DE202013011516U1 - Touch and / or proximity sensitive input device - Google Patents
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Abstract
Berührungs- und/oder annäherungsempfindliche Eingabevorrichtung, insbesondere für ein elektronisches Haushaltsgerät, aufweisend: eine Abdeckplatte (10), die zumindest teilweise elektrisch isolierend ausgebildet ist und deren einem Benutzer der Eingabevorrichtung zugewandte Bedienseite (12) eine Bedienfläche (14, 49; 52, 62) definiert; ein kapazitives Sensorelement (20; 54, 64), das zumindest teilweise elektrisch leitfähig ausgebildet ist und auf einer der Bedienseite (12) abgewandten Seite der Abdeckplatte (10) entsprechend der Bedienfläche (14, 49; 52, 62) angeordnet ist; eine Trägerplatte (28), die auf einer der Abdeckplatte (10) abgewandten Seite des kapazitiven Sensorelements (20; 54, 56) angeordnet ist und auf der ein elektrisches Kontaktfeld vorgesehen ist; und ein elektrisches Kontaktelement (30), welches zwischen dem elektrischen Kontaktfeld der Trägerplatte (28) und dem kapazitiven Sensorelement (20; 54, 64) angeordnet ist, um das kapazitive Sensorelement (20; 54, 64) elektrisch leitend mit dem elektrischen Kontaktfeld der Trägerplatte (28) zu verbinden, wobei die Abdeckplatte (10) zumindest teilweise räumlich strukturiert ausgestaltet ist, und wobei das kapazitive Sensorelement (20; 54, 56) einen Sensorabschnitt (21), der auf seiner der Bedienfläche (14, 49; 52, 62) zugewandten Seite eine Sensorfläche (22) definiert, die im Wesentlichen parallel zur Bedienfläche (14, 49; 52, 62) der Abdeckplatte (10) verläuft, und einen Kontaktabschnitt (23), der auf seiner der Abdeckplatte (10) abgewandten Seite eine Kontaktfläche (24) definiert, die im Wesentlichen parallel zur Trägerplatte (28) verläuft, aufweist.Touch-sensitive and / or proximity-sensitive input device, in particular for an electronic household appliance, comprising: a cover plate (10) which is at least partially electrically insulating and whose operating side (12) facing a user of the input device has an operating surface (14, 49; 52, 62) ) Are defined; a capacitive sensor element (20; 54, 64) which is at least partially electrically conductive and is arranged on a side of the cover plate (10) facing away from the operating side (12), corresponding to the operating surface (14, 49; 52, 62); a carrier plate (28) which is arranged on a side of the capacitive sensor element (20; 54, 56) facing away from the cover plate (10) and on which an electrical contact field is provided; and an electrical contact element (30) which is arranged between the electrical contact field of the carrier plate (28) and the capacitive sensor element (20; 54, 64) in order to make the capacitive sensor element (20; 54, 64) electrically conductive with the electrical contact field of the To connect the carrier plate (28), wherein the cover plate (10) is designed at least partially spatially structured, and wherein the capacitive sensor element (20; 54, 56) has a sensor section (21) which is located on its control surface (14, 49; 52, 62) defines a sensor surface (22) which runs essentially parallel to the operating surface (14, 49; 52, 62) of the cover plate (10), and a contact section (23) on its side facing away from the cover plate (10) defines a contact surface (24) which runs essentially parallel to the carrier plate (28).
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine berührungs- und/oder annäherungsempfindliche Eingabevorrichtung, insbesondere mit einem kapazitiven Funktionsprinzip und insbesondere für ein elektronisches Haushaltsgerät sowie ein elektronisches Haushaltsgerät mit einer solchen Eingabevorrichtung.The present invention relates to a contact-sensitive and / or proximity-sensitive input device, in particular with a capacitive operating principle and in particular for an electronic household appliance as well as an electronic household appliance with such an input device.
In vielen elektrischen bzw. elektronischen Geräten, insbesondere auch in Haushaltsgeräten wie Herden, Kochfeldern, Mikrowellenöfen, Geschirrspülern, Waschmaschinen, Wäschetrocknern, Kühlschränken und dergleichen, werden häufig berührungs- und/oder annäherungsempfindliche Tastschalter bzw. Berührungs- oder Annäherungsschalter eingesetzt, die durch ein einfaches Berühren oder Annähern durch einen Benutzer zum Beispiel einen bestimmten Schaltvorgang auslösen und/oder eine Geräteeinstellung ändern („Touch Control”).In many electrical or electronic devices, especially in household appliances such as stoves, hobs, microwave ovens, dishwashers, washing machines, dryers, refrigerators and the like, touch and / or proximity sensitive touch switches or touch or proximity switches are often used, which by a simple Touching or approaching by a user, for example, triggering a certain switching operation and / or changing a device setting ("touch control").
Im Fall eines kapazitiven Schalters bildet ein kapazitives Sensorelement aus einem elektrisch leitfähigen Material zusammen mit zum Beispiel einem Finger des Benutzers über ein Dielektrikum (häufig in Form einer Abdeckplatte aus einem elektrisch isolierenden Material) dazwischen eine Kapazität, die entsprechend dem Betätigen des Schalters, d. h. dem Berühren oder Nicht-Berühren bzw. Annähern oder Nicht-Annähern eines dem kapazitiven Sensorelement zugeordneten Bedienfeldes variabel ist. Die Veränderung des Kapazitätswertes des kapazitiven Sensorelements wirkt sich entsprechend auf ein Ausgangssignal der Sensorschaltung aus, welches von einer Auswerteelektronik verarbeitet und ausgewertet werden kann, um ggf. eine Betätigung des kapazitiven Schalters zu interpretieren.In the case of a capacitive switch, a capacitive sensor element of electrically conductive material together with, for example, a user's finger, forms a capacitance therebetween (often in the form of a cover plate of electrically insulating material), corresponding to the actuation of the switch, i. H. the touching or non-touching or approaching or not approaching a control panel associated with the capacitive sensor element is variable. The change in the capacitance value of the capacitive sensor element has a corresponding effect on an output signal of the sensor circuit, which can be processed and evaluated by evaluation electronics in order to possibly interpret an actuation of the capacitive switch.
