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Die
Erfindung bezieht sich auf ein Bedienelement mit einer Drucktaste
und einem Drehring zur Bedienung von mindestens zwei Funktionen.
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Bedienelemente,
mit denen unterschiedliche Funktionen angesteuert werden können, sind
dem Fachmann in verschiedenen Ausführungsformen bekannt. Beispielsweise
kann mit einer sogenannten Dreh-/Drucktaste an einem Autoradio durch
das Drücken
dieses Bedienelements das Autoradio ein- und ausgeschaltet werden
und durch Drehen dieses Bedienelements kann die Lautstärke verändert werden. Prinzipiell
können
aber auch sonstige beliebige technische Funktionen eines elektrischen
Gerätes
mit einer derartigen Dreh-/Drucktaste geregelt werden.
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Üblicherweise
sind solche Dreh-/Drucktasten mit einem Potentiometer ausgestattet,
das durch das Verdrehen angesteuert wird, um somit unter anderem
eine Lautstärke
verändern
zu können.
Dies ist jedoch insofern nachteilig, als ein Potentiometer beispielsweise
durch eindringendes Spritzwasser beschädigt werden kann, wodurch eine
zuverlässige Ansteuerung
einer Funktion nicht mehr gewährleistet ist.
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Es
ist Aufgabe der Erfindung, ein Bedienelement der eingangs genannten
Art zu schaffen, mit dem eine Drehbewegung zuverlässig erfasst
werden kann, um eine exakte Ansteuerung einer Funktion zu ermöglichen.
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Erfindungsgemäß wird die
Aufgabe dadurch gelöst,
dass der Drehring rastbar und ein Verdrehen des Drehrings mit einer
optischen Messeinrichtung erfassbar ist.
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Mit
dem derart ausgebildeten Bedienelement kann eine an sich beliebige
Funktion durch das nur schrittweise Verdrehen des Drehrings, d.
h. von einer Rastposition zur nächsten,
schrittweise angesteuert werden. Somit kann beispielsweise eine
Risikoleiter eines geldbetätigten
Unterhaltungsgerätes
stufenweise erhöht
oder erniedrigt werden. Weiterhin weist das Bedienelement eine optische
Messeinrichtung auf, die das schrittweise Verdrehen des Drehrings
registriert, um sonach eine praktisch berührungslose Erfassung des Verdrehens
zu ermöglichen.
Demzufolge kann das Verdrehen des Drehrings, der beispielsweise über eine
Blende an einer Frontblende des Unterhaltungsgerätes übersteht, korrekt erfasst werden,
um eine gewünschte
Funktion anzusteuern.
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Der
Vorteil der Erfindung besteht darin, dass durch die optische Erfassung
der Drehbewegung des Drehrings das Bedienelement ohne mechanische Abtasteinrichtungen,
wie ein Potentiometer oder dergleichen, ausgelegt werden kann, wodurch
es störungsanfälliger ist.
Zudem kann durch das gerastete Verdrehen eine beliebige Stellgröße exakt
geregelt werden. Die hierzu notwendige optische Messeinrichtung
kann mit bekannten miniaturisierten Bauteilen aufgebaut werden,
um auch ein kleinformatiges Bedienelement realisieren zu können.
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Zum
gerasteten Verdrehen des Drehrings des Bedienelements ist dieses
mit einem Rastenring mit Rastvorsprüngen und/oder Rastvertiefungen
ausgestattet, wobei insbesondere 32 Rastvertiefungen vorgesehen
sind, so dass das Weiterdrehen um eine Rastposition ein Verdrehen
um 11,25° entspricht.
Somit können
beliebige Größen schrittweise
verändert werden.
Dabei kann der Rastenring beispielsweise mit einem ortsfesten Rastvorsprung
oder einer ortsfesten Rastvertiefung zusammenwirken, die beispielsweise
an einer Frontblende, über
die das Bedienelement übersteht,
angeordnet ist.
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Bevorzugt
verfügt
das Bedienelement selbst aber über
ein korrespondierendes Bauteil zu dem Rastenring, nämlich einen
unverdrehbaren Innenring, der insbesondere mit vier gleich verteilt
angeordneten Rastnasen ausgestattet ist, die mit den Rastvertiefungen
des Rastenrings zusammenwirken. Prinzipiell können Rastvertiefungen und Rastnasen auch
jeweils am anderen Bauteil und/oder an beiden Bauteilen verteilt
angeordnet sein.
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Zur
optischen Erfassung eines Verdrehens des Rastenrings dienen Prismenpaare,
insbesondere 16 Stück,
die am Rastenring angeordnet sind. Zusätzlich ist das Bedienelement
mit einer oder mehreren, insbesondere 16 Stück, Infrarot-LEDs ausgestattet,
wobei die Infrarot-LEDs ein Signal aussenden, das durch die Prismen
am Rastenring um 180° umgelenkt
und wieder zurückgeleitet
wird. Zur Erfassung des reflektierten Lichtsignals dient jeweils
ein Fototransistor, der die Infrarotsignale empfängt. Ändert sich also das Signal
im empfangenden Fototransistor quasi von 0 auf 1, so kann von einer
entsprechenden Logikschaltung festgestellt werden, dass der Drehring
um eine Raste weitergedreht worden ist. Nimmt das Signal wiederum
auf 0 ab, so ist der Drehring um eine weitere Raste gedreht worden.
