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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Bedienvorrichtung für ein Haushaltsgerät, mit einem Bedienelement, welches auf einer Bedienelementaufnahme des mit der Bedienvorrichtung steuerbaren Haushaltsgeräts haltbar und relativ zur Bedienelementaufnahme drehbar positionierbar ist. Zudem umfasst die Bedienvorrichtung eine Sensoreinrichtung zum Erfassen eines Drehwinkels des Bedienelements, wobei die Sensoreinrichtung zumindest ein Empfangselement, zumindest ein Sendeelement zum Übertragen eines Signals an das zumindest eine Empfangselement und eine Recheneinrichtung zum Bestimmen des Drehwinkels des Bedienelements anhand des übertragenen Signals aufweist, wobei sich das zumindest eine Sendeelement und das zumindest eine Empfangselement bei der Drehung des Bedienelements relativ zueinander bewegen. Außerdem betrifft die vorliegende Erfindung ein Haushaltsgerät mit einer solchen Bedienvorrichtung.
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Das Interesse richtet sich vorliegend auf Bedienvorrichtungen für Haushaltsgeräte, welche insbesondere zur Zubereitung von Speisen dienen. Bei einigen modernen Kochfeld-Typen, Backöfen und anderen Haushaltsgeräten werden Bedienelemente in Form von Bedien-Drehknöpfen eingesetzt, welche ohne starre Achsverbindung zum Haushaltsgerät ausgebildet sind. Diese Bedienelemente, welche auch als Drehknebel bezeichnet werden können, sind insbesondere an einer Bedienelementaufnahme des Haushaltsgeräts angeordnet und dort bevorzugt mittels Magnetkraft abnehmbar befestigt. Dabei weisen die Bedienvorrichtungen zusätzlich eine Sensoreinrichtung auf, mit welcher der Drehwinkel des Bedienelements erfasst werden kann. Dabei muss die Drehlage bzw. der Drehwinkel des Bedienelements elektronisch erfasst werden, obwohl sich nur das Bedienelement dreht, jedoch keine weiteren speziellen Abtastelemente, die mechanisch daran gekoppelt werden.
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Aus dem Stand der Technik sind für diese Anwendungen magnetische, kapazitive und optische Abtastsysteme bekannt, welche jedoch nur Winkeländerungen erfassen können. Mit diesen inkrementellen Systemen kann also nur die Änderung des Drehwinkels erfasst werden. Beim Abnehmen des Bedienelements und späteren wieder Anbringen gehen die Informationen bezüglich der Position bzw. des Drehwinkels des Bedienelements verloren. Dies führt zu erheblichen Einschränkungen bei den Bedienkonzepten des Haushaltsgeräts. Ein mögliches Problem bei der Erfassung des absoluten Drehwinkels bzw. der absoluten Position bei bekannten Abtastverfahren ist der große Aufwand und der große Platzbedarf auf der Unterseite des Bedienelements. Eine Abtastung mit bekannten Verfahren, wie beispielsweise dem Gray-Code, bringt den Nachteil mit sich, dass hier mehrere Spuren nötig sind. Bei der Verwendung einer Bit-codierten Einzelspur, beispielsweise dem PRS-Code, sind sehr viele Abtastpunkte notwendig.
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Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Lösung aufzuzeigen, wie der Drehwinkel eines abnehmbaren Bedienelements eines Haushaltsgeräts mit geringem Zusatzaufwand präziser erfasst werden kann.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Bedienvorrichtung sowie durch ein Haushaltsgerät mit den Merkmalen gemäß den jeweiligen unabhängigen Ansprüchen gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der vorliegenden Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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Gemäß einer Ausführungsform umfasst eine Bedienvorrichtung für ein Haushaltsgerät ein Bedienelement, welches bevorzugt auf einer Bedienelementaufnahme des mit der Bedienvorrichtung steuerbaren Haushaltsgeräts haltbar bzw. fixierbar und relativ zu der Bedienelementaufnahme drehbar positionierbar ist. Darüber hinaus umfasst die Bedienvorrichtung bevorzugt eine Sensoreinrichtung zum Erfassen eines Drehwinkels des Bedienelements. Dabei umfasst die Sensoreinrichtung insbesondere zumindest ein Empfangselement sowie zumindest ein Sendeelement zum Übertragen eines Signals an das zumindest eine Empfangselement. Weiterhin ist es bevorzugt vorgesehen, dass die Sensoreinrichtung eine Recheneinrichtung zum Bestimmen des Drehwinkels des Bedienelements anhand des übertragenen Signals aufweist. Zudem ist es bevorzugt vorgesehen, dass sich das zumindest eine Sendeelement und das zumindest eine Empfangselement bei der Drehung des Bedienelements relativ zueinander bewegen. Außerdem ist es insbesondere vorgesehen, dass die Sensoreinrichtung zumindest zwei Sendeelemente aufweist, welche insbesondere dazu ausgelegt sind, voneinander unterscheidbare Signale an das zumindest eine Empfangselement zu übertragen. Des Weiteren ist die Recheneinrichtung bevorzugt dazu ausgelegt, anhand der übertragenen Signale und anhand von bekannten Positionen der zumindest zwei Sendeelemente und dem zumindest einen Empfangselement einen absoluten Drehwinkel des Bedienelements zu bestimmen.
