CN104919705A

CN104919705A - 模块化触摸开关

Info

Publication number: CN104919705A
Application number: CN201380070266.7A
Authority: CN
Inventors: 阿米凯·齐夫
Original assignee: Switchbee Ltd
Current assignee: Switchbee Ltd
Priority date: 2012-11-15
Filing date: 2013-11-13
Publication date: 2015-09-16
Also published as: BR112015011250A2; AU2013346378A1; EP2920884A1; WO2014076695A1; CA2891533A1; EP2920884A4; US20160156352A1

Abstract

本发明涉及模块化触摸元件***，该***包括：多个触摸元件电路单元(TECU)、覆盖多个TECU并且使得能够激活TECU中的一个或多个TECU的覆盖面板。根据本发明的实施方式的TECU是电绝缘的，并且可以与提供完全模块化的任何期望的覆盖面板和享受触敏开关的优点的易于安装的单元一起使用。

Description

模块化触摸开关

发明领域

相关申请

本发明获得来自于2012年11月15日提交的专利号为61/726589的美国临时专利申请的优先权。

本发明涉及触摸操作电气单元(例如触摸开关)的领域。

发明背景

与用于使用或断开机械连接的机械式开关不同，用于操作电器的触敏开关可使用人体的不同性质。最普通的触摸感测方法是电容检测(通过检测由于人手指触摸引起的容量变化)。其它方法可包括电阻式触摸面板、温度(通常通过使用对人手指的温度敏感的按钮)、无线电接收(通过检测当人手指触摸开关时发生的无线电波接收的变化)，以及更多。

一些触敏开关连同装饰玻璃/铬面板作为单一单元销售。这些开关(其通常有光滑时尚的面板)促进了作为可连接到现有电线且其改善了它们所安装在的房间中的美观标准的高雅“改型”设备。

事实上触敏开关有几个优点，诸如，事实上它们不容易积聚灰尘和湿气，可很容易地清洗，并可使房间别致。

然而，如今是完全非模块化单元的可用的触敏单元被设计用于特定的壁龛，整个产品-电子器件、PCB和外壳的设计经特别设计用于特定的壁龛，且不能安装在不同尺寸或形状的壁龛中。

此外，每个具体的单元必须分别通过所有规则和标准要求。

发明概述

本发明的实施方式提供了可容易地安装在任何现有的配电箱或壁龛的触敏模块。根据本发明的实施方式的触摸元件电路单元(TECU)是电绝缘的，并可与提供完全模块化任何所需的覆盖面板一起使用(任选地通过使用简单的自适应框架)并且是享受触敏开关的优点的易于安装的单元。

使用根据本发明的实施方式的模块提供使用任何期望的覆盖面板的自由，并让使用单一覆盖面板覆盖多个模块(实质上提供了单一覆盖面板下的多个开关)成为可能。

根据本发明的实施方式的模块还可以***(例如通过使用由塑料制成的简单的自适应框架)到各种连接盒(无论其是矩形还是圆形(例如，欧洲的连接盒))。

因此，本发明的实施方式为用户在选择他们想要装饰他们的家所用的面板的设计时提供更大的灵活性，并且使得能够使用单一的面板，其比针对多个开关必须使用多个面板更加光滑和制造成本更低。

此外，通过使用根据本发明的实施方式的可适用于任何壁龛的单个模块，实现规则和标准要求变得更加简单。

根据本发明的一些实施方式的方面，提供了模块化触摸元件***，其包括多个触摸元件电路单元(TECU)和覆盖该多个TECU的至少一个覆盖面板，该面板被配置使得能够激活TECU中的一个或多个TECU。

