专利名称：电容式接近开关以及具有这种电容式接近开关的家用电器的制作方法
技术领域：
本发明涉及电容式接近开关，该电容式接近开关具有被电绝缘的 盖板覆盖的导电的传感器面作为具有由于接近而变化的电容的电容器的一部分；具有所属的分析电路；以及具有导电体，传感器面通过该 导电体与分析电路相连接；并且该导电体被布置在电绝缘的盖板和与该盖板隔一定距离布置的载体之间。已经公开了许多具有电容式传感器或开关的装置。本发明涉及以 电容方式起作用的开关的特殊构造，其中导电的传感器面被电绝缘的 盖板覆盖。因此用户不直接接触传感器面，而是仅仅在接触盖板时接 近该传感器面。该传感器面构成开放式电容器的一个极板，该电容器 的电容取决于至第二极板(例如地)的距离，该距离例如由于用户的 手指的接近而被改变。
背景技术：
这种电容式接近开关已经由EP 0 859 467 Al所公开。在那里，在具有属于该接近开关的分析电路的电路板上布置有导电的泡沫材料 体或者橡胶体，该泡沫材料体或者橡胶体以其背离该电路板的端部靠 在与该电路板隔一定距离布置的盖板的底侧上并且在那里构成传感器 面。然而这样的接近开关具有以下缺点，即它甚至对于小的干扰电容 都易受干扰。因此，例如特别是与控制电路相邻地布置的显示装置的 相邻的导线可能敏感地干扰由分析电路进行的传感器面的分析，使得 出现电容式接近开关的故障。 发明内容因此，本发明所基于的任务在于，提供一种改进的、低成本的电 容式接近开关。前面所说明的任务通过具有权利要求1的特征的电容式接近开关 来解决。本发明的的有利的以及优选的扩展方案是从属权利要求的主 题。在开头所述类型的电容式接近开关中，导电的传感器面被电绝缘 的盖板覆盖并且根据已知的原理形成电容器的一个面，该电容器的电容由于盖板的接近或者接触而变化，这可以借助分析电路来分析。也 就是说，电绝缘的盖板用作电容式接近开关的接触面或者接近面。在 电绝缘的盖板和与该盖板隔一定距离布置的载体之间布置有导电体， 传感器面经由该导电体与分析电路相连接。按照本发明，在尤其可以 是印制电路板的该载体上布置有分析电路的至少一个电子器件，使得 该电子器件伸入被该导电体围绕的空腔中。该导电体形成一种用于分 析电路的该电子器件的法拉第笼，由此该电子器件相对于周围环境的 电磁或电容干扰信号被屏蔽。以这种方式，可以明显减少该接近开关 的由周围环境的干扰信号引起的故障。由EP 0 859 467 Al公开了 ，在沿着导电塑料体的纵轴构成的穿 孔中LED被用作用于标识接近开关的显示元件。然而按照EP 0 859 467 Al的装置的任务仅在于，通过塑料体防止LED的漫射光进入周围环境 中。该导电塑料体相对于电磁或电容干扰信号的可能的屏蔽作用就显 示元件而言是没有意义的，因为与传感器面的分析电路不同，具有所 属的控制电路的显示元件对这些干扰信号不敏感。传感器面的已知的分析电路具有特别是半导体开关形式的有源器 件、诸如开关元件。所述有源器件具有至少一个与传感器面相连接的 信号输入端。此外，所述有源器件具有信号输出端，其输出信号取决 于利用传感器面形成的电容器的电容并且被用于确定电容式接近开关 的操作状态。所述有源器件特别敏感地对周围环境的电磁或者电容干 扰信号作出反应。按照本发明的一种优选的实施形式，分析电路的有 源器件被布置在该载体上，使得该有源器件伸入被该导电体围绕的空 腔中，由此该有源器件以这种方式不受干扰信号影响。这具有以下优 点，即避免有源器件的输出信号由于周围环境的干扰信号而失真，由 此总体上改善接近开关的可靠性。