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Die
Erfindung betrifft einen Drehwähler
mit Druckfunktion als Bedienungseinrichtung zur Ein- und Ausschaltung
sowie zur automatischen Steuerung einer Anzahl unterschiedlicher
Programmabläufe
von elektrisch betriebenen Geräten,
wie Waschmaschinen, Wäschetrocknern,
Geschirrspülern
oder vergleichbaren Geräten.
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Nach
dem Stand der Technik sind Drehwähler
als Bedienungseinrichtung der genannten Art üblicherweise als mechanische
Baugruppe ausgebildet, die sowohl für die Energiezu- und -abschaltung
für das
jeweilige Gerät
als auch mit einem Programmschaltwerk verbunden sind, das für die Steuerung hinsichtlich
einer vorgegebenen Anzahl, der Art sowie die Dauer von entsprechenden
Programmabläufen
eingesetzt wird.
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Programmschaltwerke
gemäß der nach
dem Stand der Technik bekannten Lösungen (
DE 20 40 464 C2 ,
DE 21 55 354 B1 ,
DE 25 10 816 B1 ,
DE 34 13 858 A1 oder
DE 36 07 953 C2 )
weisen üblicherweise
eine für
den Programmablauf eingesetzte Programmtrommel auf, die für die separat
ansteuerbaren Arbeitsgänge
des jeweils eingestellten Programms ausgebildet ist. Darüber hinaus
wird auch der Schaltvorgang für
den Drehrichtungswechsel eines Motors über das Programmschaltwerk
bewerkstelligt, beispielsweise für
die Waschtrommel in einer Waschmaschine, wobei der Antrieb sowohl
für die Programmtrommel
als auch für
die Reversiertrommel zum Drehrichtungswechsel durch eine über Getriebe separat
gesteuerte Transportklinke erfolgt.
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Zum
zeitlichen Ablauf der jeweiligen Arbeitsgänge sind bei diesen Lösungen zusätzliche
Zeiteinstelleinheiten vorgesehen, die als Zeitgebernockenräder, Zeitgeberringe
oder als mit der Programmtrommel gekoppelten Mehrzeitenring ausgebildet sind.
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Eine
als elektromechanisches Programmschaltwerk für ein Hausgerät verbesserte
Einrichtung der vorgenannten Art ist ferner aus der
DE 3918712 C1 be kannt, mit
der eine für
einen zusätzlichen
Programmschritt frei wählbare
Zusatzzeit ohne eigenen Antrieb ermöglicht werden soll.
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Bei
diesem bekannten Programmschaltwerk zur Steuerung des Hausgerätes sind
eine Programmiertrommel und beispielsweise eine Reversiertrommel
oder eine elektromotorisch angetriebene Vorsteuerscheibe sowie eine
Zeitwahltrommel zur Einstellung einer Zusatzzeit vorgesehen.
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Diese
Zeitwrahltrommel weist nach dieser Lösung wenigstens eine Steuerscheibe
für mindestens
einen Schaltkontakt und eine in ein Antriebsglied eingreifende Antriebsverzahnung
auf. Das Antriebsglied steht dabei beispielsweise mit der Vorsteuerscheibe über einen
an der Programmiertrommel anliegenden Tasthebel fortschaltbar derart
in Verbindung, dass dasselbe erst freigegeben wird, wenn die Programmiertrommel
in einer als Zusatzzeit vorgegebenen Stellung steht.
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Nachteilig
bei den nach dem Stand der Technik bekannten Lösungen sind insbesondere, dass eine
Vielzahl mechanischer Einzelteile im Wesentlichen auf einer Schaltwelle
zusammengefasst angeordnet sind, die überwiegend unabhängig voneinander über Schaltklinken
sowie separate Antriebsmotoren und darüber hinaus federbelastet drehbeweglich sein
müssen.
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Weiterhin
sind Schalträder
mit verschiedener Zahnung erforderlich, in die die erwähnten Schaltklinken
eingreifen, wodurch eine mechanische Zuordnung der Kontakte des
Drehwählers
zur jeweiligen Winkelposition festgelegt wird.
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Durch
die Verwendung einer Vielzahl mit hoher Präzision gefertigter Einzelteile
und Baugruppen des Drehwählers
nach dem Stand der Technik ist für seine
Herstellung ein hoher Fertigungsaufwand und darüber hinaus für seinen
Einsatz in entsprechenden Geräten
zusätzlicher
Justieraufwand erforderlich.
