專(zhuān)利名稱(chēng)：電容接觸式傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種具有電容式近接傳感器的控制元件。這種傳感器包括至少一個(gè)電容器電極，用于在一個(gè)朝向操作者的相接區(qū)域內(nèi)在控制元件的控制表面處產(chǎn)生一個(gè)測(cè)量場(chǎng)，以及評(píng)價(jià)及控制電路，評(píng)價(jià)及控制電路與電容器電極相接。借助于評(píng)價(jià)及控制電路可以測(cè)定由電容器電極決定的電容。
背景技術(shù)：
電容式近接傳感器或者電容式近接開(kāi)關(guān)是一種無(wú)接觸(也就是不直接接觸)的傳感器，其在接近導(dǎo)電或者不導(dǎo)電的物體以及液體時(shí)產(chǎn)生開(kāi)關(guān)信號(hào)。這種傳感器利用相對(duì)于環(huán)境或者參考電極而變化的電容器電極的電容。這樣的傳感器與振蕩器一起工作，振蕩器的頻率確定的電容由待檢測(cè)的介質(zhì)或者環(huán)境部分地構(gòu)成。在通過(guò)非導(dǎo)體影響探針電容的測(cè)量場(chǎng)時(shí)，電容變化以測(cè)量場(chǎng)的區(qū)域內(nèi)的有效介電常數(shù)的變化為基礎(chǔ)；根據(jù)傳感器的大小，可達(dá)到的開(kāi)關(guān)距離至大約40mm。在導(dǎo)電體影響到測(cè)量場(chǎng)時(shí)，開(kāi)關(guān)距離可提高到大約60-80mm。基本上，電容式近接傳感器以及其控制及評(píng)價(jià)裝置具有校準(zhǔn)的可能性，以便靈敏度或者開(kāi)關(guān)界限適合于使用條件。但是當(dāng)靈敏度較高時(shí)， 干擾(例如，空氣濕度，塵埃)的影響也會(huì)增大。已知的近接傳感器缺點(diǎn)是開(kāi)關(guān)距離非常強(qiáng)烈地取決于環(huán)境特征和進(jìn)入測(cè)量場(chǎng)中的物體的情況以及操作人員的手和接近角度。例如，當(dāng)皮膚表面潮濕時(shí)，開(kāi)關(guān)距離增大。此外，通過(guò)磁滯現(xiàn)象表明電容式近接開(kāi)關(guān)的反應(yīng)能力。此外，而且根據(jù)電磁兼容性的觀(guān)點(diǎn)，沿著操作人員方向反射的電磁測(cè)量場(chǎng)可以證實(shí)是否為臨界的，并且其磁場(chǎng)強(qiáng)度不是任意提高的。如果用近接傳感器進(jìn)行接觸式檢測(cè)，則這絕對(duì)無(wú)法再現(xiàn)，因?yàn)榇_定的開(kāi)關(guān)界限根據(jù)環(huán)境條件(如溫度，干擾場(chǎng))而強(qiáng)烈波動(dòng)。此外，電容式接觸傳感器都是眾所周知的。以其最簡(jiǎn)單的形式中，電容接觸式傳感器是由兩個(gè)并排放置的導(dǎo)電板狀電極組成。這兩個(gè)電極構(gòu)成電容器，而電容器電容直接正比于板厚并且反比于板的間距。一旦導(dǎo)體例如手指近接這兩個(gè)板，所述布置的電容添加附加的并聯(lián)電容。為了確定這樣的開(kāi)關(guān)元件的操作，必須測(cè)量電容變化。接觸式傳感器的缺點(diǎn)是，接觸表面附近電極的接觸相對(duì)地說(shuō)比較復(fù)雜，并且靜電放電可以容易地干擾或者破壞電極。插入符號(hào)及其照明以及相關(guān)的表面形狀所涉及的可能性都是強(qiáng)制規(guī)定的，電極的操作面附近排列及其接觸受到很大限制。

發(fā)明內(nèi)容
