CN1981161A - 带有一个操作区和一个在其下方的传感器元件的电器用的操作装置以及用于操作该操作装置的方法 - Google Patents

Abstract

在本发明的一个实施例中，可以制成一种用于电器、例如一种烹调区(31)的操作装置(11)。设置一个可变形的操作区(13)，在该操作区下方设置一个驻极体话筒盒(21)。所述话筒盒的膜(25)可以借助于一个弹性体(27)耦连在操作区(13)的下侧面上。按压在操作区(13)上导致所述膜(25)的一种运动，这刻评价为操作。

Description

带有一个操作区和一个在其下方的传感器元件 的电器用的操作装置以及用于操作该操作装置的方法

技术领域

本发明涉及一种电器用的操作装置、优选的是一种家用电器用的操作装置，以及评价或者操作这样一种操作装置的方法。

由现有技术、例如从DE-A-19645678或者从DE-A-19811372公知，为一个电器或者家用电器设置一个操作面板，在其下方的一个构成一种所谓的操作区的确定位置上设置一个压敏的压电元件。如果在例如可以用薄不锈钢或者铝制造的封板上施压，该压力就可以通过所述压电元件评价为所希望的操作。相应的评价或者控制向所述电器发出信号。在此看作缺点的是，采用压电元件带有一定的缺点，尤其是，因为这些压电元件部分地在机械上易损并且不容易安装进一个器具中。此外常常需要对压电元件进行特殊加工或者为压电元件采用特殊的部件，这进一步地负面影响耗费，尤其是成本和短期内的可供货性。采用其它的传感器元件、譬如电容的或者光学传感器元件的缺点是，这些传感器元件当前还不能或者只能以非常大的费用安装在金属操作面板的后方，或者对于一个光学系统来说不能实现透光性。

发明内容

本发明的任务是，完成一种本文开始所述的操作装置以及本文开始所述的方法，以此能够避免现有技术的缺点，并且尤其是要能够完成一种可以用很低的制造耗费来制造、并且尽可能地使用标准元件来组成的操作装置。

该任务通过具有权利要求1所述特征的操作装置以及具有权利要求9所述特征的用于评价这样一种操作装置的方法来完成。本发明的有利的以及优选的实施方式是其它权利要求的主题，并且在下文中详细地说明。权利要求书的表述明确地参照说明书的内容进行撰写。

根据本发明提出设置一种驻极体话筒盒作为压敏传感元件，所述驻极体话筒盒优选地是一种标准元件，其中应当追求相对很小的结构大小、尤其是一种相对很小的厚度。该驻极体话筒盒把传递到所述话筒盒上的操作区的运动转换成一种电信号。该信号可以评价为操作，其中可以规定一定的信号阈值，这在下文中还要准确地说明。

由此可以采用一种通常使用的构件、尤其是一种标准构件来作压敏传感器元件。这样的话筒盒的优点是它们有高的灵敏度。这意味着在一个膜上一个相对地很小的操作路径就已经足以可靠地识别或者区别，这种膜通常评价声压或者声波。此外这样的标准元件的成品已经完成了连接并完成了布线，这简化了安装、尤其是降低了装配和/或连接时的成本。

可以将所述操作区构成一个封板或者一个面板的一部分，所述封板或者操作面板还可以在所述电器的一个较大的、尤其是大得多的区域上延伸。例如它可以包含一个灶区域的一个边框。在此，所述操作区或者说所述封板或者面板最好是封闭的，或者说没有间断部位。尤其是它向外是光滑或者平坦的。通过这样一种封闭的结构例如可以达到一种外观良好的设计，并达到对水或者类似物的耐受性。

如果所述操作区或者一个对应的封板或者面板在所述传感元件上方的一个区域中为弹性的或者比其余部分薄，则是有利的。这应当产生这样的效果，即，例如在其余部分封板或面板较厚的情况下，在操作区的范围中或在传感器元件上应当可以有一定的可压入性。在所述其余部分中也应当提供一种机械稳定性，并且从而尽可能地刚好避免压弯。这样的较薄的实施例可以例如通过凹陷或者减薄部位来达到，该凹陷或者减薄部位可以最好设置在一个操作区的内侧或者背侧上。

构成一个操作区或者一个面板或者说封板的一个可能性是，使它们导电或者用薄金属构成。在此还可以采用金属薄膜，由于其对机械影响以及脏污的耐受性，使用所述金属薄膜是特别有利的。一种优选的材料例如是不锈钢或者铝。

