CN106793873A - 具有传感器装置的家具 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种具有传感器装置(4)的家具(1)。传感器装置(4)根据本发明包括电极布置结构，该电极布置结构如此布置在家具(1)的家具部段上，使得通过接触或不接触电极布置结构或家具(1)，利用电极布置结构(6)能检测到位于家具(1)一侧的周围区域中的电场的变化，传感器装置(4)包括检测单元，利用该检测单元借助于所检测到的电场(5)的变化能够确定位于家具(1)的周围区域中的物体的位置。

Description

具有传感器装置的家具

技术领域

本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分所述的家具。

背景技术

在家具制造领域中，已知以不同的实施形式使用传感器装置来控制家具的功能。相应的传感器装置例如可以与执行器、例如驱动单元电连接或电子连接。该执行器可以设置用于使可运动的家具部件例如门、抽屉或家具活板运动。传感器装置同样可以提供用于操作锁定装置。在此通常为家具的单个家具部件设置传感器装置，该家具部件是可运动的或在其它方面可改变其状态。然而也已知如下实施方案，其中为包括多个、通常相似的家具部件的组设置一个传感器装置，其中该传感器装置具有监控区域，该监控区域为了通过传感器装置进行监控可以被分为多个子区域，以便将每个子区域相应地分配给家具部件中的一个。传感器装置可以将致动行为、例如伸入到相应的子区域中的伸入行为，转换为用于相关的家具部件的执行器的致动信号，以便致动该家具部件。这种致动可以是例如打开和关闭抽屉。

发明内容

本发明的目的是，提供一种家具，该家具设计为以不引人注意的和节省空间的方式实现相对容易并尤其无接触的致动。

上述目的通过具有权利要求1的特征的家具实现。

本发明的优选和有利的实施方案在从属权利要求中说明。

本发明的出发点是一种具有传感器装置的家具。本发明的核心是，传感器装置包括电极布置结构，该电极布置结构如此设置在家具的家具部段上，使得通过接触或不接触该电极布置结构或家具，能利用该电极布置结构检测位于家具一侧的周围区域中的电场的变化，该传感器装置包括检测单元，利用该检测单元借助于所检测的电场变化能确定位于该家具的周围区域中的物体的位置。该电极布置结构在此可以包括一个或多个由能导电的材料、例如金属制成的电极。

该电极设计用于，当电介质物体移入或移出电极的周围环境时，能检测周围区域中的电场的变化。本发明提供如下优点，可以对于尤其无接触的致动实现简单和节省空间的解决方案。

本发明所基于的认知是，人体由于其高的水分含量而可以在静电场中相对容易地电极化。因此在被静电场充斥的开放的空间区域中，人的身体部分可以以能测量或能检测的方式改变静电场分布。因此身体部分适合作为可极化的电介质物体，该物体在家具的周围区域中的位置是可测量和可检测的。在此电极布置结构优选如此构造几何形状，使得身体部分的多个不同的位置通过对电场分布的相应影响相互——在必要时参照电极布置结构——区分并尤其可以定量确定。因此根据本发明的家具可以有利地设计用于接触的以及无接触的致动。

对于无接触的致动，可以在家具上提供电场分布，该电场分布以一场强从家具部段的外表面扩展到尤其位于家具外部的周围区域中。因此由物体、例如由人的身体部分造成的场变化可以利用电极布置结构检测，而不必接触或伸入到家具上。

电场的相应变化可以在电极布置结构的一个或多个电极上产生电荷变化。利用检测单元可以例如借助电流来测量或检测一个或多个电极上的电荷状态的变化。检测单元优选如此设计，使得可以评估由此测得的电极布置结构的电极上的状态变化、例如电极电荷的变化，该状态变化可以例如以信号、尤其数字数据的形式传输到例如控制装置或例如执行器(例如电驱动装置)上。

电极布置结构的电极优选由能导电的材料制造，该材料例如可以是金属、半导体、塑料或可能情况下也可以是多种不同导电材料的组合。该材料可以例如构造为结晶态的，或也可以是例如非结晶地排布的塑料材料。

电极布置结构的电极可以设置为采样电极，用于检测在周围区域中的电场分布。为了相对精确地检测电场分布和必要时检测电场分布的变化，电极布置结构优选具有多个、尤其彼此分开地布置的采样电极。