Bei herkömmlichen kapazitiven Berührungs- und/oder Annäherungsschaltern, wie sie beispielsweise aus der
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte berührungs- und/oder annäherungsempfindliche Eingabevorrichtung zu schaffen. Die verbesserte Eingabevorrichtung soll insbesondere auch bei räumlich strukturierten Bedienblenden eine gute Signalausbeute und eine gute elektrische Verbindung zur Auswerteelektronik gewährleisten können.The invention has for its object to provide an improved touch and / or approach sensitive input device. The improved input device should be able to ensure a good signal yield and a good electrical connection to the evaluation especially in spatially structured control panels.
Diese Aufgabe wird gelöst durch eine berührungs- und/oder annäherungsempfindliche Eingabevorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Besonders bevorzugte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.This object is achieved by a touch-sensitive and / or proximity-sensitive input device with the features of claim 1. Particularly preferred embodiments and further developments of the invention are the subject of the dependent claims.
Die berührungs- und/oder annäherungsempfindliche Eingabevorrichtung der Erfindung weist auf: eine Abdeckplatte, die zumindest teilweise elektrisch isolierend ausgebildet ist und deren einem Benutzer der Eingabevorrichtung zugewandte Bedienseite eine Bedienfläche definiert; ein kapazitives Sensorelement, das zumindest teilweise elektrisch leitfähig ausgebildet ist und auf einer der Bedienseite abgewandten Seite der Abdeckplatte entsprechend der Bedienfläche angeordnet ist; eine Trägerplatte, die auf einer der Abdeckplatte abgewandten Seite des kapazitiven Sensorelements angeordnet ist und auf der ein elektrisches Kontaktfeld vorgesehen ist; und ein elektrisches Kontaktelement, das zwischen dem elektrischen Kontaktfeld der Trägerplatte und dem kapazitiven Sensorelement angeordnet ist, um das kapazitive Sensorelement elektrisch leitend mit dem elektrischen Kontaktfeld der Trägerplatte zu verbinden. Die Abdeckplatte ist zumindest teilweise räumlich strukturiert ausgestaltet. Aus diesem Grund weist das kapazitive Sensorelement einen Sensorabschnitt, der auf seiner der Bedienfläche zugewandten Seite eine Sensorfläche definiert, die im Wesentlichen parallel zur Bedienfläche der Abdeckplatte verläuft, und einen Kontaktabschnitt, der auf seiner der Abdeckplatte abgewandten Seite eine Kontaktfläche definiert, die im Wesentlichen parallel zur Trägerplatte verläuft, auf.The touch-sensitive and / or proximity-sensitive input device of the invention comprises: a cover plate which is at least partially electrically insulating and whose operating side facing a user of the input device defines an operating surface; a capacitive sensor element, which is at least partially electrically conductive and is arranged on a side facing away from the operating side of the cover plate corresponding to the operating surface; a support plate which is arranged on a side facing away from the cover plate of the capacitive sensor element and on which an electrical contact field is provided; and an electrical contact element which is arranged between the electrical contact field of the carrier plate and the capacitive sensor element in order to connect the capacitive sensor element in an electrically conductive manner to the electrical contact field of the carrier plate. The cover plate is configured at least partially spatially structured. For this reason, the capacitive sensor element has a sensor section which defines on its side facing the operating surface a sensor surface which extends substantially parallel to the operating surface of the cover plate, and a contact portion which defines on its side facing away from the cover plate, a contact surface which is substantially parallel to the support plate runs on.
Eine Bedienblende zum Beispiel eines elektronischen Haushaltsgerätes kann im Wesentlichen plan ausgeführt sein oder räumlich strukturiert sein (z. B. gebogen, gekrümmt, bombiert, etc.). Um eine möglichst gute Signalausbeute zu erzielen, sollten die Sensorflächen der kapazitiven Sensorelemente der Form der Bedienblende folgen, d. h. möglichst gleichmäßig von ihrer dem Benutzer zugewandten Bedienseite beabstandet sein. Andererseits müssen die kapazitiven Sensorelemente elektrisch leitend mit den elektrischen Kontaktfeldern einer Trägerplatte verbunden sein, um an eine Auswerteelektronik angeschlossen zu werden. Damit diese Anforderungen auch bei einer (zumindest teilweise) räumlich strukturierten Abdeckplatte bzw. Bedienblende erfüllt werden können, weist das kapazitive Sensorelement bei der erfindungsgenmäßen Eingabevorrichtung einen Sensorabschnitt, der auf seiner der Bedienfläche zugewandten Seite eine an die Bedienfläche der Abdeckplatte angepasste Sensorfläche definiert, und einen Kontaktabschnitt, der auf seiner der Abdeckplatte abgewandten Seite eine an die Trägerplatte angepasste Kontaktfläche definiert, auf. Durch diese Maßnahme können die Funktionalitäten der kapazitiven Sensorik und der elektrischen Kontaktierung unabhängig voneinander optimal angepasst werden. So können bei einer beliebigen Gestaltung der Bedienblende eine zuverlässige Sensorik und eine einfache und sichere elektrische Kontaktierung gewährleistet werden. Vorzugsweise können so für die elektrischen Kontaktelemente einfach ausgestaltete Bauteile, insbesondere Standard-Bauteile, wie zum Beispiel einfache Stanz-Biegeteile eingesetzt werden. Die – je nach räumlicher Ausgestaltung der Bedienblende – mehr oder weniger komplexe räumliche Anordnung von Sensorik und Kontaktierung kann in vorteilhafter Weise in die räumliche Struktur des Sensorelements verlagert werden. Dieses Sensorelement kann vorzugsweise als ein einfaches Spritzgussteil gefertigt werden. Insgesamt kann die Eingabevorrichtung der Erfindung aus einfachen Bauteilen zusammengebaut werden und dennoch an komplexe räumliche Strukturen einer Bedienblende adaptiert werden.A control panel, for example of an electronic household appliance, may be substantially planar or spatially structured (eg, curved, curved, cambered, etc.). In order to achieve the best possible signal yield, the sensor surfaces of the capacitive