DE102008005152A1

DE102008005152A1 - Haushaltsgerät mit kapazitiver Taste

Info

Publication number: DE102008005152A1
Application number: DE102008005152A
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Beifuss; Uwe Dr. Has
Original assignee: BSH Bosch und Siemens Hausgeraete GmbH
Current assignee: BSH Hausgeraete GmbH
Priority date: 2008-01-18
Filing date: 2008-01-18
Publication date: 2009-07-23

Abstract

Das Haushaltsgerät weist mindestens eine kapazitive Taste auf, wobei eine Betätigungsfläche der kapazitiven Taste zumindest teilweise eine elektrische leitfähige Oberfläche aufweist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Haushaltsgerät mit mindestens einer kapazitiven Taste (Touch-Taste) und ein Verfahren zum Anpassen eines Haushaltsgeräts.
Gelegentlich lassen sich Bedienfelder mit kapazitiven Tasten (Touchmulden) nicht korrekt bedienen. Dies führt zu Reklamationen. Es ist bislang nicht zweifelsfrei ergründet, warum diese Fehlfunktionen auftreten. Jedoch kann eine zu geringe Koppelkapazität zwischen einem Finger und einer Betätigungsfläche einer kapazitiven Taste der Elektronik die Funktion des Systems beeinträchtigen. Dies kann beispielsweise eintreten, wenn die bedienende Person sehr kleine Finger hat, die Sensorelektrode (Kontakt) unter der Glaskeramik nicht exakt vom Finger abgedeckt wird (z. B., weil bei einer eventuell unsauberen Montage die Sensorelektrode zur Seite verbogen wird) oder wenn das Design der Bedienfläche die Lage der Kontakte nicht exakt anzeigt, so dass der Kunde beim Betätigen der Taste neben der tatsächlichen Betätigungsfläche der jeweiligen Sensorelektrode berührt. Alle diese Fälle haben gemeinsam, dass die im Fall der Bedienung detektierbare Betätigungsfläche (entsprechend der Kondensatorfläche zwischen Finger und Sensorelektrode unter der Glaskeramik) zu gering ist.
Weiterhin kann es sein, dass ein Bediener bei der Betätigung der kapazitiven Taste den Finger der Touchfläche nur langsam nähert bzw. nur langsam auf diese Touchfläche auflegt. In diesem Fall kann die Berührung der Glaskeramik an der richtigen Stelle und auch auf einer an sich ausreichenden Betätigungsfläche erfolgen, das Sensorsignal wird sich in diesem Fall aber nur langsam ändern. Typische Berührungen erfolgen aber eher schnell, somit kann eine langsame Berührung als Fehlfunktion (Drift des Systems) interpretiert werden.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Möglichkeit zur zuverlässigeren Betätigung von kapazitiven Tasten eines Haushaltsgeräts bereitzustellen.
Diese Aufgabe wird mittels eines Haushaltsgeräts nach Anspruch 1 und eines Verfahrens nach Anspruch 11 gelöst.
Das Haushaltsgerät weist mindestens eine kapazitive Taste auf, wobei eine Betätigungsfläche (durch den Finger zu berührende Kontaktfläche) der Taste zumindest teilweise eine elektrisch leitfähige Oberfläche aufweist. Eine kapazitive Taste weist typischerweise eine Sensorelektrode mit einer isolierenden Abdeckung (z. B. Glas-, Glaskeramik- oder Kunststoffplatte) auf, wobei die isolierende Abdeckung an der der Sensorelektrode entgegengesetzten Seite die Betätigungsfläche aufweist.
Wenn ein Finger eines Nutzers sich der Touchfläche nähert, wird er dann irgendwann die leitfähige Oberfläche berühren. Wenn diese Verbindung zwischen Finger und leitfähiger Fläche besteht, ist sofort eine optimale Koppelkapazität gegeben. Damit sind Probleme wegen zu langsamer Annäherung des Fingers bzw. wegen nicht exakten Berührens der Betätigungsfläche (Touchfläche) beseitigt.
Es wird bevorzugt, wenn die elektrisch leitfähige Oberfläche von zumindest einer elektrisch leitfähigen Schicht gebildet wird, z. B. einer Dickschicht oder Dünnschicht.
Bevorzugt wird dazu vorgeschlagen, die jeweilige Betätigungsfläche des herkömmlichen Tasters mit einer leitfähigen Schicht abzukleben. Diese leitfähige Schicht kann besonders bevorzugt aufgeklebtes Aluminium und/oder Kupfer aufweisen, z. B. in Form eines Klebebands. Die Haftschichten können beispielsweise vom Kundendienst (also nach einer Endmontage) beim Kunden einfach auf eine zuvor gereinigte Bedienoberfläche (z. B. eine Glas-, Glaskeramik- oder Kunststoff-Ober fläche) geklebt werden. Die Flächen können in verschiedenen geometrischen Ausführungen (z. B. als Ring, kleiner oder großer Kreis usw.) aufgebracht werden und bieten so zusätzlich ein Designmerkmal. Der Kundendienst kann die Aufkleber auch dazu nutzen, um die Funktion der Elektronik zu testen (wenn die Funktionsstörung mit Aufbringen der Haftschicht nicht behoben ist, liegt ein Defekt vermutlich an einer defekten Elektronik).
Alternativ kann, z. B. mit Hilfe einer Schablone Leitlack, bevorzugt Silberleitlack, aufgetragen werden. Ein Nachteil dieser Variante ist, dass der Kunde später einmal in der Regel für einen neuen Auftrag von Leitkleber erneut den Kundendienst benachrichtigen wird, während ein leitfähiger Aufkleber dagegen auch vom Nutzer selbst angebracht werden kann.
Es sind aber auch andere elektrisch leitfähige Schichten einsetzbar.