在現(xiàn)有技術(shù)中的上述缺點(diǎn)背景下，本發(fā)明人的目的在于提供具有上述特征的、操作可靠的而且制造簡(jiǎn)單的操作元件。該目的通過(guò)符合權(quán)利要求1的操作元件實(shí)現(xiàn)。同樣有利的制造方法是并列的權(quán)利要求的主題。有利的實(shí)施方式是從屬權(quán)利要求的主題。應(yīng)注意， 在這些權(quán)利要求中分別列出的特征能夠以任何技術(shù)上有意義的形式相互組合并且，表明本發(fā)明的其他實(shí)施方式。本申請(qǐng)?zhí)貏e結(jié)合附圖補(bǔ)充地說(shuō)明并且詳述了本發(fā)明的特征。本發(fā)明涉及一種具有電容式近接傳感器的控制元件，該傳感器具有至少一個(gè)電容器電極，用于在朝向操作者的接近區(qū)域內(nèi)在控制元件的控制表面處產(chǎn)生測(cè)量電磁場(chǎng)，且具有評(píng)價(jià)及控制電路。對(duì)于近接傳感器，所述評(píng)價(jià)及控制電路借助于導(dǎo)電體與所述至少一個(gè)電容器電極連接。評(píng)價(jià)及控制電路用于測(cè)定由電容器電極、例如針對(duì)環(huán)境或者對(duì)應(yīng)電極而確定的電容，并且在電容變化過(guò)程中執(zhí)行開(kāi)關(guān)過(guò)程或者調(diào)節(jié)過(guò)程。這種近接傳感器是根據(jù)當(dāng)前已知的技術(shù)且相對(duì)節(jié)省空間而設(shè)計(jì)的。根據(jù)本發(fā)明的控制元件，其特征是，在測(cè)量場(chǎng)內(nèi)布置至少一個(gè)可導(dǎo)電的，電隔離層，而其至少部分形成接觸面，作為控制面。在測(cè)量場(chǎng)內(nèi)布置導(dǎo)電層的優(yōu)點(diǎn)為在避開(kāi)傳感器的所述層一側(cè)上減小近接傳感器產(chǎn)生的電磁測(cè)量場(chǎng)，并且因此實(shí)現(xiàn)屏蔽。由此減小了控制區(qū)中由近接傳感器引起的電磁干擾。在本發(fā)明的意義中，“層”應(yīng)進(jìn)一步理解。例如涉及不封閉的表面，例如柵格。一般情況下，所述層至少具有符合近接傳感器膨脹的尺寸。根據(jù)對(duì)于該控制元件的光學(xué)要求可以成形所述層。例如，所述層要適應(yīng)控制元件的環(huán)境情況，以便在視覺(jué)上不引人注意或者是無(wú)法看得出來(lái)的。由于所述層相對(duì)比來(lái)說(shuō)非常引人注目并且與在哪個(gè)位置上接觸無(wú)關(guān)，因此可避免誤操作。所述層可以是任何形狀的，可以是平的或者彎曲的。優(yōu)選地，所述層限定的平面平行于由電容器電極限定的平面，以便根據(jù)本發(fā)明的控制元件的靈敏度盡可能少地取決于隔離的、導(dǎo)電層上的接觸點(diǎn)。除此之外，操作表面中的導(dǎo)電層的布置導(dǎo)致在接觸所述層時(shí)，在其上通過(guò)感應(yīng)產(chǎn)生的載流子可以流出，并且可以通過(guò)評(píng)價(jià)以及控制單元很好地檢測(cè)由此產(chǎn)生的不穩(wěn)定的電容變化。因此可以提高開(kāi)關(guān)過(guò)程的可靠性?？蓽p小環(huán)境和磁滯影響，因?yàn)樵诮佑|導(dǎo)電層時(shí)由此出現(xiàn)的電容相對(duì)強(qiáng)烈的突變最終會(huì)導(dǎo)致結(jié)束開(kāi)關(guān)過(guò)程。優(yōu)選地，至少一個(gè)隔離、導(dǎo)電層和控制以及評(píng)價(jià)單元應(yīng)被設(shè)計(jì)成只在接觸操作面的情況下通過(guò)控制電路實(shí)現(xiàn)開(kāi)關(guān)過(guò)程，以提高控制的可靠性。例如可以通過(guò)調(diào)整評(píng)價(jià)單元的靈敏度容易地實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)。根據(jù)本發(fā)明的控制元件不局限于一個(gè)，也就是唯一導(dǎo)電層，而是可以設(shè)計(jì)成由多個(gè)導(dǎo)電、隔離層組成的層狀結(jié)構(gòu)。例如，在導(dǎo)電性更好的第一個(gè)導(dǎo)電層上布置低導(dǎo)電的、實(shí)際操作表面構(gòu)成的第二層。例如第二層可通過(guò)涂覆導(dǎo)電油漆來(lái)實(shí)現(xiàn)。