БЛОК УПРАВЛЕНИЯ УСТРОЙСТВОМ Российский патент 2017 года по МПК H03K17/96 G09F9/30 

Цель изобретения

Целью изобретения является блок управления, содержащий светящиеся информационные сегменты для обозначения и подсвечиваемые емкостные переключатели, которые обеспечивают управление. Такой блок встроен в переднюю панель прибора или устройства, которое может быть бытовым прибором, автоматизированной системой управления, медицинским устройством или любым другим устройством или машиной, которой управляет человек.

Техническая проблема

Технической проблемой, решенной настоящим изобретением, является интегрирование светящихся информационных сегментов для обозначения и подсвечиваемых емкостных переключателей в одной панели управления, которая допускает интуитивное и эргономическое применение, при этом может обеспечиваться наилучшее и максимально равномерное освещение указанных элементов панели управления без какого-либо светового шума; изобретение также может одновременно обеспечивать меньшие затраты на сборку и производство, и применение меньшего количества встроенных частей способствует экономии материала и более надежной работе.

Известный уровень техники

Существующий известный уровень техники не предлагает решение, которое обеспечивало бы комбинирование светящихся информационных сегментов для обозначения и подсвечиваемых емкостных переключателей в одной панели управления, и известны решения только для каждого элемента отдельно.

Заявка № WO2007/138294 раскрывает решение для подсветки светящихся сегментов, которые составляют семисегментный индикатор, при помощи СИДов (светоизлучающих диодов) с боковым направлением излучения, световодных структур и средств рассеяния света. Решение требует применения прозрачной базовой подложки, на которой расположены СИДы с боковым направлением излучения, и специального отражающего слоя специального цвета на нижней стороне прозрачной базовой подложки. Применение прозрачной базовой подложки и придание специального цвета увеличивают производственные расходы для получения такого дисплея.

Патент № GB2459888 решает техническую проблему освещения емкостных переключателей, которое необходимо для пользователя для получения обратной связи относительно включения/выключения и относительно положения указанных переключателей. Подтверждено, что из-за возможных взаимных помех между электрическим полем емкостного переключателя и подключенным источником света последний не должен быть скомпонован на емкостном переключателе или в непосредственной близости от него. Поскольку применение прозрачных емкостных переключателей и задней подсветки является дорогим и проблемным решением, это изобретение предлагает освещение источником света и световодом, который направляет свет от источника света к поверхности емкостного переключателя. Источник света и емкостный переключатель, таким образом, удаляют друг от друга. С учетом полного отражения света в световоде необходимо дополнительное средство рассеяния света, которое расположено под световодом, и они оба прерывают свет и перенаправляют его к графическому слою, на котором находятся графические символы или пиктограммы для емкостного переключателя.

Решение согласно указанному выше изобретению имеет несколько недостатков. Применяются предварительно изготовленные световоды, размеры которых должны соответствовать каждому индивидуальному сегменту и должны быть снабжены выемкой для источника света. Световоды получают посредством литья под давлением или посредством механического формования, в результате чего необходимо производить соответствующие инструменты для литья пластмассы под давлением в первом случае, и во втором случае необходимо несколько процессов обработки. Сборка требует специального инструмента, применяемого для вставки световодов в выемки для средства для разделения света индивидуальных емкостных переключателей на печатной плате. Это означает применение дополнительного этапа работы и, следовательно, более дорогую процедуру сборки.

Решение технической проблемы

Указанная выше техническая проблема преодолена решением согласно изобретению. На одной печатной плате скомпонованы сегменты, которые составляют семисегментный индикатор алфавитно-цифровых знаков и емкостные переключатели. Сегменты отображения применяют для отображения численной и знаковой информации для пользователя устройства, тогда как емкостные переключатели используются для управления устройством (например, для введения команд и величин в устройство управления, которое само по себе не является целью настоящего изобретения).