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Eine erfindungsgemäße Bedienvorrichtung für ein Haushaltsgerät umfasst ein Bedienelement, welches auf einer Bedienelementaufnahme des mit der Bedienvorrichtung steuerbaren Haushaltsgeräts haltbar und relativ zur Bedienelementaufnahme drehbar positionierbar ist. Darüber hinaus umfasst die Bedienvorrichtung eine Sensoreinrichtung zum Erfassen eines Drehwinkels des Bedienelements, wobei die Sensoreinrichtung zumindest ein Empfangselement, zumindest ein Sendeelement zum Übertragen eines Signals an das zumindest eine Empfangselement und eine Recheneinrichtung zum Bestimmen des Drehwinkels des Bedienelements anhand des übertragenen Signals aufweist, wobei sich das zumindest eine Sendeelement und das zumindest eine Empfangselement bei der Drehung des Bedienelements relativ zueinander bewegen. Dabei ist es vorgesehen, dass die Sensoreinrichtung zumindest zwei Sendeelemente aufweist, welche dazu ausgelegt sind, voneinander unterscheidbare Signale an das zumindest eine Empfangselement zu übertragen, und die Recheneinrichtung dazu ausgelegt ist, anhand der übertragenen Signale und anhand von bekannten Positionen der zumindest zwei Sendeelemente und dem zumindest einen Empfangselement einen absoluten Drehwinkel des Bedienelements zu bestimmen.
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Die Bedienvorrichtung kann für ein Haushaltsgerät und insbesondere für ein Haushaltsgerät zur Zubereitung von Speisen verwendet werden. Beispielsweise kann die Bedienvorrichtung für ein Kochfeld oder für einen Backofen verwendet werden. Die Bedienvorrichtung umfasst das Bedienelement, welches als Drehknopf bzw. Drehknebel bezeichnet werden kann. Das Bedienelement ist ohne starre Achse ausgebildet bzw. nicht über eine starre Achse an der Bedienelementaufnahme befestigt. Das Bedienelement kann beispielsweise die Form einer Kreisscheibe aufweisen. Dieses Bedienelement kann an der Bedienelementaufnahme mittels Magnetkraft gehalten sein. Insbesondere kann das Bedienelement an der Bedienelementaufnahme abnehmbar gehalten sein. Die Bedienelementaufnahme kann beispielsweise einer Kochfeldplatte, welche eine Glasscheibe bzw. eine Glaskeramikplatte umfasst, oder einer Blende zugeordnet sein. Dabei kann das Bedienelement an der Bedienelementaufnahme mit zumindest einem Permanentmagneten gehalten sein. Auf diese Weise kann das Bedienelement von der Bedienelementaufnahme entfernt bzw. abgenommen werden. Zudem kann das Bedienelement relativ zu der Bedienelementaufnahme gedreht werden. Durch die Drehung des Bedienelements kann ein Bediener eine Bedieneingabe tätigen. Beispielweise können hierdurch die Temperaturen von Kochzonen bei einem Kochfeld eingestellt werden und/oder die Temperatur eines Backofens eingestellt werden.
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Mithilfe der Sensoreinrichtung kann der Drehwinkel des Bedienelements bestimmt werden. Die Sensoreinrichtung umfasst die Recheneinrichtung, welche beispielsweise im Bereich der Bedienelementaufnahme angeordnet sein kann. Die Bedienelementaufnahme kann beispielsweise der Glasscheibe bzw. der Blende des Haushaltsgeräts zugeordnet sein. Bevorzugt ist es aber vorgesehen, dass die Recheneinrichtung an oder in dem Bedienelement angeordnet ist. Die Recheneinrichtung kann beispielsweise durch einen Prozessor gebildet sein, der ohnehin Teil der Bedienungsvorrichtung bzw. des Haushaltsgeräts ist. Mit diesem Prozessor kann dann der absolute Drehwinkel innerhalb des Bedienelements bestimmt werden. Die Sensoreinrichtung umfasst das zumindest eine Sendeelement und das zumindest eine Empfangselement. Dabei kann es vorgesehen sein, dass das zumindest eine Sendeelement an dem Bedienelement angeordnet ist und das zumindest eine Empfangselement an der Bedienelementaufnahme angeordnet ist. Alternativ dazu kann es vorgesehen sein, dass das zumindest eine Empfangselement an dem Bedienelement angeordnet ist und das zumindest eine Sendeelement an der Bedienelementaufnahme angeordnet ist. Mit anderen Worten ist eine Komponente der Sensoreinrichtung mit dem Bedienelement verbunden und die andere Komponente der Sensoreinrichtung ist mit der Bedienelementaufnahme verbunden. Wenn nun das Bedienelement relativ zu der Bedienelementaufnahme gedreht wird, bewegen sich auch das zumindest eine Sendeelement und das zumindest eine Empfangselement relativ zueinander.
