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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Bedienung eines elektrischen Verbrauchers, mit einer eine Sensorfläche aufweisenden Sensoreinheit zur Erfassung von Bewegungen eines Benutzers, insbesondere von Hand- oder Fingerbewegungen, und einer Auswerte- und Steuereinheit für den Empfang und Auswertung der Signale der Sensoreinheit sowie zur Steuerung des elektrischen Verbrauchers.
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Eine derartige Vorrichtung ist beispielsweise aus der
DE 20 2010 007 687 U1 bekannt. Mit Hilfe einer derartigen Bedienungsvorrichtung, welche mit einem Körperteil, insbesondere mit der Hand oder zumindest einem Finger, betätigbar ist, kann ein motorisch angetriebener Rollladen, Jalousie, Markise oder Rolltor bedient werden. Die Bedienungsvorrichtung erkennt eine Bewegungsrichtung und/oder eine Bewegungsgeschwindigkeit des Körperteils und ordnet diese einer Funktion und/oder einer Stellung des Rollladens, der Jalousie, der Markise oder des Rolltors zu.
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Aus der
DE 10 2010 014 462 A1 ist ferner eine Steuereinrichtung bekannt, welche mittels einer Sensoreinheit über Infrarot Handbewegungen erfasst. Der bei der Bewegung erzeugte Signalverlauf wird mit einem in der Steuereinrichtung abgespeicherten Signalverlauf verglichen, und ein Verbraucher in Abhängigkeit von dem Vergleich der Signalverläufe angesteuert. Die Sensoreinheit hat zudem eine Kompensationseinheit zur Kompensation von Umgebungseinflüssen.
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Eine Vorrichtung mit allen Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1 ist aus der
DE 20 2012 103 361 U1 bekannt.
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Nachteilig bei den bekannten Steuereinrichtungen ist, dass die Hand- oder Fingerbewegungen zum Erzeugen eines in der Steuereinrichtung hinterlegten, beispielsweise abgespeicherten, Signalverlaufs dem Bediener bzw. Benutzer vorher bekannt sein müssen. Weiterhin von Nachteil ist, dass Bewegungen wie beispielsweise Hand- oder Vorhangbewegungen im Erfassungsbereich der Bedienvorrichtung falsch interpretiert werden und somit zu Fehlsteuerungen eines elektrischen Verbrauchers führen können. Insbesondere bei der aus der
DE 10 2010 014 462 A1 bekannten Steuereinrichtung ist es von Nachteil, dass die Abdeckung bzw. der Aufsatz für Infrarotlicht durchlässig sein muss oder Aussparungen bzw. Löcher für die Sende- und Empfangsdioden vorgesehen werden müssen.
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Ausgehend hiervon liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung sowie ein Verfahren zur Bedienung eines elektrischen Verbrauchers, beispielweise eines motorisch angetriebenen Rollladens, derart weiterzubilden, dass sie eine Verbesserung der Bewegungserkennung und eine einfache sowie intuitive Bedienung ermöglicht.
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Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß eine Vorrichtung zur Bedienung eines elektrischen Verbrauchers mit den Merkmalen des Anspruchs 1 vorgeschlagen. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand von Unteransprüchen.
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Dadurch, dass der wenigstens eine Aufsatz auf der Sensorfläche eine dreidimensionale Form aufweist, wird durch die mindestens eine Bewegung, insbesondere Hand- oder Fingerbewegung, des Bedieners bzw. Benutzers an oder auf dem Aufsatz eine intuitive Bewegung bzw. Gestik herbeigeführt. Die Vorrichtung ermöglicht somit eine wesentliche Verbesserung der Bewegungserkennung.