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Ausgehend
von den Lösungen
nach dem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde,
für die
Programmsteuerung von Hausgeräten
der genannten Art einen Drehwähler
zu schaffen, der kostengünstig
herzustellen und gegenüber
den herkömmlichen
Lösungen
universell sowie in erweitertem Umfang einsetzbar ist.
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Die
Aufgabe wird ausgehend von den Lösungen
der vorgenannten Art durch die Merkmale des Hauptanspruches gelöst. Vorteilhafte
Ausgestaltungen und Weiterentwicklungen der Erfindung sind in zugehörigen Unteransprüchen beschrieben.
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Mit
der Erfindung wird in vorteilhafter Weise erreicht, dass sich der
Aufwand für
die Entwicklung und Herstellung des Drehwählers insgesamt verringert,
seine Anwendung verbessert, sein Einsatz- und Funktionsbereich erweitert
sowie die Nutzungsdauer wesentlich erhöht werden.
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Darüber hinaus
weist der Drehwähler
mit Druckfunktion gemäß der Erfindung
eine gegenüber den
bekannten Lösungen
bedeutend geringere Baugröße auf,
wodurch der Materialeinsatz und der Platzbedart im entsprechenden
Gerät,
beispielsweise in einem Waschautomaten, verringert werden.
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Der
erfindungsgemäße Drehwähler mit Druckfunktion
arbeitet gegenüber
den bekannten Lösungen
mit kontaktfreier magnetischer Positionserkennung der Schalterstellung
mittels des Drehfeldsensors nach der Hall-Technologie (Hall-Element) als Programmebene.
Verschleiß und
dadurch auftretende Fehlreaktionen an den wesentlichen Schaltpositionen
werden somit völlig
vermieden, darüber
hinaus wird der Funktionsumfang erhöht.
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Die
lediglich im Bereich der Durchführung der
Schaltwelle durch die Wandung des Gehäuses erforderliche Dreh- und
gleichzeitige Axiallagerung ist im Verhältnis zur Betriebs- oder Lebensdauer
des gesamten Gerätes
unwesentlich und daher ohne Bedeutung.
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Durch
die zusätzliche
Veränderung
des Magnetfeldes bezüglich
der magnetischen Feldstärke
ist es weiterhin möglich,
eine axiale Relativbewegung des Magneten gegenüber dem Drehfeldsensor (Hall-Element)
zu erkennen, die ihrerseits im Sinne der Einknopfbedienung für weitere
Funktionen genutzt werden kann.
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Beispielsweise
können
mit diesem Merkmal zusätzlich
die Hauptschalterfunktion durch Ansteuerung eines externen oder
leiterplattengebundenen Relais genutzt oder das Ausschalten des
Gerätes durch
mehrere Impulse über
die Druckfunktion bewirkt werden.
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Ferner
kann zusätzlich
die Pause/Stop-Taste bedient werden, die beispielsweise für die Unterbrechung
eines Waschprogrammes für
eine Öffnung
der Waschtrommel oder zum Abbruch des Programms erforderlich werden
kann. Darüber
hinaus ist eine Mehrebenenbedienung im Sinne der Bestätigung oder
des Auswählens
einzelner Menüpunkte
auch in Verbindung mit einem Display möglich.
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Ebenfalls
sind bei gleichzeitiger Einknopfbedienung Mehrebenenfunktionen steuerbar,
wie beispielsweise Waschen, Trocknen, Spülen oder weitere Vorgänge.
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Von
Vorteil ist ferner, dass der Drehwähler mit Druckfunktion gemäß der Erfindung
wärmeunempfindlich
und daher bis zu einem Arbeitstemperaturbereich von 120°C einsetzbar
ist.
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Eine
erste Weiterentwicklung der Erfindung ist dahingehend von Vorteil,
dass durch die Kodierung von maximal 256 Schaltpositionen der Bereich zwischen
0° und 360° genutzt
und darüber
hinaus das Bedienteil winkelgenau positioniert und fixiert werden
kann.
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Die
gemäß einer
folgenden Ausgestaltung der Erfindung vorgesehene Maßnahme ist
insbesondere dazu geeignet, den jeweiligen Bearbeitungsstand des
laufenden Programms in geeigneter Weise aufzubereiten und die Wertegrößen an ein
geeignetes Display zur Anzeige weiterzuleiten, das an entsprechender
und geeigneter Position am Gehäuse angeordnet
ist.
