-
Die
Erfindung betrifft eine Hausschalteinrichtung für insbesondere Außenbereichsanwendungen, beispielsweise
Türöffner, Lichtschalter,
Garagentüröffner, Rolladen-/Markisenschalter
etc., mit zumindest einem kapazitiv arbeitenden Sensor sowie einer frontseitigen
Glasplatte als Abdeckung für
ein Gehäuse.
-
Hausschalteinrichtung
meint im Rahmen der Erfindung eine Schalteinrichtung zur elektrischen
Betätigung
angeschlossener Verbraucher im häuslichen Bereich.
Bei den fraglichen Verbrauchern kann es sich im Falle eines Türöffners um
einen Elektromotor, bei einem Lichtschalter um ein Leuchtmittel
etc. handeln. Die fragliche Hausschalteinrichtung kommt insbesondere
im Außenbereich
zur Anwendung, kann aber auch im Inneren als simpler Schalter Verwendung
finden. Bevorzugt sind jedoch Anwendungen außerhalb des Hauses, welche
besondere Vorkehrungen zur Beherrschung von Umwelteinflüssen erfordern.
-
Der
gattungsbildende Stand der Technik nach der
DE 20 2004 004 881 U1 befasst
sich mit einem Codeschloss, welches insbesondere für Garagen-
und Hoftore zum Einsatz kommt. Dieses verfügt über einen Funksender, welcher
sich mittels eines Tastenfeldes codieren lässt. Das zugehörige Codeschloss
verfügt über eine
geschlossene, chemikalien- und wasserdichte, plane Außenfläche, die
als Glasplatte ausgebildet ist. Ein zugehöriges Tastenfeld weist Sensorflächen auf,
die mit andruckfreien elektronischen Schaltern ausgerüstet sind,
die per Fingerauflage betätigt
werden. Zu diesem Zweck ist die Glasplatte auf ihrer Innenseite
mit einer Leiterstruktur ausgerüstet,
welche sich aus zwei getrennten Leiteranordnungen zusammensetzt,
die mäanderförmig ineinandergeschachtelt
sind.
-
Beide
Leiteranordnungen weisen zueinander eine Grundkapazität auf, welche
durch Fingerauflage erhöht
wird. Eine zugehörige
Logik wertet diese Änderung
aus und leitet ein entsprechendes Schaltsignal ab. Die bekannte
Vorgehensweise hat sich bewährt,
erfordert jedoch eine speziell präparierte und aufgebaute Glasplatte,
die bei etwaigen Beschädigungen
ausgetauscht werden muss. Das ist kostenaufwendig.
-
Daneben
existieren im Stand der Technik nach beispielsweise der
US 4 871 204 Türöffner, bei welchen
die Schalteinrichtung in einem Handgriff angeordnet ist und auf
Berührungen
reagiert. An dieser Stelle kommt jedoch kein kapazitiv arbeitender
Sensor zum Einsatz, sondern vielmehr ein solcher, der elektromagnetisch
arbeitet.
-
Der
Erfindung liegt das technische Problem zugrunde, eine derartige
Hausschalteinrichtung so weiter zu entwickeln, dass eine einfache
Funktionsweise mit einem robusten Aufbau sowie der Möglichkeit
zum kostengünstigen
Austausch der Glasplatte kombiniert wird.
-
Zur
Lösung
dieser technischen Problemstellung schlägt die Erfindung bei einer
gattungsgemäßen Hausschalteinrichtung
vor, dass der Sensor an oder beabstandet von einer Glasplattenrückseite
angeordnet ist und auf Annäherungen
einer Bedienperson oder einer Hand der Bedienperson reagiert.
-
Die
Erfindung greift also bewusst auf eine einfach aufgebaute Glasplatte
zurück,
die ausdrücklich
nicht mit einer in oder an der Glasplatte angebrachten Leiterstruktur
ausgerüstet
ist. Dadurch kann die Glasplatte unschwer bei Beschädigungen
ausgetauscht werden.