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Dabei weist der Aufsatz eine im Wesentlichen ebene Basisfläche mit einem darauf angeordneten, etwa schienenförmigen, Führungsteil mit darin längsverlaufenden Vertiefungen auf. Die ebene Basisfläche wird durch das schienenförmige Führungsteil in zwei Bereiche unterteilt. Diese beiden Bereiche der ebenen Basisfläche verbindet der Bediener bzw. Benutzer intuitiv mit der Bedienung zweier Taster oder eines Schalters, wobei die beiden Bereiche der ebenen Basisfläche jeweils eine Schalterstellung, beispielsweise die Schaltzustände eines Kippschalters „Ein“ oder „Aus“, repräsentieren und durch Berühren oder Antippen mit dem Finger oder der Hand eine Funktion und/oder eine Stellung in Form einer Aus- oder Fortführung einer Bewegung oder einer Änderung der Bewegungsrichtung oder Bewegungs- und/oder Verstellgeschwindigkeit am elektrischen Verbraucher, wie beispielsweise ein Rollladen oder ein Garagentor, oder eine Helligkeitsänderung eines beispielsweise elektrischen Beleuchtungsgerätes herbeiführen.
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Weiterhin weist das schienenförmige Führungsteil auf der Oberseite ein weiteres, vorzugsweise ebenes Betätigungsfeld auf, welches ebenfalls durch Berühren oder Antippen mit dem Finger oder der Hand einer Funktion und/oder einer Stellung in Form einer Aus- oder Fortführung einer Bewegung oder einer Änderung der Bewegungsrichtung oder Bewegungs- und/oder Verstellgeschwindigkeit am elektrischen Verbraucher oder einer Helligkeitsänderung eines beispielsweise elektrischen Beleuchtungsgerätes zugeordnet werden kann. Die beiden am schienenförmigen Führungsteil längsverlaufenden Vertiefungen geben den Verlauf für Fingerbewegungen vor und veranlassen den Bediener bzw. Benutzer dazu, dass dieser intuitiv mit dem Finger dem Verlauf der Vertiefungen folgt und dadurch eine Funktion und/oder eine Stellung in Form einer Aus- oder Fortführung einer Bewegung oder einer Änderung der Bewegungsrichtung oder Bewegungs- und/oder Verstellgeschwindigkeit am elektrischen Verbraucher, wie beispielsweise ein Rollladen oder ein Garagentor, oder eine Helligkeitsänderung eines beispielsweise elektrischen Beleuchtungsgerätes herbeiführt, je nachdem auf welcher Seite des Führungsteils und in welche Richtung der Finger in den Vertiefungen bewegt wird.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausführung des Aufsatzes ist dieser keilförmig ausgebildet. Je nach Anordnung des Aufsatzes auf der Bedienvorrichtung wird der Bediener bzw. Benutzer dazu veranlasst, intuitiv eine Wischbewegung mit der Hand oder dem Finger in senkrechter oder vertikaler Richtung auszuführen, um eine Funktion und/oder eine Stellung in Form einer Aus- oder Fortführung einer Bewegung oder einer Änderung der Bewegungsrichtung oder Bewegungs- und/oder Verstellgeschwindigkeit am elektrischen Verbraucher, wie beispielsweise ein Rollladen oder ein Garagentor, oder eine Helligkeitsänderung eines beispielsweise elektrischen Beleuchtungsgerätes herbeizuführen.
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Die Erfassung einer dreidimensionalen Bewegung bzw. Gestik an oder auf dem Aufsatz erfolgt durch zumindest einen in der Sensoreinheit vorhandenen berührungslosen Sensor. Der Sensor erzeugt über der Sensorfläche ein elektrisches Feld, welches den gesamten Aufsatz sowie den im Wesentlichen darüberliegenden Bereich erfasst. Die durch den Bediener bzw. Benutzer erzeugten Bewegungen an oder auf dem Aufsatz, insbesondere Hand- oder Fingerbewegungen, beeinflussen und verändern das elektrische Feld. Diese Änderungen werden wiederum vom berührungslosen Sensor über die Sensorfläche erfasst und durch eine der Sensoreinheit nachgeschaltete Auswerteinheit erkannt und ausgewertet. Als Sensortechnologie wird hier beispielsweise die GestIC® Technologie der Microchip Technology Inc., 2355 West Chandler Blvd., Chandler, Arizona, USA 85224-6199 genannt. Diese Technologie kann dreidimensionale Hand- oder Fingerbewegungen zuverlässig bis zu einer Entfernung von ungefähr 15 Zentimetern erkennen und auswerten.
