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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Bedienvorrichtung für ein Haushaltsgerät mit einem
Eingabefeld zur manuellen Betätigung
und einer Elektronikeinrichtung zum Verarbeiten eines an diese gerichtetes
Steuersignals. Darüber
hinaus betrifft die vorliegende Erfindung ein entsprechendes Verfahren zur
Bedienung eines derartigen Haushaltsgeräts durch manuelles Betätigen eines
Eingabefelds. Über die
Berührung
der auf dem Eingabefeld aufgebrachten Felder durch den Benutzer
erhält
die Elektronikeinrichtung ein Steuersignal. Auf diese Weise ist
die Steuerung der Apparatur für
den Benutzer möglich.
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Bedienvorrichtungen
nach dem Stand der Technik sind in ihrer Funktionsweise an den vom
Benutzer auf ihrem Eingabefeld ausgeübten Druck, beispielsweise
Fingerdruck, gebunden. Zu diesem Zweck sind beispielsweise an dem
Eingabefeld Kurzhubtasten oder Piezotasten angebracht, welche das vom
Benutzer ausgelöste
Drucksignal in ein Spannungssignal umwandeln. Über dieses umgewandelte Signal
kann festgestellt werden, welches der Felder auf dem Bedienfeld
gedrückt
wurde, und der Benutzer „kommuniziert" so mit dem gewünschten
Gerät.
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Ein
Nachteil dieser nach dem Stand der Technik schon bekannten Bedienvorrichtungen
besteht darin, dass ihre Funktionsweise den Einbau der Elektronikeinrichtung
in einer bestimmten Lage zum Eingabefeld hin zwingend voraussetzt.
In der Regel ist nämlich
die Elektronikeinrichtung unmittelbar hinter dem Eingabefeld angeordnet.
Dies schränkt
die Freiheiten bei der Planung des Aufbaus der Bedienvorrichtung
für ein
Haushaltsgerät
erheblich ein.
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Dasselbe
gilt bei der Wahl der Materialien für das Bedienfeld: Bei Bedienvorrichtungen
basierend auf den nach dem Stand der Technik bekannten Verfahren
ist diese stark eingeschränkt.
So führt
die Verwendung eines durchsichtigen Materials zu dem Nebeneffekt,
dass der Betrachter die daran angebrachten Kurzhub- oder Piezotasten
und ihre dazugehörige
Elektronik sehen kann, was vom Ästhetischen
her oft nicht erwünscht
ist.
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Der
geringe Abstand zwischen dem Eingabefeld und der beim Eindringen
von Flüssigkeiten sehr
schadensanfälligen
Elektronikeinrichtungen kann zu erheblichen Schwierigkeiten bei
der Reinigung des Eingabefeldes führen. Vor allem, wenn das gleiche
Bedienfeld vom vielen verschiedenen Benutzern verwendet werden soll,
ist hingegen ein häufiges
und gründliches
Reinigen des Bedienfeldes überaus
wünschenswert.
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Auch
der vom Benutzer ausgeübte
Druck, an welchen die Funktionsweisen bekannter Bedienvorrichtungen
gekoppelt sind, kann zur Beschädigung des
Gerätes
selbst führen.
Ist der ausgeübte
Druck zu groß,
so können
Teile der dahinter befindlichen drucksensiblen Einrichtung beschädigt werden.
Problematisch ist hierbei wieder das Reinigung des Bedienfeldes,
da verhindert werden muss, dass dabei zu starker Druck auf das Eingabefeld
ausgeübt
wird, welcher zu einer Schädigung
führen
könnte.
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Dies
gilt auch für
die Offenlegungsschrift
DE 19714195
A1 , worin ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Einstellen
eines Betriebszustandes eines Haushaltsgerätes an einem mit einer Anzeige
versehenen Bedienelement vorgestellt werden. Dabei umfasst eine
Bedienvorrichtung für
eine Haushaltsgerät wenigstens
ein Bedienelement mit einer Berührungsfläche und
einen Piezosensor zum Erfassen eines Druckes an der Berührfläche als
Betätigung
zum Einstellen des Betriebszustandes. Erwähnt werden muss dabei auch
die Übersetzung
der europäischen Patentschrift
DE 69805159 T2 über ein
Steuersystem für
Haushaltsgeräte.