-
Vielmehr
kommt ein kapazitiv arbeitender Sensor zum Einsatz, welcher unmittelbar
an der Glasplattenrückseite
angebracht ist oder einen bestimmten Abstand von der Glasplattenrückseite
aufweist. Dennoch lässt
sich dieser Sensor problemlos auslösen, wenn sich beispielsweise
ein Finger oder die Hand eines Bedieners einer gegenüberliegenden Glasplattenfrontseite
nähert
oder diese berührt.
Hierbei geht die Erfindung von der Erkenntnis aus, dass solche kapazitiven
Sensoren letztlich eine Elektrode bzw. Sensorelektrode oder Leitfähigkeitselektrode aufweisen,
die in Verbindung mit einer Hand oder einem anderen sich der Leitfähigkeitselektrode
nähernden
Teil des menschlichen Körpers
einen Kondensator bildet. Bei Annähern der Hand und folglich der
zweiten Elektrode des solchermaßen
aufgebauten Kondensators ist eine zugehörige Einstell- und Auswerteelektronik
in der Lage, damit einhergehende Änderungen der Kapazität des Kondensators
zu erfassen.
-
Denn
bei der beschriebenen Vorgehensweise ändert sich der Abstand zwischen
den beiden Elektroden des Kondensators (im Beispielfall der Hand
und der Elektrode bzw. Leitfähigkeitselektrode des
kapazitiven Sensors), sodass sich die zugehörige Kapazität des solchermaßen aufgebauten
Kondensators ändert.
Derartige Änderungen
liegen meist im pF-Bereich.
-
Mit
Hilfe der Einstell- und Auswerteelektronik kann nun der Ansprechabstand
des kapazitiv arbeitenden Sensors eingestellt werden. Innerhalb
dieses Ansprechabstandes werden die beschriebenen Kapazitätsänderungen
registriert und führen
ausgangsseitig der Einstell- und Auswerteelektronik zu dem gewünschten
Schaltsignal. Üblicherweise
haben sich Ansprechabstände
von 10 bis 20 mm oder auch 30 mm als günstig erwiesen. Sobald also
die Hand oder ein Finger eines Bedieners in diesen Bereich kommt, registriert
dies der kapazitiv arbeitende Sensor und erzeugt das gewünschte Schaltsignal.
-
Dabei
spielt es für
die Funktionsweise praktisch keine Rolle, ob zwischen der Leitfähigkeitselektrode
des Sensors und dem Finger des Bedieners eine Glasplatte angeordnet
ist oder nicht respektive lässt
sich dies durch Einstellen der Feldstärke an der Elektrode problemlos
ausgleichen. Das gleiche gilt für
den Fall, dass gegebenenfalls mit Glasplatten unterschiedlicher
Stärke
gearbeitet wird. Jedenfalls ermöglicht
die Erfindung eine einwandfreie Erfassung der Annäherung mit
Hilfe eines Sensors, welcher unabhängig von der Glasplatte ausgelegt
und an dieser unmittelbar oder beabstandet angebracht ist. Hierin sind
die wesentlichen Vorteile zu sehen.
-
Es
hat sich bewährt,
wenn der Sensor zusammen mit der Einstell- und Auswerteelektronik
ein komplettes Einbaumodul bildet. Dieses Einbaumodul kann an der
Glasplattenrückseite
angebracht werden. Dies gelingt beispielsweise dergestalt, dass
das Einbaumodul über
eine Feder mit der Glasplattenrückseite
verbunden ist.
-
Darüber hinaus
trägt die
Glasplattenrückseite
bevorzugt eine Folie, eine Druckbeschichtung oder dergleichen. Dadurch
fungiert die Glasplatte insgesamt als Bedienfeld. Denn die Folie
oder Druckbeschichtung ist in der Lage, die einzelnen Schalter respektive
Schaltfunktionen zu identifizieren. Meistens sind mehrere Sensoren
vorgesehen, die vorzugsweise matrixartig angeordnet sind. Dann mag
das Bedienfeld als Türklingelfeld
ausgebildet sein, dient also dazu, verschiedene Türklingeln
in beispielsweise einem Mehrfamilienhaus abzubilden.
