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Die
Erfindung betrifft eine multifunktionelle Schalteranordnung, im
Folgenden kurz auch als Multifunktionsschalter oder nur Schalter
bezeichnet.
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Herkömmliche
Schalteranordnungen, in denen mehrere Einzelschalter in engem räumlichen
Zusammenhang vorgesehen, beispielsweise in eine Schaltereinheit
integriert sind, weisen für
jeden Schalter ein eigenes Bedienelement zur Betätigung des jeweiligen Schalters
auf, häufig
in der Form eines einen manuell betätigbaren Bedienabschnitt aufweisenden
Betätigungsglieds,
welches zwischen zwei Betätigungsstellungen
kippbar ist und auf ein mit den Schaltkontakten des Schalters in
Wirkverbindung stehenden, ebenfalls kippbares Betätigungselement des
jeweiligen Schalters wirkt, um dieses entsprechend der Betätigung des
Betätigungsglieds
zwischen einer einem ersten Zustand des Schalters und einer einem
zweiten Zustand des Schalters entsprechenden Schaltstellung umzuschalten.
Jeder Schalter ist also mit einem eigenen Betätigungsglied bzw. Bedienelement
ausgeführt,
wobei sich im Falle, dass eine größere Anzahl von Funktionen
zu schalten ist (beispielsweise verschiedene Beleuchtungseinheiten
eines Beleuchtungssystems oder sonstige Funktionen in einem Gebäude), die
entsprechend große Anzahl
von einzelnen Bedienelementen bzw. Betätigungsgliedern eine sehr technische
Anmutung gibt, die in manchen Zusammenhängen ästhetisch unvorteilhaft ist
und auch hinsichtlich der Bedienbarkeit zu wünschen übrig lässt, da zum unmittelbar aufeinanderfolgenden
Schalten mehrerer Funktionen nacheinander verschiedene Betätigungsglieder
bzw. Bedienelemente manuell betätigt
werden müssen.
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Das
US-Designpatent Des. 412,491 zeigt ein wandmontierbares Beleuchtungsschaltfeld
mit mehreren einzelnen Betätigungsgliedern
oder Betätigungselementen
bzw. Bedienelementen und es wurde offenbar versucht, mehrere Schaltungsfunktionen auf
Grundlage mehrerer gesonderter Betätigungsglieder bzw. Betätigungselemente
bzw. Bedienelemente auf ästhetisch
ansprechende Weise zu realisieren.
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Ein
Nachteil des herkömmlichen
Ansatzes ist ferner, dass zum Schalten der verschiedenen Funktionen
für jede
Funktion, etwa zum An- und Abschalten einer jeden Beleuchtungseinheit,
ein eigener Schalter vorgesehen ist, was einen entsprechenden Kostenaufwand
bedeutet.
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Demgegenüber ist
es eine Aufgabe der Erfindung, eine Schalteranordnung bereitzustellen,
die mit einer gegenüber
der Anzahl von Schaltfunktionen reduzierten Anzahl von Schaltern
auskommt.
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Ferner
ist es eine Aufgabe der Erfindung, eine Schalteranordnung bereitzustellen,
die das Schalten mehrerer Schaltfunktionen bequem ermöglicht und
dabei ästhetisch
ansprechend ausgeführt sein
kann und hinsichtlich der Anmutung an ein jeweiliges ästhetisches
Umfeld leicht anpassbar ist, ohne zwingend eine technische Anmutung
zu implizieren.
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Eine
weitere Aufgabe der Erfindung ist, eine Schalteranordnung bereitzustellen,
die bei einer Schaltbarkeit von mehreren Schaltfunktionen als integrale
Schaltereinheit ausführbar
ist, die als Einheit handhabbar und montierbar ist, beispielsweise
an einer Wand bzw. eingelassen in eine Wand.
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Eine
weitere Aufgabe der Erfindung ist, eine Schalteranordnung bereitzustellen,
die zweckmäßig als
Bedienungsschnittstelle eines elektrischen Systems oder elektronischen
Systems dienen kann, um mehrere Funktionen des Systems zu steuern
bzw. zu schalten.
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Zur
Lösung
wenigstens einer dieser Aufgaben stellt die Erfindung eine Schalteranordnung
bereit, umfassend:
- – wenigstens eine Gruppe von
elektrische Schaltkontakte aufweisenden Schaltern, die durch eine Schalterbasis
gehalten sind und jeweils wenigstens ein Betätigungselement aufweisen, mittels dem
der jeweilige Schalter durch Verstellen des Betätigungselements zwischen wenigstens
zwei Schaltstellungen zumindest zwischen einem ersten und einem
zweiten Zustand, insbesondere zwischen einem betätigten und einem nicht betätigten Zustand,
umschaltbar ist;
- – ein
den Schaltern der Gruppe zugeordnetes, relativ zur Schalterbasis
zwischen mehreren Betätigungsstellungen
beweglich in Nachbarschaft zu den Schaltern gehaltenes Betätigungsglied,
welches wenigstens einen Betätigungsabschnitt
aufweist, durch den die Schalter zwischen ihren Schaltstellungen
umschaltbar sind, derart, dass jedem Schalter wenigstens eine Bewegungsart oder/und
wenigstens eine Bewegungsrichtung des Betätigungsglieds mit einer zugehörigen Rückbewegungsrichtung
des Betätigungsglieds zugeordnet
ist, durch welche das Betätigungselement
des betreffenden Schalters unter Einwirkung des Betätigungsabschnitts
zwischen seinen Schaltstellungen verstellbar ist, zum Umschalten des
Schalters vom ersten in den zweiten Zustand und vom zweiten in den
ersten Zustand, und dass alle aufgrund der Bewegungsarten bzw. Bewegungsrichtungen
und Rückbewegungsrichtungen des
Betätigungsglieds
durch jeweiliges Umschalten eines oder mehrerer Schalter herbeiführbaren Zustandskombinationen
der Zustände
der Schalter eine Mehrzahl von vorgesehenen Gesamtzuständen der
Schalteranordnung definieren;
- – einen
manuell betätigbaren
Bedienabschnitt am Betätigungsglied
oder ein gegenüber
dem Betätigungsglied
gesondertes, mit diesem in Wirkungsverbindung stehendes, beweglich
gehaltenes und manuell betätigbares
Bedienelement, durch welches das Betätigungsglied derart betätigbar ist, dass
es sich gemäß einer
gewünschten
Bewegungsart bzw. gemäß einer
gewünschten Bewegungsrichtung
bzw. Rückbewegungsrichtung
bewegt und mittels des Betätigungsabschnitts
einen oder mehrere Schalter umschaltet, so dass ausgehend von einem
momentanen Ausgangs-Gesamtzustand der Gesamtzustände der Schalteranordnung ein
der gewünschten
Bewegungsart bzw. der gewünschten
Bewegungsrichtung bzw. Rückbewegungsrichtung
zugeordneter Ziel-Gesamtzustand der Gesamtzustände der Schalteranordnung herbeiführbar ist.
