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Anwendungsgebiet
und Stand der Technik
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Die
Erfindung betrifft eine Bedienvorrichtung für ein Elektrogerät, vorzugsweise
ein Elektrowärmegerät, mit einer
Bedieneinheit, die einen Dreh- oder Schieberegler umfasst, wobei
die Bedieneinheit zur lösbaren
Lagerung auf einer Auflagefläche
des Elektrogeräts
mittels einer magnetischen Haltekraft ausgebildet ist. Des Weiteren
betrifft die Erfindung ein Bedienverfahren zur Bedienung eines Elektrogerätes.
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Die
DE 29 605 163 U1 schlägt zur Übertragung
der Drehstellung einer als Drehregler ausgebildeten Bedieneinheit
vor, den Drehregler mit einem Lichtwellenleiter auszubilden. Dieser
strahlt Licht, welches im Bereich der Drehachse des Drehreglers von
unten in den Drehregler eingekoppelt wird, je nach Drehstellung
an verschiedener Position nach unten ab. Unter einer Auflagefläche sind
zu diesem Zweck im Bereich der Drehachse des Drehreglers eine Lichtquelle
angeordnet und ringförmig
um diese herum lichtempfindliche Sensoren. Diese registrieren je
nach Drehstellung des Drehreglers an verschiedener Position das
durch den Lichtwellenleiter hindurch geleitete und an der Unterseite
der Bedienein heit abgestrahlte Licht. Die
DE 10 212 954 A1 beschreibt
die Verwendung einer Bedieneinheit mit Mikroprozessor, der die Drehstellung
eines Drehknebels der Bedieneinheit relativ zu einer winkelstabilen
Lagervorrichtung, auf der der Drehknebel gelagert ist, registriert und
an einen unter der Auflagefläche
angeordneten Empfänger
weiterleitet. Diese Bedienvorrichtungen sind insbesondere zur Verwendung
mit Elektrowärmegeräten mit
Auflagefläche
geeignet, da sie es gestatten, eine Bedienung der Elektrowärmegeräte mittels
auf der Glaskeramikplatte angeordneten Bedieneinheiten zu realisieren,
ohne dass es erforderlich ist, in der Platte Durchbrechungen vorzusehen.
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Als
nachteilig an den bekannten Bedienvorrichtungen wird angesehen,
dass sie jeweils nur die Registrierung einer Winkelstellung oder
aber einer Positionsänderung
gestatten. So sind komplexere Funktionen als die Leistungssteuerung
beispielsweise eines Kochfeldes nur schwer zu realisieren.
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Aufgabe und
Lösung
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine eingangs genannte Bedienvorrichtung
sowie ein eingangs genanntes Bedienverfahren zu schaffen, mit denen
Probleme des Standes der Technik vermieden werden können und
insbesondere eine Bedienvorrichtung für ein Elektrogerät zur Verfügung gestellt
wird, welche bezüglich
der Bedienbarkeit bzw. des Bedienverfahrens den bisherigen überlegen
ist.
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Gelöst wird
diese Aufgabe durch eine Bedienvorrichtung mit den Merkmalen des
Anspruchs 1 sowie ein Bedienverfahren mit den Merkmalen des Anspruchs
12 oder 14. Vorteilhafte sowie bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung
sind Gegenstand der weiteren Ansprüche und werden im Folgenden
näher erläutert. Der
Wortlaut der Ansprüche
wird durch ausdrückliche
Bezugnahme zum Inhalt der Beschreibung gemacht.
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Manche
der nachfolgend erläuterten
Merkmale werden nur einmal beschrieben. Sie gelten jedoch unabhängig davon
sowohl für
die Bedienvorrichtung als auch für
die beiden Bedienverfahren.
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Erfindungsgemäß ist auf
dem Dreh- oder Schieberegler, der im Folgenden in seiner Allgemeinheit
als Drehregler bezeichnet wird, mindestens ein weiteres Schaltmittel
vorgesehen, welches zur Signalübertragung
eines Schaltvorgangs an ein unter der Auflagefläche angeordnetes Steuergerät ausgebildet
ist. Die Bedieneinheit kann einteilig ausgebildet sein, so dass
die gesamte Bedieneinheit den Drehregler bildet und bei einem Drehvorgang
des Drehreglers in ihrer Gesamtheit gedreht wird. Alternativ dazu
ist es möglich,
die Bedieneinheit zweiteilig auszubilden, wobei eine auf der Auflagefläche des
Elektrogeräts
aufliegende Lagervorrichtung während
der Bedienung vorzugsweise positions- und winkelstabil angeordnet
ist, insbesondere winkelstabil. Bei einer solchen Ausführungsform
führt ein
Drehen des Drehreglers dazu, dass sich der Drehregler relativ zu
der Lagervorrichtung um eine Hauptdrehachse dreht. Die Schaltmittel
sind vorteilhaft im Bereich der Oberseite des Drehreglers oder oben
darauf vorgesehen. Sie sind dort sehr einfach zugänglich.
Da in der Regel eine Bedienung des Drehreglers selbst durch Umfassen
von dessen Seitenwandung erfolgt, ist ein versehentliches Auslösen der
Schaltmittel nicht zu befürchten.
Bei einer Ausführung
der Bedieneinheit mit einer Lagervorrichtung und einem relativ zur
Lagervorrichtung verdrehbaren Drehregler wird es als besonders vorteilhaft
angesehen, wenn ein Schaltmittel winkelstabil zur Lagervorrichtung
ausgebildet sind und dadurch mit dem Drehregler nicht mitgedreht wird.
Dies gilt insbesondere dann, wenn es sich um komplexe Schaltmittel
handelt, beispielsweise solche, die mehrere Tasten oder Knöpfe umfassen,
denen jeweils eine andere Funktion zugewiesen ist.
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Die
Verwendung einer erfindungsgemäßen Bedienvorrichtung
mit einem Schaltmittel an oder auf dem Drehregler gestattet eine
sichere und be queme Bedienung des Elektrogerätes. So ist es beispielsweise
möglich,
die Inbetriebnahme eines Kochfeldes nicht allein über die
Winkelstellung bzw. die Position der Bedieneinheit zu steuern, sondern
das erfindungsgemäß vorgesehene
Schaltmittel als An- und Aus-Schalter für eine Kochstelle auszugestalten.