Selbstverständlich
sind eventuell vorhandene Bauteile, die jeweils zwischen den Prismenpaaren
des Rastenrings und der Infrarot-LED bzw. dem Fototransistor angeordnet
sind, für
optische Signale transparent ausgelegt. Anstatt einer Infrarot-LED
können
auch beliebige andere Lichtquellen eingesetzt werden.
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Um
eine Verfälschung
der im Fototransistor empfangenen Signale, beispielsweise durch
Tageslicht, zu vermeiden, ist das Bedienelement mit einer zusätzlichen
Blende ausgestattet, so dass von der Infrarot-LED oder einer sonstigen
Lichtquelle ausgehendes Licht praktisch nur den von der Blende freigegebenen
Weg nehmen kann, um an den Prismenpaaren reflektiert und zum Fototransistor
zurückgeleitet
zu werden. Vorzugsweise ist die Blende kanalartig ausgebildet, wodurch
elektromagnetische Wellen bzw. optische Signale nur durch diesen
Kanal hindurch zum Fototransistor gelangen können.
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Um
die Drehrichtung des Drehrings festzustellen, ist mindestens eine
weitere Lichtquelle, insbesondere eine Infrarot-LED, mit einem weiteren
Fototransistor auf einer Leiterplatte, an der das Bedienelement
angeordnet ist, vorgesehen. Diese weitere Lichtquelle ist insbesondere
um ein Viertel des Bogenabschnitts zwischen zwei benachbarten Infrarot-LEDs,
beispielsweise 2°49' (49 Bogenminuten), versetzt.
Somit kann beim Verdrehen des Drehrings durch die zeitlich versetzte
Abfolge der Signaländerungen
in den vorstehend beschriebenen mehreren Fototransistoren sowie
dem mindestens einen weiteren Fototransistor auf die Verdrehrichtung
geschlossen werden.
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Eine
Tastfunktion des Bedienelements kann in an sich bekannter Weise
mit einem Mikroschalter realisiert werden. Der Mikroschalter ist
auf der Leiterplatte montiert, an der das Bedienelement angeordnet
ist.
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Zum
Beleuchten des Bedienelements dient eine weitere Lichtquelle, die
vorzugsweise ebenfalls auf der Leiterplatte angeordnet ist. Weiterhin
kann der Rastenring im Wesentlichen transparent ausgeführt sein
und der Drehring zumindest halbtransparent. Somit kann das von der
Lichtquelle ausgehende Licht nach außen aus dem Bedienelement austreten. Insbesondere
wird hierfür
eine Mehrfarb-LED eingesetzt, die von einer Steuerelektronik derart
angesteuert werden kann, dass unterschiedliche Farben unterschiedliche
Betätigungen
des Bedienelements symbolisieren.
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Es
versteht sich, dass die vorstehend genannten und nachstehend noch
zu erläuternden Merkmale
nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in
anderen Kombinationen verwendbar sind. Der Rahmen der Erfindung
ist nur durch die Ansprüche
definiert.
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Die
Erfindung wird im folgenden anhand eines Ausführungs beispiels mit Bezugnahme
auf die Zeichnungen näher
erläutert.
Es zeigt:
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1 ein
erfindungsgemäßes Bedienelement
in Explosionsdarstellung,
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2 eine
schematische Draufsicht der Leiterplatte der Darstellung nach 1 und
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3 verschiedene
Schaltzustände
beim Verdrehen des Drehrings der Darstellung nach 1.
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Das
Bedienelement 16 ist auf einer Leiterplatte 9 mit
einer elektronischen Schaltung und einer Schnittstelle 17 angeordnet
und umfasst eine Drucktaste 2, die in axialer Richtung,
wie durch den Doppelpfeil R angedeutet, gedrückt werden kann, um über einen
Mikroschalter 15 auf der Leiterplatte 9 beispielsweise
eine Risikoautomatik einer Risikospieleinrichtung eines geldbetätigten Unterhaltungsgerätes ein-
und auszuschalten. Dabei wird von einem Nutzer ein Tastendeckel 1,
der eine ansprechende, gegebenenfalls mit einem Hinweis versehene
Oberfläche
aufweist, betätigt.
Des Weiteren verfügt
das Bedienelement 16 über
ein Tastengehäuse 3 sowie einen
Drehring 4, der mit einer außenseitigen Rändelung
versehen ist, um durch das Verdrehen des Drehrings 4, wie
durch den Doppelpfeil D verdeutlicht, beispielsweise eine bestimmte
Stufe einer Risikoleiter der Risikospieleinrichtung bei der Risikoautomatik einzustellen.