-
Ferner
hat es sich bewährt,
wenn zusätzlich zu
den Sensoren ein oder mehrere Anzeigeelemente an der Glasplattenrückseite
angeordnet werden. Bei diesen Anzeigeelementen kann es sich um LCD-Displays
handeln. Diese LCD-Display geben im Falle eines Türklingelfeldes
als Bedienfeld beispielsweise die Namen der jeweiligen Bewohner
wieder, wohingegen der zugehörige
kapazitiv arbeitende Sensor als Ersatz für den Türklingelknopf oder als Türöffner fungiert.
Der Türklingelknopf
selbst wird optisch mit Hilfe der auf der Glasplattenrückseite
angebrachten Folie oder Druckbeschichtung abgebildet. Hier hat es sich
bewährt,
mit einem von einer LED beleuchteten Symbol zu arbeiten. In diesem
Fall weist das Einbaumodul also zusätzliche LEDs und Anzeigeelemente auf.
-
Darüber hinaus
können
im Inneren des Gehäuses
eine oder mehrere Lichtquellen als Innenbeleuchtung realisiert werden,
um die Namen respektive Namensschilder ablesen zu können. Meistens
ist das Gehäuse
im Querschnitt U-förmig
gestaltet. Frontseitig finden sich üblicherweise abgewinkelte Anbauflansche,
die dazu dienen, das Gehäuse
in einer Maueröffnung,
einer Türöffnung etc.
anzubringen. Zusätzlich
zu diesen Anbauflanschen verfügt das
Gehäuse üblicherweise
an seiner Frontfläche darüber hinaus über Auflagebereiche.
Diese Auflagebereiche dienen regelmäßig zur Aufnahme der Glasplatte,
die hierauf aufliegt. Meistens sind die Aufnahmebereiche so gestaltet
bzw. finden sich in einem solchen Abstand von einer Frontfläche des
Gehäuses,
dass die darauf angebrachte Glasplatte bündig mit der besagten Frontfläche des
Gehäuses
abschließt.
-
Zur
Festlegung der Glasplatte an oder auf den Auflagebereichen wird
diese in der Regel mit den fraglichen Auflagebereichen verbunden.
Das kann durch Verkleben, Verschrauben oder Verklipsen geschehen.
Um den Einbau und den Austausch besonders einfach zu gestalten,
hat es sich bewährt,
wenn die Glasplatte zusammen mit dem Sensor sowie der Einstell-
und Auswerteelektronik und schließlich in Verbindung mit den
optionalen Anzeigeelementen und Lichtquellen sowie der Folie oder
Druckbeschichtung insgesamt eine Baueinheit bildet, die im Gehäuse als
Ganzes festgelegt wird respektive mit den Auflagebereichen verbunden
wird. Dadurch gestalten sich der Aufbau und die Produktion besonders einfach
und lassen sich Austauscharbeiten schnell und kostengünstig realisieren.
-
Im
Ergebnis wird eine Hausschalteinrichtung zur Verfügung gestellt,
die bewusst auf einen oder mehrere kapazitiv arbeitende Sensoren
zurückgreift, um
die Schaltfunktion realisieren zu können. Mit Hilfe dieser kapazitiv
arbeitenden Sensoren ist es möglich, eine
handelsübliche
Glasplatte aus beispielsweise Sicherheitsglas so zu gestalten, dass
die Glasplatte ein praktisch frei wählbares Bedienfeld darstellt.
Tatsächlich
kann dieses Bedienfeld variabel definiert werden, indem die Sensoren,
etwaige Anzeigeelemente, Lichtquellen etc. an den gewünschten
Stellen auf oder an der Glasplattenrückseite platziert werden. Je
nach der topologischen Anordnung kann dann die Folie oder die Druckbeschichtung
die einzelnen Funktionen widerspiegeln. Bei der Druckbeschichtung
mag es sich vorteilhaft um eine Siebdruckbeschichtung handeln.
