DE102006007169A1

DE102006007169A1 - Vorrichtung und Verfahren zum Betrieb eines Elektrogerätes mit einer außen ansetzbaren Bedieneinrichtung

Info

Publication number: DE102006007169A1
Application number: DE102006007169A
Authority: DE
Inventors: Martin Baier
Original assignee: EGO Elektro Geratebau GmbH
Current assignee: EGO Elektro Geratebau GmbH
Priority date: 2006-02-08
Filing date: 2006-02-08
Publication date: 2007-08-09

Abstract

Eine Vorrichtung zum Betrieb eines Elektrogerätes (13) weist eine außen an das Elektrogerät angesetzte Bedieneinrichtung (11) mit einer Steuerung (19) und Bedienelementen (16) auf zur Eingabe von Bediensignalen, die an das Elektrogerät weitergegeben werden. Zur induktiven Leistungsübertragung von dem Elektrogerät an die Bedieneinrichtung ist ein induktiver Generator (23) vorgesehen. Zum Energiesparen im ausgeschalteten Zustand ist vorgesehen, dass die Leistungsübertragung im ... arbeitet. Zum Überbrücken der Aus-Zeiten des Taktens ist in der Bedieneinrichtung (11) ein Energiespeicher (27) vorgesehen.

Description

Anwendungsgebiet und Stand der Technik
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Betrieb eines Elektrogerätes und umfasst eine außen an das Elektrogerät anzusetzende Bedieneinrichtung. Diese weist Bedienelemente auf zum Eingeben von Bediensignalen durch eine Bedienperson. Die Bediensignale werden an das Elektrogerät weitergegeben zu dessen Steuerung bzw. Beeinflussung. Die Bedieneinrichtung weist einen Halbleiterchip bzw. einen Steuerungsbaustein auf. Des Weiteren ist eine induktive Leistungsübertragung vorgesehen von dem Elektrogerät an die Bedieneinrichtung mit einem induktiven Generator zur Übertragung von Leistung bzw. Energie an die Bedieneinrichtung. Eine primäre Spule befindet sich dabei in dem Elektrogerät und eine sekundäre Spule befindet sich in der Bedieneinrichtung. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betrieb einer solchen Bedieneinrichtung bzw. zur Leistungsversorgung einer solchen Bedieneinrichtung.

Es ist beispielsweise aus der DE 100 52 585 bekannt, eine auf ein Kochfeld aufsetzbare Bedieneinrichtung mit eigenen Bedienelementen zu schaffen. Dort ist zur Leistungsversorgung der aufsetzbaren Betätigungseinrichtung allerdings ein eigener Akkumulator vorgesehen. Ist dieser erschöpft oder leer, so muß er entnommen und aufgeladen werden.

Aus der DE 199 59 224 A1 ist es bekannt, eine ähnliche Bedieneinrichtung über das Elektrogerät mit Energie zu versorgen. Dies kann induktiv erfolgen mit einer Spule im Elektrogerät und einer Spule in der Bedieneinrichtung.

Aufgabe und Lösung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine eingangs genannte Vorrichtung sowie ein eingangs genanntes Verfahren zu schaffen, mit denen Probleme des Standes der Technik vermieden werden können und insbesondere eine induktive Leistungsübertragung effizienter gestaltet bzw. im ausgeschalteten oder Standby-Zustand der Energieverbrauch gesenkt werden kann.

Gelöst wird diese Aufgabe durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1, des Anspruchs 5, des Anspruchs 8, des Anspruchs 12, des Anspruchs 15 sowie des Anspruchs 18 und durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 20. 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. Manche der nachfolgend aufgezählten Merkmale werden zwar nur einmal angeführt. Sie können jedoch unabhängig davon für die verschiedenen Erfindungsaspekte bzw. die verschiedenen Vorrichtungen gelten und verwendet werden.

Zum Wiedereinschalten der Bedieneinrichtung brauchen sowohl unter Umständen die Bedienelemente als auch der Halbleiterchip bzw. eine Steuerung der Bedieneinrichtung Energie, um zum einen überhaupt eine Bedienung erkennen zu können und zum anderen, um sie an das Elektrogerät signalisieren zu können.

