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Die
Erfindung bezieht sich auf eine Tastsensoreinheit gemäß dem Oberbegriff
des Anspruchs 1. Die Erfindung kann bei elektronischen Eingabegeräten der
Elektroinstallationstechnik, insbesondere bei der Gebäudesystemtechnik,
verwendet werden.
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Aus
der
EP 0 899 763 B1 ist
eine Tastschalteranordnung mit einem oder mehreren Tastschaltern bekannt,
die jeweils eine Betätigungswippe
aufweisen und mit einem vorzugsweise für alle Tastschalter gemeinsamen
Sockel, in dem je Tastschalter zwei Mikroschalter auf einer Leiterplatte
angeordnet sind. Die Mikroschalter sind über an der Unterseite der Wippen
angeformte Betätigungsnocken
betätigbar. Die
Wippen sind über
die Betätigungsnocken
durch die Rückstellkraft
der Mikroschalter in ihrer neutralen Ruhelage gehalten.
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Aus
der
DE 198 47 225
A1 ist eine Tastsensoreinheit für die Installation mit herkömmlichen
Unterputzdosen der elektrischen Installationstechnik, insbesondere
für eine
Anwendung mit Bussteuerungen der Gebäudesystemtechnik bekannt. Es
wird eine Flüssigkeitskristallanzeige
in Verbindung mit einer berührungsempfindlichen
Folie sowie mit einer auf einer Leiterplatte angeordneten Elektronik
(Mikrocontroller) realisiert. Abhängig vom Berührungsort auf
der Folie werden unterschiedliche Reaktionen durch den Mikrocontroller
ausgelöst,
z. B. können
unterschiedliche Aktoren angesteuert werden.
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Aus
der
DE 10 2004
035 321 A1 ist ein Taster mit einem flachen Unterteil,
einer relativ zu dem Unterteil bewegbaren flachen Wippe und einer
die Wippe in eine Grundstellung drückenden Rückstellvorrichtung bekannt,
wobei das Unterteil mehrere von der Wippe zu betätigende Mikrotaster zum Herstellen eines
elektrischen Kontakts aufweist. Um dem Benutzer ein herkömmliches
Schaltgefühl
zu bieten, besitzt die Rückstellvorrichtung
eine elastisch verbiegbare Folie.
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Aus
der
WO 2006/029206
A2 ist ein universelles Steuergerät respektive ein universeller
elektronischer Schalter bekannt, bei welchem sowohl Mikrotaster
als auch berührungssensitive
Tastflächen
verwendet werden. „Soft
key" – Funktionen
werden über einen
Tast-Bildschirm koordiniert, so dass der Benutzer eingegebene Signale
auch visuell am Bildschirm nachvollziehen kann.
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Aus
der
US 5 666 113 ist
ein Touchpad für
die Kursorsteuerung und Tastatur-Emulation für Computer bekannt, wobei das
System eine Berührung
der Touchpad-Oberfläche „fühlt", seitliche Bewegungen bei
der Berührung
analysiert und die Kursorsteuerung dementsprechend einrichtet.
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Allgemein
sind in der Elektroinstallationstechnik Schalter und Taster bekannt,
welche eine mechanische Bewegung, z. B. Wippenbetätigung,
in einen Schaltbefehl umsetzen. Bei elektronischen Schaltern werden
zweckmäßig z. B.
Mikrotaster bzw. Mikroschalter eingesetzt. Diese Mikrotaster setzen den
mechanischen Hub in ein elektrisches Signal um und besitzen ein
charakteristisches taktiles Feedback bei der Bedienung.
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Weiterhin
sind Ausführungsformen
allgemein bekannt, welche das Auslösen einer Schalthandlung alleine
durch Berührung
ermöglichen.
Hierzu zählt
z. B. die kapazitive Näherungssensorik (touch-Bedienung).
