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Die Erfindung betrifft eine Bedieneinrichtung und ein Verfahren zur Einstellung mindestens eines Parameters mittels einer Bedieneinrichtung.
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Es ist bekannt, über Heiz- und/oder Kühlelemente an einem Bedienelement dem Nutzer ein thermisches Feedback zu geben.
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So ist beispielsweise aus der
DE 35 17 622 A1 ein Betätigungsknopf für einen Temperaturregelschalter mit einer Einrichtung zu dessen Erwärmung und/oder Kühlung bekannt, sodass durch Erfühlen der Temperatur des Betätigungsknopfes mit einer Fingerspitze es möglich ist, ohne auf den Schalter zu schauen, zu erkennen, welche Funktion der Betätigungsknopf hat. Dabei ist ein Betätigungsknopf zur Erhöhung der Temperatur erwärmt und ein Betätigungsknopf zur Erniedrigung der Temperatur abgekühlt im Vergleich zur Umgebungstemperatur. Die jeweils erhöhte oder erniedrigte Temperatur am Betätigungsknopf ist dabei konstant. Die parallele
DE 35 17 623 A1 offenbart hierzu eine Vorrichtung zur Regelung, um die Temperatur am Betätigungsknopf auf der voreingestellten Temperatur zu halten.
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Aus der
DE 10 2006 012 807 A1 ist ein Bedienelement zum Schalten oder Einstellen bekannt, wobei das Bedienelement eine Kontaktfläche aufweist, die zum Bedienen mit einem Körperteil eines Bedieners in Kontakt kommt, wobei die Kontaktfläche zumindest in einem Bereich beheizbar und/oder kühlbar ist. Die Heizung und/oder Kühlung erfolgt vorzugsweise über Peltier-Elemente. Weiter vorzugsweise weist das Bedienelement eine Handhabe auf, die als Schaltwippe ausgebildet ist. Dabei weist das Bedienelement weiter vorzugsweise zwei Kontaktflächen auf oder die Kontaktfläche weist zwei Bereiche auf, wobei eine Kontaktfläche oder ein Bereich der einen Kontaktfläche geheizt und die andere Kontaktfläche oder der andere Bereich der Kontaktfläche gekühlt wird. Auch hier wird nur die Richtung (wärmer oder kälter) der Temperaturänderung über ein thermisches Feedback dem Nutzer mitgeteilt.
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Aus der
DE 10 2007 013 679 B3 ist ein Temperatur-Einstellmittel bekannt, wobei das Temperatur-Einstellmittel eine Kontaktfläche mit zugeordneten kombinierten Heiz-Kühl-Elementen aufweist. Diese Kontaktfläche kann der Anwender mit der Hand berühren, wobei ihm über die Kontaktflächentemperatur eine dem eingestellten Temperatursollwert entsprechende Temperaturwahrnehmung vermittelt wird. Die Heiz-Kühl-Elemente reagieren entsprechend der manuellen Temperatureinstellung mit variierbarer Heiz- und/oder Kühlleistung. Eine mit dem Temperatur-Einstellmittel manuell vorgebbare Betätigungsrichtung und ein vorgebbarer Betätigungsweg (so z. B. bei Schiebern, Drehknöpfen usw. – bei Plus/Minus-Drucktasten entsprechend eine Schrittzahl) haben über die Einstellung eines Temperatursollwertes hinaus Auswirkungen auf die Heiz- und/oder Kühlleistung der kombinierten Heiz-Kühlelemente. Die Betätigungsrichtung entscheidet über das Vorzeichen und der Betätigungsweg oder die Schrittzahl über den Betrag der Temperaturänderung der Kontaktfläche. Die Temperaturänderung der Kontaktfläche erfolgt in Vorzeichen und Betrag schnell und ohne Zeitverzug zur Verstellung des Temperatur-Einstellmittels. Bei der vom Anwender wahrnehmbaren Kontaktflächentemperatur handelt es sich um einen den Temperatursollwert repräsentierenden Wert. Dieser repräsentierende Wert kann entweder der eigentliche Temperatursollwert selbst sein. Aus Gründen der menschlichen Wahrnehmungsfähigkeit kann es sich aber auch um einen vom Anwender als gleichwertig empfundenen, vom Temperatursollwert abweichenden Temperaturwert handeln. Die Heiz- und/oder Kühlfunktion der kombinierten Heiz-Kühl-Elemente wird mit thermoelektrischen Generatoren, z. B. Peltier-Elementen, realisiert. Eine Regeleinrichtung überwacht mit Hilfe eines Temperaturfühlers die Kontaktflächentemperatur und regelt die Heiz- und/oder Kühlleistung der kombinierten Heiz-Kühl-Elemente. Aus Gründen der Energieeinsparung schaltet die Regeleinrichtung die Heiz- und/oder Kühlleistung der kombinierten Heiz-Kühl-Elemente in Abhängigkeit der manuell erfolgenden Betätigung ein und aus, wobei die Heiz- und/oder Kühlleistung lediglich bei Betätigung und während einer sich anschließenden vorgebbaren Zeitdauer aktiviert und sonst außer Betrieb gesetzt ist.