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Kern
der Erfindung ist, dass mehrere Schalter mittels eines den Schaltern
zugeordneten Betätigungsglieds
zwischen ihren Zuständen
umschaltbar sind, um wahlweise aus den auf Grund der Kombinationen
an Zuständen
der Schalter vorgesehenen Gesamtzuständen einen gewünschten
Gesamtzustand durch Umschalten eines oder mehrerer zugeordneter Schalter
definiert herbeizuführen.
Dadurch, dass auf Grundlage einer manuellen Betätigung eines Bedienabschnitts
bzw. eines Bedienelements mehrere verschiedene Schalter zwischen
ihren Zuständen
umschaltbar sind, wird die schwer auszugleichende technische Anmutung
einer Mehrzahl von einzelnen Bedienabschnitten bzw. Bedienelementen
vermieden und es lassen sich bequem in einem Zuge mehrere Schaltfunktionen
durch Betätigung
nur eines Elements schalten oder verschiedene Steuerbefehle an ein
ggf. der Schalteranordnung zugeordnetes Gesamtsystem (etwa eine
Steuereinheit oder einzelne Komponenten derselben) geben.
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Die
Anzahl von für
eine gegebene Anzahl von Schaltfunktionen bzw. vorgesehenen gebbaren Steuerbefehlen
erforderlichen Schaltern kann dadurch reduziert, insbesondere deutlich
reduziert sein, dass wenigstens einem Schalter, vorzugsweise mehreren
Schaltern, höchstvorzugsweise
allen Schaltern jeweils wenigstens zwei Bewegungsarten des Betätigungsglieds
oder/und wenigstens zwei Bewegungsrichtungen jeweils mit zugehöriger Rückbewegungsrichtung
des Betätigungsglieds
zugeordnet sind, so dass der Schalter bzw. die Schalter jeweils
durch mehrere verschiedene Bewegungsarten bzw. Bewegungsrichtungen
zwischen seinen Zuständen
umschaltbar ist/sind. Dies lässt
sich am Beispiel von drei Schaltern A, B und C einfach deutlich
machen. Herkömmlich
wären mittels
der drei Schaltern drei Funktionen a, b und c schaltbar, die Funktion
a durch den Schalter A, die Funktion b durch den Schalter B und die
Funktion c durch den Schalter C. Erfindungsgemäß könnte nun eine Funktion d durch
die Schalter A und B, eine Funktion e durch die Schalter A und C und
eine Funktion f durch die Schalter A und B und C geschaltet werden,
indem die betreffenden Schalter A und B bzw. A und C bzw. A und
B und C gemeinsam zwischen ihren Zuständen umgeschaltet werden. Ein
den Schaltern A, B und C zugeordnetes Betätigungsglied nach der Erfindung
wäre dann
zwischen sechs verschiedenen, jeweils einer der Schaltfunktionen
zugeordneten Betätigungsstellungen
umschaltbar und könnte
vorzugsweise zusätzlich
noch eine Ruhestellung einnehmen, in der keine der Funktionen a
bis f geschaltet ist.
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Es
wird vor allem daran gedacht, dass allen Bewegungsarten bzw. Bewegungsrichtungen
und Rückbewegungsrichtungen
bezogen auf einen momentanen Ausgangs-Gesamtzustand oder – vorzugsweise – unabhängig von
einem momentanen Ausgangs-Gesamtzustand jeweils genau ein Ziel-Gesamtzustand zugeordnet
ist. Insbesondere im Falle einer „Mehrfachbelegung" der Schalter mit Schaltfunktionen
kann vorteilhaft einer an den Schaltkontakten der Schalter angeschlossene
elektronische Auswerteeinrichtung vorgesehen sein, die dafür ausgeführt ist,
allen aufgrund der Bewegungsarten bzw. Bewegungsrichtungen und Rückbewegungsrichtungen
des Betätigungsglieds
möglichen Zustandskombinationen
der Zustände
der Schalter eindeutig einen jeweiligen Gesamtzustand der Schalteranordnung
aus den vorgesehenen Gesamtzuständen
der Schalteranordnung zuzuordnen.
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Je
nach Anwendungssituation kann es vorteilhaft sein, wenn von den
durch Betätigung
des Betätigungsglieds
herbeiführbaren
Schaltzuständen
der Schalter wenigstens einer ein nicht-stationärer Schaltzustand ist, der
für ein
vorgegebenes oder von der Betätigung
des Betätigungselements
bzw. des Bedienabschnitts abhängiges
Zeitintervall herbeigeführt
wird. Ferner kann es je nach Anwendungssituation vorteilhaft sein,
wenn von den durch Betätigung des
Betätigungsglieds
herbeiführbaren
Schaltzuständen
der Schalter wenigstens einer ein stationärer Schaltzustand ist, der
so lange erhalten bleibt, bis durch erneute Betätigung des Betätigungselements bzw.
des Bedienabschnitts ein anderer Schaltzustand herbeigeführt wird.
