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Die
Erfindung betrifft eine Bedieneinrichtung zur Bedienung eines Elektrogerätes
gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Aus der
EP 859 457 A sind
allgemein Bedieneinrichtungen für Elektrogeräte vorgesehen
mit kapazitiven Sensorelementen, die aus einem voluminösen,
flexiblen raumformveränderlichen elektrisch leitfähigen
Körper bestehen. Sie sind einerseits auf einer Leiterplatte
der Bedieneinrichtung angebracht und gegen die Rückseite
einer Abdeckung des Elektrogeräts angedrückt.
Eine mögliche Signalisierung durch Leuchtmittel im Bereich des
Sensorelements ist hier dadurch möglich, dass die Abdeckung
eine lichtdurchlässige Glaskeramikplatte ist.
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Aus
der
EP 1 738 461 A ist
eine ähnliche Bedieneinrichtung bekannt, die allerdings
hinter einer lichtundurchlässigen Abdeckung eines Elektrogerätes
in Form eines Elektrokochfelds vorgesehen ist. Hier ist ein Lichtleiter
von einer auf einer Leiterplatte der Bedieneinrichtung angeordneten
LED bis zur Abdeckung bzw. bis in eine Ausnehmung in der Abdeckung
hinein vorgesehen. Aus Sicherheitsgründen bzw. zur Einhaltung
von vorge schriebenen Isolationsabständen bzw. Luft- und
Kriechstrecken ist der Lichtleiter ganz speziell ausgebildet, unter
Umständen sogar die Abdeckung selber.
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Weitere
Abdeckungen eines Elektrogeräts können aus Kunststoff
oder Glas bestehen und lichtdurchlässig oder lichtundurchlässig
sein. Dies ist vor allem bei Wäschetrocknern bzw. Waschmaschinen oder
Backöfen der Fall.
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Aufgabe und Lösung
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine genannte Bedieneinrichtung
zu schaffen, die bei unterschiedlichen und vor allem auch einfach
ausgebildeten Abdeckungen von Elektrogeräten auch unter extremen
Betriebsbedingungen, selbst bei einem ungewollten Lösen
der Abdeckung, eine ausreichende Sicherheit für Bedienpersonen
gewährleistet.
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Gelöst
wird diese Aufgabe durch eine Bedieneinrichtung mit den Merkmalen
des Anspruchs 1. 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.
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Es
ist vorgesehen, dass das Sensorelement an einer Oberseite der Leiterplatte
der Bedieneinrichtung angeordnet ist und daran anliegt, insbesondere flächig
anliegt. Die Bedieneinrichtung bzw. das Sensorelement sind als Näherungs-
oder Berührungsschalter zur Anordnung an einer Abdeckung
des Elektrogeräts ausgebildet, um so eine Bedien- und Berührfläche
als Schaltbereich auszubilden. Dazu wird das Sensorelement an eine
Rückseite der Abdeckung angelegt, vorteilhaft wiederum
flächig, besonders vorteilhaft mit einer ähnlich
großen Fläche wie die Anlage an der Leiterplatte
am anderen Ende des Sensorelements. Erfindungsgemäß ist
vorgesehen, dass an der Unterseite der Leiterplatte ein elekt risch leitfähiges
Feld vorgesehen ist gegenüber dem angelegten Sensorelement.
Dieses elektrisch leitfähige Feld ist mit einer Schaltung
zur Ansteuerung und Auswertung des Sensorelements verbunden, wobei auch
diese Schaltung mindestens im Wesentlichen auf der Unterseite der
Leiterplatte angeordnet ist. Des weiteren sind neben dem elektrischen
Feld weitere elektrische Bauteile oder Funktionseinheiten, beispielsweise
noch mehr als die genannte Schaltung, angeordnet. Des weiteren liegt
an dieser Unterseite zumindest teilweise bzw. bereichsweise Netzpotential
an, beispielsweise durch ein Netzteil, welches ohne Schutzkleinspannung
ausgebildet sein kann, beispielsweise als Kondensatornetzteil. Schutzkleinspannung
kann grundsätzlich überall anliegen bzw. diese
stellt keine Gefahr dar.
