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1. (CN1989694) Touch key and induction heating cooking device employing the same
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触摸键及使用触摸键的感应加热调理器


技术领域
本发明涉及触摸键以及使用触摸键的感应加热调理器。
背景技术
图9为日本特開2003-224459号公报所披露的现有触摸键1001的框图。由玻璃等 表面平整的电绝缘体所形成的面板部1的一面上配置有电极部2。面板部1的另一面上则 配置有与电极部2相向对置的电极部3,并由面板部1与电极部2、3一起形成电容器。振 荡部4输出高频电压,并对电极部3加上该高频电压。振荡部4具有高输出阻抗。当用导 电体即手指9触摸电极部2时,电极部3通过面板部1、电极部2、手指9旁路而接地, 电极部3处的高频电压低于未用手指触摸时的电压。整流部5使振荡部4输出的高频电压 即对电极部3加上的高频电压通过整流平滑变换为直流电压输出给分压部12。该直流电压 在未触摸电极部2时高于触摸到电极部2时。分压部12将整流部5输出的直流电压分压, 输出给判定部13的是绝对值小于整流部5输出的直流电压的低直流电压。判定部13一旦 所输入的直流电压变化便对其变化前后的电位运算电位差。于是,判定部13当该电压差 大于等于规定值时便判定用手指9触及电极部2。由于整流部5输出的直流电压其绝对值 较大,所以这样输入判定部13的话有时会损坏判定部13或造成误动作。为了防止上述情 况,利用分压部13对整流部5输出的电压进行分压以降低至规定的电平。
图10示出振荡部4输出的高频电压。时刻T0以前手指9未触摸电极部2,而时刻 T0以后手指9持续触及电极部2。时刻T0以前手指9未触摸电极部2,振荡部4输出电压 Vosc101。时刻T0以后手指9触摸到电极部2,因而振荡部4输出其振幅小于电压Vosc101 的Vosc102。图11示出整流部5输出的直流电压。手指9未触摸电极部2时的电压V10, 是将图10所示的时刻T0以前的电压Vosc101变换为直流电压的电压。手指9触及电极部 2的、时刻T0以后的电压V11则是将图10所示的电压Vosc102变换为直流电压的电压。 由手指9触摸到电极部2而产生电压V10和V11的电压差ΔV6。
判定部13通常由微机等耐过大输入较弱的半导体器件构成,所以对输入判定部13 的电压进行限制相当重要,图11示出判定部13输入电压的上限电压Vk。整流部5的输出 电压由于高于上限电压Vk,因而不能输入判定部13。
图12示出分压部12输出的电压。分压部12将整流部5输出的电压V10、V11分压 来分别输出电压V12、V13。判定部13检测电压V12、V13的电位差ΔV7,当电位差Δ V7大于等于规定值时判定手指9触摸到电极部2。
具有触摸键1001的调理器,由于能够看着调理食物来操作,所以使用非常方便。
对于触摸键1001来说,由于电压V12、V13的电位差ΔV7与电压V10、V11同样 经过分压,因而小于电位差ΔV6。由于电位差ΔV6变小,所以判定部13对手指9接触电 极部3状况的判定灵敏度降低。
发明内容
触摸键检测物体接触的状况。该触摸键具有:该物体能够接触的电极部;对电极部 加上高频电压的振荡部;对该高频电压进行整流平滑来输出直流电压的整流部;产生基准 电压的基准电压发生部;从整流部输出的直流电压当中减去基准电压的减法运算部;以及 根据减法运算部输出的电压的变化判定物体触及电极部的判定部。
这种触摸键能够对物体触及电极的状况进行高灵敏度的检测,同时可提高判定部的 可靠性。
附图说明