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Eine
besonders bevorzugte Ausführungsform
der Schalteranordnung zeichnet sich dadurch aus, dass das Betätigungsglied
in mehrere verschieden orientierte Bewegungsrichtungen relativ zur Schalterbasis
schwenkbar oder kippbar gehalten ist, wobei jeder dieser Bewegungsrichtungen
wenigstens ein vermittels einer Schwenkbewegung oder Kippbewegung
des Betätigungsglieds
in die jeweilige Bewegungsrichtung bzw. in die dieser zugehörige Rückbewegungsrichtung
zwischen seinen Schaltzuständen
umschaltbarer Schalter zugeordnet ist. Dabei können zur Reduzierung der Anzahl
von Schaltern in der Gruppe gegenüber der Anzahl von vorgesehenen
Schaltfunktionen bzw. der Anzahl von vorgesehenen Gesamt-Zuständen vorteilhaft
mehrere Klassen von Bewegungsrichtungen vorgesehen sein, derart,
dass die Klassen sich durch die Anzahl von durch eine zur jeweiligen
Klasse gehörige
Bewegungsrichtung betroffenen Schaltern, die bzw. der durch die
Schwenkbewegung oder Kippbewegung des Betätigungsglieds in dieser Bewegungsrichtung bzw.
in die dieser zugehörige
Rückbewegungsrichtung
zwischen ihren Schaltzuständen
umschaltbar sind bzw. ist, unterscheiden. Weiterbildend wird vorgeschlagen,
dass mehrere Bewegungsrichtungen einer erste Klasse vorgesehen sind,
die jeweils genau einen eindeutig zugeordneten Schalter betreffen
im Sinne einer Umschaltbarkeit des Schalters zwischen seinen Schaltzuständen durch
die Schwenkbewegung oder Kippbewegung des Betätigungsglieds in der dem Schalter
jeweils zugeordneten Bewegungsrichtung und der dieser zugehörigen Rückbewegungsrichtung.
Ferner wird weiterbildend vorgeschlagen, dass wenigstens ein, vorzugsweise
mehrere Bewegungsrichtungen einer zweien Klasse vorgesehen sind,
die jeweils genau zwei eindeutig zugeordnete Schalter betreffen
im Sinne einer gemeinsamen Umschaltbarkeit der Schalter zwischen
ihren Schaltzuständen
durch die Schwenkbewegung oder Kippbewegung des Betätigungsglieds
in der den Schaltern jeweils zugeordneten Bewegungsrichtung und der
dieser zugehörigen
Rückbewegungsrichtung.
Die Umsetzung der Bewegungen des Betätigungsglieds in Betätigungen
der Betätigungselemente
der Schalter ist dann mechanisch besonders einfach, wenn die Bewegungsrichtung
der zweiten Klasse bzw. die Bewegungsrichtungen der zweiten Klasse
jeweils derart winkelmäßig relativ
zu den Bewegungsrichtungen der ersten Klasse orientiert sind, dass
eine Bewegungsrichtung der zweiten Klasse eine zwischen den Orientierungen
von zwei Bewegungsrichtungen der ersten Klasse liegende Orientierung
aufweist. Die Orientierungen der Bewegungsrichtungen können vorteilhaft über 360° winkelmäßig verteilt
sein, vorzugsweise gleichmäßig winkelmäßig verteilt
sein. Man kann ferner vorteilhaft vorsehen, dass die Bewegungsrichtungen
Paare von zueinander entgegengesetzten oder um einen Unterschiedswinkel
von 180 Grad unterschiedlich orientierten Bewegungsrichtungen bilden,
die jeweils der zur jeweils anderen Bewegungsrichtung zugehörigen Rückbewegungsrichtung entsprechen.
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Es
wird vor allem daran gedacht, dass das Betätigungsglied in wenigstens
in acht verschieden orientierte Bewegungsrichtungen relativ zur
Schalterbasis schwenkbar oder kippbar gehalten ist, und dass vermittels
dieser Betätigungsrichtungen
und den jeweils zugehörigen
Rückbetätigungsrichtungen wenigstens
vier Schalter der Gruppe zwischen ihren Zuständen umschaltbar sind, um wenigstens
acht verschiedene Gesamtzustände
der Schalteranordnung herbeiführen
zu können.
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Für die besprochene
bevorzugte Ausführungsform
wird weiterbildend ferner vorgeschlagen, dass das Betätigungsglied
in wenigstens einer hin zur Schalterbasis gerichteten Bewegungsrichtung verschiebbar,
insbesondere in Richtung zur Schalterbasis drückbar gehalten ist, wobei wenigstens
ein dieser Bewegungsart und Bewegungsrichtung zugeordneter Schalter
der Gruppe, gewünschtenfalls
alle Schalter der Gruppe, unter der Einwirkung des Betätigungsabschnitts
zwischen seinen bzw. ihren Zuständen
umschaltbar ist/sind. Auf diese Weise lassen sich noch weitere Gesamtzustände zusätzlich zu
den durch Schwenkbewegung bzw. Kippbewegungen des Betätigungsglieds
auswählbaren
auswählen.
Es wird insbesondere daran gedacht, dass im Falle von wenigstens
acht verschiedene Gesamtzuständen
der Schalteranordnung auf Grundlage der schwenkbaren oder kippbaren
Halterung des Betätigungsglieds durch
die zusätzlich
vorgesehene verschiebbare Halterung des Betätigungsglieds insgesamt wenigstens neun
verschiedene Gesamtzustände
der Schalteranordnung herbeigeführt
werden können.
Weitere Funktionen auf Grundlage von Verschiebebewegungen des Betätigungsglieds
könnten
zusätzlich
durch Doppelt- oder Mehrfachverschiebe-Betätigungen des Betätigungsglieds
vermittels des Bedienabschnitts bzw. des Bedienelements auswählbar sein.
Zusätzlich
könnte
ferner noch eine Drehbetätigung
des Betätigungsglieds
vermittels des Bedienabschnitts bzw. Bedienelements realisiert sein,
um noch weitere Funktionen zu realisieren oder ggf. eine etwa durch eine
der bisher angesprochenen Bewegungsarten bzw. Bewegungsrichtungen
auswählbare
Funktion hinsichtlich gewünschter
Parameter zu qualifizieren. So könnte
beispielsweise bei einem Beleuchtungssystem auf diese Weise eine
Dimmerfunktion oder allgemein eine Auf- und Ab-Funktion realisiert
sein.
