DE102010050097A1

DE102010050097A1 - Optischer Berührungssensor mit Anzeigefunktion

Info

Publication number: DE102010050097A1
Application number: DE102010050097A
Authority: DE
Inventors: Anmelder Gleich
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2010-10-26
Filing date: 2010-10-26
Publication date: 2012-04-26
Anticipated expiration: 2030-10-27
Also published as: DE102010050097B4

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Auswerteschaltung für einen optischen Berührungssensor auf Grundlage einer Reflexlichtschranke. Die Auswerteschaltung ist dabei in der Lage Umgebungslichteinflüsse ohne zusätzliche Sensoren herauszufiltern. Hierfür wird lediglich der Fototransistor FT1 benötigt, der als Empfangseinheit der Reflexlichtschranke dient. Eine Stabilisierung des Arbeitspunktes des Fototransistors und die Kompensation des Umgebungslichtes erfolgt indirekt durch eine Abschwächung des Nutzsignals am Eingang der Verstärkerstufe. Hierdurch ist es möglich mit einem festen Verstärkungsfaktor des Operationsverstärkers zu arbeiten. Am Ausgang der Verstärkerstufe liegt ein Puls an, der direkt auf einen digitalen Eingang eines Mikrokontrollers geschaltet werden kann. Eine Auswertung über einen Analog- zu Digitalkonverter und eine aufwendige Auswertung des Signals im Mikrokontroller ist nicht erforderlich.