图1为本发明实施方式1至实施方式3的触摸键的框图;
图2示出实施方式1至实施方式3的触摸键的振荡部的输出电压;
图3示出实施方式1至实施方式3的触摸键的整流部的输出电压;
图4示出实施方式1至实施方式3的触摸键的减法运算部的输出电压波形;
图5为本发明实施方式4及实施方式5的触摸键的框图;
图6示出实施方式4及实施方式5的触摸键的整流部的输出电压;
图7示出实施方式4及实施方式5的触摸键的微分部的输出电压;
图8为本发明实施方式6的感应加热调理器的概要示意图;
图9为现有触摸键的框图;
图10示出现有触摸键的振荡部的输出电压;
图11示出现有触摸键的整流部的输出电压;
图12示出现有触摸键的分压部的输出电压。
(标号说明)
1面板部、2电极部、3电极部、4振荡部、5整流部、6减法运算部、7基准电压发 生部、8判定部、9手指(物体)、10微分部、11判定部、
具体实施方式
(实施方式1)
图1为本发明实施方式1的触摸键501的框图。由玻璃、陶瓷等表面平整的电绝缘 体所形成的面板部1的一面上配置有电极部2。面板部1的另一面上配置有与电极部2相 向对置的电极部3,由面板部1与电极部2、3一起形成电容器。振荡部4输出高频电压, 对电极部3加上该高频电压。振荡部4具有高输出阻抗。当导电的物体即手指9触摸到电 极部2时,电极部3通过面板部1、电极部2、手指9旁路而接地,电极部3处的高频电 压低于未用手指9触摸时的电压。整流部5使振荡部4输出的高频电压即对电极部3加上 的高频电压通过整流平滑变换为直流电压输出给减法运算部6。整流部5输出的直流电压 在未触摸电极部2时高于触摸到电极部2时。基准电压发生部7产生规定的直流电压即基 准电压。减法运算部6从整流部5输出的直流电压减去基准电压,对判定部8输出绝对值 小于整流部5输出的直流电压的低直流电压。判定部8一旦所输入的直流电压变化便对其 变化前后的电位运算电位差。于是,判定部8当该电压差大于等于规定值时便判定用手指 9触及电极部2。电源51对振荡部4、整流部5、减法运算部6、判定部8、以及基准电压 发生部7供电。
图2示出整流部4输出的高频电压。时刻T0以前手指9未触摸电极部2,而时刻T0 以后手指9持续触及电极部2。时刻T0以前手指9未触摸电极部2,振荡部4输出电压Vosc1。 时刻T0以后手指9触摸到电极部2,因而振荡部4输出其振幅小于电压Vosc1的Vosc2。
图3示出整流部5输出的直流电压。手指9未触摸电极部2时的电压V1,是将图2 所示的时刻T0以前的电压Vosc1变换为直流电压的值。手指9触摸过电极部2的时刻T0 以后的电压V2,则是将图2所示的电压Vosc2变换为直流电压的值。V1和V2的电压差 ΔV1随手指9触摸到电极部2而产生。
图4示出减法运算部6输出的直流电压。减法运算部6从整流部5输出的电压V1、 V2减去基准电压发生部7输出的规定的基准电压来分别输出电压V3、V4。电压V3、V4 的电位差与电压V1、V2的电位差ΔV1相同。判定部8检测电压V3、V4的电位差ΔV1, 并当电位差ΔV1大于等于规定值时判定手指9触摸到电极部2。
另外,整流部5输出的电压从电压V2开始变高时,判定部8对电压V4和从电压 V4开始变高的电压检测电位差,并当该电位差大于等于规定值时判定手指9移离了电极部 2。
判定部8通常由微机等耐过大输入较弱的半导体器件构成,所以对向判定部8输入 的电压进行限制相当重要,图3和图4示出判定部8输入电压的上限即最大容许输入电压 Vk。一旦将高于电压Vk的电压V1、V2输入判定部8,会产生损坏判定部8、或有误动作 等问题。这种情况下,判定部8具有0V至最大容许输入电压Vk的输入电压容许范围Vr。 实施方式1的触摸键501,可利用减法运算部在电位差ΔV1不变的情况下降低其绝对值电 平,来抑制电压V3、V4使之小于等于容许输入电压Vk,该绝对值电平落入判定部8的输 入电压容许范围Vr内。通过让大于图12所示的现有的触摸键1001的电位差ΔV7的电位 差ΔV1输入判定部8,能够获得高灵敏度、高可靠性的触摸键501,同时能够将减法运算 部6的输出电压抑制于输入至判定部8的输入电压的容许范围Vr以内,使其可靠性提高。