導(dǎo)電性取決于在接觸各外部的且因此可接觸的層時(shí)，可檢測(cè)的電容突變是可確定的。根據(jù)另一有利的實(shí)施方式，應(yīng)形成導(dǎo)電的、隔離層或者層狀結(jié)構(gòu)作為控制元件隔板或者罩子的涂層，以便能夠簡(jiǎn)單制作所述層并且使其具有足夠的穩(wěn)定性。優(yōu)選地，應(yīng)在近接傳感器和隔離、導(dǎo)電層或者層狀結(jié)構(gòu)之間布置隔板或者罩子。由此來(lái)防止近接傳感器受到環(huán)境的影響，如潮濕。根據(jù)另一有利的實(shí)施方式，近接傳感器被補(bǔ)充地布置在隔板或者罩子處。例如，涉及電鍵或者旋鈕的罩子。因此應(yīng)清楚說(shuō)明，根據(jù)本發(fā)明的控制元件可以單獨(dú)作為控制元件， 由此還可能的是根據(jù)本發(fā)明控制元件可以通過(guò)與其他類(lèi)型的控制元件組合而具備其他功能。例如，隔離、導(dǎo)電層被置于在可活動(dòng)的罩子上，以便其運(yùn)動(dòng)手動(dòng)完成開(kāi)關(guān)過(guò)程或者調(diào)節(jié)過(guò)程。為了制造簡(jiǎn)化并且為了增強(qiáng)塑造的自由度，可用導(dǎo)電油漆或者導(dǎo)電的聚偏二乙烯(PVD)涂層形成至少一個(gè)隔離、導(dǎo)電層。除此之外，本發(fā)明還涉及汽車(chē)，其通過(guò)上述實(shí)施方式中的控制元件有利地與眾不同。例如，根據(jù)本發(fā)明的控制元件可以裝在汽車(chē)上的儀表盤(pán)或者操作面板中使之成為一體。除此之外，這項(xiàng)發(fā)明的主題是控制元件的制造方法。在根據(jù)本發(fā)明的方法的裝配步驟中，電容式近接傳感器包括至少一個(gè)電容器電極，用于在一個(gè)朝向操作者的相接區(qū)域內(nèi)在控制元件的控制表面處產(chǎn)生一個(gè)測(cè)量場(chǎng)，以及評(píng)價(jià)及控制電路，該評(píng)價(jià)及控制電路與電容器電極導(dǎo)電連接，電容式近接傳感器安裝在控制元件的隔板或者罩子下面。借助于評(píng)價(jià)及控制電路可以測(cè)定由電容器電極確定的電容。此外，通過(guò)評(píng)價(jià)及控制電路在檢測(cè)電容變化時(shí)實(shí)現(xiàn)開(kāi)關(guān)過(guò)程。此外，該方法是通過(guò)覆涂步驟，例如聚偏二乙烯(PVD)涂層，油漆或者類(lèi)似的材料表現(xiàn)其特征的，在該方法中隔板或者罩子應(yīng)至少部分設(shè)置至少一個(gè)隔離、導(dǎo)電層，所述層被設(shè)置在近接傳感器的測(cè)量場(chǎng)中。用這個(gè)方法可以相對(duì)簡(jiǎn)單地制造具有上述優(yōu)點(diǎn)的、根據(jù)本發(fā)明的控制元件。


此外，結(jié)合附圖更加詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明及其技術(shù)環(huán)境。應(yīng)注意，圖2示出本發(fā)明的特別優(yōu)選的實(shí)施方式，但該實(shí)施方式不只局限于此。附圖中圖1示出非根據(jù)本發(fā)明的控制元件剖面圖；圖2示出根據(jù)本發(fā)明的控制元件剖面圖。
具體實(shí)施例方式圖1表示非根據(jù)本發(fā)明的控制元件1的剖面圖，包括近接傳感器2，3，4。近接傳感器2，3，4有電容器電極3，該電容器電極產(chǎn)生圖1中指向上的測(cè)量場(chǎng)。借助于導(dǎo)線(xiàn)4將電容器電極3和評(píng)價(jià)及控制單元2導(dǎo)電地連接在一起。近接傳感器2，3，4被布置在隔板或者電鍵罩子5的朝向操作者的表面上。為了裝飾，給電鍵罩子5涂漆。評(píng)價(jià)及控制單元2用于檢測(cè)由電容器電極3和外殼構(gòu)成的電容器電容變化。例如，通過(guò)運(yùn)動(dòng)例如在測(cè)量場(chǎng)中手的接近影響電容變化。