DE2755678C3 - Mit einer Anzeigevorrichtung gekoppelter Berührungsschalter - Google Patents
Mit einer Anzeigevorrichtung gekoppelter BerührungsschalterInfo
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- DE2755678C3 DE2755678C3 DE2755678A DE2755678A DE2755678C3 DE 2755678 C3 DE2755678 C3 DE 2755678C3 DE 2755678 A DE2755678 A DE 2755678A DE 2755678 A DE2755678 A DE 2755678A DE 2755678 C3 DE2755678 C3 DE 2755678C3
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Description
Die Erfindung betrifft einen mit einer Anzeigevorrichtung
gekoppelten Berührungsschal er zum stufenweisen Verstellen eines Elektrogerätes, insbesondere
eines Elektroherdes.
Bei einem in seiner Leistung verstellbaren Elektrogerät, beispielsweise einem Elektroherd oder einem
Mikrowellenherd, ist es wünschenswert, daß jede Einstellung durch eine unmittelbare, schnell erfaßbare
Anzeige dem Benutzer mitgeteilt vrird, damit er überprüfen kann, ob die gewünschte Einstellung oder
Funktion tafsächlich gewählt wurde. Weiterhin «ollte
»ich der Benutzer zu jedem Zeitpunkt durch «inen kurzen Blick über den Zustand der Einstellungen,
beispielsweise die zuletzt betätigte Einstellung, informieren können. Selbstverständlich müssen die Einstellorgane
auch ein Signal an das eigentliche Gerät liefern, so daß die ausgewählte Funktion wirklich stattfindet
Übliche mechanische Schalter, beispielsweise Druckschalter oder Drehschalter, erfüllen diese Funktion und zeigen dem Benutzer die ausgewählten Funktionen gut an, jedoch sind sie wegen ihres mechanischen Aufbaues nur innerhalb gewisser Grenzen verwendbar. Beispielsweise drückt der Benutzer bei einem Elektroherd mit entsprechend den Heizstufen von »schwach« bis »stark« in einer Reihe angeordneten Drucktasten eine beliebige Drucktaste, um die gewünschte Heizstufe der niedergedrückten Drucktaste eine visuelle Rückkopp-
Übliche mechanische Schalter, beispielsweise Druckschalter oder Drehschalter, erfüllen diese Funktion und zeigen dem Benutzer die ausgewählten Funktionen gut an, jedoch sind sie wegen ihres mechanischen Aufbaues nur innerhalb gewisser Grenzen verwendbar. Beispielsweise drückt der Benutzer bei einem Elektroherd mit entsprechend den Heizstufen von »schwach« bis »stark« in einer Reihe angeordneten Drucktasten eine beliebige Drucktaste, um die gewünschte Heizstufe der niedergedrückten Drucktaste eine visuelle Rückkopp-
H lung bezüglich der ausgewählten Heizstufe. Es sind auch
Drucktastenanordnungen bekannt, die hinter durchscheinenden Drucktasten angeordnete Anzeigelampen
aufweisen, die so geschaltet sind, daß die gedrückte Drucktaste aufleuchtet Ein einfacher Drehschalter mit
entsprechend den Heizstufen gekennzeichneten Stellungen wird ebenfalls für derartige Zwecke verwendet
Zusammen mit der Entwicklung sog. elektronischer Haushaltsgeräte, insbesondere Mikrowellenherde, aber
auch gewöhnlicher Elektroherde wurden bei solchen
2r> Geräten berührungsempfindliche Bedienungsteile und
elektronische Anze.gegeräte verwendet Ein Grund dafür liegt in der einfachen Möglichkeit, diese
elektronischen Eingabe- und Ausgabeeinheiten mit der übrigen, in dem Gerät erforderlichen Schaltung zu
so verbinden. Darüber hinaus erlauben derartige Geräte ebene Bedienungsplatten, deren Aussehen besonders
anziehend wirkt und die leicht zu reinigen sind, wobei die von den mechanischen Kontakten her bekannten
Probleme der Zuverlässigkeit überwunden werden.
Mechanische Schalter nutzen sich auch wenn sie über viele Jahre störungsfrei arbeiten schließlich aufgrund
der verwendeten, beweglichen Teile doch ab. Sog. Berührungsschalter weisen keine beweglichen Teile auf.
sondern fühlen lediglich das Vorhandensein einer menschlichen Berührung mittels einer Abirageschaltung
ab. beispielsweise unter Ausnutzung eines ohmschen oder kapazitiven, zusammen mit der Berührung
auftretenden Überbrückungseffektes.
Aufgabe der Fr findung ist, einen Berührungsschalter
und eine Anzeigevorrichtung zu schaffen, die mit minimaler oder ganz ohne Bedienungsanleitung benutzt
werden können, wobei die Anzeigevorrichtung ein schnell erfaßbares Balkendiagramm liefert und der
Berührungsschalter auf einfache Weise mit einem
5fi elektrischen Schaltkreis verbunden werden kann. Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Anzeigevorrichtung aus einer linearen Anordnung sich
seitlich berührender, stufenweise mit einer Vorsorgungsspannung unter Bildung eines einen numerischen
» Wer« darstellenden Balkendiagramms beaufschlagbarer
Anzengesegmente besteht, denen eine Anordnung sie überdeckender, lichtdurchlässiger Elerührungsbereiche
zugeordnet ist. die mit einer die Berührungsbereiche abfohlenden Schaltung verbunden sind, über deren
Ausgangssignal bei einer Berührung das dem jeweiligen berührten Berührungsbereich zugeordnete Anzeigesegment
sowie die auf einer Seite neben ihm angeordneten Anzeigesegfnenle anschaltbar sind und die übrigen
Anzeigesegmente abgeschaltet bleiben.
Die Erfindung kombiniert in vorteilhafter Weise einen Berührungsschalter und eine Balkendiagramm-Anzeige,
so daß eine einfache und leicht verständliche Eingabe-Ausgabevorrichtung zustäinde kommt. Da-
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durch wird die Herstellung einer ansprechenden, nicht
einschüchternden Bedienungsplatte möglich, die von einer Person mit Zuversicht betätigt werden kann.