在实施方式中，每个TECU被配置以通过触摸、通过压力、通过温度变化、湿度变化或它们的组合来激活。

在实施方式中，TECU包括电容敏感区域。

根据实施方式，TECU包括弹性接触元件以在电容敏感区域和TECU电路之间进行连接。

根据实施方式，***可包括位于TECU的电容敏感区域和覆盖面板之间的导电元件，所述导电元件大于电容敏感区域。

根据另一实施方式，导电元件集成在覆盖面板内。

根据另一实施方式，导电元件是附连到覆盖面板的表面或在其上印制的导电片，所述表面面向TECU的电路。

根据另一实施方式，TECU包括耦合层、所述耦合层定位在电容敏感区域和覆盖面板之间。

根据另一实施方式，***可包括定位在TECU电路和电容敏感区域之间的电容器和/或电阻器和/或介电材料。

根据另一实施方式，***可包括可编程组件。

根据又一实施方式，可编程组件决定TECU的功能定数(functionaldestiny)。

根据又一实施方式，可编程组件被配置为接收和/或发送远程命令，所述远程命令决定TECU中的一个或更多个TECU的功能定数和/或在特定TECU中的按键的功能。

根据又一实施方式，TECU包括封装电路的电路外壳，以提供电路的电气隔离，且所述外壳包括用于附接到自适应框架和/或到覆盖面板的附接元件。

根据本发明的第二方面，提供了用于安装触敏元件的方法，该方法包括

将包括封装TECU电路的电路外壳的触摸元件电路单元(TECU)安装在墙壁中；和

将覆盖面板放置在TECU上，所述面板包括在哪里放置手指以激活TECU中的一个或多个TECU的指示。

实施方式可涉及在安装在墙壁中之前安装附接自适应框架到TECU外壳。

实施方式可涉及安装多个TECU，并在多个TECU之上放置单个覆盖面板。

根据本发明的第三方面，提供了包括电路和封装电路的电路外壳的触敏单元，所述外壳提供了电路的电气隔离。

根据实施方式，外壳包括用于附接到自适应框架和/或覆盖面板的附接元件。

根据本发明的第四方面，提供了可编程接触敏感单元，该单元包括：

触敏电路

和

无线接收器和/或发送器可编程组件。

附图简述

现在将关于某些示例和实施方式参考以下说明性附图来描述本发明，使得其可以被更加充分地理解。在附图中：

图1A、1B和1C根据本发明的一个实施方式示意性地示出了触摸元件电路单元(TECU)；

图2根据本发明的实施方式示意性示出了模块化的触摸元件***；

图3根据本发明的另一实施方式示意性示出了模块化的触摸元件***；

图4根据本发明的实施方式示意性示出了覆盖面板；

图5根据本发明的实施方式示意性示出了模块化的触摸元件***和覆盖面板；

图6根据本发明的实施方式示意性示出了远程控制***；

图7A根据本发明的实施方式示意性示出了包括单元的***；以及

图7B示意性地示出了图7A的***的面板。

发明的详细描述

本发明的实施方式提供触敏模块，其是电绝缘的(且因此可安全地出售并处理为单独的、独立的单元)，且其可容易地适应任何自适应框架，为希望安装、升级或只是改变他们墙壁上开关的消费者提供完全模块化解决方案。

与现有的触敏开关截然相反，现有的触敏开关需要安装预制单元(其包括电路和固定的覆盖面板)到现有壁龛中并适应壁龛以固定预制单元，根据本发明的实施方式的触敏元件可通过在墙壁上任何壁龛中安装触摸元件电路单元(TECU)(其不包括覆盖面板)并在TECU上放置覆盖面板来设置在消费者的家里(或其它周围)。在其中墙壁中壁龛的尺寸不与TECU关联的情况下，自适应框架可附接到TECU以使能够精确装配到墙壁中的壁龛中。

覆盖面板可包括在哪里放置手指以激活TECU中的一个或更多个TECU的指示。

在一个实施方式中，可安装多于一个的TECU(每TECU可能附接到单个自适应框架或几个TECUs附接到单个自适应框架)并且单个覆盖面板可以被放置在提供单个平坦的、光滑的面板的多个单元上，用户可以与该面板接合，而不需要安装多个面板，一个面板针对一个TECU。