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Bei
einer Ausführungsform
mit Mikrotastern liegt es in der Natur der Sache, dass für die selektive Auswertung
verschiedener Schaltwünsche
eine entsprechende Anzahl beweglicher Elemente (Betätigungswippen)
zur Beaufschlagung der Mikrotaster vorzusehen ist. Bei einem 4-fach
Bedienelement sind z. B. vier beweglich gelagerte Betätigungswippen und
bei beidseitiger Beaufschlagung der Betätigungswippen insgesamt acht
Mikrotaster zu berücksichtigen,
d. h. insbesondere bei Mehrfach-Bedienelementen ergeben sich so
konzeptionelle Nachteile aufgrund der Vielzahl an erforderlichen
Komponenten und beweglichen Teilen.
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Bei
einer Ausführungsform
mit berührungssensitiver
Tastsensorik kann auf diese Vielzahl an erforderlichen Komponenten
und beweglichen Teilen verzichtet werden. So lässt sich z. B. ein 4-fach Bedienelement
auf einer einzigen Tastfläche
mit acht sensitiven Bereichen und einer entsprechenden Auswerteelektronik
realisieren. Dem Vorteil der einfacheren konstruktiven Gestaltung
und des gefälligen
Designs steht jedoch der Nachteil des fehlenden taktilen Feedbacks
gegenüber.
Dieser Nachteil kann auch durch eine entsprechende optische oder
akustische Rückmeldung
nicht in zufrieden stellender Weise kompensiert werden.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine konstruktiv vereinfachte
Tastsensoreinheit anzugeben.
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Diese
Aufgabe wird in Verbindung mit den Merkmalen des Oberbegriffes erfindungsgemäß durch
die im Kennzeichen des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.
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Die
mit der Erfindung erzielbaren Vorteile bestehen insbesondere darin,
dass bei der Bedienung ein durch Mikrotaster erzeugtes charakteristisches taktiles
Feedback (taktile Rückkopplung/Rückmeldung)
auftritt, wobei auch bei komplexen Mehrfach-Bedienelementen lediglich
ein einziger Mikrotaster pro Wippenhälfte der beweglichen Wippe
erforderlich ist. Mit anderen Worten: Es wird eine Tastsensorik
mit integriertem taktilem Feedback realisiert. Obwohl nur ein Mikrotaster
pro Wippenhälfte zum
Einsatz gelangt, ist eine selektive Auswertung von mehreren logischen „Tastwippen" respektive „Betätigungswippen" möglich, da
die ausgewählte sensitive
Fläche über die
Berührung
definiert wird. Es ist eine durchgängige Oberfläche der
Wippe realisierbar, was in konstruktiver respektive mechanischer Hinsicht
und im Hinblick auf das Design von Vorteil ist. Das Oberflächenmaterial
der Wippe kann beliebig gewählt
werden.
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Weitere
Vorteile sind aus der nachstehenden Beschreibung ersichtlich.
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Vorteilhafte
Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
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Die
Erfindung wird nachstehend anhand der in der Zeichnung dargestellten
Ausführungsbeispiele erläutert. Es
zeigen:
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1 das
der Tastsensoreinheit zugrunde liegende Schaltschema/Befehlsschema,
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2 eine
Sicht auf eine Wippe eines elektrischen Installationsgerätes,
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3 ein
das Schaltverhalten der Tastsensoreinheit darstellendes Diagramm,
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4 ein
Beispiel für
eine optionale Auswertung von zwei unterschiedlichen Schaltstufen
respektive Schaltzuständen,
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5 die
optionale Einbindung einer Tastsensoreinheit in ein Bussystem.
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In 1 ist
das der Tastsensoreinheit zugrunde liegende Schaltschema/Befehlsschema
dargestellt. Es ist eine Auswerteelektronik 11 zu erkennen,
welche die Sensorsignale von acht berührungssensitiven Tastflächen 1–8 sowie
die Mikrotastersignale von zwei Mikrotastern 9, 10 eingangsseitig
empfängt
und welche ausgangsseitig vier Aktoren 12–15 ansteuert
(d. h. dementsprechende Schaltbefehle erzeugt), an die jeweils eine
Last 16–19 angeschlossen ist.
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Die
berührungssensitiven
Tastflächen 1–8 können z.
B. in Form kapazitiver Tastsensorik oder in Form druckempfindlicher
Piezokeramik ausgestaltet sein.