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Vorteile
der folgenden Maßnahme
bestehen beispielsweise darin, dass Programmabläufe und -arbeitsschritte des
jeweiligen Gerätes
individuell eingegeben, ergänzt
oder anderweitig geändert
werden können.
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Schließlich ist
die folgende Weiterentwicklung insbesondere geeignet, Gerätegruppen
ohne Weiteres auszutauschen oder beispielsweise entsprechende und
geeignete Apparate zur Fehlerdiagnose und -erkennung bei Bedarf
vorübergehend
anzuschließen.
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Die
Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispieles und anhand
einer Zeichnung näher
erläutert:
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In
der zugehörigen
Zeichnung ist ein Gehäuse
eines Gerätes,
das beispielsweise für
einen Waschautomaten verwendet wird, mit der Position 1 gekennzeichnet.
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In
einer nicht näher
bezeichneten Wandung innerhalb des Gehäuses 1 ist an einer
von außen
erreichbaren, geeigneten Bedienposition ein Drehwähler 2 mit
einem Bedienteil 3 mit einer entsprechenden Schaltwelle 4 eingesetzt,
die in ihrer axialen Richtung 5 definiert beweglich ist.
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Der
Drehwähler 2 weist
einen Drehfeldsensor 6 nach der Hall-Technologie (Hall-Element)
auf, der mit einer Einrichtung 7 zur Positionsstellung
in Verbindung steht und lagefixiert ist.
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Die
Lagefixierung des Drehfeldsensors 6 erfolgt gemäß dem beschriebenen
Ausführungsbeispiel
mittels seines nicht näher
dargestellten Gehäuses
und über
geeignete Befestigungsmittel in üblicher
Weise am Gehäuse 1 in
einer für
die das jeweilige Gerät
nutzenden Person ergonomisch günstigen Position.
Zur elektrischen Versorgung ist üblicherweise
eine entsprechende Schalteinrichtung erforderlich, die hier als
optionaler Netzschalter 8 ausgebildet ist und mit den jeweiligen
Bauteilen und Baugruppen über
ebenfalls nicht näher
bezeichnete Kabel in elektrischer Verbindung steht.
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Weiterhin
ist an geeigneter Position am Gehäuse 1 eine Anzeigeeinrichtung 9 angeordnet,
die beispielsweise als Display ausgebildet ist, welche die Funktionen
und Betriebszustände
des jeweiligen Gerätes
und Programmschrittes anzeigt. Die erforderlichen Daten für die Anzeige
werden über
entsprechende und in gleicher Weise nicht näher bezeichnete Kabelverbindungen
vom Drehwähler 2 an
die Anzeigeeinrichtung 9 geleitet.
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Die
nach dem Ausführungsbeispiel
beschriebene Waschmaschine ist üblicherweise
mit einer Motorsteuerung 10 und einem geeigneten Motor 11 ausgestattet,
wodurch die entsprechenden Bewegungen der Trommel für die einzelnen
Wasch-, Spül-
und Schleudervorgänge
programmgemäß gesteuert
ablaufen. Für
die Funktion des Gerätes
gemäß dem Ausführungsbeispiel
ist es ferner unerlässlich,
dass das für
den Waschprozess sowie die folgenden Spülprozes se erforderliche Wasser
sowohl gesteuert zugeführt
als auch entsprechend aus dem Gerät entsorgt wird.
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Dazu
sind die entsprechenden und mit den Positionen 12 und 13 bezeichneten
Einrichtungen, beispielsweise wenigstens ein Ventil und eine Pumpe,
vorgesehen.
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Im
Folgenden wird die Wirkungsweise des erfindungsgemäßen Drehwählers mit
Druckfunktion kurz beschrieben:
Der Drehwähler 2 dient als Bedienungseinrichtung zur
kontaktlosen Ein- und Ausschaltung sowie zur automatischen Steuerung
einer Anzahl unterschiedlicher Programmabläufe von elektrisch betriebenen Geräten, wie
Waschmaschinen, Wäschetrocknern, Geschirrspülern oder
vergleichbaren Geräten.
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Dazu
ist das Bedienteil 3 über
die drehbare und axial verschiebbare Schaltwelle 4 mit
dem magnetischen Drehfeldsensor 6 verbunden.