sensor elements should follow the shape of the control panel, ie be spaced as evenly as possible from its user-facing operating side. On the other hand, the capacitive sensor elements must be electrically conductively connected to the electrical contact pads of a carrier plate in order to be connected to an evaluation electronics. In order to meet these requirements even with a (at least partially) spatially structured cover plate or control panel In the inventive input device, the capacitive sensor element has a sensor section which defines on its side facing the operating surface a sensor surface adapted to the operating surface of the cover plate, and a contact section which defines a contact surface adapted to the carrier plate on its side facing away from the cover plate. on. By this measure, the functionalities of the capacitive sensor and the electrical contact can be optimally adjusted independently. Thus, in any design of the control panel reliable sensors and a simple and secure electrical contact can be ensured. Preferably, for the electrical contact elements simply configured components, in particular standard components, such as simple stamped and bent parts can be used. The - depending on the spatial configuration of the control panel - more or less complex spatial arrangement of sensor and contact can be moved in an advantageous manner in the spatial structure of the sensor element. This sensor element can preferably be manufactured as a simple injection molded part. Overall, the input device of the invention can be assembled from simple components and yet be adapted to complex spatial structures of a control panel.
Die Trägerplatte ist in diesem Zusammenhang vorzugsweise eine Leiterplatte oder eine Kunststoffplatte. Die Trägerplatte ist bevorzugt als ein stabiler Plattenkörper ausgebildet, kann aber auch flexibel sein und/oder nur in Folienstärke vorliegen. In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist auf der Trägerplatte auch eine Auswerteelektronik angeordnet, die mit dem elektrischen Kontaktelement elektrisch leitend verbunden ist. In Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung dient die Auswerteelektronik insbesondere dem Verarbeiten und Auswerten der an dem Sensorelement detektierten Ausgangssignale, um ein Betätigen des Schalters (durch Berühren oder Annähern der Bedienfläche der Abdeckplatte) festzustellen. Von dieser Auswerteelektronik zu unterscheiden ist die Steuerung zum Beispiel des Haushaltsgerätes, in das die Eingabevorrichtung der Erfindung eingebaut werden kann, mit welcher die Auswerteelektronik verbunden ist und welche zusammen mit der Auswerteelektronik auf der Trägerplatte oder an einer anderen Stelle im Haushaltsgerät angeordnet sein kann. In einigen Anwendungen kann die Auswerteelektronik auch bevorzugt in diese Steuerung integriert sein.The carrier plate is in this context preferably a printed circuit board or a plastic plate. The carrier plate is preferably formed as a stable plate body, but may also be flexible and / or be present only in film thickness. In a preferred embodiment of the invention, an evaluation is arranged on the support plate, which is electrically connected to the electrical contact element. In connection with the present invention, the evaluation electronics are used, in particular, for processing and evaluating the output signals detected at the sensor element in order to determine an actuation of the switch (by touching or approaching the operating surface of the cover plate). Distinguish from this evaluation is the control, for example, of the household appliance, in which the input device of the invention can be installed, with which the transmitter is connected and which can be arranged together with the transmitter on the support plate or elsewhere in the household appliance. In some applications, the transmitter may also preferably be integrated in this controller.
Die dem Benutzer zugewandte Seite (Bedienseite) oder abgewandte Seite eines Bauteils soll in diesem Zusammenhang jene Seite bezeichnen, die im eingebauten Zustand der Eingabevorrichtung (zum Beispiel in einem elektronischen Haushaltsgerät) dem Benutzer zugewandt ist (d. h. nach außen zeigt) bzw. abgewandt ist (d. h. nach innen zeigt).In this context, the side facing the user (operating side) or the remote side of a component is intended to designate that side which, in the installed state of the input device (for example in an electronic household appliance), faces the user (ie points outwards) or faces away (FIG. ie pointing inwards).
Die Eingabevorrichtung weist wenigstens ein kapazitives Sensorelement, d. h. ein oder mehrere Sensorelemente auf. Je nach Anzahl der Sensorelemente (und zugehöriger Bedienflächen, Kontaktelemente, etc.) kann die Eingabevorrichtung in diesem Zusammenhang einen oder mehrere berührungs- und/oder annäherungsempfindliche Schalter mit kapazitivem Messprinzip aufweisen.The input device has at least one capacitive sensor element, i. H. one or more sensor elements. Depending on the number of sensor elements (and associated control surfaces, contact elements, etc.), the input device may in this context have one or more touch-sensitive and / or proximity-sensitive switches with a capacitive measuring principle.
Das kapazitive Sensorelement ist zumindest teilweise elektrisch leitfähig ausgebildet. Das Sensorelement ist vorzugsweise aus einem leitfähigen Kunststoffmaterial, einem metallischen Material oder dergleichen gefertigt oder mit einem solchen beschichtet. Das Sensorelement ist vorzugsweise als Spritzgussteil, Stanzteil, Strangpressteil oder dergleichen hergestellt. Das kapazitive Sensorelement mit Sensorabschnitt und Kontaktabschnitt ist vorzugsweise einstückig ausgebildet oder aus integral miteinander verbundenen Komponenten zusammengesetzt.The capacitive sensor element is at least partially electrically conductive. The sensor element is preferably made of or coated with a conductive plastic material, a metallic material or the like. The sensor element is preferably produced as an injection-molded part, stamped part, extruded part or the like. The capacitive sensor element with sensor portion and contact portion is preferably formed integrally or composed of integrally connected components.