So kann man in eine andere Bedienebene bzw. in einen anderen Betriebsmodus
gelangen oder Sonderfunktionen auslösen. Hierdurch wird beispielsweise
verhindert, dass durch versehentliches Drehen des Drehreglers eine
Kochstelle in Betrieb genommen wird. Eine weitere Funktion des erfindungsgemäßen Schaltmittels
kann das Auslösen
eines Ankochstoßes
oder die Bestätigung
einer durch den Regler bestimmten und an einer Anzeige dargestellten
Option sein, beispielsweise gerade auch der Start des Betriebs einer
selektierten Kochstelle. Es ist von großem Vorteil, wenn durch das
weitere Schaltmittel bzw. das entsprechend ausgelegte Bedienverfahren der
Drehregler eine weitere Funktionalität erhalten kann.
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In
einer Weiterbildung der Erfindung ist das Schaltmittel als Druckknopf
ausgebildet. Ein solcher Druckknopf stellt die einfachste Form eines
Schaltmittels dar. In Kombination mit einem Drehregler sind die
Bedienungsmöglichkeiten
gegenüber
einer Bedieneinheit mit Drehregler ohne Druckknopf deutlich erhöht. Insbesondere
kann ein Elektrogerät,
welches über
eine größere Ausgabevorrichtung
verfügt,
mit solch einem Drehregler mit Druckknopf vollständig bedient werden. Dabei
kann der Drehregler einem Wechsel zwischen Optionen dienen und der
Druckknopf zur Bestätigung
einzelner Optionen.
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Darüber hinaus
ist der Druckknopf als Schaltmittel insbesondere bei solchen Bedieneinheiten
ohne winkelstabile Lagerungsvorrichtung von Vorteil. Da sich bei
diesen Bedieneinheiten durch Verdrehen des Drehreglers mangels Lagerungsvorrichtung
zwangsläufig
auch das Schaltmittel relativ zur Auflagefläche mitdreht, sind Schaltmittel
bei solchen Bedieneinheiten weniger geeignet, deren relative Position
zueinander dadurch geändert
würde,
so dass ein Bediener die gleichen Funktionen nicht immer an gleicher
Stelle vorfindet. Es ist möglich,
dass der Drehregler insgesamt den Druckknopf oder -schalter darstellt,
der gegenüber
einer Auflagefläche verdrehbar
und senkrecht dazu eindrückbar
ausgebildet ist. Hierdurch kann verhindert werden, dass Verunreinigungen
in Spalte zwischen Drehvorrichtung und Druckknopf geraten.
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In
einer Weiterbildung der Erfindung schließt ein Druckknopf bei der Betätigung einen
elektrischen Kontakt. Bei dem Druckknopf kann es sich um einen herkömmlichen
Mikroschalter handeln, der zwei Kontakte verbindet für eine Signalübertragung
an das Steuergerät.
Zweckmäßig kann
darüber
hinaus auch ein elektrisch leitfähiger
und vorzugsweise metallischer Druckknopf sein, der durch mechanische
Betätigung
auf eine bedienseitige Kondensatorplatte gedrückt wird und dann den Kontakt
herstellt. Diese ist in einem festen Abstand zu einer auflageseitigen Kondensatorplatte
angeordnet. Diese überträgt ein Signal
bzw. die Berührung
unter die Platte und an einen Empfänger, wie es ähnlich beispielsweise
aus der
EP 859467 A1 zur
kapazitiven Berührungserkennung
bekannt ist. Die Empfänger
bzw. kapazitiven Sensorelemente unter der Auflagefläche können auch
so ausgebildet sein wie dort, also als flexible elektrisch leitfähige Körper.
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In
einer Weiterbildung der Erfindung ist das Schaltmittel selber ein
Berührschalter.
Berührschalter
sind wirtschaftlich besonders günstig
und haben darüber
hinaus den Vorteil, dass keine Lagerungen, beispielsweise für einen
Druckknopf, in der Bedieneinheit erforderlich sind. Der Berührschalter
kann als fest in die Bedieneinheit integrierter Metallkern oder
ein Metallteil ausgebildet sein, dessen Einfluss auf eine unter
der Auflagefläche
befindliche Kondensatorplatte als Sensor durch eine Berührung durch den
Bediener beeinflusst wird. Eine entsprechende Bedieneinheit ist
quasi vollständig
verschleißfrei,
da keine elektrischen oder beweglichen Komponenten erforderlich
sind. Dies stellt vor allem in Hinblick auf Verschmutzungen solcher
Lagerungen einen erheblichen Vorteil dar. Bei einer besonders vorteilhaften Ausbildung
der Erfindung sind so durch das zusätzliche Schaltmittel keine
weiteren bewegten Teile notwendig, was Kosten reduziert und die
Bediensicherheit erhöht.
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In
einer Weiterbildung der Erfindung ist die Bedienvorrichtung zur
Registrierung der Drehstellung bzw. Drehposition des Drehreglers
auf der Seite der Bedieneinheit mit einem Magnetanker ausgebildet,
der vorzugsweise drehfest mit dem Drehregler verbunden ist. Auf
Seite der Auflagefläche
sind Magnetsensoren zur Registrierung einer Bewegung des Magnetankers
vorgesehen, wobei durch eine Betätigung
des Schaltmittels eine Distanz zwischen dem Magnetanker und der
Auflagefläche
verändert
wird. Alternativ kann dies optisch erfolgen durch unterschiedlich
gestaltete Unterseiten des Drehknebels und optische Sensoren wie
Reflex-Lichtschranken. Eine weitere Alternative sind kapazitiv wirkende
Flächen
im Drehknebel oben und unter der Auflagefläche, die je nach Drehposition
eine unterschiedliche Überdeckung
haben.
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Das
Prinzip der Verwendung eines Magnetankers und Hall-Sensoren zur
Registrierung einer Drehung des Drehreglers ist aus der
DE 10 212 953 A1 bekannt,
die zu diesem Zweck einen magnetisierten Metallstern als Magnetanker
vorschlägt.