Erfindungsgemäß ist bei einer ersten grundsätzlichen Ausbildungsmöglichkeit der Erfindung eine induktive Energieübertragung vorgesehen mit einem Taktbetrieb der Energieübertragung in einem ausgeschalteten oder Standby-Zustand der Bedieneinrichtung. Dies bedeutet, dass allgemein in einem eingeschalteten bzw. Betriebs-Zustand der Bedieneinrichtung, wenn eine Bedienperson damit das Elektrogerät bedient, die Leistungsübertragung eine große bzw. ausreichende Leistung überträgt von dem Elektrogerät an die Bedieneinrichtung. Wird die Bedieneinrichtung ausgeschaltet oder in einen Standby-Zustand versetzt, also im Wesentlichen das Elektrogerät ausgeschaltet, so arbeitet die Energieübertragung im Taktbetrieb. Dies bedeutet beispielsweise, dass für eine gewisse Zeitspanne Energie bzw. Leistung übertragen wird und für eine gewisse Zeitspanne eben nicht. Um in der Bedieneinrichtung die Zeiten ohne Leistungsübertragung zu überbrücken ist dort ein Energiespeicher vorgesehen. So kann eine permanente Energieversorgung der Bedieneinrichtung bzw. des darin vorgesehenen Halbleiterchips oder Steuerbauteils erfolgen. Eine solche wird nämlich insbesondere benötigt für das Erkennen eines gewünschten Wiedereinschaltens der Bedieneinrichtung bzw. des Elektrogerätes durch eine Bedienperson, insbesondere wenn die Bedienelemente an der Bedieneinrichtung Berührsensoren sind, die durch die Steuerung ausgewertet werden. Damit soll dann das Elektrogerät wieder gestartet werden mit der vollen Leistungsübertragung für den folgenden normalen Betrieb. Die Leistungsübertragung hat neben dem Betrieb der Steuerung samt Bedienelementen in der Bedieneinrichtung den Zweck, dass damit beispielsweise große Energie verbraucher wie Displays oder ähnliche leuchtende Anzeigen betrieben werden können.

Es kann vorgesehen sein, dass die Leistungsübertragung stets erst einmal direkt in den Energiespeicher hinein stattfindet. Die für die Bedieneinrichtung im ausgeschalteten bzw. Standby-Zustand notwendige Energie bzw. Leistung wiederum wird aus dem Energiespeicher heraus entnommen. Des weiteren ist es möglich, ein variables Taktverhältnis vorzusehen bzw. die Leistungsübertragung so auszugestalten, dass der induktive Generator nur in dem Maß betrieben wird, wie es zum Auffüllen des Energiespeichers notwendig ist. Dazu können beispielsweise die Taktzeiten bzw. ein Taktverhältnis des Taktbetriebes variiert werden.

Allgemein kann ein solches Taktverhältnis zwischen 1:100 und 1:1 liegen. Besonders vorteilhaft liegt es bei etwa 1:10, so dass für eine kurze Zeit Energie übertragen wird und für eine längere Zeit keine Energie übertragen wird. Als mögliche Taktzeiten werden vorteilhaft kurze Zeiten genommen, beispielsweise im Bereich weniger Millisekunden oder darunter, besonders vorteilhaft unter 50 Microsekunden. Dann muss der Energiespeicher nur kurze Zeiten überbrücken.

Solche relativ kurzen Aus-Zeiten des Taktbetriebes können durch einen Kondensator als Energiespeicher in der Bedieneinrichtung überbrückt werden. Vorteilhaft ist ein Laden eines solchen Kondensators leicht möglich, und eine Degradation findet im Vergleich zu Akkumulatoren kaum statt. Um jedoch einen solchen Kondensator als Energiespeicher in der Bedieneinrichtung mit einigermaßen kleinen Abmessungen bauen zu können sollten die Anforderungen an dessen Kapazität nicht zu groß sein. Dies wiederum bewirkt, dass eben die Aus-Zeiten in den meisten Fällen deutlich unter einer Sekunde liegen.

Gemäß einer weiteren grundsätzlichen Ausbildungsmöglichkeit der Erfindung, kann, insbesondere an Stelle des vorgenannten Kondensators, in der Bedieneinrichtung ein Energiespeicher mit erheblich größerer Kapazität bzw. für eine längere Aus-Zeit der Bedieneinrichtung vorgesehen sein. Besonders vorteilhaft können hier Aus-Zeiten im Bereich von Stunden oder Tagen überbrückt werden. Dementsprechend muß die Kapazität des Energiespeichers ausreichend hoch gewählt werden, wofür sich Primär- und Sekundärelemente anbieten, also Batterien oder aufladbare Akkumulatoren. Diese können beispielsweise als Lithium-Zelle oder Lithium-Ionen-Akkumulator ausgebildet sein, welche zum einen eine sehr hohe Energiedichte pro Volumen aufweisen und zum anderen sowohl eine sehr geringe Entladung als auch eine sehr geringe Degradation über eine große Anzahl von Ladezyklen hinweg aufweisen. Ein Energiespeicher bzw. Akkumulator kann beim Betrieb des Elektrogerätes bzw. der Bedieneinrichtung voll aufgeladen werden. Des weiteren kann eine Automatik in der Bedieneinrichtung als spezielles Steuerverfahren gemäß einem Aspekt der Erfindung vorgesehen sein, so dass bei einem gefährlich niedrigen Ladestand des Akkumulators die induktive Leistungsübertragung vom Elektrogerät an die Bedieneinrichtung aktiviert wird zum Laden des Akkumulators. Dies kann so stattfinden, dass es einer Bedienperson nicht auffällt.

