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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Steuerungssysteme und -vorrichtungen zur Verwendung bei der Steuerung des Betriebs eines Elektrogeräts.
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Hintergrund der Erfindung
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Elektrische Geräte wie z. B. Küchenmaschinen, Waschmaschinen, Mikrowellenherde und dergleichen weisen typischerweise ein Bedienfeld mit einem darauf angebrachten Bedienknopf auf, mit dem die Funktion des Geräts gesteuert werden kann. Der Bedienknopf kann elektronische Komponenten enthalten, die auch physisch und elektrisch mit anderen elektronischen Steuerschaltungen innerhalb eines Gehäuses des Elektrogeräts verbunden sein können. Da solche Bedienknöpfe anfällig für das Eindringen von Staub, Flüssigkeiten und anderen Partikeln sind, beschädigt dies die elektronischen Komponenten und führt zu einem ungenauen oder unberechenbaren Bedienvorgang.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung zielt darauf ab, mindestens eines der oben beschriebenen Probleme zu beheben.
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Die vorliegende Erfindung kann mehrere allgemeine Ausführungsbeispiele umfassen. Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung können eine oder eine beliebige Kombination der verschiedenen hier beschriebenen allgemeinen Ausgestaltungen umfassen.
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In einer breiten Form stellt die vorliegende Erfindung ein Steuerungssystem zur Verwendung bei der Steuerung des Betriebs eines Elektrogeräts bereit, wobei das System umfasst: ein Prozessormodul, das innerhalb eines Gehäuses des Elektrogeräts angeordnet ist, wobei das Prozessormodul mindestens einen Sensor vom kontaktlosen Typ umfasst, der funktional mit dem Prozessormodul verbunden ist; ein Eingabesteuermodul, das umfasst: ein Befestigungselement, das zum lösbaren Befestigen des Eingabesteuermoduls an einer Außenfläche des Gehäuses konfiguriert ist; und mindestens ein sensorlesbares Element, das für eine kontaktlose Interaktion mit dem Sensor vom kontaktlosen Typ konfiguriert ist; wobei das mindestens eine sensorlesbare Element des Eingabesteuermoduls für eine Bewegung in eine Vielzahl von unterschiedlichen Positionen relativ zu dem mindestens einen kontaktlosen Sensor des Prozessormoduls, das innerhalb des Gehäuses angeordnet ist, konfiguriert ist, wodurch in Reaktion auf die Bewegung des mindestens einen sensorlesbaren Elements in die Vielzahl von unterschiedlichen Positionen relativ zu dem mindestens einen kontaktlosen Sensor der Sensor vom kontaktlosen Typ so konfiguriert ist, dass er eine Vielzahl von unterschiedlichen Messwerten von dem sensorlesbaren Element erfasst, und das Prozessormodul so konfiguriert ist, dass es das elektrische Gerät so steuert, dass es in einer Vielzahl von unterschiedlichen Betriebsmodi unter Bezugnahme auf die Vielzahl von unterschiedlichen Messwerten arbeitet, die von dem Sensor vom kontaktlosen Typ erfasst werden.
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Vorzugsweise kann das mindestens eine sensorlesbare Element für mindestens eine der folgenden Bewegungen konfiguriert sein: Dreh-, Schiebe-, Schwenk- und Drückbewegung.
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Vorzugsweise kann das Eingabesteuermodul einen Bedienknopf aufweisen.
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Vorzugsweise kann das Eingabesteuerungsmodul ein erstes Element und ein zweites Element umfassen, die drehbar miteinander verbunden sind.
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Vorzugsweise kann das erste Element ein relativ außen angeordnetes Element und das zweite Element ein relativ innen angeordnetes Element des Eingabesteuermoduls umfassen.
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Vorzugsweise kann das zweite Element relativ zum ersten Element niederdrückbar sein.
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Vorzugsweise kann das Eingabesteuerungsmodul eine Vielzahl von ersten Elementen umfassen, die um das zweite Element herum drehbar sind.
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Vorzugsweise kann das mindestens eine sensorlesbare Element an dem ersten und/oder dem zweiten Element angeordnet sein, wobei der mindestens eine kontaktlos arbeitende Sensor so konfiguriert ist, dass er eine Vielzahl von Messwerten als Reaktion auf eine Drehbewegung des ersten Elements relativ zum zweiten Element und/oder als Reaktion auf eine Niederdrückbewegung des zweiten Elements relativ zum ersten Element erfasst.
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Vorzugsweise kann das mindestens eine sensorlesbare Element ringförmig angeordnet sein.
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Vorzugsweise kann das Prozessormodul eine Leiterplatte mit mindestens einem integrierten Mikroprozessor-Schaltungschip enthalten, der mit dem mindestens einen kontaktlosen Sensor funktional verbunden ist.
