DE10314315B4 - Bedienelement - Google Patents

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Abstract

Bedienelement, bestehend aus einem Drehknopfoberteil (2) und einem Drehknopfunterteil (3), sowie einem im Bedienelement (1) integrierten Lichtleiter (4), in den Licht einer unterhalb des Lichtleiters (4) befindlichen Lichtquelle (7) einkoppelbar ist, dadurch gekennzeichnet,
– dass der Lichtleiter (4) zur Ausleuchtung mindestens des Drehknopfoberteils (2) drehbar im Drehknopfunterteil (3) aufgenommen ist und
– dass der Lichtleiter (4) von der im Drehknopfunterteil (3) angeordneten Lichtquelle (7) bis an das Drehknopfoberteil (2) reicht und
– dass das Licht der im Drehknopfunterteil (3) angeordneten Lichtquelle (7) unmittelbar in den Lichtleiter (4) einkoppelbar ist und
– dass an den Lichtleiter (4) eine Lichtverteilung (5) in Form einer Codierscheibe angeformt ist, wodurch das Licht der Lichtquelle (7) zusätzlich zu mindestens zwei im Drehknopfunterteil (3) angeordneten Empfängern (8, 9) weiterleitbar ist und
– dass mittels des Drehknopfoberteils (2) der Lichtleiter (4) und die Codierscheibe drehbar ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Bedienelement nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
  • Bekannte Bedienelemente oder auch Drehsteller etc. basieren auf dem Prinzip des Signalabgriffs über Kontaktfedern.
  • Einen Drehschalter bzw. Drehsteller beschreibt die DE 199 64 133 A1 , wobei der Drehschalter an seinem Drehknopfunterteil eine Schleiferplatte aufweist. Über Kontaktfedern an einer Grundplatte werden die entsprechenden Signale abgegriffen. Die Ausleuchtung des Drehknopfoberteils erfolgt über einen im Drehknopfoberteil geführten, starr angebrachten Lichtleiter.
  • Aus der DE 199 43 589 A1 ist ein Lichtleiterpilz bekannt, in den Licht einer Lichtquelle mittig in den Pilz eingekoppelt und über diesen zu einer Skala geführt wird.
  • In der US-Patentanmeldung 2002/0097569 A1 wird ein Bedienelement offenbart, in das Lichtleiter integriert sind, durch die sowohl die Stirnseite des Bedienelementes als auch dessen Umgebung beleuchtet wird.
  • Neben magneto-resitiven oder induktiven/kapazitiven Bedienelementen sind auch optoelektronische Schalter bekannt.
  • Die DE 38 03 529 C2 offenbart einen optischen Sensor, bei dem von einer Lichtquelle und einer Hilflichtquelle erzeugtes Licht in einem System von optischen Wellenleitern aufgeteilt wird. Ein Teil des Lichts dient zur Betriebsanzeige des Sensors. Ein weiterer Teil des Lichts wird einem Einstellteil zugeführt, dessen Reflektionseigenschaften je nach Position des Einstellteils variieren.
  • Aus der DE 296 05 163 U1 ist ein Bedienelement insbesondere für eine Kochstellensteuerung bekannt, das auf ein Glaskeramikkochfeld aufgesetzt wird und durch einen eingebetteten Lichtwellenleiter das von einer auf der gegenüberliegenden Seite der Glaskeramikscheibe angeordneten Lichtquelle ausgesendete Licht umlenkt.
  • In der DE 43 36 729 A1 wird ein optischer Schalter, ein Wippschalter, vorgeschlagen, der aus einer Lichtquelle sowie einem photoelektrischen Wandlerelement besteht. Angestrebt wird, dass durch ein einziges Bauteil eine ausreichende Beleuchtung des Betätigungsorgans sowie der Schaltvorgang des optischen Schalters selbst vorgenommen wird. Nachteilig ist der komplexe Aufbau eines solchen Schalters.
  • Ein optischer Encoder mit dreifacher Photodiode wird in der DE 199 63 809 C2 offenbart, wobei insbesondere auf die Auswertung bzw. Signalverarbeitung eingegangen wird.
  • In der DE 36 32 084 A1 wird der Aufbau eines optischen Encoders und insbesondere die Anordnung von Sendern und Empfängern zueinander beschrieben. Sender und Empfänger liegen sich hierbei gegenüber.
  • Aus der DE 100 62 687 A1 ist ein Steller zur Veränderung einer aktuellen Einstellung zumindest zweier zugeordneter Funktionen insbesondere eines Kraftfahrzeuges bekannt.
  • Die DE 196 17 164 A1 beschreibt einen Schalter, insbesondere Drehschalter, der einen Kontaktbrücken-Schleifer besitzt, durch den codierte Kontaktbahnen einer Codier-Kontaktscheibe je Einstellendlage ein spezifisch codiertes elektrisches Signal-Muster generiert.