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Gemäß einem wirklichen Aspekt der vorliegenden Erfindung ist es vorgesehen, dass die Sensoreinrichtung zumindest zwei Sendeelemente aufweist. Dabei kann mit jedem der Sendeelemente ein Signal ausgesendet werden und an die Empfangseinrichtung übertragen werden. Hierbei sind die jeweiligen Signale, die mit den Sendeelementen ausgesendet werden, eindeutig voneinander zu unterscheiden. Mit der Recheneinrichtung der Sensoreinrichtung können die Signale, die von der zumindest einen Empfangseinheit empfangen werden, ausgewertet werden. Dabei kann es grundsätzlich der Fall sein, dass während der Drehung des Bedienelements mittels des Empfangselements die Signale von beiden Sendeelemente empfangen werden oder nur die Signale von einem der Sendeelemente empfangen werden. Mit dem Empfangselement kann ein elektrisches Signal bereitgestellt werden, welches die von den Sendeelementen empfangenen Signale beschreiben. Dieses elektrische Signal kann dann mittels der Recheneinrichtung ausgewertet werden. In der Recheneinrichtung sind ferner Informationen hinterlegt, welche die Positionen der zumindest zwei Sendeelemente und die Position des zumindest einen Empfangselements beschreiben. Es liegen also innerhalb der Recheneinrichtung Informationen vor, wo die zumindest zwei Sendeelemente und das Empfangselement an dem Bedienelement bzw. der Bedienelementaufnahme angeordnet sind. Mithilfe der Recheneinrichtung kann nun überprüft werden, von welchen der Sendeelemente das Signal an das Empfangselement übertragen wird. Anhand der bekannten Positionen der Sendeelemente und des Empfangselements kann dann der absolute Drehwinkel des Bedienelements bestimmt werden. Somit wird es ermöglicht, dass bei dem abnehmbaren Bedienelement mit geringem zusätzlichem Aufwand der absolute Drehwinkel bestimmt werden kann.
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Dabei kann es insbesondere vorgesehen sein, dass die Sensoreinrichtung zumindest drei Sendeelemente aufweist. Damit kann auch die Drehrichtung des Bedienelements während der Drehung zuverlässig bestimmt werden. Der absolute Drehwinkel kann für eine volle Umdrehung des Bedienelements oder nur für einen vorbestimmten Drehbereich bestimmt werden.
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Bevorzugt sind die zumindest zwei Sendeelemente dazu ausgelegt, die jeweiligen Signale mit einer voneinander unterscheidbaren Codierung an das zumindest eine Empfangselement zu übertragen, und die Recheneinrichtung ist bevorzugt dazu ausgelegt, die jeweiligen von dem zumindest einen Empfangselement empfangenen Signale zu decodieren und zu trennen. Um die jeweiligen Signale, die mit den zumindest zwei Sendeelementen ausgesendet werden, eindeutig voneinander unterscheiden zu können, weisen diese unterschiedliche Codierungen auf. Dabei ist es insbesondere vorgesehen, dass die Codierung der jeweiligen Signale orthogonal zueinander ist. Dies bedeutet, dass es keine Korrelation zwischen den jeweiligen Signalen gibt. Im einfachsten Fall kann die Codierung dadurch erreicht werden, dass mit den jeweiligen Sendeelementen eine Pulsfolge des Signals ausgesendet wird. Dies bedeutet beispielsweise, dass die jeweiligen Sendeelemente mit einer vorbestimmten Pulsfolge ein- und ausgeschaltet werden. Somit kann auf einfache und zuverlässige Weise eine Codierung der Signale ermöglicht werden. Anstelle einer Pulsfolge kann auch ein analoges Signal verwendet werden. Durch die Codierung der Signale kann zudem verhindert werden, dass Störeinflüsse die Funktion beeinträchtigen. Das zumindest eine Empfangselement empfängt ein Empfangssignal, welches sich aus einem oder mehreren Signalen, welche von den Sendeelementen ausgesendet wurden, zusammensetzen kann. Durch die Decodierung können die einzelnen Anteile der Signale in dem Empfangssignal bestimmt werden. Die Signale können also voneinander getrennt werden. Auf diese Weise kann eine Kanaltrennung erfolgen.
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Mithilfe der Recheneinrichtung können die jeweiligen Signale, die mit dem Empfangselement empfangen werden, decodiert werden. Das zumindest eine Empfangselement kann ein elektrisches Signal ausgeben, welches das von dem zumindest einen Empfangselement empfangene Empfangssignal beschreibt. Das Empfangssignal beschreibt ein Signal, welches aus der Überlagerung der empfangenen Einzelsignale entsteht. Dieses elektrische Signal kann dann an die Recheneinrichtung übertragen werden. Die Recheneinrichtung kann einen Analog-Digital-Wandler aufweisen, um dieses elektrische bzw. analoge Signal als Digitalsignal weiter verarbeiten zu können. Dabei kann es beispielsweise der Fall sein, dass mit dem Empfangselement ein Empfangssignal empfangen wird, welches sich aus Signalen von verschiedenen Sendeelementen zusammensetzt. Dabei kann jedem der Signale ein bekannter Code zugeordnet sein. Das Empfangssignal kann jeweils mit den bekannten Codes multipliziert werden. Auf diese Weise kann auf einfache und zuverlässige Weise eine Kanaltrennung erreicht werden. Es kann also bestimmt werden, von welchem der Sendeelemente das zumindest eine Empfangselement Signale empfängt.