Hierbei ist die Steuerung des Haushaltsgeräts zumindest teilweise elektronisch
und enthält
einen entsprechend programmierten Mikrocontroller mit einem Speicher.
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Die
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist daher die Entwicklung einer
Bedienvorrichtung, die beim Einbau mehr Freiheitsgrade lässt. Ebenfalls
ist es die Aufgabe dieser Erfindung, ein Verfahren zu entwickeln,
mit dem sich eine vereinfachte Bedienung eines Haushaltsgeräts realisieren
lässt.
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Erfindungsgemäß wird diese
Aufgabe durch die Bedienvorrichtung für ein Haushaltsgerät gelöst, wobei
dem Eingabenfeld zur manuellen Betätigung und der Elektronikeinrichtung
zum Verarbeiten des Steuersignals eine, von dem Eingabefeld räumlich getrennte
Sensoreinrichtung zwischengeschaltet ist, welche die manuelle Betätigung berührungslos
erfasst und das erwünschte
Steuersignals an die Elektronikeinrichtung ausgibt. Dabei geht die
hier gebrauchte Definition einer räumlichen Trennung von einem
Abstand aus, der größer ist,
als beispielsweise der von einer Isolierschicht oder einer dünnen Trennwand.
Der Abstand zwischen dem Eingabefeld und der Sensoreinrichtung kann
dem Durchmesser der Bedienvorrichtung entsprechen. Eine Leitungsführung zwischen
dem Eingabefeld und der Sensoreinrichtung ist dabei nicht nötig.
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Ebenso
wird die Aufgabe gelöst
durch ein Verfahren zur Bedienung eines Haushaltsgeräts durch
manuelles Betätigen
eines Eingabefelds, berührungsloses
Erfassen der manuellen Betätigung des
Eingabefeldes mit einer von dem Eingabefeld räumlich getrennten Sensoreinrichtung
unter Bereitstellung eines Steuersignals und Ausgeben des Steuersignals
an eine Elektronikeinrichtung zur Weiterverarbeitung.
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In
vorteilhafter Weise hat somit der Entwickler mehr Freiheitsgrade
beim Einbau des Eingabefeldes und der Sensoreinrichtung. Beides
kann individuell nach der Funktionsweise der Bedienvorrichtung gestaltet
werden.
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Ferner
kann der Aufbau der Bedienvorrichtung so gewählt werden, dass das Eingabefeld
zur manuellen Betätigung
und die Elektronikeinrichtung zum Verarbeiten des Steuersignals
voneinander getrennt liegen. Die Lage des Einbaufeldes und der Elektronikeinrichtung
zueinander kann dabei der Funktionsweise des Haushaltsgeräts und dem
zur Verfügung
stehenden Einbauraum entsprechend frei gewählt werden. Dies gewährleistet
ferner ein besseres Reinigungsverhalten des Eingabefeldes für den Benutzer,
da eine Beschädigung
der Elektronikeinrichtung durch das Eindringen von Flüssigkeit
dabei ausgeschlossen werden kann. Auch für die Wahl des Materials, aus
dem das Eingabefeld bestehen soll, ergeben sich daraus mehr Möglichkeiten.
Eine Bedienfläche
auf einer Glasscheibe ist denkbar, ohne dass die nach dem bisherigen
Stand der Technik dahinterliegende Elektronikeinrichtung zu sehen
wäre.
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Vorteilhafterweise
kann eine manuelle Betätigung
des Eingabefeld über
eine Emission eines akustischen Signals, beispielsweise im Ultraschall-Bereich,
durch die Sensoreinrichtung oder über eine Emission durch ein
Betätigungsobjekt
für die
manuelle Betätigung,
erfassbar sein. Dabei versteht man unter dem Begriff „Betätigungsobjekt" insbesondere auch
einen Finger des Benutzers. Da die Funktionsweise der Bedienvorrichtung
für ein
Haushaltsgerät
damit nicht mehr an die Ausübung
von Druck bei der Eingabe gekoppelt ist, kann eine Beschädigung der
Apparatur durch einen zu festen Druck von Seiten des Benutzers ausgeschlossen werden.
