CN101558689A

CN101558689A - 用于照明控制的触摸屏致动器组件

Info

Publication number: CN101558689A
Application number: CNA2007800308010A
Authority: CN
Inventors: G·阿尔托宁; J·尼尔胡夫
Original assignee: Lutron Electronics Co Inc
Current assignee: Lutron Electronics Co Inc
Priority date: 2006-06-20
Filing date: 2007-06-19
Publication date: 2009-10-14
Also published as: WO2008005178A2; CA2656145A1; CA2656145C; EP2033498B1; US20070291010A1; EP2033498A2; US7791595B2; WO2008005178A3; MX2008016364A

Abstract

本发明公开一种用于负载控制装置的用户接口，该负载控制装置包括罩板、触敏装置以及触敏致动器。该触敏致动器容纳在罩板的开口中并且包括多个用于致动触敏装置的集力器。触敏致动器的前表面用于由该负载控制装置的用户致动，以使得触敏致动器将来自触敏致动器前表面的力传送到触敏装置。优选地，触敏致动器沿着线性轴设置在负载控制装置的面板的开口中。负载控制装置用于对触敏致动器的致动做出响应以控制所连接的电负载。负载控制装置还包括安装在触敏致动器正后方并且位于触敏装置上方的多个状态指示器。

Description

用于照明控制的触摸屏致动器组件

技术领域

本发明涉及一种用于控制从功率源传输到电负载的功率量的负载控制装置。更具体地说，本发明涉及一种具有触敏装置的触摸调光器(dimmer)。

背景技术

常规的两线调光器具有两个端子：用于连接到交流(AC)电源的“火线”端子和用于连接到照明负载的“调光火线”端子。标准调光器使用诸如双向晶闸管或场效应晶体管(FET)的一个或多个半导体开关来控制被传输到照明负载的电流，从而控制光的亮度。半导体开关一般被耦合在调光器的火线端子和调光火线端子之间。

智能的壁装式调光器包括用户接口，所述用户接口一般具有用于接收用户输入的多个按钮以及用于向所述用户提供反馈的多个状态指示器。这些智能调光器一般包括微控制器或其它处理装置，用于向终端用户提供一组高级的控制特征和反馈选项。在1993年9月28日授权的发明名称为“LIGHTING CONTROL DEVICE(照明控制装置)”并且专利号为5,248,919的共同转让的美国专利中非常详细地描述了智能调光器的示例，在此将其全部引用以供参考。

图1是用于控制从AC功率源传输到照明负载的功率量的现有智能调光器开关10的用户接口的正视图。如图所示，调光器开关10包括面板12、罩板14、用于选择由所述调光器开关10控制的照明负载(未示出)的光亮度的期望等级的亮度选择致动器16以及控制开关致动器18。亮度选择致动器16的上部16A的致动增加或提高照明负载的光亮度，而亮度选择致动器16的下部16B的致动减少或降低所述光亮度。亮度选择致动器16可以控制摇臂开关、两个单独的按压开关等。控制开关致动器18可以控制按压开关或任何其它适合类型的致动器并且一般在被按压时向用户提供触觉和听觉反馈。

智能调光器10还包括采用诸如发光二极管(LED)的多个光源20形式的亮度等级指示器。光源20可以被布置为阵列形式(诸如如同所示的线性阵列)，代表被控制的照明负载的光亮度等级范围。照明负载的亮度等级可以在从最小亮度等级到最大亮度等级的范围内变动，所述最小亮度等级优选地是最低可见亮度，但是可以为零或者“完全关闭”，所述最大亮度等级一般是“完全打开”。光亮度等级一般被表示为完全亮度的百分比。从而当照明负载打开时，光亮度等级可以在从1％到100％的范围内变动。

通过根据光亮度等级来点亮光源20中所选择的一个，相对于当一个或多个被控制的灯打开时的范围，所点亮光源在阵列内的位置提供了光亮度的视觉指示。例如，在图1中示出了七个LED。点亮阵列中最上面的LED将给出光亮度等级处于最大或接近最大的指示。点亮中央LED将给出光亮度等级大约在中间范围的指示。另外，当被控制的一个或多个灯关闭时，以低照度等级点亮所有光源18，而以较高照度等级点亮在打开状态下表示当前亮度等级的LED。这使光源阵列能够在黑暗环境中更易于被肉眼所察觉，这有助于用户在黑暗房间内定位开关，例如以便致动所述开关以控制房间内的灯，并且在等级指示LED和剩余LED之间提供足够的对比度以使用户能够一眼就察觉出相对亮度等级。

触摸调光器(或“zip”调光器)在本领域中是公知的。触摸调光器通常包括触摸操作输入装置，诸如电阻性或电容性触摸板。触摸操作装置对在该装置表面上的点致动的力和位置做出响应并且随后控制调光器的半导体开关。在1993年3月23日授权的发明名称为“TOUCH-OPERATEDPOWER CONTROL(触摸操作功率控制)”并且专利号为5,196,782的共同转让的美国专利中非常详细地描述了触摸调光器的示例，在此通过全部引用加以结合以供参考。

图2是现有触摸操作装置30，特别是薄膜分压器，的截面图。导电元件32和电阻元件34被间隔框架36共同延伸地支撑并且相互邻近。将输入电压V_IN施加到电阻元件34两端以便跨过其表面提供电压梯度。当沿着导电元件32在点38处施加压力(借助手指等)时，导电元件沿着电阻元件34的表面向下弯曲并且电接触相应的点，提供输出电压V_OUT，该输出电压的值在输入电压V_IN和地电势之间。当压力被释放时，导电元件32恢复其原始形状并且变得与电阻元件34电绝缘。触摸操作装置30的特征在于导电元件32与电阻元件34之间的接触电阻R_CONTACT。接触电阻R_CONTACT取决于触摸操作装置30的致动力并且一般对于正常致动力来说基本上很小。