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Gemäß einer Ausführungsform ist die Recheneinrichtung dazu ausgelegt, eine jeweilige Intensität der übertragenen Signale zu bestimmen und den absoluten Drehwinkel anhand der Intensitäten der jeweiligen Signale zu bestimmen. Wie bereits erläutert, kann mit der Recheneinrichtung die Signalfolge, die mit dem zumindest einen Empfangselement empfangen wird, decodiert werden und somit den einzelnen Kanälen bzw. Sendeelementen zugeordnet werden. Zudem kann auch die Intensität der jeweils von dem zumindest einen Empfangselement empfangenen Signale bestimmt werden. Insbesondere kann hierbei die Intensität getrennt nach Sendeelement decodiert werden. Anhand der Intensität kann dann beispielsweise eine Entfernung des jeweiligen Sendeelements zu dem Empfangselement bestimmt werden. Es kann also bestimmt werden, wie stark das jeweilige Signal ist, dass von den Sendeelement in an das Empfangselement übertragen wird. Dies ermöglicht eine zuverlässige Bestimmung des absoluten Drehwinkels des Bedienelements.
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Dabei ist es bevorzugt vorgesehen, dass die Recheneinrichtung dazu ausgelegt ist, den absoluten Drehwinkel anhand der jeweiligen Intensitäten der Signale mittels Interpolation zu bestimmen. Mithilfe der Recheneinrichtung können die Intensitäten der jeweiligen Signale der Sendeelemente bestimmt werden. Es kann also bestimmt werden, wie hoch der jeweilige Anteil der Signale ist, die von dem Empfangselement empfangen werden. Auf diese Weise kann der Drehwinkel des Bedienelements bestimmt werden. Dies kann nicht nur quantifiziert auf die Anzahl der Sendeelemente erfolgen, sondern es kann auch auf einfache Weise eine Interpolation zwischen den unterschiedlichen Intensitäten bzw. Teil-Intensitäten durchgeführt werden. Hieraus kann dann der absolute Drehwinkel auf zuverlässige Weise abgeschätzt bzw. berechnet werden.
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Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn die zumindest zwei Sendeelemente und das zumindest eine Empfangselement derart ausgebildet sind, dass während der Drehung des Bedienelements die zumindest zwei Sendeelemente zumindest zeitweise die jeweiligen Signale an das zumindest eine Empfangselement übertragen. Dies eignet sich insbesondere, wenn die Sensoreinrichtung eine Mehrzahl von Sendeelementen umfasst. Dabei können die jeweiligen Sendeelemente und das zumindest eine Empfangselement derart ausgestaltet bzw. zueinander positioniert werden, dass das Empfangselement das Signal von einem Sendeelement empfängt und einen vorbestimmten, geringen Anteil eines Signals von einem weiteren Sendeelement empfängt. Dies kann beispielsweise bedeuten, dass während der Drehung des Drehelements von dem zumindest einen Empfangselement immer zwei Signale von benachbarten Sendeelementen gleichzeitig empfangen werden. Je nach Drehwinkel können diese gleichzeitig empfangenen Signale unterschiedliche Intensitäten aufweisen. Damit kann eine Interpolation auf zuverlässige Weise ermöglicht werden und der absolute Drehwinkel präzise bestimmt werden.
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Bevorzugt ist die Recheneinrichtung dazu ausgelegt, den absoluten Drehwinkel unter Verwendung eines Synchronisationssignals zur Synchronisierung der übertragenen Signale zu bestimmen. Das Synchronisationssignal kann zwischen den Sendeelementen zu dem zumindest einen Empfangselement übertragen werden und von der Recheneinrichtung zur Decodierung der Signale verwendet werden. Dabei kann dieses Synchronisationssignal induktiv durch den Datenkanal an die Recheneinrichtung übertragen werden. Alternativ dazu kann es vorgesehen sein, dass mit einem der Sendeelement ein Synchronisationssignal an das zumindest eine Empfangselement und von dort an die Recheneinrichtung übertragen wird. Somit kann das Aussenden der Signale mittels der Sendeelemente und das Empfangen der Signale mittels des zumindest einen Empfangselement synchronisiert werden. Dadurch reduziert sich der Aufwand beim Decodieren und zudem wird eine flexiblere Gestaltung der Codesequenzen ermöglicht.
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Gemäß einer Ausführungsform sind die zumindest zwei Sendeelemente in einem Bereich der Bedienelementaufnahme angeordnet und das zumindest eine Empfangselement ist an dem Bedienelement angeordnet. Mit anderen Worten kann das zumindest eine Empfangselement an dem Drehknopf angeordnet sein. Insbesondere kann das Empfangselement auf einer der Bedienelementaufnahme zugewandten Seite des Bedienelements angeordnet sein. Die Sendeelemente können beispielsweise an der Bedienelementaufnahme angeordnet sein. Insbesondere können die Sendeelemente hinter der Glasscheibe bzw. der Blende angeordnet sein. Alternativ dazu kann es vorgesehen sein, dass das zumindest eine Empfangselement in einem Bereich der Bedienelementaufnahme angeordnet ist und die zumindest zwei Sendeelemente an dem Bedienelement angeordnet sind.