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Durch
die Erfindung kann also vorteilhaft erreicht werden, dass auf der
Vorderseite der Leiterplatte zur Abdeckung des Elektrogerätes
hin, welches schließlich mit der Hand berührt
werden kann durch eine Bedienperson, zwar das Sensorelement vorgesehen
ist. Dieses ist jedoch durch die Leiterplatte von seiner Ansteuerungsschaltung
getrennt bzw. elektrisch dagegen isoliert aus Sicherheitsgründen. Dadurch
kann für den Fall, dass ähnlich wie in der
EP 1 738 461 A eine
Ausnehmung durch die Abdeckung vorgesehen ist, eine notwendige elektrische
Isolation eingehalten werden, so dass das direkte Berühren des
Sensorelements ungefährlich wäre. Ein weiterer Gefahrenfall
ist das Abfallen der Abdeckung, wodurch ebenfalls das Sensorelement
frei liegen würde. Das Signal der Betätigung wird
durch das auf der Unterseite der Leiterplatte vorgesehene elektrisch
leitfähige Feld an die Schaltung zur Auswertung gegeben, wobei
eine Kopplung des Betätigungssignals zwischen Sensorelement
und elektrisch leitfähigem Feld kapazitiv erfolgt. Diese
Kopplung ist bekannt, da sie ebenso vorliegt bei der Berührung
durch Auflegen eines Fingers an den Schaltbereich, unter dem das Sensorelement
angeordnet ist.
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In
einer ersten grundsätzlichen Ausgestaltung der Erfindung
kann vorgesehen sein, dass die Leiterplatte ausschließlich
an ihrer Unterseite bestückt ist mit elektrischen Bauteilen,
beispielsweise der vorgenannten Schaltung zur Ansteuerung und Auswertung
des Sensorelements, möglicherweise auch für eine
gesamte Steuerung des Elektrogerätes. Dann kann die Oberseite
der Leiterplatte völlig frei sein von elektrischen Bauteilen
außer dem Sensorelement oder mehreren dieser Sensorelemente, insbesondere
auch frei von sonstigen elektrisch leitenden Bereichen wie Feldern
oder Leiterbahnen. Dies ermöglicht es, dass tatsächlich
weder die Oberseite der Leiterplatte noch die Sensorelemente selber
eine mögliche Gefahr darstellen. Die Leiterplatte wirkt
hier als weitere Isolation in Richtung der Abdeckung hin.
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In
vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung sind keine Durchbrüche
durch die Leiterplatte, wie sie beispielsweise zum Einstecken und
Festlöten von elektrischen Bauteilen verwendet werden,
in einem Abstand von weniger als 12 mm oder sogar weniger 4 mm zu
dem Sensorelement vorgesehen. Dieser Abstand hängt davon
ab, in welcher Schutzklasse das Elektrogerät grundsätzlich
eingeordnet und speziell bauartbedingt ist. Es kann also auch von
der Art der Materialien oder der Konstruktion der Abdeckung abhängen,
beispielsweise ob diese einen Durchbruch aufweist oder nicht, wie
nachfolgend noch dargelegt wird. Elektrogeräte mit höherer
Verschmutzungsgefahr im normalen Betrieb sind in einer strengeren
Schutzklasse eingestuft, es ist als unter Umständen ein
größerer Abstand vorzusehen.
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In
einer alternativen Ausgestaltung der Erfindung können,
beispielsweise aus Platzgründen, auch auf der Oberseite
der Leiterplatte elektrische Verbindungen bzw. Leitungen, insbesondere
Leiterbahnen, oder sogar elektrische Bauteile vorgesehen sein. Dann
ist jedoch auf alle Fälle ein Abstand von mindestens 4
mm, vorteilhaft mindestens 12 mm, zu dem Sensorelement oder einem
möglicherweise vorhandenen elektrisch leitenden Feld, auf
dem das Sensorelement angebracht ist, vorzusehen.