现在参考图1A和图1B以及1C，图1A是根据本发明的实施方式的TECU的横截面视图，图1B和1C是根据本发明的实施方式的TECU的示意侧视图和俯视图。

TECU 100包括电路10和电路外壳12。外壳12通常由绝缘材料(诸如塑料、橡胶、玻璃或其它二氧化硅或聚合物)制成。外壳12封装电路10，使得电路10被完全保护，且整个TECU 100是电绝缘的，并因此可安全地进行处理。电线13可通过在外壳12中的开口，以使能够连接TECU 100到电网络。

根据一个实施方式，外壳12包括一个或多个附接元件14，以使能够将TECU 100附接到自适应框架18。附接元件14可以是卡扣类型元件，其被配置以按压卡入在自适应元件18的对应的壁龛或元件14′中的位置。可使用其它合适的附接元件，诸如粘性或磁性元件。例如，元件14可包括铁磁材料，而元件14′可包括磁体。

可替换地，可配置附接元件14以直接附接到覆盖面板上或到配电箱或其它物品上。

根据本发明的实施方式的TECU可通过触摸(例如，通过电容感测、电阻式触摸面板、如机械或“伪机械”激活按钮的压力、温度变化、湿度变化、或任何其它激活技术或技术的组合)来激活。

该电路10包括或连接到触敏区域15(通常为电容敏感区域)。通过弹性接触元件16(诸如斑纹(zebra)连接器、导电垫片或其它合适的通常为有弹性的电接触元件)，或通过连接器(诸如插头连接器和插座连接器等)，触敏区域15可连接到电路10或与电路10耦合。

根据一些实施方式，可类似于“机械开关”来激活触敏模块。例如，覆盖面板20可包括用作“钥匙”的一个或更多个可移动部件。按键可包括“导电元件”。当按键的“导电元件”靠近触敏区域15或与触敏区域15接触时，触敏区域15将感测“导电元件”，且TECU将被激活，并进一步执行一种“按钮”操作(例如“伪按钮”操作)。因此，通过按压指示哪里放置手指的覆盖面板，用户将感觉到机械压力，例如通过他的手指压力，指示TECU的激活或去激活。

TECU 100还可包括定位在TECU的电路10和触敏区域15之间的电容器和/或电阻器116。这些元件可通过限制在发生故障时最大可能的漏电流并且以防止触电来用作安全元件。

电路10还可包括用于接收和/或发送无线信号的无线收发器17。收发器17可用于编程并决定该单元的功能的和其它的定数。根据本发明的实施方式的TECU的远程命令/编程将在下面进一步讨论。

图1C示意性地示出了自适应框架18可如何使将TECU 10安装到在墙壁中的壁龛19中成为可能。不同尺寸和形状的自适应框架18可用于容纳不同尺寸和形状的壁龛19。

图2根据本发明的实施方式示意性示出了模块化的触摸元件***。

根据一个实施方式，***包括多个触摸元件电路单元(TECU)200和覆盖多个TECU 200的单个覆盖面板20。配置覆盖面板20以使能够激活TECU 200中的一个或更多个TECU 200。

覆盖面板20可由玻璃、塑料、陶瓷或其它合适的材料制成，并可根据用户的意愿来设计。根据一些实施方式，TECU 200可具有用于固定覆盖面板20的附接元件24。根据其它实施方式，覆盖面板20可固定到自适应框架(这里未示出)上或墙壁上。

在该***中使用的TECU可包括如本文所描述的电路和连接元件，并可通过触摸(诸如通过电容感测、电阻式触摸面板，例如诸如′伪按钮′(如以上描述的)或机械开关的机械激活单元的压力、温度变化、湿度变化、或任何其它激活技术或技术的组合)来激活。

根据在图3中示意性说明的一个实施方式，***包括定位在诸如TECU300的电容敏感区35的触敏区域和覆盖面板30之间的导电元件31。导电元件31通常大于电容敏感区域35，从而有效扩展***的触敏区域。

导电元件31可以是导电片，其集成在覆盖面板30中或附接到或印制在覆盖面板30的表面上。根据一个实施方式，导电元件31附接在或印制到覆盖面板30′的表面上，其面对TECU 300的电路。