用評(píng)價(jià)及控制單元2預(yù)先確定的開(kāi)關(guān)界限可以實(shí)現(xiàn)開(kāi)關(guān)過(guò)程。近接傳感器2，3，4的缺點(diǎn)為由開(kāi)關(guān)界限預(yù)先確定的開(kāi)關(guān)距離非常強(qiáng)烈地取決于環(huán)境特征和進(jìn)入測(cè)量場(chǎng)中的物體的情況以及操作人員的手和接近角度。例如，當(dāng)皮膚表面潮濕時(shí)，開(kāi)關(guān)距離增大。此外，通過(guò)磁滯現(xiàn)象表明電容式近接開(kāi)關(guān)的反應(yīng)能力。此外，而且根據(jù)電磁兼容性的觀(guān)點(diǎn)，沿著操作人員方向反射的電磁測(cè)量場(chǎng)可以證實(shí)是否為臨界的，并且其磁場(chǎng)強(qiáng)度不是任意提高的。應(yīng)通過(guò)近接傳感器實(shí)現(xiàn)接觸檢測(cè)，這是很困難的，因?yàn)榇薅ǖ拈_(kāi)關(guān)界限由于環(huán)境條件(如溫度，干擾場(chǎng))而強(qiáng)烈波動(dòng)。在圖2中與此相比示出根據(jù)本發(fā)明的控制元件的優(yōu)選實(shí)施方式10。該控制元件同樣包括近接傳感器12，13，14。近接傳感器12，13，14具有電容器電極13，該電容器電極產(chǎn)生在圖2中示出的指向上的測(cè)量場(chǎng)。借助于導(dǎo)線(xiàn)14電容器電極13和評(píng)價(jià)及控制單元12導(dǎo)電地連接在一起。近接傳感器12，13，14被布置在安裝在隔板或者電鍵罩子15的朝向操作者的表面上。電鍵罩子15具有由第一個(gè)隔離、導(dǎo)電層11和涂覆在其上的第二個(gè)隔離、低導(dǎo)電層16組成的導(dǎo)電的層狀結(jié)構(gòu)。位于測(cè)量場(chǎng)中的隔離、導(dǎo)電層11，16的影響為由近接傳感器12，13，14產(chǎn)生的測(cè)量場(chǎng)在所述層11，16的、對(duì)著傳感器12，13，14的側(cè)面上急劇減小，且由此實(shí)現(xiàn)了關(guān)閉。如圖所示，絕緣導(dǎo)電層11，16具有超過(guò)電容器電極3膨脹的膨脹量。
除此之外，作為操作面的導(dǎo)電層11，16的布置和成形影響在接觸所述層11，16 時(shí)，在其上通過(guò)感應(yīng)產(chǎn)生的載流子可以流出，并且可以通過(guò)評(píng)價(jià)以及控制單元12可以很好檢測(cè)從中產(chǎn)生的不穩(wěn)定的電容變化。因此可以改進(jìn)開(kāi)關(guān)過(guò)程的可靠性?？赡軠p小環(huán)境和磁滯影響，因?yàn)樵诮佑|導(dǎo)電層11、16時(shí)由此出現(xiàn)的電容相對(duì)強(qiáng)烈的突變最終會(huì)導(dǎo)致結(jié)束開(kāi)關(guān)過(guò)程。因此，通過(guò)根據(jù)本發(fā)明設(shè)計(jì)的電容近接傳感器12，13，14變成觸敏的控制元件10。
權(quán)利要求
1.一種控制元件(10)，具有包括至少一個(gè)電容器電極(13)的電容近接傳感器(12，13，14)，用于在朝向操作者的相接區(qū)域內(nèi)在所述控制元件(10)的控制表面處產(chǎn)生測(cè)量場(chǎng)，以及評(píng)價(jià)及控制電路(12)， 且該評(píng)價(jià)及控制電路與所述電容器電極(13)導(dǎo)電連接，其中，借助于所述評(píng)價(jià)及控制電路 (12)可以測(cè)定通過(guò)所述電容器電極(13)限定的電容，并且在所述電容變化時(shí)，完成開(kāi)關(guān)過(guò)程，其中，所述控制元件(10)的特征在于，在所述測(cè)量場(chǎng)內(nèi)布置至少一個(gè)可導(dǎo)電的、電隔離層(11，16)，所述層形成接觸面作為控制表面。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制元件(10)，其特征在于，所述至少一個(gè)隔離、導(dǎo)電層(11， 16)和所述評(píng)價(jià)及控制電路(12)被設(shè)計(jì)成只在接觸所述接觸面的情況下，通過(guò)所述評(píng)價(jià)及控制電路(12)完成開(kāi)關(guān)過(guò)程。