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Vorzugsweise kann der mindestens eine kontaktlos arbeitende Sensor, der mit dem Prozessormodul verbunden ist, mindestens einen Sensor vom magnetischen Typ und einen Sensor vom optischen Typ umfassen.
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Vorzugsweise kann der mindestens eine Sensor vom magnetischen Typ einen Sensor vom Hall-Effekt-Typ umfassen.
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Vorzugsweise kann das Befestigungselement so konfiguriert sein, dass das Eingabesteuermodul durch Magnetkraft lösbar an der Außenfläche des Gehäuses befestigt ist.
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Vorzugsweise kann das Eingabesteuermodul für eine lösbare Befestigung an einer Außenfläche des Gehäuses konfiguriert sein, das ein elektronisches Anzeigefeld umfasst.
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Vorzugsweise kann das elektronische Anzeigefeld ein berührungsempfindliches elektronisches Anzeigefeld umfassen.
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In einem weiteren Ausführungsbeispiel stellt die vorliegende Erfindung einen Bedienknopf zur Verwendung bei der Steuerung des Betriebs eines Elektrogeräts bereit, wobei das elektrische Gerät ein Gehäuse und ein Prozessormodul mit mindestens einem Sensor vom kontaktlosen Typ aufweist, der funktional damit verbunden ist und innerhalb des Gehäuses angeordnet ist, wobei der Bedienknopf Folgendes umfasst: ein Befestigungselement, das zum lösbaren Befestigen des Bedienknopfes an einer Außenfläche des Gehäuses konfiguriert ist; und mindestens ein sensorlesbares Element, das für eine kontaktlose Wechselwirkung mit dem Sensor vom kontaktlosen Typ konfiguriert ist; wobei das mindestens eine sensorlesbare Element des Bedienknopfes für eine Bewegung in eine Vielzahl von unterschiedlichen Positionen relativ zu dem mindestens einen Sensor vom kontaktlosen Typ des Prozessormoduls, das innerhalb des Gehäuses angeordnet ist, konfiguriert ist, wodurch in Reaktion auf die Bewegung des mindestens einen sensorlesbaren Elements in die Vielzahl von unterschiedlichen Positionen relativ zu dem mindestens einen Sensor vom kontaktlosen Typ der Sensor vom kontaktlosen Typ so konfiguriert ist, dass er eine Vielzahl von unterschiedlichen Messwerten von dem sensorlesbaren Element erfasst, und das Prozessormodul so konfiguriert ist, dass es das elektrische Gerät so steuert, dass es in einer Vielzahl von unterschiedlichen Betriebsmodi unter Bezugnahme auf die Vielzahl von unterschiedlichen Messwerten arbeitet, die von dem Sensor vom kontaktlosen Typ erfasst werden.
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Vorzugsweise kann das mindestens eine sensorlesbare Element für mindestens eine der folgenden Bewegungen konfiguriert sein: Dreh-, Schiebe-, Schwenk- und Drückbewegung.
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Vorzugsweise kann der Bedienknopf ein erstes Element und ein zweites Element umfassen, die drehbar miteinander verbunden sind.
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Vorzugsweise kann das erste Element ein relativ außen angeordnetes Element und das zweite Element ein relativ innen angeordnetes Element des Bedienknopfes umfassen.
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Vorzugsweise kann das zweite Element relativ zum ersten Element niederdrückbar sein.
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Vorzugsweise kann der Bedienknopf eine Vielzahl von ersten Elementen umfassen, die um das zweite Element drehbar sind.
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Vorzugsweise kann das mindestens eine sensorlesbare Element an dem ersten und/oder zweiten Element angeordnet sein, wobei der mindestens eine kontaktlos arbeitende Sensor so konfiguriert ist, dass er eine Vielzahl von Messwerten als Reaktion auf eine Drehbewegung des ersten Elements relativ zum zweiten Element und/oder als Reaktion auf eine Niederdrückbewegung des zweiten Elements relativ zum ersten Element erfasst.
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Vorzugsweise kann das mindestens eine sensorlesbare Element ringförmig angeordnet sein.
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Vorzugsweise kann das Prozessormodul eine Leiterplatte mit mindestens einem integrierten Mikroprozessor-Schaltungschip enthalten, der mit dem mindestens einen kontaktlosen Sensor funktional verbunden ist.
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Vorzugsweise kann der mindestens eine kontaktlose Sensor mindestens einen Sensor vom magnetischen Typ und einen Sensor vom optischen Typ umfassen.
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Vorzugsweise kann der Magnetsensor einen Hall-Effekt-Sensor enthalten.
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Vorzugsweise kann das Befestigungselement so gestaltet sein, dass der Bedienknopf durch Magnetkraft lösbar an der Außenfläche des Gehäuses befestigt wird.
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Vorzugsweise kann der Bedienknopf für eine lösbare Befestigung an einer Außenfläche des Gehäuses konfiguriert sein, das ein elektronisches Anzeigefeld umfasst.