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Die Sensorfläche erstreckt sich dabei flächig, vorzugsweise rechteckig, mit zumindest einer der Sensorflächenform angepassten Sendeelektrode und in der Mitte sowie im äußeren Bereich der Sensorfläche angeordneten Empfangselektroden. Die Sensorfläche besteht aus zumindest einer Sendeelektrode zur Erzeugung eines elektrischen Feldes gegenüber einer elektrischen Massefläche sowie aus mehreren Empfangselektroden zur Erfassung dieses elektrischen Feldes. Bei der GestIC® Technologie der Microchip Technology Inc., Chandler, USA sind dazu insgesamt fünf Empfangselektroden für eine Gestenerkennung vorgesehen, wobei eine der insgesamt fünf Empfangselektroden primär zur Tasterkennung, d. h. zum Erkennen der Bedienung eines Tasters oder eines Schalters wie beispielsweise eines Ein-Aus-Bedienknopfes, und zur Abstandsmessung vorgesehen ist. Dabei erstreckt sich die Sensorfläche in einer zweidimensionalen Ebene, beispielsweise flächig auf einer Leiterplatte oder dergleichen, mit einer der Sensorflächenform angepassten Sendeelektrode und in der Mitte sowie im äußeren Bereich der Sensorfläche angeordneten Empfangselektroden.
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Weiterhin erstreckt sich die Sensorfläche über den dreidimensionalen Aufsatz, vorzugsweise folgt die Sensorfläche der Form des Aufsatzes. Die Sensorfläche besteht aus zumindest einer Sendeelektrode zur Erzeugung eines elektrischen Feldes gegenüber einer elektrischen Massefläche sowie aus mehreren Empfangselektroden zur Erfassung dieses elektrischen Feldes. Bei der GestIC® Technologie der Microchip Technology Inc., Chandler, USA sind dazu insgesamt fünf Empfangselektroden für eine Gestenerkennung vorgesehen, wobei eine der insgesamt fünf Empfangselektroden primär zur Tasterkennung, d. h. zum Erkennen der Bedienung eines Tasters oder eines Schalters wie beispielsweise eines Ein-Aus-Bedienknopfes, und zur Abstandsmessung vorgesehen ist. Dabei sind die Sende- und/oder Empfangselektroden der Sensorfläche vorzugsweise in der dreidimensionalen Form des Aufsatzes angeordnet. Insbesondere die Empfangselektroden der Sensorfläche werden zur Erkennung verschiedener Bewegungsformen wie Gesten, Tastbedienung und/oder Abstandsmessung dreidimensional, vorzugsweise der Form des Aufsatzes folgend, angeordnet während sich die Sendeelektrode vorzugsweise in einer zweidimensionalen Ebene erstreckt, beispielsweise flächig auf einer Leiterplatte. Ferner kann die Sendeelektrode auch eine dreidimensionale Form aufweisen, wenn dadurch beispielsweise die Erfassung des elektrischen Feldes durch die Empfangselektroden verbessert wird.
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Dabei ist die mindestens eine Bewegung, insbesondere Hand- oder Fingerbewegung, des Bedieners bzw. Benutzers an oder auf dem Aufsatz mindestens einer Funktion und/oder einer Stellung des elektrischen Verbrauchers zugeordnet. Einer Auf- oder Abbewegung einer Hand oder eines Fingers an oder auf dem Aufsatz kann beispielweise eine Auf- oder Abbewegung eines elektrischen Verbrauchers, wie beispielsweise ein Rollladen oder ein Garagentor, oder eine Helligkeitsänderung eines beispielsweise elektrischen Beleuchtungsgerätes zugeordnet werden. Ebenso kann beispielsweise eine Kreisbewegung mit der Hand oder dem Finger an oder auf dem Aufsatz je nach Richtung einer Bewegungsfunktion und/oder einer Stellung des elektrischen Verbrauchers, wie beispielsweise ein Rollladen oder ein Garagentor, und/oder einer Helligkeitsänderung eines beispielsweise elektrischen Beleuchtungsgerätes zugeordnet werden.