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Dies
bedeutet also, dass bei dieser Ausgestaltung der Erfindung zwar
die Oberseite der Leiterplatte genutzt wird, aber ein auf alle Fälle
ausreichend großer Sicherheitsabstand als Isolationsstrecke
bzw. Luft- und Kriechstrecke zu dem Sensorelement hin vorgesehen
wird. Ein solches an der Oberseite der Leiterplatte vorgesehenes
elektrisch leitendes Feld sollte dann, wenn überhaupt,
nur geringfügig größer sein als die angelegte
Fläche des Sensorelements. Es kann zu einer definierten
kapazitiven Kopplung an das elektrisch leitfähige Feld
auf der Unterseite der Leiterplatte zur Weiterleitung an eine Auswerteschaltung
vorgesehen sein.
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Weist
die Bedieneinrichtung mehrere Sensorelemente auf, um mehrere Näherungs-
oder Berührungsschalter und eine Vielzahl von Funktionen
des Elektrogeräts zu bilden, die alle an denselben bzw. benachbarten
Schaltbereichen vorgesehen sind, so sollten sowohl diese Sensorelemente
als auch elektrisch damit verbundene Bereiche den vorgenannten Abstand
von mindestens 4 mm zueinander aufweisen. Besonders vorteilhaft
beträgt dieser Abstand sogar 12 mm.
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In
nochmaliger weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann zwar vorgesehen
sein, dass auch auf der Oberseite der Leiterplatte elektrische Bauteile oder
Leiterbahnen odgl. vorgesehen sind. Diese sollten dann aber zumindest
nicht netzspannungsführend sein bzw. nur Schutzkleinspannung
führen. Vor allem bei netzspannungsführenden Teilen
muss darauf geachtet werden, dass der vorgenannte Abstand zu einem
Sensorelement eingehalten wird.
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Es
ist möglich, Leuchtmittel wie eine LED odgl. an der Leiterplatte
vorzusehen. Diese können entweder von der Unterseite zu
der Oberseite durch die Leiterplatte hindurchgesteckt sein in einem
entsprechend ausgebildeten Loch. Alternativ können sie auch
mit Durchkontaktierungen durch die Leiterplatte hindurch auf eine
Unterseite versehen sein. Auch für derartige Leuchtmittel
gilt der vorgenannte Mindestabstand zu dem Sensorelement, vor allem
dann, wenn die Leuchtmittel ein Loch durch die Leiterplatte bedingen.
Wie grundsätzlich aus dem Stand der Technik bekannt ist,
können die Leuchtmittel auch Lichtleiter oder dergleichen
aufweisen bzw. solche Lichtschalter können vorgesehen sein,
um das Licht der Leuchtmittel an oder durch die Abdeckung hindurchzustrahlen.
Ein solcher Lichtleiter kann möglicherweise auch die Abdeckung
des Elektrogeräts durchstoßen. Wegen der sich
daraus wiederum ergebenden Berührungsgefahr an der Vorderseite
der Abdeckung ist darauf zu achten, dass sowohl das Leuchtmittel
als auch ein Loch an der Abdeckung den geforderten Abstand zu dem
Sensorelement aufweisen, ebenso sollte das Loch durch die Abdeckung
einen solchen Abstand zu dem Leuchtmittel bzw. seinen elektrischen
Anschlüssen aufweisen.
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In
weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass
das elektrisch leitfähige Feld auf der Unterseite der Leiterplatte
gegenüber von dem Sensorelement in etwa die Größe
der angelegten Fläche des Sensorelements aufweist. Es kann eine
geschlossene Fläche bilden, alternativ auch netz- oder
gitterartig ausgebildet sein.
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In
nochmals weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann die Bedieneinrichtung
ein Gehäuse aufweisen als eigenständige Baueinheit,
das hinter einer Abdeckung eines Elektrogeräts befestigt
wird. Das Sensorelement steht dabei bereichsweise aus dem Gehäuse
heraus und wird mit diesem Bereich an die Rückseite der
Abdeckung angelegt. Ansonsten umgibt das Gehäuse vorteilhaft
alle Teile der Bedieneinrichtung, vor allem alle elektrisch leitfähigen
bzw. potentiell gefährlichen Teile.
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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 Unterkombination bei einer Ausführungsform
der Erfindung und auf anderen Gebieten verwirklicht sein und vorteilhafte
sowie für sich schutzfähige Ausführungen
darstellen können, für die hier Schutz beansprucht
wird.
