电容式按钮接口组件的制作方法

以下描述的实施方式涉及触摸传感器，并且更具体地涉及电容式触摸传感器。

背景技术：

工业应用通常需要专用的仪器来控制过程。一种此类仪器是流量计，流量计可以用于测量流过管道的材料的质量流量、密度及其他特性，这些材料包括液体、气体、混合的液体和气体、悬浮在液体中的固体、包括气体和悬浮的固体的液体等。流量计可以用于测量流量(即通过测量通过流量计的质量流量来测量流量)，并且流量计还可以用于确定流束中各组分的相对比例。流量计例如可以通过由操作者可及的接口来提供遥测和状态。通过使用由流量计提供的数据，其他仪器比如阀和泵可以控制流过管道的材料。

流量计可以用于各种各样的工业应用中。因此，流量计经常需要满足各种各样的环境规格。例如，可能需要流量计在经受温度循环或腐蚀性环境的同时在高湿度下可靠地工作。可能还需要流量计在这些环境中接收由操作者输入的数据。为了输入数据，操作者通常按压接口上的按钮。由于环境条件，现有技术的接口中的按钮可能易于出现性能问题。例如，机械按钮可能会在高湿度环境下受到腐蚀。红外按钮可能需要校准例行程序才能在高温和低温下可靠运行。因此，通过现有技术的按钮输入的数据可能包括错误。

电容式触摸按钮解决了这些问题中的一些问题，因为电容式触摸按钮不包含铰接元件，并且电容式触摸按钮电子器件通过覆盖件而免受腐蚀。然而，为了使电容式按钮正常工作，电容式按钮需要用户的手指所接触的覆盖件与对用户的手指的存在进行检测的电容式按钮电极之间的接触。在具有会导致公差叠加的许多零部件的按钮组件中，可能难以确保电极在组装之后被相对于保护性覆盖件正确地定位。另外，过程环境通常包括振动，这可能会改变电极相对于电容式触摸按钮覆盖件的定位。因此，需要一种组装起来简单且便宜并且在各种各样的环境条件下提供可靠的对准和接触的电容式按钮接口组件。

技术实现要素：

提供了一种电容式按钮接口组件。该电容式按钮接口组件包括：壳体构件；电极板，该电极板联接至壳体构件；一个或更多个弹性构件，所述一个或更多个弹性构件定位在壳体构件与电极板之间；一个或更多个对准构件，所述一个或更多个对准构件联接至电极板，所述一个或更多个对准构件能够操作成将电极板相对于壳体构件对准；以及覆盖件，该覆盖件联接至壳体构件以在电极板上施加力。

提供了一种用于组装电容式按钮接口组件的方法。该方法包括：提供壳体构件；将具有第一端部和第二端部的一个或更多个弹性构件在第一端部处定位在壳体构件上；在所述一个或更多个弹性构件的第二端部处定位电极板；使用一个或更多个对准构件将电极板相对于壳体构件对准；以及将覆盖件联接至壳体构件，使得覆盖件与电极板接触并在电极板上施加力。

发明方面

在另一方面，所述一个或更多个对准构件中的每个相应的对准构件可以包括螺栓和螺母。

在另一方面，螺栓可以包括螺栓头，螺栓头在覆盖件联接至壳体构件时不与壳体构件接触。

在另一方面，螺母可以压配合到电极板中。

在另一方面，壳体构件可以包括一个或更多个对准构件座。

在另一方面，电容式按钮接口组件还可以包括一个或更多个弹簧帽，所述一个或更多个弹簧帽中的每个相应的弹簧帽定位在所述一个或更多个弹性构件中的相应的弹性构件与电极板之间。