图3是现有触摸调光器40的用户接口的透视图。调光器40包括触摸操作装置30，其位于面板42的正后方。面板42包括位于触摸操作装置30的导电元件32正上方的柔性区域44以允许用户通过所述面板42来致动所述触摸操作装置。常规的相控调光电路位于外壳46内并且根据施加到柔性区域44上的可选点的压力来控制从源到负载的功率。面板42可以包括可选的标记48、50、52，以分别表明柔性区域44的位置、负载的最低可到达亮度等级以及“断电控制”的位置。可选的LED阵列54提供负载亮度等级的视觉指示。当所述负载是光源时，优选地在点亮的LED的数目与相应的所察觉的光等级之间存在线性关系。柔性区域44可以可选地包括透光区域，通过该区域LED阵列54可视。

发明内容

根据本发明，提供一种用于电子控制系统的控制结构，用于产生到电负载的可变输出电信号以可控地改变所述负载的输出，所述控制结构包括：(1)包含控制电子部件的封闭体积；(2)在所述封闭体积的一个表面上的盖板，该盖板具有平坦的前表面并且在该平坦的前表面中具有矩形开口；(3)伸长的触摸板，其设置在所述矩形开口中并耦合所述控制电子部件，并且适于产生输出信号，所述输出信号与所述触摸板的长度内由操作者触摸的所述触摸板的位置有关；以及(4)所述触摸板具有超过约2.5英寸的长度，小于约3/16英寸的宽度以及在所述盖板的表面上方小于3/32英寸的高度。

根据本发明的第二实施例，提供一种用于控制从源至负载的功率的系统，包括以下的组合：(1)盖板，其具有带矩形开口的前表面；(2)在所述矩形开口后面的具有可接触连续表面区域的触摸板，用于对沿着所述区域的长度上的任意位置施加的压力做出响应以提供信号，所述信号具有至少一个特性，所述特性是施加有所述压力的所述区域上的实际位置的函数；(3)电路装置，用于根据所述信号调整从所述源提供给所述负载的所述功率；以及(4)所述触摸板具有超过约3.5英寸的长度，约0.186英寸的宽度以及在所述盖板的表面上方约0.057英寸的高度。

另外，本发明提供一种用于电子控制系统的控制结构，用于产生到电负载的可变输出电信号以可控地改变所述负载的输出。所述控制结构包括：(1)包含控制电子部件的封闭体积；(2)面板，具有窄且伸长的槽；(3)伸长的触摸屏，其至少部分地与所述窄且伸长的槽共同延伸且宽于所述槽，并且所述伸长的触摸屏被支撑在所述面板的后表面的后方并且与所述面板的后表面分隔开；(4)安装在所述伸长的触摸屏顶部并与该伸长的触摸屏共同延伸的薄的状态指示器支撑板；(5)多个状态指示器，其沿着集中于所述窄且伸长的槽的投影中心的直线安装在所述薄的状态指示器支撑板上；(6)柔性致动器部件，其包括延伸的薄凸缘，所述凸缘具有从其一个表面延伸的中心延伸部，所述凸缘位于所述状态指示器支撑板上方并且所述中心延伸部延伸通过所述伸长槽并且位于所述面板的前表面之上，所述中心延伸部在每一个所述状态指示器的位置处在其底表面上具有余隙，从而所述柔性致动器可在沿着其长度方向上的任意位置处被按压以在所述触摸屏上的相关位置处将压力施加到所述触摸屏；(7)多个光导管，其垂直地延伸通过所述中心延伸部并具有与各自的所述状态指示器的顶表面相邻且分隔开的底表面，并且该多个光导管在所述中心延伸部的外表面处具有顶端；以及(8)电路装置，将所述触摸屏耦合到所述状态指示器，以对在触摸屏的临近位置处施加到触摸屏的压力做出响应而点亮各自的所述状态指示器。

本发明还提供了一种状态指示器和用于将所述状态指示器的光传导到远端位置的光导管的组合，所述状态指示器对其上电做出响应而产生具有与其输出表面垂直的轴的锥形光；所述光导管具有与所述状态指示器输出表面平行并分隔开的输入端表面；所述端表面在轴向位置处与所述锥形光交叉，以使得在所述轴向位置处所述锥形光的交叉的全部区域是这样的：即，所交叉的锥形的全部区域与所述光导管的所述输入端表面的全部区域对准。

本发明的其它特征及优点通过以下参照附图的说明描述中将变得显而易见。

附图说明

图1是现有调光器的用户接口的正视图；

图2是现有触摸操作装置的截面图；

图3是现有触摸调光器的用户接口的透视图；

图4A是根据本发明的触摸调光器的透视图；

图4B是图4A的触摸调光器的正视图；

图5A是图4A的触摸调光器的罩板和触敏装置的部分装配截面图；

图5B是图5A的罩板和触敏装置的部分分解截面图；

图6示出了组件的力分布和图4A的触摸调光器的累积力分布；

图7是图4A的触摸调光器的简化框图；

图8是根据本发明第一实施例的图7的触摸调光器的稳压电路和使用检测电路的简化示意图；

图9是图7的触摸调光器的可听声发生器(audible sound generator)的简化示意图；

图10是由图4A的调光器的控制器所执行的触摸调光器过程的流程图；

图11是图10的触摸调光器过程的空闲过程的流程图；

图12A和12B是图10的触摸调光器过程的活动保持过程的流程图；

图13是图10的触摸调光器过程的释放过程的流程图；

图14A和14B是根据本发明第二实施例的用于图4A的触摸调光器的四线触敏装置和控制器的电路的简化示意图；

图15是根据本发明第三实施例的用于图4A的触摸调光器的四线触敏装置和控制器的电路的简化示意图；

图16A是根据本发明第四实施例的触摸调光器的透视图；

图16B是图16A的触摸调光器的正视图；

图17A是图16B的触摸调光器的底部截面图；

图17B是图17A的底部截面图的局部放大图；

图18A是图16B的触摸调光器的左侧截面图；

图18B是图18A的左侧截面图的局部放大图；

图19是图16A的调光器的显示印刷电路板的透视图；以及

图20是根据本发明第五实施例的薄触敏致动器的底部截面图的局部放大图。

具体实施方式

当结合附图阅读时将更好地理解上述概要以及以下对优选实施例的详细说明。为了说明本发明，附图中仅示出了目前优选的实施例，其中在几幅视图中相同的附图标记表示类似的部件，然而应当理解，本发明并不限于所公开的具体方法和手段。

