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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Elektronik mit Touch-Sensor und entsprechend damit verbundenem Touch-Sensorkontakt, der zur Übermittlung eines Touch-Sensorsignals als auch zu einer Strom- und/oder Datenübertragung verwendbar ist, und sie betrifft ein entsprechendes Verfahren dazu.
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Bekannt sind zahlreiche Geräte, die mit einem oder mehreren Touch-Sensoren ausgestattet sind, um dabei vorbestimmte Funktionen durch eine Annäherung oder einem Berühren mit einem Finger oder der Hand auszulösen. Wenn es sich dabei um Geräte handelt, die Akku-betrieben sind, dann wird dazu am Gerät eine separate und vom Touch-Sensor möglichst weit weg angeordnete Ladebuchse, wie beispielsweise eine USB-Buchse, eingebaut, die von außen leicht zugänglich ist und die ggf. auch durch ein herausnehmbares Gummielement wasserdicht abgedichtet ist.
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CN 109 424 890 A offenbart beispielsweise eine LED Lampe für eine Pflanzenkultivierung, die einen Touch-Sensor zu einer Ansteuerung und eine wiederaufladbare Batterie mit einer Ladebuchse aufweist, wobei die Ladebuchse in der LED Lampe entfernt vom und separat zum Touch-Sensor angeordnet ist.
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DE 32 15 666 A1 offenbart eine aufladbare Taschenlampe mit einer wiederaufladbaren Batterie, die über zwei elektrische Kontakte und einen Magnetschalter, der in einem daran angeschlossenen Ladegerät verbaut ist, geladen wird. Die Taschenlampe enthält einen Magneten zu einer magnetischen Ansteuerung des Magnetschalters.
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FR 2 506 895 A1 offenbart eine Taschenlampe, deren Leuchtmittel und Ladeschaltkreis jeweils über einen Reed-Schalter und einen dazugehörigen Magneten, der sich außerhalb der Taschenlampe befindet, angesteuert wird.
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Touch-Sensor-ICs sind an Ihrem Touch-Sensorsignaleingang, der mit einem Touch-Sensorkontakt verbunden ist, empfindlich auf Störsignale und detektieren die Annäherung oder das Berühren oftmals durch Detektion von Kapazitätsänderungen gegen Masse des Touch-Sensor-ICs und der Elektronik- oder des Geräts im Bereich von einigen Picofarad (pf). Dabei spielt die Grundkapazität des Touch-Sensorkontakts zur Masse eine wichtige Rolle, die möglichst nieder sein soll, um eine möglichst sensitive und sichere Detektion zu erhalten. Dies macht einen Einsatz der Touch-Sensoren oftmals schwierig, und es wird versucht, den oder die Touch-Sensorkontakt/e möglichst exponiert und weit weg von anderen Komponenten, wie beispielsweise einem Akku oder einer Stromzuleitung oder einer Ladebuchse anzuordnen.
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Wenn es sich um kleine Akku-betriebene Geräte handelt, kann die Platzierung der Ladebuchse noch schwieriger werden, und kleine Bauteile sind zudem auch oft schwierig zu montieren und gegeneinander abzudichten, wenn dies gefordert ist.
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Die Aufgabe der Erfindung, um die Nachteile aus dem Stand der Technik zu beseitigen, besteht daher in der Bereitstellung einer Geräteelektronik für ein kleines Akkubetriebenes Gerät mit einem Touch-Sensor dessen Touch-Sensorkontakt von einer Geräte-Masse und einem nahe angeordneten Ladekontakt kapazitiv möglichst gut getrennt sein soll und dessen elektronischer und mechanischer Aufbau inklusive Ladeanschluss möglichst einfach, kompakt und kostengünstig sein soll.
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Die vorstehende Aufgabe wird von einer Vorrichtung gemäß den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche 1 und 8 und einem Verfahren gemäß dem unabhängigen Anspruch 9 gelöst.
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Erfindungsgemäß wird eine Elektronik mit Touch-Sensor und entsprechend damit verbundenem Touch-Sensorkontakt zur Verfügung gestellt, wobei der Touch-Sensorkontakt sowohl zur Übermittlung eines Touch-Sensorsignals als auch zu einer Strom- und/oder Datenübertragung verwendbar ist. Die Elektronik mit Touch-Sensor umfassend:
- - den Touch-Sensorkontakt, der elektrisch mit einem Touch-Sensorsignaleingang eines Touch-Sensor-ICs der Elektronik verbunden ist, so dass das Touch-Sensor-IC bei einem vorbestimmten Annähern oder Berühren durch eine Hand reagiert und ein vorbestimmtes Ausgangssignal (3b) erzeugt; und
- - einen Magnetschalter, der einen ersten Magnetschalterkontakt aufweist, der mit dem Touch-Sensorkontakt elektrisch verbunden ist, und einen zweiten Magnetschalterkontakt aufweist, der zur Strom- und/oder Datenübertragung mit einer entsprechenden Strom- und/oder Datenleitung der Elektronik verbunden ist, wobei der Magnetschalter am Touch-Sensorkontakt angeordnet ist und ab einer vorbestimmten ersten Magnetfeldstärke den ersten und den zweiten Magnetschalterkontakt elektrisch schließt und unter einer vorbestimmten zweiten Magnetfeldstärke den ersten und den zweiten Magnetschalterkontakt elektrisch öffnet.
