MXPA06014935A - Sensor de tacto balanceado resistente a interferencia electromagnetica y metodo. - Google Patents

Abstract

Se describe un sensor de tacto de baja impedancia y resistente a interferencia electromagnetica (EM!) que detecta el contacto de un substrato dielectrico por un apendice o parte del cuerpo de un operador, un objeto metalico o la proximidad de una interfaz fluido/gas en movimiento. El sensor de tacto incluye un primer electrodo con punta ancha conductor y un segundo electrodo conductor con un area sustancialmente igual que esta separado del primer electrodo por un canal de material dielectrico no conductor. El primero y segundo electrodos estan dispuestos opcionalmente sobre la misma superficie del substrato. Un componente electrico activo que incluye un oscilador y un circuito de deteccion diferencial se localiza sobre el substrato cerca del primero y segundo electrodos y esta acoplado electricamente al primero y segundo electrodos. El ruido o senales de interferencia que aparezcan tanto en el primero como en el segundo electrodos, que tienen sustancialmente la misma area, son sustraidos uno del otro para proporcionar de esta manera rechazo en modo comun de EMI.

Description

SENSOR DE TACTO BALANCEADO RESISTENTE A INTERFERENCIA ELECTROMAGNÉTICA Y MÉTODO CAMPO DE LA INVENCIÓN La presente invención se refiere a sensores o accionadores de control para detectar la presencia de un apéndice o parte corporal de un operador, un objeto metálico o la proximidad de una interfaz fluido/gas en movimiento.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN Los interruptores de estado sólido electrónicos o capacitivos y paneles de tacto se usan en varias aplicaciones para reemplazar interruptores mecánicos convencionales para aplicaciones que incluyen estufas de cocina, hornos de microondas y similares. A diferencia de los interruptores mecánicos, los paneles de tacto no contienen partes móviles que se rompan o desgasten. Los interruptores mecánicos usados con un substrato requieren de cierto tipo de abertura a través del substrato para montar el interruptor. Estas aberturas, así como las aberturas en el propio interruptor, permiten que suciedad, agua y otros contaminantes pasen a través del substrato para ser atrapados dentro del interruptor. Ciertos ambientes contienen un volumen relativamente grande de contaminantes que pueden pasar a través de aberturas de substrato, causando cortos circuitos eléctricos o daño a los componentes detrás del substrato. Sin embargo, los paneles de tacto pueden formarse sobre una hoja de substrato continua sin ninguna abertura en el substrato. Asimismo, los paneles de tacto se limpian fácilmente, al no tener aberturas o cavidades que acumulen contaminantes.

Los diseños de paneles de tacto existentes proporcionan electrodos con punta ancha de contacto unidos a ambos lados del substrato; es decir, tanto sobre la superficie "frontal" del substrato como la superficie "posterior" del mismo. Típicamente, un electrodo de óxido de estaño antimonio (TAO) es unido a la superficie frontal del substrato y electrodos adicionales son unidos a la superficie posterior. La almohadilla de contacto es activada cuando un usuario hace contacto con el electrodo TAO. Este diseño expone al electrodo TAO a daño por rayones, solventes limpiadores y almohadillas de limpieza abrasivas. Además, el electrodo TAO añade costo y complejidad al panel de tacto.

Los paneles de tacto comúnmente usan un diseño de alta impedancia que puede causar que el panel de tacto falle cuando agua u otros líquidos estén presentes sobre el substrato. Esto presenta un problema en áreas en las que se encuentran comúnmente líquidos, tales como una cocina.

Ya que las almohadillas tienen una impedancia más alta que agua, el agua actúa como un conductor para los campos eléctricos creados por las almohadillas de tacto. Así, los campos eléctricos siguen la trayectoria de menos resistencia; es decir, el agua. Igualmente, debido al diseño de alta impedancia, la electricidad estática puede causar que el panel de tacto falle. Se evita que la electricidad estática se disipe rápidamente debido a la alta impedancia a la almohadilla de tacto.

Los diseños de panel de tacto existentes también sufren de problemas asociados con diafonía entre almohadillas de tacto adyacentes. La diafonía ocurre cuando el campo eléctrico creado por una almohadilla de tacto interfiere con el campo creado por una almohadilla de tacto adyacente, dando como resultado una activación errónea tal como la activación de la almohadilla de tacto errónea o la activación de dos almohadillas simultáneamente.

Los diseños de panel de tacto anteriores proporcionan almohadillas pasivas individuales. No se localizan componentes activos en cercana proximidad a las almohadillas de tacto. En su lugar, líneas conductoras conectan cada almohadilla de tacto pasiva a circuitos de detección activos. Las líneas conductoras de la almohadilla de tacto tienen diferentes longitudes, dependiendo de la ubicación de la almohadilla de tacto con respecto a los circuitos de detección. Asimismo, las líneas conductoras tienen diferentes formas, dependiendo de la trayectoria de enrutamiento de la línea. Las diferencias en la longitud y forma de la línea conductora causan que el nivel de señal en cada línea sea atenuado a un nivel diferente. Por ejemplo, una línea conductora larga con muchas esquinas puede atenuar la señal de detección significativamente más que una línea conductora corta con pocas esquinas. Por lo tanto, la señal recibida por los circuitos de detección varía considerablemente de una almohadilla a la siguiente. En consecuencia, los circuitos de detección deben ser diseñados para compensar grandes diferencias en nivel de señal. Los diseños de panel de tacto con líneas conductoras de longitud y forma no uniformes también responden a ambientes con Interferencia Electromagnética (EMI) en formas impredecibles, y podría no cumplir con las rígidas normas de Compatibilidad Electromagnética (EMC).

Muchos paneles de tacto existentes usan un mecanismo de tierra, tal como un anillo de tierra, en cercana proximidad a cada almohadilla de tacto. Estos mecanismos de tierra representan elementos adiciónales que deben ser colocados y fijados cerca de cada almohadilla de tacto, de esta manera añadiendo complejidad al panel de tacto. Más aún, ciertos mecanismos de tierra requieren de una configuración diferente para cada almohadilla de tacto individual para minimizar la diferencia en niveles de señal presentados a los circuitos de detección. Por lo tanto, se requiere de tiempo de diseño adicional para diseñar los diferentes mecanismos de tierra.

Uno de estos sistemas de detección de tacto anteriores responden también a ambientes con Interferencia Electromagnética (EMI) en formas impredecibles, y podrían no cumplir las estrictas normas de Compatibilidad Electromagnética (EMC).

Por lo tanto, existe la necesidad de un sistema para detectar ingresos de un operador que se conforme a las severas normas de tolerancia EMI de Interferencia Electromagnética y EMC.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN El sensor de tacto y. método de la presente invención resuelven los problemas mencionados arriba y otros asociados con diseños existentes y cumple con las severas normas de tolerancia a EMI y EMC al proporcionar un sensor de tacto activo y de baja impedancia unido a un substrato dieléctrico. El sensor de tacto de la invención tiene una primera almohadilla de electrodos conductora de un área de almohadilla seleccionada y un segundo electrodo conductor que rodea sustancialmente el primer electrodo en una relación separada. El segundo electrodo define un área de superficie conductora que es sustancialmente igual al área de almohadilla seleccionada del primer electrodo. La primera almohadilla de electrodo puede tener una forma geométrica continua y cerrada con un área que proporcione cobertura de contacto sustancial por un apéndice humano. Un componente eléctrico activo se pone en cercana proximidad a los electrodos.