图4A和4B分别是根据本发明的触摸调光器100的透视图和正视图。调光器100包括面板102，即盖板，该面板具有平坦的前表面103和开口104。开口104可以限定行业标准定义的开口，诸如传统开口或装饰开口，或者如图4A所示的另一独特大小的开口。具有平坦的触敏前表面108的罩板106穿过面板102的开口104延伸。罩板106的前表面108位于触敏装置110(如图5A和5B中所示)，即触敏元件，的正上方，以使得调光器100的用户通过按压罩板106的前表面108来致动触敏元件110。如图4A所示，罩板106的前表面108基本上与面板102的前表面103平齐，即，罩板106的前表面108的平面与面板102的前表面103的平面共面。然而，罩板106可以穿过面板102的开口104延伸，以使得在位于面板102的前表面103的平面上方的平面中提供罩板的前表面108。面板102被连接到适配器109，所述适配器109被连接到支架(yoke)(未示出)。所述支架适于将调光器100安装到标准电壁盒。

调光器100进一步包括视觉显示器，例如，沿着罩板106的前表面108的边缘以线性阵列形式设置的多个状态标记112。状态标记112优选地由位于调光器100(参见图7)内部的状态指示器114，例如发光二极管(LED)，从后面照亮。调光器100优选地包括光导管(未示出)，该光导管具有多个光导体以将光从调光器内侧的状态指示器114传导到罩板106的前表面108上的标记112。标记112后面的状态指示器114优选地是蓝色。如图4A和4B所示，调光器100包括七(7)个状态标记112。然而，调光器100可以包括任意数目的状态标记。此外，状态标记112可以沿着罩板106的前表面108中央以垂直线性阵列设置。标记112可以包括由于前表面后方的空白而在前表面108上出现的阴影。

罩板106的前表面108进一步包括图标116。图标116可以是任何类型的视觉标记，例如以点为例。当致动位于图标116周围的前表面108的下部时，调光器100使所连接的照明负载208(图7)从开启改变为关闭(反之亦然)，即触发(toggle)。优选地，蓝色状态指示器和橙色状态指示器位于图标116的正后方，以使得当照明负载208开启时所述图标116用蓝色光来点亮并且当照明负载关闭时所述图标116用橙色光来点亮。当致动前表面108的上部时，即当致动位于图标116周围的部分之上时，使照明负载208的亮度改变。位于状态标记112后面的状态指示器114被点亮以显示照明负载208的亮度。例如，如果照明负载208处于50％的照明亮度，则将点亮中间状态指示器。优选地，调光器100不会对前表面108的禁止区域118中的致动做出响应。禁止区域118防止在调光器100的操作期间对前表面108的不期望部分的不经意致动。

调光器100进一步包括气隙开关致动器119。拉开气隙开关致动器119将打开调光器100内侧的机械气隙开关219(图7)并且将照明负载208与所连接的交流电压源204断开(图7)。气隙开关致动器119仅在面板102的前表面103上方充分延伸以由用户的指甲控制。调光器100的电子电路(下面将更加详细地描述)被安装在印刷电路板(PCB)(未示出)上。PCB被安装在外壳(未示出)中，即成为封闭的体积，该外壳被附着到调光器100的支架。

图5A是部分装配截面图并且图5B是根据本发明的调光器100的罩板108和触敏装置110的部分分解截面图。触敏装置110例如包括电阻分压器，并且按照与现有触摸调光器40的触摸操作装置30类似的方式来操作。触敏装置110包括由间隔框架124支撑的导电元件120和电阻元件122。然而，触敏装置110可以包括电容性触摸屏或任何其它类型的触摸响应元件。这种触敏装置常常被称为触摸板或触摸屏。

弹性体126由位于罩板106后表面中的开口128容纳。弹性体126位于罩板106和触敏装置110之间，以使得将位于罩板前表面108上的压力传递到触敏装置110的导电元件120。优选地，弹性体126由橡胶制成并且厚度为0.040″。弹性体126优选地具有40A的硬度，但是可以具有在20A到80A范围内的硬度。触敏装置110的导电元件120和电阻元件122以及弹性体126优选地由透明材料制造，以使得来自调光器100内侧的多个状态指示器114的光可用于通过触敏装置110和弹性体126而照亮罩板106的前表面108。

触敏装置110的位置和大小由图4B中的虚线来表示。触敏装置110具有长度L₁和宽度W₁，其大于罩板106的前表面108的长度L₂和宽度W₂。因此，触敏装置110的表面的第一区域A₁(即，A₁＝L₁·W₁)大于罩板106的前表面108的第二区域A₂(即，A₂＝L₂·W₂)。第二区域A₂到第一区域A₁上的正交投影包含在第一区域A₁内，以使得在罩板106的前表面108上任一点处的点致动被传送到触敏装置110的导电元件120。如图4A和4B所示，罩板106的前表面108的长度L₂大致是宽度W₂的四(4)倍。优选地，罩板106的前表面108的长度L₂是宽度W₂的四(4)到六(6)倍。可选择地，可以在装饰型面板的开口中设置罩板106的前表面108。

图6示出了在图5A和5B中所示的调光器100的组件的力分布以及调光器100的触敏装置110的累积力分布。每一个力分布示出了相对于点致动的位置来致动触敏装置110所需要的力。该力分布代表用于将元件移动给定量所需要的力。尽管图6相对于调光器100的组件的宽度示出了力分布，但是也可以沿着组件的长度提供类似的力分布。

图6(a)示出了罩板106的力分布。罩板106具有相当薄的侧壁129，例如厚度为0.010″，以使得罩板106呈现出基本平坦的力分布。图6(b)示出了触敏装置110的力分布。由于间隔框架124，致动触敏装置110所需要的力在边缘附近增加。图6(c)示出了弹性体126的力分布。弹性体126的力分布大体上是平的，即在所述弹性体126的前表面上任一点的力大体上等于在后表面上相应点的力。