Die Abdeckplatte ist zumindest teilweise elektrisch isolierend ausgebildet, sodass sie als Dielektrikum zwischen dem Sensorelement und zum Beispiel einem Finger eines Benutzers wirkt. Sie ist vorzugsweise aus einem elektrisch isolierenden Material gefertigt. Alternativ ist auf der dem Benutzer zugewandten Seite der Abdeckplatte zusätzlich ein elektrisch isolierendes Element vorgesehen. Die Abdeckplatte ist vorzugsweise aus einem Kunststoffmaterial (z. B. PC, PMMA), Glas, einer Glaskeramik oder dergleichen gefertigt. Die Abdeckplatte ist vorzugsweise als ein Spritzgussteil gefertigt. Die Abdeckplatte ist vorzugsweise ein starres, d. h. formstabiles Bauteil. Die Abdeckplatte bildet vorzugsweise die Bedienblende zum Beispiel eines elektronischen Haushaltsgerätes oder kann vorzugsweise hinter einer Bedienblende oder in eine Ausnehmung in einer Bedienblende eingesetzt werden.The cover plate is at least partially electrically insulating, so that it acts as a dielectric between the sensor element and, for example, a finger of a user. It is preferably made of an electrically insulating material. Alternatively, an electrically insulating element is additionally provided on the user-facing side of the cover plate. The cover plate is preferably made of a plastic material (eg PC, PMMA), glass, a glass ceramic or the like. The cover plate is preferably made as an injection molded part. The cover plate is preferably a rigid, d. H. dimensionally stable component. The cover plate preferably forms the control panel, for example, an electronic home appliance or can preferably be used behind a control panel or in a recess in a control panel.
Die Ausrichtung der Kontaktfläche des Kontaktabschnitts des Sensorelements ist bei der Eingabevorrichtung der Erfindung grundsätzlich unabhängig von der Ausrichtung der Sensorfläche des Sensorabschnitts des Sensorelements. Bei einer räumlich strukturierten Abdeckplatte verläuft die Kontaktfläche insbesondere nicht parallel zur Sensorfläche. Vielmehr ist die Sensorfläche des Sensorelements an die Bedienblende zum Beispiel des elektronischen Haushaltsgerätes angepasst, während die Kontaktfläche des Sensorelements an die Trägerplatte der Eingabevorrichtung angepasst ist.The orientation of the contact surface of the contact portion of the sensor element is basically independent of the orientation of the sensor surface of the sensor portion of the sensor element in the input device of the invention. In the case of a spatially structured cover plate, the contact surface in particular does not run parallel to the sensor surface. Rather, the sensor surface of the sensor element is adapted to the control panel, for example, the electronic home appliance, while the contact surface of the sensor element is adapted to the support plate of the input device.
Das elektrische Kontaktelement bezeichnet in diesem Zusammenhang ein konstruktives Element, das geeignet ist, eine elektrisch leitende Verbindung zwischen zwei Bauteilen oder Kontaktfeldern herzustellen. Das Kontaktelement ist vorzugsweise aus einem elektrisch leitfähigen Material (vorzugsweise Metall) gebildet und/oder elektrisch leitfähig beschichtet. Das elektrische Kontaktelement ist vorzugsweise in einer Verbindungsrichtung zwischen Abdeckplatte und Trägerplatte elastisch ausgestaltet und/oder angeordnet. Vorzugsweise ist das elektrische Kontaktelement als ein Federelement, bevorzugt als Blattfederelement ausgestaltet. Vorzugsweise ist das elektrische Kontaktelement als ein Z-, S-, C- oder spiralförmiges Federelement ausgestaltet. Da die Kontaktfläche des Sensorelements im Wesentlichen parallel zur Trägerplatte verläuft, kann hier mit einfachen elektrischen Kontaktelementen eine elektrisch leitende Verbindung zwischen Sensorik und Auswerteelektronik hergestellt werden. Diese elektrische Kontaktierung ist dabei unabhängig von der jeweiligen räumlichen Struktur (d. h. gebogenen, gekrümmten, bombierten, etc.) der Abdeckplatte bzw. Bedienblende zuverlässig realisierbar.In this context, the electrical contact element designates a constructive element which is suitable for an electrically conductive Establish connection between two components or contact fields. The contact element is preferably formed from an electrically conductive material (preferably metal) and / or coated electrically conductive. The electrical contact element is preferably designed and / or arranged elastically in a connecting direction between the cover plate and the carrier plate. Preferably, the electrical contact element is designed as a spring element, preferably as a leaf spring element. Preferably, the electrical contact element is designed as a Z, S, C or spiral spring element. Since the contact surface of the sensor element extends substantially parallel to the carrier plate, an electrically conductive connection between sensor and evaluation electronics can be produced here with simple electrical contact elements. This electrical contact is independent of the respective spatial structure (ie curved, curved, cambered, etc.) of the cover or control panel reliably realized.