Las señales de ruido o interferencia que aparezcan tanto en el primero como en el segundo electrodos, que tienen un área sustancialmente igual, son, en efecto, sustraídas una de otra para proporcionar un rechazo de modo común de EMI.

La almohadilla de tacto de la invención se puede usar en lugar de las almohadillas de tacto existentes o para reemplazar interruptores convencionales. La almohadilla de tacto se activa cuando un usuario contacta el substrato con un apéndice humano, tal como la punta de un dedo. Las almohadillas de tacto pueden usarse para encender o apagar un dispositivo, ajustar temperatura, ajustar un reloj o temporizador, o cualquier otra función llevada a cabo por un interruptor convencional. Además de resolver problemas asociados con los diseños de almohadilla de tacto existentes, la presente invención es especialmente útil en aplicaciones que usan actualmente interruptores tipo membrana, tales como fotocopiadoras y máquinas de fax. El diseño de almohadilla de tacto de la invención opera con líquidos presentes sobre el substrato y en presencia de electricidad estática. La almohadilla de tacto es muy adecuada para usarse en una cocina u otro ambiente en donde agua, grasa y otros líquidos son comunes, tales como paneles de control para cocinas económicas, hornos y superficies de cocinado integradas.

En una forma preferida, electrodos de almohadilla de tacto están unidos a la superficie posterior de un substrato. La superficie posterior del substrato está opuesta a la superficie frontal o "tocada", de esta manera evitando el contacto de los electrodos por el usuario. Ya que la almohadilla de tacto no se localiza sobre la superficie frontal del substrato, la almohadilla no es dañada por rayones, solventes limpiadores o cualquier otro contaminante que haga contacto con la superficie frontal del substrato. Además, el costo y complejidad del panel de tacto se reduce toda vez que una almohadilla de TAO no se requiere sobre la superficie frontal del substrato. En la modalidad preferida, un oscilador está conectado eléctricamente a los electrodos interior y exterior a través de resistores de sintonización de ganancia y suministra una señal tipo onda cuadrada que tiene una pendiente muy pronunciada en el borde trasero. La señal oscilatoria crea un campo eléctrico transversal en forma de arco entre el electrodo exterior y el electrodo central. La trayectoria de campo eléctrico tiene forma de arco y se extiende a través del substrato y más allá de la superficie frontal, proyectándose transversalmente al plano del substrato. Las señales de los electrodos interiores y exteriores son aplicadas como señales de modo común a las entradas de un circuito detector diferencial y cuando la diferencia en respuesta entre los electrodos interiores y exteriores es lo suficientemente grande, el circuito de detección cambia su estado (por ejemplo, de alto a bajo). El estado del circuito de detección es alterado cuando el substrato es tocado por el fluido controlado.

En la modalidad preferida, un componente eléctrico activo configurado de preferencia como un circuito integrado específico de aplicación (ASIC) montado en superficie, se localiza en cada sensor. De preferencia, el ASIC está conectado al electrodo de almohadilla central y al electrodo exterior de cada sensor. El ASIC actúa para amplificar y regular la señal de detección en el sensor, reduciendo de esta manera la diferencia en el nivel de señal entre sensores individuales debido a diferentes longitudes de cables y a trayectorias de enrutamiento de cables. Se puede disponer sobre el substrato una pluralidad de sensores. Los solicitantes han descubierto que un diseño de electrodo de almohadilla de igual área o balanceado proporciona inmunidad electromagnética mejorada y funciona excepcionalmente bien para detectar la presencia de un apéndice humano. La inmunidad a ruido o EMI parece derivarse de un rechazo de modo común de señales espurias de ruido e interferencia. Este rechazo de "modo común" es atribuible al área igual de la almohadilla central y al electrodo de anillo exterior, los cuales parecen recibir o ser afectados por señales espurias de ruido o interferencia sustancialmente de manera igual (cuando tienen un área sustancialmente igual), y por esto cuando la señal de un electrodo es restada de la señal del otro electrodo, las señales comunes de ruido/interferencia se cancelan entre sí. Un sensor que incorpora el diseño de almohadilla balanceada es menos costoso y más pequeño que los diseños que requieren de circuitos de filtración adicionales con choques y capacitares o blindaje.

Los circuitos usados para energizar los electrodos y detectar un cambio en el campo eléctrico en forma de arco generado por los electrodos se incorporan opcionalmente en un ASIC o microcircuito conocido como un microcircuito TS100 y usado para detectar la presencia de un apéndice humano (por ejemplo, un dedo), un objeto metálico o una interfaz de fluido con aire. En la modalidad ejemplar, el TS100 se usa con un circuito impreso conductor para el área de sensor activa con un electrodo con punta ancha interior y un electrodo de anillo exterior conectados al TS100 por resistores de polarización y excitados con un campo variable en tiempo. Un cambio diferencial en el campo eléctrico en forma de arco resultante es detectado a través de los electrodos con punta ancha interior y de anillo exterior. Las almohadillas anteriores tienen un área de superficie desigual y se observaba que tenían inmunidad limitada a EMI. Los electrodos de área igual y balanceados (es decir, almohadilla interior y anillo exterior) de la presente invención tienen, de preferencia, áreas superficiales casi idénticas y dan como resultado un diseño de almohadilla que es altamente inmune o tolerante a EMI. Esta tolerancia a EMI también es útil para la configuración de sistemas para satisfacer severos criterios de la EMC.

El diseño de almohadilla balanceado y el método de la presente invención también son muy adecuados para aplicaciones que requieren que los sensores sean moldeados o sellados en un estuche sobremoldeado, debido a que el proceso de moldeo afecta a los electrodos diferenciales balanceados igualmente y hace a la sintonización del sensor más predecible y repetible. Los diseños de almohadilla balanceados tienen un rendimiento más consistente y repetible con el tiempo y sobre una gama más amplia de condiciones ambientales incluyendo cambios en temperatura, humedad y presencia de contaminación.

El diseño de almohadilla balanceado puede implementarse sobre circuitos planos, o puede incorporarse en configuraciones tridimensionales complejas usando, por ejemplo, substratos flexibles doblados o moldeados en una disposición de 3-D para proporcionar detección direccional.

Las anteriores y aún más características y ventajas de la presente invención se harán aparentes luego de considerar la siguiente descripción detallada de una modalidad específica de la misma, particularmente cuando se tome en conjunto con los dibujos anexos, en los que los números de referencia iguales en las diferentes figuras se utilizan para designar componentes similares.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS La figura 1 es una vista en elevación lateral, que ilustra las trazas conductoras sobre un tablero de circuitos impresos que incluye el patrón de electrodo sensor de almohadilla balanceado, que muestra líneas de campo eléctrico en forma de arcó, de acuerdo con la presente invención.