在本发明的另一种的实施方式中，所述传感器元件通过一个耦连元件与所述操作区相连接、或者说连接在所述操作区上，所述耦连元件最好是弹性的。在此可以采用直接的闭合耦联，其引导到所述操作区的下侧面或者背侧面上是有利的。作为对所述传感器元件或者说整个操作装置的保护，可以这样来设置弹性，使得在一个通常的按规定的操作力的情况下不能或者几乎不能压扁所述耦连元件，也就是说实质上保持其形状、并首先保持其有效长度。只有在操作压力增强到远高于通常规定的操作力、例如超过2至4倍或者以上时，才可以压扁或者缩短所述耦连元件。从而可以防止传感器元件过压和损伤或者毁坏。

耦连元件原则上可以采用许多弹性的元件。尤其优选的是采用一种弹性体。该弹性体可以与所述驻极体话筒盒的薄膜直接连接。

在本发明的另一种实施方式中可以在所述操作区下方设置一个载体。所述驻极体话筒盒设置在该载体上，并且最好如此地支撑在所述操作区上，使得尽管一个操作力作用在所述话筒盒上，但是却不压弯所述载体。所述载体优选是一个印刷电路板。一种为控制或者评价而设置的电触点或引线可以设置在所述印刷电路板上。在采用一个印刷电路板的情况下，所述电触点或者引线最好是相应的导体电路。此外所述载体或者说印刷电路板可以具有一个为所述话筒盒设置的控制装置或类似装置，所述控制装置例如也用于整个电器。

在本发明的优选实施方式中，在所述操作装置上不只设置一个单个的操作区，而是为所述电器的不同的功能或者独立的功能单元设置多个操作区。所述操作区优选成组地或者并列地设置在一个操作范围中，这可以对应于特殊的符号而构成，尤其优选的是，设置一个整体的并且连续的封板，在该封板中设置操作区，或者该封板尤其形成所述操作区域。这样的优点是，保持费用很少并且首先还保持该封板是耐水的，等等。此外有利地还可以使这样的封板构成为与所述话筒盒分开的并且容易拿掉的部分。这意味着，一方面尤其是可以在一个前述的载体上，连同控制装置和评价装置构成一个或者多个驻极体话筒盒。然后可以在其上面放置一个封板，根据不同制造厂商的设计指标或者应用目的，所述封板可以构成不同的变型。这尤其是在用金属或者类似物来制造封板的情况下是有利的。

作为可供选择的替代方案，还可以把一个驻极体话筒盒固定在封板本身之上或者由该封板构成这样一种结构单元。操作压力应该施加在其上的带膜的侧面还可以设置在背离封板的侧面上。也就是说从而在操作时所述话筒盒本身压在一个载体或者类似物上。然而，安装在一个封板上却通常意味着对驻极体话筒盒提高了连接耗费。用成品接头端预制在控制装置或者评价装置上就不再可能了，或者只有在控制装置或者评价装置设置在所述封板上时才可能。

作为举例的和有利的尺寸设计可以提出，所述操作区中只压入一个小的部件以进行操作或者说由所述驻极体话筒盒识别。一种压弯可以为最大100微米，有利的是1微米至10微米。由此在话筒盒上触发的信号可以看作一种信号值或者一种阈值。只有信号达到或者超过所述阈值时它才视为所希望的和按规定的操作，这导致作为操作过程的对应触发。一个这样的操作路径对于一名操作者几乎觉察不到，这却可以是完全希望的，因为由此可以得到例如在光学的或者电容的触摸开关的情况下的操作性能，却不必容忍本文开始处所说明的缺点。作为按规定的或者设定的操作力，例如可以设定为几个牛顿，这可以在对应地构成的封板或者操作区的情况下导致前述的压弯。

对于按规定的使用所述操作装置的方法，可以通过压在所述操作区域上首先压入所述驻极体话筒盒或者其薄膜。在释放后它们复位。这个过程触发相应的信号，或者说构成一个信号特征曲线，该信号特性曲线以基本特性曲线为特征。如果所述信号、或者说所述信号特性曲线在一个预先给的界限内，那么它就可以看成是操作。尤其是在一种简单的实施方式中，可以在当按压时达到所要求的最大信号延续一个确定的时间、例如长于半秒或者一秒后，将该信号评价为操作。

在另外一种尤其是应当得出另一种操作性能以及一种可靠的操作的实施方式中，可以等待复位的信号。在按压的信号与复位的信号之间应当存在一个确定的时间间隔。该时间间隔应当短于5秒，有利地短于2秒。这意味着，当操作者为了所希望的操作而按压操作区并且本能地或者熟练地同时释放或者在其后短暂地又释放时，这就评价为操作过程。然而，如果由于疏忽，该操作者把一个较重的物品、例如在一个烹调区的锅放在操作区上，并且将该锅放在烹调区上保留较长时间，则这被识别出来并且评价为没有操作。