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Erfindungsgemäß ermöglicht es der am Touch-Sensor angebrachte Magnetschalter, dass der Touch-Sensorkontakt nicht nur zu einer Annäherungs- oder Berührungsdetektion verwendet werden kann, sondern dass über den Touch-Sensorkontakt auch ein Strom- oder Datensignal geleitet werden kann. Dabei ist der Magnetschalter bevorzugt so ausgebildet, in einem ersten Zustand bei einem Magnetfeld unterhalb der ersten Magnetfeldstärke die Strom- und/oder Datenleitung vom Touch-Sensorkontakt so gut abzukoppeln oder zu trennen, dass eine möglichst sensitive und sichere Detektion der Annäherung oder Berührung durch das Touch-Sensor-IC erfolgen kann. In anderen Worten ist der Magnetschalter unterhalb der ersten Magnetfeldstärke am Magnetschalter offen und nichtleitend zum zweiten Magnetschalterkontakt hin. Das jeweilige Magnetfeld mit der entsprechenden Magnetfeldstärke kann beispielsweise durch Annäherung eines Dauermagneten oder Elektromagneten am Magnetschalter erfolgen, wie dem Fachmann bekannt ist.
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Bevorzugt wird als Magnetschalter dabei ein Reed-Sensor oder Reed-Kontaktschalter eingesetzt, die im ersten Zustand, in dem der Magnetschalter nichtleitend ist, eine Koppelkapazität von nur wenigen pF oder unter einem pF aufweisen können. Somit lässt sich der Touch-Sensorkontakt während der Berührungsdetektion gut von der Strom- und/oder Datenleitung trennen. In einem zweiten Zustand ab der ersten Magnetfeldstärke wird der Magnetschalter geschlossen und leitend zwischen dem ersten und zweiten Magnetschalterkontakt, so dass über den Touch-Sensorkontakt und damit über die Strom- und/oder Datenleitung beispielsweise ein Strom oder Datensignal in die Elektronik geleitet werden kann. Dabei kann der Touch-Sensorkontakt beispielsweise genutzt werden das Gerät, in dem er eingebaut ist, zu laden, und es kann dadurch eine zusätzliche Ladebuchse entfallen. Insbesondere bei Geräten mit kleinen Abmaßen, wie beispielsweise einer Flaschen-Leuchte mit einem Durchmesser von 20 mm, die 20 mm aus einem Flaschenhals einer Flasche hervorsteht, ist wenig Platz vorhanden, sowohl einen Touch-Sensor als auch beispielsweise eine Ladebuchse oder einen Ladekontaktring vorzusehen, die leicht zugängliche sein sollte. Durch beengte Verhältnisse werden eine zum Touch-Sensor separate Ladebuchse oder ein separater Ladekontakt mechanisch aufwendig und schwierig in der Produktion, und es würde dadurch auch eine Basiskoppelkapazität des Touch-Sensorkontakts zur Masse des Touch-Sensor-ICs steigen. Der Fachmann weiß, dass die Basiskoppelkapazität des Touch-Sensorkontakts zur Masse möglichst gering und unter einem vorbestimmen Wert zu halten ist, um eine sensitive und sichere Detektion der Annäherung oder Berührung mit der Hand zu ermöglichen.
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Bevorzugt ist der Touch-Sensorkontakt eine Metallscheibe oder eine Metallkappe, die an einer Geräteoberfläche des Geräts angeordnet und damit verbunden ist. Bevorzugt ist der Touch-Sensorkontakt zur Geräteoberfläche hin abgedichtet gegen einen Durchlass von Wasser oder Feuchtigkeit.
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Bevorzugt kann der Magnetschalter aus einem Magnetsensor, wie beispielsweise einem Hall-Sensor, und einem Relais gebildet sein, wobei der Magnetsensor ein angelegtes Magnetfeld misst und direkt oder über weitere Schaltungskomponenten das Relais ansteuert.