图6(d)是触摸调光器100的总体力分布。对图6(a)-6(c)中所示出的单个力分布进行加和以产生该总体力分布。总体力分布在罩板106的前表面108的第二区域A₂范围内大体上是平的。这意味着在罩板106的前表面108的所有点处都需要大体相等的最小致动力f_MIN来致动触敏装置110，即便是在边缘周围也是如此。因此，本发明的调光器100在面板的开口中提供了最大操作区域，即基本上是罩板106的前表面108的全部第二区域A₂，其与现有触摸调光器相比有所改进。最小致动力f_MIN在罩板106的前表面108上的所有点处都大体上相等。例如，最小致动力f_MIN可以是20克。

图7是根据本发明的触摸调光器100的简化框图。调光器100具有连接到交流电压源204的火线端子202和连接到照明负载208的调光火线端子206。调光器100使用在火线端子202和调光火线端子206之间耦合的双向半导体开关210来控制通过照明负载208的电流，进而控制照明负载208的亮度。半导体开关210具有控制输入(或栅极)，其被连接到栅极驱动电路212。到栅极的输入使半导体开关210有选择地接通或不接通，其随后控制被提供到照明负载208的功率。栅极驱动电路212对来自控制器214的控制信号做出响应而向半导体开关210提供控制输入。控制器214可以是任何适当的控制器，诸如微控制器、微处理器、可编程逻辑器件(PLD)或专用集成电路(ASIC)。

零交叉检测电路216确定来自AC电源204的AC源电压的零交叉点。零交叉被定义为在每个半周期的开始处AC电源电压从正极性到负极性跃迁或从负极性到正极性跃迁的时刻。零交叉信息被提供到控制器214作为输入。控制器214产生栅极控制信号来操作半导体开关210，从而相对于AC波形的零交叉点而在预定的时刻从AC电源204向照明负载208提供电压。电源218产生直流(DC)电压V_CC，例如5伏，以为控制器214和调光器100的其它低电压电路供电。

触敏装置110通过稳压电路220和使用检测电路222而被耦合到控制器214。稳压电路220可用于稳定触敏装置110的电压输出。因此，稳压电路220的电压输出并不取决于在触敏装置110上点致动的力的幅度，而是仅仅取决于所述点致动的位置。使用检测电路222可用于检测用户何时致动调光器100的前表面108。控制器214可用于控制稳压电路220和使用检测电路222的操作并且从所述稳压电路和使用检测电路接收控制信号。优选地，稳压电路220具有缓慢的响应时间，而使用检测电路222具有快速响应时间。因而，当使用检测电路222已经检测到触敏装置110的致动时，控制器214可用于对由稳压电路220提供的控制信号做出响应而控制半导体开关210。

控制器214可用于驱动多个状态指示器114，例如发光二极管(LED)，该多个状态指示器114位于调光器100的前表面108上的标记112的后面。状态指示器114还包括位于图标116正后方的蓝色状态指示器和橙色状态指示器。蓝色状态指示器和橙色状态指示器可以被分别实现为独立的蓝色LED和橙色LED，或者被实现为单个双色LED。

调光器100进一步包括被耦合到控制器214的可听声发生器224，以使得控制器可用于使该声音发生器对触敏装置110的致动做出响应而生成可听见的声音。存储器225被耦合到控制器214并且可用于存储调光器100的控制信息。

图8是用于根据本发明第一实施例的触敏装置110和控制器214的电路，即稳压电路220和使用检测电路222，的简化示意图。触敏装置110的电阻元件122被耦合在电源218的DC电压V_CC和电路公共端之间，以使得DC电压V_CC向触敏装置提供偏压。电阻元件122的电阻值可以例如是7.6kΩ。通过调光器100的罩板106的前表面108上的点致动位置来确定在触敏装置110的导电元件120和电阻元件122之间的接触位置。导电元件120被耦合到稳压电路220和使用检测电路222。如图7所示，第一实施例的调光器100的触敏装置110是三线装置，即，触敏装置具有三个连接或电极。触敏装置提供一个输出，该输出代表沿着Y轴的点致动的位置，即如图4B所示的调光器100的纵轴。

稳压电路220包括大级别(whacking-grade)电容器C230(即，具有大电容值的电容器)和第一开关232。控制器214可用于控制第一开关232以使其处于接通状态和不接通状态之间。当第一开关232接通时，电容器C230被耦合到触敏装置110的输出，以使得输出电压被所述电容器C230滤波。当存在触摸时，电容器C230上的电压将被强制到稳态电压，该稳态电压代表前表面108上的触摸位置。当不存在触摸时，电容器上的电压将保持在用于表示最后触摸位置的电压。触敏装置110和电容器C230形成采样保持电路。采样保持电路的响应时间由触敏装置的电阻R_D(即，电阻元件的电阻R_E和接触电阻R_C)和电容器C230的电容来确定。在典型的致动期间，接触电阻R_C与R_E值相比很小，以使得第一充电时间常数τ₁近似等于R_E·C₂₃₀。该时间常数τ₁优选地是13ms，但是可以是在6ms和15ms之间的任何值。

当将光或瞬时压力施加到触敏装置110时，电容器C230将继续将其输出保持在用于表示最后触摸位置的电压处。在释放触敏装置110期间，瞬时事件可以导致生成用于表示除实际触摸位置之外的位置的输出电压。短于第一充电时间常数τ₁的瞬时压力基本上不会对电容器C230上的电压产生影响，并且由此将基本上不会影响最后致动位置的感测。在小的压力期间，第二充电时间常数τ₂基本上比在正常压力期间的充电时间常数更长，即基本上大于第一时间常数τ₁，这是由于较高的接触电阻R_C的缘故。然而，电容器C230两端的电压稳态值对于在相同位置的正常压力来说是相同的。因此，稳压电路220的输出仅代表触敏装置110的致动点的位置。

使用检测电路222包括电阻器R234、电容器C236和第二开关238，所述使用检测电路222由控制器214控制。当开关238接通时，电阻器R234和电容器C236的并联组合被耦合到触敏装置110的输出。优选地，电容器C236具有基本上很小的电容C₂₃₆，以使得电容器C236对前表面108上的所有点致动做出响应而基本上迅速地进行充电。电阻器R234在开关238断开时允许电容器C236迅速地放电。因此，使用检测电路222的输出代表触敏装置110的瞬时使用。

