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Die
Erfindung betrifft eine Schaltereinrichtung, insbesondere eine kapazitive
Schaltereinrichtung, welche ausgebildet ist, Schaltzustände durch Annäherung an
die Schaltereinrichtung bzw. durch Berühren der Schaltereinrichtung
einzustellen, um beispielsweise Schaltvorgänge an einem Gerät vorzunehmen.
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Kapazitive
Schalter sind in vielfältiger
Art und Weise aus dem Stand der Technik bekannt. Um einen Schaltzustand
für einen
kapazitiven Schalter einzustellen, ist es bekannt, als Schaltschwelle,
bei welcher sich der Schaltzustand ändert, anwendungsspezifisch
einen fixen Pegel festzulegen, der sich bei Annäherung, bzw. Berühren der
Oberfläche
des kapazitiven Schalters einstellt. Bei über- oder unterschreiten dieser
Schaltschwelle kann ein Schaltvorgang, beispielsweise in einem Haushaltsgerät, ausgelöst werden.
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Nachteilig
hierbei ist jedoch, dass durch Kopplungsschwankungen der kapazitiven
Koppelung, beispielsweise zwischen dem Finger des Bedieners und
dem kapazitiven Schalter, die Signalpegel der kapazitiven Schalter
schwanken und ein Erreichen der eingestellten Schaltschwelle nicht
immer sichergestellt werden kann. Die Koppelungsschwankungen können beispielsweise
aufgrund wechselnden Massebezugs des Bedieners gegen Erde oder aufgrund
von Umwelteinflüssen
verursacht werden.
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Ein
weiterer Nachteil besteht darin, dass beim Verbauen eines kapazitiven
Schalters hinter einer Bedienblende, beispielsweise einer Glasscheibe, nicht
mehr zwischen der Annäherung
und der Berührung
unterschieden werden kann.
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Aufgabe
der Erfindung ist es daher, einen kapazitiven Schalter, bzw. eine
kapazitive Schaltereinrichtung bereitzustellen, bei der einerseits
das Erreichen einer vorbestimmten Schaltschwelle sichergestellt
werden kann und andererseits zwischen einer Annäherung und einer Berührung eindeutig
unterschieden werden kann.
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Demnach
wird eine Einrichtung für
die Berührungs-/Näherungsdetektion
bereitgestellt, welche eine Detektorelektrode, eine Hilfselektrode
und eine Modulationseinrichtung, welche mit der Detektorelektrode
koppelbar ist, aufweist, wobei die Detektorelektrode und die Hilfselektrode
miteinander in eine kapazitive Kopplung einer vorbestimmten Koppelkapazität C1 bringbar
sind, wobei zwischen der Hilfselektrode und einem Objekt eine Koppelkapazität C2 bildbar ist,
welche bei Annäherung
des Objektes an die Hilfselektrode und/oder bei Berührung der
Hilfselektrode durch das Objekt eine Änderung erfährt, wobei die Koppelkapazität C1 und
die Koppelkapazität
C2 eine Gesamtkapazität
zwischen der Detektorelektrode und dem Objekt bilden, und wobei
die Modulationseinrichtung zum Modulieren einer elektrischen Größe der Modulationseinrichtung
in Abhängigkeit von
der Gesamtkapazität
(C1, C2) zwischen der Detektorelektrode und dem Objekt ausgestaltet
ist.
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Vorteilhaft
ist hierbei, dass ein Berührungs-/Näherungsschalter
hinter einer Bedienblende verbaut werden kann, wobei trotzdem sichergestellt ist,
dass eine Annäherung
an den Schalter von einer Berührung
des Schalter unterschieden werden kann.
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Die
Einrichtung für
die Berührungs-/Näherungsdetektion
kann eine Detektionseinrichtung aufweisen, welche ausgestaltet ist
zum Erfassen einer Größe, die
indikativ für
die Gesamtkapazität
(C1, C2) zwischen der Detektorelektrode und dem Objekt ist.
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Die
Detektionseinrichtung kann mit der Modulationseinrichtung kapazitiv
gekoppelt sein. Die hat den Vorteil, dass Schalterelement (Detektorelektrode,
Hilfselekt rode und Modulationseinrichtung) unabhängig von der Detektionseinrichtung
verbaut werden.
