專利名稱：電容接觸式傳感器的制作方法
技術領域：
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電容器電極，用于在一個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)生一個測量場，以及評價及控制電路，評價及控制電路與電容器電極相接。借助于評價及控制電路可以測定由電容器電極決定的電容。
背景技術：
電容式近接傳感器或者電容式近接開關是一種無接觸(也就是不直接接觸)的傳感器，其在接近導電或者不導電的物體以及液體時產(chǎn)生開關信號。這種傳感器利用相對于環(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的介質(zhì)或者環(huán)境部分地構成。在通過非導體影響探針電容的測量場時，電容變化以測量場的區(qū)域內(nèi)的有效介電常數(shù)的變化為基礎；根據(jù)傳感器的大小，可達到的開關距離至大約40mm。在導電體影響到測量場時，開關距離可提高到大約60-80mm?；旧?，電容式近接傳感器以及其控制及評價裝置具有校準的可能性，以便靈敏度或者開關界限適合于使用條件。但是當靈敏度較高時， 干擾(例如，空氣濕度，塵埃)的影響也會增大。已知的近接傳感器缺點是開關距離非常強烈地取決于環(huán)境特征和進入測量場中的物體的情況以及操作人員的手和接近角度。例如，當皮膚表面潮濕時，開關距離增大。此外，通過磁滯現(xiàn)象表明電容式近接開關的反應能力。此外，而且根據(jù)電磁兼容性的觀點，沿著操作人員方向反射的電磁測量場可以證實是否為臨界的，并且其磁場強度不是任意提高的。如果用近接傳感器進行接觸式檢測，則這絕對無法再現(xiàn)，因為待確定的開關界限根據(jù)環(huán)境條件(如溫度，干擾場)而強烈波動。此外，電容式接觸傳感器都是眾所周知的。以其最簡單的形式中，電容接觸式傳感器是由兩個并排放置的導電板狀電極組成。這兩個電極構成電容器，而電容器電容直接正比于板厚并且反比于板的間距。一旦導體例如手指近接這兩個板，所述布置的電容添加附加的并聯(lián)電容。為了確定這樣的開關元件的操作，必須測量電容變化。接觸式傳感器的缺點是，接觸表面附近電極的接觸相對地說比較復雜，并且靜電放電可以容易地干擾或者破壞電極。插入符號及其照明以及相關的表面形狀所涉及的可能性都是強制規(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)有技術中的上述缺點背景下，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單的操作元件。該目的通過符合權利要求1的操作元件實現(xiàn)。同樣有利的制造方法是并列的權利要求的主題。有利的實施方式是從屬權利要求的主題。應注意， 在這些權利要求中分別列出的特征能夠以任何技術上有意義的形式相互組合并且，表明本發(fā)明的其他實施方式。本申請?zhí)貏e結合附圖補充地說明并且詳述了本發(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)生測量電磁場，且具有評價及控制電路。對于近接傳感器，所述評價及控制電路借助于導電體與所述至少一個電容器電極連接。評價及控制電路用于測定由電容器電極、例如針對環(huán)境或者對應電極而確定的電容，并且在電容變化過程中執(zhí)行開關過程或者調(diào)節(jié)過程。這種近接傳感器是根據(jù)當前已知的技術且相對節(jié)省空間而設計的。根據(jù)本發(fā)明的控制元件，其特征是，在測量場內(nèi)布置至少一個可導電的，電隔離層，而其至少部分形成接觸面，作為控制面。在測量場內(nèi)布置導電層的優(yōu)點為在避開傳感器的所述層一側上減小近接傳感器產(chǎn)生的電磁測量場，并且因此實現(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”應進一步理解。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)對于該控制元件的光學要求可以成形所述層。例如，所述層要適應控制元件的環(huán)境情況，以便在視覺上不引人注意或者是無法看得出來的。由于所述層相對比來說非常引人注目并且與在哪個位置上接觸無關，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、導電層上的接觸點。