DE102004043415A1

DE102004043415A1 - Sensorvorrichtung

Info

Publication number: DE102004043415A1
Application number: DE200410043415
Authority: DE
Inventors: Walter Gänsler; Ewald Bayer; Rolf Streifler
Original assignee: EGO Control Systems GmbH and Co KG
Current assignee: EGO Control Systems GmbH and Co KG
Priority date: 2004-09-01
Filing date: 2004-09-01
Publication date: 2006-03-09
Also published as: WO2006024475A1

Abstract

Eine Sensortaste eines Berührungsschalters ist mit einer Schaltfläche (23) an der Vorderseite einer Blende (12) eines Haushaltsgerätes oder dgl. versehen. Die Schaltfläche besteht aus einer elektrisch leitfähigen Schicht (22), die mit einer Deckschicht (24) überdeckt ist, die ggf. ein Dekor trägt. An der Rückseite (14) der Blende (12) ist ein aus leitfähigem Schaumstoff bestehendes Sensorelement (15) angeordnet, dessen Andruckfläche (16) an der Blende gegenüber der Schaltfläche (13) eine unterschiedliche Form hat und meist auch wesentlich kleiner ist. Das Sensorelement überbrückt einen Abstand zwischen der Blende und einer Platine (20), auf der eine Kontaktfläche (19) vorgesehen ist, die zur elektronischen Auswerteschaltung für die Sensorvorrichtung gehört.

Description

Die Erfindung betrifft eine Sensorvorrichtung zur Erzeugung eines Schaltsignals oder Auslösesignals bei Annäherung und/oder Berührung mit einem Finger oder dgl..

Die EP 859 467 B beschreibt eine Sensorvorrichtung mit einem aus leitfähigem Schaumstoff bestehenden kapazitiven Sensorelement, das an die Rückseite einer Blende angedrückt ist.

Die DE 201 197 00 U beschreibt eine Sensorvorrichtung, bei der auf der Rückseite einer durchsichtigen Blende eine elektrisch leitfähige Schicht vorgesehen ist, die mittels eines Kontaktteils kontaktiert wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Sensorvorrichtung zu schaffen, die eine große Freizügigkeit in der Gestaltung der durch die Annäherung oder Berührung aktivierten Schaltfläche ermöglicht und kostengünstig auch in großen Stückzahlen herzustellen und zu montieren ist.

Diese Aufgabe wird durch Anspruch 1 gelöst.

Dadurch, dass das Sensorelement, das mit einer Andruckfläche an die Rückseite einer Blende angedrückt ist, mit einer auf der Vorderseite der Blende im Bereich dieser Andruckfläche aufgebrachten leitfähigen Schicht zusammenarbeitet, kann gemäß einem vorteilhaften Merkmal der Erfindung die dadurch entstehende Schaltfläche eine andere Form und/oder Größe haben als die Andruckfläche und vorzugsweise aufgedruckt werden. Dies ermöglicht es, die Schaltflächen den jeweiligen Erfordernissen anzupassen, sie beispielsweise lang rechteckig zu machen oder auch selbst nach Art eines Piktogramms auszubilden, ohne das hinter der Blende liegende Sensorelement entsprechend gestalten zu müssen. Hier ist also die Form und Größe der Schaltfläche, die vorteilhaft wesentlich größer ist als die Andruckfläche, von der Form des Sensorelementes selbst abgekoppelt. Trotzdem ist die Schaltfläche bis an den Rand heran als solche nutzbar. Diese Ausbildung konzentriert also die kapazitive Wirkung, die die Schaltfunktion auslöst, auf einen Kern, der von dem Sensorelement gebildet wird. Dieses kann vorteilhaft zylindrisch sein und mit seiner einen Stirnfläche die Andruckfläche und mit der anderen Stirnfläche eine Kontaktfläche zur Elektronik bilden. Das Sensorelement kann ein Querloch aufweisen, durch dessen Größe die Andruckkraft festgelegt werden kann, ohne dass die Größe des Sensorelementes selbst oder sein Material zu ändern ist.

Es ist auch festgestellt worden, dass die Schaltfunktion dadurch nicht beeinträchtigt, sondern sogar verbessert wird, dass zwischen die leitfähige Schicht und das Sensorelement die Blende zwischengeschaltet ist.

