[發(fā)明專利]具有集成控制電路的觸摸開關(guān)

無效

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• 申請日: 2000-01-18
• 公開（公告）號: CN1341268A
• 公開（公告）日: 2002-03-20
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 戴維·W·考德威爾
• 申請（專利權(quán)）人: 觸覺傳感器技術(shù)公司
• 主分類號: H01H35/00
• 分類號: H01H35/00
• 代理公司: 永新專利商標(biāo)代理有限公司
• 代理人: 韓宏

發(fā)明領(lǐng)域

本發(fā)明是關(guān)于觸摸板系統(tǒng)，尤其是關(guān)于觸摸開關(guān)(例如，通過將手指觸摸到一個觸摸墊或其周圍來操作的開關(guān))和用于替換機(jī)械開關(guān)的相關(guān)控制電路。

發(fā)明背景

機(jī)械開關(guān)長時間地用于控制各種類型的設(shè)備，包括家用設(shè)備、機(jī)器工具以及其它的室內(nèi)和工業(yè)設(shè)施。機(jī)械開關(guān)一般地被典型地安裝在基板上并要求穿透該基板。這些類型的穿透以及開關(guān)本身的穿透可以允許塵土、水和其它的污物通過該基板或被限制在該開關(guān)內(nèi)，由此導(dǎo)致電氣短路或其它的故障。

已知的觸摸開關(guān)一般地包括一個具有一個或多個電極的觸摸墊，這些觸摸墊與復(fù)雜且與這些墊距離較遠(yuǎn)的控制或接口電路進(jìn)行通信，通常將一個信號提供給包含該觸摸墊的一個或多個電極，圍繞所影響的電極產(chǎn)生一個電場。該控制/接口電路檢測對電場的干擾，然后產(chǎn)生由一個愛控設(shè)備使用的響應(yīng)。

盡管觸摸開關(guān)解決了與機(jī)械式開關(guān)相關(guān)的很多問題，但是目前的觸摸開關(guān)的設(shè)計不是最優(yōu)的。例如，當(dāng)在基板上存在有水或其它液體時，很多的觸摸開關(guān)會誤操作。這些污物對于圍繞觸摸墊產(chǎn)生的電場來說作用相當(dāng)于一個導(dǎo)體，導(dǎo)致不期望的開關(guān)觸發(fā)，這就在發(fā)現(xiàn)有這樣的污物的區(qū)域提出一個問題，如廚房或工廠環(huán)境內(nèi)。

已有的觸摸開關(guān)設(shè)計通常會遇到與串音有關(guān)的問題，例如在圍繞相鄰的觸摸墊的電場之間的干擾。串音可以導(dǎo)致錯誤觸摸開關(guān)被激發(fā)或者可以導(dǎo)致兩個開關(guān)被一個接近單一觸摸墊的觸摸而同時激發(fā)。

很多已知的電子開關(guān)設(shè)計由于電子噪聲或影響觸摸墊本身的其它噪聲或從該觸摸墊延伸到與其相關(guān)的控制電路的線頭而可能會產(chǎn)生不期望的觸發(fā)，這個問題對于觸摸墊與控制電路距離相對較大的應(yīng)用場合會更顯著，這對于常規(guī)的開關(guān)設(shè)計是非常容易發(fā)生的情形。

已有的觸摸開關(guān)通常要求復(fù)雜的控制電路以便與所控制的設(shè)備接口，這些控制電路很可能是由大量的分離的部件構(gòu)成，而這些部件會占用電路板上大量的空間。由于其物理尺寸的原因，控制電路一般地與觸摸墊相隔一定的距離。控制/接口電路的物理尺寸及其與觸摸墊的距離可以加重上面討論的很多問題，例如串音及易受到電子噪聲和干擾。尺寸與距離也使得整個觸摸開關(guān)板設(shè)計復(fù)雜化，導(dǎo)致生產(chǎn)浪費與復(fù)雜性的增加。

某些已知的觸摸開關(guān)設(shè)計要求從開關(guān)墊到接口/控制電路或受控設(shè)備有獨立的接地引線。某些使用常規(guī)的機(jī)械開關(guān)的設(shè)備并不要求這些，而且可以很容易地容納這些接地引線。適應(yīng)與這些觸摸開關(guān)一起使用的設(shè)備可能要求增加特定的接地裝置，如此一來增加了設(shè)計和生產(chǎn)時間、復(fù)雜性和費用。這些接地引線的需要可排除簡單的、直接替換常規(guī)的具有觸摸開關(guān)板的機(jī)械開關(guān)板。

在觸摸開關(guān)設(shè)計方面的最新改進(jìn)包括降低觸摸開關(guān)本身的輸入與輸出阻抗，由此可以高度地避免由于污物或其它外部噪聲源引起的誤觸發(fā)。美國專利5594222描述了一個低阻抗觸摸開關(guān)設(shè)計，與其先前的設(shè)計相比，它在存在有污物或電子噪聲的情況下不易于發(fā)生誤操作。盡管該方法與先有技術(shù)相比具有很多的優(yōu)點，但其具有某些限制其它應(yīng)用的特性。例如，由于該開關(guān)對溫度變化很敏感，只要在輸出處的溫度變化相對于合理的信號變化很小并且相對于由晶體管變化引入的信號變化小，隨后一個單一的晶體管或其它放大裝置將是非常令人滿意的。但是，該技術(shù)可能要求使用附加的電路以與受控設(shè)備進(jìn)行接口，由此導(dǎo)致整個觸摸開關(guān)設(shè)計的費用與復(fù)雜性增加。在允許補(bǔ)償?shù)挠行〉膭討B(tài)范圍的應(yīng)用中，以及在相對于合理的信號變化的溫度變化非常重要的場合，不同方法可能更好地消除或減少溫度的影響。

而且，即使本技術(shù)的低阻抗方法可以區(qū)分具有有限量的阻抗的污物與具有有限量阻抗的人的觸摸，本技術(shù)可能也不夠區(qū)分特別低的阻抗，當(dāng)整個觸摸開關(guān)(例如內(nèi)外電極)都被覆蓋大量的污物時就會發(fā)生這種情況。類似地，當(dāng)導(dǎo)電材料如金屬盤完全地覆蓋一個觸摸開關(guān)時就可能存在零阻抗環(huán)境。