本发明的一优选实施方案是，采样电极中的多个为了分开地检测而可以单个地连接在检测单元上。由此可以提高位置确定的精确性。

电极、尤其采样电极中的多个在此可以间接通过检测单元与彼此接触，其中每个电极单个地各自与检测单元连接。

电极布置结构的电极可以如此适配于检测单元的检测接头，使得该电极可以直接电连接在检测单元上。电极布置结构的所有电极优选以这种方式设计。

电极布置结构的电极可以设计为相对薄的、尤其扁平伸展的元件，例如设计为板和尤其薄膜的形式。

此外优选的是，电极布置结构包括至少一个场电极，该场电极设置用于在家具旁的周围区域中产生电场。利用场电极可以在家具的周围环境中产生与参考电势相关的电场，例如房间或建筑物的地电势。在此可以提供多个场电极，该场电极在可能情况下被施加相同或不同的电势。由此来自周围环境的影响可以得到补偿，该影响可能导致不利的电场分布。例如可以设置附加的场电极用于与地电势连接。

场电极优选可以连接在检测单元上用于充电。由此可以通过检测单元设置以及例如控制或调节场强。

本发明的另一优选实施方案是，电极布置结构包括载体元件，采样电极通过电绝缘的材料彼此分开地安置在该载体元件上。载体元件可以例如是板形的刚性体或例如是可弯的、可能情况下可弹性张紧的薄膜。电极可以单个地安置在载体元件上，或例如通过覆层涂覆在载体材料上。电极布置结构可以由此设计为组件或单个的构件，该构件可以相对简单地装配。场电极优选电绝缘地安置在载体元件上，以便避免采样电极影响场电极。

本发明的尤其优选的实施方案是，电极布置结构形成在电路板上。由此可以相对成本低廉地并且薄地制造电极布置结构。

由用于通过电极布置结构进行监控的电场填充的周围区域施加在家具的优选易于触及的侧上。在此电极布置结构可以布置在家具主体上。此外电极布置结构可以布置在可运动的家具部件上。此外电极布置结构可以布置在面板上。电极布置结构可以嵌入家具的扁平伸展的构件中，例如面板中、门中或侧壁中。此外电极布置结构可以嵌入遮盖板中。该遮盖板可以例如是盖板、底板、抽屉底部、可以水平抽出的板。

检测单元可以包括微电子开关装置，利用该开关装置可以可靠地测量例如由于人的身体组织造成的场分布的相对弱的变化。尤其优选的是，检测单元设计为内置的微电子构件，由此可以相对简单和节省空间地为检测单元屏蔽了外部的、尤其电磁的影响。在一相对简单的实施方案中，检测单元可以如此处理电极上的、尤其采样电极上的变化，使得该变化可以以例如放大的和例如当量化/归一化的信号的形式传输到另一电子单元上。检测单元的根据现有技术的相对先进的实施方提供具有内置的信号处理单元的可编程的微控制器，利用该微控制器可以追踪并附加地评估和处理通过电极布置结构检测的物体的运动。

利用检测单元优选可以给电介质物体在周围区域中的一系列多个位置分配一个致动信号。该检测单元优选评估物体这些位置相对彼此的位置，就是说并不是绝对位置，其中可以将物体的运动识别为具有多个不同的位置的姿态/手势。该检测单元优选设计为用于识别多个姿态，由此可以为多个、不同的致动功能中的各个致动功能相应分配用于该致动功能的触发和控制的姿态。

本发明的一优选实施方案是，该家具包括执行器，该执行器与传感器装置连接用于致动。该执行器可以例如是用于使可运动的家具部件移位的驱动马达、开门器或例如家具的锁定装置。对于一本身独立的实施方案，传感器装置可以直接与一个执行器或与多个执行器连接，其中该传感器装置优选可以为了执行器的调节和控制形成有在必要时内置/集成的处理器单元，例如系统单芯片(SoC)。此外执行器可以通过控制装置、例如单独的计算单元间接与传感器装置连接，由此信号和可能的数据不仅能向一个执行器或致动功能或控制功能提供。

当可以借助于电极布置结构和检测单元识别出相对大量的不同姿态时，使用单个的电极布置结构和单个的检测单元就可以用于致动多个执行器以及尤其致动多个可运动的家具部件。

附图说明

下面描述并借助于附图详细说明本发明的多个实施例。这些实施例在附图中并不按比例示出。在附图的所有图示中统一使用附图标记。

其中示出：

图1示出根据本发明的家具的局部的示意性透视图，

图2示出根据本发明的家具的示意性侧视图，

图3示出传感器单元的示意性前视图，

图4示出电极布置结构的示意性侧视图和

图5示出另一电极布置结构的示意性侧视图。

具体实施方式

在图1中局部地示出根据本发明的家具1的一实施例。家具1的该局部示出家具格层2，抽屉3可移动地支承在该家具格层中用于打开和关闭。由壁元件2a、2b、2c和2d在侧面限定该家具格层2。