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Vorzugsweise kann das elektronische Anzeigefeld ein berührungsempfindliches elektronisches Anzeigefeld umfassen.
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In einem weiteren Ausführungsbeispiel stellt die vorliegende Erfindung ein elektrisches Gerät bereit, das durch ein Eingabesteuermodul funktional steuerbar ist:
- das elektrische Gerät weist ein Gehäuse und ein Prozessormodul mit mindestens einem Sensor vom kontaktlosen Typ auf, der funktional damit verbunden ist und im Inneren des Gehäuses angeordnet ist; wobei das Eingabesteuermodul Folgendes umfasst: ein Befestigungselement, das zum lösbaren Befestigen des Eingabesteuermoduls an einer Außenfläche des Gehäuses konfiguriert ist; und mindestens ein sensorlesbares Element, das zur Interaktion mit dem Sensor vom kontaktlosen Typ konfiguriert ist; wobei das mindestens eine sensorlesbare Element des Eingabesteuermoduls für eine Bewegung in eine Vielzahl von unterschiedlichen Positionen relativ zu dem mindestens einen kontaktlosen Sensor des Prozessormoduls,
- das innerhalb des Gehäuses angeordnet ist, konfiguriert ist, wodurch in Reaktion auf die Bewegung des mindestens einen sensorlesbaren Elements in die Vielzahl von unterschiedlichen Positionen relativ zu dem mindestens einen kontaktlosen Sensor der Sensor vom kontaktlosen Typ so konfiguriert ist, dass er eine Vielzahl von unterschiedlichen Messwerten erfasst, und das Prozessormodul so konfiguriert ist, dass es das elektrische Gerät so steuert, dass es in einer Vielzahl von unterschiedlichen Betriebsmodi unter Bezugnahme auf die Vielzahl von unterschiedlichen Messwerten arbeitet, die von dem Sensor vom kontaktlosen Typ erfasst werden.
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Vorzugsweise kann das mindestens eine sensorlesbare Element für mindestens eine der folgenden Bewegungen konfiguriert sein: Dreh-, Schiebe-, Schwenk- und Drückbewegung.
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Vorzugsweise kann das Eingabesteuermodul einen Bedienknopf enthalten.
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Vorzugsweise kann das Eingabesteuerungsmodul ein erstes Element und ein zweites Element umfassen, die drehbar miteinander verbunden sind.
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Vorzugsweise kann das erste Element ein relativ außen angeordnetes Element und das zweite Element ein relativ innen angeordnetes Element des Eingabesteuermoduls umfassen.
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Vorzugsweise kann das zweite Element relativ zum ersten Element niederdrückbar sein.
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Vorzugsweise kann das Eingabesteuerungsmodul eine Vielzahl von ersten Elementen umfassen, die um das zweite Element drehbar sind.
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Vorzugsweise kann das mindestens eine sensorlesbare Element an dem ersten und/oder zweiten Element angeordnet sein, wobei der mindestens eine kontaktlose Sensor zum Erfassen einer Vielzahl von Messwerten in Reaktion auf eine Drehbewegung des ersten Elements relativ zum zweiten Element und/oder in Reaktion auf eine Niederdrückbewegung des zweiten Elements relativ zum ersten Element konfiguriert sein kann.
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Vorzugsweise kann das mindestens eine sensorlesbare Element ringförmig angeordnet sein.
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Vorzugsweise kann das Prozessormodul eine Leiterplatte mit mindestens einem integrierten Mikroprozessor-Schaltungschip enthalten, der mit dem mindestens einen kontaktlosen Sensor funktional verbunden ist.
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Vorzugsweise kann der mindestens eine kontaktlos arbeitende Sensor, der mit dem Prozessormodul verbunden ist, mindestens einen Sensor vom magnetischen Typ und einen Sensor vom optischen Typ umfassen.
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Vorzugsweise kann der Magnetsensor einen Hall-Effekt-Sensor enthalten.
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Vorzugsweise kann das Befestigungselement so konfiguriert sein, dass das Eingabesteuermodul durch Magnetkraft lösbar an der Außenfläche des Gehäuses befestigt ist.
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Vorzugsweise kann das Eingabesteuermodul für eine lösbare Befestigung an einer Außenfläche des Gehäuses konfiguriert sein, das ein elektronisches Anzeigefeld umfasst.
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Vorzugsweise kann das elektronische Anzeigefeld ein berührungsempfindliches elektronisches Anzeigefeld umfassen.