Das Bedienelement 16 ist auf einer Kappe 8 auf
der Leiterplatte 9 angeordnet.
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Um
den Drehring 4 nur in diskreten Schritten zu verdrehen,
ist das Bedienelement 16 mit einem Rastenring 5 mit
vorzugsweise 32 Rastvertiefungen 13 versehen, wobei der
Rastenring 5 mit einem Innenring 6 zusammenwirkt,
der vorzugsweise über vier äquidistant
verteilte Rastnasen 14 verfügt. Somit wird der Drehring 4 beim
Verdrehen um eine Raste um 11,25° verdreht.
Prinzipiell können
Rastvertiefungen 13 und Rastnasen 14 auch am jeweils
anderen Bauteil angeordnet sein. Selbstverständlich ist der Rastenring 5 verdrehfest
am Drehring 4 angeordnet und der Innenring 6 verdrehfest
zur Leiterplatte 9, um eine Relativbewegung zwischen beiden
Bauteilen zu erhalten. Der Drehring 5 ragt dabei über eine
zur Vereinfachung der Darstellung nicht abgebildete Frontblende
nach außen
hinaus.
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Das
Verdrehen des Drehrings 4 bzw. des Rastenrings 5 wird
mit einer optischen Messeinrichtung erfasst, vorzugsweise mit Infrarot-Leuchtdioden 10,
die durch eine Blende 7, in der Durchbrüche für die elektromagnetischen Wellen
ausgebildet sind, zum Rastenring 5 Infrarotstrahlen aussenden.
Am Rastenring 5 sind an der den Infrarot-LEDs 10 zugewandten
Seite 16 Prismenpaare angeordnet, die die elektromagnetischen Wellen
bzw. die optischen Signale um 180° umlenken
und wieder zur Leiterplatte 9 zurückreflektieren. Dort sind jeder
Infrarot-LED 10 zugeordnet jeweils ein Fototransistor 11 angeordnet, die
die reflektierten Infrarotenstrahlen detektieren, wodurch bei 32
Rastvertiefungen 13 und 16 Infrarot-LEDs 10 jeweils
eine Änderung
des empfangenen Signals von 0 auf 1 bzw. umgekehrt das Verdrehen
des Rastenrings 5 um eine Rastvertiefung 13 entspricht.
Es versteht sich, dass der Innenring 6 zum Hindurchleiten
der Infrarotstrah len für
diese transparent ausgelegt sein kann.
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Zusätzlich ist
das Bedienelement 16 mit weiteren Lichtquellen in Form
von Mehrfarb-LEDs 12 ausgestattet, um das Bedienelement 16 in
verschiedenen Farben zu beleuchten. Hierzu kann der Rastenring 5 bzw.
der Drehring 4 zumindest semitransparent ausgeführt sein.
Beispielsweise können
die Mehrfarb-LEDs 12 derart angesteuert werden, dass durch
unterschiedliche Lichtfarben unterschiedliche Betätigungen
des Bedienelements 16, d. h. Drücken und/oder Drehen, symbolisiert
werden.
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Die
Drehrichtung des Drehrings 4 kann mit Hilfe eines weiteren
Paares einer Infrarot-LED 10a und einem Fototransistor 11 festgestellt
werden, die vorzugsweise um eine Viertelphase, d. h. 2,8125° bzw. 2°49' versetzt angeordnet
sind, wie aus der Darstellung in 2 ersichtlich.
Somit kann entsprechend der Darstellung in 3 beim Verdrehen
des Drehrings 4 ein Signal A, beispielsweise der 16 Infrarot-LEDs 10,
empfangen werden. Da die zusätzliche Infrarot-LED 10a um
eine viertel Phase versetzt ist, ändert sich aufgrund der Drehbewegung
des Drehrings 4 bzw. des Rastenrings 5 ein Signal
B zeitlich versetzt zum Signal A, da ein Prismenpaar, das die Infrarotstrahlen
reflektiert, beim Verdrehen diese zusätzliche Infrarot-LED 10a entweder
früher
oder später,
je nachdem in welche Richtung der Drehring 4 gedreht wird, überstreicht.
Eine entsprechende elektronische Schaltung zur Auswertung und Verarbeitung
der Signale kann vom Fachmann in einfacher Weise auf der Leiterplatte 9 realisiert
werden.
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- 1
- Tastendeckel
- 2
- Drucktaste
- 3
- Tastengehäuse
- 4
- Drehring
- 5
- Rastenring
- 6
- Innenring
- 7
- Blende
- 8
- Kappe
- 9
- Leiterplatte
- 10
- Infrarot-LED
- 10a
- Infrarot-LED
- 11
- Fototransistor
- 12
- Mehrfarb-LED
- 13
- Rastvertiefung
- 14
- Rastnase
- 15
- Mikroschalter
- 16
- Bedienelement
- 17
- Schnittstelle
- R
- axiale
Richtung
- D
- Drehrichtung
- A
- Signal
- B
- Signal