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Bei der Bedienung von Komponenten wie beispielsweise Maschinen oder elektrischen Geräten kann es passieren, dass ein Nutzer Parameter einstellt, die zwar prinzipiell zulässig sind, aber nicht optimal für den Betrieb sind, beispielsweise weil dies zu einer unnötig hohen mechanischen und/oder thermischen Belastung der Komponente führt.
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Der Erfindung liegt das technische Problem zugrunde, eine Bedieneinrichtung zur Einstellung mindestens eines Parameters einer Komponente zu schaffen, mittels deren die Bedienung der Komponente optimiert wird, sowie ein zugehöriges Verfahren zur Einstellung mindestens eines Parameters zur Verfügung zu stellen.
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Die Lösung des technischen Problems ergibt sich durch die Bedieneinrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie das Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 10. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Hierzu umfasst die Bedieneinrichtung zur Einstellung mindestens eines Parameters einer Komponente mindestens ein Bedienelement und eine Steuereinrichtung, wobei das Bedienelement mindestens ein Heiz- und/oder Kühl-Element aufweist. Die Steuereinrichtung ist derart ausgebildet, dass über das Bedienelement eingegebene Parameterwerte an die Komponente weitergeleitet werden und in Abhängigkeit der eingegebenen Parameterwerte das mindestens eine Heiz- und/oder Kühl-Element von der Steuereinrichtung angesteuert wird. In der Steuereinrichtung sind für die Parameterwerte mindestens ein optimaler Bereich und mindestens ein suboptimaler Bereich festgelegt oder ermittelbar. Ermittelbar bedeutet dabei, dass der suboptimale Bereich nicht festgelegt ist, sondern von anderen Werten abhängig sein kann. Beispielsweise kann in einer Betriebsart ein Parameterwert optimal sein und in einer anderen Betriebsart der Komponente suboptimal sein, beispielsweise weil ein anderer Parameter unterschiedlich ist.
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Alternativ sind in der Steuereinrichtung für die Parameterwerte mindestens ein unkritischer Bereich und mindestens ein kritischer Bereich festgelegt oder ermittelbar.