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Bevorzugt ist der Magnetschalter ein Reed-Relais, das sowohl durch die Magnetfeldstärke als auch durch ein Stromsignal der Elektronik den ersten und zweiten Magnetschalterkontakt schließen kann. Durch das Stromsignal der Elektronik kann die Elektronik verhindern, dass bei einem schwankenden Magnetfeld der Magnetschalter ungewollt öffnet. Beispielsweise könnte damit von außen ein kurzzeitiges Magnetfeld mit mindestens der ersten Magnetfeldstärke angelegt werden, so dass über den Touch-Sensorkontakt das Strom- und/oder Datensignal in die Elektronik geleitet wird, worauf die Elektronik den Magnetschalter durch das Stromsignal so lange ansteuert und geschlossen hält, bis beispielsweise eine Strom- und/oder Datenübertragung beendet ist. Das Gleiche gilt auch für eine Schaltung wenn der Magnetschalter aus dem Magnetsensor, wie beispielsweise dem Hall-Sensor und dem Relais gebildet wird.
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Generell ist die erste und zweite Magnetfeldstärke so zu verstehen, dass sie ein Magnetfeld beschreibt, das auf den Magnetschalter einwirkt. Der Fachmann weiß dabei, dass es einen Hysterese-Effekt gibt, weshalb die zweite Magnetfeldstärke üblicherweise kleiner als die erste Magnetfeldstärke ist, die zum Schließen des Magnetschalters notwendig ist.
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Generell wird unter dem Strom- und/oder Datensignal verstanden, dass über den Touch-Sensorkontakt und den Magnetschalter der Strom geleitet werden kann, dass darüber das Datensignal geleitet werden kann, oder dass darüber beides, nämlich das Strom- und das Datensignal geleitet werden kann.
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Bevorzugt kann der Magnetschalter einen dritten Magnetschalterkontakt aufweisen, der als weiterer Schalt-Ausgang vom ersten Magnetschalterkontakt ausgebildet ist und mit dem Touch-Sensorsignaleingang des Touch-Sensor-ICs verbunden ist. Dabei ist der Magnetschalter als ein Umschalter des ersten Magnetschalterkontakts auf den zweiten oder den dritten Magnetschalterkontakt ausgebildet, und der dritte Magnetschalterkontakt wird zum ersten Magnetschalterkontakt hin ab der ersten Magnetfeldstärke geöffnet und unterhalb der zweiten Magnetfeldstärke geschlossen. Dadurch wird der Touch-Sensorsignaleingang im ersten Zustand mit dem Touch-Sensorsignaleingang des Touch-Sensor-ICs verbunden und im zweiten Zustand davon getrennt.
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Bevorzugt ist der zweite Magnetschalterkontakt mit einer Stromversorgung, die einen Akku als Teil der Elektronik umfasst, verbunden, wobei im zweiten Zustand bevorzugt der Akku über den Touch-Sensorkontakt aufladbar ist. Unter dem Akku wird allgemein eine weideraufladbare Batterie oder eine Serie von Batterie- oder Akkuzellen verstanden, die bevorzugt zur Stromversorgung des Geräts, in dem der Touch-Sensor eingebaut ist, verstanden. Dabei kann der zweite Magnetschalterkontakt über die Strom- und/oder Datenleitung direkt mit dem Akku verbunden sein, oder es können auch dazwischen noch Schaltelemente angeordnet sein, wie beispielsweise eine Ladeschaltung für den Akku, eine Diode, eine Schutzdiode, ein Varistor, ein Widerstand, eine Induktivität, ein Transistor oder Schalttransistor oder eine beliebige Kombination daraus.
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Bevorzugt kann zwischen dem Touch-Sensorkontakt und der Masse auch ein Überspannungsschutzelement, wie beispielsweise ein Varistor, geschaltet sein, um Überspannungen wie beispielsweise elektrostatische Entladungen abzufangen. Es versteht sich, dass das Überspannungsschutzelement bevorzugt eine möglichst kleine Kapazität aufweisen soll. Zur Klarheit wird unter der Masse eine Elektronik-Masse oder ein Grundpotential oder die Masse des Touch-Sensor-ICs verstanden, was dem Fachmann bekannt ist.
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Bevorzugt kann zwischen dem Touch-Sensorkontakt und dem Touch-Sensorsignaleingang am Touch-Sensor-IC auch ein erstes Kopplungselement geschaltet sein, wie beispielsweise ein Widerstand, eine Kapazität, ein Überspannungsschutzelement oder dergleichen, die, wie der Fachmann weiß, seriell oder auch parallel angeordnet sein können. Das erste Koppelelement dient bevorzugt dazu, den Touch-Sensorsignaleingang des Touch-Sensor-ICs entsprechend Datenblattvorgaben des Touch-Sensor-ICs für eine Ankopplung des Touch-Sensorkontakts an das Touch-Sensor-IC optimal anzukoppeln und anzupassen. Dabei kann das erste Koppelelement unter anderem auch eine kapazitive Kopplung des Touch-Sensorsignaleingangs zur Masse hin vorsehen oder eine Überspannungsschutzschaltung. Solche Beschaltungen sind Stand der Technik.