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Darüber hinaus ist es bevorzugt vorgesehen, dass die zumindest zwei Sendeelemente entlang zumindest eines Abschnitts einer Kreislinie angeordnet sind. Ferner ist es insbesondere vorgesehen, dass die Sensoreinrichtung eine Mehrzahl von Sendeelementen umfasst. Diese Sendeelemente können dann entlang der Kreislinie angeordnet sein. Falls die Sendeelemente auf oder in dem Bedienelement angeordnet sind, kann diese Kreislinie auf dem Bedienelement angeordnet sein. Falls die Sendeelemente im Bereich der Bedienelementaufnahme angeordnet sind, kann die Kreislinie in einem Bereich des Bedienelements angeordnet sein. Dabei ist es insbesondere vorgesehen, dass die Sendeelemente entlang der Kreislinie gleichmäßig beabstandet zueinander angeordnet sind. Somit kann der absolute Drehwinkel auf zuverlässige Weise bestimmt werden. Es kann auch vorgesehen sein, dass die Mehrzahl von Sendeelementen nur auf einem Abschnitt der Kreislinie angeordnet ist. Auf diese Weise kann der Platzbedarf auf der Senderseite reduziert werden. Auf der Empfängerseite können dann zwei oder mehrere Empfangselemente angeordnet werden, um den Drehwinkel präzise bestimmen zu können.
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Grundsätzlich können die Sendeelemente entlang einer beliebigen Kurve oder Linie angeordnet sein. Es kann auch vorgesehen sein, dass die Sendeelemente entlang einer Linie angeordnet sind, welche zumindest bereichsweise die Form einer Ellipse aufweist. Dabei ist die jeweilige Position der Sendeelemente und des zumindest einen Empfangselements derart zu bestimmen, dass das zumindest eine Empfangselement die Signale von den Sendeelementen empfangen kann.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist die Sensoreinrichtung zumindest zwei Empfangselemente auf. Insbesondere ist es vorgesehen, dass die Sensoreinrichtung eine Mehrzahl von Empfangselementen aufweist. Auch hier kann es vorgesehen sein, dass die Empfangselemente entlang zumindest eines Abschnitts einer Kreislinie angeordnet sind. Beispielsweise können die Empfangselemente korrespondierend zu den Sendeelementen angeordnet sein. Es kann also vorgesehen sein, dass sowohl die Sendeelemente als auch die Empfangselemente jeweils entlang einer Kreislinie angeordneten sind. Dies ermöglicht eine hohe Auflösung bei der Bestimmung des absoluten Drehwinkels des Bedienelements.
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Vorzugsweise sind die zumindest zwei Sendeelemente und das zumindest eine Empfangselement dazu ausgelegt, die jeweiligen Signale optisch zu übertragen. In diesem Fall können die jeweiligen Sendeelemente Lichtquellen umfassen. Bei den Lichtquellen kann es sich insbesondere um Leuchtdioden (LEDs) handeln. Weiterhin ist es bevorzugt vorgesehen, dass die Lichtquellen Licht im infraroten Wellenlängenbereich aussenden. Das zumindest eine Empfangselement kann dann eine Fotodiode bzw. einen Fotoempfänger umfassen. Insbesondere ist das Empfangselement dazu ausgebildet, das optische Signal, welches von den Sendeelementen ausgesendet wird, zu empfangen. Falls Leuchtdioden verwendet werden, können diese mit einem geringen Energieverbrauch betrieben werden. Zudem gewähren Leuchtdioden den Vorteil, dass die Sensoreinrichtung Bauraum sparend ausgebildet werden kann.
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Gemäß einer alternativen Ausführungsform sind zumindest zwei Sendeelemente und das zumindest eine Empfangselement dazu ausgelegt, die jeweiligen Signale induktiv zu übertragen. In diesem Fall können sowohl die zumindest zwei Sendeelemente als auch das zumindest eine Empfangselement jeweils eine Spule aufweisen. Somit kann das Signal induktiv zwischen den jeweiligen Sendeelementen und dem Empfangselement übertragen werden. Dabei kann das Signal als elektromagnetisches Feld bzw. als elektromagnetisches Signal übertragen werden.
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Gemäß einer alternativen Ausführungsform sind zumindest zwei Sendeelemente und das zumindest eine Empfangselement dazu ausgelegt, die jeweiligen Signale kapazitiv zu übertragen. In diesem Fall können sowohl die zumindest zwei Sendeelemente als auch das zumindest eine Empfangselement jeweils eine Elektrodenfläche aufweisen. Auf diese Weise kann das Signal kapazitiv zwischen den jeweiligen Sendeelementen und dem Empfangselement übertragen werden. Zwischen den jeweiligen Elektrodenflächen kann dann ein elektrisches Feld zur Signalübertragung ausgebildet werden.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist das Bedienelement abnehmbar an der Bedienelementaufnahme positionierbar und die Sensoreinrichtung ist dazu ausgelegt, den absoluten Drehwinkel bei einem Aufsetzen des Bedienelements auf die Bedienelementaufnahme zu bestimmen. Wie bereits erläutert, kann das Bedienelement an der Bedienelementaufnahme mittels Magnetkraft gehalten sein. Damit kann das Bedienelement von der Bedienelementaufnahme abgenommen werden und wieder aufgesetzt werden. Mittels der Sensoreinrichtung kann der absolute Drehwinkel bereits beim Aufsetzen des Bedienelements bestimmt werden. Ausgehend von dem beim Aufsetzen bestimmten Drehwinkel können dann die Drehwinkel bei einer anschließenden Drehung des Bedienelements bestimmt werden. Beispielsweise können die Drehwinkel inkrementell bestimmt werden.
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Ein erfindungsgemäßes Haushaltsgerät dient insbesondere zum Zubereiten von Lebensmitteln. Beispielweise kann das Haushaltsgerät als Backofen oder als Kochfeld ausgebildet sein. Das Haushaltsgerät umfasst eine erfindungsgemäße Bedienungsvorrichtung.
