DE19805959A1 - Sensor-Schaltvorrichtung mit einer Sensortaste - Google Patents

Description

ANWENDUNGSGEBIET UND STAND DER TECHNIK

Die Erfindung betrifft eine Sensor-Schaltvorrichtung, wie sie insbesondere zur Verwendung in elektrischen Haushaltsge­ räten wie beispielsweise einem Elektroherd kommt, mit wenig­ stens einer Sensortaste.

Derartige Sensor-Schaltvorrichtungen werden vielfältig eingesetzt, vor allem auch in immer stärker werdenden Maß in elektrischen Haushaltsgeräten. Einer ihrer Vorteile liegt darin, daß üblicherweise durch Berühren einer vorgegebenen oder markierten Stelle ein Schaltvorgang o. ä. auslösbar ist. Somit ist eine sehr angenehme und einfache Bedienung gegeben. Ein weiterer Vorteil ist der, daß verschleißanfällige mecha­ nische Elemente entfallen können.

Bekannte Sensor-Schaltvorrichtungen arbeiten beispielsweise kapazitiv, d. h. durch eine Veränderung der Kapazität einer Sensortaste durch Annäherung oder Berührung beispielsweise mittels eines Fingers wird ein Schaltvorgang ausgelöst.

Ein anderer Lösungsansatz sieht vor, eine Anordnung aus einem lichtemittierenden und einem lichtempfangenden Bauelement derart anzubringen, daß deren Ausstrahlungs- bzw. Empfangs­ richtungen in einer Ebene verlaufen und sich in etwa dem Punkt kreuzen, an dem sich ein Finger zur Auslösung des Schaltvorgangs befinden soll. Das von dem lichtemittierenden Bauteil ausgesandte Licht wird von einem angelegten Finger in Richtung des Empfängers reflektiert und so die Auslösung eines Schaltvorganges detektiert.

Diese Lösungen weisen jedoch den großen Nachteil auf, daß kapazitive Berührungsschalter zum einen sehr störanfällig gegen elektrische Felder sind und zum anderen meistens ein relativ zielgenaues Auslösen nötig ist, während die sogenann­ ten Reflexionslichttaster aufwendig im Aufbau und störanfäl­ lig gegen Lichteinstrahlungen aus der Umgebung sind.

AUFGABE UND LÖSUNG

Es wird als Aufgabe der Erfindung angesehen, eine Sensor­ schaltvorrichtung mit einer Sensortaste zu schaffen, die besonders unempfindlich ist gegen Störeinflüße, einfach und kostengünstig herzustellen, sowie vielseitig verwendbar und einfach bedienbar ist.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Sensor-Schaltvor­ richtung wenigstens ein lichtempfindliches Schalt-Sensorele­ ment enthält, das infolge einer ihm zugeordneten Verringerung der Umgebungslichteinstrahlung durch zumindest teilweise Überdeckung mit einem Finger oder dergleichen ein Schalt- Signal erzeugt, und daß die Sensor-Schaltvorrichtung des weiteren wenigstens ein weiteres Sensorelement als Referenz- Sensorelement enthält, das in Abhängigkeit von der Umgebungs­ lichteinstrahlung ein Referenz-Signal erzeugt, wobei die Sensorelemente mit wenigstens einer Vergleichseinrichtung verbunden sind, die wenigstens ein Schalt-Signal eines Schalt-Sensorelementes mit wenigstens einem Referenz-Signal eines Referenz-Sensorelements vergleicht. Auf diese Weise kann ein durch Überdecken mit einem Finger auszulösender Schaltvorgang erkannt werden, da die durch Vergleich der Signale des Schalt-Sensorelementes und des wenigstens einen Referenz-Sensorelementes sicher bestimmbare Abdunkelung bzw. Abdeckung des Schalt-Sensorelementes feststellbar ist. Somit kann eine natürlich vorhandene Umgebungshelligkeit bzw. Raumbeleuchtung als Lichtquelle benutzt werden, da eine Änderung von deren Helligkeit bzw. sogar ein Verdunkeln bzw. Abschalten sowohl Schalt-Sensorelemente als auch das Refe­ renz-Sensorelemente gleichermaßen betrifft. Ein Schaltvorgang ist lediglich durch eine gezielte Abdeckung lediglich eines Schalt-Sensorelementes auslösbar.