Auf den Einbau von druckempfindlichen Teilen nahe an das Bedienfeld
kann dabei verzichtet werden. Somit ist auch die Ausübung von
Druck während
des Reinigungsvorganges in diesem Fall nicht mehr von Belang. Des
weiteren ist das Anbringen von beweglichen mechanischen Teilen nach
den schon genannten Ansprüchen
nicht mehr nötig,
womit eine weitere Möglichkeit
der Schädigung
für die Bedienvorrichtung
entfällt.
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In
gleicher Weise kann eine manuelle Betätigung des Eingabefelds über eine
Emission eines optischen Signals, beispielsweise mit einer Wellenlänge im Infrarotbereich,
durch die Sensoreinrichtung erfassbar sein. Dies kann zur größeren Genauigkeit
bei der Lokalisierung des Betätigungsobjekts
der manuellen Eingabe auf dem Eingabefeld führen.
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Über das
Reflexionssignal des von der Sensoreinrichtung emittierten akustischen
und/oder optischen Signals kann die manuelle Betätigung des Eingabefelds durch
den Benutzer von der Sensoreinrichtung erfassbar sein. Vorteilhafterweise
kann dabei eine Schädigung
des Betätigungsobjektes
für die manuelle
Eingabe ausgeschlossen werden.
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Darüber hinaus
kann eine manuelle Betätigung
des Eingabefelds über
das Zeitintervall zwischen der Emission des akustischen und/oder
optischen Signals und der Detektion des Reflexionssignals bestimmbar
sein. Dieses Verfahren führt
zu einer großen
Genauigkeit bei der Lokalisierung des Betätigungsobjektes der manuellen
Eingabe auf einem der Felder des Eingabefeldes.
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Daneben
kann eine manuelle Betätigung
des Eingabefelds über
eine von der Sensoreinrichtung gemessene Intensität eines
von einem Betätigungsobjekt
für die
manuellen Eingabe emittiertes akustisches und/oder optisches Signals
bestimmbar sein. Damit kann eine größere Auswahl an Gegenständen für die manuelle
Eingabe genutzt werden, wie beispielsweise Finger, Handflächen oder
Spezialstifte aus verschiedenen Materialien. So kann es beispielsweise
die Anwendung eines Spezialstifts dem Besitzer des Haushaltsgeräts, an welches
die Bedienvorrichtung gekoppelt ist, ermöglichen, Unbefugte von dessen
Nutzung auszuschließen.
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Die
vorliegende Erfindung wird nun anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert, in
denen gezeigt wird:
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1 die
schematische Darstellung der Funktionsweise der Sensoreinrichtung
gemäß der vorliegenden
Erfindung
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2 die
Bedienfront der Bedienvorrichtung für Haushaltsgeräte gemäß einer
möglichen
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung
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Die
nachfolgend näher
geschilderten Ausführungsbeispiele
stellen bevorzugte Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung dar:
Wie in 1 schematisch
dargestellt, besteht die Bedienvorrichtung für ein Haushaltsgerät aus einem Eingabefeld 1 zur
manuellen Betätigung
und einer Elektronikeinrichtung 2 zum Verarbeiten eines
Steuersignals. Damit die Bedienvorrichtung ihre Funktionsweise erfüllen kann,
ist es notwendig, dass eine Verbindung zwischen dem Eingabefeld 1 und
der Elektronikeinrichtung 2 besteht. Dies wird in der vorliegenden
Erfindung durch die Sensoreinrichtung 3 gewährleistet,
welche die manuelle Betätigung
auf dem Eingabefeld 1 erfasst und der Elektronikeinrichtung 2 ein
entsprechendes Sensorsignal zur Weiterverarbeitung zuteilt.
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In 2 ist
das Eingabefeld 1 zur manuellen Betätigung im Querschnitt skizziert.
