括四個(gè)要素⑴天線電極18所 感應(yīng)得到的信號(hào)；(2)不想要的雜散或寄生電容的效應(yīng)；(3)處理電路的效應(yīng)；以及(4)接 近感應(yīng)電極的對(duì)象(諸如手指)的電容。上述第四個(gè)要素的效應(yīng)(即，用戶的手指)引起 了在感應(yīng)電極處通過用戶的身體與地的耦合。上述這種感應(yīng)電極的“接地”效應(yīng)導(dǎo)致了可 測(cè)量得到的信號(hào)能量損失，并且被用來確定開關(guān)狀態(tài)。
再次參考圖2，手指40等對(duì)于感應(yīng)電極16的中心位置處的接觸區(qū)域42的接觸將 會(huì)產(chǎn)生手指40和天線電極18之間、或是手指40和感應(yīng)電極16之間、或是手指40與上述 兩個(gè)電極之間的耦合電容36c，該耦合電容36c將會(huì)基本上將電能從感應(yīng)電極16移走，從而 降低感應(yīng)電極16的信號(hào)強(qiáng)度。與參考電極20相比較，上述效應(yīng)將會(huì)不成比例地減小感應(yīng) 電極16的信號(hào)，與感應(yīng)電極16相比較，從接觸區(qū)域42進(jìn)一步去除參考電極20的效應(yīng)。如 下面將會(huì)更加詳細(xì)地說明，將會(huì)檢測(cè)到由手指接觸所導(dǎo)致的信號(hào)差分并且將其用于觸發(fā)接 觸開關(guān)10。
現(xiàn)在參考圖3，接觸表面14上的污染的存在，例如雨滴46，同樣會(huì)產(chǎn)生電容耦合 36c，但是該電容耦合會(huì)相同地影響感應(yīng)電極16和參考電極20處的信號(hào)強(qiáng)度，從而提供了 一種區(qū)分接觸區(qū)域42上的接觸和上述環(huán)境污染的方法。
現(xiàn)在參考圖4，在處理來自感應(yīng)電極16和參考電極20的信號(hào)過程中，微處理器24 可通過內(nèi)部軟件程序來實(shí)現(xiàn)檢測(cè)電路65、用于提供脈沖序列52到功率放大器28和天線電 極18的調(diào)制器50。另外參考圖5，上述脈沖序列52優(yōu)選地產(chǎn)生不規(guī)則的激勵(lì)信號(hào)，該信號(hào) 表示其包含一系列脈沖56a和56b (在該示例中是單極的)，其中脈沖56a具有比脈沖56b 更小的幅值并且因此在振幅上是不規(guī)則的，并且脈沖56a與后續(xù)的脈沖56b的間隔小于脈 沖56a與前面的脈沖56b的間隔并且因此在時(shí)間上是不規(guī)則的。通常，各脈沖56a和脈沖 56b的重復(fù)速率都大約為5kHz。不規(guī)則的激勵(lì)信號(hào)可以區(qū)別于普通的環(huán)境電噪聲，例如60 周期的線路功率干擾或是車輛引擎的點(diǎn)火(ignition)信號(hào)。
再次參考圖4，將會(huì)在感應(yīng)電極16和參考電極20處接收到脈沖序列52，作為一系 列基本上代表脈沖56a的派生物的尖峰脈沖(spike) 58a和58b (如圖5所示)和基本上代 表脈沖56b的派生物的尖峰脈沖58c和58d。如此，尖峰脈沖58a是正向的并且基本上與 脈沖56a的前沿對(duì)齊，尖峰脈沖58b是負(fù)向的并且基本上與脈沖56a的后沿對(duì)齊。在接觸 開關(guān)10的正常操作中，尖峰脈沖58a和尖峰脈沖58b的幅值基本上與脈沖56a的高度成比 例。
相似的，尖峰脈沖58c對(duì)應(yīng)于脈沖56b的前沿，并且尖峰脈沖58d對(duì)應(yīng)于脈沖56b 的后沿。與脈沖56a相比，尖峰脈沖58c和58d的幅值與脈沖56b的更大的振幅更一致。
通過緩沖放大器30和32接收上述這些尖峰脈沖58并且通過微處理器24的模數(shù)轉(zhuǎn)換器將這些尖峰脈沖58轉(zhuǎn)換成用于數(shù)字處理的數(shù)字信號(hào)。隨后分別在漂移(excursion) 檢測(cè)器70和72處接收上述數(shù)字信號(hào)，可以通過微處理器24中的軟件來實(shí)現(xiàn)上述和隨后將 會(huì)說明的各個(gè)元件。