In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung sind mehrere kapazitive Sensorelemente vorgesehen, deren Kontaktabschnitte Kontaktflächen definieren, die in einer gemeinsamen Kontaktierungsebene im Wesentlichen parallel zur Trägerplatte verlaufen. Durch die Parallelität von Kontaktfläche und Trägerplatte können zum Realisieren mehrerer berührungs- und/oder annäherungsempfindlicher Schalter in der Eingabevorrichtung vorzugsweise gleiche oder gleichartige Kontaktelemente eingesetzt werden, die hochwirtschaftlich bestückt und im zusammengebauten Zustand der Eingabevorrichtung (im Wesentlichen) gleich belastet werden können.In a preferred embodiment of the invention, a plurality of capacitive sensor elements are provided, whose contact portions define contact surfaces which extend in a common contacting plane substantially parallel to the carrier plate. Due to the parallelism of contact surface and carrier plate can be used for realizing several touch and / or proximity sensitive switch in the input device preferably the same or similar contact elements that can be highly economically equipped and loaded in the assembled state of the input device (essentially) the same.
In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist an der der Bedienseite abgewandten Seite der Abdeckplatte eine Aufnahmeeinrichtung vorgesehen, die das kapazitive Sensorelement zumindest teilweise darin aufnimmt, um das Sensorelement zu positionieren, insbesondere relativ zur Bedienfläche der Abdeckplatte richtig zu positionieren. Die Aufnahmeeinrichtung dient vorzugsweise auch dem Fixieren des kapazitiven Sensorelements, zum Beispiel durch Einkleben, Verpressen, Verrasten, Verclipsen oder dergleichen in der Aufnahmeeinrichtung. Die Aufnahmevorrichtung ist vorzugsweise einstückig mit der Abdeckplatte ausgebildet (z. B. angespritzt) oder integral daran befestigt (z. B. verklebt).In a preferred embodiment of the invention, on the side facing away from the operating side of the cover plate, a receiving device is provided which at least partially accommodates the capacitive sensor element in order to position the sensor element, in particular to position correctly relative to the operating surface of the cover plate. The receiving device preferably also serves to fix the capacitive sensor element, for example by gluing, pressing, latching, clipping or the like in the receiving device. The receiving device is preferably formed integrally with the cover plate (eg molded on) or integrally attached thereto (eg adhesively bonded).
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist auf der Trägerplatte wenigstens ein Leuchtmittel angeordnet, ist auf der Bedienseite der Abdeckplatte wenigstens eine Leuchtfläche definiert und ist ein Lichtleitelement zwischen der Trägerplatte und der Abdeckplatte angeordnet, um das von dem wenigstens einen Leuchtmittel ausgesendete Licht zu der wenigstens einen Leuchtfläche zu leiten. Mit dieser Ausgestaltung der Eingabevorrichtung kann die Bedienfläche auf der Bedienseite der Abdeckplatte optisch gekennzeichnet werden und/oder können dem Benutzer der Eingabevorrichtung Informationen angezeigt werden. Diese Informationen können beispielsweise einen Betriebszustand des Haushaltsgerätes, einen Betriebszustand der Eingabevorrichtung, einen aktuellen Wert einer über die Eingabevorrichtung einstellbaren Größe, etc. sein. Das wenigstens eine Leuchtmittel ist in diesem Zusammenhang vorzugsweise ausgewählt aus einer Leuchtdiode oder einer Leuchtdiodengruppe.In a further preferred embodiment of the invention, at least one light source is arranged on the support plate, at least one luminous surface is defined on the operating side of the cover plate and a Lichtleitelement between the support plate and the cover plate arranged to the light emitted from the at least one light source to the at least to lead a luminous area. With this embodiment of the input device, the operating surface can be optically marked on the operating side of the cover plate and / or information can be displayed to the user of the input device. This information may, for example, be an operating state of the household appliance, an operating state of the input device, a current value of a variable that can be set via the input device, etc. The at least one light-emitting means is in this context preferably selected from a light-emitting diode or a light-emitting diode group.
In einer bevorzugten Ausführungsvariante ist die wenigstens eine Leuchtfläche innerhalb der Bedienfläche positioniert und weist das kapazitive Sensorelement eine Durchbrechung auf, durch welche das Lichtleitelement hindurch geführt ist. In einer anderen bevorzugten Ausführungsvariante ist die Bedienfläche als hinterleuchtete Bedienfläche ausgestaltet und erstreckt sich das Lichtleitelement zumindest teilweise zwischen dem kapazitiven Sensorelement und der Abdeckplatte. In einer noch anderen bevorzugten Ausführungsvariante ist die wenigstens eine Leuchtfläche außerhalb der Bedienfläche positioniert und ist das Lichtleitelement neben dem kapazitiven Sensorelement angeordnet.In a preferred embodiment, the at least one luminous surface is positioned within the operating surface and the capacitive sensor element has an opening through which the light-guiding element is guided. In another preferred embodiment variant, the operating surface is designed as a backlit operating surface and the light-guiding element extends at least partially between the capacitive sensor element and the cover plate. In yet another preferred embodiment variant, the at least one luminous area is positioned outside the operating area and the light-guiding element is arranged next to the capacitive sensor element.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist auf der Bedienseite der Abdeckplatte und/oder auf der der Bedienseite abgewandten Seite der Abdeckplatte eine vorzugsweise zumindest teilweise lichtdurchlässige Designplatte angeordnet. Die Designplatte ist vorzugsweise als zumindest teiltransparente Scheibe oder Folie ausgestaltet. Die Designplatte ist vorzugsweise aus einem Kunststoffmaterial gefertigt. Die Designplatte ist vorzugsweise ist vorzugsweise elektrisch isolierend ausgestaltet. Die Designplatte ist vorzugsweise zumindest teilweise in einer Aussparung in der Abdeckplatte aufgenommen bzw. eingesetzt.In a further preferred embodiment of the invention, a preferably at least partially translucent design plate is arranged on the operating side of the cover plate and / or on the side facing away from the operating side of the cover plate. The design plate is preferably designed as at least partially transparent disc or foil. The design plate is preferably made of a plastic material. The design plate is preferably designed to be preferably electrically insulating. The design plate is preferably at least partially received or inserted in a recess in the cover plate.
