[发明专利]电容式接近开关和具有这种接近开关的家用电器

说明书

本发明涉及一种电容式接近开关，具有由电绝缘盖板覆盖的导电传感器面作为具有可通过接近而改变的电容的电容器的一部分。

已知众多具有电容式传感器或开关的装置。本发明涉及电容式工作的开关的特定结构形式，其中导电传感器面被电绝缘盖板覆盖。因此用户并不直接接触传感器面，而是在接触盖板时仅仅接近所述传感器面。传感器面形成开放式电容器的一个板，该电容器的电容取决于到第二板(例如地)的距离，该距离例如通过用户手指的接近而改变。

这种电容式接近开关已根据DE 695 19 701 T2所公知。在那里设有半导体开关，该半导体开关的信号输入端被供以极化脉冲序列形式的输入信号，并且在静止状态下、即当接近开关未被操作时处于截止状态，使得在半导体开关的信号输出端处不施加输出信号。但这种接近开关具有如下缺点：不能将用户的操作与例如由于盖板的弄脏而引起的误操作明确地区分开。

因此本发明所基于的任务在于，提供一种改进的、成本低廉的电容式接近开关。

根据本发明，就开头部分所述类型的电容式接近开关而言，前述任务通过如下方式得以解决，即传感器面具有有源屏蔽。有源屏蔽由屏蔽面构成，与传感器面同时地在所述屏蔽面上施加时钟信号。如果传感器面和与传感器面相邻的屏蔽面被同时供以尽可能同样的或相同的时钟信号，那么这将产生如下优点：在传感器面和屏蔽面之间不产生电势差，由此不出现电荷迁移，并因此不会造成对传感器面的电容式影响。这特别是对于利用传感器面所构成的电容器的皮法拉(Piko-Farad)数量级的电容来说是重要的，因为在所述范围中甚至例如线路、相邻传感器面或金属外壳的小干扰电容影响对电容器的电容的测量。通过借助有源屏蔽减小这种干扰电容对传感器面的影响，可以将接近开关布置在金属的外壳部件的附近，即使这些外壳部件接地。此外现在不再需要将传感器面置于紧靠接近开关的电子分析装置的附近来减小干扰电容，而是可以将传感器面与屏蔽面一起远离电子分析装置来布置。由此可以将传感器面和连接线路以价格低廉的敷铜的聚酯薄膜的形式来实施，所述聚酯薄膜具有至电子分析装置的接线。

优选地通过低欧姆电阻在屏蔽面上施加时钟信号。通过这种方式可以使屏蔽面上的时钟信号的信号形式与传感器面上的时钟信号的信号形式相适应。特别是由微处理器的模拟输出端所输出的时钟信号有利地是周期性时钟信号、特别是矩形信号，并且优选地具有在10至100千赫兹范围内的频率。由此确保利用传感器面所构成的电容器的电容的足够的询问频率，用于检测对接近开关的操作。此外可以放弃用于产生时钟信号的昂贵的、单独的频率发生器，由此减少必需部件的数量。

根据一种优选的实施形式，为了施加外壳电势，屏蔽面可通过开关接地。其中这里接地(Masse)系指固定的电势、例如对地电势或接近开关的基准电势。为了检查接近开关的功能、即为了确定输出信号的参考值，可以使屏蔽面通过开关暂时与接地连接，由此使有源屏蔽暂时失效，并对接近开关的操作进行仿真。通过这种方式可以检查：在操作接近开关时是否存在输出信号的足够的信号偏移，或者是否可能由于对盖板的污染或使用、或由于接近开关的老化过程而存在误动作。通过这种方式可以避免接近开关的误操作，由此改善接近开关的功能可靠性。尤其，如果不再保证接近开关的可靠功能，则可以自动切断配备有本发明接近开关的设备。输出信号的信号偏移可能通过时钟信号的高度变化而动态地被匹配，也就是说，接近开关能自动被校准。

开关有利地具有与微处理器的控制信号输出端相连接的控制信号输入端。特别地，开关是晶体管，例如PNP或NPN双极晶体管，其基极与微处理器的控制信号输出端相连接。因此开关或晶体管可以以简单的方式通过软件程序经由微处理器来切换，使得可以在预先给定的时间点实现接近开关的自动功能检查。

视应用情况而定，屏蔽面和传感器面可以以不同的方式来布置。例如屏蔽面和传感器面被安装在盖板的背面上，其中屏蔽面包围传感器面。特别是可以将屏蔽面和传感器面汽化渗镀或粘合或印刷到盖板的背面上。作为替代方案，可以将屏蔽面和传感器面布置在载体的相同侧上，其中屏蔽面同样包围传感器面。

在另一实施形式中，传感器面布置在载体的正面上，屏蔽面至少在传感器面的区域中布置在载体的背面上。通过这种方式可以使传感器面相对于朝后布置的功率电子系统被屏蔽，特别是在家用电器中、例如洗衣机、干衣机、洗碗机、煮设备、烟雾排除罩、制冷设备、空调设备、热水器或吸尘器。特别地，载体是印制电路板，该印制电路板具有正面的部分区域作为传感器面，并且其整个背面被构造为屏蔽面。