Durch die Verlagerung des Magnetankers hin zur Auflagefläche oder
von der Auflagefläche
weg im Zuge einer Betätigung
des Schaltmittels wird erreicht, dass die unten liegenden Teile
der Bedienvorrichtung gegenüber
dem Stand der Technik nicht verändert
werden müssen.
Die Hall-Sensoren können
in Verbindung mit einer Steuerung bei einer Drehbewegung des Drehreglers
anhand der Hall-Spannung erkennen, in welchem Schaltzustand des
Schaltmittels diese Drehbewegung stattfindet. So kann beispielsweise über eine
derartige Bedienvorrichtung ein schnelles Einstellen einer Temperatur
und einer Garzeit erfolgen, indem beide Werte über den Drehregler eingestellt
werden, wobei dieser für
die Einstellung der Gar zeit dann heruntergedrückt wird. Anstelle des Herunterdrückens kann
hier auch allgemein das weitere Schaltmittel betätigt werden.
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In
einer Weiterbildung der Erfindung ist die Bedieneinheit zur Signalübertragung
eines Schaltvorgangs des Schaltmittels mittels einer Veränderung
einer magnetischen und/oder elektrischen Feldstärke unterhalb der Auflagefläche ausgebildet.
Diese Veränderung
kann durch eine Lageveränderung wie
Kippen eines Teils der Bedieneinheit hervorgerufen werden. Hierdurch
ist eine besonders einfache Bauweise der Bedieneinheit realisierbar.
Ein Schaltvorgang oder Verstellvorgang des Schaltmittels resultiert
dabei beispielsweise in einer Verlagerung, einer Kippung um eine
horizontale oder vertikale Achse oder aber einer horizontalen Verlagerung
oder Drehung, die durch entsprechende Sensoren unterhalb der Auflagefläche ermittelt
werden können.
Besonders vorteilhaft ist eine Ausgestaltung, bei der ein mit einem
Druckknopf gekoppeltes Metallelement in Richtung der Auflagefläche verschoben
wird, wobei sowohl der Druckknopf selbst als auch die Verbindung
des Druckknopfes mit dem Metallelement leitend ausgebildet sind.
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Dadurch
wird eine unmittelbar leitende Verbindung zwischen dem Bediener
und dem Metallelement im Augenblick der Bedienung geschaffen. Die Verlagerung
des Metallelements kann dann durch eine unterhalb der Auflagefläche angeordnete
Kondensatorplatte anhand der sich dadurch verändernden Kapazität der Kondensatorplatte
ermittelt werden. Eine derartige Anordnung ist in ähnlicher
Art und Weise auch für
einen Schalter mit mehr als zwei Schaltpositionen denkbar, indem
die Distanz des Metallelements von der Auflagefläche von der gewählten Schalterstellung
abhängig
ist. In diesem Fall kann aus der Kapazität der Kondensatorplatte auf
die Schaltstellung geschlossen werden. Diese bedieneinheitseitig
rein mechanische Realisierung des Schaltmittels ist insbesondere
aufgrund geringer Kosten und hoher Zuverlässigkeit vorteilhaft.
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In
einer Weiterbildung der Erfindung umfasst die Bedieneinheit einen
Mikroprozessor, der einen Schaltvorgang des Schaltmittels erkennt
und drahtlos an das Elektrogerät überträgt. Eine
solche Ausgestaltung erlaubt auch die Anwendung komplexer zusätzlicher
Schaltmittel auf dem Regler. Durch einen Mikroprozessor ist es möglich, mehrere
Schaltmittel abzufragen bzw. verschiedenste Stellungen eines Schaltmittels
zu registrieren. Die Energieversorgung des Mikroprozessors ist vorzugsweise über eine
induktive Einkopplung von elektrischer Leistung durch Induktionsspulen
innerhalb des Bedienelements und unterhalb der Auflagefläche realisiert.
Die Übertragung
des Schaltzustandes an das Elektrogerät kann beliebig erfolgen, beispielsweise über Funk.
Bevorzugt ist allerdings die Verwendung eines Paares von Induktionsspulen,
die wie in der
DE
10 212 954 A1 beschrieben sowohl zur Energieeinkopplung
in die als auch zur Datenübermittlung
von der Bedieneinheit genutzt werden.
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Diese
und weitere Merkmale gehen außer aus
den Ansprüchen
auch aus der Beschreibung und den Zeichnungen hervor, wobei einzelne
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
Zwischenüberschriften
und einzelne Abschnitte beschränkt
die unter diesen gemachten Aussagen nicht in ihrer Allgemeingültigkeit.
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Kurzbeschreibung
der Zeichnungen
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Ausführungsbeispiele
der Erfindung sind in den Zeichnungen schematisch dargestellt und
werden im Folgenden näher
erläutert.
In den Zeichnungen zeigen:
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1 eine
erste Ausführungsform
einer erfindungsgemäßen Bedienvorrichtung
in einer Schnittdarstellung in unbetätigtem Zustand des Schaltmittels,
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2 und 3 eine
zweite Ausführungsform
einer erfindungsgemäßen Bedienvorrichtung
in einer Schnittdarstellung und Draufsicht,
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4 eine
dritte Ausführungsform
einer erfindungsgemäßen Bedienvorrichtung
in einer teilweise geschnittenen Darstellung in unbetätigtem Zustand
des Schaltmittels.
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5 eine
Abwandlung der Ausführungsform
nach 2 mit optischer Drehpositionserkennung,
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6 eine
vierte Ausführungsform
als Abwandlung derjenigen aus 2 in Draufsicht
mit anderer Übertragung
eines Schaltsignals von einem Drehknebel an die Unterseite der Glaskeramikplatte samt
Erkennung der Drehposition darüber
und
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7 eine
fünfte
Ausführungsform
als Abwandlung derjenigen aus 6 mit Übertragung
von zwei von der Drehposition unabhängigen Schaltsignalen.
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Detaillierte
Beschreibung der Ausführungsbeispiele
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Die 1 zeigt
eine erste Ausführungsform einer
erfindungsgemäßen Bedienvorrichtung.