在另一方面，壳体构件可以包括一个或更多个弹性构件座。

在另一方面，所述一个或更多个弹性构件可以在覆盖件未联接至覆盖件时被压缩至第一距离，并且所述一个或更多个弹性构件可以在覆盖件联接至覆盖件时被压缩至第二距离。

在另一方面，电容式按钮接口组件还可以包括联接至壳体构件的显示面板。

在另一方面，电极板可以构造成在电极板联接至壳体构件时包围显示面板的周缘。

在另一方面，使用一个或更多个对准构件将电极板相对于壳体构件对准还可以包括：将螺栓插入到壳体构件中的孔口中；以及将螺栓拧紧到定位在电极板中的螺母中。

在另一方面，该方法还可以包括将螺母压配合到电极板中。

在另一方面，螺栓头可以在覆盖件联接至壳体构件之后不再与壳体构件接触。

在另一方面，该方法还可以包括：沿着壳体构件的唇缘安置一个或更多个垫片；以及在使用所述一个或更多个对准构件将电极板相对于壳体构件对准之后移除所述一个或更多个垫片。

在另一方面，该方法还可以包括在所述一个或更多个弹性构件板中的每个相应的弹性构件的第二端部上定位弹簧帽。

在另一方面，壳体构件可以包括一个或更多个弹性构件座。

在另一方面，所述一个或更多个弹性构件可以在覆盖件未联接至覆盖件时被压缩至第一距离，并且所述一个或更多个弹性构件可以在覆盖件联接至覆盖件时被压缩至第二距离。

在另一方面，壳体构件还可以包括显示面板，并且该方法还可以包括使电极板围绕显示面板的周缘对准。

附图说明

在所有附图上，相同的附图标记表示相同的元件。应当理解的是，附图不一定按比例绘制。

图1描绘了根据示例的电容式按钮接口组件的前视平面图。

图2描绘了根据示例的壳体构件和电极板的立体图。

图3描绘了根据示例的壳体构件和电极板的分解立体图。

图4描绘了根据示例的壳体构件和电极板的另一分解立体图。

图5描绘了根据示例的具有弹簧帽的弹簧。

图6描绘了根据示例的具有螺母的螺栓。

图7描绘了根据示例的具有电极板的壳体构件的立体剖切图。

图8描绘了根据示例的电容式按钮接口组件的分解立体图。

图9描绘了根据示例的电容式按钮接口组件的剖切图。

图10描绘了根据示例的方法1000。

图11描绘了根据示例的方法1100。

具体实施方式

图1至图11和以下描述描绘了特定示例，以教示本领域技术人员如何制作和使用电容式按钮接口组件的实施方式的最佳模式。出于教示发明原理的目的，一些常规方面已被简化或省略。本领域技术人员将理解落入本说明书范围内的来自这些示例的变型。本领域技术人员将理解的是，以下描述的特征可以以各种方式组合以形成电容式触摸传感器的多个变型。因此，下面描述的实施方式不限于下面描述的特定示例，而是仅由权利要求及其等同物限定。

图1描绘了电容式按钮接口组件100的前视平面图。如可以看到的，电容式按钮接口组件100包括一个或更多个电容式触摸按钮102，所述一个或更多个电容式触摸按钮102定位在覆盖件(在图1中不可见)下方。电容式按钮接口组件100还可以包括显示面板104。

电容式按钮接口组件100可以允许用户经由电容式触摸按钮102来操作一个或更多个仪器。在示例中，电容式按钮接口组件100可以与仪器比如流量计一起使用以监控过程。电容式按钮接口组件100可以安装至壁或管架并且联接至流量计(未示出)，以监控材料特性比如流量、密度等。电容式按钮接口组件100也可以与流量计一体地安装。电容式按钮接口组件100还可以各种各样的环境条件下使用，这些环境条件包括危险的以及不受控制的环境、比如海上应用。除了从流量计接收数据之外，电容式按钮接口组件100还可以接收由操作者输入的数据。为了将数据输入到电容式按钮接口组件100中，操作者按压电容式按钮接口组件100，电容式按钮接口组件100会通过板来感测手指或其他物体、比如触针。

图2至图9描绘了电容式按钮接口组件100可以包括的各种部件。图2、图3、图4、图7和图8描绘了经组合的电极板和壳体构件组件200的不同视图。在图2和图7中，经组合的电极板和壳体构件组件200被完全组装。在图3和图4中，经组合的电极板和壳体构件组件200被拆卸。图5描绘了弹性构件212的细节，并且图6描绘了对准构件216的细节，该对准构件216在组装时是经组合的电极板和壳体构件组件200的一部分。图8描绘了覆盖件804、经组合的电极板和壳体构件组件200、以及联接构件802和806的分解立体图。图9描绘了完全组装的电容式按钮接口组件100的剖切图。

壳体构件202覆盖、保护或围封电容式按钮接口组件100的部件的至少一部分。图2、图3、图4、图7、图8和图9提供了示例壳体构件202的不同立体图。如在图4和图8中可以最佳地看到的，示例壳体构件202是框槽形状的。然而，如本领域技术人员将理解的，在其他示例中，壳体构件202的其他形状或形式也是可能的。