Darüber hinaus ist die neue Vorrichtung mit digitalen Steuersystemen vollkommen kompatibel.
Der erfindungsgemäße, mit einer Anzeigevorrichtung gekoppelte BerührungsschaJter ist in seiner Bedienung
verblüffend einfach und ohne besondere Anleitung unmittelbar verständlich. Das beleuchtete Balkendiagramm
folgt der Fingerspitze des Benutzers in einer einmaligen, angenehmen Weise. Das beleuchtete Balkendiagramm
zeigt die gewählte Leistungsstufe oder Heizstellung an, wobei der Berührungsschalter ein
bequemes Verändern der eingestellten Werte ermöglicht und sofort eine visuelle Rückkopplung zum
Benutzer möglich ist
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Gegenstandes der Erfindung beschrieben. Es zeigt
F i g. 1 einen elektrischen, mit einer Anzeigevorrichtung
und einem Berührungsschalter gemäß der Erfindung ausgestatteten Elektroherd, in einer perspektivischen
Ansicht,
F i g. 2 den mit einer Anzeigevorrichtung gekoppelten Berührungsschalter nach F i g. 1 in einer mittleren
Stellung, in einer Ansicht von vorne,
F i g. 3 den mit einer Anzeigevorrichtung gekoppelten Berührungsschalter nach Fig.2, teilweise aufgeschnitten,
in einer der F i g. 2 entsprechenden Darstel-Iungsweise, mit für den Benutzer normalerweise nicht
sichtbaren Einzelheiten,
F i g. 4 den mit einer Anzeigevorrichtung gekoppelten Berührungsschalter nach Fig.3, in einem Schnitt
entlang der Linie IV-IV, in einer Ansicht zusammen mit einem Blockschaltbild der zugeordneten elektrischen
Schaltung,
F i g. 5 ein weiteres Ausführungsbeispiel eines mit einer Anzeigevorrichtung gekoppelten Berührungsschalters in einer der Fig.2 entsprechenden Darstellungsweise,
;n einer Ansicht von vorn,
F i g. 6 das Schaltbild eines Senders, der zur Speisung des erfindungsgemäßen Berührungsschalters verwendbar
ist,
F i g. 7 das Schaltbild einer Anordnung von neun im Zusammenhang mit dem Berührungsschalter verwendbaren
Emprängern
F i g. 8 das Schaltbild einer Anordnung von Glimmlampen zusammen mit den zugehörigen Treiberstufen,
die bei der Anzeigevorrichtung vorgesehen sein können,
F i g. 9 einen Teil c/nes Logikschaltkreises zum
Anschluß an die Schaltungen gemäß F i g. 7 und 8 und
Fig. 10 das Schaltbild des restlichen Teiles des mit
dem Lcgikschaltkreis nach F i g. 9 zusammenwirkenden Logikschaltkreises.
der in F i j; I dargestellte Elektroherd 20 verfügt
über vier übliche Heizplatten 22, 24, 26 und 28. Zum Einstellen der von den Heizplatten erzeugten Wärme
sind vier zugeordnete Eingabe-Anzeigeeinheiten 30,32,
34 und 36 auf der rechten Seite der Herdbedienungsplatte
38 vorgesehen. Die Bedienungsplatte 38 besteht tus einem geeigneten dielektrischen Material, jedoch
vorzugsweise wegen der leichten Pflegbarkeit und des guten Aussehens aus Glas. Wie aus der geometrischen
Anordnung dar Einheiten 30,32,34 und 36 hervorgeht,
steuert die obere linke Eingabe-Anzeigeeinheit 30 die linke hintere Heizplatte 22, die obere rechte Eingabe-Anzeigeeinheit
32 die rechte Hintere Heizplatte 24 usw.
Eine wesentlich vergrößerte Darstellung der Eingabe-Anzeigeeinheit
30 ist in F i g. 2 so dargestellt, wie sie dem Herdbenutzer erscheint, wenn eine mittlere
Stellung für die linke hintere Heizplatte 22 gewählt worden ist. Zur Anzeige der gewählten Einstellung dient
eine durch ein geeignetes durchscheinendes Fenster 42 ϊ in der Herdbedienungsplatte 38 sichtbare, beleuchtete
Balkendiagramm-Anzeigeeinrichtung 40. Die dargestellte Balkendiagramm-Anzeigeeinrichtung 40 verfügt
über einen roten Lichtbalken, der durch senkrechte Striche veranschaulicht ist Die Balkendiagramm-Anzei-
!0 geeinrichtung 40 enthält eine lineare Anordnung
einzelner Anzeigesegmente 46 bis 54, die so angeordnet sind, daß jedes Segment von nicht mehr als zwei
anderen Segmenten benachbart ist Die Segmente können nacheinander mit Spannung versorgt werden,
ij um die Balkendiagramm-Anzeige zu bilden und einen
numerischen Wert darzustellen.
Zum Einstellen verfügt die Eingabe-Anzeigeeinheit 30 über eine lineare Anordnung 56 lichtdurchlässiger,
berührungsempfindlicher Bereiche 58 bis 66, die unter der Anordnung 44 der Anzeigesejsi.iente angebracht
sind. Die einzelnen berührungsempfindhchen Bereiche 58 bis 66 werden von Linien 68 begrenzt die einfach auf
die Oberfläche der Bedienungsplatte 38 aufgemalt sind. Wegen der Schwierigkeit bei der Herstellung eines
betriebsahigen, berührungsempfindlichen Bereichs, der
auch klein ist, ist wie in F i g. 2 dargestellt das Ausmaß eines jeden berührungsempfindlichen Bereiches größer
als das des zugeordneten Anzeigecegments. Für das völlige Abschalten der Heizplatte 22 ist ein berührungsempfindlicher
Bereich 70 links von der Anordnung 44 der Anzeigesegmente und der Anordnung 56 der
berührungsempfindlichen Bereiche vorgesehen. Der dem Schaltzustand »Aus« zugeordnete Bereich wird
von der rechteckig verlaufenden aufgemalten Linie 71 umrandet Da dem zum Ausschalten benutzten,
berührungsempfindlichen Bereich kein entsprechendes Anzeigesegment zugeordnet ist, kann er transparent
oder nichttransparent sein. Schließlich trägi die Bedienungsplatte 38 eine Beschriftung 72 zur Kennzeichnung
der eingeschalteten Heizstufen.