In einer noch weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist auf der Bedienseite der Abdeckplatte eine haubenförmige Kappe angeordnet, die an ihrer Außenumfangsfläche eine sich quer zur Bedienseite der Abdeckplatte erstreckende Bedienfläche definiert. Dir Grundform der haubenförmigen Kappe ist vorzugsweise zylindrisch. In der haubenförmigen Kappe ist eine ringförmige Aussparung vorgesehen, in der mehrere kapazitive Sensorelemente in Umfangsrichtung der Kappe zueinander beabstandet angeordnet sind, deren Kontaktflächen im Wesentlichen parallel zur Bedienfläche verlaufen. Die haubenförmige Kappe bildet einen berührungs- und/oder annäherungsempfindlichen Drehknebel, der drehfest auf der Abdeckplatte angeordnet ist, sodass die Abdeckplatte nicht durchbrochen werden muss.In yet another preferred embodiment of the invention, a hood-shaped cap is arranged on the operating side of the cover plate, which defines on its outer peripheral surface extending transversely to the operating side of the cover plate operating surface. The basic shape of the hood-shaped cap is preferably cylindrical. In the hood-shaped cap, an annular recess is provided, in which a plurality of capacitive sensor elements are arranged spaced apart in the circumferential direction of the cap, the contact surfaces extend substantially parallel to the control surface. The hood-shaped cap forms a touch and / or proximity sensitive rotary knob, which is rotatably mounted on the cover plate, so that the cover plate must not be broken.
In einer bevorzugten Ausführungsvariante dieser Ausgestaltung definiert die haubenförmige Kappe zudem an ihrer der Abdeckplatte abgewandten Stirnseite eine weitere Bedienfläche. Innerhalb der ringförmigen Anordnung der mehreren kapazitiven Sensorelemente ist dementsprechend ein weiteres kapazitives Sensorelement angeordnet, dessen Kontaktfläche im Wesentlichen parallel zur weiteren Bedienfläche verläuft. Die weitere Bedienfläche stellt somit einen berührungs- und/oder annäherungsempfindlichen Schalter bereit, mit dem zum Beispiel eine mittels des Drehknebels gewählte Einstellung bestätigt werden kann. In a preferred embodiment of this embodiment, the hood-shaped cap also defines on its end face facing away from the cover plate, a further operating surface. Within the annular arrangement of the plurality of capacitive sensor elements, a further capacitive sensor element is accordingly arranged, the contact surface of which extends substantially parallel to the further operating surface. The further control surface thus provides a contact-sensitive and / or proximity-sensitive switch with which, for example, a setting selected by means of the rotary knob can be confirmed.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung weist das elektrische Kontaktelement an seiner der Kontaktfläche des Sensorelements zugewandten Seite einen Kontaktabschnitt auf, der ausgestaltet ist, um in die Kontaktfläche des Sensorelements zumindest teilweise einzudringen. Leitfähige Kunststoffe bilden beim Spritzen an der Oberfläche häufig nicht oder schlecht leitende Schichten. Die in den Kunststoff eingebrachten leitfähigen Partikel sind im Granulat homogen verteilt, entmischen sich aber an der Oberfläche bedingt durch die Prozessparameter und Prozessbedingungen. Insbesondere bei elastischen Kontaktelementen mit kleiner Federkraft kann dies ein Problem für die elektrisch leitende Verbindung darstellen. Mit der speziellen Ausgestaltung des Kontaktelements dringt das elektrisch leitende Kontaktelement zumindest teilweise in die Kontaktfläche des Sensorelements ein und gewährleistet so eine elektrisch leitende Verbindung zu den elektrisch leitfähigen Schichten des Kontaktabschnitts. Dies kann vorzugsweise durch ein Anritzen oder Einschneiden der Kontaktfläche des Sensorelements, um die schlecht leitenden Schichten des Kontaktabschnitts zu durchstoßen, erreicht werden. In bevorzugten Ausgestaltungen des Kontaktelements kann dies durch eine Anpassung der Lage des Stanzgrates oder eine Ausbildung einer Schneid- oder Ritzkante an dem Kontaktabschnitt des elektrischen Kontaktelements erreicht werden. Alternativ oder zusätzlich kann die Kontaktfläche des Sensorelements auch aufgerauht sein, zum Beispiel durch eine Erodierstruktur des Kontaktabschnitts oder ein mechanisches Anrauhen.In a further preferred embodiment of the invention, the electrical contact element on its side facing the contact surface of the sensor element on a contact portion which is designed to at least partially penetrate into the contact surface of the sensor element. Conductive plastics often form non-conductive or poorly conductive layers when sprayed on the surface. The conductive particles introduced into the plastic are homogeneously distributed in the granules, but segregate at the surface due to the process parameters and process conditions. Especially with elastic contact elements with a small spring force, this can be a problem for the electrically conductive connection. With the special configuration of the contact element, the electrically conductive contact element penetrates at least partially into the contact surface of the sensor element and thus ensures an electrically conductive connection to the electrically conductive layers of the contact section. This can preferably be achieved by scoring or cutting the contact surface of the sensor element in order to pierce the poorly conducting layers of the contact section. In preferred embodiments of the contact element, this can be achieved by adapting the position of the punching burr or forming a cutting or scoring edge on the contact section of the electrical contact element. Alternatively or additionally, the contact surface of the sensor element can also be roughened, for example by an erosion structure of the contact section or a mechanical roughening.