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Die
Modulationseinrichtung kann eine Einkoppelelektrode aufweisen, wobei
die kapazitive Koppelung der Detektionseinrichtung mit der Modulationseinrichtung
durch ein von der Detektionseinrichtung abstrahlbares und an der
Einkoppelelektrode einkoppelbares elektrisches Wechselfeld C3 herstellbar
ist.
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Die
Modulationseinrichtung kann mit dem elektrischen Wechselfeld C3
mit Energie versorgt werden. Für
die Modulationseinrichtung muss keine eigene Energieversorgung bereitgestellt
werden.
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Die
Modulationseinrichtung kann einen Schwingkreis oder einen Frequenzteiler
umfassen. Das Modulieren der elektrischen Größe kaum eine Amplitudenmodulation
sein.
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Das
Modulieren der elektrischen Größe der Modulationseinrichtung
kann eine Veränderung
der Last an der Detektionseinrichtung bewirken. Die Veränderung
der Last ist durch die Detektionseinrichtung detektierbar.
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Vorteilhaft
ist es, wenn die Hilfselektrode im Wesentlichen parallel und in
einem vorbestimmten Abstand zur Detektorelektrode angeordnet ist.
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In
einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung bewirkt das Berühren der
Hilfselektrode durch das Objekt einen sprunghaften Anstieg der Gesamtkapazität (C1, C2)
zwischen der Detektorelektrode und dem Objekt.
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Die
Detektionseinrichtung kann in einer Ausgestaltung der Erfindung
aufweisen: einen elektrischen Kreis zum Erzeugen eines elektrischen
Feldes, welches an einer Einkoppelelektrode einkoppelbar ist, und
Mittel zum Auswerten einer elektrischen Größe.
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Vorteilhafter
Weise umfasst die Auswertung eine Erfassung einer Lastveränderung
in dem elektrischen Kreis.
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Die
Lastveränderung
kann Signalanteile verschiedener Frequenzen umfassen, wobei die
Auswertung ein Trennen dieser Signalsanteile umfasst und wobei die
Detektionseinrichtung Mittel zum Erzeugen zumindest eines Schaltsignals
aus den Signalsanteilen umfasst. Damit können mehrere Schalterelemente
(Detektorelektrode, Hilfselektrode und Modulationseinrichtung) an
die Detektionseinrichtung (kapazitiv) gekoppelt werden.
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Die
Mittel zum Erzeugen zumindest eines Schaltsignals sind vorzugsweise
derart ausgestaltet, dass eine Pegeländerung des zumindest einen Schaltsignals
erfolgt, wenn sich die Modulationsamplitude eines Signalsanteils
sprunghaft vergrößert oder
sprunghaft verkleinert.
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In
einer Ausführungsform
kann der Kreis umfassen:
- – einen LC-Schwingkreis mit
einer Signalgeberschaltung, vorzugsweise einen LC-Schwingkreis hoher
Güte, zur
Erzeugung des elektrischen Wechselfeldes; und
- – eine
parallel zum LC-Schwingkreis geschaltete Sendeelektrode, wobei die
Kapazität
der Sendeelektrode einen Bestandteil der Schwingkreiskapazität bildet
und wobei das vom LC-Schwingkreis erzeugte elektrische Wechselfeld
an der Sendeelektrode abstrahlbar ist.
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Durch
die Erfindung wird des Weiteren ein Bedienfeld bereitgestellt, welche
mindestens eine erfindungsgemäße Einrichtung
für die
Berührungs-/Näherungsdetektion
aufweist, wobei die Hilfselektrode an der dem Benutzer zugewandten
Seite des Bedienfeldes und die Detektorelektrode an der Rückseite des
Bedienfeldes angeordnet sind.
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Die
Anordnung der Hilfselektrode und der Detektorelektrode zueinander
sind so gewählt,
dass die Detektorelektrode und die Hilfselektrode eine kapazitive
Kopplung mit einer vorbestimmten Koppelkapazität bilden.
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Weitere
Einzelheiten und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden
Beschreibung in Verbindung mit der Zeichnung. Es zeigt
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1 eine
Ausführungsform
einer erfindungsgemäßen kapazitiven
Schaltereinrichtung;
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2 den
Verlauf von zwei Signalpegeln, einmal ohne eine Hilfselektrode und
einmal mit einer Hilfselektrode;
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3 einen
möglichen
Grundaufbau einer Detektionseinrichtung, an welcher eine kapazitive Schaltereinheit
kapazitiv koppelbar ist;
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4 eine
weitere Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Schaltereinrichtung
mit einer alternativen Anordnung der Hilfselektrode.