Die Eingabe-Anzeigeeinheit ist ein geeigneter elektrischer Schaltkreis 74 (Fig.4) zugeordnet der im
folgenden ausführlicher beschrieben wird. Der Schaltkreis 74 fühlt die berührungsempfindlic^en Bereiche 53
•45 bis 66 ab und ist zur Speisung an die Anzeigesegmente
46 bis 54 angeschlossen. Um eine beleuchtete Balkenanzeige zu erhalten, setzt der Schaltkreis 74 beim
Berühren eines der beruhrungsempfindlichen Bereiche 58 bis 66 das zugeordnete Anzeigesegment zusammen
mit allen auf einer Seite, vorzugsweise der linken Seite, liegenden Anzeigesegmente unter Spannung. Die
übrigen, rechts liegenaen Segmente erhalten keine Betriebsspannung. Dazu können eine Vielzahl von
verschiedenen Schaltkreisen verwendet werden. Statt eines diskret aufgebauten Schaltkreises kann auch ein
Mikroprozessor mit einem zugeordneten, gespeicherten Programm verwendet werden, um Eingangssignale von
der Einheit 30 zu erhalten und diese zu betätigen. Der Ausdruck »Schaltkreis« soll eine derartige Anordnung
6ö einschließen.
Für die Beschreibung von Konstruktionseißheiten der
Eingabe-Anzeigeeinheit 30 sei auf die F i g. 3 und F i g. 4 hingewiesen. Jeder der berührungsempfindlichen Bereiche
58 bis 66 ist eine Berührungsplatte, die einem üblichen kapazitiven Berührungsschalter zugeordnet ist.
In Fig.4 ist der berührungsempfindliche, in der Nähe
des rechten Endes der Einheit 30 liegende Bereich 65 im Querschnitt dargestellt. Der berührungsempfindliche
IO
20
25
Bereich 65 besteht aus einer dünnen, leitenden, lichtdurchlässigen, auf der Vorderfläche 76 der Bedienungsplatte
38 angeordneten Schicht. Die Berührungsplatte 65 kann aus einem beliebigen Material hergestellt
sein, das mit einem Metallüberzug versehen oder auf die Vorderfläche 76 in einer ausreichend dünnen Schicht
aufgebracht werden kann, so daß sie ausreichend transparent ist Ein Beispiel für ein geeignetes, leitendes
Material ist Zinnoxyd. Es sei darauf hingewiesen, daß die Berührungsplatte 65 zur besseren Erkennbarkeit mit
einer stark übertriebenen Dicke dargestellt ist. Da die Bedienungsplatte 38 und die Berührungsplatte 65 beide
lichtdurchlässig sind, ist das hinter der Bedienungsplatte 38 angeordnete Segment 53 durch das transparente
Fenster 42 und die Berührungsplatte 65 beim Anliegen
der Betriebsspannung gut sichtbar. Zur Bildung eines kompletten Berührungsschaiters sind Sender und
Empfängerplatten 78 und 80 auf der Rückseite 82 der Frontplatte gegenüber der Berührungsplatte 65 vorgesehen.
Jede der hinteren Platten 78 und 80 bildet somit mit der Berührungsplatte 65 einen Kondensator, wobei
die Frontplatte 38 als Kondensator-dielektrikum dient. Bei der dargestellten speziellen Anordnung brauchen
die hinteren Planen 78 und 80 nicht lichtdurchlässig zu sein, und können daher aus einem beliebigen, geeigneten,
leitenden Material, beispielsweise Kupfer oder Silberblech, hergestellt sein. Jedoch sei darauf hingewiesen,
daß bei einer anderen Anordnung die rückwärtigen Platten 78 und 80 ebenfalls lichtdurchlässig sein können.
Damit die rückwärtigen Platten 78 und 80 zur Erzielung eines ansprechenden Aussehens verdeckt sind, ist die
Rückseite 82 der Platte 38 mit einer Schicht einer schwarzen Farbe 84 zwischen den hinteren Platten 78
und 80 überzogen, wobei das Fenster 42 durch eine entsprechende Öffnung 86 in der Farbschicht 84
gebildet ist Weiterhin ist in Fig.4 ebenfalls in übertriebener Dicke ein Teil einer der auf die
Vorderseite 76 der Eedienungsplatte 38 aufgemalten Linie 68 dargestellt Die gemalte Linie ist etwas dicker
ale Hip Rprfihnincjcnlaftp fiS iinH Hahpr in der
Schnittdarstellung der F i g. 4 sichtbar.