电容式按钮接口组件100还包括联接至壳体构件202的电极板204。电极板204包括基板，该基板具有设置在基板的表面上的用于电容式触摸按钮的至少一个电极。定位在电极板204上的一个或更多个电极联接至电容式触摸接口电路(未描绘)。图2、图3、图4、图8和图9提供了电极板的不同立体图。示例性电极板204被描绘为包括四个电极以形成四个电容式触摸按钮102，然而，这不意在是限制性的。在示例中，电极板204可以包括任何数目的电极。

电容式按钮接口组件100还包括定位在壳体构件202与电极板204之间的一个或更多个弹性构件212。在该示例中，所述一个或更多个弹性构件212包括三个螺旋弹簧。然而，在另外的示例中，弹性构件可以包括本领域技术人员已知的任何数目或类型的机械弹簧。图3、图4、图5、图7和图9提供了所述一个或更多个弹性构件212的不同立体图。

电容式按钮接口组件100还包括联接至电极板204的一个或更多个对准构件216。所述一个或更多个对准构件216能够操作成将电极板204相对于壳体构件202对准。在所描绘的示例中，所述一个或更多个对准构件216包括螺栓602和螺母604。图6提供了对准构件的细节，并且图3、图4、图7和图9提供了电容式按钮接口组件100内的所述一个或更多个对准构件的不同立体图。

在示例中，螺母604可以压配合到电极板204中，如图7中所描绘。

所述一个或更多个对准构件216可以帮助使电极板204相对于壳体构件202对准。在示例中，对准构件216可以为电极板204提供在平行于电极板204的方向上的对准。然而，在另外的示例中，对准构件216可以为电极板204提供在垂直于电极板204的方向上的对准。

当电极板204和壳体构件202的组件被组装时，如图2、图7、图8和图9中所描绘，所述一个或更多个弹性构件212定位在壳体构件202与电极板204之间。另外也至少部分地定位在壳体构件202与电极板204之间的所述一个或更多个对准构件216将电极板204相对于壳体构件202对准，并且在一些示例中，所述一个或更多个对准构件216将电极板204联接至壳体构件202。

电容式按钮接口组件100还包括联接至壳体构件的覆盖件804。覆盖件804可以包括任何介电材料，包括但不限于玻璃、塑料或丙烯酸。当覆盖件804组装在电容式按钮接口组件100内时，覆盖件804朝向弹性构件212在电极板上施加力。

在使用所述一个或更多个对准构件216将电极板204联接至壳体构件202之后但在安装覆盖件804之前，所述一个或更多个弹性构件212可以完全延伸或者被部分压缩至图7中所描绘的第一距离704。在示例中，当覆盖件804联接至壳体构件202时，所述一个或更多个弹性构件212可以被压缩至图9中所示的第二距离902。在示例中，第二距离902可以比第一距离704短。弹性构件212可以因此向电极板204施加力，从而使电极板204压靠覆盖件804，以提供足够的接触。

在示例中，从电极板204至壳体构件202的第一距离704可以通过在壳体构件的制造期间使用专用的固定件比如垫片而被设定为预定尺寸。第一距离704可以允许电容式按钮接口组件100适应堆叠件中的部件中的所有部件的公差的合理变化，以确保在最终组装时电极板204总是与玻璃的底侧接触。以此方式，可以保持电极板204与覆盖件804之间的接触，从而提供可靠的电容式触摸按钮。

在示例中，螺栓602可以包括螺栓头606，该螺栓头606在覆盖件804联接至壳体构件202时不再与壳体构件202接触。通过允许螺栓头606在覆盖件804被安装在电容式按钮接口组件100上时从壳体构件202移位，这可以允许电极板204更靠近于壳体构件202移动，从而在保持电极板204与覆盖件804之间的接触的同时适应公差的变化。

在示例中，电容式按钮接口组件100还可以包括显示面板104。在示例中，显示面板104可以包括本领域中已知的发光二极管显示器、等离子显示器面板、液晶显示器、阴极射线管显示器、电致发光显示器、电子纸显示器或任何其他显示器类型。显示面板104可以被用户用来从仪器接收遥测和状态或者用来导航命令接口。