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Weiterhin ist die Geschwindigkeit der mindestens einen Bewegung, insbesondere Hand- oder Fingerbewegung, des Bedieners bzw. Benutzers an oder auf dem Aufsatz mindestens einer Bewegungs- und/oder Verstellgeschwindigkeit des elektrischen Verbrauchers zugeordnet. Einer schnellen Auf- oder Abbewegung einer Hand oder eines Fingers an oder auf dem Aufsatz kann beispielweise eine Auf- oder Abbewegung mit höherer Geschwindigkeit eines elektrischen Verbrauchers, wie beispielsweise ein Rollladen oder ein Garagentor, zugeordnet werden. Ebenso kann beispielsweise eine schnelle Kreisbewegung mit der Hand oder dem Finger an oder auf dem Aufsatz eine höhere Umdrehungsgeschwindigkeit des elektrischen Verbrauchers, wie beispielsweise ein Lüfter, zugeordnet werden.
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Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist die Vorrichtung eine Anzeige, beispielsweise eine LED-Anzeige, auf, welche den Abstand einer Bewegung des Bedieners bzw. Benutzers, insbesondere die einer Hand oder eines Fingers, zum Aufsatz anzeigt. Beispielsweise leuchtet die Anzeige heller, je näher sich eine Hand oder ein Finger dem Aufsatz der Vorrichtung nähert. Einerseits signalisiert es dem Bediener bzw. Benutzer, dass sich dessen Hand oder Finger im Erfassungsbereich der Bedienvorrichtung befindet, andererseits gibt die Anzeige eine Orientierungshilfe bei der Bedienung in schwach beleuchteten oder dunklen Bereichen, in welchem die Bedienvorrichtung montiert ist.
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Bewegungen sind in der Regel Hand- oder Fingerbewegungen eines Bedieners bzw. Benutzers in Form einer Person. Dabei kann es sich bei dem Aufsatz auch um ein zumindest in Teilen bewegliches Vorsatzmodul, beispielsweise eines an oder auf dem Aufsatz aufgebrachten Miniaturrollladens, handeln, welcher aber letztendlich durch mindestens eine Hand- oder Fingerbewegung vom Bediener bzw. Benutzer bewegt wird.
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Dabei bestehen der Aufsatz und/oder die Sensorfläche aus verschiedenen Materialien, vorzugsweise aus Glas und/oder Kunststoff und/oder Karbon und/oder Holz oder dergleichen. Weitere Materialien oder Materialkombinationen sind möglich. Das Material muss so beschaffen sein, dass es für das vom berührungslosen Sensor erzeugte elektrische Feld zumindest bereichsweise durchlässig ist. Elektrisch leitende Materialien im Aufsatz beeinflussen zwar das erzeugte elektrische Feld, werden aber durch ein Kalibrierverfahren in der Vorrichtung kompensiert, so dass eine durch den Bediener bzw. Benutzer erzeugte Bewegung, insbesondere Hand- oder Fingerbewegung, auch bei eingeschränkter Materialdurchlässigkeit erkannt wird. Dabei ist es von wesentlichem Vorteil, dass das Material nicht für Infrarotlicht durchlässig sein muss und dafür keine Aussparungen oder dergleichen wie beispielsweise Löcher vorgesehen werden müssen.