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Bevorzugt ist der Magnetschalter unterhalb dem Touch-Sensorkontakt zu einer Geräteinnenseite hin angeordnet. Alternativ kann der Magnetschalter aber auch seitlich neben dem Touch-Sensorkontakt angeordnet sein oder an einer anderen Stelle im Gerät, in dem der Touch-Sensor verbaut ist, wie beispielsweise unter dem Gerät, das, wenn es auf einer magnetischen Unterlage angeordnet wird, in den zweiten Zustand übergeht, bei dem der Magnetschalter geschlossen wird.
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Erfindungsgemäß wird auch ein akkubetriebenes Gerät mit dem Touch-Sensor, wie oben beschrieben, und ein Ladeadapter bereitgestellt, wobei
- - der Touch-Sensorkontakt an einer Oberfläche des Geräts angeordnet ist;
- - der Ladeadapter sowohl getrennt vom Gerät frei beweglich ist, als auch ausgebildet ist, mit dem Gerät über dem Touch-Sensorkontakt durch ein Aufstecken oder Aufsetzen mechanisch und elektrisch verbindbar zu sein, um dabei den verbundenen Zustand herzustellen;
- - der Ladeadapter den Magneten aufweist, der darin so angeordnet und ausgebildet ist, dass er am Magnetschalter mindestens die vorbestimmte erste Magnetfeldstärke erzeugt, wenn der Ladeadapter mit dem Gerät verbundenen ist;
- - der Ladeadapter einen ersten Kontakt aufweist, der im verbundenen Zustand mit dem Touch-Sensorkontakt elektrisch verbunden ist, und einen zweiten Kontakt aufweist, der im verbundenen Zustand mit einem Massekontakt des Touch-Sensors elektrisch verbunden ist; und
- - im verbundenen Zustand über den ersten und zweiten Kontakt und dementsprechend über den Touch-Sensorkontakt und den Massekontakt vom Ladeadapter in das Gerät ein Ladestrom fließt, der den Akku auflädt.
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Zur Klarheit kann unter dem Magneten allgemein sowohl ein einzelner Magnet als auch eine Anordnung von Magneten verstanden werden, der/die im Ladeadapter verbaut sind. Der Magnet kann allgemein einen oder mehrere Elektromagneten und/oder einen oder mehrere Permanentmagneten umfassen.
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Bevorzugt ist der Magnet im Ladeadapter so angeordnet und ausgebildet, dass der Ladeadapter magnetisch vom Gerät angezogen wird. Bevorzugt umfasst das Gerät dabei ein Magnetelement mit para- oder ferromagnetischen und/oder weichmagnetischen Eigenschaften, um den Ladeadapter magnetisch anzuziehen oder davon angezogen werden zu können. Bevorzugt ist dabei der Touch-Sensorkontakt selbst das Magnetelement oder ein Teil davon. Alternativ bevorzugt kann der Ladeadapter und das Gerät aber auch ausgebildet sein, beispielsweise durch eine Steckverbindung oder Schraubverbindung oder durch ein Gewicht des Ladeadapters mit dem Gerät den mechanisch verbundenen und lösbaren Zustand zu erzeugen. Bevorzugt ist die Verbindung zwischen dem Ladeadapter und dem Gerät eine magnetische Verbindung, eine Steckverbindung oder eine Schraubverbindung, die manuell leicht verbindbar und lösbar ist.
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Ein erfindungsgemäßes Verfahren zu einer Strom- und/oder Datenübertragung zu dem Gerät mit dem Touch-Sensor, der den Touch-Sensorkontakt aufweist, und über den sowohl das Touch-Sensorsignal als auch der Strom und/oder die Daten übertragen werden, umfasst folgende Schritte:
- - zur Detektion des Touch-Sensorsignals durch das Touch-Sensor-IC:
- Bereitstellen oder Herstellen der elektrischen Verbindung des Touch-Sensorkontakts mit dem Touch-Sensorsignaleingang des Touch-Sensor-ICs, und
- Öffnen einer weiteren elektrischen Verbindung zwischen dem Touch-Sensorkontakt und einer Strom- und/oder Datenleitung zur Elektronik, über die der Strom und/oder die Daten zur Elektronik übertragen werden;
- - zur Strom- und/oder Datenübertragung:
- Schließen der weiteren elektrischen Verbindung zwischen dem Touch-Sensorkontakt und der Strom- und/oder Datenleitung und Übertragung des Stroms und/oder der Daten zwischen dem Touch-Sensorkontakt und der Elektronik.