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Aus dem Vorangegangenen wird ersichtlich, dass die verschiedenen Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung dazu beitragen können, mindestens einen Vorteil gegenüber dem Stand der Technik zu bieten. Indem beispielsweise der Bedienknopf oder andere derartige Eingabesteuerungsmodule als passives Element ausgebildet sind, wobei die elektronischen Komponenten des Systems innerhalb des Gehäuses des Elektrogeräts angeordnet sind, schützt dies vor dem Eindringen von Staub, Flüssigkeiten und anderen Partikeln in Kontakt mit den elektronischen Komponenten des Elektrogeräts, die den Betrieb dieser Komponenten beeinträchtigen können. Außerdem kann dadurch die Exposition des Benutzers gegenüber den elektronischen Bauteilen des Elektrogeräts reduziert werden. Des Weiteren kann die lösbare Abnehmbarkeit eines Bedienknopfes oder anderer solcher Eingabesteuerungsmodule vom Gehäuse des Elektrogerätes eine einfachere und schnellere Reinigung und einen Austausch des Bedienknopfes bei Beschädigung ermöglichen. Weiterhin kann die lösbare Abnehmbarkeit eines Bedienknopfes oder anderer solcher Eingabesteuerungsmodule vom Gehäuse des Elektrogerätes eine einfache Reinigung der Bedienfeldoberfläche des Elektrogerätes ohne Behinderung durch den Bedienknopf ermöglichen. Da der Bedienknopf oder ein anderes derartiges Eingabesteuermodul von der Bedienblende des Gehäuses des Elektrogeräts abnehmbar sein kann, ermöglicht dies außerdem eine einfachere und schnellere Produktionsmontage bei der Herstellung solcher Elektrogeräte im Vergleich zum Stand der Technik, bei dem Bedienknöpfe fest an der Bedienblendenoberfläche des Elektrogerätegehäuses angebracht sein müssen.
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Da der Bedienknopf oder ein anderes derartiges Eingabesteuermodul lösbar an der Bedienblende des Gehäuses des Elektrogerätes angebracht werden kann, kann dadurch zusätzlicher Platz auf der Bedienblende für ein ansprechendes Design genutzt werden.
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Figurenliste
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Die vorliegende Erfindung wird anhand der folgenden detaillierten Beschreibung eines bevorzugten, aber nicht einschränkenden Ausführungsbeispiels, das in Verbindung mit den zugehörigen Zeichnungen beschrieben wird, vollständiger verstanden werden, wobei:
- 1A-1C zeigt einen beispielhaften Bedienknopf zur Verwendung bei der Steuerung eines Elektrogeräts gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
- 2A zeigt eine Schnittansicht eines Teils des Außenteils des Bedienknopfes gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
- 2B zeigt eine Schnittansicht eines Bedienknopfes, die einen Teil des Au-ßenelements und des Innenelements gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt;
- 3A zeigt eine Schnittansicht eines Bedienknopfes, die einen oberen Abschnitt des Außenelements in einer nicht zusammengedrückten Position relativ zu einem Basisabschnitt des Außenelements zeigt, gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
- 3B zeigt eine Schnittansicht eines Bedienknopfes, die einen oberen Abschnitt des Außenelements in einer niedergedrückten Position relativ zu einem Basisabschnitt des Außenelements zeigt, gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
- 4A zeigt ein Beispieldiagramm der erfassten Magnetfeldmesswerte von drei Hall-Effekt-Sensoren eines Eingabeprozessorsteuermoduls, die unterschiedliche Drehpositionen des Bedienknopfes gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung anzeigen;
- 4B zeigt eine beispielhafte kreisförmige Anordnung der Magnetpole einer Vielzahl von magnetischen Elementen innerhalb des Bedienknopfes, und überlagert auf der kreisförmigen Anordnung der Magnetpole eine Darstellung der relativen Positionen von drei Hall-Effekt-Typ-Sensoren, die auf dem Eingabeprozessormodul zu einem Zeitpunkt während der Drehung des Bedienknopfes angeordnet sind, gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
- 5 zeigt eine Beispieldarstellung des Bedienknopfes, der lösbar an einem elektronischen Anzeigefeld auf einer Oberfläche des Gehäuses des Elektrogerätes befestigt ist, gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
- 6 zeigt eine Explosionsdarstellung eines Steuerungssystems zur Verwendung bei der Steuerung eines Elektrogeräts gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; und
- 7 zeigt ein funktionales Blockdiagramm eines Ausführungsbeispiels des Steuerungssystems zur Verwendung mit einem Elektrogerät.
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Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele
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Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden im Folgenden unter Bezugnahme auf die 1A bis 7 beschrieben. Die Ausführungsbeispiele umfassen Aspekte eines Systems und einer Vorrichtung zur Verwendung bei der Steuerung des Betriebs eines Elektrogeräts, wie z. B. einer Küchenmaschine, einer Waschmaschine, eines Mikrowellenofens oder dergleichen. Es ist nachvollziehbar und verständlich, dass alternative Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung mit anderen Arten von elektrischen Geräten, Maschinen und Vorrichtungen verwendet werden können. Ferner wird in dem hier beschriebenen Ausführungsbeispiel ein Sensor vom magnetischen Typ verwendet, obwohl man davon ausgehen kann, dass in alternativen Ausführungsbeispielen stattdessen jeder andere geeignete kontaktlose Sensor, wie z. B. ein optischer Sensor, in analoger Weise verwendet werden kann.
