[发明专利]电容接触式传感器

说明书

技术领域

本发明涉及一种具有电容式近接传感器的控制元件。这种传感器包括至少一个电容器电极，用于在一个朝向操作者的相接区域内在控制元件的控制表面处产生一个测量场，以及评价及控制电路，评价及控制电路与电容器电极相接。借助于评价及控制电路可以测定由电容器电极决定的电容。

背景技术

电容式近接传感器或者电容式近接开关是一种无接触(也就是不直接接触)的传感器，其在接近导电或者不导电的物体以及液体时产生开关信号。这种传感器利用相对于环境或者参考电极而变化的电容器电极的电容。这样的传感器与振荡器一起工作，振荡器的频率确定的电容由待检测的介质或者环境部分地构成。

在通过非导体影响探针电容的测量场时，电容变化以测量场的区域内的有效介电常数的变化为基础；根据传感器的大小，可达到的开关距离至大约40mm。在导电体影响到测量场时，开关距离可提高到大约60-80mm。基本上，电容式近接传感器以及其控制及评价装置具有校准的可能性，以便灵敏度或者开关界限适合于使用条件。但是当灵敏度较高时，干扰(例如，空气湿度，尘埃)的影响也会增大。

已知的近接传感器缺点是：开关距离非常强烈地取决于环境特征和进入测量场中的物体的情况以及操作人员的手和接近角度。例如，当皮肤表面潮湿时，开关距离增大。此外，通过磁滞现象表明电容式近接开关的反应能力。此外，而且根据电磁兼容性的观点，沿着操作人员方向反射的电磁测量场可以证实是否为临界的，并且其磁场强度不是任意提高的。

如果用近接传感器进行接触式检测，则这绝对无法再现，因为待确定的开关界限根据环境条件(如温度，干扰场)而强烈波动。

此外，电容式接触传感器都是众所周知的。以其最简单的形式中，电容接触式传感器是由两个并排放置的导电板状电极组成。这两个电极构成电容器，而电容器电容直接正比于板厚并且反比于板的间距。一旦导体例如手指近接这两个板，所述布置的电容添加附加的并联电容。为了确定这样的开关元件的操作，必须测量电容变化。接触式传感器的缺点是，接触表面附近电极的接触相对地说比较复杂，并且静电放电可以容易地干扰或者破坏电极。插入符号及其照明以及相关的表面形状所涉及的可能性都是强制规定的，电极的操作面附近排列及其接触受到很大限制。

发明内容

在现有技术中的上述缺点背景下，本发明人的目的在于：提供具有上述特征的、操作可靠的而且制造简单的操作元件。该目的通过符合权利要求1的操作元件实现。同样有利的制造方法是并列的权利要求的主题。有利的实施方式是从属权利要求的主题。应注意，在这些权利要求中分别列出的特征能够以任何技术上有意义的形式相互组合并且，表明本发明的其他实施方式。本申请特别结合附图补充地说明并且详述了本发明的特征。

本发明涉及一种具有电容式近接传感器的控制元件，该传感器具有至少一个电容器电极，用于在朝向操作者的接近区域内在控制元件的控制表面处产生测量电磁场，且具有评价及控制电路。对于近接传感器，所述评价及控制电路借助于导电体与所述至少一个电容器电极连接。评价及控制电路用于测定由电容器电极、例如针对环境或者对应电极而确定的电容，并且在电容变化过程中执行开关过程或者调节过程。这种近接传感器是根据当前已知的技术且相对节省空间而设计的。

根据本发明的控制元件，其特征是，在测量场内布置至少一个可导电的，电隔离层，而其至少部分形成接触面，作为控制面。在测量场内布置导电层的优点为：在避开传感器的所述层一侧上减小近接传感器产生的电磁测量场，并且因此实现屏蔽。由此减小了控制区中由近接传感器引起的电磁干扰。在本发明的意义中，“层”应进一步理解。例如涉及不封闭的表面，例如栅格。一般情况下，所述层至少具有符合近接传感器膨胀的尺寸。根据对于该控制元件的光学要求可以成形所述层。例如，所述层要适应控制元件的环境情况，以便在视觉上不引人注意或者是无法看得出来的。

由于所述层相对比来说非常引人注目并且与在哪个位置上接触无关，因此可避免误操作。所述层可以是任何形状的，可以是平的或者弯曲的。优选地，所述层限定的平面平行于由电容器电极限定的平面，以便根据本发明的控制元件的灵敏度尽可能少地取决于隔离的、导电层上的接触点。

除此之外，操作表面中的导电层的布置导致在接触所述层时，在其上通过感应产生的载流子可以流出，并且可以通过评价以及控制单元很好地检测由此产生的不稳定的电容变化。因此可以提高开关过程的可靠性。可减小环境和磁滞影响，因为在接触导电层时由此出现的电容相对强烈的突变最终会导致结束开关过程。