除了抽屉3的后壁3c和侧壁3b，还示出面板3a，该面板例如可以遮盖住壁元件2a、2b、2c、2d的端侧2e、2f、2g、2h。传感器元件4安装在壁元件2c上，该传感器元件例如位于壁元件2a、2c的在前面的端侧2g和2e的平面中。在传感器元件4中安置有至少一个电极布置结构，利用该电极布置结构可以借助于传感器元件4识别位于端侧2g前方的检测区域中的物体(未示出)。在此传感器元件4可以包括例如微控制器形式的检测单元，该微控制器在必要时与电极布置结构相协调。

在图2中示出根据本发明的家具1的第二实施例。该家具1同样包括具有多个侧面元件2a、2b和2d的家具格层2，抽屉3支承在该家具格层中。抽屉3具有列A的面板，传感器元件4安装在面板的内侧。该传感器元件4包括至少一个电极布置结构6，如例如在图3中示出的。通过将传感器元件4安装在面板3a上，传感器元件4的检测区域可以有利地随着抽屉3一起运动。传感器元件4优选安装在面板3a的有特色的位置上，例如在角部的区域中或例如在面板3a内侧的中心。由此传感器元件4的检测区域可以容易地想起。安置在传感器元件4中的电极布置结构产生电场，该电场在图2中借助于等势线示意性示出。施加在电极布置结构6上的电压在此优选产生如下电场，该电场的在位于面板3a前方距离A处的平面E中的变化可以被传感器元件4检测到。

当可电极化的物体(未示出)、例如电导体(未示出)或其材料具有相对高的介电常数的身体部分(未示出)被引入到例如通过等势线5表示的电场的区域中时，电场的趋势如此改变，使得可以在电极之间发生电荷转移，该电荷转移可以通过检测单元(未示出)来测量。电介质物体可以例如是人的身体部分、例如手或手指。安置在传感器元件4中的电极布置结构优选与这种身体部分的大小相协调，以便基本避免传感器的错误地致动或触发。

在图3中详细示出传感器元件4。电极布置结构6在此安置在不导电的壳体(例如由塑料制成的壳体)7中。电极布置结构6优选是多层的电路板，该电路板具有多个、电绝缘的导体层，这些导体层例如由铜制成。

电极布置结构6具有多个采样电极8a、8b、8c、8d，这些采样电极彼此分开地布置。采样电极优选在最上方的导体层中通过例如蚀刻或通过例如铣削尤其形成为条带状，并彼此绝缘。采样电极8a、8b、8c、8d优选围绕中央的面区域9布置，其中尤其采样电极8a、8b、8c、8d中的每两个相应成对地关于中央的面区域9彼此相对而置。在采样电极8a、8b、8c、8d背面后方的平面中布置有场电极11，该场电极作为背景与采样电极8a、8b、8c、8d之间的中央面区域9重叠。

当采样电极8a–8d例如形成在单层式的电路板上时，中央的面区域9可例如尤其以方形窗的形式从电路板中切出。场电极则能以节省材料的形式设计为导电地彼此交织的导体丝或导体带11a和11b的网。

采样电极8a–8d的尺寸以及彼此之间的距离优选与物体、尤其身体部分相协调，该身体部分设置为用于致动传感器元件4。例如在图1和图2中示出的传感器元件4规定用于通过手指、尤其指尖致动。指尖尤其可以在面板3a的表面上靠近传感器元件4运动，其中在可能情况下由场电极11在面板3a前方的空间中产生的电场强度足够强，以便可以避免接触面板3a。通过指形物体的端部可以如此改变电场，使得电场强度可不均匀地分布。该不均匀的场分布可以在采样电极8a–8d之间导致电荷转移，该电荷转移能以电流的形式被检测单元(未示出)测量出。相比之下，尤其具有彼此靠近的手指的整个手虽然可以作为整体影响场变化，但是由于相对于例如手指的尺寸比例而不能或几乎不能引起在采样电极8a–8d之间的电场分布的不均匀的变化。

可以例如借助于检测单元(未示出)对场电极11施加电势，该电势在家具1外部产生可检测的电场。通过由场电极11产生的电势，在采样电极8a至8d中通过感应感生出电荷转移，该电荷转移依赖于由场电极11产生的电场强度的场分布。采样电极8a至8d中的每一个优选与其余采样电极分开地与检测单元连接，并如此连接在检测单元上，使得在采样电极8a至8d的每个上的荷电状态的变化可以单独地检测出。