La figura 2 es una vista en planta que ilustra la disposición del lado componente de trazas conductoras sobre un tablero de circuitos impresos que incluye un patrón de electrodos sensores de almohadilla balanceados, de acuerdo con la presente invención.

La figura 3 es una vista en planta que ilustra la disposición del lado componente de trazas conductoras sobre un tablero de circuitos impresos que incluye un patrón de electrodos sensores de almohadilla balanceados con un plano a tierra, de acuerdo con la presente invención.

La figura 4 es un diagrama esquemático que ilustra los componentes de circuito y trazas conductoras, de acuerdo con la presente invención.

La figura 5 es una vista en planta que ilustra el contorno de los componentes sobre el tablero de circuitos impresos de las figuras 2 y 4.

La figura 6 es una vista en elevación lateral que ilustra trazas conductoras sobre lados opuestos de un tablero de circuitos impresos que incluye el patrón de electrodos sensores de almohadilla balanceados de doble lado.

La figura 7 es una vista en planta que ilustra la disposición del lado componente de trazas conductoras sobre un lado de un tablero de circuitos impresos de acuerdo con un patrón de electrodos sensores de almohadilla equilibrados de dos lados.

La figura 8 es una vista en planta que ilustra la disposición del lado no componente de trazas conductoras sobre el otro lado del tablero de circuitos impresos de la figura 7. La figura 9a es una vista en planta que ilustra un patrón plano de electrodos sensores de almohadilla balanceados con almohadillas descentradas.

La figura 9b es una vista en elevación lateral del patrón plano de electrodos sensores de almohadilla balanceados con almohadillas descentradas de la figura 9a.

La figura 10 es una vista en elevación lateral de un patrón de electrodos sensores de almohadilla balanceados de dos lados que tiene electrodos de anillo interiores y exteriores sobre lados opuestos de un tablero de circuitos impresos.

La figura 11 es una vista en planta que ilustra la disposición del lado inferior de trazas conductoras sobre el tablero de circuitos impresos de la figura 10.

La figura 12 es una vista en planta que ilustra la disposición del lado superior de trazas conductoras sobre el tablero de circuitos impresos de las figuras 10 y 11.

La figura 13 es una vista en planta que ilustra un diseño de patrón de electrodos sensores de almohadilla balanceados implementado sobre un substrato flexible. La figura 14 es una vista en perspectiva que ilustra el diseño de patrón de electrodos sensores de almohadilla balanceados de la figura 13, con el substrato flexible envuelto en una configuración tridimensional para proporcionar detección direccional, de acuerdo con la presente invención.

La figura 15 ilustra una vista de borde de un sensor de tacto balanceado de sensibilidad enfocada que tiene un substrato abollonado, de acuerdo con la presente invención.

DESCRIPCIÓN DE LA MODALIDAD PREFERIDA En referencia a la modalidad ejemplar ilustrada en las figuras 1-5, un sensor de tacto balanceado y resistente a EMI 20 incluye trazas conductoras sobre un tablero o substrato de circuitos impresos 21 que porta el patrón de electrodos sensores de almohadilla balanceados con un prime electrodo con punta ancha o interior 22 dentro de un electrodo segundo o exterior 24. El segundo electrodo 24 define un área superficial conductora que es sustancialmente igual al área superficial de la almohadilla del primer electrodo 22. Un anillo de tierra conductor 25 opcional rodea al menos parcialmente el segundo electrodo 24 para aislar un electrodo con punta ancha o de almohadilla de otro o del ambiente circundante. Como mejor se ve en la figura 1, las líneas de campo eléctrico 27 del sensor de tacto detectan la presencia del dedo de un usuario, un objeto metálico o una interfaz fluido/gas.

En la figura 1 se muestra un solo sensor de almohadilla de tacto 20, unido al substrato dieléctrico 21. El substrato 21 tiene de preferencia un grosor sustancialmente uniforme y puede fabricarse a partir de cualquier tipo de material dieléctrico que soporte estructuralmente tal como vidrio, cerámica o plástico. Como alternativa, el substrato puede tener un grosor variable incluyendo una depresión, siempre y cuando la geometría del substrato varíe de una manera controlada y reproducible. En una modalidad preferida, el substrato 21 se fabrica a partir de un plástico o resina epóxica reforzada con fibras, y tiene un grosor uniforme de aproximadamente 2 mm. El grosor del substrato 21 varía con la aplicación particular de tal manera que un substrato más grueso puede usarse cuando se requiera resistencia adicional. El substrato 21 puede fabricarse a partir de un material flexible para usarse en aplicación en las que el sensor 20 deba conformarse a una forma no plana o aplicaciones que requieran de un sensor direccional.

Si el substrato 21 se fabrica de vidrio, el substrato puede ser tan delgado como de aproximadamente 0.1 mm y tan grueso como de aproximadamente 10 mm. Si el substrato 21 se fabrica de plástico, el substrato puede medir menos de 1 mm de grosor, similar al material usado en interruptores de membrana de plástico. Un substrato delgado 21 puede permitir que la almohadilla de tacto sea operada por un usuario que porte un guante o mitón.

El substrato 21 tiene una superficie frontal 21f opuesta a una superficie posterior 21b (mejor vista en la figura 1). Un usuario activa el sensor de almohadilla de tacto 20 al tocar la superficie frontal 21f del substrato 21. Como se indicó arriba, el sensor de almohadilla de tacto 20 incluye un electrodo interior conductor y delgado 22 y un electrodo exterior conductor y delgado 24 que rodea sustancialmente al electrodo interior. Una extensión no conductora de superficie de PCB o canal 26 se localiza entre el electrodo interior 22 y el electrodo exterior 24. Los electrodos 22 y 24 están colocados de tal forma que el canal 26 tenga un ancho sustancialmente uniforme, como se ve en la vista en planta.

Para las aplicaciones de interruptor de tacto en estado sólido o de entrada de control por usuario, el electrodo interior 22 tiene de preferencia dimensiones tales que el electrodo puede ser cubierto sustanciálmente por la punta del dedo de un usuario u otro apéndice cuando sea tocado. Las pruebas han demostrado que un diseño de electrodo de almohadilla de igual área o balanceado proporciona mejor inmunidad electromagnética y funciona excepcionalmente bien para detectar la presencia del dedo de un usuario o un apéndice humano, un objeto metálico o la proximidad de una interfaz de fluido/gas en movimiento (por ejemplo, indicando un nivel de fluido).

Aunque no se desea ser limitados a ninguna teoría particular, la inmunidad a ruido o EMI parece derivarse de un rechazo de modo común de señales espurias de ruido o interferencia. Este rechazo de "modo común" es atribuible al área igual de la almohadilla interior 22 y anillo exterior 24, los cuales reciben o son afectados por señales espurias de ruido o interferencia de manera sustancialmente igual (cuando tienen un área sustancialmente igual). Cuando la señal de un electrodo es restada efectivamente de la señal del otro electrodo (por ejemplo, como entradas a un circuito diferencial), las señales de ruido/interferencia comunes se cancelan entre sí. Esto da como resultado una alta relación señal a ruido. El sensor de tacto balanceado 20 incorpora el diseño de almohadilla balanceada y es menos costoso de fabricar y más pequeño que los diseños que requieren de circuitos de filtración adicionales con choques y capacitores o blindaje.