Das Eingabefeld 1 kann aus jedem beliebigen Material (Glas,
Metall, Kunststoff) bestehen. Wie in der Figur angedeutet kann das
Material selbst durchaus durchsichtig sein.
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Auf
der dem Betrachter/Anwender zugewandten Seite sind einzelne Felder 5 angebracht. Dies
kann über
vielerlei Verfahren, wie z.B. Druckverfahren, Ätzen oder Bekleben der Oberfläche des
Eingabefeldes 1 geschehen. Das Anbringen von beweglichen
mechanischen Teilen (Tasten) ist dabei nicht nötig. Ebenfalls für den Benutzer
sicht- oder erfastbar angebracht sind verschiedene Symbole und/oder Wörter, die
dem Benutzer die Bedeutung der einzelnen Felder erklären sollen.
Je nach Wunsch des Benutzers, kann dieser durch die Berührung eines
Feldes 5 der Bedienvorrichtung das Haushaltsgerät gemäß seiner
Funktionsweise steuern.
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In 2 geschieht
dies, indem der Benutzer mit einem Finger 4 eines der Felder 5 des
Eingabefeldes 1 berührt.
Dies ist eine häufige
Anwendungsform der vorliegenden Erfindung, wobei weitere, wie beispielsweise
Berührung
eines Feldes 5 mit der ganzen Handfläche oder einem Spezialstift,
mögliche sind.
(Die im weiteren gebrauchte Bezeichnung manuelle Eingabe bezieht
sich auf alle hier aufgezählten Möglichkeiten.)
Da es für
die Funktionsweise der angemeldeten Bedienvorrichtung für Haushaltsgeräte nicht
notwendig ist, Druck auf die einzelnen Felder 5 des Eingabefeldes 1 auszuüben, bieten
sich die hier vorgestellten Alternativen durchaus an. Auf die sich daraus
ergebenden neuen Nutzungsmöglichkeiten wird
weiter unten noch eingegangen werden.
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Ebenfalls
in 2 dargestellt, wenn auch nur schematisch skizziert,
ist die dem Eingabefeld 1 und der Elektronikeinrichtung 2 (dort
nicht wiedergegeben) zwischengeschaltete Sensoreinrichtung 3.
Dabei wurde die Sensoreinrichtung 3 bewusst nicht am Rand
von dem Eingabefeld 1 befestigt, um zu demonstrieren, dass
diese nicht an eine bestimmte Lage bezüglich des Eingabefeldes 1 gebunden
ist. (Aus diesem Grund wurde auch auf ein Einzeichnen der Elektronikeinrichtung 2 verzichtet.)
Wichtig ist nur, dass sich die Interaktionsfläche der gesamten Sensoreinrichtung 3 über den
Teil der Eingabeoberfläche 1 erstreckt,
auf dem die einzelnen Felder 5 angebracht sind. Dabei können die
einzelnen Untereinheiten der Sensoreinrichtungen 3 aber
auch an verschiedenen Orten angebracht werden.
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Zur
Ortung des zur manuellen Eingabe verwendeten Betätigungsobjektes 4 auf
dem Eingabefeld 1 über
die Sensoreinrichtung 3 bieten sich mehrere Möglichkeiten:
Einmal über
eine Signal-Emission 6 durch die Sensoreinrichtung 3,
oder durch die Emission des Betätigungsobjektes 4 der
manuellen Eingabe selbst. Im Folgenden soll dabei erst der Fall einer
Emission 6 durch die Sensoreinrichtung 3 behandelt
werden und dann erst auf die weiteren Möglichkeiten eingegangen werden.
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Bei
dem von der Sensoreinrichtung 3 emittierten Signal 6 kann
es sich beispielsweise um ein akustisches handeln. Vor allem Ultraschall
ist hierfür geeignet,
da sich Objekte über
Schallwellen mit einer Frequenz höher als 20 kHz besonders gut
orten lassen.
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Von
dem auf das Eingabefeld 1 platzierten Betätigungsobjekt 4 der
manuellen Eingabe werden die emittierten Schallwellen reflektiert
und können
so von der Sensoreinrichtung nachgewiesen werden. Über das
Zeitintervall zwischen der Ultraschallemission 6 und der
Detektion des reflektierten Signals 7 lässt sich der Abstand zwischen
dem reflektierenden Betätigungsobjekt 4 und
der Sensoreinrichtung 3 berechnen.
