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Anwendungsgebiet
und Stand der Technik
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Die
Erfindung betrifft eine Bedienvorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs
1, vorzugsweise für
ein Elektrogerät
wie beispielsweise ein Elektrokochgerät.
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Die
Bedienvorrichtung weist eine auslösende Bedienfläche auf,
auf welche beispielsweise ein Finger gelegt wird zur Bedienung bzw.
Auslösung
eines Signals.
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Aus
der
DE 19706168 A1 ist
es bekannt, ein kapazitives Sensorelement, beispielsweise einen elektrisch
leitfähigen
Schaumstoffkörper,
und eine Abdeckung vorzusehen. Legt eine Bedienperson den Finger
auf die Abdeckung, so wird die Kapazität an der Berührfläche verändert. Dieses
kann durch eine entsprechende Ansteuer- und Auswerteschaltung detektiert
werden.
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Aus
der
DE 19700836 C1 ist
es bekannt, mittels eines Licht-Senders Lichtstrahlen bzw. Lichtimpulse
auszusenden. Durch Auflegen eines Fingers darüber, welche einer Bedienung
entsprechen, wird das Licht reflektiert. Dieses wiederum kann ausgewertet
werden und als entsprechende Bedienung erkannt werden. Dazu ist
eine lichtdurchlässige
Bedienfläche
notwendig.
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Die
EP 675 600 A1 beschreibt
eine Bedienvorrichtung mit einer Bedienfläche und mit Berührschaltern
in Form von Ultraschall-Berührschaltern. Diese
erzeugen die Ultraschallwellen durch piezoelektrische Elemente,
die direkt an der Unterseite der Bedienfläche angebracht sind.
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De
DE 10026058 A1 beschreibt
eine weitere Bedienvorrichtung mit einer Bedienfläche, in
deren Ecken Sensoren angeordnet sind. Die Auswertung der Sensorsignale
ermöglicht
die Bestimmung der Position eines Betätigungsortes innerhalb der
Bedienfläche.
Die Sensoren können
unter anderem nach akustischem Prinzip arbeiten, also auch Schallsensoren
sein. Details zur Anbringung der Sensoren an der Bedienfläche sind
nicht offenbart.
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Aufgabe und
Lösung
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Es
ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Bedienvorrichtung zu
schaffen, mit welcher die Nachteile des Standes der Technik vermieden
werden können
und insbesondere eine Bedienvorrichtung für elektrisch leitfähige oder
optisch undurchlässige
Flächen
zu schaffen, bei welchen kapazitive oder optische Verfahren nicht
angewendet werden können.
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Gelöst wird
diese Aufgabe durch eine Bedienvorrichtung mit den Merkmalen des
Anspruchs 1. Vorteilhafte sowie bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung
sind Gegenstand der weiteren Ansprüche und werden im folgenden
näher erläutert. Der
Wortlaut der Ansprüche
wird durch ausdrückliche
Bezugnahme zum Inhalt der Beschreibung gemacht.
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Erfindungsgemäß ist vorgesehen,
dass ein Sender Schall-Impulse gegen die der Bedienfläche, bevorzugt
die Unterseite oder Rückseite,
sendet. Ein Empfänger
empfängt
die abgestrahlten bzw. reflektierten Signale. Es ist eine Auswerte-Einrichtung
vorgesehen. Mit der Auswerte-Einrichtung können die Signale durch Vergleich
der abgestrahlten bzw. reflektierten Signale jeweils mit und ohne
Anlegen eines Fingers oder Körperteils
erfasst und verglichen werden. So kann ein Funktionsprinzip für eine Bedienvorrichtung,
insbesondere einen Berührschalter, geschaffen
werden, welche mittels Schall arbeitet.
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Des
weiteren ist es von Vorteil, wenn die Frequenz der Schall-Impulse
sowie die Ausbildung der Bedienfläche so gewählt werden, dass die Frequenz der
Eigenfrequenz entspricht oder relativ nahe bei ihr liegt. So kann
die Bedienfläche
durch die Schall-Impulse angeregt werden und mit ihrer Eigenfrequenz schwingen.