控制器214按照互补的方式控制开关232、238。当第一开关232接通时，第二开关238断开，反之亦然。控制器214控制第二开关238在电压源204的每半个周期中以短的时间段t_USAGE接通一次，以确定用户是否正在致动前表面108。优选地，短的时间段t_USAGE近似为100微秒或该半周期的1％(假定每个半周期长8.33毫秒)。对于剩余的时间来说，第一开关232接通，以使得电容器C230可用于相应地充电。当第一开关232断开并且第二开关238接通时，稳压电路220的大级别电容器C230不能以显著的速率放电，并且因而当控制器214正在确定触敏装置110是否通过使用检测电路222被致动时，跨过电容器C230两端的电压不会显著地改变。

图9是调光器100的可听声发生器224的简化示意图。可听声发生器224使用音频功率放大器集成电路(IC)240，例如由得克萨斯仪器公司制造的零件号TPA721，以从压电或磁扬声器242产生声音。放大器IC 240被耦合到DC电压V_CC(引脚6)和电路公共端(引脚7)以对放大器IC供电。电容器C244(优选地具有电容值0.1μF)被耦合在DC电压V_CC和电路公共端之间以去耦合电源电压并且确保输出总谐波失真(THD)尽可能地低。

可听声发生器224从控制器214接收声音使能信号246。声音使能信号246被提供到放大器IC 240上的使能引脚(即，引脚1)，以使得可听声发生器224可用于在声音使能信号处于逻辑高电平时产生声音。

可听声发生器224进一步从控制器214接收声音波形信号248。声音波形信号248是被放大器IC 240放大的音频信号以在扬声器242处产生适当的声音。声音波形信号248首先被包括有电阻器R250和电容器C252的低通滤波器进行滤波。优选地，电阻器R250具有1kΩ的电阻值并且电容器C252具有0.1nF的电容值。然后使滤波信号通过电容器C254传递以生成输入信号V_IN。电容器C254允许放大器IC将输入信号V_IN偏置到适当的DC电平以实现优化操作并且优选地具有0.1μF的电容值。将输入信号V_IN通过输入电阻R_I提供到放大器IC 240的负输入端(引脚4)。放大器IC240的正输入端(引脚3)以及旁路引脚(引脚2)通过旁路电容器C256(优选地具有0.1μF的电容值)而被耦合到电路公共端。

放大器IC 240的输出信号V_OUT从正输出端(引脚5)到负输出端(引脚8)生成并且被提供到扬声器242。负输入端(引脚4)通过输出电阻R_F被耦合到正输出端(引脚5)。放大器IC 240的增益由输入电阻R_I和反馈电阻器R_F设置，即

增益＝V_OUT/V_IN＝-2·(R_F/R_I).

优选地，输入电阻R_I和输出电阻R_F都具有10kΩ的电阻值，以使得放大器IC 240的增益是负二(-2)。

图10是由根据本发明的调光器100的控制器214所执行的触摸调光器过程300的流程图。优选地，在AC电压源204的每一个半周期都会从控制器214的软件的主循环中调用触摸调光器过程300一次。触摸调光器过程300根据调光器100的状态而选择地执行三个过程的其中之一。如果在步骤310调光器100处于“空闲”状态(即，用户没有致动触敏装置110)，则控制器214执行空闲过程400。如果在步骤320调光器100处于“活动保持”状态(即，用户目前正在致动触敏装置110)，则控制器214执行活动保持过程500。如果在步骤330调光器100处于“释放”状态(即，用户最近停止致动触敏装置110)，则控制器214执行释放过程600。

图11是根据本发明的空闲过程400的流程图。控制器114使用“声音标志”和“声音计数器”来确定何时使可听声发生器224产生可听到的声音。声音标志的目的在于使得在控制器214处于空闲状态之后执行活动保持过程500的第一时间产生声音。如果声音标志被设置，则控制器214将导致产生声音。声音计数器用于确保控制器214不会使可听声发生器224太频繁地产生可听到的声音。声音计数器优选地具有最大声音计数器值S_MAX，例如，大致425毫秒。因此，在产生可听到的声音之间存在至少18个半周期的间隙。在释放过程600期间启动声音计数器，这将在下面进行详细描述。参照图11，当进入空闲状态时，如果在步骤402没有设置声音标志，则在步骤404控制器214设置所述声音标志。

“LED计数器”和“LED模式”由控制器214使用以控制调光器100的状态指示器114(即，LED)。控制器214使用LED计数器来确定自从触敏装置110被致动以来预定时间t_LED何时期满。当预定时间t_LED已经期满时，控制器214将LED模式从“活动”改变为“不活动”。当LED模式是“活动”时，控制状态指示器114以使得一个或多个状态指示器被点亮到明亮等级。当预定时间t_LED期满时，LED模式被改变为“不活动”，即，控制状态指示器114以使得一个或多个状态指示器被点亮到暗等级。参照图11，如果在步骤410LED计数器小于最大LED计数器值L_MAX，则在步骤412使LED计数器的值加一并且所述过程移到步骤418。然而，如果LED计数器不少于最大LED计数器值L_MAX，则在步骤414，使LED计数器清零并且在步骤416，将LED模式设置为不活动。由于触摸调光器过程300每半个周期被执行一次，所以预定时间t_LED优选地等于

t_LED＝T_HALF·L_MAX，

其中T_HALF是半周期的时间。

接下来，控制器214读取使用检测电路222的输出以确定触敏装置110是否正在被致动。优选地，在电压源204的每个半周期，监视使用检测电路222一次。在步骤418，控制器214打开开关232并且闭合开关238以将电阻器R234和电容器C236耦合到触敏装置110的输出。在步骤420，控制器214优选地通过使用模数转换器(ADC)来确定使用检测电路222的输出的DC电压。接下来，在步骤422控制器214闭合开关232并且打开开关238。

在步骤424，如果在调光器100的前表面108上存在活动，即如果在步骤420所确定的DC电压在预定的最小电压阈值以上，则在步骤426使“活动计数器”的值加一。否则，在步骤428使活动计数器清零。活动计数器由控制器214使用以确定在步骤420所确定的DC电压是否是触敏装置110的点致动的结果而不是噪声或其它不期望的脉冲。活动计数器的使用类似于机械开关的软件“去跳”过程，这在本领域中是公知的。如果在步骤430活动计数器不少于最大活动计数器值A_MAX，则在步骤432将调光器状态设置为活动保持状态。否则，在步骤434，所述过程简单地结束。