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1 zeigt
eine Ausführungsform
einer erfindungsgemäßen kapazitiven
Schaltereinrichtung, welche im Wesentlichen eine Schaltereinheit 210 und eine
Detektionseinrichtung 200 umfasst. Die Schaltereinheit 210 umfasst
im Wesentlichen eine Modulationseinrichtung ZPS, eine Detektorelektrode
E1, eine Hilfselektrode E2 und eine Einkoppelelektrode EK. Die Schaltereinheit 210 ist
kapazitiv an eine Detektionseinrichtung 200 gekoppelt.
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Der
Aufbau sowie die Funktionsweise der Detektionseinrichtung 200 wird
weiter unten mit Bezug auf 3 näher beschrieben.
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Die
Schaltereinrichtung ist im Wesentlichen hinter einer Bedienblende 100 angeordnet. Über die Einkoppelelektrode
EK ist die Schaltereinheit 210 kapazitiv mit der Detektionseinrichtung 200 gekoppelt, wobei
die Detektionseinrichtung 200 an einer Sendelektrode SE
ein elektrisches Wechselfeld abstrahlt, welches in die Einkoppelelektrode
EK eingekoppelt wird. Über
das eingekoppelte elektrische Wechselfeld wird die Schaltereinrichtung
gleichzeitig mit Energie versorgt.
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Nähert sich
ein Finger 260 der Oberfläche der Bedienblende 100,
an welcher keine Hilfselektrode E2 angeordnet ist, wird ein Teil
des an der Detektorelektrode E1 anliegenden elektrischen Felds über den
menschlichen Körper
absorbiert. Bei zunehmender Annäherung
des Fingers 260 an die Detektorelektrode E1 vergrößert sich
die durch den Finger 260 und die Detektorelektrode E1 gebildete
Koppelkapazität.
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Die
Veränderung
dieser Koppelkapazität
bewirkt, dass die Modulationseinrichtung ZPS eine elektrische Größe der Schaltereinheit 210 bzw.
der Modulationseinrichtung ZPS moduliert, was wiederum eine Modulation
der Last an der Detektionseinrichtung 200 bewirkt. Die
Modulation der Last wird von Detektionseinrichtung 200 detektiert.
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Da
die Schaltereinheit 210 im Wesentlichen hinter der Bedienblende 100 angeordnet
ist, welche die Dicke H besitzt, kann sich der Finger 260 maximal mit
Abstand H an die Schaltereinheit 210 annähern. Ein
dieser Annäherung
entsprechender Signalverlauf, welcher von der Detektionseinrichtung 200 berechnet,
bzw. ermittelt wird, ist im oberen Diagramm der 2 dargestellt.
Wie im oberen Diagramm der 2 ersichtlich
ist, steigt der Signalpegel bei zunehmender Annäherung des Fingers an die Bedienblende,
wobei bei Berühren
der Bedienblende (mit Abstand H zwischen dem Finger 260 und
der Detektorelektrode E1) der Schaltpegel S erreicht wird, bei welchem
ein Schaltvorgang, beispielsweise für ein Haushaltsgerät initiiert
werden kann.
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Aus
dem oberen Diagramm der 2 ist ebenfalls ersichtlich,
dass der Signalverlauf bei zunehmender Annäherung des Fingers 260 an
die Bedienblende 100 gewissen Schwankungen unterliegt. Diese
Schwankungen resultieren aus den Schwankungen der kapazitiven Koppelungs-
bzw. Erdungsverhältnisse
des Bedieners. Diese Schwankungen der kapazitiven Koppelungs- bzw.
Erdungsverhältnisse
des Bedieners können
dazu führen,
dass selbst bei Berühren
der Bedienblende 100 die Schaltschwelle S nicht erreicht
wird.
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Um
sicherzustellen, dass die Schaltschwelle S in jedem Fall erreicht
wird, wird auf der den Bediener zugewandten Oberfläche der
Bedienblende 100 eine Hilfselektrode E2 angeordnet. Diese
Hilfselektrode E2 besitzt eine konstante Koppelung C1 zu der Detektorelektrode
E1 der hinter der Bedienblende 100 angeordneten Schaltereinheit 210.
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Zwischen
dem Finger 260 und der Hilfselektrode E2 wird eine Koppelkapazität C2 gebildet.
