在潮湿环境中使用的电容式触摸传感器总成制造技术

一种在潮湿环境中使用的控制器，例如用于水池或温泉浴场的控制器，包括传感器元件，该传感器元件产生具有作用区的电场。针对该控制器，至少一个柔性层被定位为覆盖传感器元件并围绕作用区。利用该配置，在柔性层和传感器元件之间建立囊。提供了对传感器元件与柔性层之间的电容做出响应的控制电路。当柔性层被变形时，该电容改变，并且控制电路生成与所连接的装置（例如泵或加热器）的特定开关状态对应的输出信号。针对该控制器，控制电路被设计和/或校准为响应于控制器上和作用区附近水的存在而维持当前开关状态输出。

【技术实现步骤摘要】
本申请要求享受2011年12月1日提交的、序列号No.61/565946、名称为“Capacitive Touch Sensor Assembly For Use In A Wet Environment”的美国临时专利申请的权益。在此通过引用将序列号No.61/565946的申请的全部内容并入本文。
本专利技术大体涉及用户输入控制器。更特别地，本专利技术涉及在恶劣和/或潮湿环境中使用的用户输入控制器。本专利技术特别地，但非穷尽地，有用于具有适合于在恶劣环境和/或潮湿环境中使用的电容式开关的用户输入控制器。
技术介绍
迄今为止，在恶劣环境（诸如水池，温泉浴场，桑拿浴，船只，工业设备等）中使用的传统类型的开关包括所谓的薄膜开关。在恶劣环境下，这些薄膜开关随着时间的推移通常易于老化，导致产品失效。替代的开关系统通常包括移动部分，这些移动部分随着时间的推移容易发生故障，从而导致产品失效。另一方面，电子电容式传感器耐用且可以代替机械开关和薄膜开关作为用户输入控制器使用。在使用中，电容式传感器产生电场，并在电场中定义了作用区。然后当某种物体（诸如人的手指）进入作用区时，该电容式传感器检测到并切换状态。电容式传感器的例子包括触摸屏技术和被实施为标准印刷电路板上的铜迹线的电容式传感器。在使用中，操作者将他们的手指（其是导电的）置于电容式传感器的作用区中，引起电容的改变，该改变由一控制电路感测。该控制电路随后响应于所检测的电容的改变来输出特定的控制信号，该控制信号然后引起诸如泵或加热器之类的装置启动或停止。水池、温泉浴场（有时称作热水浴缸）和桑拿浴都是可能应用用户输入控制器的潮湿环境的例子。用户输入控制器被应用于的其它潮湿环境包括海上环境，以及使用某些类型工业设备的环境。在热水浴缸和桑拿浴的情况下，控制器经常被设置在使用热水浴缸/桑拿浴的人能够到的地方。例如，控制器/控制面板可能被安装在形成于热水浴缸的亚克力外壳中的切口中。在这种情形下，通过飞溅、冷凝和/或由用户传递，例如，由湿的用户的手传递，水可以很容易地进入电容式传感器的作用区。当在潮湿/恶劣环境中的用户输入控制器中使用电容式传感器时，存在可能出现的至少两个问题。首先，环境中的水会引起电容式传感器记录错误传感器读数（即改变状态）。在导电的水（例如水珠）不经意地进入电容式传感器的作用区时，会发生上述情况。为了克服与水进入作用区相关的问题，可以校准传感器以读取当真正按下按键时而变化的更精确范围的电容。然后，到更精确范围的电容的该校准，会产生第二个通常需要被解决的不希望的结果。更具体地说，一旦电容式传感器被校准以避免由潮湿造成的误报，则被高度校准的传感器经常如此敏感，以至于某些人难以触发开关。这是由于每个人具有不同的尺寸、形状、电导率，并且最终具有不同的电容。不幸的是，某些人产生的电容将处于校准后的范围之外。这些人无法触发如此高度校准的传感器。该现象在潮湿环境中会加重，因为当用户是湿的时，测量的电容会被影响。鉴于上述问题，本专利技术的目的是提供用于在可在潮湿和恶劣环境中使用的用户输入控制器中使用的电容式触摸传感器总成，而在水或其他污染物接触该总成时不记录错误读数。此外本专利技术的另一个目的是提供电容式触摸传感器总成，该总成可以被校准以避免当水或其他污染物接触总成时记录错误读数，同时允许所有的用户操作该传感器总成而不论用户的尺寸、形状、或电导率如何。本专利技术的另一个目的是提供在潮湿环境中使用的电容式触摸传感器总成及使用其的对应哪个方法，该总成及其使用方法易于使用，实施起来相对简单，并且成本相对经济。
技术实现思路