Alle Arten von elektrischen Schichten (Aufkleber, Lack usw.) verbessern die Funktion messbar. Ein weiterer Grund dafür mag sein, dass, sich die Schicht als „Zielhilfe" für den Finger anbietet.
Es wird bevorzugt, wenn die elektrisch leitfähige Schicht zumindest ein elektrisch leitfähiges Oxid aufweist. Insbesondere für eine Serienfertigung wird es bevorzugt, wenn die leitfähige Schicht bei der Herstellung der Abdeckung (z. B. Glas, Glaskeramik- bzw. Kunststoffplatte) aufgebracht wird. Günstig ist hierfür insbesondere eine Schicht aus elektrisch leitfähigen Oxiden, welche z. B. mit dem Dekor aufgebracht werden können. Eine solche Schicht wird durch das folgende Behandeln, z. B. Einbrennen, des Dekors zuverlässig wischfest. Diese Art von leitfähiger Schicht ist in der Regel sichtbar und kann auch als Designelement benutzt werden.
Wenn eine Abdeckung, insbesondere Glaskeramik, ohne Design gewünscht wird, wird eine Schicht aus dotiertem Metalloxid, insbesondere mit Zinnoxid, Titanoxid, Wolframdioxid und/oder Zinkoxid, bevorzugt. Diese dotierten Metalloxide weisen die Vorteile auf, dass sie transparent gebildet werden können, durch Sol-Gel-Verfahren recht wischfest auftragbar sind und zudem temperaturstabil und ungiftig sind.
Alternativ kann während der Herstellung des Bedienfelds bzw. der zugehörigen Abdeckung das dotierte Metalloxid mittels eines Sputterprozesses auf die isolierende Abdeckung aufgebracht werden.
In den folgenden Figuren ist die Erfindung schematisch näher beschrieben. Dabei können zur besseren Übersichtlichkeit gleiche oder gleichwirkende Elemente mit gleichen Bezugszeichen über mehrere Figuren hinweg versehen sein.
1 zeigt als Schnittdarstellung in Seitenansicht einen Ausschnitt durch einen kapazitiven Taster eines Bedienfelds mit erhöhter Bedienzuverlässigkeit;
2 zeigt in Draufsicht einen Ausschnitt auf ein Bedienfeld mit Tasten mit erhöhter Bedienzuverlässigkeit;
3 zeigt als Funktionsprinzip ein vereinfachtes Ersatzschaltbild zur an sich bekannten Funktion eines kapazitiv koppelnden Bedienfeldes.
3 zeigt das vereinfachte Ersatzschaltbild einer Touch-Elektronik für kapazitive Taster. Dabei wird ein Transistor T im Sperrbetrieb an seinem Kollektor mit einem Rechtecksignal versorgt. Aufgrund parasitärer Basis-Emitter-Kapazitäten wird ein Kondensator P ('Parasitäre Kapazität') am Emitter des Transistors T aufgeladen.
Parallel zu einer Basiskapazität B liegt eine Koppelkapazität K an der Betätigungsfläche (Kontaktfläche), die keinen ohmschen Anteil aufweist. Wenn ein Finger F eines Nutzers N dieser Betätigungsfläche nahe kommt, dann vergrößert sich diese Koppelkapazität K, und damit vergrößert sich auch die Kapazität zwischen Basis und Emitter des Transistors T. Damit wird der Kondensator P am Kollektor des Transistors T etwas höher aufgeladen. Der Spannungswert an diesem Kondensator P zeigt damit an, ob ein Finger F in der Nähe der Betätigungsfläche befindet oder nicht. Dem Fachmann ist das Funktionsprinzip einer Bedienung über kapazitive Taster grundsätzlich bekannt und darüber hinaus bereits aus der Betrachtung des Ersatzschaltbilds alleine verständlich.
1 zeigt einen Ausschnitt durch einen besonders zuverlässigen kapazitiven Taster 1. Auf einem Substrat 2 ist ein Sensorelement in Form eines elastischen elektrischen Kontakts 3 aufgebracht, dessen Anschlüsse hier zur besseren Übersichtlichkeit nicht dargestellt sind. Der Kontakt 3 ist durch eine elektrisch isolierende Glaskeramikplatte 4 abgedeckt. Bei bekannten kapazitiven Tastern stellt die dem Kontakt 3 entgegengesetzte Oberseite der Glaskeramikplatte 4 die Betätigungsfläche dar.
Zur Verbesserung der Koppelkapazität bei Näherung und insbesondere Berührung durch einen Finger F ist in dem gezeigten Ausführungsbeispiel die Oberseite der Glaskeramikplatte 4 mit einer elektrisch leitfähigen Schicht 5 aus Kupferfolie behaftet.
2 zeigt in Draufsicht einen Ausschnitt aus einem Bedienfeld 6 eines Kochfelds mit drei beispielhaft ausgestalteten Betätigungsflächen für jeweilige kapazitive Tasten. Die Tasten sind hier durch ihre runden Kontakte 3 lokalisiert, auf denen die gemeinsame elektrisch isolierende Glaskeramikplatte 4 aufgelegt ist. Die linke Taste zeichnet sich durch die runde elektrisch leitfähige Schicht 5 aus, welche allseitig über den zugehörigen Kontakt 3 herausragt. Die mittlere Taste weist eine ringförmige elektrisch leitfähige Schicht 7 auf, welche seitlich ebenfalls über den zugehörigen Kontakt 3 herausragt. Die rechte Taste weist eine ovale elektrisch leitfähige Schicht 8 auf.
Selbstverständlich ist die vorliegende Erfindung nicht auf die beschriebenen Ausführungsformen beschränkt. So ist die Materialzusammensetzung und Befestigungsart der elektrisch leitfähigen Schicht(en) anders ausgestaltbar. Auch kann die Form der Folie anders ausgewählt werden, z. B. in Aufsicht eckig. Zudem kann mehr als eine elektrisch leitfähige Schicht verwendet werden, z. B. ein Schichtstapel.