(实施方式2)
实施方式2的触摸键,与图1所示的实施方式1的触摸键在基准电压发生部7的动 作方面有所不同,而其他构成、动作均相同,故其说明从略。基准电压发生部7输出的基 准电压,必须小于等于图3所示的手指9触摸到电极部2时的电压V2。基准电压过小的话, 手指9未触摸电极部2时的电压V1便不会小于等于判定部8的容许输入电压Vk,判定部 8就会故障或误动作。实施方式2中,由手指9触摸到电极部2时的电压V2决定基准电压 发生部7输出的基准电压。举例来说,设定使得从电压V2减去基准电压的、图4所示的 电压V4为0V。由此可极力降低手指9未触摸电极部2时减法运算部6所输出的电压V3。 这样,能够根据电压V2对基准电压进行最佳的确定,使得减法运算部6输出的电压落入 判定部8的输入电压的容许范围Vr以内,可获得检测灵敏度高、可靠性好的触摸键。
(实施方式3)
实施方式3的触摸键,与图1所示的实施方式1的触摸键在基准电压发生部7的动 作方面有所不同,而其他构成、动作均相同,故其说明从略。
振荡部4输出的高频电压Vosc1、Vosc2的振幅有时随电源51加到振荡部4上的电 压而变化。振荡部4中图2所示的输出电压Vosc1、Vosc2其振幅一旦变小,图3所示的电 压V1、V2便降低,电位差ΔV1也变小,使得手指9触摸到电极部2时的检测灵敏度降低。
实施方式3中由加到振荡部4上的电源电压确定基准电压发生部7输出的基准电压。 电源51加到振荡部4上的电源电压较低时振荡部4输出的高频电压Vosc1、Vosc2的振幅 变小的情况下,基准电压发生部7将基准电压设定得较低,振荡部4的电源电压变高时, 基准电压发生部7将基准电压设定得较高。根据加到振荡部4上的电源电压对基准电压发 生部7输出的基准电压进行最佳的确定,使得减法运算部6输出的电压落入判定部8的输 入电压的容许范围Vr以内。由此,能够减小电压V3、V4因电源电压的变动而引起的变动, 可获得检测灵敏度高、且判定部8无故障、无误动作的可靠性好的触摸键。
(实施方式4)
图5为实施方式4的触摸键502的框图。由玻璃、陶瓷等表面平整的电绝缘体所形 成的面板部1的一面上配置有电极部2。面板部1的另一面上配置有与电极部2相向对置 的电极部3,由面板部1与电极部2、3一起形成电容器。振荡部4输出高频电压,对电极 部3加上该高频电压。振荡部4具有高输出阻抗。当导电的物体即手指9触摸到电极部2 时,电极部3通过面板部1、电极部2、手指9旁路而接地,电极部3处的高频电压低于 未用手指9触摸时的电压。整流部5使振荡部4输出的高频电压即对电极部3加上的高频 电压通过整流平滑变换为直流电压输出给微分部10。整流部5输出的直流电压在未触摸电 极部2时高于触摸到电极部2时。微分部10对整流部5输出的直流电压进行微分输出给 判定部11。判定部11当微分部10的输出电压下降时判定手指9触摸电极部2,而当微分 部10的输出电压上升时判定手指2移离了电极部9。
也就是说,判定部11根据微分部10的输出电压判定手指9的接触,所以不必考虑 输入判定部11的电压的绝对值。