有利地把该操作装置和方法用于家用电器，例如一个烹调区、一个烤炉或者所谓的白色产品工业装置(Gerte der Weiβware-Industrie)。此外还有洗衣机、干燥机或者洗碗机以及微波炉或者类似物。

这些特征和本发明的优选改进方案的其它特征在权利要求书中说明、也在说明和附图中描述，其中在本发明的一种实施方式的情况下各个特征可以单独地实现，或者以子组合的形式多个地实现、以及在其它的领域实现，并且最好可以产生本发明要求保护的受到保护的实施方式。本申请对各个段落的划分以及小标题并不限制这种表述的普遍适用性。

附图说明

本发明的实施例在附图中示意地示出并且在下文中详细地说明：

图1示出经过一个如本发明所述操作装置的截面图，其中示出用于操作区的两种不同的材料。

图2示出一个操作过程中信号电压在时间上的特性曲线图，而

图3示出一个烹调区的斜视图，其中在边框中集成一个类似于图1的操作装置。

具体实施方式

图1中用剖面示出一个操作装置11，该操作装置例如是为具有一个扁平的封板的烹调区设想的。在一个在左部区域中示出为玻璃陶瓷板14a的板中设有一个操作区13，在右部区域中应当示出在什么程度上所述板还可以是一个金属板14b。在操作区13下方构成一个较薄的区域15，所述薄的区域实质上还可以与操作区的延伸部位相一致。为了进行标记，还可以在表面上设置记号或者类似物。同样地，还可以在操作区13的表面上把所述薄的区域15朝向操作者设置，并且由此为操作者构成一种引导。图中示出一名操作者的手指17怎样放在操作区13上。如果施加如前文说明的一定的操作压力，那么在薄的区域15中封板14向下弯曲，或者说操作区13向下弯曲。这由向下拱曲的虚线表示。

在板14下方或者说在操作区13下方，在一个载体19上安装一个驻极体话筒盒21。所述话筒盒21包含一个壳体23，所图所示，所述壳体包含一个膜25。话筒盒21或者说膜25借助于例如可以是圆柱形的弹性体部分27通过直接贴靠而与薄的区域15的下侧面相耦连。从而所述薄的区域15的运动直接地传送到膜25上。此外话筒盒21具有一个向外的电接线29。如果载体19例如构成为印刷电路板，所述电接线还可以是印制线路。

在这种情况下，弹性体部分27通过壳体23的上侧面中的一个孔突出来。该孔可以同时起到用于弹性体部分27的某种引导作用，其中应当尽可能地不限制其可运动性。

然而，尽管封板14中的薄的区域15是有利的，却不是必须如此设置。这主要取决于操作区13或者说封板14的材料的选择。如图所示，如果这涉及比较坚硬或者说坚固的材料，譬如金属14b或者玻璃陶瓷14a，那么这是有利的，因为由此在预设的操作压力下可以达到某种的压弯。

在图3中示出一个烹调区31，尤其是一种所谓玻璃陶瓷烹调区。所述烹调区以通常的方式具有一个包绕的烹调区边框33，所述烹调区边框在其左下侧构成为朝向一名使用者的前侧面。边框33具有不同的操作区13，更确切地说在最左方以一种输入/输出开关的形式示出，以及在中间区域中示出用于各个烹调位置功率调节的开关。通过按压操作区13，可以触发相应地配属的功能。在此从结构上在烹调区边框33下方有一个类似于图1中所示的操作装置。在此，所述烹调区边框33的表面或者其本身可以完全由一种对应于图1中所示的封板14的金属层或者金属板或者说金属薄膜构成。因为只有在操作区13下面才设有如图1中所示的话筒盒，所以金属可以在烹调区边框33的其余区域中在某种程度上进行坚实的下衬。

作为可供选择的替代方案，烹调区边框可以用有的情况下几毫米厚的、由金属或者其它物质构成的扁平材料制成。这例如在操作区13或者所属的操作装置的区域中从下方起如此地变薄：使得可以在该做薄的区域中安放在如图1所示的话筒盒21。作为可供选择的取代从下方变薄一个厚的金属层的方案，还可以从上方变薄。在这种情况下，可以把由此出现的凹陷作为用于点位准确地放置一个手指或者类似物的结构。