    •
  • Die Erfindung stellt sich die Aufgabe, einen Drehsteller bzw. ein Bedienelement aufzuzeigen, bei dem mit möglichst wenigen Mitteln die Bewegungs- und Richtungsinformation eines Drehknopfes erkannt und an eine nachfolgende Elektronik weitergegeben wird.
  • Gelöst wird die Aufgabe durch die Merkmale des Patentanspruchs 1.
  • Der Erfindung greift die Idee auf, eine vorhandene Lichtquelle/LED, welche zur Ausleuchtung seines Drehknopfes und/oder einer Symbolik einer Blende im Nachtdesign benötigt wird, als Teil eines Encoders zur Ermittlung der Bewegungs- und Richtungsinformation des Drehstellers bzw. Bedienelements zu verwenden.
  • Vorgesehen ist dabei in der bevorzugten Ausführung, den durch die Abstrahlcharakteristik der Lichtquelle festgelegten, nicht für die Ausleuchtung verwendbaren Strahlenbereich als Sendesignal des Encoders zu verwenden. Dieses Lichtsignal wird in einen Lichtverteiler eingekoppelt und an wenigstens zwei Empfängern weitergegeben, die vorzugsweise in gleicher Ebene wie die Lichtquelle und auf der selben Leiterplatine angebracht sind. An den wenigstens zwei Empfängern wird ein digitales Bitmuster, beispielsweise Gray-Code, erzeugt, welches in einer nachfolgenden Elektronik weiterverarbeitet wird.
  • Die vorhandene Lichtquelle, der Lichtverteiler sowie die Empfänger bilden den optischen Encoder (Schalter) des Bedienelements bzw. Drehstellers.
  • Der Lichtverteiler wird, vorzugsweise zusammen mit dem Lichtleiter, ähnlich wie ein Lichtrotor in die Richtung bewegt, in die der Drehknopf verdreht wird.
  • Mittels definierter Lichtabschottung auf wenigstens zwei, phasenversetzte Phototransistoren oder -dioden wird die Encoderfunktion realisiert.
  • Die Übertragung der Drehinformation durch das Lichtsignal auf die Empfänger ermöglicht den Aufbau mit großen Toleranzen. Eine Beeinflussung des Drehmomentes am Drehknopf wird ebenfalls eliminiert.
  • Insbesondere bei Drehstellern als Incrementgeber kann die einfache Ausführung Anwendung finden.
  • Mit der gleichen Anordnung lassen sich zudem durch weitere Empfänger und vorzugsweise weiteren Codierscheiben noch weitere Schaltaufgaben realisieren.
    •
  • Anhand eines Ausführungsbeispiels mit Zeichnung soll die Erfindung näher erläutert werden.
  • Es zeigt:
  • 1 einen Drehsteller mit einer Lichtverteilerführung in einer Schnittdarstellung,
  • 2 eine Draufsichtdarstellung auf eine Lichtverteilerführung mit Sender und Empfängern (einfache Ausführung),
  • 3 eine zeichnerische Darstellung der einzustellenden Rastpunkte,
  • 4 eine tabellarische Codierung der Rastpunkte aus 3,
  • 5 eine weitere Lichtscheibe.
  • In 1 ist ein Bedienelement bzw. eine Drehsteller 1, bestehend aus einem hier angedeuteten Drehknopfoberteil 2 sowie einem Drehknopfunterteil 3 dargestellt. Im Drehknopfunterteil 3 eingebunden ist ein Lichtleiter bzw. Lichtrotor 4, der hier als Lichtleiterpilz ausgeführt ist. Auf der Leiterplatine 6 befindet sich unterhalb des Lichtleiters 4 eine Lichtquelle 7, eine LED, durch die das Licht in den Lichtleiter 4 u.a. zur Ausleuchtung des Drehknopfoberteils 2 insbesondere für das Nachtdesign eingekoppelt wird. In diesem Einkoppelbereich der Lichtquelle 7 ist in einer bevorzugten Ausführung eine ringförmige Lichtverteilung 5 um den Lichtleiterpilz 4 angeformt. Vorzugsweise sind in der einfachen Ausführung zwei Empfänger 8, 9, beispielsweise Photodioden, in gleicher Ebene mit der Lichtquelle 7 jedoch versetzt zueinander auf der Leiterplatine 6 angeordnet. Die Anordnung der Empfänger 8, 9 im Bedienelement 1 ist jedoch anhängig von der Gestaltung der Lichtverteilung 5, da die optische Verbindung zwischen der Lichtquelle 7 und die Empfänger 8, 9 durch die Lichtverteilung 5 realisiert wird.
  • 2 zeigt eine einfache Licht- bzw. Codierscheibe 5.1 als Lichtverteiler 5 und die Anordnung der Empfänger 8, 9 zueinander.