漂移檢測(cè)器70和72包括分別受到調(diào)制器50控制的波峰抓取器(peakgrabber) 74 和波谷抓取器(trough grabber) 76，以便取樣并且保持尖峰脈沖58a (或尖峰脈沖58c)的 波峰幅值77和尖峰脈沖58b (或尖峰脈沖58cd的波谷幅值78。如用于基本上加倍從感應(yīng) 電極16和參考電極20接收到的檢測(cè)信號(hào)的幅值的求和框80所表示的，各個(gè)尖峰脈沖(例 如，58a)的波峰幅值77的值減去對(duì)應(yīng)的尖峰脈沖(例如，58b)的波谷幅值78。求和框80 的輸出82提供了感應(yīng)電極16和參考電極20中的每一個(gè)接收到的基礎(chǔ)(underlying)脈沖 56的相對(duì)大小的測(cè)量。
調(diào)制器50觸發(fā)的波峰幅值77和波谷幅值78的同步檢測(cè)提供了對(duì)于在脈沖56a 和56b的時(shí)間周期外部出現(xiàn)的電干擾效應(yīng)的額外抵抗。
再次參考圖4，通過解調(diào)器84和86收集由來自調(diào)制器50的信號(hào)所表示的、脈沖 56 (如圖5所示)的周期的輸出82的值，其中解調(diào)器84與感應(yīng)電極16相關(guān)聯(lián)并且解調(diào)器 86與參考電極20相關(guān)聯(lián)。上述這些輸出82用于產(chǎn)生解調(diào)后的信號(hào)87，其基本上與以電容 耦合的程度衰減并且可能受到噪聲的破壞的脈沖序列52鏡像。值得注意的是衰減中不存 在噪聲或是改變，解調(diào)后的信號(hào)87提供了具有不同振幅和基本上對(duì)應(yīng)于脈沖序列52的脈 沖56a和56b的不同間隔的脈沖83a和83b。如90示意性表示的電干擾可導(dǎo)致尖峰脈沖 58a‘和58b'的高度的改變，從而導(dǎo)致對(duì)應(yīng)于上述尖峰脈沖58a'和58b'的脈沖83a'和 83b‘的高度的相對(duì)應(yīng)的改變。更一般的，電干擾90可追加錯(cuò)誤脈沖83或是完全地消除脈 沖83。
例如，解調(diào)器84和86通過信號(hào)87和脈沖序列52之間的互相關(guān)性來解調(diào)信號(hào)87， 從而使得上述兩者對(duì)于過高或過低或是相位上被移位的脈沖83而言都敏感。解調(diào)器84和 86提供了其輸出值分別表示相關(guān)性的程度的匹配信號(hào)94和96。
通過分別對(duì)不同時(shí)間窗口的上述解調(diào)后的值取平均的窗口平均器101和102來接 收上述匹配信號(hào)94、96，其中窗口平均器102具有較大的平均窗口。上述時(shí)間窗口之間的差 值具有平滑調(diào)制器86的輸出變化的效果，從而更好地跟蹤相對(duì)緩慢變化的環(huán)境條件，同時(shí) 允許對(duì)于解調(diào)器84的快速響應(yīng)來實(shí)現(xiàn)對(duì)手指接觸等的快速檢測(cè)。
現(xiàn)在參考圖6，匹配信號(hào)94'具有當(dāng)手指在接觸位置上的接觸匹配信號(hào)94' a和 手指沒有處在接觸位置上的未接觸匹配信號(hào)94' b的兩種狀態(tài)。上述信號(hào)的強(qiáng)度將會(huì)根據(jù) 環(huán)繞接觸開關(guān)10的環(huán)境條件而改變，這些環(huán)境條件在干燥、潮濕和動(dòng)態(tài)潮濕中改變，其中 動(dòng)態(tài)潮濕條件表示流動(dòng)的水。通常，檢測(cè)電路65—定能夠建立接觸匹配信號(hào)94' a和未接 觸匹配信號(hào)94' b之間的閾值，并且該閾值可區(qū)分在干燥、潮濕和動(dòng)態(tài)潮濕等不同狀態(tài)下 發(fā)生的接觸IlOaUlOb和110c。由于動(dòng)態(tài)潮濕條件下未接觸匹配信號(hào)94' b的顯著升高， 單個(gè)閾值112通常將會(huì)是不足夠的。相應(yīng)地，本發(fā)明跟蹤信號(hào)96'以產(chǎn)生作為信號(hào)96'的 函數(shù)并且當(dāng)其進(jìn)入動(dòng)態(tài)潮濕狀態(tài)后升高的多階閾值114。例如，在上述情形下，可基于信號(hào) 96'的升高到預(yù)定閾值116之上，來切換閾值。