其它的属于该有源器件的电子元件、诸如限流电阻尤其也可以被 布置在栽体上，使得它们伸入被该导电体围绕的空腔中。分析电路的 不太敏感地对周围环境的电磁或电容干扰信号作出反应的部分可以被 布置在该载体上在被该导电体围绕的空腔之外或者在与该载体经由电 导线连接的第二载体上，其中这些部分与分析电路的被导电体围绕的 器件电连接。这种连接例如可以通过载体的印制导线来形成。优选地，导电体以其背离盖板的下端部靠在载体的导电接触上并且经由该导电接触与分析电路相连接。因此，导电体以其下端部延伸 直至该载体，使得分析电路的被布置在该载体上的器件与其被布置在 载体上的电接触一同被导电体围绕。尤其是，导电体经由载体的导电 接触与分析电路的被其围绕的器件相连接，使得所属的尤其为载体的 印制导线的连接线路位于被导电体围绕的空腔之内。以这种方式，器 件的电接触和至该器件的连接线路也不受周围环境的电磁干扰信号影 响。导电体优选地被构造，使得它从载体出发朝着盖板的方向在其整 个延伸上围绕被设置在由其围绕的空腔中的电子器件。有利地，该导 电体以其朝向盖板的上端部靠在盖板的底侧上并且至少以其表面的一部分形成传感器面的至少一部分。以这种方式，接近开关的传感器的 传感器特性位于盖板的背面并且通过该导电体转移到载体，而不需要 其它的连接元件。按照一种优选的实施形式，在载体的背离导电体的背面上至少在 导电体的区域中布置有屏蔽面。特别是，该导电体与该屏蔽面一起构 成一种用于分析电路的被布置在该导电体中的电子器件的法拉第笼， 使得该电子器件相对于周围环境的电磁干扰信号被屏蔽。尤其是，载 体的整个背面构造为屏蔽面。以这种方式，该电子器件也可以相对于 被布置在后面的功率电子电路被屏蔽。有利地，屏蔽面通过以下方式 形成有效屏蔽，即屏蔽面和传感器面同时被提供尽可能一致或者相同 的时钟信号。这带来如下优点，即在传感器面和屏蔽面之间不产生电 势差，由此不产生电荷移动并且因此不产生对传感器面的电容影响。 这特别是在利用传感器面形成的电容器的、皮法数量级的电容的情况 下是重要的，因为在该范围中即使例如线路、相邻传感器面或者金属 壳体的小的干扰电容也影响电容器的电容的测量。通过借助有效屏蔽 使这种干扰电容对传感器面的影响最小化，可以将接近开关布置在金 属壳体部件附近，即使这些金属壳体部件是接地的。因为除了传感器 面之外，分析电路的被导电体围绕的电子器件也通过有效屏蔽相对于 干扰电容被屏蔽，所以利用传感器面形成的电容器的电容变化能够可 靠地被分析，因为该电容变化不会由于周围环境的干扰信号而失真。按照一种优选的实施形式，导电体是由伸展体制成的旋绕的压簧， 其中该伸展体优选地是具有圆形或者矩形横截面的弹簧丝，压簧可以以简单的方式由该弹簧丝缠绕成。通过压簧不同程度地被压缩，可以 通过该压簧来跨接盖板和载体之间的不同的距离。由于金属弹簧丝的 高导电性，可以特别好地屏蔽电磁干扰场。优选地，压簧在其背离栽体的端部上至少在一个子区域中被成形 为圓柱形。由此，可以在分析电路的被压簧围绕的电子器件的整个与 压簧同轴的延伸上实现相对于周围环境的电磁干扰信号的均匀屏蔽。 附加地，以这种方式即使在压簧被完全压缩的情况下也防止在压簧的 线圈和被布置在压簧之内的电子器件之间发生接触。特别有利的是，压簧在其背离栽体的端部上邻接所述圆柱形的子 区域具有被成形为锥形的子区域，使得压簧的以这种方式所实现的弹 簧行程相对于纯圆柱形的压簧被提高。优选地，线圏直径从该圆柱形 的子区域出发朝着盖板的方向减小，使得被布置在压簧之内的电子器 件也不受来自盖板的方向的电磁或者电容干扰信号影响。