根据本专利技术，一种在潮湿环境中使用的控制器，例如用于水池或温泉浴场的控制器，包括传感器元件，该传感器元件产生具有作用区的电场。针对该控制器，至少一个柔性层被定位为覆盖所述传感器元件并围绕所述作用区。利用该配置，在所述柔性层和传感器元件之间建立囊。所述囊转而可包括可压缩介质（诸如空气）以允许在所述传感器元件上的所述柔性层被用户按下以打开或关闭装置（诸如泵或加热器）。通常，控制器包括控制电路，该控制电路对传感器元件和柔性层之间的囊中的电容做出响应。取决于该电容，所述控制电路产生输出信号，该输出信号对应于被连接的装置（例如，泵或加热器）的特定开关状态。通常，所述控制电路的输出是具有在针对第一开关状态的第一电压范围内的电压的信号以及具有在针对第二开关状态的第二电压范围内的电压的信号。针对该控制器，控制电路被设计和/或校准以在所述柔性层变形时改变开关状态输出，并且响应于在控制器上和作用区附近的水或其他污染物的存在而维持当前开关状态输出。在控制器的一个实施方式中，控制电路可以是印刷电路板的一部分，并且可以包括处理器或其他逻辑元件。该传感器元件可以是形成在印刷电路板的表面上的电极的形式。利用该配置，该电极可以通过电路板中的铜迹线电连接到控制电路。在一个实施例中，柔性层可以由塑料制成（即由不导电材料制成）。在此情况下，当导电且处于接地状态的人的手指按压柔性层时，控制电路将检测到在传感器元件和地之间的电容的改变。在感测到电容中的改变后，控制电路可以产生适当的输出信号，该输出信号对应于所连接的装置的特定开关状态。在另一个实施例中，导电的柔性层（例如由金属或石墨制成）被定位为覆盖传感器元件和围绕作用区。针对该实施例，导电的柔性层电容性地耦合到接地焊盘。例如，该电路板可以包括第一电路板侧和相对的第二电路板侧，而传感器元件形成在第一电路板侧上，接地焊盘覆盖在第二电路板侧的至少一部分上。利用该设置，将在传感器元件和导电柔性层之间建立第一电容器，并且在导电柔性层和接地焊盘之间建立第二电容器。通常，为了避免在接地焊盘和传感器元件之间的令人讨厌的电容，在第二电路板侧上的与传感器元件完全相对的位置没有被接地焊盘遮盖。针对任一上述实施例，在传感器元件和柔性层之间形成的囊可以流体连通地与空的通道连接。该通道转而可流体连通地与一个或多个其他囊连接。利用该配置，在柔性层变形期间被压缩的可压缩介质的体积增加了，由此需要更小的力来按压柔性层和激活开关。针对任一上述实施例，可将多个具有相似轮廓（例如，正行的）的柔性层并置和共同使用以覆盖传感器元件并围绕作用区。例如，一层可以是导电的和/或具有良好的形状保持特性，而其他层可以是包含用于由用户观察的印刷材料的外部覆盖物。通常，每个柔性层本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
2012.11.07 US 13/671,4121.一种用于在潮湿环境中使用的控制器，包括：
传感器元件，其生成具有作用区的电场；
柔性层，其具有覆盖所述传感器元件以围绕所述作用区的非平坦部分；
以及
控制电路，其对所述传感器元件与所述层之间的电容做出响应以生成
对应于开关状态的输出。
2.如权利要求1所述的控制器，其中，在所述层与所述传感器之间建
立囊，并且所述囊包含可压缩介质。
3.如权利要求1所述的控制器，其中，所述囊与通道流体连通，并且
所述通道与第二囊流体连通以增大在所述柔性层的变形期间被压缩的可压
缩介质的体积。
4.如权利要求1所述的控制器，其中，所述控制电路包括具有第一电
路板侧和相对的第二电路板侧的印刷电路板，而所述传感器元件形成于所
述第一电路板侧上，并且接地焊盘至少覆盖所述第二电路板侧的一部分。
5.如权利要求4所述的控制器，其中，所述柔性层是导电的，并且与
所述接地焊盘电容性耦合。
6.如权利要求4所述的控制器，其中，在所述第二电路板侧上的且与
所述传感器元件完全相对的位置未被所述接地焊盘遮盖。
7.如权利要求1所述的控制器，其中，所述控制电路的输出是具有针
对第一开关状态的第一电压范围和针对第二开关状态的第二电压范围的信
号。
8.如权利要求1所述的控制器，其中，所述柔性层是第一柔性层，并
且所述控制器还包括覆盖所述第一柔性层的第二柔性层。
9.如权利要求1所述的控制器，其中，所述控制电路被校准为当所述
柔性层被变形时改变开关状态输出，并且响应于所述控制器上的水的存在
而维持当前开关状态输出。
10.如权利要求1所述的控制器，其中，所述柔性层具有最接近所述
传感器元件的第一侧并且具有第二侧，并且其中，所述第二侧的一部分是
拱形的。
11.一种用于在潮湿环境中使用的控制器，包括：
传感器元件，其生成具有作用区的电场；
柔性层，其具有覆盖所述传感器元件以围...

【专利技术属性】
技术研发人员：S·罗伊霍博，
申请(专利权)人：郑振威，
类型：发明
国别省市：