信號(hào)96'由此提供了連續(xù)的基準(zhǔn)線(baseline)，并且相對(duì)于該基準(zhǔn)線來比較根 據(jù)接觸開關(guān)10的環(huán)境而變化的匹配信號(hào)94'。[0064]如圖4所示，匹配信號(hào)94'與作為放大信號(hào)96'被接受的閾值函數(shù)97產(chǎn)生的閾 值相比較。例如，由求和框118提供的上述比較的結(jié)果提供了通過可過濾掉非常短促的接 觸IlOa的時(shí)間閾值框124接收的信號(hào)120，從而對(duì)與電子噪聲提供了額外的免疫。
現(xiàn)在參考圖5和圖7，諸如電干擾90或表面污染等環(huán)境干擾會(huì)產(chǎn)生圖5所示的尖 峰脈沖58' a和58' b的不對(duì)稱。上述不對(duì)稱可以通過用于接收波峰抓取器74和波谷抓 取器76的輸出并且將上述兩者相加的比較器140檢測(cè)到。當(dāng)尖峰脈沖58是對(duì)稱的時(shí)候， 比較器140的上述輸出是表示正確操作的零。當(dāng)它們是不對(duì)稱的時(shí)候，上述輸出具有用于 觸發(fā)表示接觸開關(guān)10存在問題的誤差信號(hào)的幅值。
現(xiàn)在參考圖8，例如在袋狀物(pocket) 130的內(nèi)部定位接觸表面14，而該袋狀物 130可以例如是由鎖柄(latch handle)形成的，鎖柄需要用戶的手指40穿過接觸表面14 的一側(cè)來到達(dá)感應(yīng)電極16的接觸區(qū)域。在上述示例中，參考電極20可以是破碎的并且可 以從手指40跨過的區(qū)域去除，從而隨著測(cè)量環(huán)境變化而非接觸變化而保持其質(zhì)量。
現(xiàn)在參考圖9，接觸表面14的前側(cè)可具有利用感知特征(tactile feature) 150 限定的接觸區(qū)域42，感知特征諸如參考電極20上方定位的凹槽，以使用戶將其手指(未示 出)朝向感應(yīng)電極16并且遠(yuǎn)離參考電極20放置。上述特征150特別適應(yīng)于定位接觸表面 14的應(yīng)用，例如圖8所描述的非可見方式。
本發(fā)明并非局限于這里包含的實(shí)施方式和說明，權(quán)利要求
書應(yīng)該被理解為包括上 述實(shí)施方式的各種變型形式，例如實(shí)施方式中的一部分以及不同實(shí)施方式中要素的組合， 都應(yīng)該落入隨附的權(quán)利要求
書的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
一種電容性接觸開關(guān)(10)，包括電絕緣接觸表面(14)，提供用于激活所述接觸開關(guān)的接觸區(qū)域(42)；感應(yīng)電極(16)，位于所述接觸表面的后面且在接觸區(qū)域內(nèi)；天線電極(18)，位于所述接觸表面的后面且靠近所述感應(yīng)電極；參考電極(20)，位于所述接觸表面的后面且靠近所述天線電極，并且相對(duì)于所述感應(yīng)電極從接觸區(qū)域移開；檢測(cè)器電路(24)，用于監(jiān)視所述感應(yīng)電極和參考電極中的每一個(gè)與所述天線電極之間的電容耦合(36)，從而基于所述天線電極和感應(yīng)電極之間的電容耦合與作為所述天線電極和所述參考電極之間的電容耦合的函數(shù)的閾值之間的比較來提供開關(guān)輸出(34)。
2.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的電容性接觸開關(guān)，其中，所述天線電極形成了環(huán)繞所述感應(yīng) 電極的環(huán)，并且所述參考電極形成了環(huán)繞所述天線電極的環(huán)。
3.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的電容性接觸開關(guān)，其中，所述天線電極形成了環(huán)繞所述感應(yīng) 電極的環(huán)，并且所述參考電極除在使用所述電容性接觸開關(guān)時(shí)靠近用戶的手(40)的進(jìn)入 方向之外都環(huán)繞所述天線電極。
4.根據(jù)權(quán)利要求
3所述的電容性接觸開關(guān)，其中，所述接觸表面包括感知特征(150)， 所述感知特征(150)用于引導(dǎo)用戶的手指離開所述參考電極并且朝向所述感應(yīng)電極。
5.根據(jù)權(quán)利要求
4所述的電容性接觸開關(guān)，其中，所述感知特征是凹槽。