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Bei
einem konkreten Ausführungsbeispiel
ist die Gruppe von vier Schaltern gebildet. Es wird geglaubt, dass
für viele
Anwendungssituationen auf Grundlage von vier Schaltern eine günstige,
schon hinreichend große
Anzahl von Gesamtzuständen und
damit auswählbaren
Schaltfunktionen bzw. Steuerbefehlen bereitgestellt wird.
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Die
Schalter können
auf einer Leiterplatte als Schalterbasis gehalten sein. Das Betätigungsglied weist
vorzugsweise einen plattenförmigen
oder gewölbten
Bedienabschnitt auf oder es könnte
alternativ ein entsprechend geformtes Bedienelement vorgesehen sein.
Der Bedienabschnitt bzw. das Bedienelement mit einem zugeordneten
Abschnitt des Betätigungsglieds
kann vorteilhaft zur Schalterbasis durchscheinend oder durchsichtig
sein. Dies ermöglicht
vorteilhaft, dass die Schalterbasis wenigstens ein optisches Anzeigeelement
tragen kann, welches durch den Bedienabschnitt bzw. durch das Bedienelement
und das Betätigungsglied
hindurch visuell wahrnehmbar ist.
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Zur
konkreten Realisierung der Halterung des Betätigungsglieds relativ zur Schalterbasis
wird als besonders bevorzugt vorgeschlagen, dass das Betätigungsglied
ein vorzugsweise den Betätigungsabschnitt
bildenden Rastabschnitt aufweist, der mit einem Gegenrastabschnitt
an der Schalterbasis derart verrastet oder verrastbar ist, dass
das Betätigungsglied
zumindest ein der vorgesehenen Bewegungsart bzw. den vorgesehenen
Bewegungsarten und der vorgesehenen Bewegungsrichtung bzw. den vorgesehenen
Bewegungsrichtungen entsprechendes Bewegungsspiel relativ zur Schalterbasis
aufweist. Dabei kann der Rastabschnitt und kann gewünschtenfalls
der Gegenrastabschnitt vorteilhaft als Ringteil ausgeführt sein.
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Bevorzugt
ist eine derartige Ausgestaltung der Schalteranordnung, dass das
Betätigungsglied aus
einer Ruhestellung, die einem Ausgangs-Gesamtzustand entspricht, in dem alle
Schalter der Gruppe in einem unbetätigten Zustand sind, in jeden der
vorgesehenen Gesamtzustände
als Ziel-Gesamtzustand überführbar ist
durch Bewegung des Betätigungselements
entsprechend einer dem jeweiligen Ziel-Gesamtzustand zugeordneten Bewegungsart bzw.
Bewegungsrichtung in eine dem Ziel-Gesamtzustand zugeordnete Betätigungsstellung
unter Verstellung des Betätigungselements
des der Bewegungsart bzw. Bewegungsrichtung zugeordneten Schalters
bzw. der Betätigungselemente
der der Bewegungsart bzw. Bewegungsrichtung zugeordneten Schalter
und Umschalten dieses Schalters bzw. dieser Schalter in einen betätigten Zustand.
Weiterbildend wird vorgeschlagen, dass die Bewegung des Betätigungsglieds
in die jeweilige Betätigungsstellung
gegen eine auf das Betätigungsglied
von einer Rückstellkrafterzeugungsanordnung
jeweils ausgeübte
Rückstellkraft
erfolgt, durch die oder unter deren Mitwirkung das Betätigungsglied
in der der jeweiligen Bewegungsrichtung zugehörigen Rückbewegungsrichtung in die
Ruhestellung rückbewegbar
ist. Besonders bevorzugt ist in diesem Zusammenhang, dass die Schalter
der Gruppe die Rückstellkraftanordnung
bilden, die die Rückstellkraft
vermittels ihrer Betätigungselemente
auf den Betätigungsabschnitt des
Betätigungsglieds
ausüben.
Dabei können
die Schalter vorteilhaft jeweils eine auf das Betätigungselement
des Schalters wirkende integrierte Federanordnung aufweisen, die
durch Verstellung des Betätigungselements
in die dem Betätigungszustand
entsprechende Stellung spannbar ist.
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Es
wird speziell daran gedacht, dass die Schalteranordnung als Bedienschnittstelle
eines elektrischen Systems oder elektronischen Systems vorgesehen
ist, beispielsweise als Bedienschnittstelle eines Gebäude- oder
Haus-Automatisierungssystems oder Beleuchtungssystems. Hierzu kann
die Schalteranordnung mit wenigstens einem der Anwendungssituation
angepassten Kommunikations- bzw. Verbindungsmodul ausgestattet sein,
beispielsweise mit wenigstens einem Modul zur drahtlosen Übertragung
von mittels einer Betätigung
des Bedienabschnitts eingegebenen Daten oder Steuerbefehlen zu einer
Steuereinheit des elektrischen bzw. elektronischen Systems oder
zu verteilt angeordneten Einzelkomponenten des elektrischen bzw.
elektronischen Systems und gewünschtenfalls
zum drahtlosen Empfang von Daten oder Statusmeldungen von der Steuereinheit
bzw. den Einzelkomponenten, insbesondere um das wenigstens eine
optische Anzeigeelement auf Grundlage empfangener Daten bzw. Statusmeldungen
anzusteuern. Die drahtlose Übertragung
kann auf Grundlage beliebiger drahtloser Datenübertragungsprotokolle erfolgen,
beispielsweise nach einschlägigen
drahtlosen Netzwerkprotokollen oder WLAN-Protokollen wie IEEE 802.11b, 802.11a
und 802.11g, oder nach einer Spezifikation IEEE 802.15.3. Es wird
insbesondere an eine Datenübertragung
nach dem speziell auch auf Gebäudeautomatisierungsanwendungen
zielenden ZigBee-Standard gedacht, für den im Dezember 2004 eine
erste Spezifikation verabschiedet wurde. Im Zusammenhang mit Haus-
bzw. Gebäudeautomatisierungssystemen
kommt insbesondere auch eine Kommunikation über ein so genanntes Mesh-Netzwerk,
insbesondere drahtloses Mesh-Netzwerk, in Betracht. Ein Netzwerk
hat eine so genannte Mesh-Topologie, wenn mindestens zwischen zwei
Knoten des Netzes mehrere unterschiedliche Pfade existieren. Im
Falle eines WLAN-Netzwerks oder eines anderen drahtlosen Netzwerks
entsteht so ein sehr robustes Netzwerk, bei dem Ausfall eines Knotens nicht
zum Ausfall des ganzen Netzes führt.