Diese Bedienvorrichtung 10 ist an einer Glaskeramikplatte 12 vorgesehen,
insbesondere als Bedienvorrichtung für ein Kochfeld. Sie besteht
aus stationären
Vorrichtungselementen 14, die an der Unterseite der Glaskeramikplatte 12 befestigt
sind, sowie aus einer Bedieneinheit 16, die von oben aufgesetzt
ist. Die Bedieneinheit 16 ist an definierter Position auf
der Glaskeramikplatte 12 durch eine Magnetkraftwirkung
gehalten, die durch nicht dargestellte Magnete erzeugt werden kann,
und um eine Drehachse 26 drehbar. Beispielsweise kann hier
jeweils ein zentral angeordneter Magnet vorgesehen sein. Alternativ kann
die Bedieneinheit eine Lagerungsvorrichtung aufweisen, wie sie nachfolgend
noch erläutert
wird.
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Im
durch den Drehregler 24 gebildeten Gehäuseinnenraum 28 ist
ein magnetisierter Metallstern 30 fest angeordnet. Der
Metallstern 30 besteht aus einem Innenring 32 sowie
insgesamt fünf
vom Innenring 32 sich nach außen und unten erstreckenden Fortsätzen 34.
Die Fortsätze 34 sind
magnetisch aktiv oder mit kleinen Magneten besetzt, so dass die Bewegung
des Metallsterns über
Hall-Sensoren registrierbar ist. Zur Befestigung des Metallsterns 30 an dem
Drehregler 24 ist eine Rastverbindung vorgesehen, alternativ
ist ein Verkleben oder Vergießen
des gesamten Drehreglers möglich.
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In
der Mitte des Drehreglers 24 ist eine Aussparung 24c vorgesehen,
in die von unten ein metallischer Druckknopf 38 eingesetzt
ist. Der Druckknopf 38 weist eine radiale Aufweitung 28a auf,
die mit Anschlagsflächen 24d des
Drehreglers 24 derart zusammenwirken, dass der Druckknopf 38 im
Gehäuseinneren 28 gehalten
wird. An der Unterseite 22 ist eine Schraubenfeder 40 eingesetzt
um den Druckknopf 38 von unten gegen die Oberseite des
Drehreglers 24 zu drücken.
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Die
in 1 dargestellte Bedieneinheit 16 weist
also zwei Möglichkeiten
der Betätigung
auf. Gemäß der ersten
Möglichkeit
kann der Drehregler 24 gedreht werden, wobei der Metallstern 30 mitgedreht wird.
Die Bewegung der magnetisierten Fortsätze 34 wird durch
unter der Glaskeramikplatte 12 angeordnete Hall-Sensoren 42 registriert.
Zur Auswertung sind die Hall-Sensoren 42 mit einer schematisch
dargestellten Steuerung 57 verbunden, welche die Betätigung im
Sinne einer Leistungsanpassung oder Funktionsänderung eines Kochgerätes bzw.
Kochfeldes umsetzt.
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Die
zweite Möglichkeit
der Betätigung
besteht darin, dass der Druckknopf
38 gegen die Feder
40 heruntergedrückt wird,
so dass er nahezu an der Lagerungsvorrichtung
22 anliegt.
Hierdurch wird die Kapazität
einer unter der Glaskeramikplatte angeordneten Kondensatorplatte
44 verändert, vor
allem dadurch, dass der metallische Druckknopf
38 den Finger
einer Bedienperson elektrisch an die Kondensatorplatte ankoppelt.
Die Veränderung
wird von der damit verbundenen Steuerung
57 registriert,
welche mit der Kondensatorplatte
44 verbunden ist. Als
Auswerteverfahren kann das aus der vorgenannten
EP 859467 A1 bekannte angepasst
werden. Anstelle des separaten radial inneren Druckknopfes kann auch
der gesamte obere Teil des Drehreglers
24 gegen eine Federkraft
odgl. heruntergedrückt
werden, um eine Annäherung
an die Kondensatorplatte
44 zu erreichen.
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Als
weitere Alternative kann der Druckknopf auch mehrteilig sein, beispielsweise
zweigeteilt. Eine solche Zweiteilung kann radial bzw. konzentrisch sein,
in zwei oder mehr Teile, beispielsweise zwei Hälften. Hier kann über die
unterschiedlich große
angedrückte
Fläche
oberhalb der Kondensatorplatte von der Steuerung erkannt werden,
welcher Teil bzw. wie viele Teile herabgedrückt sind.
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Die
dargestellte Bedienvorrichtung 10, bestehend aus der Bedieneinheit 24 sowie
den an der Glaskeramikplatte 12 fest vorgesehenen Elementen 14 der
Bedienvorrichtung, ist bezüglich
ihres Aufbaus günstig
und bezüglich
ihrer Funktion sehr zuverlässig.
Durch die Schaltfunktion des Druckknopfs 38 als mechanisch
arbeitendes Schaltmittel lassen sich Funktionalitäten wie
das An- und Ausschalten einer Kochplatte oder auch das Auslösen eines
Ankochstoßes
sehr gut realisieren, ebenso sonstige Eingaben.
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Bei
einer Abwandlung der Signalübertragung der
Bedienung des weiteren Schaltmittels ist unter der Glaskeramikplatte 12 eine
optische Re flexlichtschranke angeordnet. Diese kann den Abstand
zu der Unterseite des Knopfes 38 erfassen. Ist er oben, wird
es als ein Betätigungszustand
angesehen. Ist er heruntergedrückt,
so wird es als weiterer Betätigungszustand
angesehen. Also kann auch so ein weiteres Schalten erfolgen. Alternativ
zu einer optischen Reflexlichtschranke kann ein sonstiger Näherungssensor
verwendet werden.
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2 zeigt
eine Abwandlung einer Anordnung ähnlich 1.
Eine Bedienvorrichtung 110 ist an einer Glaskeramikplatte 112 vorgesehen.
Die Bedieneinheit 116 ist wiederum als eine Art Drehknebel 124 ausgebildet
und kann um die Drehachse 126 gedreht werden. Die Lagerung
erfolgt durch einen zentralen Magneten 118 im Drehknebel
sowie einen gegenüberliegenden
Magneten 120 unter der Glaskeramikplatte 112.