除此之外，操作表面中的導電層的布置導致在接觸所述層時，在其上通過感應產(chǎn)生的載流子可以流出，并且可以通過評價以及控制單元很好地檢測由此產(chǎn)生的不穩(wěn)定的電容變化。因此可以提高開關過程的可靠性?？蓽p小環(huán)境和磁滯影響，因為在接觸導電層時由此出現(xiàn)的電容相對強烈的突變最終會導致結束開關過程。優(yōu)選地，至少一個隔離、導電層和控制以及評價單元應被設計成只在接觸操作面的情況下通過控制電路實現(xiàn)開關過程，以提高控制的可靠性。例如可以通過調(diào)整評價單元的靈敏度容易地實現(xiàn)這一點。根據(jù)本發(fā)明的控制元件不局限于一個，也就是唯一導電層，而是可以設計成由多個導電、隔離層組成的層狀結構。例如，在導電性更好的第一個導電層上布置低導電的、實際操作表面構成的第二層。例如第二層可通過涂覆導電油漆來實現(xiàn)。導電性取決于在接觸各外部的且因此可接觸的層時，可檢測的電容突變是可確定的。根據(jù)另一有利的實施方式，應形成導電的、隔離層或者層狀結構作為控制元件隔板或者罩子的涂層，以便能夠簡單制作所述層并且使其具有足夠的穩(wěn)定性。優(yōu)選地，應在近接傳感器和隔離、導電層或者層狀結構之間布置隔板或者罩子。由此來防止近接傳感器受到環(huán)境的影響，如潮濕。根據(jù)另一有利的實施方式，近接傳感器被補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。因此應清楚說明，根據(jù)本發(fā)明的控制元件可以單獨作為控制元件， 由此還可能的是根據(jù)本發(fā)明控制元件可以通過與其他類型的控制元件組合而具備其他功能。例如，隔離、導電層被置于在可活動的罩子上，以便其運動手動完成開關過程或者調(diào)節(jié)過程。為了制造簡化并且為了增強塑造的自由度，可用導電油漆或者導電的聚偏二乙烯(PVD)涂層形成至少一個隔離、導電層。除此之外，本發(fā)明還涉及汽車，其通過上述實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上的儀表盤或者操作面板中使之成為一體。除此之外，這項發(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電容器電極，用于在一個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)生一個測量場，以及評價及控制電路，該評價及控制電路與電容器電極導電連接，電容式近接傳感器安裝在控制元件的隔板或者罩子下面。借助于評價及控制電路可以測定由電容器電極確定的電容。此外，通過評價及控制電路在檢測電容變化時實現(xiàn)開關過程。此外，該方法是通過覆涂步驟，例如聚偏二乙烯(PVD)涂層，油漆或者類似的材料表現(xiàn)其特征的，在該方法中隔板或者罩子應至少部分設置至少一個隔離、導電層，所述層被設置在近接傳感器的測量場中。用這個方法可以相對簡單地制造具有上述優(yōu)點的、根據(jù)本發(fā)明的控制元件。


此外，結合附圖更加詳細說明本發(fā)明及其技術環(huán)境。應注意，圖2示出本發(fā)明的特別優(yōu)選的實施方式，但該實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中指向上的測量場。借助于導線4將電容器電極3和評價及控制單元2導電地連接在一起。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。評價及控制單元2用于檢測由電容器電極3和外殼構成的電容器電容變化。例如，通過運動例如在測量場中手的接近影響電容變化。用評價及控制單元2預先確定的開關界限可以實現(xiàn)開關過程。近接傳感器2，3，4的缺點為由開關界限預先確定的開關距離非常強烈地取決于環(huán)境特征和進入測量場中的物體的情況以及操作人員的手和接近角度。例如，當皮膚表面潮濕時，開關距離增大。此外，通過磁滯現(xiàn)象表明電容式近接開關的反應能力。此外，而且根據(jù)電磁兼容性的觀點，沿著操作人員方向反射的電磁測量場可以證實是否為臨界的，并且其磁場強度不是任意提高的。應通過近接傳感器實現(xiàn)接觸檢測，這是很困難的，因為待限定的開關界限由于環(huán)境條件(如溫度，干擾場)而強烈波動。