图12A和12B是活动保持过程500的流程图，当触敏装置110正在被致动时，即当调光器100处于活动保持状态时，每半个周期执行一次。首先，对用户是否已经停止使用，即释放，触敏装置110进行确定。在步骤510，控制器214打开开关232并且闭合开关238，并且在步骤512读取使用检测电路222的输出。在步骤514，控制器214闭合开关232并且打开开关238。如果在步骤516在调光器100的前表面108上不存在活动，则在步骤518控制器214使“不活动计数器”的值加一。控制器214使用不活动计数器来确保用户在进入释放模式之前没有正在致动触敏装置110。如果在步骤520不活动计数器小于最大不活动计数器值I_MAX，则在步骤538所述过程结束。否则，在步骤522将调光器状态设置为释放状态，继而所述过程结束。

如果在步骤516在触敏装置110上存在活动，则控制器214读取稳压电路220的输出，所述输出代表在调光器100的前表面108上点致动的位置。由于开关232接通并且开关238断开，所以在步骤524控制器214优选地使用ADC来确定稳压电路220的输出处的DC电压。

接下来，控制器214使用缓冲器以对稳压电路220的输出“进行滤波”。当用户致动触敏装置110时，电容器C230将在由先前描述的第一时间常数τ₁确定的时间段内充电到近似稳态电压，所述稳态电压代表在前表面108上的致动位置。由于在此时间期间电容器C230两端的电压，即稳压电路220的输出，正在增加，所以在步骤525控制器214延迟预定的时间段，优选地为近似三(3)个半周期。

当用户的手指从罩板106的前表面108移开时，点致动的力和位置发生微小的变化，即出现“手指滑离”事件。因此，触敏装置110的输出信号不再代表点致动的位置。为了防止控制器214在手指滑离事件期间处理读数，控制器214将读数保存在缓冲器中并且在存在延迟，例如六个半周期，之后，处理该读数。特别地是，当在步骤525延迟结束时，在步骤526控制器214将新的读数(即，来自步骤524)旋转到缓冲器中。如果在步骤528缓冲器具有至少六个读数，则在步骤530控制器214平均缓冲器中在第五和第六位置中的读数以生成触摸位置数据。按照这种方式，当用户停止致动触敏装置110时，在控制器在触敏装置的转变时间附近处理保存在缓冲器中的读数之前，在步骤516控制器214检测该改变并且在步骤522将调光器状态设置为释放状态。

在步骤532，控制器114确定来自步骤530的触摸位置数据是否处于禁止区域118中(如图4B所示)。如果触摸位置数据处于禁止区域118中，则在步骤538，活动保持过程500简单地结束。否则，在步骤534中对是否应当产生声音做出确定。特别地是，如果设置了声音标志并且如果声音计数器已经达到最大声音计数器值S_MAX，则控制器214将声音使能信号246驱动为高并且向可听声发生器224提供声音波形信号248以在步骤535产生声音。此外，在步骤536使声音标志清零，以使得只要调光器100保持在活动保持状态中就不会产生声音。

如果触摸位置数据处于触发区域中，即在图标116周围的罩板106的前表面108的下部(如图4A所示)，则在步骤540，控制器214将触敏装置110的致动处理作为触发。如果在步骤542照明负载208目前是关闭的，则控制器214将照明负载开启。特别地是，在步骤544控制器214利用蓝色状态指示器照亮图标116，并且在步骤546将照明负载208调亮到预设电平，即照明负载的期望照明亮度。如果在步骤542照明负载目前开启，则在步骤548控制器214开启位于图标116后面的橙色状态指示器并且在步骤550使照明负载208变暗以关闭。

如果在步骤540触摸位置数据并不处于触发区域中，则在步骤552控制器214调整触摸位置数据。稳压电路220的输出是在最大值，即基本上是DC电压V_CC，和最小值之间的DC电压，该电压与当用户正在致动罩板106的前表面108上部的下端时由触敏装置110所提供的DC电压相对应。控制器214将此DC电压调整为处于照明负载208的关闭(即，1％)和完全亮度(即，100％)之间的值。在步骤554，控制器214使照明负载208调整为在步骤552所生成的调整级别。

接下来，控制器214改变位于罩板106的前表面108上的标记112后方的状态指示器114。当用户致动触敏装置110以改变照明负载208的亮度时，控制器214判断是否改变目前被点亮的状态指示器114。由于存在七个(7)状态指示器来表明在1％和100％之间的亮度，所以控制器214可以点亮第一状态指示器，即最低状态指示器，来表示在1％和14％之间的亮度，点亮第二状态指示器来表示在15％和28％之间的亮度，等等。第七状态指示器，即最高状态指示器，可以被点亮来表示在85％和100％之间的亮度。优选地是，控制器214使用滞后来控制状态指示器114，以使得如果用户在上述两个亮度区域之间的边界处致动了前表面108，则连续的状态指示器不会来回地被触发。

参照图12B，在步骤556对是否需要做出改变以使状态指示器被点亮做出判断。如果当前LED(结果来自步骤530的触摸位置数据)与先前LED相同，则不需要改变LED。在步骤558，当前LED被设置为与先前LED相同，在步骤560使滞后计数器清零，并且在步骤570所述过程结束。

如果在步骤556当前LED不与先前LED相同，则控制器214确定是否应当改变LED。特别地是，在步骤562，如果光等级从由触摸位置数据所表明的光等级改变了2％，则控制器214确定当前LED是否要改变。如果当前LED不需要改变，则在步骤560使滞后计数器清零并且在步骤570所述过程结束。否则，在步骤564使滞后计数器的值加一。如果在步骤566滞后计数器小于最大滞后计数器值H_MAX，则在步骤570所述过程结束。否则，在步骤568根据触摸位置数据来相应地改变LED。