Oberhalb des Magneten 118 verläuft in dem Drehknebel 124 ein
Blech- oder Metallstern 130. Dieser ist beispielsweise
fünfarmig
und ist derart mit dem Magneten 118 verbunden, dass die
einzelnen Arme des Metallsterns 130 ebenfalls magnetisch sind.
Mit den Hall-Sensoren 142 unter der Glaskeramikplatte kann
so die Drehstellung ermittelt werden.
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Der
Magnet 118 ist mit drei gestrichelt dargestellten elektrisch
leitfähigen
Verbindungen 150a-c elektrisch leitfähig mit verschiedenen elektrisch
leitfähigen
oder metallischen flächigen
Berührsensoren 152a-c
verbunden. Diese Darstellung ist nur schematisch und soll verschiedene
Anordnungen der Berührsensoren 152 veranschaulichen.
In der Praxis wird üblicherweise
nur einer der Berührsensoren 152 samt
der entsprechenden Verbindung 150 vorgesehen.
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Der
untere Magnet 120 ist über
einen elastischen und elektrisch leitfähigen Kunststoffkörper 156 elektrisch
mit einer Steuerung 157 auf einer Leiterplatte 158 verbunden.
Mit dieser Steuerung 157 sind auch die Hall-Sensoren 142 verbunden.
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Berührt nun
eine Bedienperson einen der Berührsensoren
152,
so entsteht eine elektrische Verbindung zwischen dem Berührsensor
und dem zentralen Magneten
118. Dies kann über kapazitive Kopplung
zwischen den als elektrisch leitfähige Flächen wirkenden Magneten
118 und
120 sowie
die elektrische Verbindung
156 an die Steuerung
157 gegeben
werden. Diese kann also das Berühren
eines der Berührsensoren
erkennen durch die Glaskeramikplatte
112 hindurch nach
dem Funktionsprinzip eines kapazitiven Berührsensors, wie es beispielsweise
in der vorgenannten
EP
859467 A1 beschrieben ist. Da sich der Drehknebel
124 stets
um seine Mittelachse
126 dreht und sich somit die beiden
Magnete
118 und
120 nicht zueinander bewegen bzw.
nicht auseinander, ist die Zuordnung stets gleich und die Erkennung
der Berührung
funktioniert immer. In diesem Fall ist also der Berührsensor
152 im
Zusammenwirken mit dem Magneten
118 das erfindungsgemäße Schaltmittel,
und zwar ein sogenannter Berührschalter.
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An
welcher der gezeigten Stellen an dem Drehknebel 124 der
Berührsensor 152 angebracht wird
kann vom jeweiligen Verwendungszweck abhängen. Der Vorteil bei einer
radial außen
und oben liegenden Vertiefung 153 wie beim Berührsensor 152a liegt
darin, dass mit einem Finger in diese Vertiefung 153 eingegriffen
werden kann und dann der Drehknebel 124 sowohl in kleinen
Winkeln als auch beliebig weit in großen Winkeln, unter Umständen sogar
mit mehreren Umdrehungen, gedreht werden kann. Befindet sich mit
gleichem radialem Abstand gegenüber
eine weitere Vertiefung 153',
diese jedoch ohne Funktion bzw. ohne Berührsensor, so kann über eine
der beiden Vertiefungen eine Drehung erfolgen mit der Auswahl, dabei
eine Schaltfunktion auszulösen
oder nicht.
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Das
Vorsehen des Berührsensors 152b in der
Mitte weist den Vorteil auf, dass neben einer sehr guten separaten
Betätigung ähnlich einem
normalen Berührschalter
ohne Drehbewegung ebenfalls für kleine
Drehwinkel eine Betätigung
bei gleichzeitiger Drehung möglich
ist. Für
den an der Außenseite
angebrachten Berührsensor 152c gilt ähnliches.
Unter Umständen
ist es bei einer Ausführung
der Erfindung auch möglich,
zwei solche an unterschiedlicher Stelle angebrachte Berührsensoren
vorzusehen. Die Unterscheidung, welcher der Berührsensoren berührt worden
ist, kann dann über
eine weitere folgende Verschaltung erfolgen, wie zuvor erläutert worden
ist.
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Der
Vorteil einer solchen Ausführung
des Drehknebels 124 ist der, dass keinerlei bewegten Teile
vorzusehen sind und das gesamte Innenleben beispielsweise mit Kunststoff
ausgegossen werden kann. So wird ein robuster und kostengünstig herstellbarer
Drehknebel geschaffen.
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In
der Draufsicht gemäß 3 auf
eine Bedienvorrichtung 110 entsprechend 2 ist
zu erkennen, wie durch LED-Siebensegmentanzeigen 160a-d
Kochstufenanzeigen für
vier Kochstellen an entsprechender Position eines Kochfeldes an
der Glaskeramikplatte 112 dargestellt werden können. Unterhalb
der Anzeigen 160a und 160d ist eine weitere zweistellige
LED-Siebensegmentanzeige 161 für eine Timerfunktion vorgesehen.
Durch den schraffiert dargestellten Berührsensor 152a am Drehknebel 124 kann
nicht nur eine Relativdrehung erkannt werden, sondern auch eine
absolute Winkelstellung. Des Weiteren kann durch den Berührsensor 152a als
Schaltmittel entweder eine einzelne Funktion zu- oder abgeschaltet werden. Alternativ
ist es möglich,
dass bei Drehung des Drehknebels 124 mit gleichzeitigem
Berühren
des Berührsensors 152a in
einem ersten Modus eine der Kochstellen selektiert wird. Bei einer
solchen Drehung werden also unter Umständen entsprechend dem Drehwinkel
nacheinander die Anzeigen 160a-160d in einen Selektionsmodus
schalten, was durch Blinken angezeigt werden kann. Dies geht so
lange, wie der Berührsensor 152a berührt wird, was über die
zu 2 beschriebene Berührschalteranordnung erkannt
werden kann.