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Bevorzugt wird zum Öffnen und Schließen der weiteren elektrischen Verbindung zwischen dem Touch-Sensorkontakt und der Strom- und/oder Datenleitung der Magnetschalter geschaltet. Bevorzugt ist der Magnetschalter am oder unter dem Touch-Sensorkontakt angeordnet und so ausgebildet ist, dass der Magnetschalter die weitere elektrische Verbindung ab der vorbestimmten ersten Magnetfeldstärke schließt und unter der vorbestimmten zweiten Magnetfeldstärke wieder öffnet. Alternativ bevorzugt kann der Magnetschalter auch an einer anderen Stelle entfernt vom Touch-Sensorkontakt angeordnet sein, wie beispielsweise an einer Unterseite des Geräts, das auf einen magnetischen Untersatz stellbar ist, um so den Magnetschalter zu schließen.
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Zur Klarheit wird unter dem Öffnen einer elektrischen Verbindung verstanden, dass die Verbindung getrennt wird. Zur Klarheit wird unter dem Schließen einer elektrischen Verbindung verstanden, dass die Verbindung hergestellt und damit elektrisch leitend wird. Zur Klarheit wird bei dem Wortlaut „unter dem Touch-Sensorkontakt“ ein Ort verstanden, der sich unter der äußeren Oberfläche des Touch-Sensorkontakts und also in einem Geräteinneren befindet. Zur Klarheit wird unter der Magnetfeldstärke auch ein Magnetfeld verstanden, das die Magnetfeldstärke bevorzugt am Magnetschalter besitzt. Der Fachmann weiß, dass dabei eine Magnetfeldstärke gemeint ist, die am Magnetschalter gemäß Datenblatt Magnetschalter vorliegt.
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Ein besonderer Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass über nur ein in ein Gerätegehäuse mechanisch und elektrisch eingebautes Element und bei einem metallischen Gehäuse oder einem Massekontakt, sowohl die Touch-Detektion des Annäherns oder Berührens mit der Hand als auch eine Strom- oder Datenübertragung mit dem Gerät erfolgen kann. Dies vereinfacht insbesondere bei kleinen Geräten mit beispielsweise 20 mm Durchmesser eine mechanische Konstruktion mit ansonsten mindestens einem weiteren Kontakt, ein Abdichten gegen Wasser und Feuchtigkeit und senkt somit die Gerätekosten oder macht dies überhaupt erst möglich.
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Bei dem Gerät mit beispielsweise einem Aluminiumgehäuse und beispielsweise einem Durchmesser von 20 mm, und einer in der Regel notwendigen Touch-Sensor-Fläche mit Durchmesser von 12 mm bleibt nur noch ein Randbereich von jeweils 4 mm übrig für einen andernfalls im Stand der Technik notwendigen zusätzlichen Strom- und/oder Datenkontakt mit jeweiligen Isolationsringen; der mechanische Aufwand im Stand der Technik wäre groß und kostentreibend. Bei der vorliegenden Erfindung kann das mechanische Design vereinfacht, besser gedichtet werden und senkt die Kosten auf einfach Weise.
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Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht in beispielsweise einer einfachen Nachprogrammierung eines Mikroprozessors über den Touch-Sensorkontakt und die Strom- und/oder Datenleitung. Dabei können Daten nach bekannten Verfahren über die Strom- und/oder Datenleitung beispielsweise seriell übertragen werden, zugleich oder zudem kann ein vorbestimmter Programmierzustand in der Elektronik durch eine vorbestimmte Signalspannung oder durch vorbestimmte Signalsequenzen erzeugt werden, wie dem Fachmann bekannt ist.
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Bevorzugte Ausführungsformen gemäß der vorliegenden Erfindung sind in nachfolgenden Zeichnungen und in einer detaillierten Beschreibung dargestellt, sie sollen aber die vorliegende Erfindung nicht ausschließlich darauf begrenzen.
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Es zeigen
- 1 eine elektronische Schaltung mit einem Touch-Sensor, der einen Touch-Sensorkontakt umfasst, der über ein erstes Kopplungselement, der einen Koppelkondensator als ein kapazitives Kopplungselement enthält, an einen Touch-Sensorsignaleingang eines Touch-Sensor-ICs angeschlossen ist, wobei am Touch-Sensorkontakt ein Magnetschalter angeschlossen ist, der je nach Schaltzustand eine Verbindung zu einer Elektronik oder wie hier dargestellt über ein zweites Kopplungselement zu einem Akku herstellt;
- 2 ein Gerät mit einem Teil der elektronischen Touch-Sensor-Schaltung und im Wesentlichen mit dem Touch-Sensorkontakt, dem Touch-Sensor-IC und dem Magnetschalter, wobei auf das Gerät ein Ladeadapter mit einem integrierten Permanentmagnet aufgesetzt ist, der den Magnetschalter schließt; und
- 3 ein anderes Gerät mit einem Teil der elektronischen Touch-Sensor-Schaltung, wie in 2, und mit dem darauf aufgesetzten Ladeadapter, wobei sich der mechanische Aufbau und die elektronische Touch-Sensor-Schaltung von 2 im Wesentlichen dadurch unterscheidet, dass das kapazitive Kopplungselement durch eine weitere Kontaktscheibe mit dem Touch-Sensorkontakt und einer Isolationsschicht dazwischen gebildet wird.