Description

Stand der Technik
Aus DE 20008425 U1 ist eine Einrichtung bekannt, die in Glaskeramik-Kochplatten zum Einsatz kommt. Hier kommt eine Infrarot-Reflexlichtschranke zum Einsatz. Die Abschottung des Lichts wird durch eine Matte realisiert, die sich zwischen der Kochplatte und der Sende- und Empfangseinheit befindet. Die Symbole werden hier auf das Keramikkochfeld fest aufgedruckt. Der Nachteil dieser Anordnung liegt darin, dass die Symbole durch die Herstellung fest vorgegeben sind. Darüber hinaus sind die Schalter nicht beleuchtet. Hieraus resultiert eine aufwendige spezifische Bedruckung der Schalter im Bereich der Gebäudeautomation. Weiterhin ist es im Bereich der Gebäudeautomation erforderlich die Schalteinheiten auch im dunklen bedienen zu können.
Aufgabenstellung
Die Aufgabe der Erfindung ist es eine Sensor- und Anzeigeeinheit zu schaffen, die die Nachteile des Stands der Technik aufhebt und insbesondere eine einfache und kostengünstige Herstellung ermöglicht. Einer vorteilhafte Ausgestaltung wird mit den in den Schutzansprüchen aufgeführten Merkmalen gelöst.
Ausführungsbeispiel
Die Ausführung der Erfindung wird wir anhand der 1–3 erläutert.
1 zeigt den erfindungsgemäßen Berührungssensor in der Seitenansicht, der sich unterhalb einer Scheibe (5) befindet. Die Reflexlichtschranke, bestehend aus Sender (1) und Empfänger (2) und die Anzeigeeinheit (3) befinden sich auf einer Leiterkarte (4). Die Maske (6), zur Abschottung von Streulicht, mit den Löchern (8) für die Reflexlichtschranke und die Anzeigeeinheit ist unterhalb der Scheibe (5) zu sehen. Auf der unteren Seite der Maske (6) befindet sich ein dünnwandiger rechteckiger Hohlkörper (7), der mit der Maske fest verbunden ist. Dieser reicht über die Anzeigeeinheit (3) hinaus. Oberhalb der Maske ist die Folie (11), die ein Symbol trägt, zu erkennen. Diese befindet sich in einer Vertiefung der Maske zur Scheibe (5) hin.
2 zeigt die erfindungsgemäße Maske in der Ansicht von unten, zur Reflexlichtschranke und Anzeigeeinheit hin. Hier ist der dünnwandige rechteckige Hohlkörper (7) zu erkennen. Dieser umschließt die gesamte Anzeigeeinheit (3). Weiterhin sind die länglichen Löcher (8) für die Reflexlichtschranke und das runde Loch für die Anzeigeeinheit zu erkennen. Die länglichen Löcher der Reflexlichtschranke sind zur Anzeigeeinheit hin verschoben. Die Kreuze zeigen die Zentren der darunter befindlichen Einheiten (1, 2, 3). Der Diffuser (10), der sich innerhalb des Hohlkörpers (7) befindet, ist ebenfalls aufgeführt.
3 zeigt die erfindungsgemäße transparente, transluzente oder blickdichte Folie (11) oberhalb der Maske (6) zur Scheibe (5) hin. Im Falle der transparenten oder transluzenten Folie (11) ist, abgesehen vom Symbol (12) die gesamte Folie mit einem blickdichten Material bedruckt. Das Symbol (12) selbst ist lichtdurchlässig (transparent) bzw. teilweise lichtdurchlässig (transluzent). Im Falle der blickdichten Folie (11) wird das Symbol (12) aus der Folie ausgestanzt oder ausgeschnitten.
4 zeigt die erfindungsgemäße transparente oder transluzente Folie (11) oberhalb der Maske zur Scheibe (5) hin. Hier wird das Symbol (12) invers auf die Folie aufgedruckt.
Der vorgeschlagene Berührungssensor besteht aus einer optischen Sende-(Infrarot-SMD-Diode) (1) und einer optischen Empfangseinrichtung (Infrarot-SMD-Fototransistor) (2). Die beiden Baugruppen 1 und 2 bilden dabei eine Reflexlichtschranke, die pulsförmig betrieben wird. Zwischen den beiden Einrichtungen 1 und 2 befindet sich eine SMD-Leuchtdiode (3) als Lichtquelle, die zum einen den Berührungspunkt visualisiert, zum anderen die Möglichkeit der Anzeige von Zuständen über verschiedene Helligkeiten oder Farben ermöglicht. Die Einrichtungen 1–3 werden auf einer Leiterkarte (4) verlötet.
Die Leiterkarte mit der Sensorik und Anzeigeeinheit befindet sich hinter einer getönten Scheibe, mit geringem Transmissionsgrad, die aus Glas, Plexiglas etc. (5) besteht, aber dennoch genügend Licht für den Betrieb der Reflexlichtschranke (1, 2) und Anzeigeeinheit (3) durchlässt. Zwischen der Scheibe und den Einrichtungen (1–3) wird eine Maske (6) angebracht, die zur Abschottung von Streulicht dient. Die Maske ist im Bereich der Sende- (1), Empfangs- (2) und Anzeigeeinrichtung (3) mit Löchern (8) versehen. Die Löcher der Reflexlichtschranke sind länglich und zur Anzeigeeinheit (3) so verschoben, dass auch bei Auflegen des Fingers auf die Scheibe (5) eine direkte Reflexion des Strahls der Sendeeinheit (1) zur Empfangseinheit (2) möglich ist. Die Maske weist im Bereich der Anzeigeeinrichtung einen rechteckigen Hohlkörper (7) auf, der die Anzeigeeinrichtung zur Leiterkarte hin komplett umschließt. Dieser Hohlkörper (7) reicht über die Anzeigeeinheit (3) hinaus. Hierdurch wird verhindert, dass das Licht der Anzeigeeinheit durch die Löcher im Bereich der Reflexlichtschranke austreten kann. Innerhalb dieses Hohlkörpers (7) kann sich ein Diffuser (9) befinden, durch den eine homogene Ausleuchtung des Symbols erfolgt. Dieser wird von unten in den Hohlkörper eingebracht.
Die Maske (6) hat auf der Oberseite zur Scheibe hin eine Vertiefung in die die Folie (11) eingelassen wird, so dass diese nicht übersteht. Diese Folie (11) wird aufgesteckt oder aufgeklebt. Das Symbol (12) wird auf die transparente Folie gedruckt oder aus der blickdichten Folie ausgestanzt. Die Folie befindet sich außerhalb des optischen Weges der Reflexlichtschranke. Das Symbol (12) liegt dabei unterhalb des Schnittpunktes der optischen Achsen der Reflexlichtschranke und zeigt dem Bediener somit den Berührungspunkt des Sensors an. Über verschieden Helligkeiten oder Farben kann ein Zustand des mit dem Sensor verbundenen Aktors visualisiert werden (z. B. Schaltzustand EIN/AUS).
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 20008425 U1 [0001]

