DE3206101C2 - Eingabe-Tastvorrichtung für elektrische Signale - Google Patents
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Abstract
Die Tastvorrichtung zum Eingeben elektrischer Signale (Fig. 2) in ein hauswirtschaftliches Gerät wie Mikrowellengerät ist einfach durch Fingerdruck bedienbar und hat frontseitig ein flaches membranartiges Betätigungselement (11) mit mehreren länglichen Betätigungsfeldern (6, 7, 8 . . .) auf der Oberfläche und mit einer Anzahl von dahinter zur Rückseite freiliegend angeordneten ersten Elektroden (23). Ein mit der Rückseite des Betätigungselements (11) verbundenes Substrat (12) trägt an den ersten Elektroden gegenüberliegenden Positionen eine Anzahl zweiter Elektroden (31), die durch Drücken und Durchwölbung entsprechender Stellen eines Betätigungsfeldes mit zugeordneten ersten Elektroden in Kontakt gelangen. Durch Messen eines dem im Kontaktzustand befindlichen Elektrodenpaar zugeordneten elektrischen Wertes wird die gedrückte Stelle auf dem Betätigungsfeld geortet.
Description
dadurch gekennzeichnet, daß
- die ersten Elektroden (23) elektrisch miteinander verbunden sind und einen gemeinsamen ersten
Anschluß aufweisen, daß
- die zweiten Elektroden (31) über Leitungen meßbaren Widerstands irJteinander verbunden
sind und einen gemeinsamen zweiten Anschluß (38) aufweisen und daß
- eine Widerstandsmeßeinrichtung (39) zum Messen des jeweiligen Widerstandes zwischen
dem ere;an und dem zweiten Anschluß abhängig
vom Ort des durch Druck hervorgerufenen Elektrodenkontaktes und zum Bestimmen dieses
Ortes aus dem gemessener Widerstand vorhanden 1st.
35
2. Tastvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zweiten Elektroden (31) auf
einer gemeinsamen Schicht (22) kleinen Widerstandes aufgebracht sind.
3. Tastvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die gemeinsame Schicht (22)
eine Aluminiumfolie 1st.
4. Tastvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die zweiten Elektroden
(31) zueinander parallel liegen und sie mäanderförmig
über Leiterabschnitte (32) hohen Widerstandes miteinander verbunden sind.
5. Tastvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die zweiten Elektroden
(31) auf einer gemeinsamen Leiterbahn (43) so hohen Widerstandes aufgebracht sind.
6. Tastvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die gemeinsame Leiterbahn (43)
aus Kohlenstoff besteht.
7. Tastvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten Elektroden (23) und
die Distanzstücke (24) gemeinsam durch ein drucksensibles Material (42) gebildet sind.
60
Die Erfindung betrifft eine Tastvorrichtung gemäß
dem Oberbegriff des Hauptanspruchs.
Solche Tastvorrichtungen sind bereits bekannt (DE-OS
15 634; US-PS 42 28 330). Dort Ist jede erste Elektrode
und jede zweite Elektrode jeweils nach außen kontaktlert. Zu jedem Elektrodenpaar, das bei Druckausübung
einen Kontakt herstellt, gehören also zwei Anschlüsse. Für eine größere Anzahl von durch Druck schaltbaren
Kontakten muß also eine große Anzahl von Anschlüssen vorhanden sein. Dadurch ist die Zahl durch Druck
schaltbarer Kontakte begrenzt. Sehen für eine kleinere
Anzahl von Kontakten sind sehr genaue Herstellvorgänge erforderlich, um die feinen Leiterbahnstrukturen
ohne Auftreten von Kurzschlüssen herstellen zu können. Der Erfindung Hegt die Aufgabe zugrunde, eine Tastvorrichtung
der eingangs genannten Art so auszubilden, daß eine große Anzahl von Kontakten auf einfachere Art
und Weise als bisher untergebracht werden kann. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden
Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Mittel
gelöst.
Dadurch sind vorteilhafterweise nur noch zwei gemeinsame Anschlüsse für alle Elektrodenkontaktpaare
vorhanden. Welches Paar durch Druck geschlossen Ist.
wird durch Messen des Widerstandes zwischen den zwei Anschlüssen bestimmt. Jedem Betätigungsfeld mit zugeordneten
ersten und zweiten Elektroden Ist also ein bestimmter Widerstand zugeordnet.
Im folgenden werden Ausführungsbelsplele der Erfindung
anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt
Fig. 1 ein Küchengerät mit eingebauter Slgnaleingabevorrfchtung
in Perspektlvansicht,
Flg. 2, 3, 4 Perspektiv- und Schnittansichten eines ersten Ausführungsbeispiels der beschriebenen Tastvorrichtung,
Fig. 5 eine Teilansicht einer Schicht 15 aus Fig. 2-4,
Flg.6 einen Schnitt durch ein zweites Ausführungsbeispiel,
Flg. 7 und 8 je eine Schnitt- und Perspektivansicht eines dritten Ausführungsbeispiels der beschriebenen
Tastvorrichtung und
Flg. 9 Perspektivansichten zur schrittweisen Anbringung von Distanzstücken 24 auf einem Schutzfilm 20
des ersten Ausführungsbeispiels.
Die in das Kochgerät 2 von Fig. 1 eingebaute und in Flg. 2 bis 5 separat dargestellte elektrische Signaleingabevorrichtung
1 bildet ein erstes Ausführungsbelsplel der beschriebenen Tastvorrichtung und hat In einem Bedienungsfeld
des Gerätes 2 In einer oberen Reihe drei Betätigungsfelder 3, 4, 5 zum Wählen der Speisenerwärmung
durch Mikrowellen bzw. dielektrisch (3), der Grill- oder Kochwärme (4) bzw. der Ofenbeheizung zum Braten oder
Backen (5), darunter drei Betätigungsfelder 6, 7, 8 jeweils zum Einstellen der Mikrowellen-Heizzelt, der
Grlll-Helzzelt bzw. der Brat/Backofen-Helzzelt, und ganz
unten eine Starttaste 9 zum Einleiten sowie eine Stopptaste 10 zum Beenden des jeweils gewählten Beheizungsvorgangs. Das Garen der Speisen in dem Kochgerät 2
wird durch einen darin enthaltenen Mikrocomputer 39 (s. Fig. 2) in Abhängigkeit von über die Eingabevorrichtung
1 eingegebenen elektrischen Signalen gesteuert.
Die Im Grundriß rechteckige Signaleingabevorrichtung
(s. Flg. 2-4) besteht im wesentlichen aus einer als Laminat
ausgebildeten Betätigungsplatte 11 und einem dahlnterllegenden
Substrat 12. Die flache und flexible Betätigungsplatte 11 ist aus einer als transparenter sowie rückseitig
aufgedruckte oder aufgeklebte Zahlenangabe 17 zu Betätigungsfeld 8 tragender und mit einer diese Zahlenangaben
17 schützenden geklebten oder In anderer Welse
aufgetragenen Aluminiumfolie 18 versehener Kunststoff-Film 16 ausgebildeten Deckschicht 13, einer Im
Bereich der Betätigungsfelder 3 bis 10, von denen die
Felder 6 bis 8 sich In Vertikalrichtung des Kochgerätes
erstrecken, durchbrochenen sowie aus einem elektrisch
Isolierenden Kunststoffmaterlal hergestellten Abstandsschlcht
14 und einer als Schutzfilm 20 aus elektrisch Isolierendem flexiblen Kunststoff ausgebildeten Elektrodenschicht
15 zusammengesetzt.