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Dabei ist dem optimalen Bereich oder dem unkritischen Bereich eine erste Temperatur oder ein erster Temperaturbereich zugeordnet. Entsprechend ist dem suboptimalen Bereich oder dem kritischen Bereich mindestens eine zweite Temperatur oder ein zweiter Temperaturbereich zugeordnet. Dabei sind die erste Temperatur und die zweite Temperatur bzw. der erste Temperaturbereich und der zweite Temperaturbereich verschieden. Dabei wird die zweite Temperatur bzw. der zweite Temperaturbereich vorzugsweise derart gewählt, dass diese vom Nutzer als unangenehm wahrgenommen wird. Beispielsweise liegt die Temperatur über 40°C. Die erste Temperatur bzw. der erste Temperaturbereich wird vorzugsweise derart gewählt, dass diese weitgehend der Umgebungstemperatur entspricht, also auch keine Heiz- oder Kühlleistung aufgebracht werden muss. Durch das thermische Feedback wird der Nutzer über die Auswirkungen seines eingestellten Parameterwertes unmittelbar informiert und insbesondere durch die unangenehm wahrgenommene zweite Temperatur (zweiter Temperaturbereich) wird der Nutzer dazu angehalten, den Parameterwert verstärkt im optimalen bzw. unkritischen Bereich zu halten bzw. wieder in diese Richtung zurückzustellen. Dabei kann weiter vorgesehen sein, dass der Nutzer zusätzlich akustisch und/oder optisch über die Parametereingabe informiert wird. Die thermische Rückkopplung am Bedienelement ist also keine repräsentierende Größe für den Parameterwert selbst, sondern seiner Auswirkung auf die Komponente. Weiter sei angemerkt, dass der Parameterwert und/oder die Auswirkung auf die Komponente auch keine Temperatur sein muss.
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In einer weiteren Ausführungsform ist dem unkritischen Bereich eine erste Temperatur, vorzugsweise die Umgebungstemperatur, zugeordnet, wobei dem kritischen Bereich ein zweiter Temperaturbereich zugeordnet ist, wobei der zweite Temperaturbereich mindestens einen Abschnitt aufweist, in dem die Temperatur sich monoton wachsend oder fallend verändert, je weiter die Parameterwerte sich von dem unkritischen Bereich entfernen. Durch diese Steigerung der unangenehm wahrgenommenen Temperatur wird dem Nutzer verdeutlicht, dass sich dieser immer mehr vom unkritischen Bereich entfernt und so zu einem Gegensteuern animiert. Dabei kann vorgesehen sein, dass im Übergangsbereich zwischen unkritischem und kritischem Bereich die erste Temperatur in Richtung des zweiten Temperaturbereichs angepasst wird.
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Eine derartige monoton wachsende oder fallende Temperatur kann auch für Ausführungsformen mit mindestens einem suboptimalen Bereich vorgesehen sein.
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In einer weiteren Ausführungsform ist der Parameterwert eine Helligkeit eines Leuchtmittels und der kritische Bereich eine kritische Temperaturerhöhung des Leuchtmittels aufgrund der Helligkeitsänderung. Hier besteht der Vorteil, dass das thermische Feedback mit der kritischen Auswirkung auf die Komponente übereinstimmt.
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In einer weiteren Ausführungsform sind in der Steuereinrichtung mindestens ein optimaler Bereich und mindestens zwei suboptimale Bereiche festgelegt oder ermittelbar, wobei dem optimalen Bereich eine erste Temperatur oder ein erster Temperaturbereich zugeordnet ist, dem ersten suboptimalen Bereich eine zweite Temperatur oder ein zweiter Temperaturbereich zugeordnet und dem zweiten suboptimalen Bereich eine dritte Temperatur oder ein dritter Temperaturbereich zugeordnet ist, wobei die zweite Temperatur oder der zweite Temperaturbereich größer als die erste Temperatur oder der erste Temperaturbereich ist und die dritte Temperatur oder der dritte Temperaturbereich kleiner als die erste Temperatur oder der erste Temperaturbereich ist.
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Hierdurch erhält der Nutzer auch eine Information, in welcher Richtung dieser mit den Parameterwerten den optimalen Bereich verlässt.
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In einer weiteren Ausführungsform sind die Heiz- und/oder Kühlelemente als Peltier-Elemente ausgebildet, da diese sehr einfach durch Umkehrung der Stromrichtung als Heiz- oder Kühlelement betrieben werden können.
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In einer weiteren Ausführungsform ist oberhalb der Heiz- und/oder Kühlelemente ein thermisch leitende Oberfläche aufgebracht, beispielsweise eine Metallisierung. Dies bewirkt eine gute thermische Wahrnehmbarkeit und dient gleichzeitig als mechanischer Schutz bzw. als eine Art Passivierung.