在一个替代的实施形式中，导电体是本身有弹性的空心体，特别 是由导电塑料制成。该导电塑料体特别是具有中心穿孔，该中心穿孔 在轴向上在从载体至盖板的方向上延伸穿过整个塑料体。分析电路的 电子器件被布置在该载体上，使得该电子器件伸入该穿孔中，并且被 塑料体围绕且不受干扰信号影响。有利地，在所述栽体上以伸入由导电体围绕的空腔的方式和/或在通过传感器面所限定的区域内布置有发光元件、诸如LED、白炽灯或光 导。所述发光元件可以用于标识传感器面或用于用信号通知接近开关 的不同开关状态。此外，为了传感器面的位置标识，还可以在盖板的 正面或者在盖板透明的情况下在其底面设置例如印刷字样形式的标 记。优选地，家用电器、诸如洗衣才几、干衣机、洗碗机、烹饪用具、 排气罩、冰箱、空调、热水器或吸尘器或者用于家用电器的输入区配 备有至少一个按照本发明的接近开关。因此，家用电器可以配备包括 该输入区的普通的隔板，使得家用电器可以被保护以防污物或湿气进 入。在此情况下，所述隔板相当于电绝缘的盖板并且例如可以由玻璃、 玻璃陶瓷、陶瓷、塑料、木头或者石头制成。应该指出，从属权利要求的特征可以以任意的方式相互组合而不 偏离本发明的思想。
下面借助附图更详细地阐述本发明。图1示出具有隔板的家用电器的一部分的示意性剖视图，该隔板 具有按照本发明的输入区，图2以示意性正视图示出具有围绕传感器面的屏蔽面的传感器面 的实施形式，图3a、 3b示意性地示出按照图1的输入区的一部分连同用户对按照本发明的电容式接近开关的操作，图4示出按照本发明的电容式接近开关的示意性电路图的一部分， 图5示出具有有效屏蔽的按照本发明的接近开关的示意性电路图的一部分，图6示出按照图1的、具有多个以矩阵形式连接的按照本发明的 接近开关的输入区的示意性电路图，图7以示意性正视图示出构成位置传感器的两个传感器面的实施 形式，图8以示意性剖视图示出具有按照图4的电路的电子器件的、按 照图1的输入区的一部分，其中所述电子器件伸入由压簧所围绕的空 腔中。
具体实施方式
在更详细研究这些附图之前，应注意，在按照本发明的电容式接部的附图中通过相同的参考符号来表示。如果在附图中使用相同类型 的不同地被涉及的多个元件或者单独的部件，则为相应的参考符号的 初始数位分别选择相同的数字。相应的参考符号的随后的数位用于区 别相同类型的元件或单独的部件。在图1中以示意性剖视图示出了具有隔板2的家用电器1的一部 分，该隔板具有按照本发明的输入区3。隔板2被构造为电绝缘的盖板， 该盖板由电介质、诸如玻璃、玻璃陶瓷、陶瓷、塑料、木头或者石头 制成。输入区3包含多个结构相同的电容式接近开关4，这里只示出其 中两个并且在下面只说明其中一个。与隔板2隔一定距离布置有具有 朝向隔板2的背面6的导电的传感器面7的印制电路板5。该印制电路 板5可以为塑料板，该塑料板在其板面中的至少一个上具有所提及的传感器面7以及必要时具有印制导线，该传感器面7通过该印制导线 与接近开关4的电路14 (参见图4、 5和6)导电连接。该传感器面7 的导电层可以以不同的形状被构造，例如圆形的或者有棱角的、全面 的、栅格状的或者框状的。在隔板2和印制电路板5之间布置有旋绕的压簧8形式的导电体， 该压簧优选地由弹簧丝构成。压簧8在其上端部具有平的线圈调节器9， 该线圏调节器由多个线圏组成，这些线圏基于压簧8所处于的压缩应 力螺旋状地嵌套，并且形状吻合地适配于隔板2的背面6的轻微隆起 的形状。