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In diesem Ausführungsbeispiel umfasst das Steuerungssystem ein Eingabeprozessormodul 200, das sich in einem Gehäuse des Elektrogeräts befindet, und ein Eingabesteuermodul 100, das lösbar an einer Bedienfeldoberfläche des Gehäuses des Elektrogeräts angebracht werden kann. 5 zeigt ein Ausführungsbeispiel des Eingabesteuermoduls 100, das lösbar an der Bedienfeldoberfläche des Elektrogeräts befestigt ist. Das Eingabeprozessormodul 200 und das Eingabesteuermodul 100 sind so konfiguriert, dass sie durch das Gehäuse, das das Eingabeprozessormodul 200 physisch und elektrisch vom Eingabesteuermodul 100 trennt, kontaktlos miteinander interagieren.
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In diesem Ausführungsbeispiel umfasst das Eingabesteuermodul 100 einen Bedienknopf 100, der ein kreisförmiges Außenelement 110 umfasst, das ein kreisförmiges Innenelement 120 umgibt und beweglich mit diesem verbunden ist. Ein Befestigungselement 130 ist zum lösbaren Befestigen des Bedienknopfes 100 an der Bedienfeldoberfläche des Gehäuses konfiguriert. Das Befestigungselement 130 umfasst einen einpoligen, ringförmigen Dauermagneten 130, der in einem Basisabschnitt 120A des Innenelements 120 angeordnet ist und so konfiguriert ist, dass er eine kreisförmige metallische Montageplatte 350 magnetisch anzieht, die im Inneren des Gehäuses zwischen einer Montageplatte 340 und der Frontplatte der Bedienfeldoberfläche angeordnet ist, wie in der Explosionsansicht von 6 gezeigt ist. Die metallische Montageplatte 350 unterstützt die magnetische Fixierung des Basisabschnitts 120A des Innenelements 120 in seiner seitlich stationären Position auf der Bedienfeldoberfläche. Die magnetische Feldstärke des Permanentmagneten 130 sollte in einer geeigneten Größe gewählt werden, um eine magnetische Kopplung mit der metallischen Montageplatte 350 durch die Bedienfeldoberfläche des Gehäuses hindurch zu bewirken, wodurch der Bedienknopf 100 während des normalen Betriebs seitlich auf der Bedienfeldoberfläche gesichert ist, jedoch durch die Kraft der Hand eines Benutzers mit relativer Leichtigkeit von der Bedienfeldoberfläche gelöst werden kann, um den Bedienknopf 100 oder die Bedienfeldoberfläche zu reinigen. In alternativen Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung können auch andere Arten von Befestigungselementen verwendet werden, um den Bedienknopf 100 lösbar an der Bedienfeldoberfläche zu befestigen. Beispielsweise kann das Eingabesteuermodul 100 so konfiguriert sein, dass es über einen geeigneten mechanischen Befestigungsmechanismus, einen reibschlüssigen Befestigungsmechanismus oder eine Klebebefestigung lösbar an der Bedienfeldoberfläche befestigt werden kann.
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Wenn der Basisabschnitt 120A des Innenelements 120 magnetisch an der Bedienfeldoberfläche des Gehäuses befestigt ist, dreht sich das stationäre Innenelement 120 nicht in seiner festen Position, jedoch kann sich das Außenelement 110 koaxial um das stationäre Innenelement 120 drehen, wie in 1 B gezeigt ist. In bestimmten Ausführungsbeispielen kann der Bedienknopf 100 einen Rastmechanismus enthalten, der zwischen dem Außenelement und dem Innenelement angeordnet ist, um eine kontrollierte inkrementelle Drehbewegung des Außenelements 110 um das Innenelement 120 zu ermöglichen. Wie in 1C gezeigt, ist ein oberer Abschnitt 120B des Innenelements 120 auch für eine Niederdrückbewegung relativ zum Basisabschnitt 120A des Innenelements 120 aus einer standardmäßigen nicht niedergedrückten Position in Richtung einer niedergedrückten Position konfiguriert, und wobei eine Rückstellfeder konfiguriert ist, um den oberen Abschnitt 120B wieder in Richtung der nicht niedergedrückten Position zu drücken. In alternativen Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung kann das Eingabesteuermodul 100 in verschiedenen Formen und Konfigurationen implementiert werden und es kann aus einem oder mehreren Bauteilen bestehen, die für eine Dreh-, Schwenk-, Schiebe- und Niederdrückbewegung konfiguriert sein können.