Каждый сегмент подсвечивается так называемым СИДом с боковым направлением излучения, подсвечивающим сегмент сбоку. СИД скомпонован на печатной плате, которая формирует нижний предел выемки для сегмента. Полость ограничена на ее верхней стороне графической фольгой, через которую излучается свет от СИДа и предоставляет информацию для пользователя. Поскольку СИДы семисегментных индикаторов скомпонованы на малой поверхности и близко друг к другу, они покрыты на сторонах светоотделяющими средствами для снижения проникновения света в индивидуальные сегменты. Светоотделяющее средство встроено в так называемую несущую рамку или является ее частью. С одной стороны плоскость указанного средства сформирована под углом, и его поверхность немного матирована, что обеспечивает хорошее отражение и рассеяние света. С другой стороны светоотделяющее средство, предпочтительно, сформировано таким образом, что оно закрывает верхнюю сторону СИДа, что предотвращает потери света. Верхняя поверхность печатной платы под СИДом покрыта белым слоем для достижения лучшего отражения части светового потока. Для еще лучшего рассеяния света и более равномерного освещения сегмента выемка может быть заполнена специальным прозрачным средством из термоотверждаемого или отверждаемого ультрафиолетовым излучением материала, который действует как световод. Этот материал заливают в индивидуальные отверстия несущей рамки, причем указанные отверстия представляют также отверстия выемок сегментов и совпадают с расположением индивидуальных сегментов на печатной плате.

Емкостные переключатели также подсвечены СИДами с боковым направлением излучения, скомпонованными на печатной плате. Указанные переключатели выполнены как токопроводящие поверхности на верхней поверхности печатной платы, при этом указанные поверхности имеют специальные ячеистые или растровые выемки, создаваемые производителем печатной платы. Поверхность емкостного переключателя значительно больше по сравнению с поверхностью сегмента дисплея, что приводит к снижению освещения емкостного переключателя, и освещение также снижается с увеличением расстояния от источника света. Эта проблема решена при помощи световодов. Указанные световоды выполняют посредством заливки специального материала в отверстия, сформированные в несущей рамке, действующей как средство для разделения света индивидуальных емкостных переключателей, и отверждения посредством температуры или ультрафиолетового излучения. Дополнительно, верхняя поверхность печатной платы или сетка токопроводящей поверхности снабжена светоотражающим белым слоем, предпочтительно, белого цвета, который улучшает отражение света.

Нижняя поверхность световода с выступами сформирована как световозвращатель. Таким образом, она хорошо рассеивает свет, излучаемый СИДом, и сопрягается с сетчатой структурой или выемками токопроводящей поверхности емкостного датчика на верхней поверхности печатной платы. Токопроводящая поверхность емкостного датчика на нижней стороне и плоскости средства разделения света на сторонах выполняют функцию матрицы для отливки материала для формирования световода, что снижает производственные издержки.

Изобретение будет описано более подробно далее на примере его осуществления и на прилагаемых фигурах, на которых:

фиг. 1 - вид блока управления;

фиг. 2 - вид поперечного сечения по линии А-А выемки для информационного сегмента;

фиг. 3 - вид поперечного сечения по линии А-А выемки для емкостного переключателя;

фиг. 4 - вид в плане решетчатой структуры токопроводящей поверхности емкостного переключателя.

Блок 1 управления, содержащий светящиеся информационные сегменты 2 для обозначения и подсвечиваемые емкостные переключатели 3, встроен в переднюю панель 4 прибора или устройства, которое может быть бытовым прибором, автоматизированной системой управления, медицинским устройством или любым другим устройством или машиной, которой управляет человек.

Базой блока 1 управления является печатная плата 5. Ее верхняя сторона снабжена полями 6 емкостных переключателей 3, которые являются, по существу, токопроводящими поверхностями 6b, и полями 6a сегментов 2 семисегментного индикатора. Поля 6, 6a покрыты белым защитным слоем 8, 8a для достижения лучшего отражения света, излучаемого СИДами 7 с боковым направлением излучения, расположенными на краях полей 6, 6a. Все остальные поверхности, не входящие в поля 6, 6a, покрыты черным защитным слоем 9, который снижает проникновение света в отдельные поля 6, 6a.