压簧8在其下端部具有下线圏9，，压簧8以该下线圏平整地 靠在印制电路板5的传感器面7上，并且在那里与印制电路板5的传 感器面7例如焊接或者粘合，或者压簧8以该下线圈仅仅在压缩应力 下固定地靠在印制电路板5的传感器面7上，使得在压簧8和印制电 路板5的传感器面7之间存在导电连接。通过该导电连接，传感器面7 的传感器的传感器特性从印制电路板5被转移到隔板2的背面6，并且 压簧8现在在其侧构成传感器面7的至少一部分，尤其是以其线團调 节器9、 9，。代替作为旋绕的金属压簧8，导电体也可以具有其它的 形状，诸如圆柱形、锥形或者矩形，和/或导电体也可以由其它的导电 材料、诸如由导电塑料或者由具有金属核心的塑料构成。在印制电路板5的、传感器面7所处的相同的側面上，即在印制 电路板5的朝向隔板2的背面6的正面上，布置有导电的参考传感器 面10。参考传感器面10与传感器面7类似地与接近开关4的电路14 导电连接。可以为传感器面7中的每一个设置所属的参考传感器面10 或者为传感器面7中的多个或所有传感器面设置共同的参考传感器面 10。与传感器面7不同，在参考传感器面IO的情况下缺少导电的压簧 8,使得参考传感器面10通过印制电路板5和隔板2之间的空气层相 对于隔板2的正面上的电荷或者电荷变化是电绝缘的。在印制电路板5的背面上，在传感器面7或者参考传感器面10的 位置上分别布置有导电的屏蔽面11，该屏蔽面的工作方式在下面在图 5中被说明。代替针对每个传感器面7或者参考传感器面10的各个屏 蔽面ll，可以设置有唯一的屏蔽面11，该屏蔽面在印制电路板5的整 个背面上延伸或者该屏蔽面在印制电路板5的背面上至少覆盖包括传 感器面7或者参考传感器面IO的区域。特别是，印制电路板5可以为柔性印制电路板或者敷铜的塑料薄膜。在图2中所示出的另一种替代 的实施形式中，这里被实施为圓形的传感器面7和屏蔽面ll都位于印 制电路板5的正面上。屏蔽面11在此通过导电层来构成，该导电层框 形地围绕传感器面7,其中该框的形状适配于传感器面7的外轮廓。接近开关4的电路14可以被布置在印制电路板5的正面或背面上 或者被布置在单独的电路板上。此外，可以为多个或所有接近开关4 设置共同的电路14。在图1中示出的实施形式中，在印制电路板5的 后面的区域中布置有电子模块12，该电子模块具有电路板13，该电路 板13在其朝向印制电路板5的正面上具有接近开关4的电路14并且 在其背面上装备有家用电器1的功率电子电路。该电路板13与印制电 路板5导电连接(未示出)。如果现在如图3a中所示的那样具有与传感器面7的电势不同的电 势、特别是地电势的元件、诸如用户的手指16接近隔板2的位于传感 器面7对面的表面区域和/或与该表面区域接触，则由此引起由有关的 元件或者手指16、隔板2以及传感器面7或者连同压簧8的传感器面 7组成的电容器17的电容变化(参见图3b)。因为传感器面7与接近 开关4的电路14导电连接，所以该电容变化可以通过电路14被确定 并且为了触发开关信号被进一步分析，如在下面说明的那样。此外， 在印制电路板5上在压簧8之内的区域中可以设置光源35(参见图8)、 诸如LED,以便标识传感器面7或者用信号通知接近开关4的不同的开 关状态。在图4中示出了电路14的电路图的一部分。电路14具有作为半 导体开关18的PNP双极型晶体管，传感器面7经由限流电阻20与该 PNP双极型晶体管的控制输入端19、即该PNP双极型晶体管的基极相 连接。该半导体开关18此外还具有信号输入端21、也就是PNP双极型 晶体管的发射极、和信号输出端22、也就是PNP双极型晶体管的集电 极，其中该信号输入端21经由基极-发射极电阻23与传感器面7相连 接。