Las señales del electrodo son restadas unas de otras en un circuito de detección diferencial incluido como parte del circuito integrado TS100 30 como el mostrado en la figura 4.

Como mejor se ve en las figuras 2 y 3, el electrodo interior 22 es sustancialmente rectangular en vista en planta y comprende un patrón de regiones conductoras y no conductoras alternantes para proporcionar un área de almohadilla seleccionada de material conductor. El electrodo exterior 24 tiene una forma sustancialmente rectangular en vista en planta que se adapta a la forma del electrodo interior 22 y está separada aparte del mismo por la región de canal no conductor 26. Se entenderá que varias formas conductoras geométricas continuas y cerradas se pueden usar también para el electrodo interior 22 incluyendo, pero no limitadas a, rectángulos, trapezoides, círculos, elipses, triángulos, hexágonos y octágonos. Sin importar la forma del electrodo interior 22, el electrodo exterior 24 rodea sustancialmente al electrodo interior 22 linealmente en una relación separada aparte con el canal 26 proporcionando el espacio entre los electrodos. Se entenderá además que varias formas conductoras continuas geométricas también se pueden usar para el electrodo exterior 24 incluyendo, pero no limitadas a, rectángulos, trapezoides, círculos, elipses, triángulos, hexágonos y octágonos, siempre y cuando el electrodo exterior 24 rodee en forma sustancialmente lineal al electrodo interior 22.

El electrodo central 22 puede ser una región sólida de conductor o puede tener una pluralidad de aberturas o un patrón de rejilla o malla. De preferencia, el electrodo central 22 tiene una pluralidad de puntos de contacto eléctrico coplanares que tienen el mismo potencial eléctrico. Como alternativa, el electrodo central puede tener una forma tridimensional no dispuesta en un solo plano.

Como mejor se muestra en las figuras 2 y 4, una línea estroboscópica 28 está conectada al electrodo exterior 24. El IC del sensor ASIC proporciona un tren de impulsos de salida oscilantes o señal de onda cuadrada tanto al electrodo interior 22 como al electrodo exterior 24. En la modalidad preferida, la señal oscilatoria es una onda cuadrada que oscila entre 0 y +5 voltios a una frecuencia de aproximadamente 32 kHz.

Como mejor se muestra en las figuras 1 y 2, un patrón de almohadilla o electrodo balanceado tiene un área de trazas conductoras para el electrodo interior (por ejemplo, almohadilla interior 22) que es igual (o lo más igual posible dentro de las tolerancias de fabricación de la PCB) al área de su anillo de electrodo exterior correspondiente (por ejemplo, el electrodo exterior 24). Tanto el electrodo interior 22 como el electrodo exterior 24 también están rodeados por un perímetro de material de traza conductora sólido para proporcionar un anillo de tierra 25.

En un ambiente con señales espurias de ruido o interferencia ambientales invasoras, el diseño de almohadilla balanceada exhibe inmunidad a ruido o interferencia electromagnética (EMI) a través de un rechazo de modo común, en donde la almohadilla central y el electrodo de anillo exterior tienen cada uno un área de recepción de señales espurias de ruido o interferencia sustancialmente igual. Esta área de recepción de señales es, para trazas conductoras delgadas, equivalente al área superficial del conductor. Las señales espurias de ruido o interferencia ambientales causan que señales espurias de ruido o interferencia inducidas sustancialmente idénticas se generen en el electrodo interior y el electrodo exterior. Ya que el área de recepción igual o balanceada es afectada por señales espurias de ruido o interferencia de manera sustancialmente igual, cuando la señal de un electrodo es restada esencialmente de la señal del otro electrodo, las señales espurias de ruido/interferencia inducidas del primero y segundo electrodos, que son comunes a ambos electrodos y sustancialmente de la misma amplitud, se cancelan una a la otra.

La figura 2 está dibujada a escala e ilustra que el electrodo central 22 comprende una pluralidad de segmentos de traza conductora que definen una periferia en forma de caja rectangular cerrada que incluye cuatro paredes 22a, 22b, 22c y 22d que rodean diez segmentos conductores paralelos y largados 22e, 22f, 22g, 22h, 22i, 22j, 22k, 221, 22m y 22n separados unos de otros a lo largo de sus longitudes por segmentos de superficie de substrato no conductora y conectados por medio de al menos un extremo a por lo menos una de las paredes circundantes 22a, 22b, 22c y 22d. En las modalidades de las figuras 2 y 3, el electrodo interior 22 incluye una región central que no tiene área de superficie de trazas conductoras definida por espacios entre segmentos conductores opuestos (22g y 22j, 22h y 22k, 22i y 221), para proporcionar un electrodo interior 22 que tenga sustancialmente la misma área de superficie o de vista en planta que el electrodo exterior 24. El espacio en la región central se puede usar con un substrato transmisor de luz para permitir que la luz pase a través del centro del área de la almohadilla, para un sensor de tacto iluminado.

Los segmentos conductores más cortos dispuestos para tener un espacio entre los mismos (por ejemplo, tal como 22g y 22j) pueden ser configurados con extremos distantes redondeados, como los mostrados, o pueden tener extremos distantes puntiagudos o extremos distantes cuadrados.

La figura 3 ilustra la disposición del lado componente de trazas conductoras sobre un tablero de circuitos impresos 21 que incluye un electrodo interior de almohadilla balanceado 22 y electrodo exterior 24 con anillo de tierra 25 dibujado en un material de traza conductora (por ejemplo, hoja delgada de cobre) para ser contiguo con un plano de tierra conductor 32. La modalidad de la figura 3 proporciona blindaje agregado para reducir más los efectos de EMI.

En las modalidades ilustradas en las figuras 2 y 3, los trazos oscuros indican la posición del material de traza conductora tal como hoja delgada de cobre, cobre depositado o un material conductor estañado o soldado. La almohadilla interior balanceada sustancialmente rectangular 22 tiene una extensión horizontal de aproximadamente doce milímetros (mm) y una extensión vertical de aproximadamente nueve mm. Las trazas conductoras paralelas 22e-22m de la almohadilla de electrodo interior 22 miden cada una aproximadamente un milímetro de ancho y están separadas por secciones de ancho aproximadamente igual de superficie de PCB no conductora, en donde cada traza conductora está conectada en uno o ambos extremos por material de traza conductora circundante a un resistor (por ejemplo, Rl para la almohadilla 22,' como se muestra en el esquema de la figura 4). El electrodo interior 22 no está del todo completamente rodeado por el electrodo exterior superior 24 el cual tiene un ancho de aproximadamente 1.5 mm y está conectado a un sensor de tacto "TS100" ASIC 30. El sensor ASIC 30 está conectado entre el electrodo interior 22 y el electrodo exterior 24 y actúa para amplificar y regular la señal de detección en el sensor, reduciendo así la diferencia en el nivel de señal entre sensores individuales debido a diferentes longitudes de conductores y a trayectorias de enrutamiento de cables.