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Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, den Figuren und der Figurenbeschreibung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen, sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. Es sind somit auch Ausführungen von der Erfindung als umfasst und offenbart anzusehen, die in den Figuren nicht explizit gezeigt und erläutert sind, jedoch durch separierte Merkmalskombinationen aus den erläuterten Ausführungen hervorgehen und erzeugbar sind. Es sind auch Ausführungen und Merkmalskombinationen als offenbart anzusehen, die somit nicht alle Merkmale eines ursprünglich formulierten unabhängigen Anspruchs aufweisen. Es sind darüber hinaus Ausführungen und Merkmalskombinationen, insbesondere durch die oben dargelegten Ausführungen, als offenbart anzusehen, die über die in den Rückbezügen der Ansprüche dargelegten Merkmalskombinationen hinausgehen oder abweichen.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand schematischer Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
- 1 eine perspektivische Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Haushaltsgeräts;
- 2 eine schematische Darstellung einer Bedienvorrichtung des Haushaltsgeräts, welche ein Bedienelement und eine Sensoreinrichtung zum Erfassen eines absoluten Drehwinkels des Bedienelements aufweist;
- 3 eine Intensität von Signalanteilen, welche von einem Empfangselement der Sensoreinrichtung empfangen werden, in Abhängigkeit von dem Drehwinkel; und
- 4 die Bedienvorrichtung gemäß einer weiteren Ausführungsform in einer schematischen Darstellung.
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In den Figuren werden gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
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In 1 ist in einer schematischen Darstellung ein als Kochfeld ausgebildetes Haushaltsgerät 1 gezeigt. Das Kochfeld umfasst eine als Haushaltsgeräteplatte ausgebildete Kochfeldplatte 2, die aus Glas oder Glaskeramik ausgebildet sein kann. Auf einer Vorderseite 2a der Kochfeldplatte 2 sind in Anzahl, Position und Formgebung lediglich beispielhaft fünf Kochzonen 3, 4, 5, 6 und 7 dargestellt.
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Unter der Kochfeldplatte 2 sind in 1 nicht gezeigte Heizeinheiten angeordnet, um die Flächenbereiche der Kochzonen3 bis 7 beheizen zu können, wobei auf den Kochzonen 3 bis 7 Zubereitungsgefäße mit Speisen zur Zubereitung aufgestellt werden können. In dem Zusammenhang sind als Heizeinheiten beispielsweise sowohl Strahlungsheizkörper als auch Induktoren zu verstehen, bei denen entsprechend Energie zur Erwärmung der Speisen in Zubereitungsgefäßen eingebracht wird. Bei Induktoren werden, wie bekannt, die Kochzonen 3 bis 7 in Form des Materials der Kochfeldplatte nicht direkt aufgeheizt, sondern durch die elektromagnetische Wechselwirkung nur das Zubereitungsgefäß direkt erhitzt.
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Das Kochfeld 1 umfasst darüber hinaus eine Bedienvorrichtung 8, welche im Ausführungsbeispiel im vorderen Bereich der Kochfeldplatte 2 angeordnet ist. Die Bedienvorrichtung 8 umfasst eine Bedienelementaufnahme 9, welche im Ausführungsbeispiel in der Kochfeldplatte 2 angeordnet ist. In der Bedienelementaufnahme 9 ist ein Bedienelement 10 positionierbar. Das Bedienelement 10 ist im Ausführungsbeispiel scheibenförmig oder diskusförmig ausgestaltet und zerstörungsfrei lösbar und wieder aufsetzbar auf die Kochfeldplatte 2, insbesondere die Bedienelementaufnahme 9, ausgebildet.
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2 zeigt die Bedienvorrichtung 8 in einer schematischen Darstellung. Dabei ist einerseits das Bedienelement 10 gezeigt, welches um einen Drehwinkel α gedreht werden kann. Dabei ist das Bedienelement 10 auf der Vorderseite 2a des Kochfelds 2 angeordnet. An dem Bedienelement 10 ist eine Empfangselement 11 angeordnet. Dabei ist das Empfangselement 11 drehfest mit dem Bedienelement 10 verbunden. Auf einer Rückseite 2b des Kochfelds 2 befinden sich eine Mehrzahl von Sendeelementen 12a, 12b, 12c, 12d, 12e und 12f. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel befinden sich sechs Sendeelemente 12a bis 12f hinter dem Kochfeld 2, wobei die Sendeelemente 12a bis 12f entlang einer Kreislinie 14 angeordnet sind. Die Sendeelemente 12a bis 12f sind ortsfest zu dem Bedienelement 10 angeordnet und hinter dem Kochfeld 2 bzw. der Glasscheibe angeordnet. Die jeweiligen Sendeelemente 12a bis 12f dienen dazu, kontaktlos bzw. kabellos ein jeweiliges Signal 13a, 13b, 13c, 13d, 13e, 13f an das Empfangselement 11 zu übertragen. Als jeweiliges Signal 13a bis 13f wird den jeweiligen Sendeelementen 12a bis 12f jeweils ein optisches Signal ausgesendet. Dieses optische Signal wird insbesondere im infraroten Wellenlängenbereich ausgesendet. Dabei gelangen in die jeweiligen Signale 13a bis 13f durch das Kochfeld 2 hindurch zu dem Empfangselement 11, welches als Fotodiode ausgebildet ist. Die Sendeelemente 12a bis 12f und das Empfangselement 11 sind Teil einer Sensoreinrichtung 15 der Bedienvorrichtung 8.