功能

通过以应当在前文所述范围内的某种压力把手指17放在所述操作区13上，向下压弯操作区13或者说较薄的区域15。这种压弯或者说这种行程可以在几微米的范围内，例如在约2N的操作力的情况下在2μm至10μm的范围内。所述驻极体话筒盒把这样的很小的运动转换成一种电信号，如在图2中举例所示。

在本发明中，话筒盒21不是用于把声压转换成运动并且从而转换成一种电信号；相反地是将一种机械运动-该机械运动通过借助于所述弹性体部分27耦连到操作区13的下侧面上而实现-直接地转换成一种电信号。在此所述弹性体27用于补偿在所述膜25与操作区13的下侧面之间的间距中的机械公差。此外它还可以产生一种过压力保护，如前文所述。

从图2中的图表中可以看到，在操作时话筒盒21的信号电压U如何在时间曲线上变化。在时间点t_D把手指17放在操作区13上，或者说进行所述按压。这引起在负区域中的特性曲线。在时间点t_L把手指17拿开，从而薄的区域15或操作区13又向上返回运动至原来的位置中，并且从而膜25可以重新向上运动。由此信号曲线转换到正的区域中，以便最后接着再倾倒并且达到原来低的电压值。

从所述对于操作过程而言典型的特性曲线，可以推断出一种所希望的操作。根据对于所述操作而希望的应用或者评价方法，可以或者把已经按压、或把释放看作所希望的操作。如果希望对一个操作过程有一种特别快速的反应，就可以在按压时、也就是说在信号曲线的下降过程中，从一个对应于一个确定操作路径的确定数值开始，把一个操作过程识别为这种操作，并且触发一种功能。相反，如果应当排除确定的不希望的或者出错操作(这例如通过在所述操作区上所放置的物品或者无意的擦拭而引起)，那么就提议需要等待释放的时刻。这必须位于对所述按压时刻的一个确定的时间窗中，例如约一秒。这些不同的方法可以存储在一个所配属的评价装置或者控制装置中，并且如此地被执行。

Claims (10)

1.用于一种电器(31)、最好用于一种家用电器的操作装置(11)，其中所述操作通过按压其下方有一个压敏传感器元件(21)的一个可形变的或者弹性的操作区(13)来实现，其特征在于，所述传感器元件具有一个驻极体话筒盒(21)，并且所述操作区(13)的运动可以转换成可以评价为操作的电信号。

2.如权利要求1所述的操作装置，其特征在于，所述操作区(13)、尤其作为一个封板(14、33)或者操作面板的部分是封闭的或者说不间断的，其中，优选地在传感器元件(21)上方的区域中所述操作区或者封板或者说操作面板比其余区域中的操作区更有弹性地或者较薄地构成。

3.如以上权利要求中任一项所述的操作装置，其特征在于，操作区(13)是连续导电的，或者由薄金属、例如一个金属薄膜或者类似物制成，优选地用不锈钢制成。

4.如以上权利要求中任一项所述的操作装置，其特征在于，传感器元件(13)通过一个弹性的耦连元件(27)与所述操作区相连接，尤其是作为在其下侧面上的直接形状配合的耦接，其中所述弹性是这样的：在一个通常的按规定的操作力的情况下，不能或者几乎不能压扁所述耦连元件；只有在操作压力远超过所述通常的按规定的操作力时才可以压扁所述耦连元件。

5.如权利要求4所述的操作装置，其特征在于，所述耦连元件是一种弹性体(27)，该弹性体与驻极体话筒盒(21)的膜(25)直接连接。

6.如以上权利要求中任一项所述的操作装置，其特征在于在所述操作区下方的一个载体、最好是一个印刷电路板(19)，在其上设置驻极体话筒盒(21)，其中，尤其是所述载体具有用于所述驻极体话筒盒或者操作装置(11)的电接通装置和/或控制装置或者评价装置。

7.如以上权利要求中任一项所述的操作装置，其特征在于，多个操作区(13)设置在一个操作范围中或者并列地设置，其中所述操作区或者所述操作范围总是由一个整体的并且连续的封板(33)构成。

8.如以上权利要求中任一项所述的操作装置，其特征在于，在将操作区(13)或者所述驻极体话筒盒的膜(25)压弯1-100μm、最好压弯1-10μm的情况下，驻极体话筒盒(21)的电信号是一种操作。

9.用于对如以上权利要求中任一项所述的操作装置进行评价的方法，其特征在于，在驻极体话筒盒(21)上测取所述驻极体话筒盒或者其膜(25)的压入以及接着的复位，其中如果由于复位产生的信号紧接着压入的信号、或者与压入的信号只有非常短的时间间隔，就仅仅把得到的信号作为操作。

10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述时间间隔短于五秒，优选地短于两秒。

Images