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量場。借助于導線14電容器電極13和評價及控制單元12導電地連接在一起。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具有由第一個隔離、導電層11和涂覆在其上的第二個隔離、低導電層16組成的導電的層狀結構。位于測量場中的隔離、導電層11，16的影響為由近接傳感器12，13，14產(chǎn)生的測量場在所述層11，16的、對著傳感器12，13，14的側面上急劇減小，且由此實現(xiàn)了關閉。如圖所示，絕緣導電層11，16具有超過電容器電極3膨脹的膨脹量。
除此之外，作為操作面的導電層11，16的布置和成形影響在接觸所述層11，16 時，在其上通過感應產(chǎn)生的載流子可以流出，并且可以通過評價以及控制單元12可以很好檢測從中產(chǎn)生的不穩(wěn)定的電容變化。因此可以改進開關過程的可靠性?？赡軠p小環(huán)境和磁滯影響，因為在接觸導電層11、16時由此出現(xiàn)的電容相對強烈的突變最終會導致結束開關過程。因此，通過根據(jù)本發(fā)明設計的電容近接傳感器12，13，14變成觸敏的控制元件10。
權利要求
1.一種控制元件(10)，具有包括至少一個電容器電極(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)生測量場，以及評價及控制電路(12)， 且該評價及控制電路與所述電容器電極(13)導電連接，其中，借助于所述評價及控制電路 (12)可以測定通過所述電容器電極(13)限定的電容，并且在所述電容變化時，完成開關過程，其中，所述控制元件(10)的特征在于，在所述測量場內(nèi)布置至少一個可導電的、電隔離層(11，16)，所述層形成接觸面作為控制表面。
2.根據(jù)權利要求1所述的控制元件(10)，其特征在于，所述至少一個隔離、導電層(11， 16)和所述評價及控制電路(12)被設計成只在接觸所述接觸面的情況下，通過所述評價及控制電路(12)完成開關過程。
3.根據(jù)前述權利要求中任一項所述的控制元件(10)，其特征在于，所述控制元件(10) 包括由多個導電、隔離層(11，16)組成的層狀結構。
4.根據(jù)前述權利要求中任一項所述的控制元件(10)，其特征在于，所述導電、隔離層 (11)或者所述層狀結構(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、導電層(11)或者層狀結構(11，16)之間。
6.根據(jù)前一權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) 被補充地布置在所述隔板或者罩子(15)處。
7.根據(jù)前述權利要求中任一項所述的控制元件(10)，其特征在于，所述至少一個隔離、導電層(11，16)通過導電漆或者導電的聚偏二乙烯(PVD)形成。
8.汽車是通過根據(jù)前一權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)生一個測量場，且具有評價及控制電路，該評價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，借助于所述評價及控制電路可以測定由所述電容器電極確定的電容，且在所述電容變化時實現(xiàn)開關過程；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至少部分設置至少一個隔離、導電層，所述層被布置在所述近接傳感器的測量場中，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)生測量場，以及評價及控制電路(12)，該評價及控制電路與所述電容器電極(13)導電連接，其中，借助于該評價電路及控制電路(12)可以測定所述電容器電極(13)的電容，并且在所述電容變化時完成開關過程，其中，所述控制元件(10)具有下列特征在所述測量場中布置有至少一個可導電的、電隔離層(11，16)，該層形成接觸面，作為控制表面。
文檔編號H03K17/96GK102265517SQ201080006529
公開日2011年11月30日 申請日期2010年1月22日 優(yōu)先權日2009年2月6日
發(fā)明者安德里亞斯·克拉姆里克 申請人:普瑞有限公司