图6和图7分别示出整流部5和微分部10输出的电压。这里,时刻T1以前手指9 未触摸电极部9。时刻T1至时刻T2手指2触及电极部9,时刻T2以后手指9移离电极部 2。利用振荡部4输出的高频电压,整流部5在时刻T1以前输出电压V5,时刻T1至T2 输出低于电压V5的电压V6,时刻T2以后输出电压V5。微分部10在时刻T1以前输出电 压V9。时刻T1手指9触摸到电极部2时,整流部5输出的电压从电压V5降至电压V6, 微分部10输出下降的脉冲电压V7。输出脉冲电压V7以后微分部10输出电压V9。时刻 T2使手指9移离电极部2时,整流部5的输出电压从电压V6升至电压V5,微分部10输 出上升的脉冲电压V8。一旦对整流部5输出的电压进行微分便产生从0V下降或上升的脉 冲。由微机等构成的判定部11通常不能输入低于接地电位(例如0V)的低电压。电压V9 为加到微分部10对整流部5输出电压的微分值上的偏置电压。电压V9设定为脉冲电压 V8不超过判定部11的输入限制电压Vk,而脉冲电压V7不低于0V。判定部11当所输入 的电压下降时便判定手指9触摸到电极部2,而所输入的电压上升时则判定手指9移离了 电极部2。由此,可获得检测灵敏度高、且判定部8无故障、无误动作的可靠性好的触摸 键502。
(实施方式5)
实施方式5的触摸键,与图5所示的实施方式4的触摸键502在判定部11的动作方 面有所不同,而其他构成、动作均相同,故其说明从略。实施方式4中,判定部11当所输 入的电压下降时便判定手指9触摸到电极部2,而所输入的电压上升时则判定手指9移离 了电极部2。实施方式5中,判定部11检测微分部10的输出电压V7和电压V9的电位差 ΔV4即下降值、以及电压V8和电压V9的电位差ΔV5即上升值。只要检测出的电位差Δ V4、ΔV5小于等于规定值,判定部11便将其忽略不计。具体来说,实施方式5中判定部 11当所输入的电压下降而且下降的变动值ΔV4大于等于规定值时,便判定手指9触摸到 电极部2。而判定部11当所输入的电压上升而且上升的变动值ΔV5大于规定值时,则判 定手指9移离了电极部2。由此,不会因噪声而误动作,可获得检测灵敏度高、且判定部 也无故障、无误动作的可靠性好的触摸键。
(实施方式6)
图8为本发明实施方式6的感应加热调理器600的概要示意图。感应加热调理器600 包括机柜601、感应加热部602、以及图1至图4所示的实施方式1至实施方式3的触摸 键501。感应加热部602具有产生大于等于20kHz的高频磁场的加热线圈和逆变器。机柜 601具有由陶瓷所形成的顶板601A。顶板601A上表面靠近用户的一侧设置有电极部2, 顶板的下表面则设置有电极部3。顶板601A由绝缘体形成,并起到图1和图5所示的面板 部1的作用。
用户为了对感应加热部602发送加热开始/停止等指令而用手指9触摸触摸键501的 电极部2,判定部8便判定手指9触摸到电极部2。根据判定部8的判定结果向感应加热 部602发送该指令。感应加热部602根据该指令利用高频磁场对顶板601A上载置的被加 热物即锅具603进行感应加热。
感应加热调理器600可以看着被加热物即锅具603内的调理食物操作触摸键501。尤 其是调理过程中触摸电极部2操作触摸键501的情况下,要求电极部2受到污染或手指9 受到污染、需轻轻触摸电极部2等时候具有较高的检测灵敏度。另外,尤其是感应加热调 理器,加热线圈、逆变器所产生的较强的高频磁场、开关噪声等在极近位置发生,所以要 求较高的抗噪性能。触摸键501,如上所述检测灵敏度高,不易受到噪声影响,所以可获 得一种在调理过程中能够看着调理食物操作的使用方便且可靠性好的感应加热调理器 600。
感应加热调理器600也可以具有图5至图7所示的实施方式4至实施方式5的触摸 键502来替代触摸键501。
实施方式1至实施方式5的触摸键501、502不仅能用于感应加热调理器,也能用于 微波炉等家电设备或各种电器,具有同样的效果。
另外,本发明并不限于实施方式1至实施方式6。
(工业实用性)
本发明的触摸键由于灵敏度高、并具有高可靠性、抗干扰性,所以适用于感应加热 调理器、微波炉等家电设备或各种电器。