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Wird
der Berührsensor 152a nicht
mehr berührt,
so erkennt dies die Steuerung 157 und kann in einen anderen
Modus schalten, insbesondere einen Modus zur Leistungseinstellung
einer selektierten Kochstelle. Nun kann also durch Drehen des Drehknebels 124 ohne
Berühren
der Sensorfläche 152a die
Leistung an der selektierten Kochstelle erhöht oder verringert werden,
was an der entsprechenden Anzeige 160 dargestellt wird.
Ist die gewünschte Leistung
eingestellt, so kann entweder automatisch bzw. zwingend folgend
der Betrieb der Kochstelle mit dieser Leistungsstufe einsetzen.
Alternativ kann vorgesehen sein, dass noch einmal kurzzeitig der
Berührsensor 152a ohne
Drehen berührt
wird als eindeutiges Signal an die Steuerung 157, nun den
Betrieb entsprechend mit der eingestellten Leistungsstufe zu starten.
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Um
eine durch die Anzeige 161 dargestellte Timerfunktion zu
aktivieren kann entweder vorgesehen sein, dass beim Selektiervorgang
einer Kochstelle durch Drehen im Wechsel auch die Anzeige 161 aktiviert
wird, beispielsweise durch Blinken. Nach Loslassen des Berührsensors 152a kann
sie dann in der Höhe
eingestellt werden. Alternativ kann vorgesehen sein, dass in Abwandlung
des vorbeschriebenen Verfahrens nach Einstellen der Leistungshöhe durch
erneutes Berühren
des Berührsensors 152a und
Drehen automatisch für
die gerade bezüglich
ihrer Leistung eingestellte Kochstelle die Timerfunktion eingestellt
wird.
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Ist
das Erkennen einer unterschiedlichen Betätigung unterschiedlicher Berührsensoren
möglich, so
kann in den vorbeschriebenen verschiedenen Ebenen eine Einstellung
durch Drehen des Drehknebels 124 und durch Berührung des
jeweiligen Berührsensors
gewechselt werden.
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4 zeigt
eine dritte Ausführungsform
einer erfindungsgemäßen Bedienvorrichtung 210. Auch
bei dieser Bedienvorrichtung sind an einer Glaskeramikplatte 212 befestigte
Bestandteile 214 der Bedienvorrichtung 210 vorgesehen.
Wie auch bei den in den 1 bis 3 darge stellten
Bedienvorrichtungen 10 und 110 weist die Bedienvorrichtung 210 darüber hinaus
eine Bedieneinheit 216 auf, die durch die Magnete 218 und 220 sicher
auf der Glaskeramikplatte 212 gehalten ist. Anders als
bei den Ausführungsformen
der Bedienvorrichtung gemäß den 1 bis 4 weist
die in 4 dargestellte Bedieneinheit statt plattenseitiger
Signalmittel zur unmittelbaren Erkennung von Lagerveränderungen
von Teilen der Bedieneineinheit einen Mikroprozessor innerhalb der
Bedieneinheit auf in einem Mikroprozessorgehäuse 217. Dieser Mikroprozessor
registriert zum einen die Drehstellung eines Drehreglers 224 gegenüber einer
Lagerungsvorrichtung 222, mit der das Mikroprozessorgehäuse 217 fest
verbunden ist. Zum anderen registriert der Mikroprozessor auch den Schaltzustand
eines Druckknopfs 230, der im betätigten Zustand einen Mikroschalter 231 auslöst.
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Die
Energieversorgung des Mikroprozessors erfolgt über zwei Spulen 248 und 250,
durch die der Mikroprozessor von unten induktiv mit Energie versorgt
wird. Diese Spulen dienen darüber
hinaus der Signalübermittlung
vom Mikroprozessor zu einer nicht dargestellten Steuerung des Elektrogerätes. Eine
solche Energie- und auch Signalübertragung
ist dem Fachmann grundsätzlich
bekannt. Als besonders vorteilhaft wird dabei ein Wechselmodus angesehen,
bei dem abwechselnd eine Energiezuführung zum Mikroprozessor und
ein Sendemodus des Mikroprozessors stattfindet. Um den Mikroprozessor während des
Sendemodus mit Strom zu versorgen, kann im Mikroprozessorgehäuse 217 ein
Kondensator oder anderer Energiespeicher vorgesehen sein. Obwohl
die in 4 dargestellte Ausführungsform nur einen einfachen
Druckknopf als Schaltmittel aufweist, ist die Ausführungsform
mit einem bedieneinheitseitigen Mikroprozessor besonders geeignet,
um auch bei komplexeren Schaltmitteln eine Signalübertragung
des Schaltzustandes an das Steuergerät des Elektrogeräts zu realisieren.
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Unter
Umständen
ist es wünschenswert, dass
beispielsweise bei Bezug auf den Berührsensor 152a gemäß 2 dieser
entsprechend einer sonst bei Drehknebeln üblichen Markierung genau auf
die Anzeige 160 für
eine Kochstelle zeigt, welche gerade selektiert sein soll. Dazu
ist es erforderlich, dass nicht nur eine relative Drehung erfasst
werden kann, sondern auch der absolute Drehwinkel bzw. die absolute Drehposition.
Dies kann erreicht werden durch eine Anordnung, wie sie in 5 schematisch
dargestellt ist. Anstelle der magnetischen Erfassung der Drehstellung
gemäß 2 ist
hier die Unterseite des Drehknebels 324 in einem oberen
Flächenbereich 371 schwarz
oder nicht-reflektierend eingefärbt,
was durch die entsprechende Schraffierung verdeutlicht ist. In dem
unteren Flächenbereich 372,
der einen deutlich kleineren Winkel von etwa 135° einschließt, ist die Unterseite des
Drehknebels 324 weiß bzw.
reflektierend eingefärbt.
Fünf optische
Sensoren 342 sind in der dargestellten Position unter der
Glaskeramikplatte anstelle der Hall-Sensorikn angeordnet und arbeiten
beispielsweise als Reflex-Lichtschranken. Diese optischen Sensoren 342 können erkennen,
ob sich über
ihnen ein dunkler Bereich 371 oder ein heller Bereich 372 befindet.