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Die
Unterteilung der Anmeldung in einzelne Abschnitte sowie Zwischen-Überschriften
beschränken die unter diesen gemachten Aussagen nicht in
ihrer Allgemeingültigkeit.
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Kurzbeschreibung der Zeichnungen
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Ausführungsbeispiele
der Erfindung sind in den Zeichnungen schematisch dargestellt und
werden im Folgenden näher erläutert. In den Zeichnungen
zeigen:
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1 eine
auseinandergezogene Schrägansicht einer erfindungsgemäßen
Bedieneinrichtung an der Rückseite einer Abdeckung eines
Elektrogeräts
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2 eine
Schnittdarstellung der Bedieneinrichtung aus 1 und
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3 eine
Schnittdarstellung einer Bedieneinrichtung als Abwandlung derjenigen
aus 1 und 2.
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Detaillierte Beschreibung
der Ausführungsbeispiele
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In
1 ist
in einer auseinandergezogenen Schrägdarstellung eine erfindungsgemäße
Bedieneinrichtung
11 in einer ersten Ausführung
dargestellt. Sie ist hinter einer Abdeckung
13 eines Elektrogeräts
angeordnet, das beispielsweise ein Wäschetrockner sein
kann mit einer Blende ähnlich der
EP 1 738 461 A , die aus Kunststoff
besteht, möglicherweise auch aus Glas. Die Abdeckung
13 weist
eine Vorderseite
14 mit einem strichliert dargestellten
Schaltbereich
15 auf, auf den eine Bedienperson wie bekannt
den Finger auflegen muss zur Betätigung oder Bedienung
der Bedieneinrichtung
11. Des weiteren weist die Abdeckung
13 eine
Rückseite
16 auf.
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Die
Bedieneinrichtung 11 wiederum weist eine Leiterplatte 20 auf
mit einer Oberseite 21 und einer Unterseite 22.
Dabei muss die Leiterplatte 20 nicht die einzige Leiterplatte
der gesamten Bedieneinrichtung 11 sein, kann es jedoch
sein. Auf der Oberseite 21 ist ein Freibereich 24 dargestellt,
der von der Form her kongruent ist zu derjenigen eines Sensorelements 26,
nur größer. Das Sensorelement 26 ist
nämlich mit einer oberen Anlagefläche 27 an die
Rückseite 16 der Abdeckung 13 unterhalb
des Schaltbereichs 15 angelegt. Mit einer unteren Anlagefläche 28 ist
das Sensorelement 26 an den Freibereich 24 auf
der Oberseite 21 angelegt. Dabei umgibt der Freibereich 24,
wie durch den Abstand d dargestellt ist, diese untere Anlagefläche 28.
Der Freibereich 24 hat die Bedeutung, dass, wie eingangs
erläutert worden ist, keine elektrisch leitenden Teile oder
elektrische Bauteile näher an dem Sensorelement 26 angeordnet
sein dürfen bzw. nicht innerhalb dieses Freibereichs liegen
dürfen.
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An
der Unterseite 22 der Leiterplatte 20 ist ein
nicht dargestelltes elektrisch leitfähiges Feld mit Leiterbahnen
vorgesehen, was nachfolgend anhand der 2 noch näher
erläutert wird. Des weiteren sind an der Unterseite 22 elektrische
Bauteile 33 dargestellt, eventuell sogar direkt an dem
elektrisch leitfähigen Feld. Ebenso ist beispielhaft ein
Netzteil 34 dargestellt, das als vorgenanntes Netzteil
ohne Schutzkleinspannung ausgebildet sein kann und deswegen relativ
einfach und günstig ist.
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In
der Schnittdarstellung in 2 ist zu
ersehen, wie ein Gehäuse 40 vorgesehen sein kann,
das das Sensorelement 26 bzw. die damit versehene Bedieneinrichtung 11 aufweist.