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Beim
gezeigten Ausführungsbeispiel
handelt es sich um ein 4-fach Bedienelement. Selbstverständlich können auch
weniger oder mehr berührungssensitive
Tastflächen
und dementsprechend weniger oder mehr Aktoren und Lasten vorgesehen sein,
um derart z. B. ein 2-fach Bedienelement, ein 3-fach Bedienelement,
ein 5-fach Bedienelement oder ein 6-fach Bedienelement usw. zu realisieren.
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In 2 ist
eine Sicht auf eine Wippe eines elektrischen Installationsgerätes dargestellt.
Es handelt sich eine einzige durchgängige und bewegliche Wippe 22,
welche über
eine durch zwei Wippenlagerungen 20, 21 bestimmte
Achse 23 kippbar ist. Durch die strichpunktiert skizzierte
Achse 23 wird die Wippe 22 quasi in zwei Wippenhälften 24, 25 aufgeteilt,
wobei sich auf der ersten Wippenhälfte 24 die vier berührungssensitiven
Tastflächen 1–4 und
auf der zweiten Wippenhälfte 25 die
vier berührungssensitive Tastflächen 5–8 befinden.
Die Tastflächen 1 und 5 sowie 2 und 6 sowie 3 und 7 sowie 4 und 8 liegen
sich jeweils gegenüber.
Beim Drücken
auf die erste Wippenhälfte 24 wird
der unterhalb dieser ersten Wippenhälfte 24 angeordnete
Mikrotaster 9 betätigt
und gibt dementsprechend ein Mikrotastersignal an die Auswerteelektronik 11 ab.
Beim Drücken
auf die zweite Wippenhälfte 25 wird
der unterhalb dieser zweiten Wippenhälfte 25 angeordnete
Mikrotaster 10 betätigt
und gibt dementsprechend ein Mikrotastersignal an die Auswerteelektronik 11 ab.
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Die
Ansteuerung der Aktoren 12–15 erfolgt in folgender
Art und Weise:
- • Tastfläche 1 wird berührt und
die erste Wippenhälfte 24 wird
gedrückt,
d. h. Mikrotaster 9 wird beaufschlagt → Aktor 12 schaltet
Last 16 ein,
- • Tastfläche 2 wird
berührt
und die erste Wippenhälfte 24 wird
gedrückt,
d. h. Mikrotaster 9 wird beaufschlagt → Aktor 13 schaltet
Last 17 ein,
- • Tastfläche 3 wird
berührt
und die erste Wippenhälfte 24 wird
gedrückt,
d. h. Mikrotaster 9 wird beaufschlagt → Aktor 14 schaltet
Last 18 ein,
- • Tastfläche 4 wird
berührt
und die erste Wippenhälfte 24 wird
gedrückt,
d. h. Mikrotaster 9 wird beaufschlagt → Aktor 15 schaltet
Last 19 ein,
- • Tastfläche 5 wird
berührt
und die zweite Wippenhälfte 25 wird
gedrückt,
d. h. Mikrotaster 10 wird beaufschlagt → Aktor 12 schaltet
Last 16 aus,
- • Tastfläche 6 wird
berührt
und die zweite Wippenhälfte 25 wird
gedrückt,
d. h. Mikrotaster 10 wird beaufschlagt → Aktor 13 schaltet
Last 17 aus,
- • Tastfläche 7 wird
berührt
und die zweite Wippenhälfte 25 wird
gedrückt,
d. h. Mikrotaster 10 wird beaufschlagt → Aktor 14 schaltet
Last 18 aus,
- • Tastfläche 8 wird
berührt
und die zweite Wippenhälfte 25 wird
gedrückt,
d. h. Mikrotaster 10 wird beaufschlagt → Aktor 15 schaltet
Last 19 aus.
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Durch
den vorgeschlagenen Ansatz ergibt sich darüber hinaus ein weiterer zweckmäßiger Vorteil
durch die mögliche
(optionale) Auswertung von zwei unterschiedlichen Schaltstufen respektive Schaltzuständen, wie
dies in 3 gezeigt ist, in welcher ein
das Schaltverhalten der Tastsensoreinheit darstellendes Diagramm
dargestellt ist. So kann bei erfolgter Berührung einer berührungssensitiven
Tastfläche 1 bis 8 – z. B.