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Möchte man
auch erfahren, in welcher Richtung sich das reflektierende Betätigungsobjekt 4 von der
Sensoreinrichtung 3 befindet, so bieten sich mehrere Verfahren
an. Eine Möglichkeit
besteht darin, das emittierte Schallsignal 6 zeitabhängig in
eine Richtung gebündelt
auszusenden und dann die Reflexion 7 in Abhängigkeit
von der Winkelverteilung zu bestimmen. Ebenfalls möglich ist
die Verwendung einer Sensoreinrichtung 3 mit mehr als nur
einer Untereinheit zum Senden und Detektieren der Schallwellen.
Das auf dem Eingabefeld platzierte Betätigungsobjekt 4 kann
dann über
seinen Abstand zu den einzelnen Untereinheiten der Sensoreinrichtung 3 genau
lokalisiert werden. Auf diese Weise ist es auch möglich, zu
bestimmen, auf welchem der Felder 5 des Eingabefeldes 1 sich
das Betätigungsobjekt 4 der
manuellen Eingabe zu einem bestimmten Zeitpunkt befindet.
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Ein
weiteres Verfahren zur Bedienung eines Haushaltsgeräts durch
manuelles Betätigen
eines Eingabefelds 1 besteht darin, anstelle oder zusätzlich zu
dem akustischen Signal noch ein oder mehrere optische zu verwenden.
Hierzu wird eine Sensoreinrichtung 3 verwendet, die beispielsweise
aus einer optischen und/oder einer akustischen Untereinheit zum
Senden und Detektieren der Wellen besteht. Auch über die Weglänge des
von einem Betätigungsobjekt 4 der
manuellen Eingabe reflektierten Lichts 7 lässt sich
der Abstand zwischen einer einzelnen Untereinheit der Sensoreinrichtung 3 und
dem reflektierenden Betätigungsobjekt 4 ermitteln.
Realisiert werden kann dies beispielsweise unter Verwendung von Infrarotstrahlung.
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Die
auch als Wärmestrahlung
bezeichnete Infrarotstrahlung wird aufgrund der Körpertemperatur von
einem Bediener ausgestrahlt. Unter Ausnutzung dieser Tatsache ist
es möglich,
auf eine Infrarotemission durch die Sensoreinrichtung 3 zu
verzichten. Anhand der detektierten Intensität der Infrarotstrahlung ist
es so möglich,
den Abstand zwischen dem wärmestrahlenden
Betätigungsobjekt 4 der
manuellen Eingabe und einem oder mehreren Untereinheiten der Sensoreinrichtung 3 zu
bestimmen, und damit das Objekt selbst auf einem der Felder 5 des
Eingabefelds 1 genau zu lokalisieren.
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Eine
weitere Möglichkeit
bietet sich noch in der Nutzung von Spezialstiften als Betätigungsobjekten 4,
wie sie weiter oben schon erwähnt
wurden. Dabei kann ein derartiger Spezialstift selbst als Sender eines
akustischen und/oder optischen Signals dienen, welches dann von
der Sensoreinrichtung 3 spezifisch erkannt wird. Anhand
der Intensität,
mit der dieses Signal detektiert wird, lässt sich der Abstand zwischen
dem Spezialstift zur manuellen Betätigung des Eingabefeldes und
den jeweiligen Untereinheiten der Sensoreinrichtung 3 berechnen.
Die Nutzung des Haushaltsgerätes
steht damit nur dem zur Verfügung,
der über
den jeweiligen Spezialstift verfügt.
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Unabhängig von
der Methode, über
welche die manuelle Betätigung
auf dem Eingabefeld 1 ermittelt wurde, gibt die Sensoreinrichtung 3 letztlich das
Steuersignal an die Elektronikeinrichtung 2 aus, so dass
das Haushaltsgerät
die vom Benutzer gewünschte
Funktion ausüben
kann.