Gegenstand der Erfindung ist auch ein elektronisches Haushaltsgerät mit wenigstens einer oben beschriebenen berührungs- und/oder annäherungsempfindlichen Eingabevorrichtung der Erfindung. Bei dem Haushalts(groß)gerät handelt es sich vorzugsweise um ein Wäschebehandlungsgerät (z. B. Waschmaschine, Wäschetrockner, etc.), eine Geschirrspülmaschine, ein Kochfeld, einen Herd, ein Kühl- und/oder Gefriergerät oder dergleichen.The invention also provides an electronic household appliance with at least one touch-sensitive and / or proximity-sensitive input device of the invention described above. The household (large) appliance is preferably a laundry treatment appliance (eg washing machine, tumble dryer, etc.), a dishwasher, a hob, a stove, a refrigerator and / or freezer or the like.
Gegenstand der Erfindung ist ferner ein Verfahren zur Herstellung einer berührungs- und/oder annäherungs-empfindlichen Eingabevorrichtung, insbesondere einer oben beschriebenen Eingabevorrichtung der Erfindung, mit den Schritten: Bereitstellen einer zumindest teilweise räumlich strukturierten Abdeckplatte, die zumindest teilweise elektrisch isolierend ausgebildet ist und deren einem Benutzer der Eingabevorrichtung zugewandte Bedienseite eine Bedienfläche definiert; Anordnen eines kapazitiven Sensorelements, das zumindest teilweise elektrisch leitfähig ausgebildet ist, auf einer der Bedienseite abgewandten Seite der Abdeckplatte entsprechend der Bedienfläche; und Anordnen einer Trägerplatte mit einem elektrischen Kontaktfeld und eines elektrischen Kontaktelements auf einer der Abdeckplatte abgewandten Seite des kapazitiven Sensorelements derart, dass das kapazitive Sensorelement elektrisch leitend mit dem elektrischen Kontaktfeld der Trägerplatte verbunden wird. Dabei weist das kapazitive Sensorelement einen Sensorabschnitt, der auf seiner der Bedienfläche zugewandten Seite eine Sensorfläche definiert, die im Wesentlichen parallel zur Bedienfläche der Abdeckplatte verläuft, und einen Kontaktabschnitt, der auf seiner der Abdeckplatte abgewandten Seite eine Kontaktfläche definiert, die im Wesentlichen parallel zur Trägerplatte verläuft, auf. Mit diesem Verfahren können die gleichen Vorteile wie mit der oben beschriebenen Eingabevorrichtung der Erfindung erzielt werden.The invention further provides a method for producing a touch-sensitive and / or proximity-sensitive input device, in particular an input device of the invention described above, comprising the steps of: providing an at least partially spatially structured cover plate which is at least partially electrically insulating and one of them User of the input device facing operating side defines a control surface; Arranging a capacitive sensor element, which is at least partially electrically conductive, on a side facing away from the operating side of the cover plate corresponding to the operating surface; and arranging a carrier plate with an electrical contact pad and an electrical contact element on a side facing away from the cover plate of the capacitive sensor element such that the capacitive sensor element is electrically conductively connected to the electrical contact field of the carrier plate. In this case, the capacitive sensor element has a sensor section which defines on its side facing the operating surface a sensor surface which extends substantially parallel to the operating surface of the cover plate, and a contact portion which defines on its side facing away from the cover plate a contact surface which is substantially parallel to the support plate runs, up. With this method, the same advantages as with the input device of the invention described above can be obtained.
In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung werden mehrere kapazitive Sensorelemente vorgesehen, die mit wenigstens einer Verbindungseinrichtung zu einer Baueinheit miteinander verbunden sind. Diese mehreren kapazitiven Sensorelemente werden dann nach dem Schritt des Anordnens auf der der Bedienseite abgewandten Seite der Abdeckplatte voneinander getrennt. Die Verbindungseinrichtung dient als Montagehilfe, damit die mehreren, ggf. unterschiedlich räumlich ausgestalteten Sensorelemente beim Zusammenbau der Eingabevorrichtung einfacher handzuhaben sind. Die Verbindungseinrichtung ist vorzugsweise ausgewählt aus einem Klebestreifen, einer im Spritzprozess eingelegten Folie, einer gespritzten Verbindung (z. B. Steg-, Spinnen- oder Rahmenform) oder dergleichen. Das Trennen der Verbindungseinrichtung erfolgt je nach deren Ausgestaltung vorzugsweise durch ein Entfernen des Klebestreifens, ein Durchschneiden, ein Durchtrennen, ein Durchbrechen oder dergleichen. Nach dem Trennvorgang sollten sich die benachbarten Sensorelemente vorzugsweise nicht mehr gegenseitig berühren.In a preferred embodiment of the invention, a plurality of capacitive sensor elements are provided, which are connected to one another with at least one connecting device to form a structural unit. These plurality of capacitive sensor elements are then separated from each other after the step of arranging on the side facing away from the operating side of the cover plate. The connecting device serves as an assembly aid, so that the multiple, possibly differently spatially configured sensor elements during assembly of the input device are easier to handle. The connecting device is preferably selected from an adhesive strip, a film inserted in the injection process, a sprayed connection (for example web, spider or frame shape) or the like. The separation of the connecting device takes place, depending on their configuration, preferably by removing the adhesive strip, cutting through, severing, breaking through or the like. After the separation process, the adjacent sensor elements should preferably no longer touch each other.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wird das kapazitive Sensorelement zumindest teilweise in einer Aufnahmeeinrichtung an der der Bedienseite abgewandten Seite der Abdeckplatte eingesetzt, um das Sensorelement zu positionieren, insbesondere relativ zur Bedienfläche der Abdeckplatte richtig zu positionieren. Mit der Aufnahmeeinrichtung wird das kapazitive Sensorelement vorzugsweise auch fixiert, zum Beispiel durch Einkleben, Verpressen, Verrasten, Verclipsen oder dergleichen. Die Aufnahmevorrichtung wird vorzugsweise einstückig mit der Abdeckplatte ausgebildet (z. B. angespritzt) oder integral daran befestigt (z. B. verklebt).In a further preferred embodiment of the invention, the capacitive sensor element is at least partially inserted in a receiving device on the side remote from the operating side of the cover plate to position the sensor element, in particular to position correctly relative to the control surface of the cover plate. With the Recording device, the capacitive sensor element is preferably also fixed, for example by gluing, pressing, locking, clipping or the like. The receiving device is preferably formed integrally with the cover plate (eg molded on) or integrally attached thereto (eg adhesively bonded).