Die Koppelkapazitäten
C1 und C2 bilden zusammen eine Gesamtkapazität (C1, C2) zwischen dem Finger 260 und
der Detektorelektrode E1 (Reihenschaltung der Koppelkapazitäten C1 und
C2).
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Während der
Annäherung
des Fingers 260 an die Hilfselektrode E2 ändert sich
die kapazitive Koppelung C2 zwischen dem Finger 260 und
der Hilfselektrode E2. Diese Änderung
der kapazitiven Koppelung C2 wirkt sich auch auf die Gesamtkapazität (C1, C2)
zwischen dem Finger 260 und der Detektorelektrode E1 aus.
Die Änderung
der Gesamtkapazität
(C1, C2) zwischen dem Finger 260 und der Detektorelektrode
E1 führt
wiederum dazu, dass die Modulationseinrichtung ZPS eine elektrische
Größe der Modulationseinrichtung
moduliert, was wiederum zu einer Modulation der Last der Detektionseinrichtung 200 führt.
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Während der
Annäherung
des Fingers 260 an die Hilfselektrode E2 weist der Signalverlauf,
welcher von der Detektionseinrichtung berechnet bzw. ermittelt wird,
einen ähnlichen
Signalverlauf wie der Signalverlauf ohne Hilfselektrode E2 auf.
Im Unterschied zur Schaltereinrichtung ohne Hilfselektrode E2 ist
die Annäherung
an die Schaltereinheit 210 nicht bis auf einen vorbestimmten
Abstand H begrenzt, so dass der Finger 260 die Schaltereinrichtung
(in diesem Fall die Hilfselektrode E2) berühren kann.
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Das
Berühren
der Hilfselektrode E2 führt
zu einem sprunghaften Anstieg der Gesamtkapazität (C1, C2) zwischen dem Finger 260 und
der Detektorelektrode E1, da sich die Gesamtkapazität (C1, C2) sprunghaft
der Koppelkapazität
C1 nähert.
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Dies
ergibt sich aus der Vorschrift (C1·C2)/(C1 + C2) für zwei in
Reihe geschaltete Kondensatoren, wobei mit zunehmender Annäherung des
Fingers 260 an die Hilfselektrode E2 die Koppelkapazität C2 im
Vergleich zur konstant bleibenden Koppelkapazität C1 stark ansteigt, was bei
der Berührung
schließlich
dazu führt,
dass die Gesamtkapazität
(C1, C2) nahezu der Koppelkapazität C1 entspricht. Im Ersatzschaltbild
würde dies
einer Koppelkapazität
C1 mit in Serie geschaltetem sehr kleinem Widerstand entsprechen.
Dieser sprunghafte Anstieg der kapazitiven Koppelung C1 führt wiederum
zu einem sprunghaften Anstieg des von der Detektionseinrichtung
berechneten bzw. ermittelten Signals.
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Ein
Beispiel für
einen von der Detektionseinrichtung 200 berechneten bzw.
ermittelten Signalverlauf für
eine Annäherung
mit anschließender
Berührung
ist im unteren Diagramm der 2 dargestellt. Die
in 2 gezeigten Signalverläufe entsprechen der Last einer
Detektionseinrichtung, welche von der Modulationseinrichtung ZPS
amplitudenmoduliert wurden. Die Berührung der Hilfselektrode E2
durch den Finger 260 fuhrt zu einem sprunghaften Anstieg der
Modulationsamplitude um ungefähr
6 dB. Dieser Anstieg ist in jedem Fall ausreichend, dass der Schaltpegel
S sicher überschritten
wird.
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Zusätzlich kann
aufgrund des sprunghaften Anstiegs des Signalpegels eine Annäherung des
Fingers an die Hilfselektrode E2 von der Berührung der Hilfselektrode E2
durch den Finger zuverlässig
unterschieden werden. Umgekehrt kann ein Entfernen des Fingers 260 von
der Hilfselektrode E2 ebenfalls zuverlässig detektiert werden, da
ein Entfernen des Fingers zu einem sprunghaften Abfall des Signalpegels fuhrt.
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Ein
weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen kapazitiven Schaltereinrichtung
besteht darin, dass neben der eindeutigen Detektion der Berührung einer Bedienoberfläche ein
der Schaltereinrichtung zugeordneter Schaltvorgang immer mit einer
taktilen Rückmeldung
(Berührung)
des Benutzers gepaart ist.