Bevorzugt sind die Sensorelemente Bauelemente mit lichtein­ strahlungsabhängigen Eigenschaften, vorzugsweise passive Bauelemente, insbesondere Widerstände mit lichteinstrahlungs­ abhängigem elektrischem Widerstandswert, sogenannte LDR's (Light Dependant Resistor). Besonders bevorzugt sind Ausfüh­ rungen, bei denen der Widerstandswert mit Abnahme der Licht­ einstrahlung zunimmt. Passive Bauelemente besitzen den Vorteil, daß sie einfacher und in beliebiger Form herstellbar sind, das gilt besonders für Widerstände. Ebenso ist die Verwendung von Fototransistoren, Fotodioden oder Fotozellen möglich. Eine Einstellung der Reaktionsgeschwindigkeit bzw. Trägheit und/oder des Widerstandswertes ist durch verschie­ denartige Dotierung in einem weiten Bereich möglich.

Als eine Möglichkeit zur Auswertung einer Schaltauslösung liegt eine Spannung über einem lichtabhängigem Widerstand, die direkt bzw. deren Veränderung zu einer Detektierung einer Schaltauslösung geeignet ist. Besonders bevorzugt ist eine Ausführung, bei der die Sensorelemente als Widerstände jeweils Teil eines Spannungsteilers sind, der mindestens einen weiteren, insbesondere konstanten, Widerstand aufweist, wobei vorzugsweise eine von dem Widerstand bzw. der Wider­ standsänderung eines Sensorelementes abhängige Teilspannung, Insbesondere über dem Sensorelement, als Signal zu der Vergleichseinrichtung geführt ist. Dies stellt eine einfach aufgebaute und billig zu realisierende Schaltung dar.

Es ist möglich, daß die Sensorelemente im wesentlichen statisch betrieben bzw. angesteuert sind, insbesondere mit einer Gleichspannungsversorgung, wobei die Gleichspannung vorzugsweise im Bereich der Betriebsspannung für Logik- Bauelemente liegt und insbesondere ca. 5 V beträgt. Eine Ansteuerung mit einer Gleichspannung ist einfach realisier­ bar, störungsunanfällig und es kann sogar die gleiche Span­ nungsquelle wie für in der Schaltung oder dem Gerät enthalte­ ne Logik-Bauelemente verwendet werden. Vor allem bei einer Verwendung von lichteinstrahlungsabhängigen Widerständen, die eine inhärente Trägheit eines Anstiegs des Widerstandswertes aufweisen und demzufolge gegen Störeinflüße kaum anfällig sind, stellt dies eine vorteilhafte Anwendung der Erfindung dar.

Für eine Verwendung einer Sensortaste, die durch Auflegen eines Fingers ausgelöst werden soll, ist es günstig, wenn die Sensorelemente, insbesondere mit im wesentlichen abgeflachter Oberfläche, auf einem temperaturfesten und isolierenden Träger aufgebracht sind, wobei sie vorzugsweise abgerundete Formen und insbesondere eine Fläche von ca. 25 qmm aufwei­ sen. Zur Entsprechung der Form eines Fingers kann ein Sensor­ element bevorzugt kreisrund sein, so daß eine Abdeckung durch einfaches Auflegen des Fingers in jeder Richtung möglich ist. Eine in diesem Bereich liegende Größe verhindert, daß kleine­ re Gegenstände, die der menschlichen Aufmerksamkeit leicht entgehen können, wie beispielsweise Brotkrümmel oder derglei­ chen, auf einer Glaskeramikplatte eines Elektroherdes die Sensortaste versehentlich größtenteils überdecken und Störun­ gen verursachen können.

Bei einer bevorzugten Ausführung der Erfindung können die Sensorelemente unter einer gemeinsamen oder jeweils einer einzelnen, zumindest teilweise lichtdurchlässigen Abdeckung mit geringem Abstand dazu angeordnet sein und vorzugsweise ihrer Funktion entsprechend gruppiert bzw. in einem gewissen Bereich angeordnet sein. Bei einer Verwendung mehrerer Abdeckungen ist es günstig, wenn diese die gleiche Ausrich­ tung aufweisen, da somit auch die Ausrichtung der darunter angebrachten Sensorelemente gleich ist. Bei Verwendung einer einzigen Abdeckung kann darunter ein Bedienungsfeld geschaf­ fen werden, in dem ein Großteil oder alle der Funktionen des Gerätes vereinigt sind.

Eine deutliche Erkennung einer Schaltauslösung ist gegeben, wenn die eine Betätigung eines Sensorelementes durch Auflegen eines Fingers und Abschirmen gegen Umgebungslichteinstrahlung darstellende Schalt-Signaländerung im Bereich zwischen dem Faktor 2 und 15, insbesondere 6 bis 10 liegt, insbesondere bei einer mittleren Umgebungslichteinstrahlung von ca. 3000 Lux. Zum Erreichen dieser Änderung ist in der Praxis ein Ab­ decken mit einem Finger oder einem ähnlichen Gegenstand nötig, eventuelle Verschmutzungen einer darüberliegenden Abdeckung reichen dagegen nicht dazu aus.

Bei einer Ausführung der Erfindung kann wenigstens ein, vorzugsweise alle Sensorelemente als Schalt-Sensorelement oder als Referenz-Sensorelement auswertbar sein. Das bedeu­ tet, daß gleichzeitig alle Sensorelemente überwacht bzw. abgefragt werden, und bei einer signifikanten Änderung eines Signals eines der Sensorelemente dieses als Schalt-Sensorele­ ment vermutet wird, woraufhin zum Vergleich wenigstens ein, bevorzugt mehrere oder alle der restlichen Sensorelemente als Referenz-Sensorelemente abgefragt werden. Wenn das Ausgangs­ signal oder dessen Änderung des vermuteten Schalt-Sensorele­ mentes um ein vorgegebenes Maß, beispielsweise einen der o.g. Faktoren über seinem Wert vor seiner Änderung oder dem Durchschnittswert der Referenz-Signale der Referenz-Sensor­ elemente liegt, so kann von einer Schaltauslösung ausgegangen werden. Durch die Erfüllung zweier Verwendungszwecke kann die Zahl der Sensorelemente auf ein Minimum beschränkt sein.

Bei einer alternativen Ausführung kann wenigstens ein Sensor­ element als Referenz-Sensorelement ohne Schaltfunktion ausgebildet sein, dessen Referenz-Signal zum Vergleich mit wenigstens einem Schalt-Signal zu der Vergleichseinrichtung geführt ist, wobei vorzugsweise das wenigstens eine Referenz- Sensorelement in einem gewissen Abstand zu den Schalt-Sensor­ elementen angeordnet ist. Auf diese Weise ist eine einfachere Schaltung realisierbar, da jederzeit ein die Umgebungslicht­ einstrahlung repräsentierendes Signal vorliegt, mit dem die anderen Signale verglichen werden können.

Die wenigstens eine Vergleichseinrichtung kann einer Verar­ beitungseinrichtung zugeordnet sein, die abhängig von dem Ergebnis des Vergleichs einen Schaltvorgang detektiert, wobei insbesondere ein Schwellwertprüfer vorgesehen ist und die Verarbeitungseinrichtung vorzugsweise mit einer Steuerung und/oder Schalteinrichtungen signalübertragend verbunden ist. Somit erfolgt ein Vergleich der Signale der Sensorelemente, dessen Ergebnis ausgewertet wird und bei Überschreiten einer gewissen vorgegebenen Schaltschwelle werden die dem jeweili­ gen Sensorelement zugeordneten Funktionen ausgelöst. Dies kann entweder über eine angeschlossene Steuerung oder über angeschlossene Schalteinrichtungen, wie beispielsweise Leistungsschalter oder dergleichen, erfolgen. Bevorzugt ist eine Ausführung der Verarbeitungseinrichtung als Mikrokon­ troller, in dem die wenigstens eine Vergleichseinrichtung und vorzugsweise der Schwellwertprüfer enthalten sind, wobei vorzugsweise alle Signale der Sensorelemente, insbesondere über einen Multiplexer, zu der Verarbeitungseinrichtung geführt sind. Eine zentrale Verarbeitung aller Signale vereinfacht den Aufbau, wobei sich ein Mikrokontroller auf Grund seiner vielseitigen Programmierbarkeit besonders eignet.

Es ist möglich, einen A/D-Wandler zwischen den Sensorelemen­ ten und der Verarbeitungseinrichtung, die digital arbeitet, vorzusehen, wobei vorzugsweise der A/D-Wandler in der Verar­ beitungseinrichtung enthalten sein kann. Dies ermöglicht eine analoge Abfrage der Signale und eine digitale Verarbeitung. Besonders bevorzugt wertet die Verarbeitungseinrichtung die Signale mit einer Fuzzy-Logik aus, wobei sie das Schalt- Sensorelement als betätigt erkennt, dessen Signal sich von dem der anderen Sensorelemente oder des bzw. der Referenz- Sensorelemente um einen gewissen Wert unterscheidet, wobei insbesondere der Unterschied mehr als den Faktor 2 und/oder die Signaldauer eine gewisse, mittels eines zwischenge­ schalteten Zeitmeßgliedes gemessene Zeit, vorzugsweise etwa 0,2 bis 0,4 Sekunden beträgt. Der Vorteil einer Fuzzy-Logik liegt vor allem darin, daß sie an verschiedene Bedingungen, in diesem Fall verschiedene Umgebungslichteinstrahlungen, Fertigungstoleranzen, Bauteiletoleranzen, Alterung und/oder Temperaturdrift, automatisch anpaßbar ist. Damit kann auch eine oben erwähnte Mehrheitsentscheidung zur Detektierung einer Schaltauslösung realisiert werden. Des weiteren kann eine Fuzzy-Logik lernfähig ausgeführt sein, und sich ver­ schiedene Schaltzustände bzw. Folgerungen daraus merken und in zukünftige Handlungen einbeziehen.

Bei einer bevorzugten Ausführung der Erfindung kann die Schaltvorrichtung zum Einbau in einen Elektroherd mit einer Glaskeramikplatte als Kochfeld vorgesehen sein, unter der vorzugsweise in einem Abschnitt Schalt-Sensorelemente und jeweils im Bereich wenigstens eines Randes bzw. einer Ecke und/oder der Mitte der Platte wenigstens ein Referenz-Sensor­ element angeordnet ist, wobei bei einer Berührung der Platte oberhalb eines Schalt-Sensorelementes mit dem Finger dieses gegen Lichteinstrahlung bzw. Umgebungshelligkeit weitgehend abgeschirmt ist und dessen Ausgangssignal funktionsgemäß ein dem Funktionsbereich der Sensortaste entsprechendes Steuer­ signal oder einen Schaltvorgang auslöst. Eine Anwendung bei einem Elektroherd bietet den Vorteil, daß die Verwendung von Berührungs- bzw. Sensortasten eine geschlossene Oberfläche des Kochfeldes bzw. eines Bedienfeldes ermöglicht, wobei auf Grund der starken elektrischen Störfelder im Bereich eines Elektroherdes (vor allem bei Induktionskochstellen) die Verwendung der vorliegenden Erfindung besonders vorteilhaft erscheinen läßt.

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 Ausfüh­ rungsform der Erfindung und auf anderen Gebieten verwirklicht sein und vorteilhafte sowie für sich schutzfähige Ausführun­ gen darstellen können, für die hier Schutz beansprucht wird. Die Unterteilung der Anmeldung in einzelne Abschnitte sowie Zwischen-Überschriften beschränkt die unter diesen gemachten Aussagen nicht in ihrer Allgemeingültigkeit.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden beschrieben. In der Zeich­ nung zeigt:

Fig. 1 den schematischen Aufbau einer erfindungsge­ mäßen Sensor-Schaltvorrichtung mit zwei Sensorelementen unter einer Abdeckung sowie die weitere Signalverarbeitung.