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Das Material des dreidimensionalen Aufsatzes ist dabei für ein Bedrucken und/oder Beschriften ausgebildet. Aufgedruckte Buchstaben, Symbole, Zeichen, Zahlen oder dergleichen können die intuitive Bedienung der Vorrichtung durch den Bediener bzw. Benutzer unterstützen und erweitern gegebenenfalls die Bedienungsmöglichkeiten der Vorrichtung.
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Bei dem elektrischen Verbraucher kann es sich um einen Rollladen, eine Jalousie, eine Markise, ein Garagentor, einen Lüfter oder ein elektrisches Beleuchtungsgerät handeln. Dabei ist der Rollladen, die Jalousie, die Markise, das Garagentor und der Lüfter vorzugsweise ein elektrisch oder motorisch angetriebener Verbraucher.
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Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung lässt sich ein Verfahren durchführen zur Bedienung eines elektrischen Verbrauchers, mit einer eine Sensorfläche aufweisenden Sensoreinheit zur Erfassung von Bewegungen eines Benutzers, insbesondere von Hand- oder Fingerbewegungen, und einer Auswerte- und Steuereinheit für den Empfang und Auswertung der Signale der Sensoreinheit sowie zur Steuerung des elektrischen Verbrauchers.
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Der durch die eine Hand- oder Fingerbewegung an oder auf dem dreidimensionalen Aufsatz erzeugte Signalverlauf wird mit wenigstens einem vorgegebenen, beispielsweise abgespeicherten, Signalverlauf verglichen und der elektrische Verbraucher in Abhängigkeit von dem Vergleich der Signalverläufe angesteuert. Dadurch, dass eine vorgegebene dreidimensionale Bewegung bzw. Gestik an oder auf dem Aufsatz notwendig ist, um eine Funktion wie beispielsweise eine Bewegung am elektrischen Verbraucher zu erzeugen, werden undefinierte Bewegungen in der Nähe des Aufsatzes wie beispielsweise Hand- oder Vorhangbewegungen nicht als eine vorgegebene Bewegung interpretiert. Eine Fehlsteuerung des elektrischen Verbrauchers wie beispielsweise eines motorisch angetriebenen Rollladens wird dadurch vermieden.
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Die auf den Aufsatz einwirkenden Störeinflüsse, wie beispielsweise Gegenstände auf oder vor dem Aufsatz, werden durch Kalibrieren der Signale der Sensoreinheit kompensiert. Durch den regelmäßigen Vergleich der Signale der Sensoreinheit mit dem Signal zum Erzeugen des elektrischen Feldes werden durch Anpassungen von Amplitude und Frequenz der Signale dauerhafte oder länger anstehende Störungen, wie beispielsweise ein vor der Bedienvorrichtung hängender Vorhang, durch die Auswerte- und Steuereinheit eliminiert bzw. kompensiert. Eine durch den Bediener bzw. Benutzer erzeugte Bewegung, insbesondere Hand- oder Fingerbewegung, ist eine nicht dauerhaft vorhandene Beeinflussung bzw. Änderung des elektrischen Feldes und wird beispielsweise von der GestIC® Technologie der Microchip Technology Inc., Chandler, USA als eine dreidimensionale Hand- oder Fingerbewegung erkannt, auch wenn auf oder vor dem Aufsatz dauerhafte Störeinflüsse vorhanden sind.
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Die Erfindung wird anhand einiger Ausführungsbeispiele erläutert.
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Es zeigen:
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1 ein Ausführungsbeispiel der Bedienvorrichtung in perspektivischer Ansicht mit ebener Basisfläche und darauf angeordnetem, schienenförmigen Führungsteil als Aufsatz,
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2 ein Ausführungsbeispiel der Bedienvorrichtung in perspektivischer Ansicht mit einem keilförmig ausgebildeten Aufsatz,
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Die in den Figuren dargestellten Bedienvorrichtungen 1 dienen zur weiteren Verdeutlichung des Grundprinzips, wobei gleiche oder gleich wirkende Elemente zumindest mit denselben Bezugszeichen versehen sind.