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Ein
weiterer Vorteil ist darin zu sehen, dass aufgrund der zuverlässigen Unterscheidung
zwischen einer Annäherung
und einer Berührung
beispielsweise zweistufige Schaltvorgänge ausgelöst werden können, etwa bei der Auslösung einer
Digitalkamera.
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3 zeigt
eine mögliche
Ausführungsform einer
Detektionseinrichtung 200, an welche eine Schaltereinheit
kapazitiv gekoppelt ist. Ein Teil der Schaltereinrichtung ist hinter
einem Bedienpanel 100 angeordnet.
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Die
Detektionseinrichtung 200 besteht im Wesentlichen aus einem
Generator 240 und einem aus einer Induktivität 241 und
einer Kapazität 242 gebildeten
LC-Schwingkreis.
Der LC-Schwingkreis kann als Serienschwingkreis oder als Parallelschwingkreis
ausgebildet sein. Parallel zum LC-Schwingkreis liegen eine Sendeelektrode 250 (in 1 mit
SE bezeichnet) sowie eine Auswerteeinrichtung 245.
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Der
Generator 240 der Detektionseinrichtung 200 erzeugt
zunächst
eine Wechselspannung, welche dem LC-Schwingkreis 241, 242 zugeführt wird,
um anschließend
ein elektrisches Feld mit genügend
großer
Reichweise zu erzeugen. Das erzeugte elektrische Feld fc wird an
der Sendeelektrode 250 abgegeben und in die Einkoppelelektrode 251,
welche mit der Modulationseinrichtung ZPS gekoppelt ist, eingekoppelt.
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Die
Modulationseinrichtung ZPS ist mit einer Detektorelektrode E1 gekoppelt.
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Die
Modulationseinrichtung ZPS kann in einer anderen Ausgestaltung auch
galvanisch mit der Detektionseinrichtung 200 gekoppelt
sein. Die kapazitive Koppelung hat jedoch den Vorteil, dass keine Verkabelung
zwischen der Modulationseinrichtung ZPS und der Detektionseinrichtung 200 notwendig ist.
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Mit
der Einkoppelung des an der Sendeelektrode 250 abgestrahlten
elektrischen Feldes in die Einkoppelelektrode 251 wird
gleichzeitig auch die Modulationsein richtung ZPS mit Energie versorgt. Die
kann z. B. mittels einer Gleichrichterschaltung erfolgen.
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Die
Anordnung der Sendeelektrode 250 gegenüber der Einkoppelelektrode 251 ist
so zu wählen,
dass das von der Sendeelektrode abgestrahlte elektrische Feld fc
an der Einkoppelelektrode 251 einkoppelbar ist und dass
kapazitive Koppelung groß genug
ist, um die Modulationseinrichtung ausreichend mit Energie zu versorgen.
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Über das
eingekoppelte elektrische Feld fc wird von der Modulationseinrichtung
ZPS die Last der Detektionseinrichtung 200 amplitudenmoduliert.
Diese Modulation der Last ist von der Detektionseinrichtung 200 detektierbar.
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Die
von der Modulationseinrichtung ZPS vorgenommene Modulation der Last
wird von der Auswerteeinrichtung 245 ausgewertet.
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An
der dem Bediener zugewandten Oberfläche des Bedienpanels 100 ist
eine Hilfselektrode E2 angeordnet. Die Anordnung an der Oberfläche ist
so gewählt,
dass zwischen der Detektorelektrode E1 und der Hilfselektrode E2
eine kapazitive Koppelung mit einer Koppelkapazität C1 entsteht.
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Nähert sich,
wie in 3 gezeigt, eine Hand oder ein Finger 260 der
Hilfselektrode E2, führt
dies dazu, dass sich die Gesamtkapazität (C1, C2) zwischen dem Finger
und der Detektorelektrode E1 aufgrund der sich ändernden kapazitiven Koppelung
C2 zwischen dem Finger 260 und der Hilfselektrode E2 ändert. Die Änderung
der Gesamtkapazität
(C1, C2) führt
dazu, dass sich der Pegel, mit welcher die Last der Detektionseinrichtung 200 amplitudenmoduliert wird, ändert.
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An
eine Detektionseinrichtung 200 können mehrere Schaltereinrichtungen
kapazitiv gekoppelt werden, wobei jede Schaltereinrichtung, bzw.
die Modulationseinrichtungen der Schaltereinrichtungen bei Annäherung bzw.