Durch die Anordnung der Sensoren 342 sowie die Aufteilung
der Flächen 371 und 372 kann
die Winkelposition des Drehknebels 324 zwar nicht mit besonders
hoher Genauigkeit auf wenige Grad, aber ausreichend genau erkannt
werden. Über
die eindeutige Anordnung des Berührsensors
gemäß 4 an
dem Drehknebel 324 kann nun eingestellt sein, dass die
Steuerung genau weiß,
auf welche Stelle bzw. zu welcher Anzeige 160 der Berührsensor
oder eine andere Markierung zeigt. Somit kann so noch schneller
und einfacher eine entsprechende Kochstelle selektiert und ihre
Leistung eingestellt werden.
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Anstelle
einer hier dargestellten Aufteilung in zwei unterschiedlich reflektierende
Flächen
kann auch eine noch feinere oder anders ausgestaltete Aufteilung
vorgesehen sein. Dies ist im Einzelfall auch auf die Zahl der unterschiedlich
zu erkennenden Drehstellungen sowie den Verwendungszweck abzustellen.
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In 6 ist
eine Abwandlung der Ausführungsform
nach 2 dargestellt und zwar in schematischer Draufsicht.
Die Bedienvorrichtung 410 weist auf einer nicht dargestellten
Glaskeramikplatte eine Bedieneinheit 416 in Form des Drehknebels 424 auf.
In durchgezogenen Linien sind der zentrale Magnet 418 im
Drehknebel 424 und zwei Außenelektroden 472a und 472b als
ebenfalls elektrisch leitende Fläche
dargestellt. Die Außenelektroden 472 sind
als metallische Flächen
vorteilhaft möglichst
nahe an der Unterseite des Drehknebels 424 vorgesehen,
beispielsweise als entsprechende Metallteile. Die Außenelektroden 472 sind
ebenso wie der zentrale Magnet 418 nach Art der Darstellung
aus 2 und 3 mit dargestellten Berührsensoren
an der Oberseite des Drehknebels 424 verbunden. So ist
eine Berührfläche 452a in
der Vertiefung unten links wie dargestellt mit der Außenelektrode 472a verbunden und
die Berührfläche 452b in
der Vertiefung oben rechts wie dargestellt mit der Außenelektrode 472b und
dem zentralen Magnet 418. Der Magnet 418 und die
Außenelektrode 472b können auf
demselben Metallteil als Halterung und elektrische Verbindung angeordnet
sein.
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Gestrichelt
dargestellt sind die Teile der Bedienvorrichtung 410, die
unter einer Glaskeramikplatte angeordnet sind. Dies sind der andere
zentrale Magnet 420 und die unteren Außenelektroden 473a-e
zum Zusammenwirken mit der Außenelektrode 472b.
Vorteilhaft bilden diese in entsprechender Anzahl einen konzentrischen
umlaufenden Ring, so dass beim Drehen des Drehknebels 424 die
oberen Außenelektroden 472a und
b stets oberhalb der unteren Außenelektroden 473a-e
umlaufen.
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Die
Funktion ist folgendermaßen:
Wie bereits zur 2 beschrieben wird eine Berührung des mit
dem zentralen Magneten 418 verbundenen Berührsensors 452b stets
an den unteren Magneten 420 übertragen und kann so erkannt
werden.
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Die
obere Außenelektrode 472a befindet sich
während
der Drehung stets über
einer der unteren Außenelektroden 473a-e.
So kann durch Auswerten sämtlicher
unterer Segmentelektroden 473 überprüft werden, welche ein entsprechendes
Signal von der darüber
befindlichen oberen Außenelektrode 472a empfängt. So
ist eine Erfassung und Bestimmung der Drehposition möglich, und
zwar in Abweichung von 5 kapazitiv. Berührt eine
Bedienperson den mit der Außenelektrode 472a verbundenen Berührsensor 452a und
dreht diesen entsprechend 5 auf eine
Anzeige für
eine Kochstelle, so wird dies an der an dieser Drehposition vorhandenen
unteren Außenelektrode 473 erkannt.
So kann beispielsweise bei einem Bedienverfahren diese Kochstelle
durch die genaue Drehposition des Drehknebels 424 selektiert
werden. Der Vorteil einer solchen Selektion ist auch darin zu sehen,
dass dann nicht nur mit dem Berührsensor
als Markierung odgl. auf die entsprechende Anzeige einer Kochstelle
gewiesen wird, sondern gleich der an diesem Berührsensor anliegende Finger
dorthin weist. Dies ermöglicht
eine besonders instinktive richtige Bedienung.
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Anschließend kann
mit dem Finger auf den anderen Berührsensor 452b gewechselt
werden, was an einer der unteren Außenelektroden 473 erfasst
und auch über
die Verbindung zum zentralen Magnet 418 an dem unteren
Magnet 420 kapazitiv erfasst werden kann. Hier kann wiederum
ein Drehen erfasst werden, insbesondere beispielsweise als Leistungseinstellung
zu der gerade selektierten Kochstelle, bei dem zusätzlich der
mittlere Berührsensor
berührt
und betätigt
ist. Es sind somit zwei Berührsensoren
betätigt.
Dies kann auch so kapazitiv erfasst werden.
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Durch
die Anordnung der oberen Außenelektrode 452a und
b und der unteren Außenelektroden 473a-e
ist es sogar möglich,
allgemein eine Erfassung der Drehposition vorzunehmen für alle Einstellungen
mit dem Drehknebel 424, bei dem die Drehposition ausschlaggebend
ist. Damit kann unter Umständen
auf den Metallstern sowie vor allem auf die teuren und aufwändigen Hall-Sensoren
gemäß 2 verzichtet
werden.
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Wird
für die
Erkennung der Betätigung
eines Schaltmittels mit Berührsensor
beispielsweise gemäß 2 sowieso
eine Auswerteschaltung für
einen kapazitiven Berührsensors
benötigt,
so stellt es einen geringen Aufwand dar, eine Vielzahl ähnlich arbeitender
Berührsensoren
auszuwerten. Dies kann einfach durch einen Multiplexer erfolgen.