Gemäß einer weiteren grundsätzlichen Ausbildungsmöglichkeit der Erfindung kann die Leistungsübertragung ganz abgeschaltet werden, insbesondere wenn an der Bedieneinrichtung diese bzw. das Elektrogerät ausgeschaltet werden durch eine Bedienperson. An der Bedieneinrichtung ist eine mechanische Leistungserzeugung vorgesehen, um soviel Energie bzw. Leistung zu erzeugen, dass ein Startsignal von der Bedieneinrichtung an das Elektrogerät bzw. eine dort vorhandene entsprechende Empfangseinrichtung gesendet werden kann. Dieses Startsignal bewirkt ein erneutes Starten der Leistungsübertragung an die Bedienein richtung zu deren Wiedereinschalten, um so wiederum das Bedienen des Elektrogerätes über die Bedieneinrichtung zu ermöglichen.

Diese Ausbildungsmöglichkeit wird insofern als sehr vorteilhaft angesehen, da in diesem Fall die Leistungsübertragung tatsächlich vollständig abgeschaltet werden kann. Es ist in dem Elektrogerät im Standby-Zustand lediglich die Empfangseinrichtung mit Energie zu versorgen, wobei dieser Energieverbrauch relativ gering sein kann. Durch die mechanische Energieerzeugung erzeugt eine Bedienperson selber die benötigte Energie zum Senden des Startsignals an das Elektrogerät. Es kann somit auf einen Energiespeicher verzichtet werden. Dabei ist die Leistungsübertragung ausschaltbar durch Ausschalten des Generators der Leistungsübertragung bzw. dessen Betriebs im Elektrogerät. Somit kann wirklich jegliche Verlustleistung in der Leistungsübertragung ausgeschlossen werden.

Die mechanische Energieerzeugung in der Bedieneinrichtung setzt eine von einer Bedienperson aufgebrachte mechanische Energie bzw. Bewegung in elektrische Energie um. Dazu kann ein Generator oder vorteilhaft ein Piezoelement vorgesehen sein. Besonders vorteilhaft erfolgt dies beispielsweise durch eine Drucktaste, insbesondere auch für eine komfortable Bedienung. Vor allem bei der Verwendung eines entsprechenden Piezoelementes in einer Drucktaste kann einerseits eine komfortable Bedienung erreicht werden, bei der eine Bedienperson zum Starten des Elektrogerätes bzw. der Bedieneinrichtung lediglich auf diese Taste drücken muß. Wenn der Generator bzw. das genannte Piezoelement darunter angeordnet ist, so kann ein Hub von zwei bis drei Millimetern, unter Umständen sogar weniger, ausreichen zum Erzeugen von soviel elektrischer Energie, dass ein entsprechendes Startsignal an das Elektrogerät geschickt werden kann. Bei dieser Ausbildung besteht der große Vorteil vor allem auch darin, dass eine Bedienperson nicht das Gefühl hat, einen Generator odgl. zu betätigen, sondern lediglich eine Drucktaste. Dies ist ja bei vielen Elektrogeräten bekannt. Eine solche Drucktaste hat auch noch den Vorteil, dass sie im Vergleich zu Berührschaltern nicht so leicht unbeabsichtigt ausgelöst werden kann, beispielsweise durch Darüberwischen mit einem Schwamm odgl..

Die genannte mechanische Energieerzeugung kann also mit einer elektrischen Sendeeinrichtung verbunden sein in der Bedieneinrichtung, die das Startsignal für das Elektrogerät erzeugt. Besonders vorteilhaft wird, auch um mit geringerer Signalstärke auszukommen, das Signal gerichtet an einen entsprechenden Empfänger im Elektrogerät ausgestrahlt. Dies ermöglicht es, falls dies gewünscht ist, dass bei einer abnehmbaren Bedieneinrichtung ein Wiedereinschalten des Elektrogerätes nur dann möglich ist, wenn die Bedieneinrichtung an einer entsprechenden vorgesehenen Position an dem Elektrogerät angeordnet ist. In einem anderen Fall würde nämlich ein gerichtetes Startsignal nicht mehr von dem Elektrogerät empfangen werden können, wenn die Bedieneinrichtung an einer anderen Stelle angeordnet ist.

Gemäß einer weiteren grundsätzlichen Ausbildungsmöglichkeit der Erfindung können Mittel in der Bedieneinrichtung vorgesehen sein, die den Generator der Leistungsübertragung bzw. die primäre Generatorspule verstimmen, um eine geringere Leistungsübertragung und somit insgesamt weniger Verlustleistung zu bewirken. Unter Umständen muss dann ein schlechterer Wirkungsgrad akzeptiert werden. Vorteilhaft wird dabei die primäre Generatorspule in dem Elektrogerät verstimmt. Ein Verstimmen erfolgt besonders vorteilhaft weg von dem Resonanzbetriebspunkt, der während der gewünschten maximalen Energie- bzw. Leistungsübertragung im eingeschalteten und betriebenen Zustand der Bedieneinrichtung vorliegt. Der Generator der Leistungsübertragung wird vorteilhaft mit Frequenzen von 20 bis 150 kHz betrieben, besonders vorteilhaft mit 50 bis 100 kHz.