根据一个实施方式，导电元件31包括导电区域31"和绝缘区域31′，使得单一的、连续的覆盖面板30可容易地用于激活两个或两个以上的TECU 300。在其它情况下，每个TECU或某些TECU可具有专用的覆盖面板，而不是用于所有TECU的单一覆盖面板。

TECU 300可包括位于电容敏感区域35和覆盖面板30之间的耦合层33，以确保更好的导电性。耦合层可例如由导电或介电材料制成。

在图4中示意性地示出的覆盖面板40可包括在哪里放置手指以激活触摸元件电路中的一个或更多个触摸元件电路单元按压按机械开关的指示41。根据本发明的实施方式，单一的覆盖面板40可覆盖几个TECU。因此，面板40可包括几个指示41。根据另一实施方式，每个TECU或特定TECU可具有专用的覆盖面板。

指示41通常与下面的触敏区域的电容敏感区域对准。

图5根据本发明的实施方式示意性示出了包括几个TECU 500和单个覆盖面板50的***。

根据一个实施方式，***可包括光源52。根据一个实施方式，覆盖面板50可包括透明部分，以允许来自光源52的照射，以透过覆盖面板50。例如，指示51可以是透明的或包括透明部分，使得在激活时，或在任何其它期望的时间，指示51可出现点亮。除了美观之外，该功能可允许在黑暗的房间中的面板50的清楚指示用于用户的便利性和安全性。

根据一个实施方式，TECU 500的电容敏感区域55包括可能具有光反射性质的导电片56。导电片56通常定位在TECU 500的顶部和覆盖面板50下面。导电片56可包括不透明部分和透明部分，透明部分允许照射透过。导电片56的光反射特性可协助聚集和引导从光源52到透明区域的照射。

根据一个实施方式，TECU 500可具有到导电片56的几个触点，所以导电层可设计为1、2、3或4个不同电容敏感区域，其可用作几个按键，每个按键可打开或关闭负载，或仅发送逻辑命令到主***，且该***可根据预定的程序运行。所以同样TECU可仅通过改变导电层而用于几个产品。

根据在图6中示意性地示出的一个实施方式，***包括可编程触敏单元，其包括触敏电路和可编程组件。该可编程组件可决定活动类型和单元的功能定数。

根据一个实施方式，TECU 600可包括收发器元件，其可无线地(例如，通过WiFi、蓝牙、ZigBee或其它协议或专有RF通信)或通过有线的或其它合适的来自远程控制61的连接而接受和/或发送信号。该信号可直接从远程控制61或通过中央控制单元64发送。

每个收发器元件可通过唯一的URI(统一资源标识符)、URN(统一资源名)和/或其它电子地址来识别。

根据一些实施方式，一个或更多个TECU600可使用单个中央单元64进行控制。

反过来，TECU控制电器用具，例如，灯具62和/或其它电器用具或设备63(诸如，空调、烤箱、加热器、电窗帘、视频和音频***等等)。

用户可对TECU 600进行编程，例如通过使用因特网通信协议(例如，传输控制协议(TCP)和网际协议(IP))以对中央单元64进行编程，例如，以决定哪些设备和电器用具将由哪些TECU激活，和/或决定激活的时间表。然后中央单元64可发送信号(可能在从远程控制61接收到信号之后)给待被激活的特定TECU(例如，通过使用每个收发器元件的唯一的URL)和/或指定活动的模式和/或指定TECU将激活那些功能和/或它们的时间表。

远程控制61可直接与TECU 600或与中央单元64交互。远程控制61可以是蜂窝电话或其它移动设备，其具有用户可通过其编程或选择在预编程***中的选项的面板。

根据一些实施方式，中央单元用作在可能的多组件***中的桥接器，其中单个控制器可与多个TECU进行通信。在其作为桥接器的角色中，中央单元可以是两部分单元；到用户输入的通常覆盖互联网通信协议或3G/4G电信的第一部分，和配置以与多个收发器(在单个TECU中的多个收发器或每个TECU一个收发器)进行(通常无线技术(例如蓝牙或ZigBee或现有技术中已知的任何无线技术))通信的第二部分。