限流电阻2 0和基极-发射极电阻2 3可以在该PNP双极型晶体管中 以已经被集成的方式来实施。半导体开关18的信号输出端22为了输 出信号的进一步处理而与已知类型的采样保持级24相连接，通过采样 保持级可以提供与输出信号的脉冲峰值的幅度成比例的直流电压信 号，并且该采样保持级在此不进一步被描述。代替采样保持级24，半导体开关18的信号输出端22可以为了输出信号的处理而与已知的积 分电路或已知的峰值电压表相连接(未示出)。半导体开关18的信号 输入端21与微处理器26的模拟信号输出端25相连接，并且半导体开 关18的信号输出端22经由采样保持级24与微处理器26的模拟信号 输入端27相连接。代替微处理器26，也可以使用两个不同的微处理器， 其中的一个与半导体开关18的信号输入端21相连接，而另一个与半 导体开关18的信号输出端22相连接。代替PNP双极型晶体管，也可 以使用其它的半导体开关18、诸如NPN双极型晶体管、场效应晶体管 或者一般所有可控的半导体元件。在半导体开关18的信号输入端21上施加时钟信号28，该时钟信 号例如由微处理器26的模拟信号输出端25提供。该时钟信号28是矩 形的、周期性的电压信号，该电压信号由微处理器26定期地在地电势、 即低电平和接近开关4的电路14的工作电压、即高电平之间切换，其 中该地电势可以与用户的地电势不同。时钟信号28的时钟频率优选地 在10和100千赫的范围内。半导体开关18的信号输出端22、即PNP 双极型晶体管的集电极经由另一个电阻29位于采样保持级24的参考 电势上。利用时钟信号28的低电平，半导体开关18的信号输入端21 以及因此PNP双极型晶体管的发射极E以及基极-发射极电阻23被置 于地电势上。这导致，传感器面7或者电容器17经由限流电阻20和 基极-发射极电阻23被放电。由此，PNP双极型晶体管的基极B相对于 PNP双极型晶体管的发射极E变为正的，并且PNP双极型晶体管截止。 利用时钟信号28的在该低电平之后的高电平，传感器面7并且因此电 容器17经由基极-发射极电阻23和限流电阻20被充电。在该传感器 面7或者电容器17的充电时间期间，在基极-发射极电阻23上存在电 压降。由此，PNP双极型晶体管的基极B相对于发射极E变为负的，并 且PNP双极型晶体管变为导电并且一直导通，直到传感器面7或者电 容器17被充电到时钟信号28的高电平。在传感器面7或者电容器17 的该充电时间间隔期间，通过时钟信号28在电阻29上施加输出信号， 该输出信号与传感器面7或者电容器17的电容成比例。由此，在半导 体开关18的信号输出端22上施加输出信号，该输出信号跟随时钟信 号28，并且其信号分量与传感器面7或者电容器17的电容成比例。该输出信号借助采样保持级被转换为直流电压信号并且施加在微处理器26的模拟信号输入端27上。微处理器26被构造用于分析直流 电压信号的信号分量的时间变化并且从而例如借助软件程序分析该输 出信号。根据相继的时钟周期的该输出信号的信号分量、诸如脉冲峰 值的高度和脉冲宽度如何快速地变化，由微处理器26识别对接近开关 4的操作。也就是说，如果这些信号分量在例如1秒的预定的时间间隔 内变化，则这被识别为操作；如果这些信号分量更慢地变化，则不存 在操作。以这种方式，对接近开关4的操作的确定不取决于输出信号 的绝对大小，由此输出信号的长期的、例如由老化过程引起的变化被 排除。