Dieses Verstimmen kann durchaus um einen signifikanten Wert erfolgen, beispielsweise 10 bis 20% der Frequenz. Die dann stattfindende Leistungsübertragung reicht aus für den Standby-Betrieb bzw. -Zustand der Bedieneinrichtung zum Erkennen eines Wiedereinschaltens. Der Vorteil dieser Ausbildungsmöglichkeit liegt darin, dass keine weiteren Schalter, Generatoren oder Energiespeicher vorzusehen sind. Den Generator der Leistungsübertragung zu verstimmen bzw. die Generatorspule in dem Elektrogerät ist schaltungstechnisch auf sehr leichte Art und Weise möglich. Beispielsweise kann der Generator bzw. die entsprechende Generatorspule durch eine veränderte wirksame Windungszahl verändert werden. Hierzu kann der Abgriff an den Windungen der Generatorspule verändert werden bzw. eine Zahl der Windungen kurzgeschlossen werden. Alternativ zum Eingriff in eine Generatorspule selber können Kapazitäten in einem Schwingkreis in der Generatorspule dazu- oder weggeschaltet werden. Alternativ oder zusätzlich ist es möglich, die Generatorspule im Elektrogerät mit anderen Parametern für Strom oder Spannung zu betreiben.

Als weitere grundsätzliche Ausbildungsmöglichkeit der Erfindung kann eine weitere zweite Leistungsübertragung vorgesehen sein. Diese weist einen kleineren Generator bzw. kleinere Generatorspulen auf, die für eine weitaus geringere Energie- bzw. Leistungsübertragung optimiert sind. Vor allem sind sie besonders vorteilhaft auf die Übertragung derjenigen Leistung ausgelegt, die in der Bedieneinrichtung benötigt wird zum Erkennen eines Wiedereinschaltens an einem Bedienelement durch eine Bedienperson und Absenden eines entsprechenden Startsignals oder Übertragens an das Elektrogerät. Durch eine auf diese weitaus geringere Leistung optimierte zweite Leistungsübertragung kann somit ebenfalls die Verlustleistung und somit der Energieverbrauch des Elektrogerätes im ausgeschalteten Zustand verringert werden.

Die Generatorspulen der zweiten Leistungsübertragung können erheblich kleiner ausgebildet sein als diejenigen der vorgenannten ersten Leistungsübertragung. Beispielsweise können sie um mindestens den Faktor 2 kleiner sein, insbesondere um den Faktor 2 bis 5 kleiner sein. Entsprechend ist auch die Höhe der übertragenen Energie bzw. Leistung geringer. Diese zweite Leistungsübertragung versorgt in der Bedieneinrichtung ausschließlich eine Schaltung bzw. ein Bedienelement mit Energie, welches zum Wiedereinschalten der Bedieneinrichtung bzw. zum Wiedereinschalten des Elektrogerätes über die Bedieneinrichtung ausgelegt ist. In weiterer Ausgestaltung dieser Ausbildungsmöglichkeit kann auch für diese zweite Leistungsübertragung wie eingangs beschrieben taktend betrieben werden.

Als weitere grundsätzliche Ausbildungsmöglichkeit der Erfindung kann vorgesehen sein, dass bestimmte Bereiche der Bedieneinrichtung als insbesondere kapazitives Bedienelement ausgebildet bzw. derart berührsensitiv ausgebildet sind, dass ein Berühren auch völlig ohne elektrische oder elektronische Auswertung in der Bedieneinrichtung von einem Sensorelement im Elektrogerät erkannt werden kann. Dies kann beispielsweise durch eine kapazitive Kopplung der genannten Bereiche oder Bedienelemente der Bedieneinrichtung an ein entsprechendes Sensorelement im Elektrogerät erfolgen. Derartige Sensorelemente sind beispielsweise aus der EP 859467 A1 bekannt, auf die diesbezüglich explizit verwiesen wird. Somit braucht die Bedieneinrichtung zum Wiedereinschalten des Elektrogerätes überhaupt keine Energie. Lediglich das Sensorelement im Elektrogerät muß überwacht werden. Es kann auch vorgesehen sein, dass das Berühren der Bedieneinrichtung dessen Beleuchtung bewirkt als Zeichen einer möglichen folgenden Bedienung. Ist das Sensorelement im Elektrogerät ein kapazitives Sensorelement, so entspricht der notwendige Energiebedarf genau derjenigen, die bei einer üblichen Bedieneinrichtung mit kapazitiven Bedienelementen, auch bekannt unter dem Namen „Touch Control", für die Ein-/Aus-Taste der Steuerung notwendig ist. Vor allem kann dann im ausgeschalteten Zustand auf eine Leistungsübertragung verzichtet werden, was sehr sparsam ist.

Als weitere Ergänzung zu dem vorgenannten Einschalten der Bedieneinrichtung bzw. des Elektrogerätes lediglich durch Berühren bestimmter Bereiche kann vorgesehen sein, dass auch eine Beleuchtung an der Bedieneinrichtung, vorzugsweise an einem großflächigen Display beim Berühren, eingeschaltet wird und für eine gewisse Zeit nach der letzten Bedienung aufrecht erhalten wird. Diese kann einen Benutzer über die Bedienmöglichkeiten informieren, insbesondere auch über einen Betriebs-Zustand der Bedieneinrichtung bzw. des Elektrogeräts. Das Elektrogerät ist allgemein vorteilhaft ein Kochfeld mit mehreren Heizeinrichtungen bzw. Kochstellen.

