DE19714195A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Einstellen eines Betriebszustandes eines Haushaltsgerätes an einem mit einer Anzeige versehenen Bedienelement - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Einstellen eines Betriebszustandes eines Haushaltsgerä­ tes.

Unter einem Haushaltsgerät wird dabei und im folgenden ein Gerät zum automatisierten Verrichten von Tätigkeiten und Funktionen in einem privaten Haushalt verstanden. Beispiele für solche Haushaltsgeräte sind Haushaltsgargeräte zum Ga­ ren von Lebensmitteln wie Kochfelder (Kochmulden) oder Back- und Bratöfen, Waschmaschinen, Geschirrspüler und Kühl- und/oder Gefriergeräte zum Kühlen bzw. Gefrieren von Lebensmitteln, die im Fachjargon als "Weiße Ware" bezeich­ net werden. Die Erfindung betrifft nicht sonstige elektri­ sche oder elektronische Hausgeräte, die nicht in diesem Sinne Haushaltsgeräte sind, wie lediglich der Unterhaltung dienende Geräte (TV-Geräte, Musikwiedergabegeräte oder Spielgeräte), im Fachjargon als "Braune Ware" bezeichnet, oder lediglich der Datenverarbeitung dienende Geräte (Computer).

Der Betriebszustand eines Gargerätes (Herdes) wie einer Kochmulde, eines Backofens oder eines kombinierten Herdes mit Kochmulde und Backofen wird im allgemeinen über eine an der Gerätevorderseite angeordnete Bedienblende mit Schalt­ knebeln oder ein am Kochfeld vorgesehenes Bedienfeld mit kapazitiven Berührungssensoren ("Touch-Sensoren", Tastsen­ soren) oder berührungslosen optischen oder Infrarot-Sensoren eingestellt.

Aus EP-A-0 054 306 ist ein kapazitiver Berührungsschalter für elektrische Haushaltsgeräte, insbesondere für Kochmul­ den aus Glas oder Glaskeramik, bekannt mit einer Platte aus dielektrischem Material und einer an dieser Platte ange­ brachten kapazitiven Sensoranordnung mit mehreren Eingabe­ stellen. An jeder Eingabestelle sind auf einer Bedienseite der Platte eine Kondensatorfläche aus Metall und auf der gegenüberliegenden Seite zwei Kondensatorflächen aus Metall angeordnet, so daß mit der Kondensatorfläche auf der Be­ dienseite der Platte und einer der Kondensatorflächen auf der gegenüberliegenden Seite jeweils ein Kondensator gebil­ det ist. Eine Berührung der Kondensatorfläche auf der Be­ dienseite mit einem Finger ändert die Kapazitäten der Kon­ densatoren. Diese Kapazitätsänderung wird durch Anlegen ei­ nes Wechselfeldes und mittels einer Auswerteschaltung zum Schalten oder Einstellen des Betriebszustandes des Haus­ haltsgerätes ausgenutzt.

Aus DE 42 07 772 A1 ist ein berührungsloses Tastenfeld zum Bedienen eines Glaskeramikkochfeldes bekannt mit einer un­ terhalb der Glaskeramik angeordneten Lichtquelle, für deren Licht die Glaskeramik durchlässig ist, und wenigstens einem ebenfalls unterhalb der Glaskeramik neben der Lichtquelle angeordneten Lichtsensor. Wenn nun ein Finger oberhalb der Glaskeramik über die Stelle der Glaskeramik geführt wird, unter der Lichtquelle und Lichtsensor angeordnet sind, än­ dert sich wegen der veränderten Reflektivität das Ausgangs­ signal des Lichtsensors. Dieses geänderte Ausgangssignal wird zum Einstellen des gewünschten Betriebszustand verwen­ det.

Bei kapazitiven Sensoren muß das Trägermaterial somit ein elektrischer Isolator sein und bei optischen Sensoren ein transparentes Material. Metallische Bedienoberflächen für das Bedienfeld sind deshalb bei diesen bekannten Bediensy­ stemen nicht möglich. Ferner sind die bekannten Bediensy­ steme empfindlich gegenüber Verschmutzungen, beispielsweise durch übergelaufene Flüssigkeiten auf Kochfeldern.

In einem Prospekt der Firma Seppelfricke ist ein "Selectronic-Einschaltpult SES 860" beschrieben mit mehre­ ren Piezo-Tasten zum Einstellen von Betriebszuständen eines Einbaubackofens und eines Einbaukochfeldes und mit den Pie­ zo-Tasten zugeordneten Leuchtdiodenanzeigen für die mit den Piezo-Tasten eingestellten Funktionen oder Betriebszustän­ de. Die Piezo-Tasten und die Leuchtdiodenanzeigen sind in einer Ebene nebeneinander und hinter einer durchsichtigen Glasblende angeordnet, die von einem Edelstahlrahmen all­ seitig umgeben ist. Die Berührflächen der Piezo-Tasten be­ stehen somit aus Glas. Diese elektronischen Schalteinheit der Firma Seppelfricke weist eine Vielzahl von Bedienfunk­ tionen auf, die auf einer räumlich begrenzten Bedienblende mit jeweils einem Piezotastenbereich und jeweils einer ne­ ben dem Piezotastenbereich angeordneten Anzeige dargestellt werden. Dadurch können ungeübte Bediener bei der Bedienung des Backofens oder des Kochfeldes Schwierigkeiten mit der Zuordnung der Vielzahl von Leuchtelementen zu der Vielzahl von Piezotasten haben. Außerdem können die Piezotasten bei schlechter Raumbeleuchtung nicht so leicht gefunden werden.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein Ver­ fahren und eine Vorrichtung zum Einstellen eines Betriebs­ zustandes eines Haushaltsgerätes mittels wenigstens eines Bedienelements anzugeben, bei denen die genannten Probleme beim Stand der Technik vermieden werden.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung gelöst mit den Merk­ malen des Anspruchs 1 bzw. des Anspruchs 11.

Gemäß der Erfindung wird zum Einstellen eines Betriebszu­ standes eines Haushaltsgerätes ein auf eine Berührfläche eines zum Wählen des Betriebszustandes vorgesehenen Be­ dienelements ausgeübt er Druck meßtechnisch erfaßt und der Betriebszustand des Haushaltsgerätes abhängig von diesem Druck über ein Steuersignal eingestellt. Zugleich werden die mit dem Bedienelement wählbaren Betriebszustände und/oder der aktuelle eingestellte Betriebszustand des Haushaltsgerätes unmittelbar an der Berührfläche von einer optischen Anzeigeeinrichtung angezeigt. Die Berührfläche ist dazu wenigstens teilweise optisch transparent. Im Ge­ gensatz zu den aus dem Stand der Technik bekannten Berüh­ rungssensoren ist die Kennzeichnung der Berührfläche durch eine optische Anzeigeeinrichtung gemäß der Erfindung mög­ lich, da der Druck auf die Berührfläche nicht unmittelbar an der Berührfläche erfaßt werden muß. Dadurch erreicht man eine platzsparende und ergonomische Integration von Bedien­ einheit und Anzeigeeinheit für ein Haushaltsgerät mit einer eindeutigen, unmittelbaren Zuordnung der Anzeige zur Be­ dienfläche. Dies ist insbesondere zur Markierung und Unter­ scheidung von mehreren Bedienelementen eines Bedienfeldes von Vorteil.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen des Ver­ fahrens und der Vorrichtung gemäß der Erfindung ergeben sich aus den vom Anspruch 1 bzw. Anspruch 11 jeweils abhän­ gigen Ansprüchen.

In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform wird zum Erfassen einer Druckänderung an der Berührfläche des Be­ dienelements der piezoelektrische Effekt ausgenutzt. In ei­ nem Material, das den piezoelektrischen Effekt zeigt, wer­ den aufgrund von, insbesondere durch Materialverformungen (Deformationen) erzeugten, mechanischen Spannungen in dem Material meßbare elektrische Spannungen erzeugt. Da eine Druckänderung an der Berührfläche zu einer Deformation des Bedienelements führt, kann somit mit Hilfe des piezoelektri­ schen Effekts ein Drücken oder Loslassen des Bedienelements an seiner Berührfläche als elektrisches Meßsignal erfaßt werden. Dieses Meßsignal kann dann zum Einstellen des ge­ wünschten Betriebszustandes herangezogen werden. Ein sol­ ches Piezo-Bediensystem ist vergleichsweise unempfindlich gegenüber Verschmutzungen, da es nur auf mechanische Kräfte oder Drücke reagiert.

In einer ersten Weiterbildung dieses Piezosytems umfaßt das Bedienelement selbst einen piezoelektrischen Körper mit zwei Elektroden, an denen von einer Meßeinrichtung ein elektrisches Meßsignal abgegriffen wird.

In einer anderen Weiterbildung des Piezosystems ist dem Be­ dienelement wenigstens ein piezoelektrischer Sensor zuge­ ordnet, der Verformungen im Bedienelement detektiert und ein entsprechendes elektrisches Meßsignal erzeugt.

Das Steuersignal wird von einer Steuereinrichtung vorzugs­ weise nur dann erzeugt, wenn das elektrische Meßsignal der Meßeinrichtung oder des wenigstens einen piezoelektrischen Sensors innerhalb eines vorgegebenen Zeitintervalls sowohl die positive als auch die negative elektrische Polarität jeweils wenigstens einmal gezeigt hat.

In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform wird ein Steuersignal generiert, wenn ein Meßsignal einer Polarität detektiert wurde und innerhalb einer vorgegebenen Betäti­ gungszeit kein Meßsignal der entgegengesetzten Polarität registriert wurde.

Diese von der Steuereinrichtung überwachten Zusatzbedingun­ gen stellen jeweils sicher, daß der Betriebszustand des Haushaltsgeräts nur eingestellt wird, wenn ein bewußtes Be­ dienen des Bedienelements durch die bedienende Person er­ folgt ist, und schließt somit ein unbeabsichtigtes Auslösen eines Steuersignals beispielsweise durch Aufstellen eines Kochtopfes oder aufgrund thermischer Spannungen praktisch aus.

In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform sind meh­ rere Bedienelemente mit zugeordneten Berührflächen vorgese­ hen, die jeweils in einem zugeordneten Teilbereich eines Bedienfelds integriert sind. Die Bedienelemente können wie­ der selbst als piezoelektrische Sensoren dienen. Es können aber auch dem Bedienfeld vorzugsweise mindestens ebenso viele piezoelektrische Sensoren zugeordnet sein wie Be­ dienelemente. Diese piezoelektrischen Sensoren können an dem Bedienfeld insbesondere versetzt zu den Berührflächen der Bedienelemente angebracht sein. Die Steuereinrichtung bestimmt dann aus den Meßsignalen aller piezoelektrischer Sensoren, welche Berührfläche betätigt wurde, und erzeugt ein entsprechendes Steuersignal. Vorzugsweise ist jede Be­ rührfläche des Bedienfelds zwischen jeweils wenigstens zwei piezoelektrischen Sensoren angeordnet, und die Steuerein­ richtung findet durch Betrachtung aller Meßsignale, insbe­ sondere durch Differenzbildung der Meßsignale von jeweils zwei verschiedenen piezoelektrischen Sensoren, das gerade bediente Bedienelement heraus.

Jedes Bedienelement oder das Bedienfeld ist in einer beson­ deren Ausführungsform insbesondere an der Berührfläche we­ nigstens teilweise aus Metall, insbesondere aus Edelstahl oder Aluminium oder einer Aluminiumlegierung gebildet, ins­ besondere in einem Aufbau aus einem Glaskörper und einem davor angeordneten Metallkörper. Das Metall bewirkt eine elektromagnetische und elektrostatische Abschirmung der hinter dem Bedienelement bzw. Bedienfeld angeordneten Elek­ tronik. Die Anzeigeeinrichtung umfaßt dann vorzugsweise ei­ ne mit Öffnungen im Metall gebildete Kennzeichnung der Be­ rührfläche und eine lichtemittierende Einrichtung, deren Licht durch die Kennzeichnung zur bedienenden Person trans­ mittiert wird.

Das Steuersignal wird vorzugsweise zum Einstellen des Be­ triebszustandes wenigstens einer Kochstelle, insbesondere einer Heizeinrichtung der Kochstelle, und/oder eines Brat- und Backofens verwendet.

Zur weiteren Erläuterung der Erfindung wird auf die Zeich­ nungen Bezug genommen, in denen Ausführungsbeispiele gemäß der Erfindung jeweils schematisch veranschaulicht sind. Es zeigen:

Fig. 1 eine Vorrichtung zum Einstellen eines Betriebszustan­ des eines Haushaltsgeräts mit einem Bedienelement mit einer zugeordneten Anzeigeeinrichtung und einem zuge­ ordneten Piezosensor in einer geschnittenen Seitenan­ sicht,

Fig. 2 eine Vorrichtung zum Einstellen eines Betriebszustan­ des eines Haushaltsgeräts mit einem als Piezosensor wirkenden Bedienelement mit einer Anzeigeeinrichtung in einer geschnittenen Seitenansicht,

Fig. 3 ein Bedienelement mit einer besonderen Anzeigeein­ richtung und mit einem Piezosensor in einer geschnit­ tenen Seitenansicht,

Fig. 4 den zeitlichen Verlauf eines Meßsignals während des Betätigens eines Bedienelements in einem Diagramm und

Fig. 5 ein Bedienfeld zum Einstellen eines Betriebszustandes eines Haushaltsgeräts in einer Draufsicht.

Einander entsprechende Teile sind in den Fig. 1 bis 5 mit denselben Bezugszeichen versehen.

Die Fig. 1 und 2 zeigen jeweils eine Ausführungsform einer Vorrichtung zum Einstellen eines Betriebszustandes eines Haushaltsgerätes 6. Das Haushaltsgerät 6 kann ein Haus­ haltsherd, eine Haushaltskochmulde oder ein Haushaltskoch­ feld, eine Geschirrspülmaschine, eine Waschmaschine oder auch ein Kühlgerät oder ein Gefriergerät sein. Unterschied­ liche Betriebszustände können insbesondere die dem Haus­ haltsgerät 6 oder einer Komponente des Haushaltsgeräts 6 zugeführte Leistung und/oder Betriebsart sein, beispiels­ weise bei einem Kochfeld die Schaltzustände der einzelnen Kochzonen oder Kochplatten (Kochstellen) sowie deren Koch­ stufen. Die Bedienvorrichtung zum Einstellen des Betriebs­ zustandes des Haushaltsgerätes 6 kann unmittelbar am Haus­ haltsgerät 6 oder auch räumlich entfernt (Fernbedienung) von diesem angeordnet sein.

Die Bedienvorrichtung gemäß Fig. 1 umfaßt ein vorzugsweise plattenförmiges Bedienelement 2 mit einer Vorderseite 54 und einer von der Vorderseite 54 abgewandten Rückseite 29. Das Redienelement 2 besteht in einem in Fig. 1 nicht schraf­ fierten Innenbereich 52 aus einem optisch transparenten (lichtdurchlässigen) Material, beispielsweise Glas oder ei­ nem Kunststoff. Die den Innenbereich 52 nach vorne begren­ zende Teiloberfläche der Vorderseite 54 des Bedienelements 2 ist als Berührfläche 20 vorgesehen, die eine bedienende Person durch Berühren bedienen kann, um einen Betriebszu­ stand des Haushaltsgerätes 6 einzustellen. In einem in Fig. 1 schraffierten Außenbereich 53 um den Innenbereich 52 ist das Bedienelement 2 vorzugsweise optisch anders gestaltet als im Innenbereich 52, um die Berührfläche 20 für die be­ dienende Person zu kennzeichnen. Insbesondere kann das Be­ dienelement 2 im Außenbereich 53 anders farbig als im Innen­ bereich 52 oder auch weniger oder praktisch nicht transpa­ rent (lichtundurchlässig) ausgebildet sein.

Das Bedienelement 2 kann nun ein zusammenhängender Körper aus einem transparenten Material wie Glas oder Kunststoff sein, dem im Außenbereich 53 an der Rückseite 29 oder der Vorderseite ein insbesondere nicht transparentes Material zugeordnet ist, beispielsweise durch Bedrucken oder Anbrin­ gen einer entsprechenden Folie oder Schicht oder Platte, insbesondere aus Metall. Das Bedienelement 2 kann aber auch im Außenbereich 53 aus einem anderen Material bestehen als im Innenbereich 52, beispielsweise aus Metall, insbesondere aus Edelstahl oder Aluminium oder einer Aluminiumlegierung. Die beiden Materialien des Innenbereichs 52 und des Außen­ bereichs 53 werden dann, beispielsweise durch druckschlüs­ sige Verbindung oder durch starres Verkleben, so miteinan­ der verbunden, daß eine mechanische Spannung im transparen­ ten Innenbereich 52 sich in den Außenbereich 53 des Be­ dienelements 2 fortsetzt.

An der Rückseite 29 des transparenten Innenbereichs 52 des Bedienelements 2 ist eine optische Anzeigeeinrichtung 8 an­ geordnet zum Anzeigen des oder der Betriebszustände, die an dem Bedienelement 2 eingestellt werden können, oder zur An­ zeige des aktuell eingestellten Betriebszustandes des Haus­ haltsgeräts 6 (Quittierung) oder zur Anzeige sowohl der wählbaren Betriebszustände als auch des aktuellen Betriebs­ zustandes. Durch den optisch transparenten Innenbereich 52 des Bedienelements 2 ist die Anzeigeeinrichtung 8 von vor­ ne, d. h. mit Blick auf die Berührfläche 20, sichtbar. Die Anzeigeeinrichtung 8 kann in der Projektion die gesamte Be­ rührfläche 20 ausfüllen oder auch nur einen Teilbereich der Berührfläche 20, da die Berührfläche 20 durch die andersar­ tige Gestaltung des Außenbereichs 53 bereits markiert ist. Durch die Anzeigeeinrichtung 8 wird das Bedienelement 2 von hinten beleuchtet (hinterleuchtet) und kann deshalb auch im Dunkeln oder bei schlechter Außenbeleuchtung leicht gefun­ den werden.

In einer nicht dargestellten, einfachen Ausführungsform kann aber auch ein zusammenhängendes, lichtdurchlässiges Bedienelement vorgesehen sein, bei dem die Berührfläche durch eine hinter dem Bedienelement angeordnete Anzeigeein­ richtung hervorgehoben und markiert ist. Der Rand der An­ zeigeeinrichtung markiert dann zugleich in der Projektion auch den Rand der Berührfläche, so daß die Berührfläche vollständig von der Anzeigeeinrichtung ausgefüllt ist.

Als Anzeigeeinrichtung 8 kann prinzipiell jede bekannte An­ zeigeeinrichtung verwendet werden, mit der Symbole und/oder Buchstaben und/oder Wörter und/oder Zahlen und/oder Farb­ wechsel (z. B. bei Aktivierung oder Deaktivierung eines Be­ triebszustand) dargestellt werden können, also alle Arten von optisch darstellbaren Informationsträgern, mit denen ein Betriebszustand des Haushaltsgerätes 6 gekennzeichnet werden kann. Die Anzeigeeinrichtung 8 ist vorzugsweise mit LEDs (Lichtemittierende Dioden) oder mit einem LCD (Flüssigkristallanzeige) ausgestattet und kann dann insbe­ sondere als Sieben-Segment-Anzeige ausgebildet sein. Da­ durch können insbesondere mehrere verschiedene Betriebszu­ stände gekennzeichnet werden.

Zum Erfassen einer Berührung der Berührfläche 20 ist an der Rückseite 29 des Bedienelements 2 im Außenbereich 53 ein piezoelektrischer Sensor (Piezosensor) 4 angeordnet. Der piezoelektrische Sensor 4 ist mit dem Bedienelement 2 an dessen Rückseite 29 fest (starr) verbunden, beispielsweise durch Verkleben, so daß Verformungen des Bedienelements 2 unmittelbar auf den Piezosensor 4 übertragen werden. Als Kleber kann ein im Endzustand starrer (rigider) Kleber ver­ wendet werden, beispielsweise ein Epoxidharz-Kleber oder ein PUR-Kleber (Polyurethanharz-Kleber). Ferner ist der piezoelektrische Sensor 4 mit einer elektrischen Steuerein­ richtung 5 elektrisch verbunden. Die Steuereinrichtung 5 wertet ein von dem piezoelektrischen Sensor 4 geliefertes Meßsignal M aus und bildet in Abhängigkeit von dieser Aus­ wertung ein Steuersignal S für das Haushaltsgerät 6. Wenn nun eine bedienende Person das Bedienelement 2 beispiels­ weise mit einem Finger 9 an der Berührfläche 20 mit einem auch nur leichten Druck P drückt, so ändert sich aufgrund der dadurch verursachten mechanischen Deformationen im Be­ dienelement 2 das Meßsignal M des piezoelektrischen Sensors 4. Die Deformationen werden nämlich von dem piezoelektri­ schen Sensor 4 aufgrund der starren Verbindung mit dem Be­ dienelement 2 registriert. Das geänderte Meßsignal M des piezoelektrischen Sensors 4 wird von der Steuereinrichtung 5 als Bedienvorgang an dem Bedienelement 2 gewertet. Die Steuereinrichtung 5 veranlaßt daraufhin über das Steuersi­ gnal S eine entsprechende Änderung des Betriebszustandes des Haushaltsgerätes 6. Ferner steuert die Steuereinrich­ tung 5 über ein Anzeigesignal D die Anzeigeeinrichtung 8 derart an, daß die Anzeigeeinrichtung 8 den mit dem neuen Steuersignal S eingestellten Betriebszustand des Haushalts­ gerätes 6 an der Berührfläche 20 anzeigt.

Der Piezosensor 4 kann - im Gegensatz zu optischen oder ka­ pazitiven Sensoren - seitlich versetzt zur Berührfläche 20 des Innenbereichs 52 des Bedienelementes 2 und der zugeord­ neten Anzeigeeinrichtung 8 an der Rückseite 29 des Be­ dienelements 2 im Außenbereich 53 angeordnet werden, weil sich die durch den Druck P an der Berührfläche 20 erzeugten mechanischen Spannungen in dem Bedienelement 2 fortsetzen. Dadurch ist der beim Stand der Technik für die Berührungs­ sensoren reservierte Raum hinter der Berührfläche 20 nun frei für die Anzeigeeinrichtung 8. Die Dämpfung der über­ tragenen mechanischen Spannungen und damit des Meßsignals M kann durch eine zusätzliche Signalverstärkung oder eine hö­ here Meßempfindlichkeit des Piezosensors 4 ausgeglichen werden.

Fig. 2 zeigt eine Ausführungsform einer Bedienvorrichtung, bei der das Bedienelement 2 selbst teilweise aus piezoelek­ trischem Material besteht. Das Bedienelement 2 umfaßt ei­ nen, vorzugsweise flachen, transparenten piezoelektrischen Körper (Piezokörper) 13 mit zwei Elektroden 27 und 28, an denen eine aufgrund von Deformationen im Piezokörper 13 er­ zeugte elektrische Spannung oder ein elektrischer Strom als Meßsignal M abgegriffen wird. Das gesamte Bedienelement 2 ist in einer Metallplatte 11 als Träger und Bedienblende eingesetzt. Zwischen der Metallplatte 11 und dem Bedienele­ ment 2 ist eine elektrische Isolierung 15 vorgesehen. Diese Isolierung 15 besteht vorzugsweise aus einem mechanisch dämpfenden (elastisch oder plastisch verformbaren) Materi­ al, beispielsweise aus einer Kunststoffolie oder aus Sili­ kon, um das Bedienelement 2 von mechanischen Spannungen in der Metallplatte 11 mechanisch zu entkoppeln und uner­ wünschte Auswirkungen auf das Meßsignal M zu vermeiden. Das Bedienelement 2 kann in dieser Ausführungsform von vorne in die Metallplatte 11 eingesetzt und auch zur Reparatur oder zum Ersetzen leicht von vorne entnommen werden. Hinter dem Bedienelement 2 ist von einer Rückseite der Metallplatte 11 aus eine Anzeigeeinrichtung 8 in die Metallplatte 11 einge­ setzt.

Eine Meßeinrichtung 3 greift das Meßsignal (die Meßspan­ nung) M an den Elektroden 27 und 28 des Bedienelements 2 über elektrisch isoliert durch die Metallplatte 11 geführte Leitungen ab und führt den gemessenen Wert (Meßwert) M, des Meßsignals M einer Auswerteeinrichtung 7 zu. Meßeinrichtung 3 und Auswerteeinrichtung 7 sind Bestandteile der Steuer­ einrichtung 5. Die Auswerteeinrichtung 7 erzeugt in Abhän­ gigkeit von der Beschaffenheit des Meßsignals M das Steuer­ signal S zum Einstellen des Betriebszustands des Haushalts­ geräts 6 sowie das entsprechende Anzeigesignal D für die Anzeigeeinrichtung 8 und enthält dazu vorzugsweise einen Mikroprozessor.

Als piezoelektrische Materialien für den piezoelektrischen Sensor 4 gemäß Fig. 1 und den Piezokörper 13 des Bedienele­ mentes 2 gemäß Fig. 2 sind insbesondere Einkristalle, wie beispielsweise Quarzkristalle oder auch Lithiumtantalat-Kristal­ le, polykristalline keramische Körper, wie bei­ spielsweise Bleizirkonat-Titanat (PZT), oder auch organi­ sche Polymere wie beispielsweise Polyvinylidendifluorid (PVDF) geeignet. Diese piezoelektrisch wirksamen dielektri­ schen Stoffe weisen eine elektrische Polarisationsrichtung auf und sind vorab mittels einer Polarisationsspannung in dieser Polarisationsrichtung polarisiert. Als piezoelektri­ scher Sensor 4 kann insbesondere auch ein invers betriebe­ nes Piezomikrophon verwendet werden. Die Meßgenauigkeit des piezoelektrischen Sensors 4 oder der Meßeinrichtung 3 muß nicht sehr hoch sein, da praktisch nur binär zu überprüfen ist, ob eine Betätigung des Bedieneelements 2 stattgefunden hat, und nicht der auf das Bedienelement 2 ausgeübte Druck exakt bestimmt werden muß.

In der in Fig. 3 im Querschnitt gezeigten Ausführungsform einer Bedienvorrichtung ist die Anzeigeeinrichtung 8 mit einer festen Kennzeichnung 51 an der Berührfläche 20 und einer hinter der Kennzeichnung 51 angeordneten, ein- und ausschaltbaren Leuchte 80 gebildet. Die Kennzeichnung 51 kann wieder Zeichen und/oder Buchstaben enthalten. Diese Ausführungsform ist besonders zum Anzeigen von zwei Be­ triebszuständen wie "Ein" oder "Aus" geeignet, beispiels­ weise indem bei eingeschaltetem Betriebszustand die Kenn­ zeichnung 51 durch Einschalten der Leuchte 80 von hinten beleuchtet wird und bei Ausschalten des Betriebszustandes die Leuchte 80 wieder ausgeschaltet wird. Durch zusätzliche Wellenlängenänderungen (Farbwechsel) des Lichts der Leuchte 80, beispielsweise durch Verwendung von LEDs, kann die Zahl der anzeigbaren Betriebszustände erweitert werden. Hinter der Leuchte 80 ist ein beispielsweise paraboloidförmiger Reflektor 81 angeordnet. Reflektor 81 und Leuchte 80 sind in einem gemeinsamen Gehäuse 82 der Anzeigeeinrichtung 8 angeordnet.

In der Ausführungsform gemäß Fig. 3 ist die Kennzeichnung 51 durch Durchbrüche (Öffnungen) in einem plattenförmigen Me­ tallkörper 12 gebildet. Die Kennzeichnung 51 liegt inner­ halb einer Berührfläche 20, deren Rand durch eine mit we­ nigstens einer weiteren Öffnung in dem Metallkörper 12 ge­ bildeten Randmarkierung 50 definiert wird. Auch die Rand­ markierung 50 wird von der Leuchte 80 hinterleuchtet. Die Berührfläche 20 liegt somit innerhalb der von der Leuchte 80 ausgeleuchteten Fläche.

Da in dieser Ausführungsform gemäß Fig. 3 die Berührfläche 20 aus Metall besteht, werden die hinter der Berührfläche 20 angeordneten Elektroniken, insbesondere in der Steuer­ einrichtung 5 gut gegen elektrostatische Entladungen vom Finger der bedienenden Person abgeschirmt (Schirmwirkung) Ferner wird auch die Elektromagnetische Verträglichkeit (EMV) der Bedienvorrichtung erhöht.

Zwischen dem Metallkörper 12 und der Leuchte 80 ist vor­ zugsweise ein scheibenförmigen Glaskörper 16 als Träger des Metallkörpers 12 angeordnet, durch den das Licht der Leuch­ te 80 transmittiert wird. An der von dem Metallkörper 12 abgewandten Rückseite 69 des Glaskörpers 16 ist seitlich versetzt zur Berührfläche 20 ein piezoelektrischer Sensor 4 zum Registrieren einer Betätigung des Bedienelements 2 an der Berührfläche 20 angeordnet. Das Meßsignal M dieses Sen­ sors 4 wird wieder von einer nicht dargestellten Steuerein­ richtung 5 zum Ableiten eines Steuersignals S und eines An­ zeigesignals D für die Leuchte 80 der Anzeigeeinrichtung 8 verwendet.

Um zu verhindern, daß nicht beabsichtigte Verformungen der Bedienfelder, beispielsweise durch Aufstellen von Kochge­ schirr oder durch thermische Spannungen, zu einer Fehlein­ stellung eines Betriebszustands führen, kann eine besondere Auswertung der Meßsignale M vorgesehen werden, bei der nur bewußte und beabsichtigte Betätigungen des Bedienelements 2 berücksichtigt werden. Dazu wird der zeitliche Verlauf des Meßsignals M berücksichtigt.

Fig. 4 zeigt einen solchen zeitlichen Verlauf eines Meßsi­ gnals M bei einem beabsichtigten Betätigen des Bedienele­ ments 2. Es ist die von dem Piezosensor 4 oder dem Piezo­ körper 13 gelieferte Meßspannung als Meßsignal M über der Zeit t aufgetragen. Im Signalverlauf treten zwei Signalpul­ se 30 und 31 auf, die unterschiedliche elektrische Polari­ tät aufweisen. Der erste Signalpuls 30 entspricht dem Drücken des Bedienelements 2 und der Signalpuls 31 mit der ent­ gegengesetzten Polarität entspricht dem Loslassen des Be­ dienelements 2 durch die bedienende Person. Diese Signal­ form erklärt sich dadurch, daß die durch den Druck bzw. das Nachlassen des Druckes aufgebaute elektrische Spannung durch das Abfließen der entsprechend verschobenen Ladungen aus dem piezoelektrischen Material über die elektrischen Verbindungen schnell innerhalb von Bruchteilen einer Milli­ sekunde wieder abgebaut wird. Bei einer Dauerbetätigung des Bedienelements 2 wird deshalb nach dem anfänglichen Signal­ puls keine Meßspannung mehr registriert.

Die Steuereinrichtung 5 erzeugt nun in einer Ausführungs­ form nur dann ein Steuersignal S, wenn beide Signalpulse 30 und 31 innerhalb eines vorgegebenen Zeitintervalls (maximale Betätigungszeit), das beispielsweise bei einigen Sekunden liegen kann, registriert werden.

In einer anderen Ausführungsform erzeugt die Steuereinrich­ tung 5 das Steuersignal S zum Ändern oder Einstellen des Betriebszustandes, wenn der erste Signalpuls 30 registriert wird und innerhalb eines vorgegebenen Zeitintervalls (minimale Haltezeit) kein zweiter Signalpuls 31 registriert wird, der/die Benutzer(in) das Bedienelement 2 also noch nicht losgelassen hat. Dazu enthält die Steuereinrichtung 5 vorzugsweise einen Zähler oder eine Zählfunktion, die bei Auftreten des ersten Signalpulses 30 anfängt hochzuzählen.

Wenn das Zählergebnis einen bestimmten Wert erreicht, ohne daß ein zweiter Signalpuls 31 beobachtet worden ist, wird das Steuersignal 5 ausgelöst.

Als weiteres Kriterium zum Erkennen einer Betätigung des Bedienelements 2 bzw. 21 bis 26 kann überprüft werden, ob das Meßsignal M oder die Signalpulse 30 und 31 jeweils ei­ nen vorbestimmten Mindestwert überschritten haben. Die be­ dienende Person muß dann das Bedienelement 2 mit einer be­ stimmten Mindestkraft betätigen.

Fig. 5 zeigt eine Ausführungsform einer Vorrichtung zum Ein­ stellen einer Vielzahl von Betriebszuständen mit einem Be­ dienfeld 10, das mehrere, im Beispiel der Fig. 5 sechs, Be­ rührflächen 21 bis 26 von zugehörigen Bedienelementen auf­ weist, die vorzugsweise matrixförmig angeordnet sind. Die Berührflächen 21 bis 26 sind auf dem Bedienfeld 10 durch jeweils eine zugeordnete, nicht dargestellte Anzeigeein­ richtung markiert und gekennzeichnet, im Beispiel der Fig. 5 mit Betriebszuständen eines Back- und Bratofens. An der Rückseite des Bedienfeldes 10 sind mehrere piezoelektrische Sensoren 41 bis 49 angeordnet, vorzugsweise ebenfalls in einer matrixförmigen Anordnung. Jede Berührfläche 21, 22, 23, 24, 25 und 26 ist dabei in der Projektion auf die Rück­ seite des Bedienfeldes 10 von jeweils zwei piezoelektri­ schen Sensoren 41 und 44 bzw. 42 und 45 bzw. 43 und 46 bzw. 44 und 47 bzw. 45 und 48 bzw. 46 und 49 eingerahmt.

Die in Fig. 5 nicht dargestellte Steuereinrichtung 5 wertet nun sämtliche Meßsignale der Sensoranordnung mit den Senso­ ren 41 bis 49 aus und bestimmt, vorzugsweise durch Betrach­ tung von Differenzsignalen von jeweils zwei der Sensoren 41 bis 49, welche der Berührflächen 21 bis 26 bedient worden ist und scheidet gegebenenfalls ein gleichzeitiges Betäti­ gen mehrerer Berührflächen 21 bis 26, beispielsweise durch in flächiges Bedienen mit der ganzen Hand oder Aufstellen eines Topfes, durch Plausibilitätsbetrachtungen aus. Im letzteren Fall kann die Steuereinrichtung 5 zusätzlich ein optisches oder akustisches Warnsignal erzeugen, damit der Topf wieder von dem Bedienfeld 10 entfernt wird. Für die genannten Funktionen enthält die Steuereinrichtung 5 ent­ sprechende elektronische Mittel, beispielsweise eine Logik­ schaltung oder einen Mikroprozessor mit einer entsprechen­ den Software.

Anstelle von Piezoelementen können auch andere druckemp­ findliche Meßaufnehmer verwendet werden, beispielsweise piezoresistive, induktive oder magnetostriktive Sensoren oder auch Membrandrucksensoren.

Bezugszeichenliste

2

Bedienelement

3

Meßeinrichtung

4

Sensor

5

Steuereinrichtung

6

Haushaltsgerät

7

Auswerteeinrichtung

8

Anzeigeeinrichtung

9

Finger

10

Bedienfeld

11

Metallplatte

12

Metallkörper

13

Piezokörper

14

Kleberschicht

15

Isolierung

16

Glaskörper

17

Metallblende

20

Berührfläche

21

bis

26

Bedienelement

27

,

28

Elektrode

29

Rückseite

30

,

31

Signalpuls

41

bis

49

Sensor

50

Randmarkierung

51

Kennzeichnung

52

Innenbereich

53

Außenbereich

54

Vorderseite

69

Rückseite

80

Leuchte

81

Reflektor

82

Gehäuse
MMeßsignal
SSteuersignal
DAnzeigesignal
tZeit
TZeitintervall

Claims (26)

1. Verfahren zum Einstellen eines Betriebszustandes eines Haushaltsgerätes (6), bei dem

• a) in Abhängigkeit von einem Druck auf eine wenigstens teilweise lichtdurchlässige Berührfläche (20) eines zum Wählen des Betriebszustandes vorgesehenen Bedienelements (2) ein Steuersignal (S) erzeugt wird, das zum Einstel­ len des gewählten Betriebszustandes des Haushaltsgerätes (6) verwendet wird, und
• b) die mit dem Bedienelement (2) wählbaren Betriebszustände und/oder der aktuelle eingestellte Betriebszustand des Haushaltsgerätes (6) unmittelbar an der Berührfläche (20) des Bedienelements (2) von einer Anzeigeeinrichtung (8) angezeigt werden bzw. wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem

• a) ein Bedienelement (2) mit einem piezoelektrischen Körper (13) mit der Berührfläche (20) verwendet wird,
• b) an dem piezoelektrischen Körper (13) des Bedienelementes (2) ein elektrisches Meßsignal (M) abgegriffen wird, das ein Maß für eine Verformung in dem Bedienelement (2) ist und
• c) das Steuersignal (S) in Abhängigkeit von dem Meßsignal (M) erzeugt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem

• a) dem Bedienelement (5) wenigstens ein piezoelektrischer Sensor (4) zugeordnet wird, an dessen Ausgang ein elek­ trisches Meßsignal (M) als Maß für eine Verformung des Bedienelementes (2) ansteht, und
• b) das Steuersignal (S) in Abhängigkeit von dem Meßsignal (M) erzeugt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 2 oder Anspruch 3, bei dem das Steuersignal (S) nur erzeugt wird, wenn das elektrische Meßsignal (M) innerhalb eines vorgegebenen Zeitintervalls beide elektrischen Polaritäten jeweils wenigstens einmal angenommen hat.

5. Verfahren nach Anspruch 2 oder Anspruch 3, bei dem das Steuersignal (S) nur erzeugt wird, wenn ein Meßsignal (30) einer Polarität registriert wurde und innerhalb einer vor­ gegebenen Betätigungszeit ein Meßsignal (31) der entgegen­ gesetzten Polarität nicht registriert wurde.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem ein Bedienelement (2) verwendet wird, das zumindest an sei­ ner Berührfläche (20) wenigstens teilweise aus Metall be­ steht.

7. Verfahren nach Anspruch 6, bei dem eine Anzeigeeinrich­ tung (8) verwendet wird, die eine mit Öffnung in dem Metall des Bedienelements (2) gebildete Kennzeichnung (51) an der Berührfläche (20) sowie eine hinter Kennzeichnung (51) an­ geordnete Leuchte (80) umfaßt, deren Licht durch die Kenn­ zeichnung (51) hindurchtritt.

8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem eine Anzeigeeinrichtung (8) mit Leuchtdioden (LEDs) verwendet wird.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei dem eine Anzeigeeinrichtung (8) mit einem Flüssigkristallbildschirm (LCD) verwendet wird.

10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der Betriebszustand wenigstens einer Kochstelle und/oder eines Brat- und Backofens eingestellt wird.

11. Vorrichtung zum Einstellen eines Betriebszustandes ei­ nes Haushaltsgerätes (6) mit

• a) wenigstens einem Bedienelement (2) mit einer wenigstens teilweise optisch transparenten Berührfläche (20) zum Wählen eines Betriebszustandes des Haushaltsgerätes (6),
• b) einer Steuereinrichtung (5) zum Erzeugen eines Steuersi­ gnals (S) zum Einstellen des gewählten Betriebszustandes in Abhängigkeit von einem Druck auf die Berührfläche (20) des Bedienelements (2) und
• c) einer auf der von der Berührfläche (20) abgewandten Rückseite (29) des Bedienelements (2) und der Berührflä­ che (20) unmittelbar gegenüber angeordneten und von der Steuereinrichtung (5) ansteuerbaren Anzeigeeinrichtung (8) zum Anzeigen der mit dem Bedienelement (2) wählbaren Betriebszustände und/oder des aktuell eingestellten Be­ triebszustandes des Haushaltsgerätes (6).

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, bei der

• a) das Bedienelement (2) einen piezoelektrischen Körper (13) aufweist und
• b) die Steuereinrichtung (5)
  • b1) eine Meßeinrichtung (3), die als Maß für eine Verfor­ mung in dem Bedienelement (2) an dem piezoelektrischen Körper (13) ein elektrisches Meßsignal (M) abgreift, und
  • b2) eine Auswerteeinrichtung (7), die aus dem Meßsignal (M) das Steuersignal (S) ableitet, enthält.

13. Vorrichtung nach Anspruch 11, bei der

• a) dem Bedienelement (2) wenigstens ein seitlich versetzt zur Anzeigeeinrichtung (8) angeordneter piezoelektri­ scher Sensor (4) zugeordnet ist, der an die Steuerein­ richtung (5) ein von einer Verformung des Bedienelemen­ tes (5) abhängiges elektrisches Meßsignal (M) liefert, und
• b) die Steuereinrichtung (5) das Steuersignal (S) abhängig von diesem Meßsignal (M) erzeugt.

14. Vorrichtung nach Anspruch 12 oder Anspruch 13, bei der die Steuereinrichtung (5) ein Steuersignal (S) nur erzeugt, wenn ein Meßsignal (30) einer Polarität und innerhalb eines darauffolgenden Betätigungszeitraums kein Meßsignal (31) der entgegengesetzten Polarität aufgetreten ist.

15. Vorrichtung nach Anspruch 12 oder Anspruch 13, bei der die Steuereinrichtung (5) das elektrische Steuersignal (S) nur erzeugt, wenn das elektrische Meßsignal (M) innerhalb eines vorgegebenen Zeitintervalls beide elektrischen Pola­ ritäten jeweils wenigstens einmal angenommen hat.

16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 15, bei der das Bedienelement (2) zumindest an seiner Berührfläche (20) wenigstens teilweise aus Metall besteht.

17. Vorrichtung nach Anspruch 16, bei der das Metall des Bedienelements (2) Edelstahl ist.

18. Vorrichtung nach Anspruch 16, bei der das Metall des Bedienelements (2) Aluminum enthält.

19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 16 bis 18, bei der das Bedienelement (2) einen Glaskörper (16) und einen auf dem Glaskörper (16) angeordneten Metallkörper (17) mit der Berührfläche (20) umfaßt.

20. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 16 bis 19, bei der die Anzeigeeinrichtung (8) eine Leuchte (80) und eine mit Öffnungen in dem Metall des Bedienelements (2) gebildete Kennzeichnung (51) an der Berührfläche (20) aufweist, durch die das Licht der Leuchte (80) hindurchtreten kann.

21. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 20, bei der die Anzeigeeinrichtung (8) lichtemittierende Dioden (LEDs) enthält.

22. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 19, bei der die Anzeigeeinrichtung (8) ein Flüssigkristall-Display (LCD) enthält.

23. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 22 mit einem Bedienfeld (10) mit mehreren Berührflächen (21 bis 26) un­ terschiedlicher Bedienelemente, die jeweils in einem zuge­ ordneten Teilbereich des Bedienfelds (10) angeordnet sind.

24. Vorrichtung nach Anspruch 13 und Anspruch 23, bei der dem Bedienfeld (10) mindestens ebenso viele piezoelektri­ sche Sensoren (41 bis 49) zugeordnet sind wie Berührflächen (21 bis 26)

25. Vorrichtung nach Anspruch 24, bei der die Steuerein­ richtung (5) aus den Meßsignalen aller piezoelektrischer Sensoren (41 bis 49) ableitet, welche Berührfläche (21 bis 26) betätigt wurde und ein entsprechendes Steuersignal (S) erzeugt.

26. Vorrichtung nach Anspruch 25, bei der jede Berührfläche (21 bis 26) von jeweils wenigstens zwei piezoelektrischen Sensoren (41 bis 49) umgeben ist und die Steuereinrichtung (5) durch Differenzbildung der Meßsignale von jeweils zwei verschiedenen piezoelektrischen Sensoren (4) die gerade be­ tätigte Berührfläche (21 bis 26) herausfindet.