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Detaillierte Beschreibung von Ausführungsbeispielen
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1 zeigt eine erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, die einen Touch-Sensor mit einer elektronischen Schaltung aufzeigt, die folgendes umfasst:
- - einen Touch-Sensorkontakt 1, der mit einem Touch-Sensorsignaleingang 3a eines Touch-Sensor-ICs 3 gekoppelt ist. Die Kopplung wird hierbei allgemein bevorzugt durch ein erstes Kopplungselement 2 vorgenommen. Das erste Kopplungselement umfasst dabei bevorzugt ein kapazitives Kopplungselement 2a, wie beispielsweise einen Kondensator oder eine Kondensatorplatte zum Touch-Sensorkontakt 1, wie in 3 dargestellt. Das Kopplungselement 2 kann auch einen seriellen Widerstand und/oder eine Induktivität umfassen. Das Kopplungselement 2 kann auch ein Schutzelement gegen elektrostatische Überspannungen gegen Masse GND oder Geräte-Masse umfassen, wie beispielsweise eine ESD-Schutzdiode oder einen Varistor, mit möglichst kleiner Kapazität. Ebenso kann das Kopplungselement 2 auch weitere elektronische Schaltungskomponenten, wie beispielsweise Koppel-, Anpassungs- und/oder Schutzschaltungselemente umfassen, wie im Stand der Technik bekannt.
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Erfindungsgemäß umfasst der Touch-Sensor einen Magnetschalter 5 mit einem ersten 5a und einem zweiten Magnetschalterkontakt 5b, die normal ohne anliegendes Magnetfeld offen sind und ab einer ersten Magnetfeldstärke geschlossen werden und leiten und danach unter einer zweiten Magnetfeldstärke wieder öffnen und nicht leiten. Durch einen Hysterese-Effekt ist die zweite Magnetfeldstärke in der Regel kleiner als die erste Magnetfeldstärke. Der erste Magnetschalterkontakt 5a ist mit dem Touch-Sensorkontakt 1 verbunden, wobei der zweite Magnetschalterkontakt 5b mit einer Strom- und/oder Datenleitung der Elektronik verbunden ist, die, wie dargestellt, einen Akku 7 aufweisen kann. Bevorzugt kann zwischen dem ersten Magnetschalterkontakt 5a und der Masse GND auch ein elektrostatisches Schutzelement angeordnet sein, wie beispielsweise ein Varistor mit einer möglichst kleinen Kapazität. Die Strom- und/oder Datenleitung zur Elektronik kann ein zweites Kopplungselement 6 umfassen, wie beispielsweise eine Diode, eine Schutzdiode, eine ESD-Diode, einen Varistor, ein anderes Schutzelement gegen elektrostatische Überspannungen oder Überspannungen allgemein, einen Schalttransistor oder ein oder andere elektronische Bauteile, die der Fachmann anforderungsgemäß einsetzen würde.
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Zur Klarheit ist unter dem Begriff Kapazität in der Regel eine elektronische Koppelkapazität zu verstehen, beispielsweise mit der Einheit pF oder nF oder µF.
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Im vorliegenden Beispiel der Schaltung nach
1 ist der zweite Magnetschalterkontakt
5b über eine optionale Gleichrichterdiode als dem zweiten Kopplungselement
6 mit einem Akku
7 gekoppelt, so dass der Akku
7 von außen über den Touch-Sensorkontakt
1 gegen Masse
GND geladen werden kann, wenn der Magnetschalter
5 durch Anlegen der ersten Magnetfeldstärke am Magnetschalter
5 geschlossen wird. Die Masse
GND ist dabei bevorzugt mit einem Gerätegehäuse des Geräts verbunden, so dass nur das Gerätegehäuse und der Touch-Sensorkontakt
1 zu kontaktieren sind. Über den Touch-Sensorkontakt
1 und das Touch-Sensor-IC
3 kann, wie dargestellt, über einen Touch-Sensor-IC-Ausgang
3b beispielsweise eine LED
4 angesteuert werden. Das Touch-Sensor-IC
3 kann dabei allgemein ein spezielles dafür vorgesehenes IC oder ein Mikrokontroller mit entsprechender Programmierung sein, bei dem beispielsweise auch zwei oder mehr Kontakte zu dem Touch-Sensorsignaleingang
3a zusammengefasst sein können. Unter dem Gerät wird eine Vorrichtung verstanden, in dem der Touch-Sensor mit dem Touch-Sensorkontakt
1 eingebaut ist. Das Gerät kann dabei beispielsweise eine Leuchte eine Lampe oder ein anderes Gerät mit Touch-Sensor-Funktion sein. Beispielsweise ist das Gerät eine Stableuchte wie offenbart in
DE 10 2015 119 767 A1 , oder wie offenbart in
DE 20 2010 015 591 U1 , oder wie offenbart in
DE 10 2014 112 265 A1 .