Das ergibt eine besonders prägnante Schwingung.
Dies kann der Empfänger
registrieren, wobei durch Anlegen eines Fingers oder Körperteils die
Schwingfrequenz der Bedienfläche
stark verändert
wird und somit auch ein stark verändertes Signal abgibt. Der
Vorteil einer Schwingung mit Eigenfrequenz liegt vor allem darin,
dass sich diese sozusagen selbst verstärkt und bei relativ schwacher
Anregung ein prägnantes
Signal abstrahlt. Die Änderung der
Schwingungsfrequenz bei Anlegen eines Fingers ist hier besonders
groß und
die Auswertung demzufolge sehr sicher.
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Es
können
vorteilhaft Schall-Impulse im Ultraschallbereich verwendet werden.
Dabei ist erfindungsgemäß zwischen
dem Sender und der Rückseite
der Bedienfläche
ein Koppelmedium vorgesehen. Als Koppelmedium kann beispielsweise
ein entsprechend ausgebildeter Festkörper verwendet werden. Der
Vorteil von Ultraschall liegt vor allem darin, dass dieser für das menschliche
Ohr nicht hörbar
ist und somit nicht als störend
angesehen wird.
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Erfindungsgemäß ist der
Sensor über
eine Kopplung mit der Bedienfläche,
insbesondere der Rückseite,
verbunden. So können
die Schall-Impulse möglichst
wirksam auf die Bedienfläche übertragen werden.
Es ist für
eine einfachere Bedienung von Vorteil, die Schall-Impulse auf die
Rückseite
bzw. Unterseite zu richten. So kann eine Bedienung von vorne problemloser
und komfortabler erfolgen.
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Des
weiteren ist es von Vorteil, wenn die Bedienvorrichtung temperaturbeständig ausgebildet
ist. Somit kann sie beispielsweise auch in einem Elektro-Kochfeld
eingesetzt werden. Die Temperaturbeständigkeit ist vor allem für die Verbindung
zwischen Sender und Bedienfläche
oder ein hierfür
verwendetes Koppelmedium von Bedeutung.
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Eine
Möglichkeit
zur Ausbildung des Senders, insbesondere auch des Empfängers, ist
die Piezo-Technik. Sender oder Empfänger aus Piezo-Keramik sind vielfach
in Gebrauch, relativ leicht erhältlich,
energiesparend und werden als Sender und als Empfänger von
Schallwellen verwendet.
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Es
ist möglich,
bei einer vorbeschriebenen Bedienvorrichtung mehrere Bedienflächen vorzusehen.
Diese Bedienflächen
sollten jeweils unterschiedliche Funktionen haben. Jeder Bedienfläche ist
dabei ein eigener Empfänger
zugeordnet. Des weiteren beaufschlagt vorteilhaft ein Sender mehrere,
insbesondere alle, Bedienflächen
mit Schall-Impulsen. Auf diese Art und Weise kann eine Art Bedienfeld
geschaffen werden, beispielsweise für ein Elektro-Kochfeld mit
vier Kochstellen. Wenn die Anzahl der Sender geringer ist als diejenige
der Bedienflächen,
insbesondere nur ein einziger Sender vorgesehen ist, kann Aufwand
eingespart werden. Dies senkt den Herstellungsaufwand sowie die
Anfälligkeit für Betriebsstörungen.
Der Sender kann alle Bedienflächen
anstrahlen bzw. über
die ausgestrahlten Schall-Impulse anregen. Über Empfänger, die jeweils jeder Bedienfläche zugeordnet
sind, kann der Zustand jeder einzelnen Bedienfläche individuell ausgewertet
werden.
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Einerseits
ist es möglich,
dass bei einem unter der Bedienfläche angeordneten Sender auch
der Empfänger
unter der Bedienfläche
liegt. In diesem Fall werden die zurück reflektierten Schall-Impulse ausgewertet.
Alternativ ist es möglich,
den Empfänger
auf der anderen Seite der Bedienfläche anzuordnen als den Sender.