Berührung
die Last der Detektionseinrichtung entsprechend amplitudenmodulieren.
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Um
die Lastmodulation mehrerer Modulationseinrichtungen für die Detektionseinrichtung 200 unterscheidbar
zu machen, werden die einzelnen Modulationseinrichtungen so ausgestaltet,
dass die Detektionseinrichtung 200 die von den jeweiligen Modulationseinrichtungen
amplitudenmodulierte Last trennen und entsprechend den einzelnen
Modulationseinrichtungen zuordnen kann.
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Hierfür können an
den Modulationseinrichtungen unterschiedliche Maßnahmen vorgesehen werden.
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Beispielsweise
können
die einzelnen Modulationseinrichtungen einen freilaufenden Oszillator vorsehen,
welcher jeweils mit einer unterschiedlichen Oszillator-Frequenz betrieben
wird (die Last wird also mit einer vorbestimmten Oszillator-Frequenz amplitudenmoduliert),
so dass an der Detektionseinrichtung ein Frequenzgemisch mit unterschiedlichen
Amplituden anliegt, welches z. B. mit Hilfe einer Fourier-Transformation
(z. B. FFT) entsprechend getrennt werden kann.
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Anstelle
eines freilaufenden Oszillators kann in den Modulationseinrichtungen
auch ein Frequenzteiler vorgesehen sein, welcher die Frequenz des
von der Detektionseinrichtung 200 abgestrahlten elektrischen
Wechselfeldes teilt. Vorzugsweise ist das Teilungsverhältnis in
den einzelnen Modulationseinrichtungen verschieden, so dass die
einzelnen Modulationseinrichtungen jeweils mit unterschiedlicher
Frequenz arbeiten und die Last der Detektionseinrichtung jeweils
mit unterschiedlicher Frequenz amplitudenmodulieren. Auch hier wird
an der Detektionseinrichtung ein Frequenzgemisch mit unterschiedlichen Amplituden
detektiert, welches z. B. mit Hilfe einer Fourier-Transformation
entsprechend getrennt werden kann. Das Teilungsverhältnis der
jeweiligen Modulationseinrichtungen ist der Detektionseinrichtung bekannt,
sodass eine eindeutige Zuordnung eines getrennten Signals zu einer
Modulationseinrichtung gewährleistet
ist.
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Die
Detektionseinrichtung 200 bzw. die Auswerteeinheit 245 kann
mit einer Steuereinheit bzw. Gerätesteuerung 300 gekoppelt
sein. In einer Ausführungsform kann
die Auswerteeinheit 245 an mehreren Ausgängen jeweils
ein Pegel einer Schaltereinrichtung zur Verfügung stellen.
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4 zeigt
eine alternative Ausführungsform
einer erfindungsgemäßen Schaltereinrichtung.
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In
dieser Ausführungsform
ist die Hilfselektrode E2 nicht an der Oberfläche 102 einer Bedienblende 100 angeordnet,
sondern direkt unterhalb (beispielsweise 0,5 mm) der Oberfläche 102.
Dies hat den Vorteil, dass die Hilfselektrode E2 von äußeren Einflüssen, beispielsweise
Schmutz, geschützt ist.
Dennoch kann das Erreichen eines Schaltpegels S sowie die Unterscheidung
einer Annäherung
von einer Berührung
sichergestellt werden.
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Durch
die Anordnung der Hilfselektrode E2 direkt unterhalb der Oberfläche 102 der
Bedienblende 100 wird der Abstand, auf den sich der Finger 260 der
Schaltereinrichtung annähern
kann, minimiert. Die kapazitive Koppelung C2 zwischen der Hilfselektrode
E2 und dem Finger 260 vergrößert sich bei zunehmender Annäherung des
Fingers an die Hilfselektrode E2. Ein für die Annäherung des Fingers an die Hilfselektrode
E2 von der Detektionseinrichtung ermittelte bzw. berechnete Signalverlauf
entspricht im Wesentlichen dem Signalverlauf wie er in 2 im
oberen Diagramm gezeigt ist.