El ASIC 30 conectado a los electrodos balanceados del sensor de efecto de campo es un dispositivo activo y, en la modalidad ilustrada, se configura de preferencia para operar de la manera descrita en la patente de E.U.A. No. 6,320,282 a Caldwell, la descripción completa de la cual se incorpora en la presente a manera de referencia. Como se describió arriba, una celda de efecto de campo balanceada simple tiene dos electrodos (por ejemplo, 22, 24), un ASIC (por ejemplo, 30) y dos resistores de sintonización de ganancia (34 y 36). La clavija de salida para el ASIC TS-100 de la invención es similar a la ilustrada en la figura 4 de la patente '282, pero las clavijas de salida varían ligeramente. El ASIC TS-100 está disponible de Touch Sensor LLC. Específicamente, para el ASIC TS-100 mostrado en esta aplicación, la conexión de energía de entrada (Vdd) está en la clavija 1, la conexión a tierra está en la clavija 2, la conexión de salida de señal del sensor está en la clavija 3, el resistor de electrodo exterior (por ejemplo, 36) está conectado a la clavija 4, la conexión de "salida del oscilador" está en la clavija 5 y el resistor de electrodo de almohadilla interior (por ejemplo, 34) está conectado a la clavija 6. Opcionalmente, un ASIC puede configurarse para eliminar la necesidad de resistores de sintonización de ganancia 34 y 36 al hacer los ajustes de sintonización de ganancia internos al ASIC.

La sensibilidad del sensor o celda de efecto de campo se ajusta al ajustar los valores de los resistores de sintonización de ganancia 34 y 36.

El sensor de la presente invención puede adaptarse para usarse en una variedad de aplicaciones y los resistores de ganancia pueden cambiarse para causar una respuesta de voltaje deseado. El sensor de la presente invención es similar a otros sensores en que la respuesta del sensor a estímulos medidos debe ser sintonizada o calibrada para evitar saturación (es decir, ganancia/sensibilidad ajustada muy alta) y para evitar detecciones perdidas (es decir, ganancia/sensibilidad puesta demasiado baja). Para la mayoría de las aplicaciones, un valor de resistor de sintonización de ganancia que produzca una respuesta sensora en una región lineal se prefiere. El método de sintonización pone típicamente al ensamble de sensor en el ambiente de detección deseado y los puntos de prueba del circuito en las entradas al circuito de decisión (por ejemplo, puntos 90 y 91 como se observa en la figura 4 de la patente '282 de Caldwell) son monitoreados como una función de resistencia. El valor de resistencia de los resistores de ganancia se ajusta para proporcionar una salida en la escala media de la respuesta lineal del sensor.

El sensor de tacto balanceado 20 fue probado para determinar si una inmunidad o tolerancia a EMI incrementada podría resultar de la configuración de almohadilla balanceada. La figura 4 es un diagrama esquemático que ilustra los componentes de circuito y trazas conductoras usadas con un electrodo sensor de almohadilla balanceada probado, de acuerdo con la presente invención. La disposición del tablero y la colocación de los componentes se muestran mejor en la figura 5. El electrodo interior 22 está conectado en serie con un primer resistor de sintonización o polarización de ganancia 34 que tiene un valor que será seleccionado más adelante como parte del proceso de sintonización de ganancia descrito arriba. En forma similar, el electrodo exterior 24 está conectado en serie con un segundo resistor de sintonización o polarización 36 que tiene un valor de resistencia que se seleccionará más tarde como parte de ese proceso de sintonización. Los resistores de sintonización o polarización 34 y 36 son de preferencia dispositivos montados en superficie nominales a un dieciseisavo de vatio, que tienen una tolerancia de uno por ciento (1%). Como mejor se observa en la figura 4, el resistor de sintonización 36 está también conectado a la línea estroboscópica 28. El electrodo interior 22 está conectado al circuito integrado de sensor de tacto 30 sobre la clavija 6, la línea de detección para el electrodo interior. El electrodo exterior 24 está conectado al circuito integrado de sensor de tacto 30 sobre la clavija 4, la línea de detección para el electrodo exterior. El electrodo interior 22 y el electrodo exterior 24 también están conectados por medio de resistores de polarización 34 y 36 al ASIC 30 del sensor de tacto sobre la clavija 5. Un anillo de tierra periférico exterior 25 opcional rodea al menos parcialmente al electrodo exterior 24 y está conectado de preferencia a un plano de tierra en el PCB 21. La clavija 1 del IC sensor 30 está conectada a una línea de suministro de cinco voltios regulada por un diodo Zener de 5.1 voltios 42 y filtrada por un capacitor 40 (0.1 µF, 16V) y capacitor 44 (también 0.1 µF, 16V). Opcionalmente, un transformador 46 está conectado a la terminal de entrada de suministro de energía 62 a través de un par de resistores de 150 ohmios conectados en serie 48, 50. La terminal 64 proporciona una conexión a tierra y la terminal 66 es la terminal de señales del sensor de tacto conectada al IC sensor 30 por medio de un choque 60 opcional y resistor de 10 ohmios en serie 56. La línea de señal es filtrada por el capacitor 58 (0.1 µF, 16V), y una indicación visual del estado del sensor se proporciona por el diodo emisor de luz (LED) 54 conectado por medio del resistor de 2KO 52.

En la modalidad ilustrada, una señal indicadora se genera para el usuario humano después del contacto humano, fluido o metálico con el substrato 21, que indica visualmente la condición detectada y activación de cualquier dispositivo controlado 67 que será integrado con el sensor 20. El dispositivo controlado 67 puede ser, por ejemplo, una bomba de agotamiento activada cuando se perciba o detecte nivel de fluido de agotamiento en una ubicación del sensor, un motor de dispositivo o elemento de calentamiento activado cuando el dedo de un usuario u otro apéndice sea detectado, o un solenoide o motor activado cuando un objeto metálico se detecte en una posición seleccionada (por ejemplo, a lo largo de un carril). El IC sensor 30 es un componente eléctrico activo y está acoplado eléctricamente a primero y segundo electrodos 22, 24, de tal manera que un contacto humano, metálico o líquido con el substrato 21 active cualquier dispositivo controlado 67 integrado con un sensor balanceado 20.

En referencia ahora a la disposición de circuito de la figura 5 y los patrones conductores de las figuras 2 y 3, cuando se sintonice un sensor de tacto prototipo 20 para una aplicación seleccionada, un técnico selecciona valores de resistores de sintonización o polarización 34, 36 para proporcionar niveles aceptables de sensibilidad en el sensor prototipo. Para un sensor 20 dado, los resistores de sintonización 34, 36 que tienen los valores seleccionados se sueldan en su lugar entre el IC sensor 30 y el área sobre el PCB 21 ocupada por los electrodos de almohadilla balanceados 22, 24. El sensor de tacto balanceado 20 es sintonizado más fácilmente que las configuraciones de electrodos no balanceadas, y es más probable que el proceso de sintonización proporcione un desempeño de detección repetible. Una vez que los valores de resistor de sintonización hayan sido establecidos, esos valores de resistor de sintonización pueden usarse para fabricar grandes números de sensores.