Dies erweitert die Möglichkeiten der
Ausbildung und Anordnung der Bedienvorrichtung.
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Diese
und weitere Merkmale gehen außer aus
den Ansprüchen
auch aus der Beschreibung und den Zeichnungen hervor, wobei die
einzelnen Merkmale jeweils für
sich allein oder zu mehreren in Form von Unterkombinationen bei
einer Ausführungsform der
Erfindung und auf anderen Gebieten verwirklicht sein und vorteilhafte
sowie für
sich schutzfähige
Ausführungen
darstellen können,
für die
hier Schutz beansprucht wird. Die Unterteilung der Anmeldung in einzelne
Abschnitte sowie Zwischen-Überschriften beschränken die
unter diesen gemachten Aussagen nicht in ihrer Allgemeingültigkeit.
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Kurzbeschreibung
der Zeichnungen
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Ausführungsbeispiele
der Erfindung sind in den Zeichnungen schematisch dargestellt und
werden im folgenden näher
erläutert.
In den Zeichnungen zeigen:
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1 eine
Darstellung einer ersten Ausführungsmöglichkeit
der Erfindung mit einem Sender und zwei Empfängern unter einer Abdeckung
sowie einem Empfänger über einer
Abdeckung und
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2 eine
Darstellung einer zweiten Ausführung
der Erfindung, bei der sowohl Sender als auch Empfänger über Kopplungsstücke an die
Unterseite der Abdeckung verbunden sind.
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Detaillierte
Beschreibung der Ausführungsbeispiele
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In 1 ist
eine erste Ausführung
einer erfindungsgemäßen Bedienvorrichtung 11 dargestellt, und
zwar von der Seite. Die Bedienvorrichtung 11 ist im wesentlichen
unterhalb einer Abdeckung 13 angeordnet. Die Abdeckung 13 weist
zwei gestrichelt dargestellte Bedienflächen 15a und 15b auf.
Diese Bedienflächen 15 können einerseits
optisch gekennzeichnet sein, beispielsweise durch ein aufgedrucktes
Dekor oder eine Beleuchtung von unten. Andererseits können sie
durch entsprechende Erhebungen oder Vertiefungen an der Abdeckung 13,
insbesondere an der Oberseite, verdeutlicht werden. Die Bedienflächen 15 haben
die Aufgabe, wie nachfolgend noch genauer erläutert wird, dass durch das
Auflegen eines Fingers 17 darauf eine Bedienung stattfindet,
indem dieses Auflegen von der Bedienvorrichtung 11 erkannt
wird. Die entsprechende Bedeutung der Bedienung wird von einer Steuerung
festgelegt und zugeordnet.
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Des
weiteren sind unterhalb der Abdeckung 13 ein Sender 20 und
Empfänger 22a und 22b angeordnet.
Deren Anordnung ist so, dass der Schallweg 21 vom gemeinsamen
Sender 20 ausgehend nach Auftreffen auf die Unterseite
der Abdeckung 13 oder die Bedienflächen 15a und 15b abgestrahlt
bzw. reflektiert wird. Ein Teil des reflektierten Schalls trifft
auf die Empfänger 22a und 22b,
wie zu erkennen ist.
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Im
unbetätigten
Zustand ergibt sich als an den Empfängern 22 ankommendes
Schallsignal ein bestimmtes charakteristisches Signal. Im betätigten Zustand
dagegen ergibt sich ein anderes Signal. Dieses entsteht dadurch,
dass durch die Berührung
der Bedienfläche 15 mit
dem Finger 17 das Echo bzw. das Schwingungsverhalten der
Bedienfläche 15, eventuell
auch der Abdeckung 13 in diesem Bereich, anders wird. Vor
allem rührt
dies daher, dass in der Regel durch die Berührung mit dem Finger 17 die Trägheit der
aufgrund der Beschallung schwingenden Bedienfläche 15 größer wird.
Die reflektierten bzw. abgestrahlten Schallwellen werden so gedämpft.
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In 1 ist
gestrichelt dargestellt ein weiterer Schallweg 21, der
von der Oberseite der Bedienfläche 15b nach
oben läuft.