Claims

Optischer Berührungssensor mit Anzeigefunktion dadurch gekennzeichnet, dass er aus einer SMD-Infrarotdiode als Sendeeinheit (1) und einem SMD-Fototransistor als Empfangseinheit (2) besteht, die eine Reflexlichtschranke bilden. Die Signale der Lichtschranke sind pulsförmig. Mittig zwischen der Sende- und der Empfangseinheit befindet sich eine Anzeigeeinheit (3). Die Anzeigeeinheit besteht aus einer ein- oder mehrfarbigen SMD-Leuchtdiode. Die Sende- (1), Empfangs- (2) und Anzeigeeinheit (3) sind auf einer Leiterkarte (4) nach 4 verlötet. Die Position der Anzeigeeinheit (3) liegt unterhalb des Schnittpunktes der optischen Achsen der Reflexlichtschranke. Eine Unterscheidung zwischen der Anzeige des Berührungspunktes und einem Zustand erfolgt über verschiedene Helligkeiten einer einfarbigen SMD-Leuchtdiode (3) oder über verschiedene Farben einer mehrfarbigen SMD-Leuchtdiode (3).
Optischer Berührungssensor mit Anzeigefunktion nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass er über eine Lochmaske (6) verfügt, die sich oberhalb der Reflexlichtschranke (1, 2) und der Anzeigeeinheit (3) befindet. Die Löcher der Maske befinden sich im Bereich der Reflexlichtschranke (1, 2) und der Anzeigeeinheit (3). Im Bereich der Sendeeinheit (1) und der Empfangseinheit (2) sind die Löcher länglich und in Richtung Anzeigeeinheit (3) verschoben. Die Positionen dieser Löcher sind dabei so verschoben, dass auch beim Kontakt des Fingers mit der Scheibe (5) eine direkte Reflexion des Infrarotsignals am Finger möglich ist. Die Maske (6) weist zur Anzeigeeinheit (3) einen Hohlkörper auf, der diese komplett umschließt. Die Anzeige-LED (3) ragt in diesen Hohlkörper hinein. Innerhalb dieses Hohlkörpers kann sich ein Diffuser (9) befinden. Die Maske (6) befindet sich zwischen einer stark getönten Scheibe (5) und der Leiterkarte (4). Auf der Oberseite der Maske (6) zur Scheibe (5) hin ist eine Vertiefung, in die die Folie (11) eingesetzt wird.
Optischer Berührungssensor mit Anzeigefunktion nach den Ansprüchen 1 und 2 dadurch gekennzeichnet, dass er eine optische Symboleinheit (11) aufweist, die oberhalb der Anzeigeeinheit (3) auf der Maske (6) befestigt wird. Die Symboleinheit befindet sich unterhalb der Scheibe (5) und unterhalb des Schnittpunktes der optischen Achse der Reflexlichtschranke.
Optischer Berührungssensor mit Anzeigefunktion nach Anspruch 3 dadurch gekennzeichnet, dass die Symboleinheit (11) aus einer transparenten oder transluzenten Folie nach 3 besteht. Der Bereich um das Symbol herum wird mit einem blickdichten Druck versehen. Das Symbol (12) selbst kann dabei ebenfalls ein transluzenter Druck sein. Das Symbol kann auch invers nach 4 dargestellt werden in dem das Symbol selbst mit einem blickdichten Druck aufgetragen wird und der Bereich um das Symbol herum nicht bedruckt oder mit einem transluzenten Druck versehen wird. Die Symboleinheit (11) liegt außerhalb des optischen Weges der Reflexlichtschranke (1, 2) oder ist in diesem Bereich transparent.
Optischer Berührungssensor mit Anzeigefunktion nach Anspruch 3 dadurch gekennzeichnet, dass die Symboleinheit (11) aus einer blickdichten Folie besteht aus der das Symbol (12) ausgestanzt oder ausgeschnitten wird. Die Symboleinheit (11) liegt außerhalb des optischen Weges der Reflexlichtschranke (1, 2).