Als weitere grundsätzliche Ausbildungsmöglichkeit der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Abfrage der Bedienelemente durch die Steuerung der Bedieneinrichtung auf getaktete Art und Weise erfolgt im ausgeschalteten bzw. Standby-Zustand. So kann beispielsweise alle 0,1 bis 1,0 Sekunden die primäre Generatorspule des Elektrogerätes für sehr kurze Zeit Leistung an die sekundäre Generatorspule der Bedieneinrichtung übertragen. Diese prüft dann, ob ein bestimmtes Bedienelement, das den Ein-Schalter darstellt, betätigt worden ist bzw. in einem Betätigungszustand ist. Diese Prüfung kann sehr kurz sein, beispielsweise 50 Millisekunden dauern. Die Taktrate sollte so liegen, dass eine Betätigung in dem Zeitfenster der Ein-Zeit des Generators liegt.

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

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung mit mehreren Erfindungsaspek ten ist in der Zeichnung schematisch dargestellt und wird im Folgenden näher erläutert. In der Zeichnung zeigt die 1 eine schematische Seitenansicht einer auf eine Kochfeldfläche aufgesetzten Bedieneinrichtung mit Bedienelementen, Anzeige, Steuerung sowie Leistungsübertragung und Energiespeicher.
In der 1 ist dargestellt, wie eine Bedieneinrichtung 11 auf eine Kochfeldfläche 14 eines Elektrokochfeldes 13 als Elektrogerät aufgesetzt ist. Diese Kochfeldfläche 14 besteht vorteilhaft aus Glaskeramik wie es an sich bekannt ist. Die Bedieneinrichtung 11 ist eine mögliche, vorteilhaft die einzige Bedieneinrichtung für das Kochfeld 13.
Zur Bedienung des Kochfeldes 13 weist die Bedieneinrichtung 11 verschiedene Bedienelemente 16 an einem Gehäuse 17 auf. Ein Bedienelement 16a kann ein Drehsteller sein. Ein Bedienelement 16b ist eine Art Berührsensor, der direkt von einer Bedienperson berührt werden kann als eine Art ohmscher Kontakt und dies als Bedienung von der Steuerung 19 der Bedieneinrichtung 11 erkannt wird. Ein Bedienelement 16c ist ein kapazitives Sensorelement, welches unter der Oberseite des Gehäuses 17 angeordnet ist und, wie in der vorgenannten EP 859 467 A1 beschrieben, ebenso eine Bedienung durch eine Bedienperson erfassen kann. In der Praxis sind sinnvollerweise nur eine oder zwei Arten von Bedienelementen vorhanden.
Des weiteren ist an der Oberseite des Gehäuses 17 eine Anzeige bzw. eine beleuchtete Anzeige 18 dargestellt. Diese kann auch weitaus grö ßer sein als dargestellt. An ihr können, unter Umständen unterstützt durch eine Beleuchtung, verschiedene Bedienzustände, Bedienmöglichkeiten oder Betriebszustände des Kochfeldes 13 dargestellt werden. Es ist im Rahmen der Erfindung möglich, die Bedienelemente 16 sowie die Anzeige 18 in einer Art Touch-Display bzw. in einer berührempfindlichen Anzeige zu kombinieren, vorteilhaft ebenfalls beleuchtet. Es ist auch eine Steuerung 19 vorgesehen, beispielsweise als Microcontroller.
Die Übertragung der Bediensignale bzw. Bedienbefehle an den Bedienelementen 16 zu dem Kochfeld 13 darunter erfolgt über eine Sendediode 21 in der Bedieneinrichtung 11 und einen optischen Empfänger 22 unter der Kochfeldfläche 14 im Kochfeld 13. Für eine Kommunikation, insbesondere mit Möglichkeiten zur Rückmeldung vom Kochfeld 13 an die Bedieneinrichtung 11 sowie zur Darstellung verschiedener tatsächlicher Betriebszustände an der Anzeige 18, kann die Datenübertragung bidirektional ausgebildet sein, so dass Sendediode 21 und Empfänger und 22 sowohl als Sender als auch als Empfänger betrieben werden können. Anstelle von optischer Datenübertragung kann auch eine Funkübertragung realisiert werden.