在图5中示出了具有有效屏蔽的、按照本发明的接近开关4的电 路14的一部分。所述有效屏蔽通过屏蔽面11形成，该屏蔽面ll经由 低欧姆电阻30与半导体开关18的信号输入端21相连接，并且在该屏 蔽面ll上与传感器面7同时地经由该低欧姆电阻30施加时钟信号28。 通过恰当地选择该低欧姆电阻30,可以使屏蔽面11上的时钟信号28 的信号形式匹配于传感器面7上的时钟信号28的信号形式，使得在屏 蔽面11和传感器面7之间不出现电势差并且因此不出现载流子的移 动，并且由此保证传感器面7通过屏蔽面11相对于干扰电容的屏蔽。为了施加地电势，屏蔽面11经由在这里所示的实施形式中为NPN 双极型晶体管的开关31接地。开关31具有控制信号输入端32、即NPN 双极型晶体管的基极，该控制信号输入端与微处理器26的控制信号输 出端33相连接。由此，开关31或者该NPN双极型晶体管可以通过微 处理器26的软件程序以简单的方式被切换。为了接近开关4的功能试 验，也就是说为了确定输出信号的参考值，使屏蔽面11通过开关31 暂时地与地电势相连接，由此使有效屏蔽暂时地失效并且模拟对接近 开关4的操作。以这种方式，可以检验在操作接近开关4时是否存在 输出信号的足够的信号偏移(Signalhub)，或者是否可能由于隔板2 的污染或润湿、由于环境条件、例如温度和湿度或者由于接近开关4 的老化过程而存在故障。可能可以通过时钟信号28的高度的改变来动 态地适配输出信号的信号偏移，即接近开关4可以自动地被校准，由 此改善接近开关4的功能可靠性。当由于例如隔板2被污染而不再保 证接近开关的可靠的功能时，家用电器l被自动关断。参考传感器面10对应于传感器面7被连接。参考传感器面10与传感器面7相邻地被布置，使得参考传感器面IO的或者利用参考传感 器面IO形成的开放式参考电容器的电容是传感器面7的环境条件、即 干扰电容的量度，然而也是温度、湿度或者因老化引起的材料变化对 输出信号的影响的量度。在参考传感器面IO上施加与在传感器面7上 相同的时钟信号28，特别是以时间复用方法。也就是说，传感器面7 和参考传感器面10相继地被提供相同时钟信号28的不同周期。替代 于此，也可将微处理器26的另一模拟信号输出端的另一时钟信号施加 到参考传感器面10上。当在微处理器26中分析由传感器面7产生的 输出信号时将由参考传感器面IO产生的参考信号考虑作为输出信号的 基准电平，并且由此用于确定接近开关4的操作状态。在利用电网开 关接通的家用电器1的情况下，借助该参考信号在接通时就已经确定， 是否存在对接近开关4的操作。在图6中示出了具有9个以3x 3的矩阵形式连接的按照本发明的 接近开关的输入区3的示意性电路14，这些接近开关用于以时间复用 方法工作。前三个接近开关的传感器面711、 712、 713与微处理器26 的第一信号输出端251相连接。第二组的三个接近开关的传感器面 721、 722、 723与微处理器26的第二信号输出端252相连接。第三组 的三个接近开关的传感器面731、 732、 733与微处理器26的第三信号 输出端253相连接。传感器面711、 712和713经由其分別所属的半导 体开关和第一采样保持级与微处理器26的第一信号输入端271相连 接。传感器面712、 722和732经由其分别所属的半导体开关和第二采 样保持级与微处理器26的第二信号输入端272相连接。传感器面713、 723和733经由其分别所属的半导体开关和第三采样保持级与微处理 器26的第三信号输入端273相连接。