Die leitenden Berührungsplatten, die die berührungsempfindlichen Bereiche bilden, sind für den oberflächlichen
Beobachter nicht sichtbar, können jedoch bei einer genauen Oberprüfung erkannt werden. F i g. 3 zeigt den
Rand einer jeden Berührungsplatte in dem berührungsempfindlichen Bereich 56 in dünnen Linien. Zusätzlich
zeigt F i g. 3 in gestrichelten Linien die Umrisse der EmpfängerplatCen, die den auf der Rückseite der
Bedienungsplatte hinter einem Teilbereich jeder der berührungsempfindlichen Bereiche 58 bis 66 angeordneten
Empfängerplatten 78 entsprechen. Zusätzlich ist eine einzelne Senderplatte 80 in gestrichelten Linien
dargestellt, die sich hinter allen berührungsempfindlichen Flächen 58 bis 66 erstreckt Der Schaltkreis 74 ist
so ausgelegt, daß die Verwendung einer gerneinsamen Senderplatte möglich ist Der »AUS«-BerührungsschaI-ter
ist ähnlich aufgebaut jedoch braucht die Berührungsplatte nicht transparent zu sein. Die dem
»AUS«-Schalter zugeordnete berührungsempfindliche Fläche 70 ist auch eine einem üblichen kapazitiven
Berührungsschalter zugeordnete Berührungsplatte, die mh einer hinteren Empfängerplatte 88 und der
gemeinsamen Senderplatte 80 zusammenwirkt Einzelheiten des Anzeigesegments 53 und dessen Befestigung
sind in F i g. 4 dargestellt Eine Hilfsplatte 90 aus einem beliebigen, für gedruckte Schaltungen verwendbaren
Material ist in einem geeigneten Abstand von der Rückseite 82 der Bedienungsplatte 38 angeordnet. Das
Anzeigesegment 53 ist auf der Hilfsplatte 90 befestigt und so orientiert, daß es durch das Fenster 42 beim
Anlegen einer Spannung sichtbar ist. Das Anzeigeseg* ment 53 besteht aus einer Glimmlampe 92 mit einer
roten, lichtzenitreuenden Linse aus Kunststoff. Die Kunststofflinse 94 ist vorzugsweise von rechteckiger
Gestalt mit einer geeigneten lichtstreuenden Oberflächenrauheit so daß sie beim Leuchten der Glimmlampe
92 ein gleichmäßig verteiltes Licht erzeugt. Durch Aneinandersetzen der einzelnen Anzeigesegmente der
Anordnung 44, Seite an Seite, wird die leuchtende Balkendiagramm-Darstellung erzielt Für den elektrischen Anschluß der Empfängerplatte 28 und der
π gemeinsamen Senderplatte 80 sind federnde Kontaktklammern 96 und 98 zwischen der Hilfsplatte 90 und den
r ΐαΐΐέΐΐ to üiiu cn/ äügcüruiict L/ic icucrfiucn ivüfiiäKi*
klammern 96 und 98 sind über eine Ä-Leitung 100 und eine Γ-Leitung 102 (R = Empfänger, T— Sender) mit
dem Schaltkreis 74 verbunden. Über Leitung 104 und 106 ist der Schaltkreis 74 an die Elektroden der
Glimmlampe 92 angeschlossen.
Selbstverständlich kann die Anordnung 44 der Anzeigesegmenle eine Reihe von verschiedenen Gestaltungen
haben. Beispiele für die einzelnen Segmente verwtsjdbare Bauelemente sind: Leuchtdioden (LED).
Gasenladungslampen, Glühlampen, Flüssigkristallanzeigen
(LCD) usw. In vergleichbarer Weise sind auch andere Berührungsschaltertypun bekannt und können
auch verwendet werden, obwohl ein kapazitiver, dämpfbarer Berührungsschalter dargestellt wurde. Weiterhin
brauchen die Anordnung 44 der Anzeigesegmente und die Anordnung 55 der berührungsempfindlichen
Bereiche nicht vollständig getrennte Geräte zu sein, sondern können teilweise miteinander kombiniert sein.
Beispielsweise sind Einrichtungen bekannt, die einen Berührungsschalter und eine Anzeigeeinheit im gleichen
Gerät vereinigen. Ein solches Gerät kann eine Kaltkathoden-Gasladungsröhre sein, die einen leitenden
Knopf auf der OherFlächp de« Gasmani pU aufweist.
Wenn die leitende Stelle berührt wird, verursacht die Körperkapazität eine Veränderung des elektrischen
Feldes innerhalb der Gasentladungsröhre und veranlaßt sie dadurch zu leiten. Das Leiten kann verwendet
werden, um einem anderen Schaltkreis anzuzeigen, daß die leitende Stelle berührt wurde, und zusätzlich dient
die hervorgerufene sichtbare Ionisation des Gases als eine Anzeige für den Benutzer.
Wenn beim Betrieb des berührungsempfinülichen Schalters und der Anzeigeeinheit 30 ein Benutzer einen Teil der Anordnung 56 der berührungsempfindlichen Bereiche berührt, spricht der Schaltkreis 74 an, um die Anzeigeanordnung 44 zu speisen und eine Balkenanzeige zu bilden, wobei der Schaltkreis 74 geeignete Signale zu einem nicht dargestellten Schaltkreis sendet um das entsprechende Steuersignal, beispielsweise eine Einstellung der Heizung auszulösen. Wenn beispielsweise der Benutzer den der Einstellungsmitte zugeordneten Bereich berührt, werden das die Kennzeichnung »MIT« tragende Anzeigesegment 50 und alle links von ihm liegenden Segmente mit Spannung versorgt Die rechts liegenden Anzeigesegmente erhalten, wie in Fig.2 veranschaulicht ist, keine Betriebsspannung. Wenn der Benutzer mit seinem Finger einen Bereich weiter links berührt, verlöschen alle rechts von der Berührungsstelle liegenden Anzeigesegmente und die übrigen Segmente bleiben angeschaltet In entsprechender Weise werden zusätzliche Anzeigesegmente unter Spannung versetzt
Wenn beim Betrieb des berührungsempfinülichen Schalters und der Anzeigeeinheit 30 ein Benutzer einen Teil der Anordnung 56 der berührungsempfindlichen Bereiche berührt, spricht der Schaltkreis 74 an, um die Anzeigeanordnung 44 zu speisen und eine Balkenanzeige zu bilden, wobei der Schaltkreis 74 geeignete Signale zu einem nicht dargestellten Schaltkreis sendet um das entsprechende Steuersignal, beispielsweise eine Einstellung der Heizung auszulösen. Wenn beispielsweise der Benutzer den der Einstellungsmitte zugeordneten Bereich berührt, werden das die Kennzeichnung »MIT« tragende Anzeigesegment 50 und alle links von ihm liegenden Segmente mit Spannung versorgt Die rechts liegenden Anzeigesegmente erhalten, wie in Fig.2 veranschaulicht ist, keine Betriebsspannung. Wenn der Benutzer mit seinem Finger einen Bereich weiter links berührt, verlöschen alle rechts von der Berührungsstelle liegenden Anzeigesegmente und die übrigen Segmente bleiben angeschaltet In entsprechender Weise werden zusätzliche Anzeigesegmente unter Spannung versetzt
J5
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wenn der Benutzer einen Berührungsbereich weite··
rechts berührt. Somit ergibt sich, daß eine im hohen MaDe graphische Eingabe- und Ausgabeeinheit entsteht.
In Fig.5 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Eingabe-Anzeigeeinheit 108 dargestellt, bei der s
die fineare Anordnung der Anzeigesegmente kreisförmig angeordnet ist, wobei eine lineare Anordnung 112
berührungsempfindlicher Bereiche auf ihr aufgebracht ist. Dis auf den Unterschied, daß die Anordnung
kreisförmig und nicht geradlinig ist. ist die Einheit 108 gemäß F ι g 5 ähnlich der Einheit 30 gemäß den F i g. 2
bis 4. Die Betriebsweise der Einheit 108 gemäß F i g. 5 ist im wesentlichen identisch mit der Betriebsweise der
oben beschriebenen Einheit 30, mit der Ausnahme, daß der gebildete I.ichtbalken Segmente eines kreisförmigen
Balkendiagramms im Gegensalz 7u einem geradlinigen
Baikendiagramm aufweist.
Im Hinblick auf die Anforderungen an einen bestimmten zu verwendenden Schaltkreis ergibt sich,
daß wegen der Trägheit des menschlichen Sehens jedes einzelne Anzeigesegment nicht dauernd leuchten muß,
sondern, daß die Anzeigeeinheit im Multiplexbetrieb arbeiten kann, wobei die einzelnen Anzeigeelemente
schnell nacheinander jeweils einzeln angesteuert werden. Es ist bekannt, daß solange jedes benutzte Segment
wenigstens 16mal pro Sekunde in Betrieb gesetzt wird, ein solches Segment dem menschlichen Auge als
dauernd im Betrieb erscheint. Daher ist die vorliegende Eiiindung nicht nur auf ein dauernd unter einer
Betriebsspannung stehendes Anzeigesystem gerichtet. sondern bezieht sich ebenfalls auf Multiplex-Anzeigeeinheiten.
Der Fachmann weiß, daß eine solche Multiplex-Anordnung eine wesentliche Ersparnis in
Bezug auf die Zahl der Drahtverbindungen in der Anzeigeeinheit mit sich bringt.
Im folgenden ist ein Ausführungsbeispiel eines Schaltkreises beschrieben, der verwendet werden kann,
um die notwendigen Funktionen jeder der oben beschriebenen Ausführungsformen gemäß der F i g. 1
ai»c?tifülirpn Plac AncführiinCTchpicnipl u/irH mit 4Ω
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Bezug auf die in den F i g. 1 bis 4 dargestellte Einheit 30 beschrieben, jedoch liegt es auf der Hand, daß sie mit
einigen offensichtlichen Veränderungen ebenfalls für die Einheit 108 nach Fig.5 verwendet werden kann.
Zunächst sei die Schaltung zum Betrieb der verschiedenen, eine regelmäßige Anordnung bildenden Berührungsschalter
beschrieben. In F i g. 6 ist die Schaltung eines »Senders« 128 dargestellt, der einfach ein
freilaufender Rechteckgenerator mit 33 kHz ist und ein Ausgangssignal an den mit 130 bezeichneten Anschluß
liefert Der Anschluß 130 ist über die Leitung 102 mit der gemeinsamen Senderplatte 80 der Einheit 30 (Fig.4)
verbunden. Ein Operationsverstärker 132 bildet das aktive Bauelement des Senders 123. Zur Erzeugung der
Oszillatorfrequenz von 33 kHz ist der Verbindungspunkt 138 eines RC-Gliedes aus einem Widerstand 134
und einem Kondensator 136 mit dem invertierenden Eingang 140 des Operationsverstärkers 132 verbunden.
Ein ohmscher Spannungsteiler mit Widerständen 142 und 144 gleicher Größe liegt zwischen einer Spannungsquelle
mit 20 V Gleichspannung und der Schaltungsmasse, wobei der Anzapfungspunkt 146 mit dem nicht
invertierenden Eingang 148 in Verbindung steht. Schließlich liegt ein Rückkopplungswiderstand 150
zwischen dem Ausgang 152 des Oprationsverstärkers und dem nicht invertierenden Eingang 148. Es versteht
sich, daß die üblichen (nicht dargestellten) Versorgungsspannungsanschlüsse
zum Verstärker 132 vorhanden
Beim Betrieb des Senders 128 wird die am Anzapfungspunkl 138 auftretende Ladung des fre»
quenzbestimmendeh Kondensators 136 zürn invertierenden
Eingang 140 geführt und durch den Operationsverstärker mit der an dem Anzapfungspunkt 146
vorliegenden Bezugsspannung verglichen. Die tatsächlich an dem Anzäpfuhgspunkt 146 Vorhandene Bezugsspannung
hängt nicht nur von den Widerstandswerten der Spannungsteilerwiderstände 142 und 144 ab.
sondern ebenfall·! vom Wert des Rückkopplungswiderstandes 150 und von der an dem Ausgangsanschluß 152
des Operationsverstärkers auftretenden Ausgangsspannung. In Abhängigkeit davon, ob die Spannung am
invertierenden Eingang 140 höher oder tiefer als die Spannung am nicht invertierenden Eingang 148 ist, liegt
oie Ausgaiigsspaiiiiuiig des öpcrätionsverstärkcrä i32
entweder in der Nähe des Massepotentials oder in der Nähe der positiven Versorgungsspannung, wobei sie
schnell zwischen diesen beiden Spannungen hin- und herschwingt. Während die Ausgangsspannung zwischen
hohen und niedrigen Werten schwingt, lädt und entlädt sich der Kondensator 136 abwechselnd und zur gleichen
Zeit steigt und fällt die dem nicht invertierenden Eingang 148 zugeführte Bezugsspannung wegen des
durch den Rückkopplungswiderstand 150 fließenden Stromes, so daß der Umschaltschwellenwert des
Operationsterstärkers 132 verändert wird und dabei die Schwingungen aufrechterhalten werden.