Über die Länge des Betätigungsfeldes 8 hinweg sind auf der der Schicht 13 zugekehrten Oberfläche des
Schutzfilms 20 mehrere aus bei Fingerbetätigung nicht zusammenrückbarem Kunststoff hergestellte Druckleisten
21 befestigt, die Im nichtbetätigten Zustand Im Dickenbereich tier Abstandsschicht 14 versenkt bleiben
und durch diese Schicht 14 In einem Abstand gegenüber der Aluminiumfolie 18 auf Film 16 gehalten werden. Die
dem Substrat 12 zugekehrte Seite des Schutzfilms 20 ist mit einer geklebten, gedruckten oder anders erzeugten
Aluminiumfolie 22 belegt. Auch für die Betätigungsfelder 6 und 7 sind Druckleisten 21 vorhanden.
Die In Fig.4 sichtbare, dem Substrat 12 zugekehrte
und mit der Alufolie 22 belegte Seite der Elektrodenschicht 15 trägt Im Bereich der Längsausdehnung der
Betätigungsfelder 6, 7, 8 und an mit den Druckleisten 21
übereinstimmenden Positionen je eine Anzahl von in Abständen aus einem Material mit geringem elektrischem
Widerstand wie Kohlenstoff aufgedruckten bzw. In anderer Weise aufgebrachten ersten Elektroden 23,
und dazwischen befindet sich je ein Distanzstück 24 aus bei Betätigung nicht kompresslblem Kunststoff. In ähnlicher
Weise sind für die Betätigungsfelder 3, 4, 5 sowie 9
und 10 unterhalb von auf dem Schutzfilm 20 von Schicht 15 befindlichen Druckplättchen 25 und 26 Elektroden
27 bzw. 28 bzw. 34 (für 10) in Verbindung mit Distanzstücken 29 und 35 auf der Alufolie 22 angebracht.
Da die Distanzstücke 24 etc. jeweils dicker als die summierte Dicke des benachbarten Paares aus erster und
(unten erläutert) zweiter Elektrode 23/31 sind, sind die Konlaktpaare 23/31 im nichtbetätigten Zustand des
betreffenden Betätigungsfeldes stets offen und berührungsfre!.
Die zweiten Elektroden 31 sind aus leitendem Material wie Kohlenstoff auf der der Betätigungsplatte 11 zugekehrten
Oberfläche des aus isolierendem Kunststoff 30 In Form eines Fflms hergestellten Substrats 12 aufgebracht,
durch dazwischenliegende Leiterabschnitte 32 aus Kohlenstoff od. dgl. in Form einer Schlangenlinie (s.
FI g. 5) elektrisch verbunden und so verteilt, daß ihnen je
eine erste Elektrode 23 gegenüberliegt. Die Elektrodenmaterlallen
sind so gewählt, daß die zweiten Elektroden
31 einen geringen Widerstand und die Leiterabschnitte
32 einen hohen Widerstand haben.
Vorzugsweise sind die Filme 16, 20 und 30 aus Kunststoffmaterialien
mit im wesentlichen gleichem Wärmeausdehnungskoefflzlenten hergestellt, z. B. aus Polyester
und PVC.
Eine mit Elektrode 27 (Feld 5) und eine andere mit der
Elektrode 34 (Feld 10) In Kontakt bringbare Elektrode
33 und 35 sind jeweils über Leiterabschnitte 37 bzw. 36 mit den zweiten Elektroden 31 verbunden. Diese Leiterabschnitte
36, 37 haben einen hohen Widerstand.
Der Mikrocomputer 39 überwacht den jeweils zwischen einer Anschlußklemme 38 über die ersten
Elektroden 31, Elektroden 33, 35 und Leiterabschnitte 32, 36 und 37 und der Aluminiumfolie 22 vorhandenen
Widerstandswert und reguliert danach die Wärmeerzeugung Im Kochgerät. Die Bedienungsperson wählt
beispielsweise im Betätigungsfeld 8 eine gewünschte Heiz- bzw. Kochtemperatur aus, drückt mit dem Finger
40 auf die betreffende Stelle In der Längsrichtung von
Feld 8 und wölbt dabei an dieser Stelle die Deckschicht 13 nach Innen durch, so daß über die nächstllegende
Drucklciste 21 die genau unter ihr gelegene erste Elektrode 23 in Kontakt mit der zugeordneten zweiten Elektrode
31 gelangt. Jc näher das in Konlakstclluiig
gebrachte Elektroden-Paar 23/31 zu der Klemme 38 liegt, desto kleiner Ist der ermittelte WkJerstandswcrt.
Folglich wird durch Widerstandsmessung die Ortung der Fingerbetätigungsposition auf dem jeweiligen Betätigungsfeld
6-8 ermöglicht. Über Kontaktzustände der Elektroden 27, 33 und 28, 35 wird ähnlich entschieden.
Wenn die Widerstandsmeßeinrichtung mit einem Mikroprozessor zusammenarbeitet, können den Längsrichtungs-Positionen
der Betätigungsfelder Signalwerte zugeordnet werden, die durch einfaches Drücken der
betreffenden Stelle durch ein Schließen des Kontaktpaares eingegeben werden.
Die zwischen den freistehend auf "der ElektröSenschicht
15 angeordneten Distanzstücken 24, 29 und 35 gebildeten Zwischenräume 41 (Fig.3) zwischen der
Schicht 15 und dem Substrat 12 haben freie Verbindung mit der Atmosphäre, so daß die ersten und zweiten Elektroden
23 und 31 unbehindert In Kor.^kt bringbar sind.
Bei dem in Fig. 6 in einem der Fig. 3 5'nnllehen Teilquerschnitt
dargestellten zweiten Ausführungsbeispiel der beschriebenen Testvorrichtung tragen Einzelheiten,
die bereits in Verbindung mit dem ersten Ausführungsbeispiel erläutert worden sind, gleiche Bezugszahlen. Ein
besonderes Merkmal der Ausführung nach FI g. 6 ist ein
elastisches, druckabhängig elektrisch leitfähiges Gummielement 42, welches zwischen der auf dem
Schutzfilm 20 der Schicht 15 befestigte!« Aluminiumfolie 22 und dem Substrat 12 angeordnet ist, z. B. aus einer
Mischung von sechs Gew.-Teilen Neopren-Gummi und vier Gew.-Tellen leitfähigen Pulvermaterials wie Silberpulver
hergestellt ist und die elektrische Besonderheit aufweist, daß sein lokaler Widerstandswert bei Kompression
kleiner wird. Wenn z. B. eine Stelle Im Betätigungsfeld
8 durch Flrsgerdruck belastet wird, dann wird der
unmittelbar unter dieser Stelle liegende Abschnitt der Alufolie 22 zur Rückseite durchgewölbt, bildet qua;j eine
erste Elektrode, deformiert an derselben Stelle das druckempfindliche Gummielement 42 und drückt den deformieren
Gummielementabschnitt eng an die direkt darunterliegende zweite Elektrode 31. Die so gebildete
Widerstandsbrücke hat einen für die gedrückte Stelle auf dem Betätigungsfeld 8 spezifischen Widerstandswert,
nach dem die gedrückte Stelle identifizierbar 1st.
Das In F i g. 7 und 8 dargestellte dritte Ausführungsbeispiel 1st dem vorstehend beschriebenen ähnlich, hat
als besonderes Merkmal jedoch eine In der Längsrichtung
des Betätigungsfeldes 6, 7 oder 8 verlaufend auf das dünne Kunststoff-Substrat 12/30 aufgedruckte oder in
anderer Welse aufgebrachte Leiterbahn 43 aus einem Kohlenstoffmaterial mit hohem Widerstand od. dgl., die
In Lär&siichtung in gegebenen Abständen mit einer
gegebenen Anzahl von zweiten Elektroden 44 mit geringem Widerstand besetzt ist. Jeweils in den Zwischenräumen
sind auf der dem Substrat 12 zugekehrten Oberfläche
der auf dem Schutzfilm 20 der Elektrodenschlcht 15 befestigten Aluminiumfolie 22 Kontakte 45 befestigt.