Sowohl zum Betrieb der Bedienelemente 16 und der Anzeige 18, insbesondere samt deren Beleuchtung, als auch zum Senden und Empfangen von Daten in der Kommunikation mit dem Kochfeld 13 benötigt die Bedieneinrichtung 11 bzw. deren Steuerung 19 elektrische Energie. Diese kann im Normalbetrieb durch zwei Generatorspulen 24 und 25 gewährleistet werden. Im Betrieb der Bedieneinrichtung 11 bzw. des Kochfeldes 13 läuft also die Leistungsversorgung bzw. Leistungsübertragung nach oben an die Bedieneinrichtung über die primäre Generatorspule 24 als Generator 23. Dieser wirkt zusammen mit der sekundären Generatorspule 25. Eine derartige induktive Energie- bzw. Leistungsübertragung ist an sich bekannt und braucht nicht näher erläutert zu werden.
Sie ist insbesondere auf eine bestimmte Leistung ausgelegt bzw. optimiert.
Das Ausschalten des Kochfeldes 13 erfolgt an der Bedieneinrichtung 11, vorteilhaft über eines der Bedienelemente 16. Damit kann eigentlich auch die Leistungsübertragung über den Generator 23 ausgeschaltet werden. Problematisch ist allerdings natürlich, dass ein Wiedereinschalten des Kochfeldes 13 nur über die Bedieneinrichtung 11 bzw. wiederum deren Bedienelemente 16 möglich ist. Damit dies erfolgen kann, muss die Steuerung 19 in der Lage sein, sowohl eine entsprechende Bedienung eines der Bedienelemente 16 zu erkennen als auch ein entsprechendes Signal über die Sendediode 21 an den optischen Empfänger 22 des Kochfeldes 13 zu geben. Hierfür dienen nun die vorgenannten erfinderischen Gedanken.
Gemäß einer Möglichkeit kann der Energiespeicher 27 vorgesehen sein. Aus diesem erhält die Steuerung 19 die benötigte Energie zum Betrieb der Sensorelemente, zumindest eines als Ein-Schalters ausgelegten Sensorelements, sowie zum Senden eines entsprechenden kurzen Signals über den Sender 21, dass das Kochfeld 13 eingeschaltet werden soll. Hierfür kann der Energiespeicher 27 entweder ein Kondensator sein bzw. relativ wenig Energie speichern. Dann kann eine getaktete Energieübertragung am Generator 23 stattfinden wie zuvor beschrieben. Die Kapazität des Kondensators im Energiespeicher 27 muss dann jeweils ausreichen, über die Aus-Zeiten des Taktens hinweg genügend Energie für die Steuerung 19 für die genannten Tätigkeit zur Verfügung zu stellen. Insbesondere sind dies Zeiten im Bereich von 50 Microsekunden bis 500 Millisekunden.
Gemäß einer weiteren Möglichkeit kann der Energiespeicher 27 ein Akkumulator sein, wie er eingangs genannt worden ist, also viel Energie speichern. Damit können Pausen der Leistungsübertragung über den Generator 23 von Minuten bis Stunden oder Tagen überbrückt werden. Insbesondere kann zusätzlich eine gewisse Überwachung des Ladezustands des Akkumulators im Energiespeicher 27 über die Steuerung 19 vorgesehen sein. Diese erkennt, wenn der Ladezustand des Akkumulators gefährlich niedrig ist, so dass die Steuerung 19 selbsttätig über ein Signal an die Sendediode 21 die Energieübertragung über den Generator 23 in Gang setzt ohne die Bedieneinrichtung 11 oder das Elektrogerät 13 im übrigen zu aktivieren. Dabei wird dann lediglich der Akkumulator im Energiespeicher 27 wieder voll aufgeladen und, wenn die Steuerung 19 dies festgestellt hat, die Energieübertragung wieder abgeschaltet. Ähnliches geht auch für einen Kondensator als Energiespeicher.
Gemäß einer weiteren grundsätzlichen vorbeschriebenen Ausbildungsmöglichkeit der Erfindung ist beispielsweise das oben aufgesetzte Bedienelement 16b eine Piezo-Drucktaste bzw. weist ein Piezo-Element auf. Ist die Bedieneinrichtung 11 wie vorbeschrieben ausgeschaltet, so findet keine Leistungsübertragung statt und es ist vorteilhaft auch kein Energiespeicher vorgesehen. Durch Drücken auf die Piezo-Drucktaste 16b kann eine Bedienperson genügend Energie erzeugen, vorteilhaft mit Zwischenschalten der Steuerung 19, um über die Sendediode 21 ein Einschalt-Signal an den Empfänger 22 und damit an das Kochfeld 13 abzusenden. Dieses Einschalt-Signal bewirkt ein Starten der Leistungsübertragung an dem Generator 23 und somit das volle Einschalten der Bedieneinrichtung 11 und auch des Kochfeldes 13. So kann beispielsweise eine Einschalt-Taste an der Bedieneinrichtung 11 als Piezo-Drucktaste 16b ausgebildet sein. Natürlich kann eine Piezo-Drucktaste auch durch ähnliche Bedieneinrichtungen, Schalter odgl. ersetzt werden.