6.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的電容性接觸開關(guān)，其中，包括對(duì)所述天線電極和所述參考電 極之間的電容耦合取平均的時(shí)間窗口(102)，所述時(shí)間窗口(102)與所述天線電極和所述 感應(yīng)電極之間的電容耦合應(yīng)用的平均的時(shí)間窗口(101)相比較更大。
7.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的電容性接觸開關(guān)，其中，所述感應(yīng)電極和參考電極接收電容 耦合的信號(hào)，并且進(jìn)一步包括用于檢測(cè)信號(hào)的波峰和波谷以提供所述波峰和波谷的高度的 差值的波峰檢測(cè)器系統(tǒng)(74、76、80)。
8.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的電容性接觸開關(guān)，其中，所述檢測(cè)器電路包括調(diào)制器(50)，用于產(chǎn)生與所述天線電極通信的不規(guī)則的激勵(lì)信號(hào)(52)，其中所述不規(guī) 則的激勵(lì)信號(hào)包括在幅值和間隔的至少一個(gè)上變化的一系列的脈沖；和解調(diào)器(84、86)，用于和所述感應(yīng)電極通信以便從所述天線電極接收電容耦合的所述 不規(guī)則的激勵(lì)信號(hào)，所述解調(diào)器用于區(qū)分所述不規(guī)則的激勵(lì)信號(hào)和其他電信號(hào)以便觸發(fā)所 述開關(guān)輸出。
9.根據(jù)權(quán)利要求
8所述的電容性接觸開關(guān)，其中，所述解調(diào)器和所述調(diào)制器同步地操作。
10.根據(jù)權(quán)利要求
8所述的電容性接觸開關(guān)，其中，所述不規(guī)則的激勵(lì)信號(hào)包括在幅值 和間隔上都變化的一系列的脈沖。
11.根據(jù)權(quán)利要求
8所述的電容性接觸開關(guān)，其中，進(jìn)一步包括定時(shí)器元件(124)，在產(chǎn) 生輸出開關(guān)信號(hào)之前需要檢測(cè)由所述解調(diào)器解調(diào)的信號(hào)一段預(yù)定時(shí)間。
12.根據(jù)權(quán)利要求
8所述的電容性接觸開關(guān)，其中，所述脈沖具有從IOOHz到IOkHz的 范圍內(nèi)的主要頻率。
13.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的電容性接觸開關(guān)，進(jìn)一步包括監(jiān)視電路(140)，用于監(jiān)視相 對(duì)于地從所述感應(yīng)電極接收到的信號(hào)的不對(duì)稱。
14.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的電容性接觸開關(guān)，其中，至少部分地通過微處理器(24)實(shí)現(xiàn) 所述檢測(cè)器電路。
專利摘要
一種電容性接觸開關(guān)(10)，包括電絕緣接觸表面(14)，提供用于激活所述接觸開關(guān)的接觸區(qū)域(42)；感應(yīng)電極(16)，位于所述接觸表面的后面且在接觸區(qū)域內(nèi)；天線電極(18)，位于所述接觸表面的后面且靠近所述感應(yīng)電極；參考電極(20)，位于所述接觸表面的后面且靠近所述天線電極，并且相對(duì)于所述感應(yīng)電極從接觸區(qū)域移開；檢測(cè)器電路(24)，用于監(jiān)視所述感應(yīng)電極和參考電極中的每一個(gè)與所述天線電極之間的電容耦合(36)，從而基于所述天線電極和感應(yīng)電極之間的電容耦合與作為所述天線電極和所述參考電極之間的電容耦合的函數(shù)的閾值之間的比較來提供開關(guān)輸出(34)。
文檔編號(hào)G09G5/00GKCN201638540SQ200890000040
公開日2010年11月17日 申請(qǐng)日期2008年4月18日
發(fā)明者利瓦伊·G.·?？怂? 戴維·M.·豪伊, 托馬斯·A.·米尼奧內(nèi), 杰弗里·P.·拉德, 詹姆斯·佩利格里尼 申請(qǐng)人:伊利諾斯工具制品有限公司導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan