Die
Erfindung betrifft ein piezoelektrisches Bedienelement nach dem
Oberbegriff des Anspruchs 1 und ein Haushaltsgerät mit einem piezoelektrischen
Bedienelement nach dem Oberbegriff des Anspruchs 6 sowie ein Verfahren
zum Betreiben eines Haushaltsgeräts
nach dem Oberbegriff des Anspruchs 7, 8 oder 9.The
The invention relates to a piezoelectric operating element after
The preamble of claim 1 and a household appliance with a piezoelectric
Operating element according to the preamble of claim 6 and a method
for operating a household appliance
according to the preamble of claim 7, 8 or 9.
Ein
derartiges piezoelektrisches Bedienelement und dessen Einsatz in
einem Haushaltsgerät zur
Auslösung
von diversen Haushaltsgeratefunktionen ist bereits bekannt.One
Such piezoelectric control element and its use in
a household appliance for
release
of various household appliance functions is already known.
Aus
der DE 31 46 986 A1 ist
beispielsweise ein als elektromechanischer Wandler ausgebildetes piezoelektrisches
Bedienelement bekannt. Das bekannte piezoelektrische Bedienelement
weist zwei gleichartige Piezoelemente auf, die in Betätigungsrichtung
des piezoelektrischen Bedienelements hintereinander angeordnet sind
und sich auf einem als Platte mit zwei Auflagern ausgebildeten Trägerteil abstützen. Die
beiden Piezoelemente bestehen jeweils aus einem Grundkörper aus
einem piezoelektrischen Material und auf deren dem jeweils anderen Piezoelement
abgewandten Seite aus einer elektrisch leitenden Auflage. Zwischen
den beiden Piezoelementen befindet sich eine gemeinsame elektrisch leitende
Auflage beider Piezoelemente. Durch die spezielle Anordnung der
beiden Piezoelemente wird ein Piezoelement bei einer mechanischen
Belastung in Betätigungsrichtung
auf Druck und das andere Piezoelement auf Zug beansprucht, so dass
der Temperatureinfluss auf das Ausgangssignal des bekannten piezoelektrischen
Bedienelements vermindert ist. Zu dem gleichen Zweck sieht eine
alternative Ausführungsform
vor, dass die beiden Piezoelemente in Betätigungsrichtung entgegengesetzt
polarisiert und elektrisch in Reihe geschaltet sind.From the DE 31 46 986 A1 For example, a trained as an electromechanical transducer piezoelectric actuator is known. The known piezoelectric operating element has two similar piezoelectric elements, which are arranged one behind the other in the direction of actuation of the piezoelectric operating element and are supported on a carrier part designed as a plate with two supports. The two piezoelectric elements each consist of a base body of a piezoelectric material and on the side facing away from the respective other piezoelectric element side of an electrically conductive support. Between the two piezo elements is a common electrically conductive support of both piezo elements. Due to the special arrangement of the two piezoelectric elements, a piezoelectric element is subjected to pressure during a mechanical load in the actuating direction and the other piezoelectric element to train, so that the influence of temperature on the output signal of the known piezoelectric control element is reduced. For the same purpose, an alternative embodiment provides that the two piezo elements are oppositely polarized in the direction of actuation and electrically connected in series.
Der
Erfindung stellt sich somit das Problem eine andere technische Lösung zur
Verminderung von Temperatureinflüssen
bei einem piezoelektrischen Bedienelement zu schaffen.Of the
Invention is thus the problem another technical solution to
Reduction of temperature influences
to create a piezoelectric control.
Erfindungsgemäß wird dieses
Problem durch ein piezoelektrisches Bedienelement mit den Merkmalen
des Patentanspruchs 1 gelöst.
Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben
sich aus den nachfolgenden Unteransprüchen.According to the invention this
Problem by a piezoelectric control with the features
of claim 1.
Advantageous embodiments and further developments of the invention result
from the following subclaims.
Die
mit der Erfindung erreichbaren Vorteile bestehen neben einer weiteren
technischen Lösung zur
Verminderung von Temperatureinflüssen
bei einem piezoelektrischen Bedienelement insbesondere darin, dass
die erfindungsgemäße Temperaturkompensation
sowohl konstruktiv wie auch schaltungstechnisch einfach realisierbar
ist. Darüber
hinaus ist es bei der erfindungsgemäßen Temperaturkompensation
nicht erforderlich, ein piezoelektrisches Bedienelement mit zwei
Piezoelementen zu verwenden. Ferner bietet die erfindungsgemäße Decksicht Schutz
vor Verunreinigungen und anderen ungewünschten Umwelteinflüssen.The
achievable with the invention advantages exist in addition to another
technical solution to
Reduction of temperature influences
in a piezoelectric operating element, in particular in that
the temperature compensation according to the invention
both structurally and circuit-wise easy to implement
is. About that
In addition, it is in the temperature compensation according to the invention
not required, a piezoelectric control with two
To use piezo elements. Furthermore, the cover according to the invention provides protection
from contamination and other unwanted environmental influences.
Eine
vorteilhafte Weiterbildung der erfindungsgemäßen Lehre sieht vor, dass die
thermische Isolierschicht eine geringes plastisches Formänderungsvermögen aufweist.
Auf diese Weise ist gewährleistet,
dass bei einer gewünschten
Betätigung des
piezoelektrischen Bedienelements, also bei einer mechanischen Belastung
in Betätigungsrichtung
des piezoelektrischen Bedienelements, an dem piezoelektrischen Bedienelement
ein elektrisches Ausgangssignal erzeugbar ist, ohne dass der Benutzer dafür übermäßig viel
Kraft aufwenden muss.A
advantageous development of the teaching of the invention provides that the
thermal insulating layer has a low plastic deformation capacity.
This ensures that
that at a desired
Operation of the
piezoelectric operating element, ie at a mechanical load
in the direction of actuation
of the piezoelectric operating element, on the piezoelectric operating element
an electrical output signal can be generated without the user spending too much on it
Must expend force.
Eine
besonders vorteilhafte Weiterbildung sieht vor, dass die thermische
Isolierschicht Gaseinschlüsse,
insbesondere Lufteinschlüsse,
und/oder Öffnungen
aufweist. Hierdurch ist die thermische Isolationswirkung ohne zusätzlichen
Materialaufwand, beispielsweise durch eine erhöhte Schichtdicke, weiter verbessert.A
Particularly advantageous development provides that the thermal
Insulating layer of gas inclusions,
especially air pockets,
and / or openings
having. As a result, the thermal insulation effect without additional
Material cost, for example, by an increased layer thickness, further improved.
Eine
andere vorteilhafte Weiterbildung sieht vor, dass das piezoelektrische
Bedienelement zwei Piezoelemente mit entgegengesetzter Polarisationsrichtung
aufweist, wobei die Piezoelemente im Wesentlichen gemeinsam in einer
Ebene quer zu der Betätigungsrichtung
des piezoelektrischen Bedienelements angeordnet sind und den Piezoelementen Abschnitte
der gemeinsamen thermischen Isolierschicht zugeordnet sind und/oder
jedem der Piezoelemente jeweils eine thermische Isolierschicht zugeordnet
ist und die beiden Abschnitte bzw. thermischen Isolierschichten
voneinander verschiedene Wärmeleitfähigkeiten
aufweisen. Auf diese Weise ist die Verminderung von Temperatureinflüssen bei
dem piezoelektrischen Bedienelement weiter verbessert.A
Another advantageous embodiment provides that the piezoelectric
Operating element two piezo elements with opposite polarization direction
having, wherein the piezoelectric elements substantially together in one
Plane transverse to the direction of actuation
the piezoelectric operating element are arranged and the piezo elements sections
associated with the common thermal insulating layer and / or
associated with each of the piezoelectric elements in each case a thermal insulating layer
is and the two sections or thermal insulation layers
mutually different thermal conductivities
exhibit. In this way, the reduction of temperature influences at
the piezoelectric control further improved.
Eine
weitere vorteilhafte Weiterbildung sieht vor, dass mehrere piezoelektrische
Bedienelemente zu einem gemeinsamen Bedienfeld mit einer gemeinsamen
thermischen Isolierschicht zusammengefasst sind und die thermische
Isolierschicht in erste Bereiche, die über den einzelnen piezoelektrischen
Bedienelementen liegen, und einen zweiten Bereich, der den Rest
der thermischen Isolierschicht bildet, unterteilt ist, wobei die
ersten Bereiche von dem zweiten Bereich bis auf Verbindungsstege
durch Vertiefungen und/oder Öffnungen
in der thermischen Isolierschicht im Wesentlichen voneinander getrennt
sind. Hierdurch ist die Verwendung einer gemeinsamen thermischen
Isolierschicht ermöglicht,
ohne dabei den Bedienkomfort für
den Benutzer durch ein erschwertes Betätigen der einzelnen piezoelektrischen
Bedienelemente zu verschlechtern.A further advantageous embodiment provides that a plurality of piezoelectric control elements are combined to form a common control panel with a common thermal insulation layer and the thermal insulation layer in first areas, which are above the individual piezoelectric controls, and a second area, which forms the remainder of the thermal insulation layer is divided, wherein the first regions are separated from the second region except for connecting webs by recesses and / or openings in the thermal insulating layer substantially from each other. This is the use of a common ther Mixing allows insulating without degrading the ease of use for the user by a difficult operation of the individual piezoelectric controls.
Der
Erfindung stellt sich ferner das Problem, ein Haushaltsgerät zu schaffen,
bei dem eine erfindungsgemäße Verminderung
von Temperatureinflüssen
eines piezoelektrischen Bedienelements verwirklicht ist.Of the
Invention also poses the problem of creating a household appliance,
in which a reduction according to the invention
of temperature influences
a piezoelectric operating element is realized.
Erfindungsgemäß wird dieses
Problem durch ein Haushaltsgerät
mit den Merkmalen des Patentanspruchs 6 gelöst.According to the invention this
Problem with a household appliance
solved with the features of claim 6.
Weiterhin
stellt sich der Erfindung das Problem, ein Verfahren zum Betreiben
eines Haushaltsgeräts
der vorgenannten Art zu schaffen, durch das die Temperaturdrift
des Ausgangssignals eines piezoelektrischen Bedienelements des Haushaltsgeräts vermindert
wird.Farther
the invention presents the problem of a method of operation
of a household appliance
of the aforementioned type, by which the temperature drift
the output signal of a piezoelectric operating element of the household appliance is reduced
becomes.
Erfindungsgemäß wird dieses
Problem durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs
7 gelöst.According to the invention this
Problem by a method having the features of the claim
7 solved.
Die
mit der Erfindung erreichbaren Vorteile bestehen neben der Verminderung
der Temperaturdrift des Ausgangssignals eines piezoelektrischen Bedienelements
des Haushaltsgeräts
insbesondere darin, dass dies auf konstruktiv und schaltungstechnisch
einfache Weise ermöglicht
ist.The
achievable with the invention, there are advantages in addition to the reduction
the temperature drift of the output signal of a piezoelectric operating element
of the household appliance
in particular, that this on constructive and circuit technology
easy way allows
is.
Darüber hinaus
stellt sich der Erfindung das Problem, ein Verfahren zum Betreiben
eines Haushaltsgeräts
der vorgenannten Art zu schaffen, durch das temperaturbedingte von
durch eine mechanische Beanspruchung bedingte Ausgangssignale eines
piezoelektrischen Bedienelements des Haushaltsgeräts unterscheidbar
sind.Furthermore
the invention presents the problem of a method of operation
of a household appliance
of the aforementioned type, by the temperature-induced by
by a mechanical stress related output signals of
distinguishable piezoelectric control element of the household appliance
are.
Erfindungsgemäß wird dieses
Problem durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs
7 oder 8 gelöst.According to the invention this
Problem by a method having the features of the claim
7 or 8 solved.
Die
mit der Erfindung erreichbaren Vorteile bestehen neben der Unterscheidbarkeit
von temperaturbedingten und durch eine mechanische Beanspruchung
bedingten Ausgangssignalen eines piezoelektrischen Bedienelements
des Haushaltsgeräts insbesondere
darin, dass dies auf konstruktiv und schaltungstechnisch einfache
Weise ermöglicht
ist.The
achievable with the present invention consist in addition to the distinctness
of temperature and by mechanical stress
conditional output signals of a piezoelectric operating element
of the household appliance in particular
in that this is constructive and circuitry simple
Way allows
is.
Ein
Ausführungsbeispiel
der Erfindung ist in den Zeichnungen rein schematisch dargestellt
und wird nachfolgend näher
beschrieben. Es zeigtOne
embodiment
The invention is shown purely schematically in the drawings
and will be closer below
described. It shows
1 ein
Vertikalschnitt eines ersten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen piezoelektrischen
Bedienelements in teilweiser Darstellung, 1 a vertical section of a first embodiment of a piezoelectric control element according to the invention in partial representation,
2 eine
Vertikalschnitt eines zweiten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen piezoelektrischen
Bedienelements in teilweiser Darstellung, 2 a vertical section of a second embodiment of a piezoelectric control element according to the invention in partial representation,
3 ein
Horizontalschnitt des zweiten Ausführungsbeispiels aus 2, 3 a horizontal section of the second embodiment 2 .
4 ein
Horizontalschnitt eines dritten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen piezoelektrischen
Bedienelements in teilweiser Darstellung, 4 a horizontal section of a third embodiment of a piezoelectric control element according to the invention in partial representation,
5 ein
Horizontalschnitt eines vierten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen piezoelektrischen
Bedienelements in teilweiser Darstellung, 5 a horizontal section of a fourth embodiment of a piezoelectric control element according to the invention in partial representation,
6 eine
Vertikalschnitt eines fünften
Ausführungsbeispiels
eines erfindungsgemäßen piezoelektrischen
Bedienelements in teilweiser Darstellung, 6 a vertical section of a fifth embodiment of a piezoelectric control element according to the invention in partial representation,
7 ein
Horizontalschnitt des fünften
Ausführungsbeispiels
aus 6 und 7 a horizontal section of the fifth embodiment 6 and
8 ein
Diagramm zu einem erfindungsgemäßen Verfahren,
in dem der zeitliche Verlauf des Ausgangssignals eines piezoelektrischen
Bedienelements dargestellt ist. 8th a diagram of a method according to the invention, in which the timing of the output signal of a piezoelectric control element is shown.
In 1 ist
ein erstes Ausführungsbeispiel eines
erfindungsgemäßen piezoelektrischen
Bedienelements 2 dargestellt. Das piezoelektrische Bedienelement 2 weist
ein auf einem Trägerteil 4 angeordnetes
Piezoelement 6 auf. Eine Betätigungsrichtung des piezoelektrischen
Bedienelements 2 ist in 1 mit einem
Pfeil 8 symbolisiert. Das Piezoelement 6 besteht üblicherweise
aus einem in den Fig. nicht einzeln dargestellten Grundkörper aus
einem piezoelektrischen Material, wobei an dem Grundkörper auf
beiden Seiten quer zur Betätigungsrichtung 8 jeweils eine
ebenfalls in den Fig. nicht einzeln dargestellte elektrisch leitende
Schicht angeordnet ist. Die elektrisch leitenden Schichten sind
mit in den Fig. nicht dargestellten elektrischen Anschlüssen elektrisch
leitend verbunden, an denen bei Betätigung des piezoelektrischen
Bedienelements 2 eine elektrische Spannung anliegt. Entgegengesetzt
zur Betätigungsrichtung 8 des
piezoelektrischen Bedienelements 2 ist über dem Piezoelement 6 zuerst
eine thermische Isolierschicht 10 und danach eine Deckschicht 12 angeordnet.
Die einzelnen Schichten und Komponenten des erfindungsgemäßen piezoelektrischen
Bedienelements 2 sind auf dem Fachmann bekannte Weise miteinander
verbunden. Die thermische Isolierschicht 10 weist bei dem
vorliegenden Ausführungsbeispiel
eine geringes plastisches Formänderungsvermögen auf,
damit eine Betätigung
des piezoelektrischen Bedienelements 2 durch den Benutzer
ohne unnötig
hohen Kraftaufwand und einen unnötig
großen
Betätigungsweg
ermöglicht
ist. Wesentlich ist hierbei, dass die für die Betätigung des piezoelektrischen
Bedienelements 2 manuell eingeleitete Kraft nicht durch
eine Verformung des Materials der thermischen Isolierschicht 10 kompensiert
wird, sondern die Kraft möglichst
vollständig
auf das Piezoelement 6 übertragen
wird.In 1 is a first embodiment of a piezoelectric control element according to the invention 2 shown. The piezoelectric operating element 2 has a on a support part 4 arranged piezoelectric element 6 on. An actuating direction of the piezoelectric operating element 2 is in 1 with an arrow 8th symbolizes. The piezo element 6 usually consists of a not shown in the figures individually basic body of a piezoelectric material, wherein on the main body on both sides transverse to the actuation direction 8th in each case an electrically conductive layer, likewise not shown individually in the figures, is arranged. The electrically conductive layers are electrically conductively connected to electrical connections, not shown in the figures, on which upon actuation of the piezoelectric control element 2 an electrical voltage is applied. Opposite to the direction of actuation 8th of the piezoelectric operating element 2 is above the piezo element 6 first a thermal insulation layer 10 and then a topcoat 12 arranged. The individual layers and components of the piezoelectric operating element according to the invention 2 are interconnected in a manner known to those skilled in the art. The thermal insulation layer 10 has in the present embodiment, a low plastic deformation capacity, so that actuation of the piezoelectric actuator 2 through the user zer without unnecessarily high force and an unnecessarily large actuation path is possible. It is essential here that for the operation of the piezoelectric control element 2 manually introduced force not by deformation of the material of the thermal insulating layer 10 is compensated, but the power as completely as possible on the piezoelectric element 6 is transmitted.
2 zeigt
ein zweites Ausführungsbeispiel eines
erfindungsgemäßen piezoelektrischen
Bedienelements 2. Im Unterschied zu dem ersten Ausführungsbeispiel
ist die thermische Isolationswirkung der thermischen Isolierschicht 10 durch
parallel zur Betätigungsrichtung 8 verlaufende Öffnungen 14 verbessert.
Beispielsweise können
die Öffnungen 14 aus
der thermischen Isolierschicht 10 ausgestanzt werden. Andere
dem Fachmann bekannte und geeignete Herstellungsverfahren sind ebenso
möglich. Alternativ
zu den hier verwendeten Öffnungen 14 wären auch
Gaseinschlüsse,
insbesondere Lufteinschlüsse
in der thermischen Isolierschicht 10 denkbar. Die Öffnungen 14 sind,
insbesondere bei einer lediglich dünnen thermischen Isolierschicht 10,
besonders einfach zu realisieren. 2 shows a second embodiment of a piezoelectric control element according to the invention 2 , In contrast to the first embodiment, the thermal insulation effect of the thermal insulating layer 10 through parallel to the direction of actuation 8th running openings 14 improved. For example, the openings 14 from the thermal insulation layer 10 be punched out. Other known and suitable manufacturing methods are also possible. Alternative to the openings used here 14 would also gas inclusions, especially air pockets in the thermal insulation layer 10 conceivable. The openings 14 are, especially in a thin thermal insulating layer 10 , especially easy to realize.
Die
thermische Isolierschicht 10 des zweiten Ausführungsbeispiels
aus 2 ist in 3 in einem Horizontalschnitt
dargestellt, wobei die Außenkontur des
Piezoelements 6 durch eine Kreislinie angedeutet ist. Wie
aus 3 ersichtlich ist es ausreichend, die thermische
Isolationswirkung der thermischen Isolierschicht 10 lediglich
in dem Bereich des Piezoelements 6 des piezoelektrischen
Bedienelements 2, beispielsweise durch Öffnungen 14, weiter
zu verbessern.The thermal insulation layer 10 of the second embodiment 2 is in 3 shown in a horizontal section, wherein the outer contour of the piezoelectric element 6 is indicated by a circular line. How out 3 As can be seen, it is sufficient, the thermal insulation effect of the thermal insulating layer 10 only in the region of the piezoelectric element 6 of the piezoelectric operating element 2 , for example through openings 14 to continue to improve.
In
der 4 ist ein drittes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen piezoelektrischen Bedienelements 2 gezeigt,
das besonders für
die Anordnung mehrerer erfindungsgemäßer piezoelektrischer Bedienelemente 2 zu
einem gemeinsamen Bedienfeld geeignet ist. Bei diesem Ausführungsbeispiel
ist die thermische Isolierschicht 10 ähnlich dem ersten Ausführungsbeispiel
aus 1 ausgebildet. Der Unterschied zwischen den thermischen
Isolierschichten 10 des ersten und des dritten Ausführungsbeispiels
besteht darin, dass die thermische Isolierschicht 10 des
dritten Ausführungsbeispiels
in erste Bereiche 10.1, von denen in 4 lediglich
ein einziger dargestellt ist, und einen zweiten Bereich 10.2 unterteilt
ist. Die ersten Bereiche 10.1 liegen dabei über den
einzelnen piezoelektrischen Bedienelementen 2 des gemeinsamen
Bedienfelds und sind von dem Rest der thermischen Isolierschicht 10,
nämlich dem
zweiten Bereich 10.2, durch Öffnungen 16 im Wesentlichen
getrennt. Lediglich Verbindungsstege 10.3 gewährleisten
den Zusammenhalt der aus ersten Bereichen 10.1 und zweiten
Bereich 10.2 bestehenden thermischen Isolierschicht 10.
Auf diese Weise sind die ersten Bereiche 10.1 von dem zweiten Bereich 10.2 mechanisch
weitgehend entkoppelt, so dass eine Betätigung der einzelnen piezoelektrischen
Bedienelemente 2 trotz einer gemeinsamen thermischen Isolierschicht 10 für das gemeinsame Bedienfeld,
mit geringem Kraftaufwand ermöglicht ist.
Darüber
hinaus ist hierdurch gewährleistet,
dass es zu keinen ungewünschten
Betätigungen
von in der Nachbarschaft zu einem betätigten piezoelektrischen Bedienelement 2 angeordneten
weiteren piezoelektrischen Bedienelementen 2 kommt. Alternativ
zu den Öffnungen 16 sind
auch in der thermischen Isolierschicht 10 angeordnete Vertiefungen
denkbar. Die Verbindungsstege 10.3 können bei dieser Alternative entfallen.In the 4 is a third embodiment of a piezoelectric control element according to the invention 2 shown, especially for the arrangement of several inventive piezoelectric controls 2 is suitable for a common control panel. In this embodiment, the thermal insulating layer 10 similar to the first embodiment 1 educated. The difference between the thermal insulation layers 10 of the first and third embodiments is that the thermal insulating layer 10 of the third embodiment in first areas 10.1 of which in 4 only one is shown, and a second area 10.2 is divided. The first areas 10.1 lie above the individual piezoelectric controls 2 of the common control panel and are from the rest of the thermal insulation layer 10 namely the second area 10.2 through openings 16 essentially separated. Only connecting bridges 10.3 ensure the cohesion of the first areas 10.1 and second area 10.2 existing thermal insulation layer 10 , In this way, the first areas 10.1 from the second area 10.2 mechanically largely decoupled, so that an actuation of the individual piezoelectric operating elements 2 despite a common thermal insulation layer 10 for the common control panel, with little effort is possible. In addition, this ensures that there are no undesired operations of in the vicinity of an actuated piezoelectric operating element 2 arranged further piezoelectric controls 2 comes. Alternative to the openings 16 are also in the thermal insulation layer 10 arranged depressions conceivable. The connecting bridges 10.3 can be omitted in this alternative.
5 zeigt
ein viertes Ausführungsbeispiel eines
erfindungsgemäßen piezoelektrischen
Bedienelements 2. Das vierte Ausführungsbeispiel ist eine Kombination
aus dem zweiten und dem dritten Ausführungsbeispiel und verbindet
deren Vorteile. 5 shows a fourth embodiment of a piezoelectric control element according to the invention 2 , The fourth embodiment is a combination of the second and third embodiments and combines their advantages.
In 6 ist
ein fünftes
Ausführungsbeispiel eines
erfindungsgemäßen piezoelektrischen
Bedienelements 2 dargestellt. Im Unterschied zu den vorgenannten
Ausführungsbeispielen
weist dieses piezoelektrische Bedienelement 2 zwei Piezoelemente 6.1 und 6.2 auf,
die im Wesentlichen in einer Ebene quer zur Betätigungsrichtung 8 angeordnet
sind. Das Piezoelement 6.1 ist im Wesentlichen als kreisrunde Scheibe
ausgebildet und wird quer zur Betätigungsrichtung 8 von
dem im Wesentlichen als ringförmige Scheibe
ausgebildeten Piezoelement 6.2 umschlossen. Die beiden
Piezoelemente 6.1 und 6.2 des erfindungsgemäßen piezoelektrischen
Bedienelements 2 sind auf dem Fachmann bekannte Weise entgegengesetzt
polarisiert. Um die daraus resultierende Temperaturkompensation
weiter zu verbessern, weist die gemeinsame thermische Isolierschicht 10 für die Piezoelemente 6.1 und 6.2 Abschnitte
mit voneinander verschiedener Wärmeleitfähigkeit
auf.In 6 is a fifth embodiment of a piezoelectric control element according to the invention 2 shown. In contrast to the aforementioned embodiments, this piezoelectric operating element 2 two piezo elements 6.1 and 6.2 on, essentially in a plane transverse to the direction of actuation 8th are arranged. The piezo element 6.1 is essentially formed as a circular disc and is transverse to the direction of actuation 8th of the piezoelectric element formed substantially as an annular disc 6.2 enclosed. The two piezo elements 6.1 and 6.2 the piezoelectric operating element according to the invention 2 are oppositely polarized in a manner known to those skilled in the art. To further improve the resulting temperature compensation, has the common thermal insulation layer 10 for the piezo elements 6.1 and 6.2 Sections with mutually different thermal conductivity.
Die
voneinander verschiedenen Wärmeleitfähigkeiten
der den Piezoelementen 6.1 und 6.2 zugeordneten
Abschnitten der thermischen Isolierschicht 10 können analog
zu den vorgenannten Ausführungsbeispielen
und damit auf einfache Weise realisiert werden, siehe 7. Ähnlich dem
vierten Ausführungsbeispiel
ist hier die gemeinsame thermische Isolierschicht 10 eines
durch mehrere piezoelektrische Bedienelemente 2 gebildeten
gemeinsamen Bedienfelds durch Öffnungen 16 in
erste Bereiche 10.1 und einen zweiten Bereich 10.2 unterteilt, wobei
in 7 lediglich ein einziger erster Bereich 10.1 dargestellt
ist. Im Unterschied zu dem vierten Ausführungsbeispiel ist hier nicht
der gesamte erste Bereich 10.1 mit Öffnungen 14 versehen,
sondern nur der Abschnitt des ersten Bereichs 10.1, der
dem innenliegenden Piezoelement 6.1 des piezoelektrischen
Bedienelements 2 zugeordnet ist. Der Abschnitt des ersten
Bereichs 10.1, der dem außenliegenden Piezoelement 6.2 zugeordnet
ist, weist keine Öffnungen 14 auf.
Hierdurch sind die Abschnitte mit voneinander verschiedenen Wärmeleitfähigkeiten des
fünften
Ausführungsbeispiels
auf einfache Weise realisiert.The mutually different thermal conductivities of the piezo elements 6.1 and 6.2 associated portions of the thermal insulation layer 10 can be realized analogously to the aforementioned embodiments and thus in a simple manner, see 7 , Similar to the fourth embodiment, here is the common thermal insulation layer 10 one through several piezoelectric controls 2 formed common control panel through openings 16 in first areas 10.1 and a second area 10.2 divided, with in 7 only a single first area 10.1 is shown. In contrast to the fourth embodiment here is not the entire first area 10.1 with openings 14 but only the section of the first area 10.1 , the internal piezo element 6.1 of the piezoelectric operating element 2 assigned. From the cut the first area 10.1 , the outer piezoelectric element 6.2 is assigned, has no openings 14 on. As a result, the portions with mutually different thermal conductivities of the fifth embodiment are realized in a simple manner.
Nachfolgend
ist die Funktionsweise des erfindungsgemäßen piezoelektrischen Bedienelements 2 anhand
des ersten Ausführungsbeispiels und
der 1 näher
erläutert.The following is the operation of the piezoelectric control element according to the invention 2 with reference to the first embodiment and the 1 explained in more detail.
Das
erfindungsgemäße piezoelektrische
Bedienelement 2 befindet sich in dessen Ruhezustand, in
dem an den elektrischen Anschlüssen
keine Spannung anliegt. Wird das piezoelektrische Bedienelement 2 in
Betätigungsrichtung 8 mechanisch
beansprucht, beispielsweise durch einen Fingerdruck eines Benutzers,
liegt an den elektrischen Anschlüssen
eine elektrische Spannung an. Eine elektrische Spannung kann aber
auch dann an den Anschlüssen anliegen,
wenn sich das piezoelektrische Bedienelement 2 erwärmt. Um
derartige Temperatureinflüsse auf
die an den elektrischen Anschlüssen
anliegende elektrische Spannung und damit auf ein elektrisches Ausgangssignal
A des piezoelektrischen Bedienelements 2 zu vermindern,
weist das erfindungsgemäße piezoelektrische
Bedienelement 2 eine thermische Isolierschicht 10 auf.The piezoelectric control element according to the invention 2 is in its idle state, in which there is no voltage at the electrical connections. Will the piezoelectric control 2 in the direction of actuation 8th mechanically stressed, for example, by a finger pressure of a user, is applied to the electrical connections to an electrical voltage. However, an electrical voltage can also be applied to the terminals when the piezoelectric operating element 2 heated. To such temperature influences on the voltage applied to the electrical terminals voltage and thus to an electrical output signal A of the piezoelectric control element 2 to reduce, has the piezoelectric control element according to the invention 2 a thermal insulation layer 10 on.
Das
erfindungsgemäße piezoelektrische
Bedienelement 2 ist beispielsweise in einem in den Fig. nicht
dargestellten als Elektrokochfeld ausgebildeten Haushaltsgerät einsetzbar.
Das erfindungsgemäße Elektrokochfeld
weist eine elektrische Steuerung mit einer Auswerteschaltung und
einem Speicher auf. Das piezoelektrische Bedienelement 2 ist
mit der Auswerteschaltung in Signalübertragungsverbindung, so dass
das Ausgangssignal A des piezoelektrischen Bedienelements 2,
beispielsweise die bei Betätigung
des piezoelektrischen Bedienelements 2 an den Anschlüssen anliegende
elektrische Spannung, in der Steuerung verarbeitet werden kann. Durch
das Betätigen
des piezoelektrischen Bedienelements 2 wird eine vorher
festgelegte Kochfeldfunktion, beispielsweise die Auswahl einer Gartemperatur oder
einer Garzeit, auf dem Fachmann bekannte Weise ausgelöst. Durch
die erfindungsgemäße Ausbildung
des piezoelektrischen Bedienelements 2 ist der Einfluss
von Temperatureinflüssen
auf das Ausgangssignal A wirksam vermindert.The piezoelectric control element according to the invention 2 For example, can be used in a household appliance, not shown in the figures as an electric cooktop. The electric hob according to the invention has an electrical control with an evaluation circuit and a memory. The piezoelectric operating element 2 is in signal transmission connection with the evaluation circuit, so that the output signal A of the piezoelectric operating element 2 , For example, upon actuation of the piezoelectric control element 2 electrical voltage applied to the terminals, can be processed in the controller. By actuating the piezoelectric operating element 2 a predetermined cooktop function, for example the selection of a cooking temperature or a cooking time, is triggered in a manner known to those skilled in the art. Due to the inventive design of the piezoelectric control element 2 the influence of temperature influences on the output signal A is effectively reduced.
Um
eine ungewünschte
Temperaturdrift des Ausgangssignals A des erfindungsgemäßen piezoelektrischen
Bedienelements 2 zu vermindern, wird das Ausgangssignal
A des piezoelektrischen Bedienelements 2 in der Auswerteschaltung
des Haushaltsgeräts
mit einem vorher festgelegten und abgespeicherten Grenzwert G verglichen
und in Abhängigkeit
davon eine elektrische Entladung des Piezoelements 6 ausgelöst, wobei
die Polarität
des Grenzwerts G zu der Polarität
des einer gewünschten
Betätigung
des piezoelektrischen Bedienelements 2 zugeordneten Ausgangssignals
A entgegengesetzt ist. Das vorgenannte Verfahren ist nachfolgend
anhand 8 näher
erläutert.To an undesirable temperature drift of the output signal A of the piezoelectric control element according to the invention 2 decreases, the output signal A of the piezoelectric actuator 2 in the evaluation circuit of the household appliance compared with a predetermined and stored limit value G and in dependence thereon an electrical discharge of the piezoelectric element 6 triggered, wherein the polarity of the limit G to the polarity of a desired operation of the piezoelectric actuator 2 assigned output signal A is opposite. The aforementioned method is described below 8th explained in more detail.
Ferner
sind auch Temperatureinflüsse
zu vermindern, die an den elektrischen Anschlüssen eine elektrische Spannung
und damit ein Ausgangssignal A erzeugen, das die gleiche Polarität wie eine gewünschte Betätigung des
piezoelektrischen Bedienelements 2 durch den Benutzer aufweist.
Um eine Verminderung derartiger Temperatureinflüsse zu verwirklichen, werden
durch das erfindungsgemäße Verfahren
temperaturbedingte von durch eine mechanische Beanspruchung bedingte
Ausgangssignale A des piezoelektrischen Bedienelements 2 des Haushaltsgeräts unterschieden.
Hierzu sieht das erfindungsgemäße Verfahren
vor, dass das Ausgangssignal A des piezoelektrischen Bedienelements 2 in der
Auswerteschaltung des Haushaltsgeräts mit einem vorher festgelegten
und abgespeicherten Startwert S1 verglichen
wird und in Abhängigkeit
davon eine vorher festgelegte Zeitspanne Δt1 gemessen wird
und in Abhängigkeit
der Zunahme des Ausgangssignals A während der Zeitspanne Δt1 eine elektrische Entladung des Piezoelements
ausgelöst wird.
Dieses Verfahren ist nachfolgend anhand 8 näher erläutert.Furthermore, it is also necessary to reduce temperature influences which generate an electrical voltage at the electrical connections and thus an output signal A which has the same polarity as a desired actuation of the piezoelectric operating element 2 by the user. In order to realize a reduction of such temperature influences, the method according to the invention causes temperature-dependent output signals A of the piezoelectric operating element caused by a mechanical stress 2 of the household appliance. For this purpose, the method according to the invention provides that the output signal A of the piezoelectric operating element 2 in the evaluation circuit of the household appliance with a predetermined and stored starting value S 1 is compared and in dependence on a predetermined period of time .DELTA.t 1 is measured and depending on the increase of the output signal A during the period .DELTA.t 1, an electrical discharge of the piezoelectric element is triggered. This procedure is described below 8th explained in more detail.
Ein
zu dem vorgenannten Verfahren alternatives Verfahren sieht vor,
dass das Ausgangssignal A des piezoelektrischen Bedienelements 2 in
einer Auswerteschaltung des Haushaltsgeräts mit einem vorher festgelegten
und abgespeicherten Startwert S2 verglichen
wird und in Abhängigkeit
davon eine vorher festgelegte Zeitspanne Δt2 gemessen
wird und in Abhängigkeit
der Zunahme des Ausgangssignals A während der Zeitspanne Δt2 eine vorher festgelegte Zeitspanne Δt3 gemessen wird und in Abhängigkeit
der Zunahme des Ausgangssignals A während der Zeitspanne Δt3 eine elektrische Entladung des Piezoelements
ausgelöst
wird.An alternative to the aforementioned method provides that the output signal A of the piezoelectric operating element 2 in an evaluation circuit of the household appliance with a predetermined and stored starting value S 2 is compared and in dependence on a predetermined period of time .DELTA.t 2 is measured and a function of the increase of the output signal A during the period .DELTA.t 2 a predetermined period of time .DELTA.t 3 is measured and as a function of the increase in the output signal A during the period .DELTA.t 3, an electrical discharge of the piezoelectric element is triggered.
In 8 ist
ein beispielhafter zeitlicher Verlauf des Ausgangssignals A des
erfindungsgemäßen piezoelektrischen
Bedienelements 2, das in der Steuerung eines als Elektrokochfeld
ausgebildeten Haushaltsgeräts
integriert ist, dargestellt. Bei dem vorliegenden Beispiel kann
der Benutzer durch ein Betätigen
des erfindungsgemäßen piezoelektrischen
Bedienelements 2 eine Haushaltsgerätefunktion, beispielsweise
eine vom Benutzer für
einen Garvorgang gewünschte
Kochstellentemperatur einer Kochstelle des Elektrokochfelds, einstellen.In 8th is an exemplary time profile of the output signal A of the piezoelectric control element according to the invention 2 , which is integrated in the control of a household appliance designed as an electric cooktop. In the present example, the user can by actuating the piezoelectric actuator according to the invention 2 set a household appliance function, for example, a desired by the user for a cooking cooking temperature of a cooking surface of the electric hob.
In
dem Ruhezustand des erfindungsgemäßen piezoelektrischen Bedienelements 2 weist
dessen Ausgangssignal A zum Zeitpunkt t0 den
Wert U0 auf. Aufgrund der unvermeidbaren
Temperaturdrift des piezoelektrischen Bedienelements 2,
baut sich eine elektrische Spannung und damit ein Ausgangssignal
A auf, das zu einem durch eine mechanische Beanspruchung bedingten
Ausgangssignal A entgegengesetzt polarisiert ist. Zum Zeitpunkt
t1 erreicht das durch die Temperaturdrift
verursachte Ausgangssignal A den vorher festgelegten und in der
Steuerung abgespeicherten Grenzwert G, A = U1 =
G, und die elektrische Spannung G wird auf dem Fachmann bekannte
Weise entladen, so dass das Ausgangssignal A wieder den Wert U0 annimmt.In the idle state of the piezoelectric control element according to the invention 2 has its output signal A at time t 0 the value U 0 on. Due to the unavoidable temperature drift of the piezoelectric control element 2 , an electrical voltage builds up and thus an output signal A, which is polarized opposite to a caused by a mechanical stress output signal A. At time t 1 , the output signal A caused by the temperature drift reaches the preset value G, A = U 1 = G stored in the control, and the electrical voltage G is discharged in a manner known to those skilled in the art, so that the output signal A again Value U 0 assumes.
In
dem weiteren zeitlichen Verlauf treten Temperatureinflüsse auf,
die an den elektrischen Anschlüssen
des erfindungsgemäßen elektrischen
Bedienelements 2 eine elektrische Spannung und damit ein
Ausgangssignal A erzeugen, das die gleiche Polarität wie eine
gewünschte
Betätigung
des piezoelektrischen Bedienelements 2 durch den Benutzer aufweist.
Dies kann beispielsweise durch versehentlich über das piezoelektrische Bedienelement 2 verschüttetes heißes Wasser
verursacht sein.In the further course of time, temperature influences occur at the electrical connections of the electrical operating element according to the invention 2 generate an electrical voltage and thus an output signal A which has the same polarity as a desired actuation of the piezoelectric operating element 2 by the user. This can be done accidentally, for example, via the piezoelectric operating element 2 spilled hot water caused.
Sobald
das Ausgangssignal A des piezoelektrischen Bedienelements 2 einen
vorher festgelegten und abgespeicherten Startwert S1 erreicht
hat, A = U2 = S1 wird
eine vorher festgelegte Zeitspanne Δt1 gemessen
und in Abhängigkeit
der Zunahme des Ausgangssignals A während der Zeitspanne Δt1 eine elektrische Entladung des Piezoelements 6 ausgelöst. Für den Fall
einer schnellen Zunahme des Ausgangssignals A würde das Ausgangssignal A als
eine auf eine mechanische Beanspruchung und damit auf einer gewünschten
Betätigung
durch den Benutzer beruhende Betätigung
gewertet und die vorgesehene Haushaltsgerätefunktion ausgelöst. Für den Fall
einer langsamen Zunahme des Ausgangssignals A würde das Ausgangssignal A als
eine auf Temperatureinflüsse
beruhende Betätigung
und damit als eine ungewünschte
Betätigung
gewertet und das elektrische Entladen des Piezoelements 6 ausgelöst. Bei herkömmlichen
piezoelektrischen Bedienelementen würde das Ausgangssignal A bei
beiden Ursachen ähnlich
schnell ansteigen, so dass eine Unterscheidung des Ausgangssignals
A nach dessen Ursache unter Verwendung der herkömmlichen piezoelektrischen
Bedienelemente nicht möglich
ist. Da das erfindungsgemäße piezoelektrische
Bedienelement 2 die thermische Isolierschicht 10 aufweist,
steigt das Ausgangssignal A bei einer temperaturbedingten Betätigung langsamer
an als bei einer durch eine mechanische Beanspruchung bedingten
Betätigung
des erfindungsgemäßen piezoelektrischen
Bedienelements 2. Bei dem vorliegenden beispielhaften Verlauf erreicht
das Ausgangssignal A den Schwellenwert U3 nicht
innerhalb der Zeitspanne Δt1, so dass eine elektrische Entladung des
Piezoelements 6 erfolgt. Das Ausgangssignal A nimmt wieder
den Wert U0 an.Once the output signal A of the piezoelectric control element 2 has reached a predetermined and stored starting value S 1 , A = U 2 = S 1 is measured a predetermined period of time .DELTA.t 1 and depending on the increase of the output signal A during the period .DELTA.t 1, an electrical discharge of the piezoelectric element 6 triggered. In the case of a rapid increase of the output signal A, the output signal A would be regarded as an actuation based on a mechanical load and thus on a desired actuation by the user, and the intended household appliance function would be triggered. In the case of a slow increase in the output signal A, the output signal A would be regarded as an operation based on temperature influences and thus as an undesired operation and the electrical discharge of the piezoelectric element 6 triggered. In conventional piezoelectric controls, the output signal A would increase at both causes similar fast, so that a distinction of the output signal A for the cause using the conventional piezoelectric controls is not possible. As the piezoelectric control element according to the invention 2 the thermal insulation layer 10 exhibits, the output signal A increases at a temperature-induced actuation slower than at a condition caused by a mechanical stress actuation of the piezoelectric control element according to the invention 2 , In the present exemplary course, the output signal A does not reach the threshold value U 3 within the time period Δt 1 , so that an electrical discharge of the piezoelectric element 6 he follows. The output signal A again assumes the value U 0 .
Im
weiteren Verlauf aus 8 wird das erfindungsgemäße piezoelektrische
Bedienelement 2 in gewünschter
Weise durch den Benutzer betätigt.
Die mechanische Belastung des piezoelektrischen Bedienelements 2,
beispielsweise ein Tastendruck, führt zu einer schnellen Zunahme
des Ausgangssignals A, wie oben bereits erläutert, so dass der Schwellenwert
U3 in der Zeitspanne Δt1 erreicht
wird und das Ausgangssignal A bis auf einen Wert U5 weiter
ansteigt. Das Ausgangssignal A wird als auf einer gewünschten
Betätigung
beruhend gewertet und die vorgesehene Haushaltsgerätefunktion,
beispielsweise das Auswählen
einer von dem Benutzer für
den Garvorgang gewünschten
Kochstellentemperatur, wird ausgelöst. Das piezoelektrische Bedienelement 2 des
vorliegenden Ausführungsbeispiels
ist als Taste mit Dauerbetätigung
ausgebildet. Je länger
die Taste 2 von dem Benutzer gedrückt wird, desto höher wird
die einzustellende Kochstellentemperatur gewählt. Sobald der Benutzer die
Taste 2 wieder entlastet, also die mechanische Beanspruchung
wegfällt, sinkt
das Ausgangssignal A wieder auf den Wert U0.In the further course off 8th becomes the piezoelectric operating element according to the invention 2 operated in the desired manner by the user. The mechanical load of the piezoelectric operating element 2 For example, a keystroke leads to a rapid increase of the output signal A, as already explained above, so that the threshold U 3 is reached in the period .DELTA.t 1 and the output signal A continues to rise to a value U 5 . The output signal A is considered to be based on a desired actuation and the intended household appliance function, for example the selection of a cooking point temperature desired by the user for the cooking process, is triggered. The piezoelectric operating element 2 of the present embodiment is formed as a button with continuous operation. The longer the button 2 pressed by the user, the higher the cooking point temperature to be set is selected. Once the user presses the button 2 again relieved, so the mechanical stress is eliminated, the output signal A decreases again to the value U 0 .
In
Weiterbildung des vorgenannten Verfahrens ist es denkbar zusätzlich einen
Wert U4 vorzusehen, dessen Unterschreiten
durch das Ausgangssignal A ebenfalls eine elektrische Entladung
des Piezoelements 6 auslösen würde. Auf diese Weise ist eine schnelle
Reaktion des piezoelektrischen Bedienelements 2 bzw. der
Steuerung des Haushaltsgeräts
auf das Vorhandensein einer mechanischen Beanspruchung gewährleistet.
Für den
vorliegenden Fall, dass das erfindungsgemäße piezoelektrische Bedienelement 2 als
ein Bedienelement mit Dauerbetätigung ausgebildet
ist und für
die Betätigung
durch den Benutzer eine längere
Betätigungsdauer
erforderlich ist, beispielsweise um einen größeren Einstellbereich für die Kochstellentemperatur
zu realisieren, ist es sinnvoll, U4 nicht
zu nahe an U5 zu wählen. Beispielsweise wäre es dann
sinnvoll, U4 zwischen U2 und
U3 zu wählen.In a further development of the aforementioned method, it is conceivable additionally to provide a value U 4 whose falling below by the output signal A also an electrical discharge of the piezoelectric element 6 would trigger. In this way, a quick response of the piezoelectric control element 2 or the control of the household appliance on the presence of a mechanical stress guaranteed. For the present case, that the piezoelectric operating element according to the invention 2 is designed as a control element with continuous operation and for the operation by the user a longer operation time is required, for example, to realize a larger adjustment range for the hotplate temperature, it makes sense not to choose U 4 too close to U 5 . For example, it would then make sense to choose U 4 between U 2 and U 3 .
Eine
Alternative zu dem obigen Ausführungsbeispiel
sieht vor, dass mit Erreichen eines Startwerts S2 =
S1 durch das Ausgangssignal A, A = U2 = S1 eine Zeitspanne Δt2 = Δt1 gemessen wird. Für den Fall einer schnellen
Zunahme des Ausgangssignals A, also beispielsweise falls das Ausgangssignal A
den Wert U3 innerhalb der Zeitspanne Δt2 erreichen würde, würde zunächst eine weitere Zeitspanne Δt3 gemessen werden. Während dieser Zeitspanne Δt3 würde
analog dem vorliegenden Ausführungsbeispiel verfahren.
Je nachdem ob das Ausgangssignal A einen weiteren Schwellenwert,
beispielsweise S3 = U4, in
der Zeitspanne Δt3 erreichen würde, würde entweder eine elektrische
Entladung des Piezoelements 6 erfolgen oder das Ausgangssignal
A als auf eine mechanische Betätigung
und damit auf eine gewünschte
Betätigung
durch den Benutzer gewertet und die vorgesehene Haushaltsgerätefunktion
ausgelöst.An alternative to the above exemplary embodiment provides that when a starting value S 2 = S 1 is reached, a time interval Δt 2 = Δt 1 is measured by the output signal A, A = U 2 = S 1 . In the case of a rapid increase in the output signal A, that is, for example, if the output signal A would reach the value U 3 within the time interval Δt 2 , a further time interval Δt 3 would first be measured. During this period Δt 3 would proceed analogously to the present embodiment. Depending on whether the output signal A would reach a further threshold value, for example S 3 = U 4 , in the period Δt 3 , either an electrical discharge of the piezoelectric element would occur 6 take place or the output signal A as to a mechanical operation and thus evaluated on a desired operation by the user and the intended household appliance function triggered.