3.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的控制元件(10)，其特征在于，所述控制元件(10) 包括由多個(gè)導(dǎo)電、隔離層(11，16)組成的層狀結(jié)構(gòu)。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的控制元件(10)，其特征在于，所述導(dǎo)電、隔離層 (11)或者所述層狀結(jié)構(gòu)(11，16)被形成作為所述控制元件(10)的隔板或者罩子(15)涂層。
5.根據(jù)前一權(quán)利要求所述的控制元件(10)，其特征在于，所述隔板或者罩子(15)被布置在近接傳感器(12，13，14)和隔離、導(dǎo)電層(11)或者層狀結(jié)構(gòu)(11，16)之間。
6.根據(jù)前一權(quán)利要求所述的控制元件(10)，其特征在于，所述近接傳感器(12，13，14) 被補(bǔ)充地布置在所述隔板或者罩子(15)處。
7.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的控制元件(10)，其特征在于，所述至少一個(gè)隔離、導(dǎo)電層(11，16)通過(guò)導(dǎo)電漆或者導(dǎo)電的聚偏二乙烯(PVD)形成。
8.汽車(chē)是通過(guò)根據(jù)前一權(quán)利要求所述的控制元件(10)表現(xiàn)其特征的。
9.一種控制元件的制造方法，具有裝配步驟，在該方法中，電容式近接傳感器具有至少一個(gè)電容器電極，用于在朝向操作者的相接區(qū)域內(nèi)在所述控制元件的控制表面處產(chǎn)生一個(gè)測(cè)量場(chǎng)，且具有評(píng)價(jià)及控制電路，該評(píng)價(jià)及控制電路與所述電容器電極連接，所述電容式近接傳感器安裝在所述控制元件的隔板或者罩子下面，其中，借助于所述評(píng)價(jià)及控制電路可以測(cè)定由所述電容器電極確定的電容，且在所述電容變化時(shí)實(shí)現(xiàn)開(kāi)關(guān)過(guò)程；其特征在于涂層步驟，在所述涂層步驟中，所述隔板或者罩子應(yīng)至少部分設(shè)置至少一個(gè)隔離、導(dǎo)電層，所述層被布置在所述近接傳感器的測(cè)量場(chǎng)中，用于形成作為控制表面的接觸面。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種控制元件(10)，具有包括至少一個(gè)電容器電極(13)的電容式近接傳感器(12，13，14)，用于在朝向操作者的相接區(qū)域內(nèi)在控制元件(10)的控制表面處產(chǎn)生測(cè)量場(chǎng)，以及評(píng)價(jià)及控制電路(12)，該評(píng)價(jià)及控制電路與所述電容器電極(13)導(dǎo)電連接，其中，借助于該評(píng)價(jià)電路及控制電路(12)可以測(cè)定所述電容器電極(13)的電容，并且在所述電容變化時(shí)完成開(kāi)關(guān)過(guò)程，其中，所述控制元件(10)具有下列特征在所述測(cè)量場(chǎng)中布置有至少一個(gè)可導(dǎo)電的、電隔離層(11，16)，該層形成接觸面，作為控制表面。
文檔編號(hào)H03K17/96GK102265517SQ201080006529
公開(kāi)日2011年11月30日 申請(qǐng)日期2010年1月22日 優(yōu)先權(quán)日2009年2月6日
發(fā)明者安德里亞斯·克拉姆里克 申請(qǐng)人:普瑞有限公司