[发明专利]探测器

说明书

技术领域

本发明涉及一种感应式探测器，其可被操作而测量两个或更多物体的相对位移，所述相对位移与人机界面中的用户元件具有特定的，但并非排他的关联性。

背景技术

普通的位置探测器或人机界面中的用户元件是按钮。按钮通常通过产生或中断电接触来探测用户的输入。一般情况下，这种按钮很好用，但在诸如水、凝结物、灰尘或油脂之类的异物能干扰电接触的恶劣环境中，容易发生可靠性问题。在某些来自电接触的火花可能导致爆炸的环境中，例如石油化工厂或矿上，尤其存在问题。

电容性探测器或开关已经被用来克服许多与电接触有关的问题。在此类开关中，由用户手指出现在电容器的板附近所引起的电容量的改变，被电学检测。虽然克服了传统上的电接触问题，但电容性传感器通常无法区分用户的手指或例如水滴。同样，对于许多应用，例如其中异物接近用户界面是经常性的情况的厨房用具或工业系统，它们也不是特别可靠或安全。另外还存在温度漂移方面的问题，并且通常每个输入需要在每个检测点的局部属于它自己的电子电路。

红外触摸传感器已经被用来克服通常与电容性传感器有关的这些问题。例如，这种红外系统可以区分用户的手指和水滴，但它们较为昂贵并且需要例如玻璃或塑料的透明面板放在开关和用户之间。

先前本发明人已经公开了多种感测用户输入的方法。典型地，这些公开内容教导了使用作为磁场产生装置的至少两个平面发射绕组、接收绕组和电中间装置(EID，electrical intermediate device)。该技术利用了经较低的频率调制的高频无线电波的发射和接收，由此通过收到的信号相对于发出的信号的相移来确定EID的位置。虽然这种方法能实现功能并且有效，但它精密复杂，最适合高精度的测量。相对复杂的电子电路结构的成本对于一些应用来说过于高昂，而且使用相对较低的调制频率限制了操作的速度。此外，该发明需要在感测区域设置相对复杂并且因而较昂贵的多层绕组装置。

US4253079描述了一种线性可变差动变压器(LVDT)的构建方法，其使用围绕圆柱形EID设置的堆叠的印刷电路板。该LVDT结构要求使用一个初级绕组和至少两个次级绕组。这种结构有利地利用了现代的PCB技术和螺旋绕组，然而它也需要中心开口、多个薄片(wafer)以及在各个薄片之间有着过多互连的相对复杂的绕组几何构造。

本发明提供一种简单、可靠且低成本的用于探测两个物体的相对位移的感应方法和装置。

发明内容

在其最广的方面，本发明提供一种设备用于沿轴测量第一物体相对于第二物体的位置，该设备包括：第一物体，其进一步包括EID；至少两个感应器，它们由交流电流供电，其中至少一个感应器由垂直于测量轴并附接到第二物体的印刷电路板上的平面螺旋绕组形成；所述设备设置为使得EID的位移引起所述平面螺旋绕组的电感的改变，由此电感比的测量值显示出第一物体相对于第二物体的位置。

优选，所述EID为可透过磁场的元件，例如铁氧体，或导电元件，例如铜柱。

优选，所述印刷电子电路板在绕组的中心具有EID可通过的开口。

优选，所述EID连接到人机界面中的用户元件。

优选，所述用户元件形成不可渗透薄膜或仪表面板的一部分，其将外部环境与探测器分开。

优选，所述面板为注塑成型的。

优选，所述面板由钢片制成。

优选，所述用户元件为触摸探测器。

优选，使用杠杆结构将用户输入引起的小的偏移放大。

优选，所述人机界面为键盘。

优选，所述用户元件为操纵杆。

优选，所述用户元件为触摸垫或触摸屏。

优选，所述探测器作为碰撞探测器工作。

优选，所述探测器作为工业门上的碰撞探测器工作。

优选，所述探测器由电子电路控制，该电子电路输出与EID相对于绕组的位移成比例的电信号。

优选，通过比较两个绕组的电感值的比来计算位移。

优选，所述电子电路通过时分复用控制多组EID和绕组。

附图说明

在附图中：

图1示出按钮的平面图；

图2示出穿过按钮形式的探测器的中心线的截面；

图3示出用于控制探测器的电子电路的简化示意图；

图4示出以单层印刷电子电路板上的平面螺旋绕组实现的感应器的示意图；

图5示出用于放大诸如不锈钢片制品的刚性面板的偏移的机械装置；