在包括显示面板104的示例中，电极板204还可以构造成当电极板204联接至壳体构件202时包围显示面板的周缘。这可以允许显示器与按钮在一个无缝接口中齐平。

在示例中，电容式按钮接口组件100还可以包括一个或更多个弹簧帽214，所述一个或更多个弹簧帽214中的每个相应的弹簧帽定位在所述一个或更多个弹性构件212中的相应的弹性构件212与电极板204之间。图5中提供了示例弹簧帽214的细节。在示例中，所述一个或更多个弹簧帽214可以包括保护器部分502和联接部分504。联接部分504可以帮助将弹簧帽214联接或对准至弹性构件212。保护器部分502可以帮助避免在组装后当电容式按钮接口组件100由于仪器或环境噪声而经历振动时在所述一个或更多个弹性构件212与电极板204之间造成磨损。在示例中，一个或更多个弹簧帽214可以包括本领域技术人员已知的塑料、弹性体材料或任何其他材料。

在示例中，壳体构件202还可以包括一个或更多个弹性构件座702。例如，图7描绘了弹性构件座702的剖切图和细节。示例弹性构件座702包括联接至壳体构件202的筒体。然而，如本领域技术人员将理解的，其他形式的弹性构件座702也是可能的。

在示例中，壳体构件还可以包括一个或更多个对准构件座708。所述一个或更多个对准构件座708可以使电容式按钮接口组件100的组装更加容易，因为所述一个或更多个对准构件座708可以提供所述一个或更多个对准构件216的在将电极板204联接至壳体构件202之前的定位和对准。

在附图中提供的示例中，对准构件座708的细节在图7中提供，对准构件座708是位于壳体构件202的基部中的插入部孔口。该孔口被定尺寸为足够大以允许螺栓602的轴通过、但又足够小以提供用于使螺栓头606在其上搁置的唇缘。该插入部允许螺栓头606与壳体构件202的底表面齐平。然而，如本领域技术人员将理解的，其他对准构件座形式也是可能的。

在示例中，对准构件座708还可以包括联接至壳体构件202的筒体710。该筒体710可以在组装期间保持螺栓602对准，并且该筒体710可以被定尺寸为具有低于壳体构件202的唇缘706的高度。这在第二距离902小于第一距离704的情况下可以允许用于螺母604的间隙。在示例中，唇缘706和筒体710的顶部之间的高度差可以大于或等于螺母604的位于电极板204外部的部分的高度。

图10根据示例描绘了方法1000。方法1000可以用于组装电容式按钮接口组件100。

方法1000以步骤1002开始。在步骤1002中，提供壳体构件202。在示例中，壳体构件202可以由本领域已知的塑料、金属或任何其他材料形成。壳体构件202可以经由本领域技术人员已知的任何方法进行机加工、铸造、注射模制或成形。

方法1000继续进行步骤1004。在步骤1004中，将具有第一端部218a和第二端部218b的一个或更多个弹性构件212在第一端部218a处定位在壳体构件202上，如可以在图7的细节中所见。

例如，图4描绘了经组合的电极板和壳体构件组件200的分解图。可以看到，弹性构件212具有朝电极板204的方向的第二端部218b和朝壳体构件202的方向的第一端部218a。这种布置结构还可以在图7的细节中看到。

方法1000继续进行步骤1006。在步骤1006中，在所述一个或更多个弹性构件的第二端部218b处定位电极板。

方法1000继续进行步骤1008。在步骤1008中，使用一个或更多个对准构件216将电极板204相对于壳体构件202对准。例如，如图7中所示，螺栓602已经被拧入到壳体构件202中的对准构件座708中并且联接至螺母604，螺母604被压配合到电极板204中。

方法1000继续进行步骤1010。在步骤1010中，将覆盖件804联接至壳体构件202，使得覆盖件804与电极板204接触并向电极板204施加力。

在示例中，可以首先使用第二联接构件806将覆盖件804附接至第一联接构件802。例如，图8描绘了联接构件802和806、覆盖件804、以及经组合的电极板和壳体构件组件200的未组装视图，并且图9描绘了经组装的联接构件802和806、覆盖件804、以及经组合的电极板和壳体构件组件200的剖切图。示例联接构件802和806是环状的且带螺纹的。覆盖件804可以插入到第一联接构件802中，并且第二联接构件806可以被拧入到第一联接构件802中以将覆盖件804紧固在这些联接构件内。