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Weiterhin
sind Mittel vorgesehen, die die Änderung
der magnetischen Feldstärke
des Magnetfeldes bei der axialen Relativbewegung des üblicherweise
an der Schaltwelle 4 angeordneten Magneten zu erkennen
vermögen.
Diese Nutzung des Hall-Effektes wird für die bereits erwähnten, verschiedenen Zusatzfunktionen
verwendet.
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Im
Drehfeldsensor 6 ist ferner eine Schnittstelle integriert, über die
ein winkelabhängiger
Kode an eine elektronische Auswerte- und Steuereinheit übertragen
wird. Weiterhin ist die Einrichtung 7 zur winkelgenauen
Positionierung des Bedienteils 3 vorgesehen, wobei einer
Position des Drehfeldsensors 6 einer bestimmten Schaltstellung
des Bedienteils 3 ein jeweiliger Programmablauf zugeordnet
ist.
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Der
Drehwähler 2 kommuniziert
beispielsweise über
eine universell einsetzbare serielle Schnittstelle mit der elektronischen
Auswerte- und Steuereinheit und gibt, je nach Position bzw. Schaltstellung,
einen winkelabhängigen
Kode an die elektronische Auswerte- und Steuereinheit weiter.
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Der
volle Drehwinkel von 360°C
wird dabei erfindungsgemäß in zweihundertsechsundfünfzig (256)
Bitmuster aufgeteilt, wobei jedem Bitmuster von der e lektronischen
Auswerte- und Steuereinheit ein Programmablauf zugeordnet werden
kann.
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Darüber hinaus
wird die Ansteuerung der Zusatzfunktionen durch die Änderung
des Magnetfeldes ermöglicht.
Die Vorteile des neuen Drehwählers mit
Druckfunktion liegen gegenüber
den nach dem Stand der Technik bekannten Lösungen insbesondere darin,
dass eine große
Anzahl verschiedenartiger Anwendungen flexibel und stufenlos angewählt und gesteuert
werden können.
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Somit
können
allein durch Programmierung der Auswerte- und Steuereinheit beliebige
Programmabläufe
und damit eine beinahe beliebige Programmvielfalt auf einfache Weise
erzeugt werden, und der Drehwähler
selbst ist damit universell für
die Programmierung und Steuerung bei unterschiedlichsten Einsatzgebieten
für alle
erdenklichen elektrischen Geräte
einsetzbar.
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Bisher
sind durch den fixen mechanischen Aufbau konventioneller Drehwähler keine
beliebigen Positionsänderungen
möglich
gewesen. Die Variabilität
der Positionsänderungen
entlang dem Umfang des Bedienteils 3 wird erfindungsgemäß durch
die hohe Auflösung
des magnetischen Drehfeldsensors 6 erreicht.
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Es
können
Drehwähler
für 8,
10, 12, 16 bis zu 256 Schaltstellungen beinahe stufenlos durch entsprechende
Programmierung zur Verfügung
gestellt werden, wobei durch die Änderung der Feldstärke des
eingesetzten Magneten nochmals eine Erweiterung des Programmangebotes
und darüber
hinaus auch eine beliebige Belegung der Druckfunktion erfolgen kann.
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Neben
der Erhöhung
der Programmvielfalt werden Entwicklungskosten durch Senkung der
Entwicklungszeit eingespart, und darüber hinaus sind Sondervarianten
von Drehwählern
einfacher zu realisieren. Weiterhin steigt die Verfügbarkeit
der Bauteile, und das Entwicklungsrisiko wird gesenkt.
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Ebenso
ergeben sich Einsparungen hinsichtlich des Hauptschalters, da dieser
nicht mehr im Drehwähler
integriert ist, ferner bei der elektronischen Auswerte- und Steuereinheit,
da nur noch eine standardisierte Kommunikationsschnittstelle benötigt wird.
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Außerdem sind
gegenüber
herkömmlichen Lösungen die
Informationen auf dem zugehörigen Display
durch Einsatz hochauflösender
Codierung mit detaillierter Anzeige darstellbar.
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Als
besonders vorteilhaft ist hervorzuheben, dass die verwendete Hall-Technologie verschleißfrei Schaltstellungen
realisiert und somit schleifende und verschleißende Kontakte bei herkömmlichen
Drehwählern
durch erfindungsgemäße Drehwähler mit Einknopfbedienung
ersetzt werden können.