Los circuitos usados para energizar los electrodos y detectar un cambio en el campo eléctrico en forma de arco 27 generado por los electrodos pueden crearse usando componentes individuales pero se incorpora opcionalmente en un circuito integrado (IC) o microcircuito referido como un microcircuito TSlOO y se usado para detectar la presencia de un apéndice humano (por ejemplo, un dedo), un objeto metálico o una interfaz de fluido con aire. En la modalidad ejemplar, el TSlOO se usa con un circuito impreso conductor para el área sensora activa con un electrodo interior 22 y electrodo de anillo exterior 24 conectados al TSlOO por medio de resistores de polarización 34, 36 y excitados con un campo variable en tiempo. Un cambio diferencial en el campo eléctrico en forma de arco resultante se detecta a través de los electrodos interior y exterior 22, 24.

Los electrodos o almohadillas anteriores tenían un área superficial desigual y se observaba que exhibían inmunidad relativamente deficiente a EMI. Los electrodos de área igual y balanceados (es decir, almohadilla interior 22 y anillo exterior 24) tienen, de preferencia, áreas de superficie (o vista en planta) idénticas y dan como resultado un diseño de almohadilla que es altamente inmune o tolerante a EMI. Esta tolerancia a EMI también es útil en la configuración de sistemas para satisfacer los estrictos criterios de la EMC.

El diseño de almohadilla balanceado y método de la presente invención también es muy adecuado para aplicaciones que requieran que los sensores sean moldeados o sellados en un estuche, sobremoldeado, debido a que el proceso de moldeo afecta electrodos diferenciales balanceados (por ejemplo, 22, 24) igualmente y hace la sintonización del sensor con los resistores de polarización 34, 36 más predecible y repetible. El sensor de tacto de almohadilla balanceado 20 proporciona un rendimiento más consistente y repetible con el tiempo y sobre una gama más amplia de condiciones ambientales incluyendo cambios en temperatura, humedad y presencia de contaminación.

En una segunda modalidad mejor observada en las figuras 6, 7 y 8, ambos lados de un tablero de circuitos impresos de dos lados 68 crean un patrón de electrodos balanceados de doble lado 69 que tiene primeras trazas de electrodo 70 sobre un primer lado de PCB 68 opuesto a segundas trazas de electrodo 72 sobre el segundo lado del PCB 68. Como mejor se ve en las figuras 6, 7 y 8, el patrón de electrodos balanceados de doble lado 69 incluye una disposición de lado componente (mejor vista en la figura 7) con trazas conductoras para el segundo electrodo 72 en líneas separadas uniformemente sobre un lado del PCB 68; las líneas son separadas por canales no conductores 73 separados uniformemente. La figura 8 muestra el otro lado del PCB 68 que porta trazas conductoras para el primer electrodo 70 en líneas separadas uniformemente, y que muestra los canales no conductores 71 entre las trazas. La vista en elevación lateral de la figura 6 muestra que los patrones de electrodos están descentrados ligeramente de tal forma que cada primer traza conductora de electrodo 70 sea colocada opuesta a un segundo segmento de canal no conductor lateral 73 y entre segundas trazas de electrodos adyacentes 72 sobre cada lado del canal, y cada segunda traza conductora de electrodo 72 sea colocada opuesta a un primer segmento de canal no conductor lateral 71 y entre primeras trazas de electrodo 70 adyacentes sobre cada lado de cada canal 71. La primera traza de electrodo 70 y la segunda trazo de electrodo 72 tienen un área sustancialmente igual.

En una tercera modalidad mejor vista en las figuras 9a y 9b, el patrón plano de electrodos sensores de almohadilla balanceada 78 incluye una primera almohadilla de electrodo 80 situada sobre un lado de un PCB y al lado de un segundo electrodo 82. La figura 9a ilustra el patrón plano de electrodos sensores de almohadilla balanceada 78 con electrodos descentrados 80, 82. La figura 9b muestra una vista en elevación lateral transversal del patrón plano de electrodos sensores de almohadilla balanceada 78 con electrodos descentrados 80, 82 y un anillo de tierra de tres lados o en forma de U 84. El primer electrodo 80 y el segundo electrodo 82 son trazas delgadas de material conductor que tienen sustancialmente la misma área superficial. Al igual que con las modalidades descritas arriba, el primer electrodo 80 está conectado por medio de un primer resistor de polarización o sintonización 34 al IC sensor 30 y el segundo electrodo 82 está conectado por medio de un segundo resistor de polarización o sintonización 36 al IC sensor 30.

Otras modalidades que usan el PCB de dos lados también son adecuadas para usarse en una variedad de aplicaciones. Las figuras 10, 11 y 12 ilustran un patrón de electrodos sensores de almohadilla balanceada 90 con electrodo de anillo interior 92 sobre el lado opuesto del tablero de circuitos impresos 88 al electrodo de anillo exterior 94. La figura 11 es un diagrama dibujado a escala y que ilustra la disposición de lado inferior de trazas conductoras sobre el tablero de circuitos impresos de la figura 10, una vista transversal en elevación lateral. El tablero de circuitos impresos de dos lados 88 soporta un patrón de electrodos balanceados de dos lados 90 que tiene una traza de electrodo circular interior sólida 92 sobre un primer lado de PCB 88 opuesto a una traza de electrodo de anillo exterior de diámetro más grande 94 sobre el segundo lado del PCB. Como mejor se ve en las figuras 10 y 11, un anillo de tierra conductor circular 96 está dispuesto alrededor de la traza de electrodo de círculo interior sólida 92 y tiene un diámetro más grande que la traza de electrodo de anillo exterior 94 sobre el segundo lado del PCB. La figura 12 es un diagrama dibujado a escala y que ilustra la disposición de lado superior de trazas conductoras sobre el tablero de circuitos impresos 88. Primero, el electrodo 90 y segundo electrodo 94 son trazas conductoras delgadas de un área superficial sustancialmente igual, y, al igual que con las modalidades descritas arriba, el primer electrodo 90 está conectado por medio de un primer resistor de polarización o sintonización 34 al IC sensor 30 y el segundo electrodo 94 está conectado por medio de un segundo resistor de polarización o sintonización 36 al IC sensor 30.

El diseño de electrodo balanceado puede implementarse sobre circuitos rígidos y planos, o se puede incorporar en configuraciones tridimensionales complejas usando, por ejemplo, substratos flexibles, doblados, moldeados o configurados de otra manera en una disposición tridimensional (3-D) para proporcionar detección direccional. La figura 13 es una vista en planta superior de un patrón de electrodos sensores de almohadilla balanceada 100 implementado sobre un substrato flexible 102.