Er trifft auf den Oberhalb der Abdeckung 13 angeordneten
Empfänger 22c. Zum
einen wird aus dieser angedeuteten Alternative deutlich, dass neben
einer Reflektion der Schallwellen von der Bedienfläche 15 ausgehend
auch ein Wei terleiten der Schallwellen, quasi durch die Bedienfläche hindurch,
im Rahmen der Erfindung möglich ist.
Diese abgestrahlten bzw. weitergeleiteten Schallwellen können von
dem oberhalb angeordneten Empfänger 22c empfangen
werden.
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Wird
ein Finger 17 auf die Bedienfläche 15b gelegt, so
verändert
sich nämlich
zum einen auch wieder dessen Schwingungsverhalten, was anhand der
veränderten
Schallwellen erfasst werden kann. Des weiteren kann der Effekt genutzt
werden, dass der Finger 17 im Abstrahlweg bzw. im Schallweg 21 nach
oben liegt. Es kommen weitaus weniger oder gar keine Schallwellen
mehr am Empfänger 22c an. Auch
dieses kann ausgewertet werden, und zwar als Bedienung.
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Zur
Auswertung jeweils der ausgesandten wie empfangenen Schallwellen
oder Schallsignale sind Sender 20 und Empfänger 22a bis 22c mit
einer Auswert-Einrichtung 24 verbunden. Diese Auswerte-Einrichtung 24 kann
einen Mikroprozessor aufweisen und im wesentlichen nach bekannten
Prinzipien aufgebaut sein. Insbesondere kann die Auswerte-Einrichtung 24 Leistungssteuergeräte oder
sonstige elektrische Einrichtungen, insbesondere eines Elektrogeräts, ansteuert.
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In 2 ist
eine weitere Ausführung
der Erfindung anhand einer Bedieneinrichtung 111 dargestellt.
Die Abdeckung 113 samt der Bedienflächen 115 und dem Finger 117 sowie
der Auswerte-Einrichtung 124 entspricht im wesentlichen
derjenigen aus 1. Ein Sender 120 ist über ein
Koppelstück 126a mit
der Unterseite der Abdeckung 113 und somit auch mit den
Bedienflächen 115a und 115b verbunden.
Das Koppelstück 126a ist
dabei verzweigt bzw. in etwa gabelförmig ausgebildet. Sollen damit
mehr als zwei Bedienflächen 115 angesteuert
werden, so ist das Koppelstück
mit einer entsprechenden Anzahl von Abzweigungen zu versehen. Alternativ
können mehrere
Sender 120 mit jeweils einem einzelnen Koppelstück pro Bedienfläche 115 vorgesehen
sein.
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Während über das
Koppelstück 126 der Schall
von dem Sender 120 an die Abdeckung 113 sowie
die Bedienflächen 115 eingekoppelt
wird, wird der reflektierte Schall, ähnlich dem Schallweg 21 aus 1, über die
weiteren Koppelstücke 126b und 126c an
die Empfänger 122a und 122b geleitet.
Dort können
wiederum die veränderten
oder gedämpften Schallwellen
bzw. Schwingungen der Bedienflächen 115 entsprechend
empfangen und von der Auswertung 124 als eventuelle Bedienung
ausgewertet werden. Es ist hierbei auch möglich, die Koppelstücke 126a, 126b und 126c als
ein einziges auszuführen. Dann
kann die Bedienung durch Auflegen eines Fingers auf die Bedienfläche 115 nicht
mehr als Änderung
der Reflektion, sondern als Bedämpfung
ausgewertet werden.
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Der
Vorteil dieser beschriebenen Bedienvorrichtungen 11 und 111 liegt
darin, dass die Abdeckungen 13 bzw. die Bedienflächen 15 und 115 auch
aus Metall bzw. elektrisch leitfähig
oder optisch undurchlässig
sein können.
Sowohl Sender 20 bzw. 120 als auch Empfänger 22 bzw. 122 können dabei
in Piezo-Technik ausgeführt
sein.