在工作实例中，TECU 600可从远程控制61接收第一信号以一定的模式或时间表开启灯具设备62(例如，灯具设备62可以是在家里厨房的灯具)。TECU 600可每天上午7点打开厨房的灯，并在上午8点关闭它，除了星期六(其中灯具被在上午8点打开并上午9点关闭)之外。TECU 600可从远程控制61接收第二信号以改变时间表或打开设备63(例如，设备63可以是厨房空调，且其可用类似于厨房灯具时间表的时间表来激活)。

根据本发明的实施方式的包括中央单元和TECU的***被在图7A和7B中示意性地示出。

根据一个实施方式，TECU 700包括微处理器以及收发器。在与中央单元74通信期间可使用微处理器。根据一个实施方式，微处理器可与用于与中央单元74通信的收发器通信进行通信，和/或微处理器可连接到用于直接控制电器用具72(诸如灯泡或其它设备)的电路。

TECU 700可具有几个电容区域，每个电容区域连接到不同的电路，每个电路提供不同的功能。

例如，片或层701(图7B)包括其间具有的绝缘区域71的几个电容区域76、76′和76"。层701由导电材料制成，并可敷设在(卡在或以其它方式附接在)TECU 700的顶部面板上。电容区域76可连接到用于控制电器用具72的电路，使得触摸对应于电容区域76的区域造成电器用具72的激活或去激活。电容区域76′可连接到在TECU 700中的微处理器，使得触摸对应于电容区域76′的区域可初始与中央单元74的连接，以提供预编程功能(诸如切断房子中所有的灯具)。电容区域76"可连接到在TECU 700中的微处理器，使得触摸对应于电容区域76"′的区域可初始与到中央单元74的连接，以提供不同的预编程功能(诸如在一天中的特定小时激活空调)。因此，根据本发明的实施方式的单元可包括“按键”，每个按键能够打开或关闭负载或能够发送逻辑命令到中央单元，且中央单元可根据预定的编程运行。这样，单个TECU可用于单个或几个功能，且单个TECU可以是“重新编程的”(甚至在通过使用TECU上的不同的层(例如导电贴纸)其已被安装之后)。添加或更改在TECU上的层701可影响TECU的功能。例如，如果层701具有单个电容区域，则TECU将有单一的功能。使用具有两个、三个、四个(或多于四个)的导电区域的层701使得TECU是多功能的。用户可触摸一个导电区域以实现第一功能，和触摸第二导电区域以实现第二功能，等等。

因此，根据本发明的实施方式的***可容易地安装在预先存在的电网络中，并可用于控制多个设备，每个设备可能按照自己的时间表。例如，在一所房子中，其可以是私人住宅、旅馆、办公室建筑物等，且其包括3楼层，每个楼层可具有安装的一个或更多个TECU，且在所有楼层上的所有设备和固定装置可通过安装的TECU被无线控制。

在一些实施方式中，如以上所描述的TECU可作为开关直接安装在设备或电器用具(例如，根据本发明实施方式的TECU可安装在台灯、空调、音频***和更多这样的设备的现有开关中或可替换台灯、空调、音频***和更多这样的设备的现有开关)上。