分别针对预定的持续时间、即针对预定数量的时钟周期，由微处 理器26的三个信号输出端251、 252和253之一输出时钟信号28。在 此情况下，信号输出端251、 252和253相继地交替，这周期性地被重 复。在由三个信号输出端251、 252和253之一输出时钟信号28的持 续时间中，微处理器26的所有三个信号输入端271、 272和"3分别 被分析。以这种方式，只利用一个电路就可以相继地检验所有9个传 感器面711、 712、 713、 721、 722、 723、 731、 732和733，是否存在 用户对相应接近开关的操作。在图7中以示意性正视图示出了两个传感器面71和72的实施形 式，这两个传感器面71和72—起形成一个位置传感器。传感器面71 和72以直角三角形的形式被构造并且相邻地被布置在共同的载体5上 或者隔板2的背面上，其中传感器面71和72以其各自的斜边彼此相 对。传感器面71和72被共同的屏蔽面11围绕，该屏蔽面11在传感 器面71和72之间沿三角形的斜边延伸。根据在相对于传感器面71和 72的横向延伸的何种位置上用户通过用户在传感器面71和72并且因 此位置传感器的区域中接触隔板2来进行操作，由于传感器面71和72 的三角形形状，以传感器面71和72形成的电容器的电容是不同的。 由此，可以借助属于传感器面71和72的输出信号来确定操作的位置， 并且由此触发对应于该位置或者被分配给该位置的开关状态。在操作 位置通过例如用户在隔板2上移动其手指而改变或者移动时，该改变 同样被检测到，并且必要时触发对应于新的位置的开关状态。以这种 方式，位置传感器形成滑动开关而无需机械上要移动的元件，通过该 滑动开关例如可以调节在炉圏、空调或者冰箱中的温度或功率。在图8中以示意性剖视图示出了按照图1的输入区的一部分。在 印制电路板5上施加有焊环7，，由旋绕的压簧8的下面两个线圏形成 的线團调节器9，利用该焊环7，与印制电路板5焊接在一起并且以这 种方式与电路14相连接。压簧8以其线圈包围空腔34。在印制电路板 5上，在焊环7，内在电路14的电子器件的朝向盖板2的一侧上设置 有伸入由压簧8包围的空腔34中、半导体开关18的PNP双极型晶体 管连同其基极-发射极电阻23和其限流电阻20以及发光二极管3、为 了能够实现这些电子器件与电路14的另外的器件的电连接，焊环7， 不是完全闭合的环，而是侧向中断(未示出)。替代于此，该电连接 也可以实现为穿过印制电路板5。压簧8与被布置在印制电路板5的背 面上的屏蔽面11 一同形成用于被布置在压簧8的内部区域34中的电 子器件的法拉第笼，使得这些电子器件相对于周围环境的电磁场被屏 蔽。从线圉调节器9，出发，压簧8具有圆柱形的子区域36，在该子 区域36中线圏直径是恒定的。在从印制电路板5至盖板2的方向上， 连接在该子区域36之后的是截推形状的子区域37，在该子区域37中 线圏直径朝着盖板的方向减小。以这种方式，这些电子器件也相对于来自盖板方向的电磁或电容干扰信号被屏蔽。总体上，压簧8整块地 由金属弹簧丝缠绕成。然而，压簧8也可以由其它的导电材料、诸如 导电塑料或具有金属核心的塑料以塑料压铸件的形式来制造。代替压 簧，也可以使用由导电塑料制成的本身有弹性的固体(Vollk6rper) 作为导电体(未示出)，该固体在其朝向印制电路板5的端部上具有 用于容纳电子器件的槽或通孔。