BESCHREIBUNG EINES BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELS

Die Fig. 1 zeigt schematisch eine Sensor-Schaltvorrichtung 11, die zwei unter einer lichtdurchlässigen Abdeckung 12 angeordnete Sensortasten 13 aufweist. Die flach ausgeführten Sensorelemente 29 und 30 sind auf Trägern 14 aufgebracht und auf nicht dargestellte Weise mit jeweils zwei seitlichen An­ schlüssen kontaktiert. Alternativ ist eine direkte Aufbrin­ gung eines geeigneten Widerstandsmaterials auf eine Leiter­ platte o. dgl. möglich, so daß auf einer Leiterplatte eine Vielzahl von LDR's aufgebracht sein können. Die Anschlußrich­ tung ist allgemein beliebig wählbar. Der eine Anschluß führt zu einer nicht dargestellten Spannungsversorgung (kreisrunder Anschlußpunkt), während der andere Anschluß über einen Widerstand 15 gegen Masse geführt ist, wodurch ein Spannungs­ teiler entsteht. Die Spannung zwischen dem Sensorelement und dem Widerstand 15 wird abgegriffen und als Signal U1 bzw. U2 an eine Auswertung gegeben. Über Schaltelemente können die Anschlüsse trennbar sein.

Die Auswertung empfängt an einem Multiplexer 17 die Span­ nungssignale U1 bis Un von bis zu N Sensorelementen. Der Multiplexer 17 ist an einen Mikrokontroller 18 angeschlossen, der eine Verarbeitung für die Spannungssignale U1 bis Un bildet. Die gemultiplexten Spannungssignale werden in einer ersten Stufe von einem A/D-Wandler 19 digitalisiert, um besser weiter verarbeitet werden zu können. Diese digitali­ sierten Signale werden einer Vergleichseinrichtung 20 zuge­ führt, die aus einem Komparator 21 samt daran angeschlossenem Speicher 22 besteht. In dem Speicher 22 können Werte kurzzei­ tig gespeichert werden, um von dem Komparator 21 mit dem nächstfolgenden oder einem anderen Wert verglichen zu werden.

Das Ergebnis des Vergleichs wird von einem Schwellwert­ prüfer 24 auf die ermittelte Differenz der Signale hin überprüft. Überschreitet diese Differenz einen vorgegebenen bzw. vorgebbaren Schwellwert, so wird eine Auslösung einer Sensortaste sowie die ausgelöste Sensortaste detektiert. Dazu ist an den Schwellwertprüfer 24 die Verarbeitungsein­ richtung 25 angeschlossen, die die Signalverarbeitung steuert sowie von einer Auslösung abhängige Befehle ausführt. Dazu kann sie über Anschlüsse 26 mit Schaltmitteln wie beispiels­ weise Halbleiterschaltern oder dergleichen zu deren Auslösung verbunden sein, ebenso kann die Sensorschaltvorrichtung 11 mit einer Steuerung eines elektrischen Gerätes verbunden sein.

Die Einteilung der Funktionsblöcke des Mikrokontrollers 18 in Fig. 1 ist schematisch zu verstehen und dient zur Veran­ schaulichung der Signalauswertung bzw. der dafür notwendigen Komponenten. Anstatt in einem Bauelement verwirklicht zu sein kann eine Schaltung aus mehreren Bausteinen bestehen. Eine Digitalisierung der Spannungssignale durch den A/D-Wandler 19 ist nicht unbedingt notwendig, wird jedoch als vorteilhaft angesehen.

FUNKTION

Beschrieben werden soll eine Ausführung der Erfindung, bei der je nach Zustand alle Sensorelemente sowohl als Schalt- Sensorelemente 30 als auch als Referenz-Sensorelemente 29 dienen können. Dargestellt ist ein Fall, bei dem zwei Sensor­ elemente unter der lichtdurchlässigen Abdeckung 12, die einer Umgebungslichteinstahlung 28 ausgesetzt und von dieser durchdrungen ist, angeordnet sind. Während das linke Sensor­ element 29 der Umgebungslichteinstrahlung 28 voll ausgesetzt ist, ist das rechte Sensorelement 30 durch Anlegen eines Fingers 31 an die Abdeckung 12 oberhalb der Sensortaste 13 von der Umgebungslichteinstahlung 28 abgeschirmt. Die je­ weiligen Spannungssignale U1 und U2 werden über den Multi­ plexer 17 und den A/D-Wandler 19 umgewandelt und in der Ver­ gleichseinrichtung 20 zumindest miteinander, eventuell noch mit weiteren Signalen, verglichen. Da bei einer Verwendung von Widerständen mit zunehmendem Widerstandswert bei Abnahme der Lichteinstrahlung als Sensorelemente die Spannung U2 deutlich geringer sein wird als die Spannung U1, geht die Verarbeitungseinrichtung 25 von dem Fall einer möglichen Auslösung der Schalttaste mit dem Sensorelement 30 aus. Somit dient das Sensorelement 30 als Schalt-Sensorelement und das Sensorelement 29 als Referenz-Sensorelement. Liegt die Differenz über dem in dem Schwellwertprüfer 24 vorgegebenen Wert, so stellt die Verarbeitungseinrichtung 25 einen Schalt­ vorgang fest und leitet dementsprechend bzw. der Funktion des Sensorelementes 30 entsprechend weitere Vorgänge ein.

Es ist denkbar, die Schwellwertprüfung je nach Funktion des als Schalt-Sensorelementes vermuteten Sensorelementes zu verändern, da damit auch die Sicherheit und Zuverlässigkeit bestimmt wird. Ebenso können von der Verarbeitungseinrich­ tung 25 die Spannungssignale einiger bestimmter bis aller anderen Sensorelemente für den Vergleich herangezogen und abgefragt werden. Dies ist vorteilhaft beispielsweise für die zum Ein- bzw. Ausschalten des Gerätes vorgesehene Sensor­ taste, da hier Fehlfunktionen besonders sicher ausgeschlossen werden sollen. Ebenso ist es möglich, jeweils von dem auszu­ lösenden Sensorelement aus am weitesten entfernt liegende Sensorelemente als Referenz abzufragen, da in diesem Fall eine Abschattung gegen Umgebungslichteinstrahlung 28 durch die Hand bei Anlegen eines Fingers am wenigstens wahrschein­ lich ist.

Bei einer Ausführung mit festgelegtem Referenz-Sensorelement könnte das Sensorelement 29 ständig als Referenz-Sensorele­ ment dienen, während des Sensorelement 30 eines von mehreren Schalt-Sensorelementen sein kann. Da sich das Spannungssignal Un bei einem Auslösen bzw. einer Abschirmung gegen Umge­ bungslichteinstrahlung 28 in beträchtlichem Maß ändert, kann in dem Schwellwertprüfer 24 ein Faktor für den Unterschied zwischen einem Schaltsignal und einem Referenzsignal bei etwa drei bis sechs angesetzt werden. Dadurch kann eine Auslösung sicher entdeckt und von vorübergehenden Abschirmungen bzw. Störungen sicher unterschieden werden.

Bevorzugt kann die Signalauswertung in der Auswertung bzw. in dem Mikrokontroller 18 mit einer Fuzzy-Logik arbeiten. Eine derartige anpassungsfähige Logik weist den großen Vorteil auf, daß im Bereich unterschiedlicher Signalstärken auftre­ tende Signaldifferenzen (da die Spannungen U1 etc. absolute Werte und von der Umgebungslichteinstrahlung 28 abhängig sind) ausreichend genau unterschieden und ausgewertet werden können. Eine hiervon abhängige Anpassung des Schwellwerts ist möglich. Eine erfindungsgemäße Schaltvorrichtung kann sowohl bei Dämmerlicht als auch im hellsten Sonnenschein oder unter Künstlicher Beleuchtung eingesetzt werden.

Die Größe und Form der lichtempfindlichen Widerstände der Sensortasten hängt stark vom Verwendungszweck ab. Sie sollten jedoch derart gestaltet sein, daß bei Anlegen eines Fingers nur ein geringer Anteil an Licht seitlich schräg durch die Abdeckung 12 zu dem Sensorelement gelangen kann.