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Dabei sind die Signale 13a bis 13f, die mit den jeweiligen Sendeelementen 12a bis 12f ausgesendet werden, eindeutig voneinander unterscheidbar. Zu diesem Zweck weisen die jeweiligen Signale 13a bis 13f unterschiedliche Codierungen auf. Hierzu können die jeweiligen Sendeelemente 12a bis 12f codiert angesteuert werden. Dabei ist es vorgesehen, dass die Steuercodes orthogonal sind. Von dem Empfangselement 11 wird ein Empfangssignal 16 empfangen, welches sich aus einem oder mehreren der ausgesendeten Signale 13a bis 13f zusammensetzt.
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3 zeigt die jeweilige Intensität I der von dem Empfangselement 11 empfangenen Signalanteile der Signale 13a bis 13f in Abhängigkeit von dem Drehwinkel α. Hierbei ist zu erkennen, dass sich die jeweiligen Signale 13a bis 13f entlang des Drehwinkels α zumindest bereichsweise überlagern. Dies bedeutet, dass die Sensoreinrichtung 15 so ausgelegt ist, dass das ausgesendete Licht zu einem geringen Teil auch in die Nachbar-LED-Felder gelangt. Auf Grundlage der Signale 13a bis 13f kann - wie nachfolgend näher erläutert - der absolute Drehwinkel α bestimmt werden. Dadurch, dass sich die Signale 13a bis 13f entlang des Drehwinkels α überlappen, kann der Drehwinkel α mittels Interpolation bestimmt werden. Das Empfangssignal 16, welches von dem Empfangselement 11 empfangen wird, ist eine gewichtete Überlagerung der Signale 13a bis 13f.
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4 zeigt die Bedienvorrichtung 8 gemäß einer weiteren Ausführungsform. Hier ist zu erkennen, dass die Bedienvorrichtung 8 bzw. die Sensoreinrichtung 15 eine Recheneinrichtung 17 umfasst. Die Recheneinrichtung 17 ist zur Datenübertragung mit dem Empfangselement 11 verbunden. Mit dem Empfangselement 11 kann ein elektrisches Signal bereitgestellt werden, welches das Empfangssignal 16 bzw. die empfangenen Signale 13a bis 13f beschreibt. Dieses elektrische Signal kann dann an die Recheneinrichtung 17 übertragen werden. Die Recheneinrichtung 17 umfasst ein erstes Filterelement 18 zum Filtern des elektrischen Signals. Das erste Filterelement 18 kann beispielsweise als Anti-Aliasing-Filter ausgebildet sein. Darüber hinaus umfasst die Recheneinrichtung 17 einen Analog-Digital-Wandler 19, welchem das gefilterte elektrische Signal zugeführt wird. Somit kann das elektrische Signal abgetastet werden.
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In einem Block 20 der Recheneinrichtung 17 erfolgt eine Decodierung des elektrischen Signals. Dabei wird ein Multiplizierer 21 verwendet, um das elektrische Signal mit den jeweiligen Codes der Signale 13a bis 13f einzeln zu multiplizieren. Somit können aus dem elektrischen Signal die jeweiligen Anteile bestimmt werden, welche die Signale 13a bis 13f beschreiben. Es kann also eine Kanaltrennung durchgeführt werden. Damit ist eine Information gewonnen, welches Sendeelement 12a bis 12f das Empfangselement 11 wie stark beleuchtet. Darüber lässt sich der aktuelle Drehwinkel bestimmen und zwar nicht nur quantisiert auf die Anzahl der Sendeelement 12a bis 12f, sondern es kann auch auf einfache Weise eine Interpolation mittels der unterschiedlichen ermittelten Teil-Lichtstärken erfolgen. Wie bereits im Zusammenhang mit 3 erläutert wurde, ist die Sensoreinrichtung 15 derart ausgestaltet, dass das ausgesendete Licht zu geringem Teil auch in Nachbar-LED-Felder gelangt, um eine Interpolation sinnvoll zu ermöglichen. Durch die Codierung der Signale 13a bis 13f und die anschließende Decodierung kann zudem verhindert werden, dass fälschlicherweise Streulicht berücksichtigt wird.
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Darüber hinaus kann es vorgesehen sein, dass ein Synchronisationssignal 22 an die Recheneinrichtung 17 bzw. den Block 20 übertragen wird. Dies ist vorliegend schematisch durch eine Linie veranschaulicht. Somit kann das Aussenden der Signale 13a bis 13f und das Empfangen des Empfangssignals 16 synchronisiert werden. Des Weiteren umfasst die Recheneinrichtung 17 ein zweites Filterelement 23, welches insbesondere als Filter und Dezimierer ausgebildet ist. Mit dem zweiten Filterelement 23 können die jeweiligen Produkte addiert werden. Diese Produkte beschreiben das abgetastete elektrische Signal oder einen Teil davon, das mit den jeweiligen Codes multipliziert wurde. Ferner kann ein Rauschen aus den Produkten entfernt werden. Dabei kann es vorgesehen sein, dass beispielsweise nicht jeder Abtastwert der Produkte berücksichtigt wird. Damit können die Produkte dezimiert werden.