1: kapazitiver Taster
2: Substrat
3: elektrischer Kontakt
4: Glaskeramikplatte
5: elektrisch leitfähige Schicht
6: Bedienfeld
7: elektrisch leitfähige Schicht
8: elektrisch leitfähige Schicht
B: Basiskapazität
F: Finger
K: Koppelkapazität
N: Nutzer
P: Kondensator
T: Transistor

Claims

Haushaltsgerät mit mindestens einer kapazitiven Taste (1), dadurch gekennzeichnet, dass eine Betätigungsfläche der kapazitiven Taste (1) zumindest teilweise eine elektrisch leitfähige Oberfläche (5; 7; 8) aufweist.
Haushaltsgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrisch leitfähige Oberfläche von zumindest einer elektrisch leitfähigen Schicht (5; 7; 8) gebildet wird.
Haushaltsgerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrisch leitfähigen Schicht eine Haftschicht (5; 7; 8) ist.
Haushaltsgerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Haftschicht (5; 7; 8) als elektrisch leitfähiges Schichtmaterial Aluminium oder/oder Kupfer aufweist.
Haushaltsgerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrisch leitfähigen Schicht eine Schicht aus Leitlack, insbesondere Silberleitlack, ist.
Haushaltsgerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrisch leitfähige Schicht zumindest ein elektrisch leitfähiges Oxid aufweist.
Haushaltsgerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrisch leitfähige Schicht zumindest ein dotiertes Metalloxid in transparenter Form aufweist.
Haushaltsgerät nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das dotierte Metalloxid Zinnoxid, Titanoxid, Wolframdioxid und/oder Zinkoxid aufweist.
Haushaltsgerät nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass das dotierte Metalloxid mittels eines Sol-Gel- Verfahrens auf die isolierende Abdeckung aufgebracht worden ist.
Haushaltsgerät nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass das dotierte Metalloxid mittels eines Sputterprozesses auf die isolierende Abdeckung aufgebracht worden ist.
Verfahren zum Anpassen eines Haushaltsgeräts, dadurch gekennzeichnet, dass es einen Schritt eines Aufbringens einer elektrisch leitfähigen Schicht (5; 7; 8) auf eine Betätigungsfläche mindestens einer kapazitiven Taste (1) eines Haushaltsgeräts umfasst, wobei die elektrisch leitfähige Schicht (5; 7; 8) nach einer Endmontage des Haushaltsgeräts aufgebracht wird.