Wie bereits erwähnt, ist der Ausgangsanschluß 130 des Senders 128 mit der gemeinsamen Senderplatte 80
(F i g. 3 und 4) verbunden. Berührt beispielsweise keine Person die Berührungsplatte 65, so wird das Rechtecksignal,
ausgehend vom Sender 128 über den durch die Senderplatte 80 und die Berührungsplatte 65 gebildeten
Kondensator ausgekoppelt und dann über den durch die Berührungsplatte 65 und die Empfängerplatte 78
gebildeten Kondensator weitergeleitet und erscheint schließlich auf der mit 100 bezeichneten Leitung R.
JpHp Apr vprcrhipHpnpn FmnfänPRrnlatten der Einheit
30 ist jeweils über eine Leitung IOÖ mit einem von zehn
Empfängerschaltkreisen nach F i g. 7 in Verbindung. Im folgenden bezeichnet der Index »0« ein der »AUS«-
Stellung zugeordnetes Element, ein Indes »1« bezieht sich auf ein der »Schwachw-Stellung zugeordnetes
Element usw. bis hinauf zum Index »9«, der sich auf ein der »Stark«-Stellung zugeordnetes Element bezieht
Die zehn Empfängerschaltkreise sind alle identisch und verfügen über Eingangsleitungen, die mit Ra bis Rs
bezeichnet sind, und über mit Ob bis O3 bezeichnete
Ausgangsleitungen. Fig.7 zeigt nur einen ersten Empfängerschaltkreis 153, der mit der dem »AUS«-Berührungsschalter
zugeordneten Empfängerplatte 88 verbunden ist sowie einen zehnten Empfängerschaltkreis
154, der mit einer dem »StarkÄ-Berührungsschalter zugeordneten Empfängerplatte 155 (Fig.3) in
Verbindung steht
Der Empfängerschaltkreis 153 verfügt über einen Eingangsanschluß 156, der mit dem Eingang 158 eines
nicht invertierenden Pufferverstärkers 160 verbunden ist Ein hochohmiger Widerstand 162 liegt zwischen dem
Eingang 158 und Masse, um das System zu stabilisieren. Eine Gleichrichterdiode 164 ist in Reihe zwischen dem
Ausgang 166 des Verstärkers 160 und einem parallelen RC-Ausgangsnetzwerk, bestehend aus einem Widerstand
168 und einem Kondensator 170, geschaltet Das Ausgangsnetzwerk dient zum Gleichrichten und glättet
die Ausgangsspannung des Verstärkers 160, um so eine
positive Gleichspannung an dem mit 172 bezeichneten Ausgang Oo zu liefern, wenn dem Eingangsanschluß 156
ein Wechselstromeingangssignal zugeführt wird.
Der Empfängerschaltkreis 154 ist in jeder Hinsicht
identisch mit defft Schaltkreis 153 und wird nicht mehr
beschrieben. Die verschiedenen, mit einen gestrichenen
Bezugszeichen versehenen Elemente können mit den gleichen Elementen im Schaltkreis 153 verglichen
werden.
Beim Betrieb des kompletten Berührungsschaltürsystems,
soweit es bisher beschrieben wurde, wird das Ausgangssignal des Senders 128, wenn beispielsweise
die Berührungsplatte 65 (Fig. 3 und 4) nicht berührt wird, über die Senderplatte 80, die Berührungsplatce 65
und die Empfängerplatte 78 zu den Eingang Rg des zugeordneten Empfängers geführt (F i g. 6). Eine positive
Gleichspannung erscheint am Empfängerausgangs- »"Schl'jß 1^- Woü" Λίο noriihrnnrrcnltitfe RI hpriihrt
wird, leitet die menschliche Kapazität einen erheblichen Teil des von dem Sender 128 gelieferten Rechtecksignals
zur Masse, so daß ein erhebliches Absinken der dem Empfängereingang Ra gelieferten Signalsiärke
eintritt und infolgedessen die Spannung am Empfängertusgang Oe abfällt. Das am Ausgangsanschluß Oe
auftretende Signal ist somit ein Signal in invertierter Logik, d. h. daß es ein positives Gleichspannungspotential
aufweist, wenn die Berührungsplatte 65 nicht berührt wird und das es ein in der Nähe des
Massepotentials liegendes Potential aufweist, wenn die Berührungsplatte 65 berührt wird.
Die Empfängerausgangsleitungen Qj bis Oj sind an
eine zusätzliche Schaltung angeschlossen, die im folgenden mit Bezug auf die Fi g. 9 und 10 beschrieben
wird.
In F i g. 8 ist die Treiberschaltung der neuen Anzeigelampen der Anordnung 44 dargestellt. Da die
Lampentreiber alle identisch sind, ist nur der erste und neunte Treiber dargestellt, die mit 174 und 175
bezeichnet sind. Die zwei in F i g. 8 dargestellten Lampen 176 und 177 sind die Lampen, welche jeweils
die mit »schwach« und .stark» bezeichneten Anzeigesegmente 46 und 54 (F i g. 2 und 3) bilden. In F i g. 8 ist
ein Transformator 178 erkennbar, dessen Primärwicklung 180 mit einer geeigneten Wechselspannungsquelle
verbunden ist und dessen Sekundärseite an den Ausgangsanschlüssen 182 und 184 eine Wechselspannung
von 120 V abgibt Jede der Lampen und der Treiberschaltungen liegt zwischen den Anschlüssen 182
und 184 und wird somit mit der Wechselspannung versorgt
Der Schaltkreis 174 verfügt über einen Strombegrenzungswiderstand
184 und einen Thyristor 186, der in Reihe mit der Glimmlampe 176 geschaltet ist. Ein
Eingangsnetzwerk aus Widerständen 188 und 190 ist mit dem Anschluß 192 der Steuerelektrode des Thyristors
186 verbunden, wobei das freie Ende des Widerstandes 188 an die Leitung D\ angeschlossen ist Entsprechende
Elemente des Schaltkreises 174 tragen die entsprechenden, jedoch gestrichenen Bezugszeichen.