Eine Zeitverzögerung, die ein wirklich gewolltes Auslösen eines Schaltvorganges durch Vorliegen des Schaltzustandes für einen gewissen Zeitraum, beispielsweise etwa 0,2 bis 0,4 Sekunden, festgestellt, kann bei Verwendung von lichtein­ strahlungsabhängigen Widerständen entfallen, da diese natur­ gemäß eine nur relativ langsam erfolgende Zunahme des Wider­ standswertes bei Abnahme der Lichteinstrahlung aufweisen. Der umgekehrte Vorgang, daß bei Erhöhung der Lichteinstrahlung der Widerstandswert abnimmt, erfolgt mit einer Funktion mit stark abfallender Anfangssteigung und deswegen sehr schnell. Auch dieser nach dem Wegnehmen des Fingers erfolgende rasche Abfall des Widerstandswertes samt daraus folgender Signal­ änderung kann für die Detektion einer Betätigung genutzt werden, da ein derart starker Anstieg der Lichteinstrahlung bei einem Sensorelement ein Zeichen für eine Betätigung sein kann.

Claims (14)

1. Sensor-Schaltvorrichtung, insbesondere zur Verwendung in elektrischen Haushaltsgeräten wie beispielsweise einem Elektroherd, mit wenigstens einer Sensortaste (13), dadurch gekennzeichnet, daß sie wenigstens ein licht­ empfindliches Schalt-Sensorelement (30) aufweist, das infolge einer ihm zugeordneten Verringerung der Um­ gebungslichteinstrahlung (28) durch zumindest teilweise Überdeckung mit einem Finger o. dgl. ein Schalt-Signal erzeugt, und daß sie wenigstens ein weiteres Sensorele­ ment als Referenz-Sensorelement (29) aufweist, das in Abhängigkeit von der Umgebungslichteinstrahlung ein Referenz-Signal erzeugt, wobei die Sensorelemente (29, 30) mit wenigstens einer Vergleichseinrichtung (20) verbunden sind, die wenigstens ein Signal eines Schalt- Sensorelements mit wenigstens einem Signal eines Refe­ renz-Sensorelements vergleicht.

2. Schaltvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß die Sensorelemente (29, 30) Bauelemente mit lichteinstrahlungsabhängigen Eigenschaften sind, vor­ zugsweise passive Bauelemente, insbesondere Widerstände mit lichteinstrahlungsabhängigem elektrischem Wider­ standswert, wobei insbesondere der Widerstandswert mit Abnahme der Lichteinstrahlung (28) zunimmt.

3. Schaltvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeich­ net, daß die Sensorelemente (29, 30) als Widerstände jeweils Teil eines Spannungsteilers sind, der mindestens einen weiteren insbesondere konstanten Widerstand (15) aufweist, wobei vorzugsweise eine von dem Widerstand bzw. der Widerstandsänderung eines Sensorelements abhängige Teilspannung, insbesondere über dem Sensor­ element, als Signal zu der Vergleichseinrichtung (20) geführt ist.

4. Schaltvorrichtung nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Sensorelemente (29, 30) im wesentlichen statisch betrieben bzw. ange­ steuert sind, insbesondere mit einer Gleichspannungsver­ sorgung, wobei die Gleichspannung vorzugsweise im Bereich der Betriebsspannung für Logikbauelemente liegt und insbesondere ca. 5 V beträgt.

5. Schaltvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß die Sensorelemente (29, 30), insbesondere mit im wesentlichen abgeflachter Ober­ fläche, auf einem temperaturfesten und isolierenden Träger (14) aufgebracht sind, wobei sie vorzugsweise abgerundete Form und insbesondere eine Fläche von ca. 25 mm × mm aufweisen.

6. Schaltvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß die Sensorelemente (29, 30) unter einer gemeinsamen oder jeweils einer einzelnen zumindest teilweise lichtdurchlässigen Ab­ deckung (12) mit geringem Abstand dazu angeordnet sind und vorzugsweise ihrer Funktion entsprechend gruppiert bzw. in einem gewissen Bereich angeordnet sind.

7. Schaltvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß die eine Betätigung einer Sensortaste (13) durch Auflegen eines Fingers (31) o. dgl. und Abschirmen gegen Umgebungslichtein­ strahlung (28) darstellende Schalt-Signaländerung etwa den Faktor 6 bis 10 beträgt, insbesondere bei einer mittleren Umgebungslichteinstrahlung von ca. 3000 Lux.

8. Schaltvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein, vor­ zugsweise alle, Sensorelemente als Schalt-Sensorelement (30) oder als Referenz-Sensorelement (29) auswertbar sind.

9. Schaltvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Sensorelement als Referenz-Sensorelement (29) ohne Schaltfunktion ausgebildet ist und dessen Referenz-Signal zum Vergleich mit wenigstens einem Schalt-Signal zu der Vergleichsein­ richtung (20) geführt ist, wobei vorzugsweise das wenigstens eine Referenz-Sensorelement in einem gewissen Abstand zu dem wenigstens einen Schalt-Sensorelement (30) angeordnet ist.

10. Schaltvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß die wenigstens eine Vergleichseinrichtung (20) einer Verarbeitungseinrich­ tung (25) zugeordnet ist, die abhängig von dem Ergebnis des Vergleichs einen Schaltvorgang detektiert, wobei insbesondere ein Schwellwertprüfer (24) vorgesehen ist und die Verarbeitungseinrichtung vorzugsweise mit einer Steuerung und/oder Schalteinrichtungen signalübertragend verbunden ist.

11. Schaltvorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeich­ net, daß die Verarbeitungseinrichtung (25) ein Mikro­ kontroller (18) oder darin integriert ist, in welchem die wenigstens eine Vergleichseinrichtung (20) und vorzugsweise der Schwellwertprüfer (24) enthalten sind, wobei vorzugsweise alle Signale der Sensorelemente (29, 30), insbesondere über einen Multiplexer (17), zu der Verarbeitungseinrichtung geführt sind.

12. Schaltvorrichtung nach Anspruch 10 oder 11, gekennzeich­ net durch einen A/D-Wandler (19) zwischen den Sensorele­ menten (29, 30) und der Verarbeitungseinrichtung (25), die digital arbeitet, wobei vorzugsweise der A/D-Wandler in der Verarbeitungseinrichtung bzw. dem Mikrokontroller (18) enthalten ist.

13. Schaltvorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Verarbeitungseinrich­ tung (25), die vorzugsweise eine Fuzzy-Logik enthält, ein Schalt-Sensorelement (30) als betätigt erkennt, dessen Signal sich von dem der anderen Sensorelemente bzw. des oder der Referenz-Sensorelemente (29) um einen gewissen Faktor unterscheidet, wobei insbesondere der Schwellwert für den Unterschied mehr als den Faktor 2 beträgt, und/oder das Signal über einen mittels eines dafür vorgesehenen Zeitmeßgliedes gemessenen vorbestimm­ ten Zeitraum, vorzugsweise zwischen 0,1 und 0,6 Sekunden besteht.

14. Schaltvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltvorrichtung (11) zum Einbau in einen Elektroherd mit einer Glas­ keramikplatte als Kochfeld vorgesehen ist, unter der vorzugsweise in einem Abschnitt Schalt-Sensorelemente (30) und jeweils im Bereich wenigstens eines Randes bzw. einer Ecke und/oder der Mitte der Abdeckung (12) wenig­ stens ein Referenz-Sensorelement (29) angeordnet sind, wobei bei einer Berührung der Platte oberhalb eines Schalt-Sensorelements per Finger (31) dieses gegen Lichteinstrahlung (28) bzw. Umgebungshelligkeit weit­ gehend abgeschirmt ist und dessen Ausgangssignal von einer Verarbeitungseinrichtung (25) verarbeitet ein dem Funktionsbereich der Sensortaste (13) entsprechendes Steuersignal oder einen Schaltvorgang auslöst.