Se puede usar un sensor con los electrodos 104, 106 en orientación colateral como se muestra en la figura 13. Las configuraciones colaterales son útiles para detectar cosas que viajen a lo largo de una trayectoria seleccionada cuando uno de los electrodos (por ejemplo, 104) sea puesto en cercana proximidad a la trayectoria. Por propósitos de nomenclatura, "colateral" se deberá considerar ampliamente que significa cualquier orientación de electrodo separada que no sea coaxial o concéntrica, de tal forma que el segundo electrodo no rodee o encierre el primer electrodo de almohadilla. El primer electrodo y segundo electrodo pueden ser dimensionados y separados de tal forma que, cuando estén colaterales, el espacio no conductor entre los electrodos sea sustancialmente rectangular, triangular o irregular.

Como alternativa, al doblar el PCB o substrato flexible 102 para poner los electrodos en planos diferentes, una geometría tridimensional (3-D) que alinee coaxialmente al electrodo interior 104 y al electrodo exterior 106 uno sobre el otro a lo largo de un eje de apuntamiento permite una detección apuntada o direccional. Muchas formas 3-D son posibles. La figura 14 es una vista en perspectiva que ilustra el diseño de patrón de electrodos sensores de almohadilla balanceada 100 con substrato flexible 102 dispuesto alrededor de una forma o placa indicadora y envuelto en una configuración tridimensional para alinear coaxialmente el electrodo interior 104 y electrodo exterior 106 uno sobre el otro a lo largo de un eje de apuntamiento y en uña separación de electrodo a electrodo seleccionada tal como de 0.18 centímetros. Esta separación se controla de preferencia por un formador o arandela de separación 110 que tenga un grosor igual a la separación seleccionada. Electrodos coaxialmente alineados o apilados también pueden alinearse a lo largo de una diagonal, con o sin un anillo de tierra para incrementar la sensibilidad de la celda sensora en una detección a través del substrato mientras se minimiza el espacio ocupado por la celda.

La figura 15 ilustra una vista de borde de un sensor de tacto balanceado de sensibilidad enfocada 120 que tiene un substrato abollonado 122 en donde el electrodo de almohadilla interior 124 es llevado sobre un hoyuelo de proyección transversal descentrado 126. El hoyuelo o protuberancia 126 está descentrado del plano del resto del substrato por una distancia de descentrado seleccionada 128, y el electrodo exterior 130 y el anillo de tierra 132 son llevados sobre la porción plana del substrato 122. El sensor de tacto balanceado de sensibilidad enfocada 120 es de preferencia sintonizado para permitir la detección y el cambio de estado de sensor necesario cuando el dedo de un usuario 134 oprima el substrato cerca del hoyuelo 126, pero que no sea accionado y no responda con un cambio de estado cuando el usuario ponga un gran apéndice tal como un brazo sobre el sensor 120 completo.

Se apreciará por los expertos en la técnica que el método y sistema sensor de la presente invención hacen disponible un sensor de tacto resistente a EMI y que cumple con las normas de la EMC. El término "balanceado", según se usa en la presente, significa que cuando un primer electrodo de sensor de tacto y un segundo electrodo de sensor de tacto se usan juntos (por ejemplo, en un circuito diferencial), la naturaleza balanceada de las señales de ruido o espurias en el primero y segundo electrodos se cancelarán efectivamente una a la otra, dejando la señal de sensor de tacto deseada.

Habiendo descrito modalidades preferidas de un método y estructura nuevos y mejorados, se cree que otras modificaciones, variaciones y cambios serán sugeridos a los expertos en la técnica en vista de las enseñanzas mostradas en la presente. Por lo tanto, se debe entender que todas estas variaciones, modificaciones y cambios se cree que están dentro del alcance de la presente invención definido por las reivindicaciones anexas.

Claims (26)

REIVINDICACIONES

1. Un aparato sensor de tacto resistente a Interferencia Electromagnética (EMI) y de baja impedancia para detectar contacto humano, metálico o líquido y capaz de activar un dispositivo controlado, el aparato sensor de tacto se caracteriza porque comprende: un substrato dieléctrico que tiene primera y segunda superficies opuestas; una primera almohadilla de electrodo conductora dispuesta sobre la primera superficie del substrato en una forma continua que define un área superficial de almohadilla seleccionada de material conductor; un segundo electrodo conductor dispuesto sobre la primera superficie del substrato en una relación separada, coplanar y sustancialmente circundante a la primera almohadilla de electrodo, y que define un área superficial seleccionada de material conductor; en donde la primera área superficial de la almohadilla de electrodo es sustancialmente igual a la segunda área superficial de electrodo y un componente eléctrico activo dispuesto sobre el substrato cerca del primero y segundo electrodos y acoplado eléctricamente al primero y segundo electrodos, de tal manera que el contacto humano, metálico o líquido con el substrato active al dispositivo controlado.

2. El aparato sensor de tacto resistente a EMI y de baja impedancia de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque una línea de señal oscilatoria está dispuesta sobre el substrato y está acoplada eléctricamente al segundo electrodo.

3. El aparato sensor de tacto resistente a EMI y de baja impedancia de conformidad con la reivindicación 2, caracterizado porque una señal oscilatoria se aplica a la línea oscilatoria, la señal estroboscópica creando un campo eléctrico entre el primero y segundo electrodos.

4. El aparato sensor de tacto resistente a EMI y de baja impedancia de conformidad con la reivindicación 3, caracterizado porque el campo eléctrico tiene una trayectoria en forma de arco que se origina en el segundo electrodo y concluye en el primer electrodo.

5. El aparato sensor de tacto resistente a EMI y de baja impedancia de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque incluye además una línea detectora dispuesta sobre el substrato y conectada al primer electrodo.

6. El aparato sensor de tacto resistente a EMI y de baja impedancia de conformidad con la reivindicación 5, caracterizado porque el sensor de tacto genera una señal de detección que indica el estado del sensor de tacto.

7. El aparato sensor de tacto resistente a EMI y de baja impedancia de confopnidad con la reivindicación 6, caracterizado porque el nivel de la señal de detección se altera cuando el humano, metal o líquido contacta el substrato.

8. El aparato sensor de tacto resistente a EMI y de baja impedancia de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el substrato está hecho de un material seleccionado de un grupo que consiste en vidrio, plástico y resina epóxica reforzada con fibra de vidrio.

9. El aparato sensor de tacto resistente a EMI y de baja impedancia de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque se localiza un canal entre el primero y segundo electrodos, el canal tiene un ancho generalmente uniforme.

10. El aparato sensor de tacto resistente a EMI y de baja impedancia de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque una pluralidad de los electrodos sensores están dispuestos sobre la primera superficie del substrato.