在示例中，可以将经组合的电极板和壳体构件组件200定位在仪器壳体904中，如可以在图9中看到的。然后，可以通过将第一联接构件802的螺纹旋转到仪器壳体904的螺纹中来将经组合的覆盖件804和联接构件802、806组件联接至仪器壳体904。因此，可以将覆盖件804朝向堆叠件中的电极板204移动，从而对电极板204施加压力。这可以使所述一个或更多个弹性构件212的长度从第一距离704缩短至第二距离902，并且可以确保电极板204与覆盖件804之间的稳固接触。

在示例中，方法1000还可以包括图11中描绘的方法1100的步骤中的任何步骤。例如，方法1000可以包括步骤1101。在步骤1102中，可以在所述一个或更多个弹性构件212中的每个相应的弹性构件212的第二端部218b上定位弹簧帽214。例如，如图3、图5、图7和图9中可以看到的，弹簧帽214定位在弹性构件212的端部处。

方法1000还可以包括步骤1104。在步骤1104中，可以将螺母604压配合到电极板204中。例如，如图6和图7中可以看到的，螺母604被压配合到电极板204中。

在示例中，方法1000可以包括步骤1105和步骤1111。在步骤1105中，可以沿着壳体构件的唇缘706安置一个或更多个垫片。例如，可以在步骤1008之前定位所述一个或更多个垫片(未图示)，以帮助保持从电极板204至壳体构件202的表面的预定的第一距离704。

在步骤1111中，可以将所述一个或更多个垫片移除。例如，可以在步骤1008之后将所述一个或更多个垫片移除。由经组合的电极板和壳体构件组件200所保持的第一距离704可以帮助允许电容式按钮接口组件100适应来自构成部件中的所有部件的公差的合理变化，从而确保电极板204保持与覆盖件804的底侧接触。

方法1000还可以包括步骤1106。在步骤1106中，可以使电极板204围绕显示面板104的周缘对准。例如，图2和图9分别描绘了电极板204和显示面板104的立体图和横截面图。

在示例中，步骤1008还可以包括步骤1108和步骤1110。在步骤1108中，可以将螺栓拧入到壳体构件中的孔口中。在步骤1110中，可以将螺栓拧紧到定位在电极板中的螺母中。

在示例中，方法1000可以提供的是，可以在覆盖件804未联接至电极板204时将所述一个或更多个弹性构件212压缩至第一距离704，并且在覆盖件804联接至电极板204时将所述一个或更多个弹性构件212压缩至第二距离902。在示例中，第一距离704大于第二距离902。例如，图7描绘了在无覆盖件804的情况下的经组合的电极板和壳体构件组件200。第一距离704除了包括壳体构件202的唇缘706与电极板204之间的预定距离之外还至少包括壳体构件202的与弹性构件212接触的部分与壳体构件202的唇缘706之间的距离。图9描绘了完全组装的电容式按钮接口组件100和第二距离902。

通过在安装覆盖件804时将所述一个或更多个弹性构件212从第一距离704压缩至第二距离902，可以适应电容式按钮接口组件100的部件中的大量的公差，从而确保电极板204在组装后在有挑战性的过程条件下保持与覆盖件804接触。

在示例中，方法1000可以提供的是，在覆盖件804联接至壳体构件202之后，螺栓602的螺栓头606不再与壳体构件202接触。这可以允许螺栓602和一个或更多个对准构件216在覆盖件804被组装之前保持第一距离704间隔，并且可以允许螺栓602和一个或更多个对准构件216在覆盖件804被安装之后提供在电极板204与覆盖件804之间实现可靠接触所需的任何第二距离902间隔。

以上实施方式的详细描述不是发明人所构想的要落入本说明书的范围内的所有实施方式的详尽描述。实际上，本领域技术人员将认识到，上述实施方式中的某些要素可以被不同地组合或消除以创建更多的实施方式，并且这种更多的实施方式落入本说明书的范围和教示中。对于那些本领域普通技术人员也将明显的是，上述实施方式可以全部或部分地被组合以在本说明书的范围和教示内创建另外的实施方式。

因此，尽管本文出于说明性目的描述了具体实施方式，但是如相关领域技术人员将认识到的，在本说明书的范围内可以进行各种等同修改。本文提供的教示可以被应用于其他触摸传感器，而不仅是应用于以上所描述的和在附图中所示的各实施方式。因此，上述实施方式的范围应当由所附权利要求确定。