Als weitere Möglichkeit kann ein mechanischer Schalter vorgesehen sein, der überhaupt erst einen Kontakt eines Energiespeichers 27 an die Steuerung 19 herstellt bzw. diese verbindet. Dies wertet die Steuerung 19 dann als Einschalt-Signal aus und aktiviert mit der Energie aus dem Energiespeicher 27 den Sender 21 zum Einschalten der Leistungsübertragung. Da dann nicht laufend Energie aus dem Energiespeicher 27 entnommen wird, sondern nur für einen bestimmten Fall, kann er entsprechend klein ausgebildet sein bzw. die Zeiten für die ausreichende Speicherung der Energie können sehr lange sein.
Gemäß einer wiederum weiteren Ausbildungsmöglichkeit der Erfindung kann eine vorgenannte Verstimmung der primären Generatorspule 24 im Elektrogerät 13 vorgenommen werden. Dies braucht hier nicht weiter erläutert zu werden, da es für den Fachmann problemlos ist. Verschiedene Möglichkeiten zu einer solchen Verstimmung des Generators 23 bzw. der Generatorspule 24 sind vorstehend beschrieben worden. Sie können jeweils von der Steuerung 19 oder einer Steuerung 29 in dem Kochfeld 13 ausgelöst werden.
Schließlich ist als weitere Möglichkeit eine Kopplung 31 der Bedieneinrichtung 11 an das Kochfeld 13 dargestellt, und zwar als kapazitive Kopplung. Diese Kopplung 31 ist gestrichelt dargestellt und geht von dem Bedienelement 16c, welches wie vorbeschrieben ein kapazitives Bedienelement sein kann, an ein weiteres kapazitives Sensorelement 33 in der Bedieneinrichtung 11. Dieses kapazitive Sensorelement 33 ist mit einem weiteren kapazitiven Sensorelement 34 unterhalb der Kochfeldfläche 14 kapazitiv verbunden. Dieses wiederum ist mit der Steuerung 29 verbunden. Dies bedeutet also, dass das kapazitive Bedienelement 16c gekoppelt ist mit der Steuerung 29 über eine Art zweifache kapazitive Kopplung, wenn eine Bedienperson einen Finger oberhalb des Bedienelementes 16c auf die Oberseite des Gehäuses 17 der Bedieneinrichtung 11 legt. Dies kann verwendet werden als Startsignal für das Kochfeld 13 zum Einschalten, so dass die Steuerung 29 die Leistungsübertragung über den Generator 23 aktiviert. Des Weiteren kann ein Betätigen des Bedienelementes 16c lediglich eine andere Funktion haben, beispielsweise ein Aktivieren der Beleuchtung der Anzeige 18 der Bedieneinrichtung 11.
Als weitere Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass anstelle eines lokal sehr begrenzten Bedienelementes 16c mehrere solche Bereiche, insbesondere ganze Flächen- oder Seitenbereiche des Gehäuses 17 bzw. der Bedieneinrichtung 11, derart mit dem kapazitiven Sensorelement 33 gekoppelt sind, dass sie sozusagen eine Betätigung am kapazitiven Sensorelement 34 bewirken können. Damit kann beispielsweise neben einem vereinfachten Einschaltverfahren für die Leistungsübertragung bzw. des Elektrogerätes im normalen Betrieb der Bedieneinrichtung 11 vorgesehen sein, dass jedes Mal nach Berühren der Bedieneinrichtung 11 bzw. deren entsprechendem Bereich beispielsweise die Beleuchtung an der Anzeige 18 aktiviert wird, ohne sonstige Änderungen am Betriebszustand zu bewirken.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung umfasst also, wie in 1 dargestellt, sowohl die Bedieneinrichtung 11 als auch die entsprechenden damit zusammenarbeitenden Komponenten im Elektrogerät 13.
Die Ausbildungsmöglichkeit mit der zweiten Leistungsübertragung, die für eine deutlich kleinere Leistung ausgelegt ist, muss nicht explizit beschrieben werden. Sie ist entsprechend dem Generator 23 mit den beiden Generatorspulen 24 und 25 ausgebildet.