参考符号列表1家用电器2隔板3输入区4接近开关印制电路板6隔板的背面7传感器面7，焊环8压簧9上线圈的线圏调节器9，下线圈的线围调节器10参考传感器面11屏蔽面12电子模块13电路板14接近开关的电路15功率电子电路16用户的手指17电容器18半导体开关19半导体开关的控制输入端20限流电阻21半导体开关的信号输入端22半导体开关的信号输出端23基极-发射极电阻24采样保持级25微处理器的模拟信号输出端26微处理器27微处理器的模拟信号输入端28时钟信号29电阻30 低欧姆电阻31 开关32 开关的控制信号输入端33 微处理器的控制信号输出端34 被压簧包围的空腔35 发光二极管36 压簧的圆柱形的子区域37 压簧的截推形状的子区域
权利要求
1.电容式接近开关，具有被电绝缘的盖板(2)覆盖的导电的传感器面(7)作为电容器(17)的一部分，该电容器具有由于接近而变化的电容，所属的分析电路，以及导电体(8)，所述传感器面(7)经由该导电体与所述分析电路相连接，并且该导电体被布置在所述电绝缘的盖板(2)和与该盖板隔一定距离布置的载体(5)之间，其特征在于，在所述载体(5)上布置有所述分析电路的至少一个电子器件(18，20，23)，使得该电子器件伸入被所述导电体(8)围绕的空腔中。
2. 根据权利要求1所述的接近开关，其特征在于，所述分析电路 的所述器件(18， 20， 23)是有源器件。
3. 根据权利要求2所述的接近开关，其特征在于，所述有源器件 是开关元件。
4. 根据权利要求1至3之一所述的接近开关，其特征在于，所述 导电体(8)以其背离所述盖板(2)的下端部靠在所述栽体(5)的导 电接触(7')上并且经由该导电接触(7，)与所述分析电路相连接。
5. 根据上述权利要求之一所述的接近开关，其特征在于，所述导 电体(8)以其朝向所述盖板(2)的上端部靠在所述盖板(2)的底侧(6)上并且至少以其表面的一部分构成所述传感器面(7)的至少一 部分。
6. 根据上述权利要求之一所述的接近开关，其特征在于，在所述 载体(5)的背离所述导电体(8)的背面上至少在所述导电体(8)的 区域中布置有屏蔽面(11)。
7. 根据上述权利要求之一所述的接近开关，其特征在于，所述导 电体(8)是由伸展体制成的旋绕的压簧。
8. 根据权利要求7所述的接近开关，其特征在于，所述压簧在其 朝向所述载体的端部上至少在一个子区域(36)中被成形为圆柱形。
9. 根据权利要求8所述的接近开关，其特征在于，所述压簧在其 背离所述载体的端部上邻接所述圆柱形的子区域具有被成形为锥形的 子区域(37)。
10. 根据权利要求1至6之一所述的接近开关，其特征在于，所 述导电体(8)是本身有弹性的空心体。
11. 用于家用电器的具有至少一个根据权利要求1至IO之一所述 的接近开关(4)的输入区。
12. 具有根据权利要求11所述的输入区的家用电器。
全文摘要
本发明涉及电容式接近开关和具有这种接近开关(4)的家用电器，该电容式接近开关具有被电绝缘的盖板(2)覆盖的导电的传感器面作为具有由于接近而变化的电容的电容器的一部分；具有所属的分析电路，以及具有导电体(8)，传感器面经由该导电体与该分析电路相连接，并且该导电体被布置在电绝缘的盖板(2)和与该盖板隔一定距离布置的载体(5)之间。在该载体(5)上布置有分析电路的至少一个电子器件(18，23)，使得该电子器件伸入被该导电体(8)围绕的空腔(34)中。
文档编号H03K17/96GK101253689SQ200680031923
公开日2008年8月27日 申请日期2006年8月17日 优先权日2005年8月30日
发明者W·克洛普菲尔 申请人:Bsh博施及西门子家用器具有限公司