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In 2 ist ein Teil eines Geräts mit einem wesentlichen Teil der elektronischen Touch-Sensor-Schaltung aus 1 dargestellt, wobei das Gerät beispielsweise eine Stableuchte ist, wie oben beschrieben. Dabei umfasst das Gerät einen bevorzugt zylindrischen Massekontakt 8, der gleichzeitig ein oberes Gehäuseteil ist und mit der Masse GND verbunden ist. Beispielsweise ist der obere Gehäuseteil ein Deckelgehäuseteil der bevorzugt zylindrischen Stableuchte. An einer oberen Stirnseite des oberen Gehäuseteils mit dem zylindrischen Massekontakt 8 ist zentrisch auch zu einer Längsachse des Geräts der Touch-Sensorkontakt 1 ausgebildet und angeordnet, zwischen dem und dem zylindrischen Massekontakt 8 ein Isolationsring angeordnet ist.
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In 2 ist des Weiteren ein Ladeadapter 10 dargestellt, der auf der Stirnseite des Geräts fast, aber nicht ganz aufsitzt. Würde der Ladeadapter 10 ganz auf dem Gerät aufsitzen, dann hätte ein Ladekontakt 11a mit einem darin angeordneten Magnet 11 mechanischen und elektrischen Kontakt zum Touch-Sensorkontakt 1. Bevorzugt ist der Magnet 11 im Ladeadapter 10 zentrisch zu dem Touch-Sensorkontakt 1 angeordnet, unter dem bevorzugt der Magnetschalter 5 angeordnet ist. In der Darstellung ist der Ladeadapter 10 schon so nahe am Magnetschalter 5, dass der Magnetschalter 5 schon geschlossen ist. Ein zweiter Kontakt 12 im Ladeadapter 10, der bevorzugt ein Federkontakt oder Stiftfeder- oder POGO-Kontakt ist, ist so angeordnet, sich in einem vollständig aufgesezten oder verbundenen Zustand des Ladeadapters 10 mit dem Gerät mit dem Massekontakt 8 elektrisch zu verbinden. Im verbundenen Zustand hat der Ladekontakt 11a elektrisch Verbindung mit dem Touch-Sensorkontakt 1. Bevorzugt ist im Ladeadapter 10 auch eine Ladeschaltung 13 angeordnet, die über eine Stromversorgungsleitung 14 den entsprechenden Strom über den zweiten Kontakt 12 und den Ladekontakt 11a in das Gerät einkoppelt. Bevorzugt ist der Magnet 11 ein Permanentmagnet, und bevorzugt ist der Touch-Sensorkontakt 1 aus einem magnetischen Material, wie beispielsweise aus einem weichmagnetischen Material.
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In 3 ist das Gerät und die Ladeschaltung 10 nach 2 im verbundenen Zustand dargestellt, wobei unter dem Touch-Sensorkontakt 1 und isoliert dazu ein kapazitives Kopplungselement 2a angeordnet ist, über das die Verbindung zwischen dem Touch-Sensorkontakt 1 und dem Touch-Sensorsignaleingang 3a des Touch-Sensor-ICs 3 hergestellt wird. In diesem Zusammenhang wird zur Klarheit auch mitgeteilt, dass eine Verbindung oder elektrische Verbindung nicht nur als eine galvanische Verbindung gesehen wird, sondern auch als eine Verbindung über kapazitive Koppelelemente, wie beispielsweise dem kapazitiven Kopplungselement 2a.
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Insbesondere ist auch denkbar, dass der Touch-Sensor mit dem Touch-Sensor-IC 3, dem Touch-Sensorkontakt 1 und dem Magnetschalter 5 als ein elektronisches oder elektromechanisches Bauelement ausgebildet sind. Es ist auch denkbar, dass der Touch-Sensor im Wesentlichen nur mit dem Touch-Sensorkontakt 1 und dem Magnetschalter 5 als ein elektronisches oder elektromechanisches Bauelement ausgebildet sind, das dann mit dem Touch-Sensor-IC 3 und der Elektronik verbunden werden kann.