图13是释放过程600的流程图，所述释放过程600在活动保持过程500的步骤522控制器214将调光器状态设置为释放状态之后执行。首先，在步骤610设置保存标志。接下来，在步骤612使声音计数器复位以确保不会再次产生声音，例如优选地为18个半周期。在步骤618，对调光器100目前是否正在执行减弱至关闭做出判断。如果没有，则在步骤620将当前级别作为预置级别而保存在存储器225中。否则，在步骤622将期望的照明亮度设置为关闭，在步骤624开始长的减弱递减计数，并且将预置级别作为关闭而保存在存储器225中。

图14A和图14B是用于根据本发明第二实施例的四线触敏装置710和控制器714的电路的简化示意图。四线触敏装置710具有四个连接，即电极，并且提供两个输出：代表沿着Y轴的点致动的位置的第一输出，所述Y轴即在图4B中所示出的调光器100的纵轴；以及代表沿着X轴的点致动的位置的第二输出，所述X轴即垂直于所述纵轴的轴。四线触敏装置710根据DC电压V_CC如何被连接到触敏装置而提供输出。稳压电路720被可操作地耦合到第一输出并且使用检测电路722被可操作地耦合到第二输出。

控制器714控制三个开关760、762、764以将触敏装置710相应地连接到DC电压。当如图14A所示在位置A连接开关760、762、764时，DC电压V_CC被耦合到Y轴电阻器的两端，并且X轴电阻器向稳压电路720提供输出。当如图14B所示在位置B连接开关760、762、764时，DC电压V_CC被耦合在X轴电阻器的两端，并且Y轴电阻器向使用检测电路722提供输出。由于控制器714提供一个输出信号以控制稳压电路720或者检测电路722是否被耦合到触敏装置110，所以由所述控制器714执行的软件与在图10-13中所示出的控制器214所执行的软件相同。

图15是用于根据本发明第三实施例的四线触敏装置710和控制器814的电路的简化示意图。控制器814可用于沿着Y轴和X轴读取在四线触敏装置710上的点致动的位置。当沿着Y轴确定所述位置时，如上所述，控制器814通过控制开关760、762、764而与在图14A和14B中所示出的控制器714相同地操作。

提供附加的稳压电路870以沿着X轴确定点致动的位置。附加的稳压电路870包括大级别电容器C872。控制器814控制开关874以有选择地在使用检测电路722和附加的稳压电路870之间切换X轴的输出。控制器814按照与控制器214控制开关232、238的类似方式(如图8所示)来控制开关874。

图16A和16B分别是根据本发明第四实施例的触摸调光器900的透视图和正视图。图17A是调光器900的底部截面图并且图17B是调光器900的底部截面图的局部放大图。图18A是调光器900的左侧截面图并且图18B是调光器900的左侧截面图的局部放大图。

触摸调光器900包括薄触敏致动器910，该触敏致动器包括延伸穿过罩板914的致动部件912。调光器900进一步包括面板916，该面板具有非标准开口918并且被安装到适配器920。罩板914被安装在面板916后方并且延伸穿过开口918。适配器920连接到支架922，所述支架922适于将调光器900安装到标准电壁盒。主要印刷电路板(PCB)924被安装在外壳926的内侧并且包括调光器200的一些电路，例如调光器200的半导体开关210、栅极驱动电路212、控制器214、零交叉检测电路216、电源218、稳压电路220、使用检测电路222、可听声发生器224和存储器225。薄触敏致动器910优选地延伸超出面板1/16″，即具有1/16″的高度，但是可以具有在1/32″到3/32″范围内的高度。优选地是，触敏致动器910具有3-5/8″的长度并且具有3/16″的宽度。然而，触敏致动器910的长度和宽度可以分别在2-5/8″-4″和1/8″-1/4″的范围内。

触敏致动器910操作以接触在触摸调光器900内侧的触敏装置930。触敏装置930包含在基座932内。致动部件912包括多个长柱934，该长柱接触触敏装置930的前表面并且沿着致动部件的长度方向设置为线性阵列形式。柱934用作力集中器以将来自致动部件912致动的力集中到触敏装置930。

多个状态指示器936在致动部件912后方以线性阵列形式设置。状态指示器被安装在显示PCB 938，即状态指示器支撑板，上，所述状态指示器支撑板被安装在触敏装置930和罩板914之间。图19是显示PCB 938的透视图。显示PCB 938包括多个孔939，长柱934通过所述孔939延伸以接触触敏装置930。致动部件912优选地由半透明材料制造，以使得状态指示器936的光被传送到致动部件的表面。在状态指示器936的正上方的致动部件912中提供多个短柱940以作为用于状态指示器的线性阵列的光导管进行操作。显示PCB 938包括突出952，在该突出的下面具有连接器954，用于将所述显示PCB 938连接到主要PCB 924。

致动部件912包括槽口942，用于分隔致动部件的下部944和上部946。当所述致动部件912的下部944致动时，调光器900使所连接的照明负载从开启触发为关闭(反之亦然)。优选地是，蓝色状态指示器948和橙色状态指示器950位于下部944的后方，以使得当照明负载开启时用蓝色光来点亮该下部并且当照明负载关闭时用橙色光来点亮该下部。所述致动部件912的上部946的致动，即在槽口942以上部分的致动，使照明负载的亮度改变为对在所述致动部件912上的致动位置做出响应的级别。在状态标记112后方的状态指示器936被点亮以像先前所描述的触摸调光器100那样显示照明负载的亮度。

图20是根据本发明第五实施例的薄触敏致动器960的底部截面图的局部放大图。触敏致动器960包括致动部件962，该致动部件具有用于致动触敏装置930的两个柱964。多个状态指示器966被安装在柔性显示PCB 968上，即被安装在柔性状态指示器支撑板上，致动部件962的柱964可用于通过所述柔性显示PCB 968来致动触敏装置930。状态指示器966优选地是蓝色LED并且沿着致动部件962的长度设置。优选地是，致动部件962由半透明材料制造，以使得状态指示器966的光被传送到致动部件的表面。

尽管已经根据本发明的特定实施例描述了本发明，但是许多其它变化和修改及其它使用对本领域的普通技术人员来说将变得显而易见。因此优选地是，本发明并不限于这里的特定公开，而仅由所附的权利要求书限定。