-
Dadurch,
dass die Folie, die Druckbeschichtung oder eine vergleichbare Bedienfeldvorgabe
auf der Glasplattenrückseite
letztlich zwischen der Glasplatte und dem Einbaumodul aus dem Sensor
und der Einstell- und Auswerteelektronik angebracht ist, wird ein
maximaler Schutz dieser Bedienfeldnachbildung erreicht.
-
Darüber hinaus
lässt sich
die Bedienfeldnachbildung einfach und variabel realisieren, nämlich mit
Hilfe eines Computerprogrammes, welches das Layout vorgibt, das
wiederum in eine Folie oder eine (Sieb-)Bedruckung auf der Glasplattenrückseite
umgesetzt wird. Das alles gelingt unter Rückgriff auf verhältnismäßig einfache
und kostengünstig
aufgebaute Einzelteile, die flexibel an den gewünschten Einsatzzweck angepasst
und entsprechend zusammengestellt werden können. Hinzu kommt, dass der
Austausch der Glasplatte bei einer eventuellen Beschädigung einfach
möglich
ist und keine hohen Reparaturkosten nach sich zieht. Hierin sind
die wesentlichen Vorteile zu sehen.
-
Im
Folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel
darstellenden Zeichnung näher
erläutert;
es zeigen:
-
1 eine
Hausschalteinrichtung in der Ausführungsform als Türöffner bzw.
Türöffner-Bedienfeld,
-
2 einen
Schnitt durch die 1 entlang der Linien A-A und
-
3 das
Türöffner-Bedienfeld
in einer Einzelansicht.
-
In
den Figuren ist eine Hausschalteinrichtung dargestellt, die vorliegend
als Türöffner-Bedienfeld
respektive Türöffner 1 ausgebildet
ist. Folgerichtig befindet sich die Hausschalteinrichtung im Außenbereich.
Man erkennt, dass der Türöffner 1 im
Rahmen des Beispiels nach der 1 zwischen
zwei Türflügeln 2 angeordnet
ist, welche den Eingangsbereich eines Mehrfamilienhauses definieren.
Grundsätzlich
kann die nachfolgend noch im Detail zu beschreibende Hausschalteinrichtung
auch als Lichtschalter, Garagentüröffner, Rolladenschalter,
Markisenschalter etc. ausgeführt
sein. Das ist im Detail jedoch nicht dargestellt.
-
Ausweislich
der Schnittdarstellung in der 2 setzt
sich die Hausschalteinrichtung aus mehreren kapazitiv arbeitenden
Sensoren 3 zusammen, die vorliegend matrixartig angeordnet
sind, im Rahmen des Beispiels nach der 3 untereinander
in einer Spalte platziert werden und als Türöffner bzw. Türklingel
fungieren. Dazu sind die kapazitiv arbeitenden Sensoren 3 an
oder beabstandet von einer Glasplattenrückseite 5 einer Glasplatte 4 angeordnet.
Eine zugeordnete Glasplattenfrontseite 6 weist demgegenüber nach
außen.
Die Glasplattenrückseite 5 ist
zum Inneren eines Gehäuses 7 hin
gewandt, sodass der jeweilige kapazitiv arbeitende Sensor 3 geschützt im Gehäuseinneren
angeordnet ist und eine Fixierung an der Glasplatte 4 bzw.
an deren Glasplattenrückseite 5 erfährt.
-
Der
kapazitiv arbeitende Sensor 3 reagiert allgemein auf Annäherungen
einer Bedienperson oder einer Hand der Bedienperson respektive auf
Annäherungen
eines Fingers, welcher eine zugehörige Türöffnernachbildung berührt oder
sich dieser nähert.
-
Die
Türöffnernachbildung
ist ebenso wie eine Namensschildaussparung in oder auf einer Folie 8 dargestellt,
die man ausschnittsweise in der 3 erkennt.
Die Folie 8 wird anhand der spezifischen Anforderungen
des zugehörigen
Mehrfamilienhauses, insbesondere im Hinblick auf die dort befindlichen Wohnparteien,
die Etagenaufteilung etc. individuell angefertigt. Das kann unschwer
unter Rückgriff
auf ein Computerprogramm geschehen, mit dessen Hilfe das Layout
der Folie 8 vorgegeben wird, die dann ihrerseits durch
simplen Druck hergestellt werden kann. Die Folie 8 mag
selbstklebend ausgebildet sein und lässt sich auf die Glasplattenrückseite 5 aufkleben.