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Zur Klarheit werden unter den Merkmalen „oben“ und „unten‟ relative Ortsangaben in senkrechter Richtung verstanden, so wie in den Figuren dargestellt.
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Zur Klarheit sei auch angemerkt, dass unbestimmte Artikel in Verbindung mit einem Gegenstand oder Zahlenangaben, wie beispielsweise „ein“ Gegenstand den Gegenstand nicht zahlenmäßig auf genau einen Gegenstand begrenzt, sondern, dass damit gemeint ist, dass mindestens „ein“ Gegenstand damit gemeint ist. Dies gilt für alle unbestimmten Artikel wie beispielsweise „ein“, „eine“ usw.
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Es versteht sich, dass wenn ein Element als „auf“ einem anderen Element angebracht, damit „verbunden“, „gekoppelt“ oder „in Kontakt“ zu sein bezeichnet wird, das Element sich dann direkt auf dem anderen Element befinden, damit verbunden oder gekoppelt sein kann, oder dass außerdem dazwischenliegende Elemente vorhanden sein können, die entweder nur dazwischen liegen oder das Element mit dem anderen Element verbinden oder koppeln oder in Kontakt halten. Wenn hingegen ein Element als „direkt auf“ einem anderen Element, damit „direkt verbunden“, „direkt gekoppelt“ oder „direkt in Kontakt“ bezeichnet wird, ist zu verstehen, dass keine dazwischenliegenden Elemente vorhanden sind. In ähnlicher Weise ist, wenn ein erstes Element als „in elektrischem Kontakt‟ mit einem zweiten Element oder damit „elektrisch gekoppelt“ bezeichnet wird, eine elektrische Bahn vorhanden, der den Stromfluss zwischen dem ersten Element und dem zweiten Element ermöglicht. Die elektrische Bahn kann Kondensatoren, gekoppelte Induktivitäten und/andere Elemente einschließen, die auch ohne direkten Kontakt zwischen den leitenden Elementen einen Stromfluss ermöglichen.
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Obwohl die Ausdrücke „erstes“, „zweites“ usw. hierin verwendet werden können, um verschiedene Elemente, Komponenten, Bereiche und/oder Abschnitte zu bezeichnen, sind diese Elemente, Komponenten, Bereiche und/oder Abschnitte nicht durch diese Ausdrücke beschränkt. Die Ausdrücke werden nur verwendet, um ein Element eine Komponente, einen Bereich oder Abschnitt von einem anderen Element einer anderen Komponente, einem anderen Bereich oder Abschnitt zu unterscheiden. Daher kann ein erstes Element, eine erste Komponente, ein erster Bereich oder Abschnitt, die unten behandelt sind, als zweites Element, zweite Komponente, zweiter Bereich oder Abschnitt bezeichnet werden, ohne von den Lehren der vorliegenden Erfindung abzuweichen.
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Zum Begriff „umfassen“ sei zur Klarheit gesagt, dass wenn ein erster Vorrichtungsteil einen zweiten Vorrichtungsteil umfasst, dies bedeutet, dass der erste Vorrichtungsteil den zweiten Vorrichtungsteil „aufweist“ und nicht notwendigerweise anordnungsmäßig umschließt, wenn es sich nicht beispielsweise um eine Beschreibung einer lagemäßigen und formenmäßigen Anordnung handelt.
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Weitere mögliche Ausbildungsformen sind in den folgenden Ansprüchen beschrieben. Insbesondere können auch die verschiedenen Merkmale der oben beschriebenen Ausführungsformen miteinander kombiniert werden, soweit sie sich nicht technisch ausschließen.
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Die In den Ansprüchen genannten Bezugszeichen dienen nur der besseren Verständlichkeit und beschränken die Ansprüche in keiner Weise auf die in den Figuren dargestellten Formen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Touch-Sensorkontakt
- 2
- erstes Kopplungselement
- 2a
- kapazitives Kopplungselement
- 2b
- weiteres Kopplungselement
- 3
- Touch-Sensor-IC
- 3a
- Touch-Sensorsignaleingang
- 3b
- Touch-Sensor-IC-Ausgang
- 4
- LED
- 5
- Magnetschalter oder Reed-Kontakt
- 5a
- erster Magnetschalterkontakt
- 5b
- zweiter Magnetschalterkontakt
- 6
- zweites Koppelelement
- 7
- Akku
- 8
- Massekontakt
- 9
- Isolationsring
- 10
- Ladeadapter
- 11
- Magnet
- 11a
- Ladekontakt
- 12
- zweiter Kontakt
- 13
- Ladeschaltung
- 14
- Stromversorgungsleitung
- GND
- Massekontakt