Die einzelnen Knoten in einem Mesh-Netzwerk weisen Rooting- bzw.
Switching-Funktionalität
auf, um Daten zu anderen Knoten weiterreichen zu können. Neben
einem Netz mit Mesh-Topologie, insbesondere ein „Zigbee-Mesh-Netzwerk", kommen auch andere Netz-Topologien
in Betracht, insbesondere auch ein „Zigbee-Star-Netzwerk" und ein „Zigbee-Clustertree-Netzwerk". Insbesondere für Wohnungsanwendungen
ist ein Netzwerk mit Stern-Topologie in den meisten Fällen hinreichend.
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Es
sei ausdrücklich
darauf hingewiesen, dass die Erfindung nicht auf spezielle Anwendungen und
im Falle der Ansteuerung eines übergeordneten Systems
nicht auf spezielle Arten der Signalübertragung bzw. Datenübertragung
beschränkt
ist. Betreffend eine drahtlose Datenübertragung kommen im Prinzip
alle drahtlosen Übertragungsprotokolle
in Betracht, sowohl Datenübertragungsprotokolle
aus der WLAN-Netzwerktechnik
wie auch andere drahtlose Datenübertragungsprotokolle.
Es seien ergänzend ohne
Beschränkung
der Allgemeinheit noch die Stichworte Bluetooth, WiMax und WDS genannt.
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Eine
erfindungsgemäße Schalteranordnung kann
auch auf herkömmliche
Weise zum leitungsgebundenen Schalten eines elektrischen oder elektronischen
Systems, beispielsweise mehrerer Beleuchtungseinheiten eines Beleuchtungssystems,
verwendet werden.
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Die
Erfindung wird im Folgenden anhand eines in den Figuren gezeigten
bzw. veranschaulichten Ausführungsbeispiels
näher erläutert.
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1 zeigt
ein Beispiel für
eine erfindungsgemäße Schaltereinheit,
die vermittels einer Unterputzdose in eine Wand eingelassen montiert
ist.
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2 zeigt
in in den Teilfiguren 2a und 2b eine kippbewegliche und verschiebebewegliche
Halterung eines eine Bedienplatte aufweisenden Betätigungsglieds
der Schaltereinheit an einer Leiterplatte der Schaltereinheit unter
Vermittlung zweier miteinander verrastbarer Halteringe.
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3 zeigt
schematisch eine perspektivische Ansicht auf eine Rückseite
des Betätigungsglieds
mit daran angeordnetem betätigungsgliedseitigem
Hatlering, wobei zusätzlich
der leiterplattenseitige Haltering und Betätigungselemente von an der Leiterplatte
angeordneten Schaltern eingezeichnet sind.
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4 zeigt
eine Draufsicht auf die Bedienplatte des montierten Betätigungsglieds,
wobei neun verschiedene Bedienzonen angedeutet sind, die jeweils
einer gesonderten Schaltfunktion der Schaltereinheit zugeordnet
sind.
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5 zeigt
ein Beispiel für
einen Mikro-Tastschalter, der als Schalter einer erfindungsgemäßen Schalteranordnung
verwendbar ist und in dieser und anderen Bauformen dem Fachmann
allgemein verfügbar
ist.
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6 zeigt
ein Beispiel für
eine drahtlose Integration einer erfindungsgemäßen Schaltereinheit in ein übergeordnetes
elektronisches System, beispielsweise mittels des ZigBee-Standards, wobei
die erfindungsgemäße Schaltereinheit
als Bedienschnittstelle für
das übergeordnete
elektronische System dient und mittels der Schaltereinheit zusätzlich leitungsgebunden Funktionen
schaltbar sind, beispielsweise vermittels von Schaltrelais Beleuchtungseinheiten
eines Beleuchtungssystems.
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Ein
Beispiel für
eine erfindungsgemäße Schalteranordnung,
die als als Einheit handhabbare Schaltereinheit mit nur einem Bedienelement
ausgeführt
ist, das zugleich als Betätigungsglied
zur Betätigung
von vier einzelnen Schalter des Drucktastertyps ausgeführt ist,
ist in den 1 bis 4 gezeigt. 6 zeigt
eine gegenüber
dem Ausführungsbeispiel
der 1 bis 4 leicht modifizierte Ausführung der
Schaltereinheit mit einer zugeordneten, in einen Chip integrierten
elektronischen Schaltung, die von den Schaltzuständen der einzelnen Schalter
gebildete Gesamt-Zustände
der Schalteranordnung erkennt und zugeordnete elektrische bzw. elektronische
Komponenten, die Teil eines elektronischen bzw. elektrischen Gesamtsystems
sind, ansteuert. 5 zeigt in einer Draufsicht
und in einer Seitenansicht ein Beispiel eines als Schalter der Schalteranordnung
verwendbaren Drucktasters und gibt beispielhaft in Frage kommende
Dimensionen des Drucktasters und dessen Komponenten in einer Außenansicht
auf einer Millimeterskala an. Das Beispiel gemäß 5 ist keinesfalls
einschränkend
zu verstehen und soll nur zur Veranschaulichung dienen.