Obige sowie weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter, nicht-einschränkender Ausführungsbeispiele anhand der beiliegenden Zeichnung besser verständlich. Darin zeigen, zum Teil schematisch:The above and other features and advantages of the invention will become more apparent from the following description of preferred, non-limiting embodiments with reference to the accompanying drawings. In it show, in part schematically:
Bezug nehmend auf
Den kapazitiven Sensorelementen
In
Die Sensorelemente
Die drei Sensorelemente
Jedes kapazitive Sensorelement
Die Auswerteelektronik ist beispielsweise auf einer Trägerplatte
Weiter können die Sensorelemente
Durch diese spezielle Ausgestaltung der kapazitiven Sensorelemente
Wie in
Wie bereits erwähnt, sind auf der Bedienseite
Ferner sind auf der Leiterplatte
Da die gemeinsame Kontaktierungsebene
In einer Ausführungsvariante sind die elektrischen Kontaktelemente
Insbesondere falls die elektrischen Kontaktelemente
Mit einer solchen Ausgestaltung der elektrischen Kontaktelemente
Wie in
In
Bei der Folie kann es sich um einen Klebestreifen handeln. Alternativ zu einer Folie könnte die Montagehilfe
Mit einer solchen berührungs- und/oder annäherungsempfindlichen Eingabevorrichtung können folgende Vorteile erzielt werden:
- – Eine einfache Montage der Sensorelemente
20 einerseits sowie eine einfache Kontaktierung an die Auswerteelektronik. - – Die Sensorebene und die Auswerteelektronik können räumlich getrennt sein.
- – Das Aufkleben von Sensorflächen hinter der Bedienblende
10 entfällt. - – Komplexe Stanz-Biegeteile für die elektrischen Kontaktelemente
30 sind nicht mehr notwendig und können durch einfache Standard-Stanz-Biegeteile ersetzt werden. - – Die räumliche Komplexität der Touch-Sensorik wird in ein
Spritzgussteil der Sensorelemente 20 verlagert. - – Auftrennung der Funktionalitäten von räumlicher Adaption und elektrischer Kontaktierung durch spezialisierte Teile wie Touch-
Sensorelement 20 und Standard-Federelemente 30 .
- - A simple installation of the
sensor elements 20 on the one hand and a simple contact to the evaluation. - - The sensor level and the evaluation can be spatially separated.
- - The gluing of sensor surfaces behind the
control panel 10 eliminated. - - Complex stamped and bent parts for the
electrical contact elements 30 are no longer necessary and can be replaced by simple standard stamped and bent parts. - - The spatial complexity of the touch sensor is in an injection molded part of the
sensor elements 20 relocated. - - Separation of the functionalities of spatial adaptation and electrical contacting by specialized parts such as
touch sensor element 20 andstandard spring elements 30 ,
Die räumliche Komplexität in Bezug auf Größe und Form wird in die als Spritzteile auszuführenden Touch-Sensorelemente
Bezug nehmend auf
Bei diesem zweiten Ausführungsbeispiel sind anstelle von kleinflächigen Leuchtflächen
Auf der Bedienseite
Um die Positionen der Sensorflächen
Im Übrigen entsprechen die Komponenten der Eingabevorrichtung der
Bezug nehmend auf
Bei diesem dritten Ausführungsbeispiel ist die Eingabevorrichtung in der Art eines virtuellen Drehknebels ausgeführt.In this third embodiment, the input device is implemented in the manner of a virtual rotary knob.
An der Bedienseite
In einer ringförmigen Aussparung
Um die Kappe
An der Stirnseite der Kappe
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 1010
- Abdeckplatte/BedienblendeCover plate / control panel
- 1212
- Bedienseiteoperating side
- 1414
- Bedienflächeoperating surface
- 1616
- Markierungmark
- 1818
- Leuchtflächelight area
- 2020
- kapazitives Sensorelementcapacitive sensor element
- 2121
- Sensorabschnittsensor section
- 2222
- Sensorflächesensor surface
- 2323
- KontaktabschnittContact section
- 2424
- Kontaktflächecontact area
- 2525
- Kontaktierungsebenecontacting plane
- 2626
- Aufnahmeadmission
- 28 28
- Trägerplattesupport plate
- 3030
- elektrisches Kontaktelementelectrical contact element
- 3232
- LeuchtmittelLamp
- 3434
- Lichtleitelementlight guide
- 3636
- Durchbrechungperforation
- 4040
- Verbindungseinrichtung (als Montagehilfe)Connecting device (as assembly aid)
- 4242
-
Aussparung in
12 Recess in12 - 4444
- Designplattedesign panel
- 4646
- Designflächedesign area
- 4848
- Lichtleitelementlight guide
- 4949
- hinterleuchtete Bedienflächebacklit control surface
- 5050
- Kappe des DrehknopfesCap of the knob
- 5252
- Bedienflächeoperating surface
- 5454
- kapazitive Sensorelementecapacitive sensor elements
- 5656
-
ringförmige Aussparung in
50 annular recess in50 - 5858
- Lichtleitelementlight guide
- 6060
- Leuchtflächenluminous areas
- 6262
- Bedienflächeoperating surface
- 6464
- kapazitives Sensorelementcapacitive sensor element
- 6565
-
Aussparung in
50 Recess in50 - 6666
- Lichtleitelementlight guide
- 6868
- Leuchtflächelight area
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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|
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