Beim Betrieb des Schaltkreises 174 wird der Thyristor 186 gezündet und verursacht somit ein Leuchten der
Glimmlampe 176, wenn eine positive Spannung an die Eingangsklemme D\ gelegt wird. Wird die positive
Eingangsspannung entfernt, hört der Thyristor auf zu leiten und die Glimmlampe 176 erlischt
In den Fig.9 und 10 ist eine Logikschaltung
dargestellt, der das Ausganssignal der Empfänger über die Leitungen Ob bis Og zugeführt wird und die
geeignete Signalt, über die Leitungen D\ bis Dj zu den
Lampentreibern (Fig.8) sendet. Zusätzlich können Signale an den Leitungen D\ bis A abgenommen
werden, die mit anderen Schaltungen des Elektroherdes gekoppelt sind, um dessen eigentlichen Betrieb zu
steuern.
Die Schaltung nach Fig.9 umfaßt neun einzelne Schaltungsblöcke, wobei jeder Schaltungsblock um
einen als Spannungskomperator geschalteten Operationsverstärker aufgebaut ist, die mit A\ bis Ag
bezeichnet sind. Obwohl eine Leitung Oo vom Empfängerschaltkreis 153 ausgeht und dem »AUS«-Berührungsschalter
zugeordnet ist, wird in F i g. 9 kein entsprechender Schaitungsblock benötigt. Die übrigen
Leitungen Oi bis Oq sind über Eingangswiderstände
R 194|, bis R 194g mit den invertierenden (-)Eingängen
der jeweiligen Verstärker Ai bis Ag verbunden. Jeder der
Einirangswiderstände R 194 liegt in Reihe mit einem kleineren Widerstand 196, um einen Spannungsteiler zu
bilden, der verhindert, daß die den invertierenden Eingängen zugeführten Spannungen die Verstärkereingänge
überlasten.
Zur Erzeugung einer Vergleichsspannung in jedem einzelnen Schaltungsblock verfügt jeder von ihnen über
einen Bezugsspannungsteiler mit einem Widerstand R198 und einem Widerstand R 200, die in Reihe
zwischen einer 5 V Gleichspannung und Masse liegen. Die resultierende Bezugsspannung ist an den nicht
invertierenden (-t-)Eingang eines jeden Verstärkers A
gekoppelt. Innerhalb aller neun Schaltungsblöcke (mit geringen Ausnahmen im Fall von Ai und Ag sind drei
weitere Beiträge zu der Größe der Referenzspannung vorgesehen. Der erste zusätzliche Beitrag wird von
einem Strom geliefert, der vom Ausgangsanschluß durch einen Widerstand R 202 eines jeden Verstärkers
zum Bezugsspannungspunkt am nicht invertierenden Eingang fließt. Die Widerstände R 202 sind Rückkoppelwiderstände
und führen zu einer Hysterese, damit jeder der neun Schaltungsblöcke als ein selbsthaltender
Schalter wirkt. Der zweite zusätzliche Beitrag zu der Bezugsspannung kommt von einem Strom, der von
einer Diodenmatrix (h ig. IU) uoer Leitungen L zu den
jeweiligen Bezugsspannungspunkten fließt. Der dritte Beitrag wird von einem Strom geliefert, der durch
Haltedioden Ci? 204 und Widerstände i? 206, die dem folgenden Schaltungsblock zugeordnet sind, geliefert
wird. Der Verstärker Ag weist keine mit seinem nicht invertierenden Eingang verbundene Haltediode auf, da
es keinen nachfolgenden Schaitungsblock gibt Schließlieh enthält jeder der einzelnen Schaltungsblöcke einen
Stabilisierungswiderstand i?208, der zwischen dem Verstärkerausgang und Masse liegt
Der übrige Teil der Logikschaltung besteht in der in F i g. 10 gezeigten Diodenmatrix 210. Die Diodenmatrix
210 verfügt über neun Diodengruppen G212o bis G 2128. Die Kathoden aller Dioden in jeder Gruppe sind
miteinander verbunden und an eine der neun Leitungen Oo bis Os der Empfängerausgänge angeschlossen. Jede
folgende Diodengruppe G 212 enthält eine Diode weniger als die vorhergehende Gruppe. Die Anoden der
Dioden sind mit den Leitungen L in der folgenden Weise verbunden: Jede der neun Dioden in der Diodengruppe
G 212o ist mit einer der Leitungen L in Verbindung. Jede der acht Dioden in der Diodengruppe G2\2\ ist mit
einer der Leitungen Li bis L), wobei L\ ausgenommen
ist verbunden. Das setzt sich bis zur letzten Diodengruppe G 212g fort, die nur eine einzelne Diode enthält,
deren Anode mit der Leitung Lq verbunden ist, wobei die
Leitungen L\ bis L& ausgelassen werden.
Die Wirkungsweise dieser Schaltung läßt sich besser Verstehen, wenn die von ihr auszuführenden Funktionen
zunächst erwähnt werden. Jede der einzelner Schaltungsblöcke muß erstens ein invertiertes Logiksignal 5
Von einem Empfängerschaltkreis über eine zugeordnete Leitung O erhalten, durch das ein Berühren einer
Berührungsplatte angezeigt wird. Weil die Berührung nur kurzfristig ist, muß jeder Schaltungsblock ein
Gedächtnis infolge einer Haltewirkung aufweisen, ίο
Zweitens muß jeder der neun Schaltungsblöcke ein Ausgangssignal über die entsprechenden Leitungen D
sowohl zu den Lampentreibern (F i g. 8) als auch zu den übrigen Schaltkreisen (nicht dargestellt) des Herdes
liefern. Drittens muß die Schaltung alle links von dem der berührten Berührungsplatte zugeordneten Anzeigesegment
liegenden Anzeigesegmente unter Spannung setzen, wobei dies durch Einschalten der tiefer
liegenden Schaitungsblöcke in der Kette geschieht Viertens mrß der Schaltkreis die Anzeigesegmente
durch Ausschalten derjenigen Schaltkreisblöcke von der Versorgüngsspannung abtrennen, die rechts von der
berührten Berührungsplatte oder höher in der Kette liegen.