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Des Weiteren umfasst die Recheneinrichtung 17 einen Vektor-Filter 24, welchem jeder Kanal getrennt zugeführt wird. Mithilfe des Vektor-Filters 24 wird aus den Werten der einzelnen Kanäle (Ergebnis von Block 20) wieder ein Gesamtwert berechnet. Dies erfolgt durch Multiplikation mit verschiedenen Einheitsvektoren und durch Summenbildung. Zum Bestimmen der Einheitsvektoren können auch die Positionen der Sendeelemente 12a bis 12f und/oder des Empfangselements 11 berücksichtigt werden. Der Ausgang des Vektor-Filters 24 beschreibt dann Vektoren in einem zweidimensionalen Raum. In den Block 25 kann dann der Drehwinkel α bestimmt werden. Zu diesem Zweck können unterschiedliche Algorithmen, wie beispielsweise der CORDIC-Algorithmus (Coordinate Rotation Digital Computer), verwendet werden.
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Somit kann der Drehwinkel α des Bedienelements 10 auf einfache und zuverlässige Weise bestimmt werden. Darüber hinaus kann die Sensoreinrichtung 15 Bauraum sparend bereitgestellt werden. Beispielweise wird an dem Bedienelement 10 bzw. dem Drehknopf extrem wenig Fläche benötigt. Die Sendeelemente 12a bis 12f an der Geräteinnenseite können zudem mit einem geringen Aufwand bereitgestellt werden. Die Sendeelemente 12a bis 12f können mit einem Prozessor oder mit einem Digital-Treiber angesteuert werden. Die Recheneinrichtung 17 kann zum Teil von einem Prozessor gebildet werden, welcher ohnehin im System verfügbar ist. Im Bereich des Bedienelements ist je nach Typ eventuell ein Vorverstärker und gegebenenfalls ein Analog-Digital-Wandler notwendig.
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Vorliegend wurde eine Sensoreinrichtung beschrieben, welche eine Mehrzahl von Sendeelementen 12a bis 12f an der Geräteinnenseite und ein Empfangselement 11 an dem Bedienelement 10 aufweist. Dabei kann auch eine Signalrichtungsumkehr bei der Verarbeitung vorgesehen sein. Statt mehrere Sendeelemente 12a bis 12f und ein Empfangselement 11 zu verwenden ist es möglich, mehrere Empfangselemente 11 und zumindest zwei Sendeelemente zu verwenden. Hierbei kann eine zusätzliche Hardware auf der Empfängerseite vorgesehen sein. Falls eine Interpolation verwendet wird, kann gegebenenfalls eine Kalibrierung erforderlich sein.
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Es kann auch vorgesehen sein, dass die Systemeinheiten ausgetauscht werden. Dabei kann es vorgesehen sein, dass die Sendeelemente 12a bis 12f an dem Bedienelement 10 angeordnet sind und das Empfangselement 11 hinter der Glasplatte in dem Haushaltsgerät 1 angeordnet wird. Dabei ist es erforderlich, dass die Sendeelemente 12a bis 12f drahtlos mit Energie versorgt werden. Es kann auch vorgesehen sein, dass die Sensoreinrichtung 15 eine Mehrzahl von Sendeelementen 12a bis 12f und eine Mehrzahl von Empfangselementen 11 aufweist. Auf diese Weise lässt sich eine höhere Auflösung erreichen. Dabei kann es vorgesehen sein, dass auch die Mehrzahl von Empfangselementen 11 entlang einer Kreislinie angeordnet sind.
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Grundsätzlich kann es auch vorgesehen sein, dass die Sendeelemente 12a bis 12f und/oder die Empfangselemente 11 entlang eines Abschnitts der Kreislinie 14 angeordnet sind. Dies bringt den Vorteil mit sich, dass mehr Bauraum hinter der Glasscheibe bzw. dem Kochfeld 2 zur Verfügung steht. Dadurch ergibt sich ein Designvorteil.
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Darüber hinaus kann es vorgesehen sein, dass anstatt der Lichtquellen und einem Lichtsensor eine induktive Übertragung zwischen den Sendeelementen 12a bis 12f und dem Empfangselement 11 vorgesehen ist. In diesem Fall können die Sendeelemente 12a bis 12f entsprechende Sendespulen und das Empfangselement 11 eine Empfangsspule aufweisen. Alternativ dazu kann eine kapazitive Übertragung verwendet werden. In diesem Fall können Sendeelektroden als Sendeelemente 12a bis 12f und eine Empfangselektrode als das Empfangselement 11 verwendet werden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Haushaltsgerät
- 2
- Kochfeldplatte
- 2a
- Vorderseite
- 2b
- Rückseite
- 3
- Kochzone
- 4
- Kochzone
- 5
- Kochzone
- 6
- Kochzone
- 7
- Kochzone
- 8
- Bedienvorrichtung
- 9
- Bedienelementaufnahme
- 10
- Bedienelement
- 11
- Empfangselement
- 12a bis 12f
- Sendeelement
- 13a bis 13f
- Signal
- 14
- Kreislinie
- 15
- Sensoreinrichtung
- 16
- Empfangssignal
- 17
- Recheneinrichtung
- 18
- Filterelement
- 19
- Analog-Digital-Wandler
- 20
- Block
- 21
- Multiplizierer
- 22
- Synchronisationssignal
- 23
- Filterelement
- 24
- Vektor-Filter
- 25
- Block
- I
- Intensität
- α
- Drehwinkel