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Bei
Berühren
der Oberfläche 102 der
Bedienblende 100 durch den Finger vergrößert sich die Auflagefläche der
Fingerkuppe auf der Oberfläche 102 der
Bedienblende sprunghaft. Die Vergrößerung dieser Auflagefläche führt wiederum
zu einem sprunghaften Anstieg der kapazitiven Koppelung zwischen
der Hilfselektrode E2 und dem Finger 260. Der von der Detektionseinrichtung 200 hierfür ermittelte bzw.
berechnete Signalverlauf entspricht dabei im Wesentlichen dem Signalverlauf
wie er im unteren Diagramm der 2 gezeigt
ist. Der Signalanstieg beim Berühren
der Oberfläche 102 ist
zwar nicht so groß wie
bei einer direkten Berührung
der Hilfselektrode E2 durch den Finger 260, der Anstieg
ist aber ausreichend, um einen vorbestimmten Schaltpegel S sicher
zu überschreiten.
Zu dem ist der Signalanstieg ausreichend, um die Annäherung eines
Fingers an die Hilfselektrode E2 von der Berührung der Oberfläche 102 durch
den Finger sicher zu unterscheiden.
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In
einer hier nicht gezeigten Ausführungsform
kann die Oberfläche 102 selbst
teilweise elektrisch leitfähig
ausgestaltet sein. Vorzugsweise sind jene Bereiche der Bedienblende 100 elektrisch
leitfähig
ausgestaltet, an dessen Rückseite
die Schaltereinheiten 210 angeordnet werden bzw. angeordnet werden
sollen.
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Die
kapazitive Koppelung C3 der Schaltereinheiten 210 mit der
Detektionseinrichtung 200 hat zudem den Vorteil, dass der
Gestaltungsspielraum für
die Anordnung von Schaltereinheiten hinter einer Bedienblende erhöht wird,
da keine galvanischen Verbindungen zwischen den Schaltereinheiten
und der Detektionseinrichtung notwendig sind. Zudem können die
Bedienblenden, beispielsweise für
ein Haushaltsgerät
mit unterschiedlichen Ausführungen hinsichtlich
ihrer Funktionalität,
einheitlich hergestellt werden, was die Produktion erheblich vereinfacht und
die Produktionskosten wesentlich verringert. Für die Ausgestaltung der Bedienblende
hinsichtlich der Funktionalität
des entsprechenden Geräts
müssen lediglich
die hierzu notwendigen Schaltereineinheiten 210 angeordnet
werden.
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An
der dem Benutzer zugewandten Oberfläche 102 kann beispielsweise
eine Folie aufgebracht werden, welche in den Bereichen, an denen
sich an der Rückseite
der Bedienblende 100 die Schaltereinheiten 210 befinden,
elektrisch leitfähig
ausgestaltet sind. Damit wird es auch möglich, eine Bedienblende 100 mit
allen Schaltereinheiten zu versehen, wobei die Aktivierung der einzelnen
Schaltereinheiten durch das Anbringen einer teilweise elektrisch
leitend ausgestalteten Folie auf der dem Benutzer zugewandten Oberfläche 100 der
Bedienblende erreicht wird. Dabei werden genau jene Schaltereinheiten
aktiviert, bei denen der entsprechende Bereich der Folie als elektrisch
leitfähig
ausgestaltet ist. Die übrigen Schaltereinheiten
können
deaktiviert werden, da die Berührung
der Bedienblende im Bereich dieser Schaltereinheiten zu keinem sprunghaften
Anstieg des von der Detektionseinrichtung 200 berechneten bzw.
ermittelten Signals führt.
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Zusätzlich kann
zur Vermeidung des Bereitstellens eines Schaltpegels für deaktivierte
Schaltereinheiten das Ermitteln des Überschreitens eines Schaltpegels
S mit dem Auswerten eines sprunghaften Anstiegs des Signalverlaufs
kombiniert werden, indem das Überschreiten
eines vorbestimmten Schwellwerts nur dann als Schaltsignal interpretiert wird,
wem das Überschreiten
des Schwellwerts durch einen sprunghaften Anstieg im Signalverlauf
hervorgerufen wurde.
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Da
die kapazitiven Schaltereinheiten 210 von dem von der Detektionseinrichtung 200 bereitgestellten
elektrischen Wechselfeld mit Energie versorgt werden, können zudem
ganze Bedienblenden inkl. der Schaltereineinheiten bereitgestellt
werden, welche über
keine zusätzlichen
elektrischen Anschlüsse
verfügen
müssen,
so dass durch einfaches Austauschen einer Bedienblende die Funktionalität eines
Geräts
geändert
werden kann.