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Gemäß 1 ist
die Schaltereinheit 10 mittels einer Unterputzdose 12 in
eine Wand 14 eingelassen, derart, dass eine Bedienplatte 16 nur
geringfügig über den
Putz 18 vorsteht. Die Schaltereinheit weist eine Leiterplatte 20 auf,
die mehrere Schalter des Mikrotastertyps, vorliegend vier derartige
Schalter 22 trägt,
die in 1, 3, 4 und – hinsichtlich
der Anordnung abgewandelt – in 6 nur
jeweils durch ein stiftartiges oder knopfartiges Betätigungselement 24 repräsentiert
sind, welches in ein Schaltergehäuse 26 gegen
die Rückstellkraft
einer schalterinternen Federanordnung eindrückbar ist, um ein Paar von
Schaltkontakten oder – wenn
vorgesehen – ein
bestimmtes von mehreren Schaltkontaktpaaren in Abhängigkeit
von der Eindrücktiefe
des Knopes bzw. des Stiftes 24, zu schließen oder öffnen, und
so den jeweiligen Schalter zwischen mehreren jeweils einer Schaltstellung
des Betätigungsknopfes bzw.
Betätigungsstiftes
entsprechenden Schaltzuständen,
insbesondere zwischen einem nicht betätigten und einem betätigten Zustand,
umzuschalten. Ohne Beschränkung
der Allgemeinheit kann in Bezug auf das Ausführungsbeispiel angenommen werden,
dass im unbetätigten
Zustand das Schaltkontaktpaar offen und im betätigten Zustand das Schaltkontaktpaar
geschlossen ist. Es kann aber auch eine umgekehrte Zuordnung des
Schließens
und Öffnens des
Schaltkontaktpaars zu den Schaltstellungen des Betätigungselements 24 vorgesehen
sein.
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Die
Schalter 22 können üblicherweise
mittels Lötstiften
in der Leiterplatte verankert und festgelötet sein, wobei vorzugsweise
wenigstens zwei der Lötstifte
als elektrische Verbindungsleitungen zu dem Schaltkontaktpaar bzw.
einem jeweiligen Schaltkontaktpaar dienen. Entsprechend 5 könnten beispielsweise
vier Lötstifte
vorgesehen sein, von denen nur zwei als Verbindungen zu einem Schaltkontaktpaar
des Schaltpaars 22 dienen.
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Die
Bedienplatte 16, die vorzugsweise aus Kunststoffmaterial
hergestellt ist, weist auf ihrer Rückseite einen Halte- oder Montagering 30 auf,
der vorzugsweise ebenfalls aus Kunststoff hergestellt ist und vorzugsweise
mit der Bedienplatte 16 einteilig ausgeführt ist.
Der Halte- oder Montagering ist mit einem Gegen-Halte- oder Montagering 32 verrasted, der
fest auf der Leiterplatte 20 angeordnet ist, beispielsweise
auf dieser durch Kleben befestigt oder formschlüssig mit dieser verbunden ist. 2 zeigt
in Teilfigur 2a schematisch die Herstellung
der Rastverbindung zwischen den Halte- oder Montageringen 30 und 32 und
in Teilfigur 2b im Detail die mittels
der Halte- oder Montageringe 30, 32 an der Leiterplatte 20 gehaltene
Bedienplatte 16. Wie bei 34 angedeutet, ist eine
untere End-Ringfläche
des Halte- oder Montagerings 30 im Zustand gemäß Teilfigur 2b, in dem Rast- und Haltevorsprünge 36 und 38 der
beiden Halte- oder Montageringe aneinander angreifen, knapp oder
berührend
an bzw. oberhalb der oberen Endflächen der Betätigungsstifte
bzw. -knöpfe 24 angeordnet,
wobei zwischen den Halte- oder Montageringen 30, 32 in
Richtung zur Leiterplatte 20 eine in Teilfigur 2b angedeutetes Bewegungsspiel S besteht,
das dem Betätigungsweg
der Betätigungsstifte
bzw. -knöpfe 24 zum
Umschalten des jeweiligen Schalters 22 zwischen zwei Zuständen des
Schalters, insbesondere zwischen seinem betätigten und seinem nicht betätigten Zustand,
entspricht.
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Der
Vollständigkeit
ist noch darauf hinzuweisen, dass die Leiterplatte entsprechend 1 oder, etwas
abgewandelt, entsprechend 2 an von
einer Innenwand der Dose 12 nach innen vorstehenden Vorkragungen 42 gehalten,
beispielsweise durch Fixierungselemente 40 fixiert ist.
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Die
Halterung der Betätigungsplatte 16 mittels
der Halteringe bzw. Montageringe 30 und 32 verleiht
der Bedienplatte 16 eine Verschiebbarkeit oder Hindrückbarkeit
in Richtung zur Leitplatte 30, bei der die Bedienplatte 16 unter
Erhalt ihrer Positionierung im Wesentlichen parallel zur Leiterplatte 20 sich
dieser annähert
und in Folge dessen die Betätigungsstifte
bzw. Betätigungsknöpfe 24 der
Schalter 22 gemeinsam (simultan) gegen die von den Betätigungsstiften
bzw. -knöpfen
auf den Ring 30 ausgeübte
federnde Rückstellkräfte in das
jeweilige Schaltergehäuse 26 eingedrückt werden,
wodurch alle Schalter gemeinsam in den betätigten Zustand umgeschaltet werden,
unter entsprechendem Schließen
bzw. Öffnen
eines jeweiligen Schaltkontaktpaares. Eine derartige Bewegung der
Bedienplatte 16 kann dadurch herbeigeführt werden, dass manuell auf
die äußere Oberfläche 44 der
Bedienplatte 16 in einem zentralen, in 4 gestrichelt
und mit 5 bezeichneten Bereich gedrückt wird. Neben dieser simultanen
bzw. gleichzeitigen Betätigung
aller Schalter 24, die in 4 zur Unterscheidung
mit 24-1, 24-2, 24-3 und 24-4 bezeichnet
sind, ermöglicht
eine durch die Halteringe bzw. Montageringe 30, 32 der
Bedienplatte 16 verliehenen Kippbeweglichkeit die gezielte
Betätigung
der Schalter jeweils einzeln bzw. von zwei nebeneinander liegenden
Schaltern. So führt
ein Drücken
auf die Oberfläche 44 der
Bedienplatte 16 im Bereich 1 gemäß 4 zur
gleichzeitigen Betätigung der
Schalter 24-1 und 24-4. Drückt die Bedienperson im Bereich 2 auf
die Bedienplatte 16, so wird nur der Schalter 24-1 betätigt. Drückt die
Bedienperson im Bereich 3 auf die Bedienplatte, so werden
gleichzeitig die Schalter 24-1 und 24-2 betätigt. Drückt die
Person im Bereich 6 auf die Platte, so wird nur der Schalter 24-2 betätigt. Ein
Drücken
im Bereich 9 auf die Bedienplatte 16 führt zur
gleichzeitigen Betätigung der
Schalter 24-2 und 24-3. Drücken im Bereich 8 auf die
Bedienplatte 16 bedeutet eine Betätigung des Schalters 24-3.