Над печатной платой 5 расположена несущая рамка 10 прямоугольной формы, открытая снизу таким образом, что печатная плата 5, по существу, вставляется в несущую рамку 10 с нижней стороны. Верхняя плоскость рамки 10 снабжена отверстиями 11, 11a, положения которых совпадают с соответствующими положениями индивидуальных полей 6, 6a на печатной плате 5. В указанных отверстиях 11, 11a расположены световоды 14, которые обеспечивают равномерную подсветку емкостных переключателей 3 или светящихся сегментов 2.

Над рамкой 10 расположена графическая фольга 12, на которой выполнены индивидуальные прозрачные графические символы, положения которых совпадают с соответствующими положениями отверстий 11, 11a для световода 14 в несущей рамке 10 под графической фольгой 12, которая дополнительно может быть защищена панелью 13. Также возможен вариант выполнения без графической фольги 12, в котором графические символы, предпочтительно, сформированы на нижней стороне панели 13 посредством печати.

На фиг. 2 показано поперечное сечение сегмента 2 семисегментного индикатора. Указанный сегмент подсвечивается СИДом 7 с боковым направлением излучения. СИД 7 расположен на печатной плате 5, которая формирует нижний предел выемки 19 указанного сегмента 2. Указанная полость ограничена на ее верхней стороне графической фольгой 12. Свет индивидуальных сегментов 2 отделен посредством несущей рамки 10. На одной стороне рамка ограничивает выемку 19 плоскостью 20 и на другой стороне рамка выполнена так, что она накрывает верхнюю сторону СИДа 7 ограничителем 21. Выемка 19 может быть снабжена световодом 14, выполненным из специального термоотверждаемого или отверждаемого ультрафиолетовым излучением прозрачного материала. Этот материал заливают в индивидуальные отверстия 11a несущей рамки 10, при этом указанные отверстия одновременно также представляют отверстия выемок 19 сегментов 2 и совпадают с расположением индивидуальных сегментов на печатной плате 5.

На фиг. 3 показан подсвечиваемый емкостный переключатель 3 в поперечном сечении, где световод 14 сформирован из специального материала, который отверждается посредством температуры ультрафиолетового излучения. Этот материал заливают в выемки 15. Основа выемки 15 покрыта токопроводящим слоем 6b датчика емкостного переключателя 3, при этом указанный слой выполнен в форме ячеистой структуры, как показано на фиг. 4. Этот слой закрыт защитным слоем 8. Указанный защитный слой 8, предпочтительно, белого цвета должен иметь толщину и вязкость, которые обеспечивают сохранение конфигурации выемок 18 токопроводящего слоя 6b, причем выемки должны быть заполнены жидким материалом. Выступы 17 световода 14 действуют как линзы и формируют неровную поверхность и совместно с белым защитным слоем 8 печатной платы представляют средство для рассеяния света (рефрактор) или средство для отражения света (рефлектор). Световой поток, испускаемый СИДами 7, таким образом, равномерно рассеивается в выемке 15 и равномерно освещает поверхность касания переключателя снизу. Черный защитный слой 9 между датчиками переключателей снижает проникновение света в смежные емкостные переключатели.

Материал, применяемый для изготовления световодов, например, может представлять собой термоотверждаемый Protavic PNU46202 или отверждаемый ультрафиолетовым излучением GE680.

Описанное изобретение также может применяться в других вариантах, например, в шаговом переключателе. Индивидуальные емкостные переключатели могут быть логически электрически связаны в комплект для функциональной ступенчатой установки необходимых величин.