Claims

Vorrichtung zum Betrieb eines Elektrogerätes (13) mit einer außen an das Elektrogerät angesetzten Bedieneinrichtung (11), wobei die Bedieneinrichtung Bedienelemente (16) aufweist zur Eingabe von Bediensignalen, die an das Elektrogerät weitergegeben werden, sowie einen Halbleiterchip bzw. eine Steuerung (19) in der Bedieneinrichtung, wobei zur induktiven Leistungsübertragung von dem Elektrogerät an die Bedieneinrichtung ein induktiver Generator (23) vorgesehen ist mit einer primären Generatorspule (24) in dem Elektrogerät (13) sowie einer sekundären Generatorspule (25) in der Bedieneinrichtung (13), dadurch gekennzeichnet, dass die induktive Leistungsübertragung ausgebildet ist zur Leistungsübertragung im Taktbetrieb in einem ausgeschalteten Zustand der Bedieneinrichtung (13), wobei in der Bedieneinrichtung ein Energiespeicher (27) vorgesehen ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Taktbetrieb mit einem Taktverhältnis zwischen 1:1 und 1:100, vorzugsweise bei etwa 1:10.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die An- und Auszeiten des Taktbetriebs im Bereich von 50 Microsekunden bis 500 Millisekunden liegen, vorzugsweise 100 Microsekunden bis 1 Millisekunde.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Energiespeicher (27) in der Bedieneinrichtung (11) ein Kondensator ist.
Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, dadurch gekennzeichnet, dass in der Bedieneinrichtung (11) ein Energiespeicher (27) für eine längere Ausschaltzeit der Bedieneinrichtung zum nachfolgenden Wiedereinschalten der Bedieneinrichtung mit entsprechender Signalisierung an das Elektrogerät (13) vorgesehen ist.
Vorrichtung nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch eine längere Ausschaltzeit im Bereich von Stunden oder Tagen.
Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Energiespeicher (27) ein durch die Leistungsübertragung aufladbarer Akkumulator ist, insbesondere eine Lithiumzelle bzw. ein Lithium-Ionen-Akkumulator, vorzugsweise mit einer Kapazität von mehr als 0,5 Ah.
Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Leistungsübertragung abschaltbar ist an der Bedieneinrichtung (11), wobei die Bedieneinrichtung eine mechanische Leistungserzeugung aufweist zum Senden eines Startsignals an das Elektrogerät (13) bzw. an eine entsprechende Empfangseinrichtung zum erneuten Starten der Leistungsversorgung für das Wiedereinschalten der Bedieneinrichtung zum Bedienen des Elektrogerätes.
Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Leistungsübertragung ausschaltbar ist durch Ausschalten des Generators (23) bzw. seines Betriebs im Elektrogerät (13), insbesondere der Generatorspule (24) im Elektrogerät.
Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die mechanische Leistungserzeugung in der Bedieneinrich tung (11) mechanische Energie in elektrische Energie umsetzt, vorzugsweise als Generator oder Piezoelement, wobei insbesondere die mechanische Leistungserzeugung eine Art Drucktaste mit dem Generator oder Piezoelement darunter aufweist mit einem Hub von maximal 2 mm bis 3 mm.
Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die mechanische Leistungserzeugung mit einer Sendeeinrichtung (21) in der Bedieneinrichtung (11) verbunden ist, wobei insbesondere die Sendeeinrichtung zur Erzeugung eines gerichteten Signals an einen entsprechenden Empfänger (22) im Elektrogerät (13) ausgebildet und in einer entsprechenden Richtung auf den Empfänger ausgerichtet ist.
Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, gekennzeichnet durch Mittel in der Bedieneinrichtung zum Verstimmen des Generators (23) der Leistungsübertragung, vorzugsweise der primären Generatorspule (24) in dem Elektrogerät (13), insbesondere weg von dem Resonanzbetriebspunkt, der während der gewünschten, maximalen Leistungsübertragung im eingeschalteten Zustand der Bedieneinrichtung (11) vorliegt.
Vorrichtung nach Anspruch 12, gekennzeichnet durch eine veränderte Windungszahl im Generator (23) bzw. der primären Generatorspule (24), insbesondere durch veränderten Abgriff oder Kurzschließen eines Teils der Windungen.
Vorrichtung nach Anspruch 12, gekennzeichnet durch einen Betrieb des Generators (23) mit verringerter Spannung.
Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, gekennzeichnet durch eine weitere zweite Leistungsübertragung mit kleinerem Generator bzw. kleineren Generatorspulen in der Bedieneinrichtung und in dem Elektrogerät, wobei diese kleiner sind als die Generatoren der ersten Leistungsübertragung.
Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Generatoren der zweiten Leistungsübertragung um etwa den Faktor 2 bis 5 kleiner sind als diejenigen der ersten Leistungsübertragung, wobei insbesondere die Höhe der zweiten Leistungsübertragung um den Faktor 2 bis 5 geringer ist.
Vorrichtung nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Leistungsübertragung ausschließlich eine Schaltung bzw. ein Bedienelement an der Bedieneinrichtung mit Leistung versorgt zum Wiedereinschalten der Bedieneinrichtung bzw. Wiedereinschalten des Elektrogerätes über die Bedieneinrichtung.
Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, dadurch gekennzeichnet, dass bestimmte Bereiche der Bedieneinrichtung (11) als insbesondere kapazitives Bedienelement (16c) ausgebildet bzw. berührsensitiv ausgebildet sind zum Erkennen eines Berührens ohne elektrische oder elektronische Auswertung in der Bedieneinrichtung (11) von einem Sensorelement (34) im Elektrogerät (13).
Vorrichtung nach Anspruch 18, gekennzeichnet durch eine insbesondere kapazitive Kopplung (31) der genannten Bereiche bzw. Bedienelemente (16) der Bedieneinrichtung (11) an ein entsprechendes Sensorelement im Elektrogerät (13).
Verfahren zum Betrieb bzw. zur Leistungs- bzw. Energieversorgung einer Bedieneinrichtung (11) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Abfrage der Bedienelemente (16) durch die Steuerung der Bedieneinrichtung (11) auf getaktete Art und Weise erfolgt im ausgeschalteten bzw. Standby-Zustand und in kurzen Zeitabständen, vorzugsweise unter 1 Sekunde, die primäre Generatorspule (24) des Elektrogerätes (13) für sehr kurze Zeit Leistung an die sekundäre Generatorspule (25) der Bedieneinrichtung überträgt, wobei die Bedieneinrichtung prüft, ob ein bestimmtes Bedienelement (16) als Ein-Schalter betätigt worden ist bzw. in einem Betätigungszustand ist.