Nach einem weiteren vorteilhaften Merkmal der Erfindung kann die als leitfähige Schicht auf der Vorderseite der Blende aufgebrachte Schaltfläche von einer Deckschicht überdeckt sein. Diese Deckschicht kann die leitfähige Schicht optisch abdecken und ggf. ein Dekor, Beschriftung oder dgl. enthalten. Sie ist als Beschichtung, oder bevorzugt durch Bedruckung, aufzubringen.

Da die leitfähige Schicht häufig eine Bedruckung mit einer Silber enthaltenden Farbe ist, ist es möglich, dass insbesondere bei Haushaltsmaschinen, wie Waschmaschinen, Geschirrspülmaschinen oder dgl., durch Reinigungsmittel oder auch durch Lichteinwirkung die leitfähige Schicht nachdunkelt oder sich in anderer Weise verfärbt oder abnutzt. Durch die Deckschicht wird die Wirkung der Schaltfläche als Berührungsschalter nicht beeinträchtigt, aber die nachteiligen Wirkungen können gänzlich beseitigt werden. Dabei kann die Deckschicht durch einen hoch strapazierfähigen Lack oder eine ähnliche Schicht gebildet sein.

Die vorstehenden und weitere Merkmale gehen außer aus den Ansprüchen auch aus der Beschreibung und den Zeichnungen hervor, wobei die einzelnen Merkmale jeweils für sich allein oder zu mehreren in Form von Unterkombinationen bei einer Ausführungsform der Erfindung und auf anderen Gebieten verwirklicht sein und vorteilhafte sowie für sich schutzfähige Ausführungen darstellen können, für die hier Schutz beansprucht wird. Die Unterteilung der Anmeldung in einzelne Abschnitte sowie Zwischenüberschriften beschränkt die unter diesen gemachten Aussagen nicht in ihrer Allgemeingültigkeit.

Kurzbeschreibung der Zeichnungen

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im Folgenden näher erläutert. Die Zeichnungen zeigen:

1 einen schematischen Schnitt durch eine Sensorvorrichtung,

2 eine Draufsicht, in Richtung des Pfeils II in 1 gesehen und

3 einen Schnitt entsprechend 1 durch eine Sensorvorrichtung mit einer anders gestalteten Blende.

Detaillierte Beschreibung der Ausführungsbeispiele

Die in den 1 und 2 dargestellte Sensorvorrichtung 11 gehört zu einem kapazitiven Berührungsschalter, der die Änderung der Kapazität durch die Annäherung eines Körpers, wie eines Fingers, an die Schaltfläche oder dessen Berührung mittels einer hier nicht dargestellten elektronischen Schaltung zu einem Schaltvorgang auswertet. Das Funktionsprinzip und die Schaltung sind in den eingangs erwähnten Druckschriften enthalten, auf die hier Bezug genommen wird.

Eine Blende 12 aus nicht-metallischem Material, z.B. Kunststoff, meist undurchsichtigem thermoplastischem Kunststoff, der elektrisch nicht leitend ist, ist eine eingesetzte Blende eines Elektrogerätes oder auch Teil des Gehäuses eines solchen Gerätes, wie einer Waschmaschine, eines Geschirrspülers, eines Wäschetrockners oder ähnlicher Haushaltsgeräte. Es kann sich aber auch um Blenden an einer Werkzeugmaschine oder anderen Geräten handeln. Diese Blende hat eine Vorderseite 13 und eine Rückseite 14, an die ein Sensorelement 15 angedrückt ist. Das Sensorelement ist ein Zylinder aus einem elektrisch leitfähigen elastischen Material, vorzugsweise einem Schaumstoff. Er hat eine in der Zeichnung obere Stirnfläche, die eine Andruckfläche (16) bildet, mit der das Sensorelement unter Druckvorspannung an der Rückseite 14 der Blende anliegt. Die gegenüberliegende Stirnfläche 17 des zylindrischen Sensorelementes ist mittels eines handelsüblichen Fixierklebers für SMD-Bauteile (Surface Mounted Devices) auf einer Kontaktfläche 19 einer Platine 20 befestigt.