Claims

1、一种用于电子控制系统的控制结构，用于产生到电负载的可变输出电信号以可控地改变所述负载的输出，所述控制结构包括：

(a)包含控制电子部件的封闭体积；

(b)在所述封闭体积的一个表面上的盖板，所述盖板具有平坦的前表面并且在所述平坦的前表面中具有矩形开口；

(c)伸长的触摸板，设置在所述矩形开口中且耦合到所述控制电子部件，并且适于产生输出信号，所述输出信号与在所述触摸板的长度内操作者触摸所述触摸板的位置有关；以及

(d)所述触摸板具有超过大约2.5英寸的长度，小于大约3/16英寸的宽度以及在所述盖板的所述表面上方小于3/32英寸的高度。

2、根据权利要求1所述的控制结构，其中，所述触摸板具有大约2-5/8英寸至大约4英寸的长度，大约1/8英寸至大约1/4英寸的宽度以及大约1/32英寸至大约3/32英寸的高度。

3、根据权利要求2所述的控制结构，其中，所述长度是大约3-5/8英寸，所述宽度是大约3/16英寸并且所述高度是大约1/16英寸。

4、根据权利要求1所述的控制结构，其中，所述触摸板是电阻性板。

5、根据权利要求1所述的控制结构，其中，所述触摸板是电容性板。

6、根据权利要求1所述的控制结构，其中，所述伸长的触摸板是直的，并且与所述盖板的侧边平行。

7、根据权利要求1所述的控制结构，其中，所述伸长的触摸板位于所述盖板的所述宽度的中心。

8、一种用于控制从源到负载的功率的系统，包括以下的组合：

(a)盖板，所述盖板具有前表面，所述前表面具有矩形开口；

(b)位于所述矩形开口的后面并且具有可接触的连续表面区域的触摸板，用于对沿着所述区域的长度的任意位置所施加的压力做出响应而提供信号，所述信号具有至少一个特性，所述特性是施加有所述压力的所述区域上的实际位置的函数；

(c)电路装置，用于根据所述信号来调整从所述源提供给所述负载的所述功率；以及

(d)所述触摸板具有超过大约3.5英寸的长度，大约0.186英寸的宽度以及在所述盖板的所述表面上方大约0.0625英寸的高度。

9、根据权利要求8所述的系统，其中，所述伸长的触摸板是直的，并且与所述盖板的侧边平行且位于所述盖板的所述宽度的中心。

10、一种用于电子控制系统的控制结构，用于产生到电负载的可变输出电信号以可控地改变所述负载的输出，所述控制结构包括：

(a)包含控制电子部件的封闭体积；

(b)面板，在所述面板中具有窄且伸长的槽；

(c)伸长的触摸屏，所述伸长的触摸屏至少部分地与所述窄且伸长的槽共同延伸且宽于所述槽，并且所述伸长的触摸屏被支撑在所述面板的后表面的后面且与所述面板的后表面分隔开；

(d)安装在所述伸长的触摸屏的顶部并且与所述伸长的触摸屏共同延伸的薄的状态指示器支撑板；

(e)沿着集中于所述窄且伸长的槽的投影中心的直线而被安装在所述薄的状态指示器支撑板上的多个状态指示器；

(f)柔性致动器部件，包括具有从其一个表面延伸的中心延伸部的延伸的薄凸缘，所述凸缘位于所述状态指示器支撑板上方并且所述中心延伸部延伸通过所述伸长的槽且位于所述面板的所述前表面的上方，所述中心延伸部在每一个所述状态指示器的位置处在所述中心延伸部的底表面中具有余隙，从而能够在沿着所述柔性致动器的长度方向的任意位置处按压所述柔性致动器以在所述触摸屏上的相关位置处将压力施加到所述触摸屏；

(g)多个光导管，其通过所述中心延伸部垂直延伸并且具有与各自的所述状态指示器的顶表面相邻且分隔开的底表面，而且具有位于所述中心延伸部的外表面处的顶端；以及

(h)电路装置，其将所述触摸屏耦合到所述状态指示器，以在临近所述触摸屏的位置处对施加到所述触摸屏的压力做出响应而照亮各自的所述状态指示器。

11、根据权利要求10所述的控制结构，其中，所述凸缘以及中心延伸部以薄的柔性材料一体形成。

12、根据权利要求10所述的控制结构，其中，所述中心延伸部的所述顶表面是圆柱形。

13、根据权利要求10所述的控制结构，其中，所述中心延伸部的所述底端具有突出的压力点，用于对位于所述中心延伸部的相应顶部位置处的压力做出响应而将局部压力施加到所述触摸屏。

14、根据权利要求12所述的控制结构，其中，所述中心延伸部的所述底端具有突出的压力点，用于对位于所述中心延伸部的相应顶部位置处的压力做出响应而将局部压力施加到所述触摸屏。

15、根据权利要求10所述的控制结构，其中，每一个所述状态指示器对它们的激发做出响应而产生锥形光，所述锥形光具有与所述状态指示器的所述表面垂直的轴；选择位于所述状态指示器表面与所述光导管的底部表面之间的所述间隔，以使得在容纳所述光导管的所述底部表面的所述锥形的截面处，所述光导管的所述底部的全部表面截取所述锥形光的全部区域。

16、根据权利要求10所述的控制结构，其中，所述中心延伸部在所述面板的所述前部上方延伸大约0.060英寸。

17、根据权利要求12所述的控制结构，其中，所述中心延伸部在所述面板的所述前部上方延伸大约0.060英寸。

18、根据权利要求10所述的装置，其中，所述状态指示器是蓝色LED。

19、一种状态指示器和用于将所述状态指示器的光传导到远端位置的光导管的组合，所述状态指示器对它的上电做出响应而产生具有垂直于其输出表面的轴的锥形光；所述光导管具有与所述状态指示器输出表面平行且与所述状态指示器输出表面分隔开的输入端表面；所述端表面在轴向位置处与所述锥形光交叉，以使得在轴向位置处所述锥形光的交叉的全部区域是这样的：即所交叉的锥形的全部区域与所述光导管的所述输入端表面的全部区域对准。