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Der Bedienknopf 100 umfasst auch eine Vielzahl von permanentmagnetischen Elementen 140 mit magnetischen Polen, die innerhalb des Außenelements 110 und des Innenelements 120 angeordnet sind, so dass mindestens 16 verschiedene Drehpositionen (bei 22,5°-Drehinkrementen) des Außenelements 110 um das Innenelement 120 auf der Grundlage der verschiedenen Magnetfeldmesswerte bestimmt werden können, die von magnetischen Hall-Effekt-Sensoren 220 in den verschiedenen Drehpositionen erfasst werden. Die Magnetfeldmesswerte werden von Hall-Effekt-Sensoren 220 erfasst, deren Ausgänge über eine geeignete Schnittstellenschaltung auf einer Leiterplatte 210 des Eingabeprozessormoduls 200 mit Eingangspins eines integrierten Mikroprozessorchips verbunden sind. Als Reaktion auf die Magnetfeldmesswerte, die der Mikroprozessorchip von den Hall-Effekt-Sensoren 220 empfängt, wird ein Hauptplatinenmodul 500, das funktional mit dem Eingabeprozessormodul 200 verbunden ist, so programmiert, dass es elektrische Steuersignale an verschiedene Komponenten des Elektrogeräts ausgibt, damit das Elektrogerät in vorbestimmten Betriebsmodi funktioniert, die jeder der 16 verschiedenen entsprechenden Drehpositionen entsprechen. Beispielsweise können solche elektrischen Steuersignale vom Hauptplatinenmodul 500 den Betrieb eines Elektromotors in einer Vielzahl von Geschwindigkeiten und Richtungen steuern, oder den Betrieb einer Beleuchtungseinheit in einer Vielzahl von Ausgangsbeleuchtungsmodi mit unterschiedlichen Farb- und Helligkeitscharakteristiken. 4B zeigt eine beispielhafte kreisförmige Anordnung der Magnetpole der Vielzahl von Magnetelementen 140 innerhalb des Bedienknopfes 100, und überlagert von der kreisförmigen Anordnung der Magnetpole eine Darstellung der relativen Positionen von drei Hall-Effekt-Sensoren 220, die auf dem Eingabeprozessormodul 200 zu einem Zeitpunkt während der Drehung des Bedienknopfes 100 angeordnet sind. Wenn das Außenelement 110 um das Innenelement 120 auf der Bedienfeldoberfläche gedreht wird, erfassen die drei stationären Hall-Effekt-Sensoren 220 des Eingabeprozessormoduls 200 im Inneren des Elektrogerätegehäuses jeweils entweder einen magnetischen Nordpol oder einen magnetischen Südpol in seiner Nähe, den das Eingabeprozessormodul 200 entweder als eine 1 oder eine 0 darstellt, wenn der Bedienknopf in jeder der 16 Drehpositionen angeordnet ist. 4A zeigt ein Diagramm der erfassten Messwerte jedes der drei Hall-effekt-Sensoren 220, wenn der Bedienknopf in jeder der 16 Drehpositionen angeordnet ist. Die Summe der erfassten Messwerte (d. h. die Summe der von den drei Sensoren (A, B, C) erfassten Einsen und Nullen) ist in der Spalte „WERT“ dargestellt. Es ist zu erkennen, dass in diesem Ausführungsbeispiel die Summierung der Sensorwerte bei jeder 90°-Drehung des Außenelements 110 in 22,5°-Winkelschritten um das Innenelement 120 die Werte „1“, „3“, „5“ und „4“ durchläuft, und diese Werte können ohne Weiteres als Referenz für die entsprechenden Drehpositionen des Bedienknopfes dienen.
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Einer oder mehrere der mehreren Hall-Effekt-Sensoren 220 können auch so konfiguriert sein, dass sie variierende Magnetfeldmesswerte erfassen, die anzeigen, wann der obere Abschnitt 120B des Innenelements 120 relativ zum Basisabschnitt 120A eingedrückt worden ist. 3A zeigt einen oberen Abschnitt 120B des Bedienknopfes 100 des Innenelements 120, der in einer relativ nicht eingedrückten Position relativ zu einem Basisabschnitt 120A des Innenelements 120 angeordnet ist, während 3B den oberen Abschnitt 120B des Bedienknopfes 100 des Innenelements 120 zeigt, der in einer relativ eingedrückten Position relativ zu einem Basisabschnitt 120A des Innenelements 120 angeordnet ist. Ein weiterer Hall-Effekt-Sensor kann funktional mit dem Eingabeprozessormodul 200 verbunden und so konfiguriert sein, dass er erkennt, wenn ein vom Bedienknopf 100 abgelesenes Magnetfeld anzeigt, dass der obere Abschnitt 120B des Innenelements 120 in einer niedergedrückten oder nicht niedergedrückten Position relativ zu dem Basisabschnitt 120A angeordnet ist. Ferner kann das Eingabeprozessormodul 200 so konfiguriert sein, dass das Eingabeprozessormodul 200 als Reaktion darauf, dass alle drei Hall-Effekt-Sensoren (A, B, C) einen Schwellenwert für das Magnetfeld nicht erfassen, erkennt, dass der Bedienknopf 100 von der Oberfläche des Bedienfelds entfernt worden ist.