-
Anstelle
der Folie 8 kann auf der Glasplattenrückseite 5 aber auch
mit einer Bedruckung, beispielsweise einer Siebbedruckung gearbeitet
werden, welche anstelle der Folie 8 das in der 3 dargestellte
Bedienfeld definiert. Die einzelnen Sensoren 3 werden nun
hinter den zugehörigen
Türöffnernachbildungen
platziert, damit ein sich der Türöffnernachbildung
nähernder
Finger einwandfrei registriert wird und dem zugehörigen Sensor 3 zugeordnet
werden kann.
-
Der
Sensor 3 ist zusammen mit einer Einstell- und Auswerteelektronik 9,
ferner einer Lichtquelle oder mehrerer Lichtquellen 10,
die als LEDs ausgeführt
sein können,
zu einem Einbaumodul 3, 9, 10 zusammengefasst.
Dieses komplette Einbaumodul 3, 9, 10 wird
an der Glasplattenrückseite 5 angebracht.
Zwischen dem Einbaumodul 3, 9, 10 und
der Glasplattenrückseite 5 findet
sich die bereits angesprochene Folie 8.
-
Zu
dem Einbaumodul 3, 9, 10 gehören im Ausführungsbeispiel
noch mehrere Anzeigeelemente 11, die vorliegend als LCD-Displays
ausgeführt
sind oder sein können.
Diese Anzeigeelemente 11 finden sich wiederum matrixartig
angeordnet im Inneren des Einbaumoduls 3, 9, 10,
und zwar jeweils im Bereich zugehöriger Namensaussparungen. Auf
diese Weise kann mit Hilfe der Einstell- und Auswerteelektronik 9 respektive
unter Rückgriff
auf von außen
eingespeiste Daten der Name des zugehörigen Bewohners wiedergegeben
werden. Das hat den Vorteil, dass bei einem Bewohnerwechsel kein
Austausch eines Namensschildes erforderlich ist, sondern vielmehr
das zugehörige
Anzeigeelement 11 lediglich neu programmiert werden muss.
-
Die
eine oder die mehreren Lichtquellen 10 dienen als Innenbeleuchtung
für das
Gehäuse 7 respektive
dazu, die Türöffnernachbildung
und die Namensaussparung kenntlich zu machen bzw. zu markieren.
Dazu ist die Folie 8 im Bereich der Türöffnernachbildung bzw. Namensaussparung
beispielsweise transparent (oder auch farbig durchsichtig) gestaltet.
-
Mit
Hilfe der Einstell- und Auswerteelektronik 9 lässt sich
der jeweilige kapazitiv arbeitende Sensor 3 einstellen,
und zwar in der Regel im Hinblick auf sein Ansprechverhalten und
seinen Ansprechabstand. Tatsächlich
verfügt
jeder kapazitiv arbeitende Sensor 3 über eine Elektrode, welche
in Verbindung mit einem sich nähernden
Bediener oder einem Finger des Bedieners einen Kondensator formt.
Die Einstell- und Auswerteelektronik 9 wertet nun Änderungen
der Kapazität
dieses Kondensators aus. Sobald diese Kapazitätsänderungen eine bestimmte Schwelle überschritten
haben, wird dies als Auslösewunsch
für den
Sensor 3 interpretiert. Dadurch kann flexibel auf die Stärke oder
beispielsweise das Material der Glasplatte 4 reagiert werden.