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In einer weiteren Ausführungsform ist das Bedienelement als Drehsteller ausgebildet, wobei die Heiz- und/oder Kühlelemente radial und/oder axial an dem Bedienelement angeordnet sind.
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In einer weiteren Ausführungsform ist dem Bedienelement eine Annäherungs- und/oder Berührungssensorik zugeordnet, wobei die Steuereinrichtung derart ausgebildet ist, dass die Heiz- und/oder Kühlelemente nur bei einer erfassten Annäherung oder Berührung angesteuert werden, um so Energie einzusparen.
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Hinsichtlich des Verfahrens wird auf die vorangegangenen Ausführungen vollinhaltlich Bezug genommen
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Die Fig. zeigen:
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1 ein schematisches Blockschaltbild einer Bedieneinrichtung,
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2 eine schematische perspektivische Darstellung eines Bedienelements,
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3 einen Querschnitt durch das Bedienelement gemäß 2,
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4a eine beispielhafte Darstellung für optimale und suboptimale Bereiche in einer ersten Ausführungsform,
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4b eine beispielhafte Darstellung für optimale und suboptimale Bereiche in einer zweiten Ausführungsform,
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5a eine beispielhafte Darstellung für einen kritischen und einen unkritischen Bereich in einer ersten Ausführungsform und
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5b eine beispielhafte Darstellung für einen kritischen und einen unkritischen Bereich in einer zweiten Ausführungsform.
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In der 1 ist ein schematisches Blockschaltbild einer Bedieneinrichtung 1 zur Einstellung mindestens eines Parameters P einer Komponente 2 dargestellt. Die Bedieneinrichtung 1 umfasst ein Bedienelement 3, eine Steuereinrichtung 4, Heiz- und/oder Kühlelemente 5 mit Temperaturfühler 6, eine Steuereinheit 7 für die Heiz- und/oder Kühlelemente 5 sowie eine Annäherungs- und/oder Berührungssensorik 8.
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In der Steuereinrichtung 4 sind für die Parameterwerte P mindestens ein optimaler Bereich und mindestens ein suboptimaler Bereich oder mindestens ein unkritischer Bereich und ein kritischer Bereich festgelegt oder ermittelbar. Dem optimalen Bereich bzw. den Parameterwerten im optimalen Bereich oder dem unkritischen Bereich bzw. den Parameterwerten im unkritischen Bereich ist eine erste Temperatur oder ein erster Temperaturbereich zugeordnet. Dem suboptimalen Bereich bzw. den Parameterwerten im suboptimalen Bereich oder dem kritischen Bereich bzw. den Parameterwerten im kritischen Bereich ist eine zweite Temperatur oder ein zweiter Temperaturbereich zugeordnet. Die Steuereinrichtung 4 erfasst die über das Bedienelement 3 eingegebenen Parameterwerte P und liest eine zugehörige Temperatur aus und übermittelt diese Information an die Steuereinheit 7, die dann die Heiz- und/oder Kühlelemente 5 entsprechend ansteuert. Mittels der Temperaturfühler 6 wird dann die aktuelle Temperatur erfasst, an die Steuereinheit 7 übermittelt und die gewählte Temperatur eingeregelt.
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Mittels der Annäherungs- und/oder Berührungssensorik 8 wird erfasst, ob ein Nutzer die Absicht hat, über das Bedienelement 3 Parameterwerte einzugeben, wobei die Heiz- und/oder Kühlelemente nur in diesem Fall angesteuert werden, um Energie zu sparen.