Das Gehäuse 40 besteht aus dünnem Kunststoff
und bildet eine Art Kasten, wie dies üblich ist für
solche zusätzlichen Bedieneinrichtungen, die zusätzlich
zu sonstigen Bedienelementen am Elektrogerät vorgesehen
sein können. In einer hineingezogenen Einbuchtung 41 samt
Kanal 42 verläuft das Sensorelement 26 und
kann unter Umständen sogar mechanisch gehalten sein. Dieser Aspekt
spielt hier aber keine Rolle.
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Es
ist zu erkennen, dass das Gehäuse 40 eine zusätzliche
Isolation zwischen der Leiterplatte 20 bzw. den darauf
befindlichen Bauteilen und netzspannungsführenden Bereichen
und der Abdeckung 13 bildet. Allerdings ist der Durchgang
des Kanals 42 zu beachten.
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In
der Abwandlung einer Bedieneinrichtung 111 in 3 weist
wiederum eine Abdeckung 113 mit Vorderseite 114,
Schaltbereich 115 darauf sowie Rückseite 116 auf.
An der Rückseite 116 unterhalb des Schaltbereichs 115 ist
das Sensorelement 126 mit der oberen Anlagefläche 127 angedrückt.
Die untere Anlagefläche 128 liegt auf einer Oberseite 121 einer
Leiterplatte 120 auf. Direkt gegenüberliegend ist
an einer Unterseite 122 der Leiterplatte 120 ein elektrisch
leitfähiges Feld 130 vorgesehen, wie dies auch
bei 1 und 2 der Fall ist. Dieses elektrisch
leitfähige Feld 130 ist mit schematisch dargestellten
Leiterbahnen 131 mit weiteren Bauteilen verbunden, beispielsweise
einer Schaltung zur Ansteuerung und Auswertung des Sensorelements 126 bzw. einer
Bedienung. Des weiteren kann eine solche Leiterbahn 131 zu
den elektrischen Bauteilen 33 gemäß 1 führen.
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Vor
allem ist eine Abwandlung zu 1 und 2 darin
zu sehen, dass bei der Bedieneinrichtung 111 gemäß 2 ein
Durchbruch 118 in der Abdeckung 113 vorgesehen
ist, in den ein Lichtleiter 136 eingesteckt ist. Dem Lichtleiter 136 gegenüber
befindet sich bei der Bedieneinrichtung 111 bzw. an der Leiterplatte 120 eine
LED 137. Diese gibt dann ein an der Abdeckung 113 sichtbares
Leuchtsignal ab, beispielsweise einen Betätigungszustand
der Bedieneinrichtung 111 bzw. des speziellen Schaltbereichs 115 betreffend.
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Durch
diesen Durchbruch 118 besteht die Gefahr, dass wegen des
elektrisch leitfähigen Sensorelements 126 die
elektrische Isolation zur Vorderseite 114 der Abdeckung 113 hin
nicht mehr gewährleistet sein könnte. Deswegen
sind die LED 137 und somit auch der Lichtleiter 136 in
dem Abstand d von mindestens 4 mm bzw. mindestens 12 mm zu dem Sensorelement 126 vorgesehen.
Dieser Abstand d sollte auch für den Durchbruch 118 und
die obere Anlagefläche 127 des Sensorelements 126 gelten.
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Ebenso
ist in 3 dargestellt, wie dieser Abstand d zu einem auf
der Oberseite 121 der Leiterplatte 120 angeordneten
elektrischen Bauteil 135 vorgesehen ist. Auch dieses Bauteil 135 ist, ähnlich wie
die LED 137, außerhalb des Freibereichs 24 entsprechend 1 anzuordnen.
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Da
die LED 137 durch ein nicht dargestelltes Loch in der Leiterplatte 120 verläuft,
gilt hier sozusagen bezüglich des Abstands d als Luft-
und Kriechstrecke dasselbe. Ein solches Loch für die LED 137 durchbricht
sozusagen die Isolationswirkung der Leiterplatte 120. Zwar
kann die gesamte Isolationsstrecke noch mit der Dicke der Leiterplatte
gerechnet werden. Aus Sicherheitsgründen kann jedoch vorgesehen
sein, allgemein zu der LED einen solchen Isolationsabstand einzuhalten.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - EP 859457
A [0001]
- - EP 1738461 A [0002, 0007, 0023]