Die Kontaktfläche ist normalerweise Teil einer gedruckten Schaltung und die Platine ist gleichzeitig Träger der Auswertelektronik für den Berührungsschalter und ggf. weitere Steuerelemente des zugehörigen Gerätes. Sie ist im Abstand etwa parallel zu der Blende montiert. Es ist aber auch möglich, dass die Platine 20 mit der Kontaktfläche 19 lediglich ein Träger für das bzw. die Sensorelemente ist und die zugehörige Schaltung davon gesondert eingebaut ist.

Das Sensorelement hat ein Querloch 21, durch dessen Größe und/oder Lage die auf die beiden Stirnflächen 16 und 17 ausgeübte Druckkraft angepasst werden kann. Dadurch können auch unterschiedliche Abstände der Platine von der Blende berücksichtigt werden, ohne dass andere Sensorelemente notwendig wären.

Auf die Vorderseite 13 der Blende 12 ist eine leitfähige Schicht 22 aufgebracht, die eine Schaltfläche 23 bildet bzw. definiert. Die Aufbringung erfolgt durch Bedruckung mit einer elektrisch leitfähigen Farbe oder einer anderen Beschichtungstechnik. Dabei ist es nicht notwendig, dass die Oberflächen elektrisch kontaktierbar sind, sondern es reicht eine Leitfähigkeit innerhalb der Schicht aus. Hier sind Farben auf Silberbasis bestens geeignet.

Die Schaltfläche 23 ist, wie aus den Figuren zu erkennen ist, wesentlich größer als die Andruckfläche 16 des Sensorelementes 15 und hat auch eine andere Form. In 2 ist gezeigt, dass diese Form z.B. als ein „+" ausgebildet sein oder es könnten hier auch Zahlen, Buchstaben oder Tiktogramme, Pfeile oder dgl. die Grundform bilden, aber auch Recht ecke oder Kreise unterschiedlicher Größe sind sinnvoll. Die Größenverhältnisse zwischen Schaltfläche und Andruckfläche können unterschiedlich sein. Insbesondere bei unterschiedlichen Gestaltungen der Schaltfläche kann diese bei einzelnen oder allen Schaltflächen auch kleiner sein als die Andruckfläche.

Die Schaltfläche 23 ist vorzugsweise so auf der Blende aufgebracht, dass das zugehörige Sensorelement 15 weitgehend flächenmittig darunter auf der anderen Seite der Blende angeordnet ist. Auch hier ist aber eine andere Anordnung möglich. Dies gibt eine große gestalterische Freiheit bei der Anordnung des Sensorelementes auf der Platine, ebenso wie bei der Gestaltung der Blenden-Vorderseite.

Die Schaltfläche 23 ist von einer Deckschicht 24 überdeckt, die z.B. aus einem widerstandsfähigen Lack, vorzugsweise einem undurchsichtigen Lack, bestehen kann, der die darunter liegende leitfähige Schicht 22 abdeckt und bevorzugt farbig und/oder mit Dekor oder Zeichen versehen sein kann. Die Deckschicht 24 überdeckt die Schaltfläche 23 an den Rändern nur mit einem geringen Überstand 25, um so die Schaltfläche 23 sowohl in Form als auch in der Größe zu repräsentieren.

3 zeigt, dass eine noch bessere und auch fühlbare Begrenzung der Schaltfläche gegeben ist, wenn die Blende einen in die Blende plastisch eingeformten oder aufgebrachten abgegrenzten Bereich bildet, wie beispielsweise eine Erhöhung 26. Hier wäre auch eine entsprechende Vertiefung, Umrandung, Rundung, Wölbung oder dgl. möglich. Die Begrenzung der Schaltfläche 23 wird so besonders sinnfällig, indem ihre Grenzen sowohl sichtbar als auch fühlbar sind. Zusammen mit einer Piktogrammgestaltung ist somit die Sensorvorrichtung auch blindengerecht.

Die Deckschicht sollte von der Verschleißfestigkeit ihrer Oberfläche den Anforderungen genügen, die an die entsprechenden Geräte gestellt werden, als da sind Wasserdampf-, Wärme- bzw. Klimabeständigkeit, Wischfestigkeit, Beständigkeit gegen handelsübliche Reinigungsmittel, Abriebfestigkeit, Abreißbarkeit mittels Klebeband, Glanz, Licht- und UV-Beständigkeit etc..