当电介质物体进入检测区域中或从检测区域中离开时，电荷状态的变化可以在此通过检测区域中的电场变化而产生。在采样电极8a至8d之一中感生出的电荷的变化与电流相联系，该电流例如可在检测单元中测量，并且该电流的时间变化在可能情况下可以追踪电介质物体在检测区域中的运动。

在图4中详细示出电极布置结构6，该电极布置结构优选由电路板制成。在载体层12的上侧有多个、彼此电绝缘的、例如铜制的采样电极，其中在附图中示出采样电极8b、8c、8d。场电极11形成在载体层12的下侧。场电极11可以包括两个彼此电绝缘的层(未示出)，其中上方的层位于产生场的、增高的电势上并进而相对于第二层具有电压。第二层例如可以与供电网的地电势连接。通过示出的等势线5可看到，利用这种两层的和两极的场电极11，基本上仅在载体层12的上侧有电场在电极布置结构的周围区域中延伸。在此距离A标识出一边界，从电极布置结构6的表面出发直到该边界提供有电场，利用该电场可以例如通过手指或例如通过手进行致动。在电极布置结构6的下侧可通过接地屏蔽对电场进行屏蔽。其提供如下优点，即，可以屏蔽布置在被屏蔽的区域中的电子电路、例如微电子构件免受电子布置结构6的EMV影响，并因此保护这些电子电路免受损坏或故障。

在图5中详细示出第二电极布置结构6，其中场电极11仅提供单一的静电电势。

附图标记列表：

1 家具

2 家具格层(在家具的前侧上开口)

2a 壁元件

2b 壁元件

2c 壁元件

2d 壁元件

2e 端侧

2f 端侧

2g 端侧

2h 端侧

3 抽屉

3a 面板

3b 侧壁

3c 后壁

4 传感器元件

5 等势线

6 电极布置结构

7 壳体

8a 采样电极

8b 采样电极

8c 采样电极

8d 采样电极

9 面区域

11 场电极

11a 金属带

11b 金属带

12 载体层

Claims (14)

1.一种具有传感器装置(4)的家具(1)，其特征在于，传感器装置(4)包括电极布置结构(6)，该电极布置结构如此布置在家具(1)的家具部段上，使得通过接触或不接触电极布置结构或家具(1)，利用电极布置结构(6)能检测到位于家具(1)一侧的周围区域中的电场(5)的变化，传感器装置(4)包括检测单元，利用该检测单元借助于所检测到的电场(5)的变化能确定位于家具(1)的周围区域中的物体的位置。

2.根据权利要求1所述的家具(1)，其特征在于，电极布置结构(6)包括多个采样电极(8a、8b、8c、8d)。

3.根据前述权利要求中任一项所述的家具(1)，其特征在于，采样电极(8a、8b、8c、8d)中的多个能单个地连接在检测单元上用于分开地检测。

4.根据前述权利要求中任一项所述的家具(1)，其特征在于，电极布置结构(6)包括至少一个场电极(11)，该场电极被设置用于在周围区域中产生电场(5)。

5.根据前述权利要求中任一项所述的家具(1)，其特征在于，场电极(11)能连接在检测单元上用于充电。

6.根据前述权利要求中任一项所述的家具(1)，其特征在于，电极布置结构(6)包括载体元件(12)，采样电极(8a、8b、8c、8d)通过电绝缘的材料彼此分离地安装在该载体元件上。

7.根据前述权利要求中任一项所述的家具(1)，其特征在于，场电极(11)电绝缘地安装在载体元件(12)上。

8.根据前述权利要求中任一项所述的家具(1)，其特征在于，电极布置结构(6)形成在电路板上。

9.根据前述权利要求中任一项所述的家具(1)，其特征在于，电极布置结构(6)布置在家具主体上。

10.根据前述权利要求中任一项所述的家具(1)，其特征在于，电极布置结构(6)布置在能运动的家具部件(3)上。

11.根据前述权利要求中任一项所述的家具(1)，其特征在于，电极布置结构(6)嵌入面板(3)中。

12.根据前述权利要求中任一项所述的家具(1)，其特征在于，电极布置结构(6)嵌入遮盖板中。

13.根据前述权利要求中任一项所述的家具(1)，其特征在于，利用检测单元能够为电介质物体在周围区域中的一系列多个位置分配一致动信号。

14.根据前述权利要求中任一项所述的家具(1)，其特征在于，家具(1)包括执行器，该执行器与传感器装置(4)连接用于致动。