So ist es beispielsweise möglich,
wenn ein Berührsensor 152 in
einer Vertiefung 153 entsprechend 2 mit einer oberen
Außenelektrode 452 gemäß 6 verbunden
ist und der Finger in die Vertiefung gelegt wird zum Drehen des
Drehknebels 424, die Drehposition und damit auch einen
Drehvorgang oder Drehwinkel zu erfassen. Weitere Funktionen wie
das Wechseln in eine andere Ebene des Bedienverfahrens oder Bestätigen einer
ausgewählten
Funktion kann über
den Wechsel zwischen den Berührsensoren 452a und
b erfolgen.
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In
weiterer Ausgestaltung ist es auch noch möglich, mehrere Berührsensoren
im Drehknebel vorzusehen und diese mit weiteren Außenelektrode, ähnlich der
Außenelektroden 452 gemäß 6 zu verbinden.
Diese weiteren Außenelektroden
können sich
dann aber von den gezeigten dadurch unterscheiden, dass sie eine
doppelte, dreifache oder vierfache Breite aufweisen, also erheblich
größer sind. So
ist wiederum durch Erfassen der Überdeckung bzw.
gleichzeitigen Betätigung
der unteren Außenelektroden 473a-e
ein jeweils unterschiedliches Signal möglich, wodurch wiederum eine
Vielzahl von zusätzlichen
Schaltmitteln in Form der zusätzlichen
Berührsensoren
geschaffen werden kann. Eine Auswertung ist auch hierbei relativ
sicher und einfach möglich.
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In 7 ist
eine Abwandlung der Ausführungsform
nach 6 dargestellt und zwar in schematischer Draufsicht.
Die Bedienvorrichtung 510 weist auf einer nicht dargestellten
Glaskeramikplatte eine Bedieneinheit 516 in Form des Drehknebels 524 auf.
In durchgezogenen Linien sind dargestellt der zentrale Magnet 518 im
Drehknebel 524 und eine konzentrisch dazu verlaufende elektrisch
leitende Ringelektrode 570. Die Ringelektrode 570 ist
eine metallische Flächen
vorteilhaft möglichst
nahe an der Unterseite des Drehknebels 524 und dennoch
sowohl nach unten als auch gegen den Magnet 518 isoliert,
beispielsweise als entsprechendes Metallteil. Die Ringelektrode 570 ist
mit dem Berührsensor 552a und
der zentrale Magnet 518 mit dem Berührsensor 552b verbunden.
Die Berührsensoren
können in
Vertiefungen an der Oberseite des Drehknebels 524 angeordnet
sein.
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Gestrichelt
dargestellt sind Teile der Bedienvorrichtung 510, die unter
einer Glaskeramikplatte angeordnet sind. Dies sind der andere zentrale
Magnet 520 und eine zweite untere Ringelektrode 571, die
die erste Ringelektrode 570 im Drehknebel etwas überdeckt.
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Die
Funktion ist folgendermaßen:
Wie bereits vorher beschrieben wird eine Berührung des mit dem zentralen
Magneten 518 verbundenen Berührsensors 552b an
den unteren Magneten 420 übertragen und kann so erkannt
werden. Da die obere Ringelektrode 570 stets in Überdeckung
mit der unteren Ringelektrode 571 ist, ähnlich wie die beiden Magnete,
kann eine Berührung
des mit der oberen Ringelektrode 570 verbundenen Berührsensors 552a ebenso nach
unten übertragen
werden. Die Übertragung über den
zentralen Magneten 518 und die obere Ringelektrode 570 funktioniert
also stets unabhängig von
der Drehposition des Drehknebels 524.
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Bei
der Bedienung wird dann durch Drehen durch Funktionen sozusagen
hindurchgescrollt und anschließend über einen
der Berührsensoren 552a oder
b eine Eingabe gemacht als Schaltfunktion. Dabei ist es möglich, den
Berührsensor 552a bei
der Drehung betätigt
zu lassen durch Berührung.
Mit dem Berührsensor 552b kann
dann im Wechsel eine Bestätigung
erfolgen.
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Die
Erkennung einer Drehposition kann dann gemäß 5 optisch
erfolgen. Alternativ kann eine Erkennung nach 2 erfolgen.
In einer besonders aufwändigen
Ausführung
kann auch eine Kombination mit 6 erfolgen,
wobei einerseits eine Drehposition mit und ohne weitere Schaltfunktion
erfasst werden kann und über
die Ringelektrode eine stellungsunabhängige weitere Schaltfunktion.
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In
weiterer Ausgestaltung ist es auch noch möglich, mehrere Berührsensoren
im Drehknebel vorzusehen und diese mit weiteren Ringelektroden zu
verbinden. So kann ebenfalls eine Vielzahl von zusätzlichen
Schaltmitteln in Form der zusätzlichen
Berührsensoren
geschaffen werden. Eine Auswertung ist auch hierbei relativ sicher
und einfach möglich.
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Alternativ
zu den in den 1 bis 3 dargestellten
Möglichkeiten
zur Erfassung einer Berührung
als Schaltbetätigung
eines entsprechenden Schaltmittels und Übertragung dieser Schaltbetätigung an
eine Steuerung unter der Glaskeramikplatte kann vorgesehen sein,
dass durch einen mechanischen Schalter entsprechend 4 ein
elektrischer Schwingkreis in dem Drehknebel verstimmt wird, beispielsweise
von seiner Resonanzfrequenz auf eine davon abweichende durch Zu-
oder Wegschalten einer Kapazität.
Dies kann auf für
den Fachmann bekannte Art und Weise von unterhalb der Glaskeramikfläche durch
eine übliche
Abfrage des Schwingkreises ermittelt werden und als Berühren und
Betätigen
des Berührsensors
bzw. Schaltmittels gewertet werden. Bei einer derartigen Ausbildung
es auch möglich,
durch verschiedene mechanische Schalter eine unterschiedlich starke
Verstimmung eines Schwingkreises vorzunehmen, welche auch entsprechend
von unterhalb der Glaskeramikplatte als verschiedene Betätigungen
erfasst und unterschieden werden kann. So ist eine noch größere Anzahl
von unterschiedlichen Betätigungen
möglich,
insbesondere für
die vorgenannten Funktionen der Kochstellenselektion, Kochstellenleistungseinstellung,
Mehrkreis-Zuschaltung sowie Timereinstellung für eine Kochstelle.