11. Un aparato sensor de tacto resistente a EMI y de baja impedancia para detectar contacto por un humano o contacto por metal o un líquido y capaz de activar un dispositivo controlado, el aparato sensor de tacto se caracteriza porque comprende: un substrato dieléctrico que tiene primera y segunda superficies opuestas; una primera almohadilla de electrodo conductora dispuesta sobre el substrato en una forma continua y cerrada que tiene un área superficial conductora seleccionada para proporcionar una región de contacto; un segundo electrodo conductor dispuesto sobre el portador en una relación separada al primer electrodo y que define una segunda área superficial conductora de electrodo seleccionada; en donde el área superficial conductora del primer electrodo es sustancialmente igual al área superficial conductora del segundo electrodo; un componente eléctrico activo dispuesto sobre el portador cerca del primero y segundo electrodos y acoplado eléctricamente al primero y segundo electrodos; y de tal manera que el contacto humano, metálico o líquido con el substrato active al dispositivo controlado.

12. El aparato sensor de tacto resistente a EMI y de baja impedancia de conformidad con la reivindicación 11, caracterizado porque la primera superficie del substrato no es una superficie de tacto y la segunda superficie del substrato es una superficie de tacto.

13. El aparato sensor de tacto resistente a EMI y de baja impedancia de conformidad con la reivindicación 11, caracterizado porque la primera superficie del substrato porta al primer electrodo y al segundo electrodo colateral con el primer electrodo.

14. El aparato sensor de tacto resistente a EMI y de baja impedancia de conformidad con la reivindicación 13, caracterizado porque el substrato es flexible y adaptado para adaptarse a una forma tridimensional arbitraria.

15. El aparato sensor de tacto resistente a EMI y de baja impedancia de conformidad con la reivindicación 11, caracterizado porque incluye además un diodo emisor de luz dispuesto sobre el substrato cerca del primero y segundo electrodos y acoplado eléctricamente al primero y segundo electrodos por medio del componente eléctrico activo, de tal forma que el contacto con el substrato indique visualmente la activación del dispositivo controlado.

16. El aparato sensor de tacto resistente a EMI y de baja impedancia de conformidad con la reivindicación 11, caracterizado porque incluye además por lo menos un resistor dispuesto sobre la primera superficie del substrato y acoplado eléctricamente entre el primero y segundo electrodos.

17. Un sensor para detectar el tacto de un ser humano y capaz de generar una señal detectada de entrada de control para activar un dispositivo controlado, el sensor se caracteriza porque comprende: un substrato dieléctrico de grosor sustancialmente uniforme que tiene primera y segunda superficies opuestas; una primera almohadilla de electrodo conductora que cubre un área seleccionada sobre la primera superficie del substrato en una forma cerrada y continua que tiene un área que ofrece una cobertura sustancial para el contacto humano con la segunda superficie del substrato; un segundo electrodo conductor que cubre un área seleccionada sobre la primera superficie del substrato en una relación separada y sustancialmente circundante a la primera almohadilla de electrodo; un componente eléctrico activo dispuesto sobre el substrato cerca del primero y segundo electrodos y acoplado eléctricamente al primero y segundo electrodos, de tal manera que un contacto humano con la segunda superficie del substrato active el dispositivo controlado; en donde la primera almohadilla de electrodo delgada y conductora dispuesta sobre la primera superficie del substrato comprende un electrodo de almohadilla balanceado que tiene un área superficial que es sustancialmente igual al área superficial del segundo electrodo conductor.

18. El sensor de conformidad con la reivindicación 17, caracterizado porque el electrodo de almohadilla balanceado comprende un electrodo sustancialmente plano que tiene una pluralidad de trazas conductoras interconectadas separadas por segmentos de material dieléctrico no conductor.

19. El sensor de conformidad con la reivindicación 18, caracterizado porque el electrodo de almohadilla balanceado tiene un perímetro conductor sustancialmente rectangular.

20. El sensor de conformidad con la reivindicación 17, caracterizado porque el substrato comprende una superficie plana que porta una protuberancia transversal, y en donde el electrodo de almohadilla balanceado es descentrado y dispuesto sobre la protuberancia transversal, y el segundo electrodo es dispuesto sobre la superficie plana del substrato en alineación sustancialmente concéntrica con el electrodo de almohadilla descentrado.

21. Un sensor para detectar el tacto de un ser humano y capaz de generar una señal detectada de entrada de control para activar un dispositivo controlado, el sensor se caracteriza porque comprende: un substrato dieléctrico de grosor sustancialmente uniforme que tiene primera y segunda superficies opuestas; una primera almohadilla de electrodo conductora que cubre un área seleccionada sobre la primera superficie del substrato en una forma cerrada y continua que tiene un área que ofrece cobertura sustancial para el contacto humano con la segunda superficie del substrato; un segundo electrodo conductor que cubre un área seleccionada sobre la segunda superficie del substrato en una relación separada . y sustancialmente circundante a la primera almohadilla de electrodo, cuando se ve en vista en planta; un componente eléctrico activo dispuesto sobre el substrato cerca del primero y segundo electrodos y acoplado eléctricamente al primero y segundo electrodos, de tal manera que un contacto humano con la segunda superficie del substrato active el dispositivo controlado; en donde la primera almohadilla de electrodo conductora comprende un electrodo de almohadilla balanceado que tiene un área superficial que es sustancialmente igual al área superficial del segundo electrodo conductor.

22. El sensor de conformidad con la reivindicación 21, caracterizado porque el electrodo de almohadilla balanceado comprende un electrodo conductor circular sustancialmente plano.

23. El sensor de conformidad con la reivindicación 22, caracterizado porque el segundo electrodo conductor comprende un electrodo conductor sustancialmente plano circundante.

24. El sensor de conformidad con la reivindicación 21, caracterizado porque la primera almohadilla de electrodo comprende una primera disposición de segmentos de electrodo conductores sustancialmente planos, alargados y paralelos conectados todos en un extremo por un primer segmento conductor transversal y separados lateralmente por segmentos no conductores alargados.

25. El sensor de conformidad con la reivindicación 24, caracterizado porque el segundo electrodo conductor comprende una segunda disposición de segmentos de electrodo conductores sustancialmente planos, alargados y paralelos conectados todos en un extremo por un segundo segmento conductor transversal y separados lateralmente por segmentos no conductores alargados, en donde la segunda disposición está descentrada de la primera disposición sobre el substrato de tal manera que la primera disposición de segmentos de electrodo conductores alargados y paralelos sean alineados cada uno con los segmentos no conductores alargados de la segunda disposición.

26. Un método para procesar señales de efecto de campo de sensores de tacto, caracterizado porque comprende: a) proporcionar un substrato dieléctrico; b) proporcionar una primera almohadilla de electrodo conductora que cubra un área superficial seleccionada sobre el substrato en una forma geométrica continua y cerrada; c) proporcionar una segunda almohadilla de electrodo conductora que cubra un área superficial seleccionada sobre el substrato en una relación separada de la primera almohadilla de electrodo; en donde la primera almohadilla de electrodo conductora tiene un área superficial que es sustancialmente igual al área superficial del segundo electrodo conductor; d) generar un campo eléctrico en forma de arco entre el primer electrodo y el segundo electrodo; e) detectar cambios en el campo eléctrico; f) detectar señales espurias o EMI en el primer electrodo y el segundo electrodo y g) rechazar las señales espurias o EMI cuando las señales espurias o EMI aparezcan tanto en el primero como en el segundo electrodos. ,