Demgegenüber
hat ein Drücken
im Bereich 7 auf die Oberfläche der Platte eine gemeinsame
Betätigung
der Schalter 24-3 und 24-4 zur Folge. Schließlich bedeutet
ein Drücken
der Bedienplatte 16 im Bereich 4 eine Betätigung nur
des Schalters 24-4. Gemäß der Anordnung
der Schalter wie in 4 gezeigt, führt also ein Kippen der Bedienplatte 16 in
horizontaler bzw. vertikaler Richtung zur Betätigung nur eines jeweiligen
Schalters, während
ein Kippen der Bedienplatte 16 in diagonaler Richtung zur
Betätigung
von zwei Schaltern führt.
Bei der Ausführungsform
gemäß 6,
bei der die Schalter nicht auf horizontalen bzw. vertikalen Mittellinien
der Bedienplatte 16 liegen, sondern auf Diagonallinien
der Bedienplatte 16, ist es hingegen umgekehrt. Eine Kippbetätigung der
Bedienplatte 16 in Diagonalrichtung betätigt nur jeweils einen der
vier Schalter, wohingegen eine Kippbetätigung in Vertikalrichtung oder
Horizontalrichtung jeweils zwei der vier Schalter 24 betätigt.
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Bei
allen angesprochenen Betätigungen
der Bedienplatte 16 kehrt diese nach Loslassen durch die vom
Betätigungsstift
bzw. Betätigungsknopf
des betätigten
Schalters bzw. der betätigten
Schalter auf die Bedienplatte bzw. den Ring 30 ausgeübten Rückstellfederkraft
in die Ruhestellung zuück,
in der keiner der Schalter betätigt
ist. Es ist hierbei davon ausgegangen, dass die Schalter vom Tastertyp
sind, die nicht in ihrem betätigten
Zustand verbleiben, bis sie erneut betätigt werden. Man könnte ohne
weiteres aber auch solche Schalter einsetzen, die durch eine erneute
Betätigung
in ihren unbetätigten
Zustand zurückgeführt werden
müssen.
Dies könnte
beispielsweise durch ein erneutes Betätigen der Bedienplatte nach
der gleichen Bewegungs- bzw. Betätigungsart (Parallelverschiebebetätigung oder
Kippbetätigung) und
Bewegungs- bzw. Betätigungsrichtung (Kipprichtung)
erfolgen.
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Die
neun Oberflächenbereiche
der Bedienplatte 16 gemäß 4 sind
jeweils neun verschiedenen, durch eine entsprechende Kombination
der Zustände
der vier Schalter gebildeten Gesamt-Zuständen der Schalteranordnung
zugeordnet, und können damit
einer jeweiligen von mindestens neun verschiedenen Schaltfunktionen
zugeordnet sein, die mittels einer entsprechenden Betätigung der
Bedienplatte 16 angesprochen werden können. Die Gesamt-Zustände bzw.
die diesen zugeordneten Schaltfunktionen sind gewissermaßen kodiert
durch die Zustände
der Schalter und entsprechende elektrische Zustände von Anschlusskontakten
der Schaltereinheit 10 zu einer elektronischen, vorzugweise
in einen Chip implementierten Auswerte- und Steuereinrichtung 50 (vgl. 6).
Es reicht für
die vier Schalter im Prinzip ein für alle Schalter gemeinsamer
Spannungsversorgungsanschluss 52, an dem jeweils ein Schaltkontakt
der Schalter angeschlossen ist, und für jeden Schalter einen vom
Schalter zur Auswerteeinrichtung 50 führenden Rückleitungsanschluss 54, 56, 58 bzw. 60 aus,
um durch das Vorliegen oder Nicht-Vorliegen eines jeweiligen Spannungspegels auf
den Anschlüssen 54, 56, 58 und 60 alle
möglichen
Gesamt-Zustände
der Schalteranordnung zu kodieren. Man kann demgegenüber aber
auch durchaus vorsehen, dass jeder Schalter durch zwei Anschlüsse mit
der Auswerteeinrichtung 50 verbunden ist, so dass insgesamt
acht Verbindungsleitungen zwischen der Schaltereinheit 10 und
der Auswerteeinrichtung 50 vorgesehen sein würden.
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Die
Auswerteeinrichtung 50 kann ein einfaches Gatter-Netzwerk
aus Logik-Gattern
aufweisen, um eine die die verschiedenen Gesamt-Zustände identifizierende
Auswertelogik zu realisieren. Diese Auswertelogik könnte neun
interne Ausgänge
aufweisen, die jeweils einem der Gesamt-Zustände und damit einer zugehörigen Schaltfunktion
zugeordnet sein könnten.
Eine Auswertung der in den Pegeln der Anschlüsse 54 bis 60 kodierten
Gesamt-Zustände könnte aber
auch durch einen Mikroprozessor der Einrichtung 50 durch
ein entsprechendes Mikroprogramm oder ein entsprechendes in einem
ROM abgelegtes Auswerteprogramm erfolgen.