Заявленное изобретение относится к блокам управления, содержащим светящиеся информационные сегменты для обозначения и подсвечиваемые емкостные переключатели, которые обеспечивают управление. Заявленный блок управления устройством содержит светящиеся информационные сегменты для обозначения и подсвечиваемые емкостные переключатели, которые подсвечиваются СИД с боковым направлением излучения. Блок управления может быть встроен в переднюю панель прибора или устройства, которое может быть бытовым прибором, автоматизированной системой управления, медицинским устройством или любым другим устройством или машиной, которой управляет человек. Блок управления устройством содержит печатную плату, на которой расположены поля емкостных переключателей и поля информационных сегментов. При этом поля емкостных переключателей сформированы, по существу, из токопроводящего слоя датчика. Несущая рамка, скомпонованная на печатной плате и непроницаемая для света, излучаемого СИДом с боковым направлением излучения, закрыта графической фольгой, на которой расположены графические символы для индивидуальных информационных сегментов и емкостных переключателей. На несущей рамке между печатной платой и графической фольгой сформированы выемки для информационных сегментов и выемки для емкостных переключателей. Причем указанные выемки заполнены световодным материалом, а графическая фольга может быть защищена панелью. Токопроводящий слой датчика емкостного переключателя сформирован в форме сетки, закрытой защитным слоем, предпочтительно белого цвета, и сопрягается со структурой сетки. На защитном слое расположен световод, который заполняет выемку и сопрягается с защитным слоем, таким образом, формируя ячеистый токопроводящий слой, которым формируется нижняя плоскость световода в форме множества подобных линзам выступов, тогда как выемка для сегментов сформирована так, что боковые плоскости наклонены и матированы для отражения света вверх. Выемка заполнена световодом. Технический результат – упрощение конструкции при одновременном повышении надежности, а также обеспечение наилучшего и максимально равномерного освещения элементов панели управления без какого-либо светового шума. 2 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Блок управления устройством, содержащий светящиеся информационные сегменты (2) для обозначающих и подсвечиваемых емкостных переключателей (3), который может быть встроен в переднюю панель (4) прибора или устройства, которое может быть бытовым прибором, автоматизированной системой управления, медицинским устройством или любым другим устройством или машиной, которой управляет человек, причем блок управления устройством содержит печатную плату (5), на которой расположены поля (6) емкостных переключателей (3) и поля (6a) информационных сегментов (2), причем указанные емкостные переключатели (3) и указанные информационные сегменты (2) подсвечиваются СИДом (7) с боковым направлением излучения, при этом поля (6) емкостных переключателей (3) сформированы, по существу, из токопроводящего слоя (6b) датчика, при этом несущая рамка (10) скомпонована на печатной плате (5), причем указанная рамка непроницаема для света, излучаемого СИДом (7) с боковым направлением излучения, при этом указанная несущая рамка (10) закрыта графической фольгой (12), на которой расположены графические символы для индивидуальных информационных сегментов (2) и емкостных переключателей (3), и на несущей рамке (10) между печатной платой (5) и графической фольгой (12) сформированы выемки (19) для информационных сегментов (2) и выемки (15) для емкостных переключателей (3), причем указанные выемки (15, 19) заполнены световодным материалом (14), и графическая фольга (12) может быть защищена панелью (13), отличающийся тем, что токопроводящий слой (6b) датчика емкостного переключателя (3) сформирован в форме сетки, закрытой защитным слоем (8), предпочтительно белого цвета, и сопрягается со структурой сетки, и тем, что на защитном слое (8) расположен световод (14), который заполняет выемку (15) и сопрягается с защитным слоем (8) и, таким образом, ячеистым токопроводящим слоем (6b), которым формируется нижняя плоскость световода (14) в форме множества подобных линзам выступов (17), тогда как выемка (19) для сегментов (2) сформирована таким образом, что боковые плоскости (20) наклонены и матированы для отражения света вверх, и при этом выемка (19) заполнена световодом (14).

2. Блок управления устройством по п. 1, отличающийся тем, что световод (14) выполнен из искусственного материала, который подвергнут термоотверждению или отверждению ультрафиолетовым излучением.

3. Блок управления устройством по п. 1, отличающийся тем, что индивидуальные емкостные переключатели могут быть логически электрически связаны в комплект для функциональной ступенчатой установки величин шагового переключателя.