  • Die Lichtscheibe 5.1 weist lichttransportierende Bereiche 11 und freie Bereiche (12) auf. Sie sieht einem 4-Speichenrad ähnlich. Der Aufbau dieser Lichtscheibe 5.1 und die Anordnung der Empfänger 8, 9 ermöglicht in dieser Ausführung die Realisierung einer 16-er Rast (3). Beim Verstellen des Drehknopfoberteils 2 ergibt sich mit dieser Lichtscheibe 5.1 eine in 4 dargestellte Ansteuerung der Empfänger 8, 9 (E1, E2). Ausgewertet wird dies in einer nachfolgenden Elektronik 10.
  • Anhand der Code-Folge ist für diese Elektronik 10 erkennbar, in welche Richtung das Drehknopfoberteil 2 des Drehstellers 1 verdreht wird. Dabei ist zwar hier kein Absolutwert abgreifbar, in vielen Fällen aber auch nicht nötig, insbesondere dann nicht, wenn diese Drehsteller 1 beispielsweise zur Lautstärkeregelung „lauter/leiser" oder Klimaregelung „kälter/wärmer" verwendet werden.
  • Alternativ dazu kann der Lichtverteiler 5 auch durch ein Vollscheibe gebildet werden, welche transluzente und lichtundurchlässige Bereiche aufweist, die eine selbige Codierung bewirken (nicht näher dargestellt).
  • Wenn ein Absolutwert benötigt wird, sind die Einbindung weiterer Empfänger E3, E4, E5, vorzugsweise von weiteren drei, unterhalb der Lichtverteilung 5 verteilt vorzusehen, die ebenfalls in bestimmten Abständen zueinander anzuordnen sind. In diesen Fällen hat sich die Verwendung einer transluzenten mit lichtundurchlässigen Bereichen 12 bedruckte Lichtverteilung 5.2 als vorteilhaft gezeigt, wie in 5 dargestellt. In der dargestellten Ausführung werden Rastungen von 0 bis 31 und damit 32 Schaltpunkte für das Bedienelement 1 realisiert.
  • Es versteht sich, dass im Rahmen der erfinderischen Idee Änderungen möglich sind. Eine Möglichkeit besteht darin, das Licht der Lichtquelle 7 direkt bzw. auch seitlich in die Lichtverteilung 5 einzukoppeln.

Claims (7)

  1. Bedienelement, bestehend aus einem Drehknopfoberteil (2) und einem Drehknopfunterteil (3), sowie einem im Bedienelement (1) integrierten Lichtleiter (4), in den Licht einer unterhalb des Lichtleiters (4) befindlichen Lichtquelle (7) einkoppelbar ist, dadurch gekennzeichnet, – dass der Lichtleiter (4) zur Ausleuchtung mindestens des Drehknopfoberteils (2) drehbar im Drehknopfunterteil (3) aufgenommen ist und – dass der Lichtleiter (4) von der im Drehknopfunterteil (3) angeordneten Lichtquelle (7) bis an das Drehknopfoberteil (2) reicht und – dass das Licht der im Drehknopfunterteil (3) angeordneten Lichtquelle (7) unmittelbar in den Lichtleiter (4) einkoppelbar ist und – dass an den Lichtleiter (4) eine Lichtverteilung (5) in Form einer Codierscheibe angeformt ist, wodurch das Licht der Lichtquelle (7) zusätzlich zu mindestens zwei im Drehknopfunterteil (3) angeordneten Empfängern (8, 9) weiterleitbar ist und – dass mittels des Drehknopfoberteils (2) der Lichtleiter (4) und die Codierscheibe drehbar ist.
  2. Bedienelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Codierscheibe die Form eines 4-Speichen-Rades aufweist, so dass aus Lichtquelle (7) und 4-Speichen-Rad und Empfänger (8, 9) ein optischer Entcoder gebildet ist.
  3. Bedienelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Codierscheibe die Form einer Vollscheibe mit lichtdurchlässigen (11) und lichtundurchlässigen (12) Bereichen aufweist, so dass aus Lichtquelle (7) und Vollscheibe und Empfänger (8, 9) ein optischer Entcoder gebildet ist.
  4. Bedienelement nach einem oder mehreren der Ansprüche 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein Strahlenbereich des Lichtes der Lichtquelle (7) zur Ausleuchtung des Drehknopfoberteils und ein anderer Strahlenbereich als ein Sendesignal für den optischen Entcoder nutzbar ist.
  5. Bedienelement nach einem oder mehreren der Ansprüche 1–4, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtquelle (7) und die Empfänger (8, 9) in einer Ebene und auf einer Leiterplatte versetzt zueinander angeordnet sind.
  6. Bedienelement nach einem oder mehreren der Ansprüche 1–5, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtquelle (7) eine lichtemittierende Diode und jeder Empfänger (8, 9) ein Fototransistor oder eine Fotodiode ist.
  7. Bedienelement nach einem oder mehreren der Ansprüche 1–6, dadurch gekennzeichnet, dass die Codierscheibe an den Lichtleiter (4) angeformt ist und dass sowohl die Codierscheibe als auch der Lichtleiter (5) aus einem Licht transportierenden Werkstoff gebildet ist.
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