Durch auf der Alufolie 22 angeordnete Distanzstücke 46 werden nichtbetätigte zweite Elektroden 44 und
Kontakte 45 jeweils in einem Abstand von der gegenüberliegenden Alufolie 22 bzw. Leiterbahn 43 gehalten,
s. Flg. 7. Bei Fingerdruck aut eine Stelle des Betätigungsfeldes z. B. 8 wird die darunterliegende Stelle der
Aluminiumfolie 22 durchgewölbt und damit zur regionalen ersten Elektrode 47, über die Kontakt zu der direkt
gegenüberliegenden zweiten Elektrode 44 hergestellt
wird. Dabei kann auch der Kontakt 45 die Leiterbahn 43
berühren. Der Widerstandswert zwischen der Alufolie 22 und der Leiterbahn 43 Ist eine Funktion der Position, an
der ein Kontakt hergestellt wird.
In Flg. 9 Ist In sieben mit DbIs 7) bezeichneten Schritten
die Anbringung der Distanzstücke 24 auf der von dem Schutzfilm 20 getragenen Aluminiumfolie 22
dargestellt. Ausgangsmaterlal für die Distanzstücke 24 Ist eine oben und unten mit Klebeschlchten, die im
Anlieferzustand 1) durch Ablösefolien 51 und 52 geschützt sind, belegte und folglich nach Entfernen der
Ablösefollen selbstklebende dünne Schicht 50, In die mit
Schritt 2) einschließlich der Folie 52 mittels einer sog. Thomson-Schablone od. dgl. Schlitze 53 eingearbeitet
werden. In Schritt 3) wird die obere Ablösefolie 51 gemeinsam mit einer zu diesem Zweck über sie geklebten
Klebefolie 54 entfernt, und von diesem bei 4) entstandenen Zwischenerzeugnis werden im nächsten Schritt 5)
die überflüssigen Abschnitte der Schicht 50 entfernt, so daß nur zwei einsame Distanzstücke 24 auf der Ablösefo-Ue
52 stehenbleiben, die schließlich nach dem Umdrehen der Folie 52 Im Schritt 6) mit Ihren freien Randflächen
24a auf der Aluminiumfolie 22 des Schutzfilms 20 selbstklebend befestigt werden. Nach dem Entfernen der
Schutzfolie 52 In dem Schritt 7) stehen die Distanzstücke
24 fertig ausgerichtet auf der Aluminiumfolie 22, und Ihre jetzt freigelegten Bodenflächen 24i können
anschließend selbstklebend auf dem Substrat 12 bzw. 30 befestigt werden.
Die Reihenschaltung der ersten Elektroden 31 kann statt über die Leiterabschnitte 32, wie beim ersten
Ausführungsbeispiel, auch über individuelle Zuleitungen zu den einzelnen Elektroden 31 oder In anderer dem
Fachmann geläufiger Weise etfolgen. um die Signale elektrisch In den Mikrocomputer 39 einzugeben. Ferner
ist es auch möglich, die Deckschicht 13 als einheitlichen
flexiblen Flim auszubilden, auf dem die Zahlenangaben 17 u. dgl. der Betätigungsfelder 3 bis 10 aufgedruckt
oder in einer anderen geeigneten Weise fixiert sind.
40
Hierzu 6 Blatt Zeichnungen
45
50
55
60
Claims (1)
1. Tastvorrichtung zum Eingeben elektrischer Signale In elektrische oder elektronische Geräte mit
- einem Substrat (12), auf dem zweite Elektroden (31) angeordnet sind,
- einer elektrisch isolierenden Schicht (15), auf der über den zweiten Elektroden (31) Hegende erste
Elektroden (23) angebracht sind, und
- Distanzstücken (24) zwischen dem Substrat und der elektrisch isolierenden Schicht, die eine
solche Abmessung aufweisen, daß sich gegenüberliegende erste und zweite Elektroden erst is
berühren, wenn auf die elektrisch isolierende Schicht (15) von oben ein Druck ausgeübt wird,
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