Claims

1.一种模块化触摸元件***，包括

多个触摸元件电路单元TECU；以及

覆盖所述多个TECU的至少一个覆盖面板，所述面板被配置以使得能够激活所述TECU中的一个或多个TECU。

2.根据权利要求1所述的***，其中每个TECU被配置为通过触摸、通过压力、通过温度变化、湿度变化或它们的组合来激活。

3.根据权利要求1所述的***，其中所述TECU包括电容敏感区域。

4.根据权利要求3所述的***，其中TECU包括弹性接触元件以在TECU的所述电容敏感区域和所述电路之间进行连接。

5.根据权利要求3所述的***，包括定位在所述TECU的所述电容敏感区域和所述覆盖面板之间的导电元件，所述导电元件大于所述电容敏感区域。

6.根据权利要求5所述的***，其中所述导电元件集成在所述覆盖面板内。

7.根据权利要求5所述的***，其中所述导电元件是附接到或印制在所述覆盖面板的表面上的导电片，所述表面面向所述TECU的电路。

8.根据权利要求3所述的***，其中所述TECU包括耦合层，所述耦合层定位在所述电容敏感区域和所述覆盖面板之间。

9.根据权利要求8所述的***，其中所述耦合层是弹性的。

10.根据权利要求8所述的***，其中所述耦合层由导电材料或介电材料制成。

11.根据权利要求3所述的***，包括定位在所述TECU的电路和所述电容敏感区域之间的电容器和/或电阻器和/或介电材料。

12.根据权利要求1所述的***，包括可编程组件。

13.根据权利要求12所述的***，其中所述可编程组件决定所述TECU的功能定数。

14.根据权利要求12所述的***，其中所述可编程组件被配置为接收和/或发送远程命令，所述远程命令决定所述TECU中的一个或多个TECU的功能定数和/或在特定TECU中的按键的功能。

15.根据权利要求1所述的***，其中所述覆盖面板包括在哪里放置手指以激活所述触摸元件电路单元中的一个或多个触摸元件电路单元的指示。

16.根据权利要求15所述的***，其中所述指示与电容敏感区域对准。

17.根据权利要求1所述的***，包括照射源。

18.根据权利要求17所述的***，其中所述覆盖面板包括允许照射透过的透明部分。

19.根据权利要求17所述的***，其中所述电容敏感区域包括具有光反射性质的导电片，所述导电片位于所述电容敏感区域和所述覆盖面板之间。

20.根据权利要求19所述的***，其中所述导电片包括不透明部分和透明部分，所述透明部分允许照射透过。

21.根据权利要求1所述的***，其中所述TECU包括封装所述电路以提供所述电路的电气隔离的电路外壳，且所述外壳包括用于附接到自适应框架和/或到覆盖面板的附接元件。

22.根据权利要求21所述的***，其中所述覆盖面板被配置为安装在所述自适应框架上。

23.根据权利要求21所述的***，其中所述自适应框架包括可移动部分。

24.根据权利要求23所述的***，其中，所述可移动部分包括导电元件，当所述导电元件邻近于所述触敏区域时，所述导电元件被配置为激活所述TECU。

25.根据权利要求23所述的***，其中所述机械开关为位于所述触敏区域附近的按钮。

26.一种用于安装触敏元件的方法，所述方法包括

将触摸元件电路单元TECU安装在墙壁上，所述TECU包括封装TECU电路的电路外壳；以及

将覆盖面板放置在所述TECU上，所述面板包括在哪里放置手指以激活所述TECU中的一个或多个TECU的指示。

27.根据权利要求26所述的方法，包括在安装在所述墙壁中之前将自适应框架安装附接到所述TECU外壳。

28.根据权利要求26所述的方法，包括安装多个TECU，并在所述多个TECU之上放置单个覆盖面板。

29.一种触敏单元，包括电路和封装所述电路的电路外壳，所述外壳提供所述电路的电气隔离。

30.根据权利要求29所述的单元，其中所述外壳包括用于附接到自适应框架和/或到覆盖面板的附接元件。

31.根据权利要求29所述的单元，包括电容敏感区域。

32.根据权利要求31所述的单元，包括连接在所述电容敏感区域和所述电路之间的弹性接触元件。

33.根据权利要求29所述的单元，包括无线接收和/或发送组件。

34.根据权利要求33所述的单元，其中所述无线接收和/或发送组件将决定一个或更多个单元的功能定数。

35.根据权利要求31所述的单元，包括可替换地位于所述单元的顶部表面上的导电层，所述层包括所述电容敏感区域。

36.根据权利要求35所述的单元，包括多个电容感测输入端，每个输入端控制不同的功能，且其中所述导电层包括多个电容敏感区域，每个电容敏感区域连接到不同的输入端。

37.一种可编程触敏单元，所述单元包括

触敏电路

和

无线接收器和/或发送器可编程组件。

38.根据权利要求37所述的单元，其中所述可编程组件将决定所述单元的功能定数。