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In der 2 ist perspektivisch das Bedienelement 3 in einer Ausführungsform als Drehsteller dargestellt (mit einer Hand eines Nutzers). Das Bedienelement 3 hat im Wesentlichen eine zylinderförmige oder kegelstumpfförmige Ausgestaltung. Auf der Vorderseite 9 ist radial ein Ring 10 aus thermisch gut leitendem Material (z. B. Metall) aufgebracht. Axial weist das Bedienelement 3 Streifen 11 aus dem thermisch gut leitendem Material auf. Der Ring 10 und die Streifen 11 sind verbunden. Unter dem thermisch gut leitendem Material ist mindestens ein Heiz- und/oder Kühlelement 5 angeordnet. Dabei kann beispielsweise vorgesehen sein, dass nur unter dem Ring ein kreisförmiges Heiz- und/oder Kühlelement 5 (z. B. ein Peltier-Element) angeordnet ist, dessen erzeugte Wärme bzw. Kälte über das thermisch gut leitende Material verteilt wird. In 3 ist ein Schnitt durch das Bedienelement 3 dargestellt, wobei aus Übersichtsgründen nur vier Streifen 11 dargestellt sind, unter denen jeweils ein Heiz- und/oder Kühlelement 5 angeordnet ist.
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In der 4a ist ein erstes Beispiel für die Zuordnung von Temperatur T am Bedienelement 3 zu den eingestellten Parameterwerten P dargestellt. Dabei existiert ein optimaler Bereich ΔPopt, ein erster suboptimaler Bereich ΔPsub1 und ein zweiter suboptimaler Bereich ΔPsub2. Dem optimalen Bereich ΔPopt ist ein erster Temperaturbereich ΔT1 zugeordnet. Dem ersten suboptimalen Bereich ΔPsub1 ist ein zweiter Temperaturbereich ΔT2 zugeordnet und dem zweiten suboptimalen Bereich ΔPsub2 ist ein dritter Temperaturbereich ΔT3 zugeordnet, wobei ΔT3 < ΔT1 < ΔT2 gilt. Dabei ist der erste Temperaturbereich ΔT1 derart gewählt, dass die Temperatur angenehm ist und beispielsweise zwischen +/–5°C der Umgebungstemperatur liegt. Dabei ist dargestellt, dass die Temperatur sich im ersten Temperaturbereich ΔT1 linear verändert. Dies ist aber nicht zwingend. Vielmehr kann diese im ganzen optimalen Bereich ΔPopt konstant sein oder aber einen nicht linearen Verlauf aufweisen. Weiter ist dargestellt, dass die Temperatur im zweiten und dritten Temperaturbereich ΔT2, ΔT3 konstant ist. Auch dies ist nicht zwingend. So kann beispielsweise die Temperatur im zweiten Temperaturbereich ΔT2 zumindest abschnittsweise monoton wachsen. Entsprechend kann vorgesehen sein, dass die Temperatur im dritten Temperaturbereich ΔT3 monoton fällt, je weiter sich der Parameterwert P vom optimalen Bereich ΔPopt entfernt. Die zweiten und dritten Temperaturbereiche ΔT2, ΔT3 sind derart gewählt, dass diese geführte Temperatur als unangenehm wahrgenommen wird. Somit wird der Nutzer thermisch dazu angeregt, den Parameterwert P im optimalen Bereich ΔPopt zu halten oder dorthin zu ändert. In 4b ist dargestellt, dass der Übergang der Temperatur T nicht sprunghaft ist, sondern die Temperatur kontinuierlich steigt.
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In den 5a und 5b ist ein Beispiel für eine Ausführungsform mit einem kritischen Bereich ΔPkrit und einem unkritischen Bereich ΔPunkrit dargestellt. Im unkritischen Bereich ΔPunkrit ist die erste Temperatur T1 dem Bedienelement 3 zugeordnet (z. B. die Umgebungstemperatur). Bewegt sich dann der Parameterwert P in den kritischen Bereich ΔPkrit, steigt die Temperatur T, d. h. die Temperatur T des Bedienelements 3 liegt im zweiten Temperaturbereich ΔT2. Durch die monotone Erhöhung der Temperatur erhält der Nutzer dabei eine Information, wie weit die Eingabe des Parameterwertes P sich vom unkritischen Bereich ΔPunkrit entfernt.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 3517622 A1 [0003]
- DE 3517623 A1 [0003]
- DE 102006012807 A1 [0004]
- DE 102007013679 B3 [0005]