Die Funktionsweise ist wie folgt: Wenn eine Berührungsplatte berührt wird, sinkt die auf der
zugeordneten Leitung O am Empfängerausgang vorhandene Spannung ab und zieht den invertierenden
(-)Eingang des zugeordneten Verstärkers bis unter das 1(εΓεΓεηζροΙεηΙΪ3ΐ, das dem nicht invertierenden
(+)Eingang zugeführt wird. Dadurch steigt die Ausgangsspannung des Verstärkers und da der Ausgang
eines jeden Verstärkers über einen Rückkopplungswiderstand R2Q2 mit dem nicht invertierenden
(+)Eüigang verbunden ist, wird das Potential am nicht
invertierenden ( + )Eingang ausreichend hoch angehoben, um den Verstärker in einem selbsthaltenden
Zustand selbst dann festzuhalten, wenn die Spannung auf der Leitung O am Ende der Berührung ansteigt
Das Ausgangssignal zu den Anzeigetreibern der F i g. 8 und den zusätzlichen Schaltungen (iiicht dargestellt)
des Herdes wird einfach an den Leitungen D abgenommen, die an die Ausgänge der einzelnen
Operationsverstärker A angeschlossen sind.
Um in der Kette tiefer liegende Schaltungsblöcke einzuschalten, wenn eine zwischen den Enden der Kette
liegende Berührungsplatte, beispielsweise der Berührungsbereich 62, berührt wird, wird eine positive
Spannung vom Ausgang des Verstärkers, der der feerührten Berührungsplatte zugeordnet ist, über den
Widerstand R 206 und die Diode CR 204 an den nicht invertierenden ( + )Eingang des vorhergehenden Verstärkers
A gelegt und so der Verstärk8r genügend vorgespannt, um in den Zustand mit einer hohen
Ausgangsspannung überführt zu werden. Dadurch wird ein Signal über die zugeordnete Leitung D ausgesandt
Weiterhin wird ein Signal der vorhergehenden Stufe zug8führt, um d8n vorh8rgehenden Verstärker einzuschalten,
bis schließlich der Verstärker A\ erreicht wirci.
Damit schließlich in einer Kette nachfolgende Schaltungsblöcke ausgeschaltet werden, liefert die
Ausgangssignale direkt von den verschieden8n Empfängern
der Fig.7 über die Leitungen O erhaltende Diodenmatrix (Fig. 10) logische O-Signale über die
Leitungen L unmittelbar zu den nicht invertierenden (+)Eingängen der entsprechenden Verstärker A. Die
logischen Signale reichen aus, um die positive, über die Rückkopplungswiderstände R202 zugeführte Spannung
zu überwinden und verursachen daher, daß der folgende Verstärkerschaltkreis einen Zustand mit
geringer Ausgangsspannung einnimmt.
Hierzu 5 Blatt Zeichnungen
Claims (4)
1. Mit einer Anzeigevorrichtung gekoppelter Berührungsschalter zum stufenweisen Verstellen
eines Elektrogerätes, insbesondere eines Elektroherdes, dadurch gekennzeichnet, daß die
Anzeigevorrichtung aus einer linearen Anordnung (44) sich seitlich berührender, stufenweise mit einer
Versorgungsspannung unter Bildung eines einen numerischen Wert darstellenden Balkendiagramms
beaufschlagbarer Anzeigesegmente (46 bis 54) besteht, denen eine Anordnung (56) sie überdeckender,
lichtdurchlässiger Berührungsbereiche (58 bis 66) zugeordnet ist, die mit einer die Berührungsbereiche
(58 bis 66) abfühlenden Schaltung (74) verbunden sind, über deren Ausgangssignal (D) bei
einer Berührung das dem jeweiligen berührten Berührungsbereich (58 bis 66) zugeordnete Anzeige-Segment
(«iS- bis 54, 176, 177) sowie auf einer Seite
neben ihm angeordneten Anzeigesegmente (46 bis 54, 176, 177) anschaltbar sind und die übrigen
Anzeigesegmente (46 bis 54, 176, 177) abgeschaltet bleiben.
2. Berührungsschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jedem Berührungsbereich (58
bis 66) in einer eindeutigen Zuordnung ein Anzeigesegment (46 bis 54) zugeordnet ist
3. Berührungsschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzeigesegmente (46 bis
54) in einer geraden Linie angeordnet sind.
4. Berührungsschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß d;e Berütifungsbereiche (58 bis
66) durch eine Anordnung '56) auf der Bedienungsplatte (38) des Elektroherdes (20) angebrachter
kapazitiver Berührungschalter gebildet sind und die kapazitiven Berührungsschalter aus auf der Vorderseite
der Bedienungsplatte (38) vor einem transparenten Fenster (42) der Bedienungsplatte (38)
angeordneten, durchscheinenden Berührungsplatten (58 bis 66) bestehen, denen auf der Rückseite, hinter
dem Fenster (42) der ein Kondensator-Dielektrikum bildenden Bedienungsplatte (38), jeweils die Berührungsplatte
(58 bis 66) zumindest teilweise überdekkenden, hintere Platten (78, 80) derart zugeordnet
sind, daß die jeweiligen Berührungsplatten (58 bis 66) und die jeweiligen hinteren Platten (78, 80)
Kondensatoren bilden, deren rückseitige Platten mit einer Abfühlschaltung (71) verbunden sind und daß
die lineare Anordnung der Anzeigesegmente ('16 bis. 54) hinter der Bedienungsplatte 38) durch das
Fenster (42) sichtbar angeordnet sine.
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