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Es ist vorgesehen, dass in bestimmten Ausführungsbeispielen mehrere Außenelemente mit dem Innenelement 120 verbunden und koaxial um dieses drehbar sein können. In solchen Ausführungsbeispielen können die mehreren Außenelemente so angeordnet sein, dass sie übereinander gestapelt sind, oder ein Außenelement kann in dem anderen Außenelement verschachtelt sein. In solchen Ausführungsbeispiele kann die Mehrzahl der Außenelemente konzentrisch um das Innenelement rotieren oder so konfiguriert sein, dass sie exzentrisch um das Innenelement rotieren.
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Die Bedienfeldoberfläche des Elektrogerätegehäuses umfasst ein berührungsempfindliches Anzeigefeld 300, wie in den 5 und 6 gezeigt, das mit dem Hauptplatinenmodul 500 funktional verbunden ist. Das berührungsempfindliche Anzeigefeld 300 umfasst eine transparente PMMA-Kunststoffabdeckungslinsenschicht 310, die auf einer transparenten kapazitiven Berührungssensorschicht 320 aufliegt. Die PMMA-Schicht 310 enthält aufgedruckte Zeichen, die Bereiche des berührungsempfindlichen Anzeigefelds 300 darstellen, die so konfiguriert sind, dass sie als berührungsempfindliche Steuertasten 340 dienen, wodurch das Hauptplatinenmodul 500 als Reaktion auf die Berührungsinteraktion mit den berührungsempfindlichen Steuertasten 340 so programmiert ist, dass es elektrische Steuersignale an verschiedene Komponenten des Elektrogeräts ausgibt, damit das Elektrogerät in vorbestimmten Betriebsmodi funktioniert, die der Berührungsinteraktion entsprechen. Ein Paar von Lichtleiterelementen 370A, 370B befindet sich unter den Bedientasten, um die Steuerung der Lichtdurchlässigkeit für verbesserte Sichtbarkeit und/oder ästhetische Zwecke zu unterstützen. Ein 2,4-Zoll-Dünnfilmtransistor-Flüssigkristall-Farbdisplay 360 sitzt in der Frontplatte 330 und ist unter der Berührungssensorschicht 320 so positioniert, dass es durch die transparente Berührungssensorschicht 320 und die transparente PMMA-Schicht 310 sichtbar ist. Das Dünnschichttransistor-Farbdisplay 360 wird von einer Stromversorgung des Elektrogeräts gespeist, die auch das Eingabeprozessormodul 200 und das Hauptplatinenmodul 500 versorgt. Eine Montageplatte 340 sichert die gesamte berührungsempfindliche Anzeigefeld-Baugruppe 300, wie in 6 gezeigt ist, in einer festen Position innerhalb des Gehäuses, so dass sich das Bedienfeld in der Nähe einer Außenfläche des Gehäuses befindet und für den Benutzer sichtbar ist.
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In den verschiedenen hierin beschriebenen Ausführungsbeispielen kann der Bedienknopf 100 ferner über das Eingabeprozessormodul 200 mit dem Anzeigefeld 300 funktional verbunden sein, um einem Benutzer zu ermöglichen, steuerbar durch eine Vielzahl verschiedener interaktiver Betriebsmodus-Menüs oder Auflistungen zu navigieren, die auf dem berührungsempfindlichen Anzeigefeld 300 durch das Eingabeprozessormodul 200 angezeigt werden. Dementsprechend kann ein Benutzer durch Drehen des Außenelements 110 des Bedienknopfes 100 durch mehrstufige Menüs und Auflistungen von Betriebsmodus-Optionen navigieren, während die Menüeinträge durch Niederdrücken der Bewegung des Innenelements 120 des Bedienknopfes 100 ausgewählt werden können. Eine solche Bewegung des Bedienknopfes 100 wird von dem Eingabeprozessormodul 200 erfasst, und als Reaktion auf diese Bewegung ist das Hauptplatinenmodul 500 so programmiert, dass es elektrische Steuersignale an verschiedene Komponenten des Elektrogeräts ausgibt, damit das Elektrogerät in Übereinstimmung mit vorbestimmten Betriebsarten funktioniert, die den Bewegungen des Bedienknopfes 100 entsprechen. Solche Menüauflistungen können z. B. die Auswahl verschiedener Waschmodi einer Waschmaschine, verschiedener Trockenmodi der Waschmaschine ermöglichen und können dem Benutzer auch erlauben, Betriebseinstellungen wie Temperatur, Waschzeit, Trockenzeit usw. einer Waschmaschine schrittweise zu erhöhen oder zu verringern.