Durch die Erfindung werden gegenüber bisherigen Sensorvorrichtungen erhebliche Vorteile erzielt: Bisher wurden die Schaltflächen auf der Rückseite der Blende durch Andruckflächen belegt, die in Form und Größe der Schaltfläche entsprachen. Das erforderte die unterschiedlichsten Gestaltungen der Sensorelemente, die somit unterschiedlich hergestellt, gelagert, sortiert oder vorbereitet und meist manuell montiert werden mussten. Dabei waren die Andruck- und Kontaktflächen und die gesamten Sensorelemente meist sehr groß und nahmen viel Platz auf den zugehörigen Platinen ein.

Durch die Erfindung ist es nun möglich, identisch gleiche Sensorelemente für die unterschiedlichsten Größen und Formen von Schaltflächen zu verwenden. Da bei derartig berührungsschaltergesteuerten Geräten meist zahlreiche Schaltflächen vorhanden sind, können diese nun in ihrer bestimmten Form z.B. durch einen Druckvorgang auf die Vorderseite aufgebracht und mit der Deckschicht versehen werden. Andererseits kann die Platine bereits bei der Bestückung der elektronischen Schaltung mit einem entsprechenden Bestückungsautomaten mitbestückt werden, wobei nur ein einziger Typ von Sensorelementen vorgesehen werden muss. Es ist aber auch möglich, die Sensorelemente später einzusetzen. Danach wird die Platine durch entsprechende Abstandhalter mit Abstand zur Rückseite der Blende montiert und der Berührungsschalter ist funktionsfähig.

Dadurch ergeben sich erhebliche Einsparungen sowohl an Kosten für die Sensorelemente und vor allem durch die Erleichterung bei der Mon tage. Auch die Platinenoberfläche kann viel besser ausgenutzt werden, so dass auch hier eine Einsparung möglich ist. Dennoch sind die Schaltflächen bis zu ihrem Rand hin als solche nutzbar und die Übertragung des kapazitiven Signals zur Schaltung sichergestellt.

Claims

Sensorvorrichtung (11) zur Erzeugung eines Schaltsignals bei Annäherung und/oder Berührung mit einem Finger oder dgl., mit – einem kapazitiven Sensorelement (15), vorzugsweise aus leitfähigem Schaumstoff, – einer Blende (12) aus nicht-metallischem Material mit einer Vorderseite (13) und einer Rückseite (14), wobei das Sensorelement auf der einem Benutzer abgewandten Rückseite (14) der Blende angeordnet und mit einer Andruckfläche (16) an diese Rückseite (14) angedrückt ist, – mit einer mit dem Sensorelement (15) verbundenen Steuerung, – wobei auf der Vorderseite (13) der Blende (12) im Bereich der Andruckfläche (16) eine leitfähige Schicht (22) aufgebracht ist, die eine Schaltfläche (23) definiert.
Sensorvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltfläche (23) eine andere Form und/oder Größe hat als die Andruckfläche (16).
Sensorvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltfläche (23) von einer Deckschicht (24) überdeckt ist.
Sensorvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Deckschicht (24) eine die leitfähige Schicht (22) optisch abdeckende, ggf. ein Dekor enthaltende Beschichtung oder bevorzugt eine Bedruckung ist.
Sensorvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltfläche (24) wesentlich größer ist als die Andruckfläche (16).
Sensorvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Andruckfläche (16) im Bereich der Flächenmitte der Schaltfläche (23) liegt.
Sensorvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltfläche (23) in einem in der Blende (12) plastisch abgegrenzten Bereich (26), wie einer Erhöhung, Vertiefung, Umrandung, Wölbung etc., liegt.
Sensorvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die leitfähige Schicht (22) eine Bedruckung mit einer ein Metall, vorzugsweise Silber, enthaltenden Farbe ist.
Sensorvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Sensorelement (15) zylindrisch ist mit seiner einen Stirnfläche die Andruckfläche (16) bildet und mit der anderen Stirnfläche (17) auf einer Kontaktfläche (19) einer Elektronik-Platine (20) aufliegt.
Sensorvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Sensorelement (15) ein Querloch (21) aufweist.
Sensorvorrichtung nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Erzeugung mehrerer unterschiedlicher Schaltsignale mehrere gleiche Sensorelemente (15) vorgesehen sind, die mit ggf. unterschiedlich großen und/oder unterschiedlich gestalteten Schaltflächen (23) zusammenwirken.