-
Die
Einstell- und Auswerteelektronik 9 verfügt über einen externen oder eingebauten
Zeitschalter. Auf diese Weise lassen sich beispielsweise Dauerklingeltöne in der
Wohnung des zugehörigen
und gewünschten
Bewohners verhindern. Tatsächlich sorgt
der Zeitschalter dafür,
dass das Schaltsignal in der Wohnung einen Klingelton erzeugt. Erst
nach einer gewissen Zeit wird ein nochmaliger Klingelton als solcher
akzeptiert. Eine dauerhafte Betätigung
der Türöffnernachbildung
durch beispielsweise ein aufgeklebtes Kaugummi oder eine unveränderte Betätigung führt nun
dazu, dass der Klingelton in der Wohnung des gewünschten Bewohners nach einer
gewissen Zeit erlischt.
-
Hierzu
trägt auch
bei, dass die Einstell- und Auswerteelektronik 9 in der
Lage ist, eine Bedienperson quasi zu identifizieren. Denn die Bedienperson respektive
ihr Finger, welcher sich der Türöffnernachbildung
nähert,
korrespondiert zu einer bestimmten Kapazität des solchermaßen gebildeten
Kondensators aus dem Finger als einer Elektrode und dem kapazitiv
arbeitenden Sensor 3 als anderer Elektrode. So lange sich
beispielsweise die Kapazität
nicht ändert,
kann dies als Dauerklingeln von der Einstell- und Auswerteelektronik 9 erkannt
und mit einem Zeitschaltsignal kombiniert werden, sodass der Klingelton – wie beschrieben – nur eine
begrenzte Zeit abgegeben wird und danach verstummt. Hierdurch lassen
sich besondere Komfortverbesserungen erreichen. Hinzu kommt, dass
die Einstell- und Auswerteelektronik 9 über beispielsweise eine angeschlossene
Fernübertragungsleitung
von außen
abgefragt oder neu programmiert werden kann. So lassen sich die
Anzeigeelemente 11 bequem von außen wechselnden Gegebenheiten
anpassen.
-
Anhand
der 2 erkennt man, dass das Gehäuse 7 zur Aufnahme
des Einbaumoduls 3, 9, 10, 11 im
Querschnitt U-förmig
ausgebildet ist. Zusätzlich verfügt das Gehäuse 7 über frontseitig
abgewinkelte Anbauflansche 12, welche eine Befestigung
des Gehäuses 7 in
einer Einbauöffnung
ermöglichen.
Des Weiteren ist das Gehäuse 7 an
seiner Frontfläche
mit Auflagebereichen 13 ausgerüstet. Auf bzw. an diesen Auflagebereichen 13 wird
die Glasplatte 4 festgelegt. Dabei ist die Auslegung so
getroffen, dass bei eingebauter Glasplatte 4 diese bündig mit
einer Frontfläche
des Gehäuses 7 abschließt.
-
Sobald
die Glasplatte 4 an den Auflagebereichen 13 festgelegt
ist, sind zugleich auch die im Inneren des Gehäuses befindlichen Elemente
an ihren richtigen Positionen platziert. Denn das Einbaumodul 3, 9, 10, 11 wird – wie beschrieben – an der
Glasplattenrückseite 5 befestigt,
wobei eine in 2 zu erkennende Feder oder mehrere
Federn 14 zwischengeschaltet sein können. Zuvor ist die Glasplatte 4 an ihrer
Glasplattenrückseite 5 mit
der Folie 8 ausgerüstet
worden. Die Glasplatte 4 bildet also zusammen mit dem Sensor 3 sowie
der Einstell-Auswerteelektronik 9 in Verbindung mit der
Folie 8 respektive in Kombination mit dem Einbaumodul 3, 9, 10, 11 und der
Folie 8 eine im Gehäuse 7 komplett
und als Ganzes befestigte Baueinheit 3, 4, 8, 9, 10, 11.
-
Diese
Baueinheit 3, 4, 8, 9, 10,11 lässt sich unschwer
bei beispielsweise Beschädigungen
austauschen. Im Übrigen
können
die Einzelteile problemlos getauscht werden. Das gilt insbesondere
für die
Glasplatte 4, die als handelsübliche Glasplatte aus Sicherheitsglas
ausgestaltet ist. Das Gehäuse 7 mag
insgesamt geschlossen ausgebildet sein und lediglich eine verschließbare Öffnung aufweisen,
um Manipulationen zu verhindern.