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Obwohl die hier beschriebenen Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung Permanentmagnete innerhalb des Bedienknopfes 100 verwenden, ist es möglich, dass stattdessen ein oder mehrere elektromagnetische Elemente innerhalb des Bedienknopfes 100 angeordnet sind, die durch einen Strom aktiviert werden können, der von einem Batteriemodul innerhalb des Bedienknopfes 100 bereitgestellt wird.
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Jedes der Funktionsmodule der hier beschriebenen Ausführungsbeispiele kann durch Software zur Ausführung durch verschiedene Arten von Prozessoren implementiert werden. Ausführbarer Code kann z. B. einen oder mehrere physische oder logische Blöcke von Computeranweisungen umfassen, die z. B. als Objekt, Prozedur, Funktion oder Algorithmus organisiert sein können. Die identifizierten Blöcke von Computeranweisungen müssen nicht physisch zusammen liegen, sondern können aus verschiedenen, an unterschiedlichen Orten gespeicherten Anweisungen bestehen, die, wenn sie logisch zusammengefügt werden, das Modul bilden und den angegebenen Zweck des Moduls erreichen. Funktionsmodule der Ausführungsbeispiele können auch als Hardware-Schaltungen implementiert sein, die kundenspezifische Schaltungen oder Gate-Arrays, handelsübliche Halbleiter wie Logikchips, Transistoren oder andere diskrete Komponenten umfassen. Funktionsmodule können auch in programmierbaren Hardware-Bauteilen wie feldprogrammierbaren Gate-Arrays, programmierbarer Array-Logik, programmierbaren Logikbauteilen oder ähnlichem implementiert sein. Ausführbarer Code kann eine einzelne Anweisung oder mehrere Anweisungen umfassen und kann über mehrere verschiedene Codesegmente, verschiedene Programme und mehrere diskrete Speichergeräte verteilt sein. In ähnlicher Weise können Betriebsdaten in Geräten, Einheiten und dergleichen identifiziert und hierin dargestellt werden und können in jeder geeigneten Form verkörpert und in jeder geeigneten Art von Datenstruktur organisiert sein. Die Betriebsdaten können als ein einziger Datensatz gesammelt werden oder über verschiedene Orte, einschließlich verschiedener Speichergeräte, verteilt sein und können, zumindest teilweise, lediglich als elektronische Signale in einem System oder Netzwerk existieren.
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In alternativen Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung können optische Positionssensoren anstelle von magnetischen Sensoren verwendet werden, bei denen die Eigenschaften des von dem sensorlesbaren Element ausgesandten Lichts (z. B. Wellenlänge, Intensität, Phase oder Polarisation des Lichts) von dem optischen Sensor erfasst werden können und verwendet werden können, um eine relative Position des sensorlesbaren Elements bezüglich des optischen Sensors zu bestimmen, und das Prozessormodul kann in der Lage sein, als Reaktion auf die erfassten Messwerte Ausgangssteuersignale zur Steuerung des Betriebs des Elektrogeräts in einer Vielzahl von verschiedenen Betriebsmodi zu erzeugen. Bestimmte Positionssensoren vom optischen Typ können nach dem Prinzip arbeiten, dass die Eigenschaften des vom sensorlesbaren Element emittierten reflektierten Lichts erfasst werden, wobei das Prozessormodul die Betriebsmodi des Elektrogeräts anhand der Eigenschaften des vom Sensor vom optischen Typ erfassten reflektierten Lichts verändert. In solchen alternativen Ausführungsbeispielen, die einen optischen Sensor verwenden, kann die Oberfläche der Gehäusewand, die den kontaktlosen optischen Sensor physisch von dem sensorlesbaren Element (z. B. einer lichtemittierenden Vorrichtung) trennt, mindestens einen optischen Pfad oder Lichtleiter enthalten, der so konfiguriert ist, dass er die Übertragung von Licht von der lichtemittierenden Vorrichtung zu dem optischen Sensor ermöglicht.
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Fachleute auf diesem Gebiet werden verstehen, dass die hier beschriebene Erfindung auch für andere als die speziell beschriebenen Variationen und Modifikationen geeignet ist, ohne von dem Schutzbereich der Erfindung abzuweichen. Alle derartigen Variationen und Modifikationen, die für Personen auf diesem Gebiet der Technik offensichtlich sind, sind von der Idee und dem Schutzbereich der Erfindung umfasst, die hier zuvor in breiter Weise beschrieben wurde. Man muss verstehen, dass die Erfindung alle derartigen Variationen und Modifikationen umfasst. Die Erfindung umfasst auch alle Schritte und Merkmale, die in der Beschreibung genannt oder angegeben sind, einzeln oder gemeinsam, und alle Kombinationen von zwei oder mehr der genannten Schritte oder Merkmale.
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Die Bezugnahme auf einen Stand der Technik in dieser Beschreibung ist nicht als Anerkennung oder als irgendeine Form der Andeutung zu verstehen, dass dieser Stand der Technik Teil des allgemeinen Wissens ist, und sollte auch nicht so verstanden werden.