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Gemäß 1 weist ein Aufsatz 2 einer Bedienvorrichtung 1 eine im Wesentlichen ebene Basisfläche mit einem darauf angeordneten schienenförmigen Führungsteil 30 auf, welche die ebene Basisfläche in zwei Bereiche unterteilt. Die beiden Bereiche der ebenen Basisfläche verbindet der Bediener bzw. Benutzer mit der Bedienung zweier Taster oder eines Schalters, wobei die beiden Bereiche der ebenen Basisfläche jeweils eine Schalterstellung, beispielsweise die Schaltzustände eines Kippschalters „Ein“ oder „Aus“, repräsentieren. Durch Berühren oder Antippen mit dem Finger oder der Hand in den beiden Bereichen der ebenen Basisfläche kann beispielsweise eine Auf- oder Abbewegung oder ein Stoppen eines elektrisch angetriebenen Rollladens oder Garagentores oder das Ein- oder Ausschalten eines Lüfters oder elektrischen Beleuchtungsgerätes ausgelöst werden.
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Weiterhin weist das schienenförmige Führungsteil 30 an den Seiten längsverlaufende Vertiefungen 31 sowie auf der Oberseite des Führungsteils 30 ein weiteres, vorzugsweise ebenes Betätigungsfeld 32 auf. In Kombination mit den beiden Bereichen der ebenen Basisfläche kann das Betätigungsfeld 32 dazu verwendet werden, dass beispielsweise das Stoppen eines elektrisch angetriebenen Rollladens oder Garagentores durch Berühren oder Antippen des Betätigungsfeldes 32 mit dem Finger oder der Hand ausgelöst wird. Die beiden Vertiefungen 31 geben den Verlauf für Fingerbewegungen vor und veranlassen den Bediener bzw. Benutzer dazu, dass dieser intuitiv mit dem Finger dem Verlauf der Vertiefungen 31 folgt und dadurch beispielsweise eine Auf- oder Abbewegung eines elektrisch angetriebenen Rollladens oder Garagentores auslöst oder die Umdrehungsgeschwindigkeit eines Lüfters oder die Helligkeit eines elektrischen Beleuchtungsgerätes ändert, je nachdem auf welcher Seite des Führungsteils 30 und in welche Richtung der Finger in den Vertiefungen 31 bewegt wird.
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In 4 weist der Aufsatz 2 eine als Keil 40 ausgebildete Form auf. Dabei ist der untere, der dem Aufsatz 2 zugewandten Bereich des Keils 40 zunächst flach und wird nach oben hin immer steiler, so dass die Form des Keils 40 der einer Quaterpipe, welche aus dem Freestyle- und Snowboard-Bereich bekannt sind, ähnelt. Je nach Anordnung des keilförmigen Aufsatzes 2 wird der Bediener bzw. Benutzer dazu veranlasst, intuitiv eine Wischbewegung mit der Hand oder dem Finger in senkrechter oder vertikaler Richtung auszuführen, um beispielsweise eine Auf- oder Abbewegung eines elektrisch angetriebenen Rollladens oder Garagentores auszulösen oder die Umdrehungsgeschwindigkeit eines Lüfters oder die Helligkeit eines elektrischen Beleuchtungsgerätes zu ändern.
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Als weitere Vorteile aller gezeigten Bedienungsvorrichtungen 1 sind hier zu nennen, dass die Aufsätze 2 in der Herstellung sehr kostengünstig sind, da die Basis der Bedienvorrichtung 1 immer gleich ist und sich lediglich im dem darauf angebrachten Aufsatz 2 unterscheidet. Per Software lassen sich verschiedene, an den Aufsatz 2 anpassbare, Gestiken in die Auswerte- und Steuereinheit der Bedienvorrichtung 1 programmieren.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Bedienvorrichtung
- 2
- Aufsatz
- 30
- schienenförmiges Führungsteil
- 31
- längsverlaufende Vertiefungen
- 32
- Betätigungsfeld
- 40
- Keil