Kraftaufwand zwischen 0,5 und 5 N einstellbar – bereits eine erste Aktion
durch die Auswerteelektronik 11 ausgeführt werden – siehe Schaltstufe/Schaltzustand
A „berührt"-, während z.
B. die eigentliche Schalthandlung (Schaltbefehl wird generiert)
erst bei Überschreitung
der Schaltschwelle und Betätigung
des Mikrotasters – z.
B. Kraftaufwand höher
als 5 N einstellbar – ausgelöst wird – siehe Schaltstufe/Schaltzustand
B „geschaltet". Selbstverständlich kann
diese Schwelle zur Aktivierung von Schaltstufe/Schaltzustand B auch
durch weitere Maßnahmen – z. B.
Federn, „Knackfrosch" oder Ähnliches – zu höheren Werten
hin verschoben werden.
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4 zeigt
hierzu ein Beispiel für
eine optionale Auswertung von zwei unterschiedlichen Schaltstufen
respektive Schaltzuständen.
Jeder berührungssensitiven
Tastfläche 1 bzw. 2 usw.
ist dabei eine Leuchtdiode 32 bzw. 33 usw. zugeordnet.
Nach erfolgter Berührung
einer berührungssensitiven
Tastfläche – siehe
Schaltstufe/Schaltzustand A – beaufschlagt
die Auswerteelektronik 11 die der berührten Tastfläche zugeordnete
Leuchtdiode als Bestätigungssignal.
Erst bei Überschreitung
der Schaltschwelle und Betätigung
des entsprechenden Mikrotasters wird der Schaltbefehl generiert.
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Selbstverständlich können die
von der Auswerteelektronik 11 generierten Schaltbefehle
auch einer Bussteuerung der Gebäudesystemtechnik
zugeleitet werden, an welche die Aktoren 12–15 angeschlossen
sind. 5 zeigt hierzu die optionale Einbindung einer
Tastsensoreinheit in ein Bussystem. Über einen Buskoppler 26 erfolgt
die Umsetzung der von der Auswerteelektronik 11 generierten
Schaltbefehle in für
den Bus 27 verständliche
Befehle. Über mit
dem Bus 27 verbundene Buskoppler 28 bzw. 29 bzw. 30 bzw. 31 erfolgt
die Wandlung der über
den Bus 27 übertragenen
Befehle in Schaltbefehle für den
Aktor 12 bzw. 13 bzw. 14 bzw. 15 für die Ansteuerung
der Last 16 bzw. 17 bzw. 18 bzw. 19.
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Bei
den vorstehenden Erläuterungen
wird davon ausgegangen, dass die Wippe gelagert ist. Sie kann alternativ
hierzu auch schwimmend angeordnet sein. In einem solchen Fall wird
derjenige Mikrotaster 9 oder 10 betätigt, auf
welchen die größte Kraft
wirkt.
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- 1
- berührungssensitive
Tastfläche
- 2
- berührungssensitive
Tastfläche
- 3
- berührungssensitive
Tastfläche
- 4
- berührungssensitive
Tastfläche
- 5
- berührungssensitive
Tastfläche
- 6
- berührungssensitive
Tastfläche
- 7
- berührungssensitive
Tastfläche
- 8
- berührungssensitive
Tastfläche
- 9
- Mikrotaster
- 10
- Mikrotaster
- 11
- Auswerteelektronik
- 12
- Aktor
- 13
- Aktor
- 14
- Aktor
- 15
- Aktor
- 16
- Last
- 17
- Last
- 18
- Last
- 19
- Last
- 20
- Wippenlagerung
- 21
- Wippenlagerung
- 22
- Wippe
- 23
- Achse
- 24
- erste
Wippenhälfte
- 25
- zweite
Wippenhälfte
- 26
- Buskoppler
- 27
- Bus
- 28
- Buskoppler
- 29
- Buskoppler
- 30
- Buskoppler
- 31
- Buskoppler
- 32
- Leuchtdiode
- 33
- Leuchtdiode