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Ohne
Beschränkung
der Allgemeinheit können
in 6 der Block 70 einen ZigBee-Empfänger-Baustein
und der Block 62 einen ZigBee-Sender-Baustein repräsentieren, vermittels der die
von der Einrichtung 50 identifizierten, einem jeweiligen Gesamt-Zustand
zugeordnete Schaltfunktionen oder Steuerbefehle durch drahtlose
Daten- oder Signalübertragung
an eine zugehörige
Komponente eines übergeordneten
Gesamtsystems übertragen
werden und Rückmeldungen
von den Komponenten des Systems empfangen werden. Eine Leucht-Anzeige, beispielsweise
LED-Anzeige oder sonstige Anzeigen (beispielsweise LCD-Anzeige), oder eine
von Leuchtdioden gebildete Anzeigeanordnung ist in 6 durch
den Block 74 repräsentiert
und kann mittels wenigstens eines auf der Leiterplatte angeordneten Anzeigeelements
realisiert sein, das durch die hierzu zweckmäßig durchsichtig oder zumindest
durchscheinend ausgeführte
Deckplatte visuell wahrnehmbar ist. Auf diese Weise kann der jeweils
gültige
Gesamt-Zustand angezeigt werden und es können Rückmeldungen von zugeordneten
Komponenten des Gesamt-Systems angezeigt werden.
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Ferner
können
leitungsgebunden Komponenten eines übergeordneten Gesamtsystems
angesteuert werden, beispielsweise durch von der Einrichtung 50 ansteuerbare
Spannungs-, ggf. Hochspannungsrelais 76 und 78,
mit denen sich beispielsweise Beleuchtungseinheiten eines Beleuchtungssystems
ein- und anschalten lassen.
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Zu
der Einrichtung 50 und den Modulen 70 und 72 ist
anzumerken, dass diese zweckmäßig in die
Schaltereinheit 10 integriert sein können. Die Einrichtung 50 kann
auch selbst mit ZigBee-Empfänger- und
Sender-Funktionalitäten oder
Sender- und Empfänger-Funktionalitäten sonstiger Übertragungsprotokolle
ausgeführt
sein, wobei die Blöche 70 und 72 entsprechende
Sende- und Empfangs-Schnittstellen repräsentieren können. Es kann auch eine gemeinsame
Sende- und Empfangs-Schnittstelle umfassend wenigstens eine entsprechende
Sende- und Empfangs-Antenne vorgesehen sein.
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Weitere
Schaltfunktionen können über modifizierte
Betätigungsarten
oder zusätzliche
Betätigungsarten
der Bedienplatte oder zusätzliche
Bedienelemente auswählbar
sein. So können
beispielsweise durch eine Doppel-Drück- oder Mehrfach-Drück-Betätigung der
Bedienplatte zusätzliche Schaltfunktionen
auswählbar
sein. Ferner könnte
die Bedienplatte auf Basis einer dieser verliehenen Verdrehbarkeit
oder eines in diese eingelassenen Drehknopfs eine Auf- oder Ab-Funktion
oder eine Dimmer-Funktion bereitstellen. An Stelle einer Anzeige auf
Grundlage von Dioden oder eines sonstigen Displays, ggf. digitalen
Displays, kann ein Bereich unterhalb der Deckplatte innerhalb der
Montageringe auch nur dekorativen Zwecken dienen, beispielsweise
mit Photos oder Bildern dekoriert sein. Demgegenüber ist es aber bevorzugt,
dass zumindest der jeweilige durch die Betätigung der Bedienplatte ausgewählte Gesamt-Zustand angezeigt
wird, beispielsweise einfach durch eine alphanumerische Anzeige,
im einfachsten Fall durch Anzeige einer Zahl von 1 bis 9 oder – wenn noch
weitere Funktionen realisiert sind – entsprechend weiterer Zahlen.
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Zu
dem beschriebenen Ausführungsbeispiel und
den erläuterten
Ausführungsvarianten
ist noch auf Folgendes hinzuweisen. Zwischen den Ringen 30 und 32 kann
eine Verdrehsperre wirksam sein, die die Bedienplatte an einer Verdrehung
relativ zur Leiterplatte hindert. Eine solche Verdrehsicherung kann beispielsweise
durch eine Fuge in einem der beiden Ringe und eine in die Fuge eingreifende
Lasche an dem jeweils anderen Ring realisiert sein. Zur Realisierung
wenigstens einer weiteren Funktion könnte die Platte aber auch relativ
zur Leiterplatte drehbar sein, wie erwähnt.
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Die
Datenübertragung
zu einem übergeordneten
System, insbesondere einem Heim- oder Gebäude-Automatisierungs-System
bzw. zu dessen Steuereinheit oder dessen verschiedenen Komponenten,
kann zweckmäßig über ein
so genanntes Mesh-Netzwerk erfolgen, bei dem jeder Knoten des Netzwerks
selbst als Rooter oder Switch arbeitet. Auf Grundlage eines solchen
Netzwerks kann vorteilhaft ein Gesamtsystem mit räumlich verteilten
Funktionalitäten
und ggf. auch räumlich
verteilter „Intelligenz" aufgebaut werden.
Es ist aber nicht ausgeschlossen, dass das übergeordnete Gesamtsystem eine
zentrale Steuereinheit aufweist, zu der die Schaltereinheit 10 eine
Bedienschnittstelle bildet.
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Die
hier angesprochenen Anwendungssituationen und Anwendungsmöglichkeiten
sind keinesfalls als beschränkend
anzusehen. Es ist offensichtlich, dass eine erfindungsgemäße Schalteranordnung
vielfältige
Möglichkeiten
eröffnet
und gegenüber
herkömmlichen
Schaltern den großen
Vorteil bildet, dass mehrere, ggf. viele Funktionen mittels eines einzigen
Bedienelements auswählbar
sind. Es wird so ein intuitives Bedienen und Anwählen von Funktionen ermöglicht,
ohne dass eine Bedienperson lange nach einem der jeweiligen Funktion
zugeordneten Schalter suchen muss.
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Es
wird eine multifunktionale Schalteranordnung bereitgestellt, bei
der mittels eines einzigen Bedien- bzw. Betätigungselements eine Mehrzahl
von Schaltfunktionen realisierbar sind, indem mehrere Schalter der
Schalteranordnung durch das Bedien- bzw. Betätigungselement zwischen ihren
Schaltzuständen
umschaltbar sind.