EP0841521B1 - Bedieneinheit zum Schalten und Steuern von Haushaltsgeräten - Google Patents

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EP0841521B1
EP0841521B1 EP97116612A EP97116612A EP0841521B1 EP 0841521 B1 EP0841521 B1 EP 0841521B1 EP 97116612 A EP97116612 A EP 97116612A EP 97116612 A EP97116612 A EP 97116612A EP 0841521 B1 EP0841521 B1 EP 0841521B1
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EP
European Patent Office
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operating unit
operating
processor
function
unit according
Prior art date
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Expired - Lifetime
Application number
EP97116612A
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English (en)
French (fr)
Other versions
EP0841521A3 (de
EP0841521A2 (de
Inventor
Ulrich Brüggemann
Gerhard Hochgesang
Wolfgang Küchler
Klaus Schmöger
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Preh GmbH
Original Assignee
Preh GmbH
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Filing date
Publication date
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Publication of EP0841521A2 publication Critical patent/EP0841521A2/de
Publication of EP0841521A3 publication Critical patent/EP0841521A3/de
Application granted granted Critical
Publication of EP0841521B1 publication Critical patent/EP0841521B1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24C—DOMESTIC STOVES OR RANGES ; DETAILS OF DOMESTIC STOVES OR RANGES, OF GENERAL APPLICATION
    • F24C7/00—Stoves or ranges heated by electric energy
    • F24C7/08—Arrangement or mounting of control or safety devices
    • F24C7/082—Arrangement or mounting of control or safety devices on ranges, e.g. control panels, illumination
    • G—PHYSICS
    • G09—EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
    • G09F—DISPLAYING; ADVERTISING; SIGNS; LABELS OR NAME-PLATES; SEALS
    • G09F23/00—Advertising on or in specific articles, e.g. ashtrays, letter-boxes
    • G09F23/0058—Advertising on or in specific articles, e.g. ashtrays, letter-boxes on electrical household appliances, e.g. on a dishwasher, a washing machine or a refrigerator
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H2201/00—Contacts
    • H01H2201/02—Piezo element
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H2207/00—Connections
    • H01H2207/008—Adhesive means; Conductive adhesive
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H2209/00—Layers
    • H01H2209/068—Properties of the membrane
    • H01H2209/07—Properties of the membrane metallic
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H2209/00—Layers
    • H01H2209/068—Properties of the membrane
    • H01H2209/082—Properties of the membrane transparent
    • H01H2209/084—Glass

Definitions

  • the invention relates to an operating unit for switching and controlling household appliances, in particular large household appliances, such as kitchen stoves, dishwashers and Washing machines and the like, according to the preamble of claim 1.
  • the invention also relates to a method according to the preamble of the patent claim 14th
  • control panel An operating unit (control panel) is described in DE 39 20 257 A1. It points the control panel control elements and correspondingly assigned display elements on. By using control buttons the control surface is Openwork in the operating area and difficult to clean.
  • DE 42 29 731 A1 describes a control panel that is included in an installation housing a cover plate is housed.
  • the display and / or control elements the control panel on the inside of the cover plate.
  • Turn on and control of the household appliance can also be done via an infrared remote control.
  • keys are specified as operating elements.
  • a sensor switching device specifies DE 44 07 741 A1.
  • a microprocessor can be switched on or off a power section, for example a hot plate in the cooktop Herd included. For safety reasons are for switching on the power section to operate two control buttons in chronological order.
  • a pressure-sensitive signal generator can be found in US Pat. No. 4,190,785.
  • sandwich form is a piezoelectric layer between an electrically conductive Substrate or carrier material and electrodes attached.
  • the piezoelectric layer is applied over the entire lower surface of the substrate.
  • each Pressure point assigned to an electrode arranged below the piezoelectric layer is.
  • the output voltage changes between the substrate and the respective electrode.
  • There is an output voltage for each pad defined so that the pressure application point by a target-actual comparison in the signal processor is determined.
  • a grasp next to the pads causes indefinable for the signal processor States so that operating errors can occur.
  • the object of the invention is a control unit for switching and controlling specify a household appliance, the control surface in the operating area free of Breakthroughs is the corresponding in terms of their operating position with simple means the requirements of different devices can be designed and the incorrect operation difficult.
  • the invention is based on the idea of individual piezo sensors for activating Functions to use. With the help of a processor, those from the piezo sensors generated signals evaluated and depending on the function selection to a power unit Switching the selected function through. The in the case of brief unwanted pressure effects Signals triggered on the piezo sensors are filtered out in the processor. This makes it difficult to operate incorrectly, as deliberately applied pressure or a longer printing period is required to switch and control the household appliance is. The actuation pressure is transmitted to the piezo sensors through the closed, stiff operating surface, which is tight and therefore simple is to be cleaned.
  • the piezo sensors are located behind a control surface that is used for optical signals transparent material, preferably made of glass but also of another dimensionally stable Material, e.g. Metal, plastic, wood can exist.
  • This control surface can be on the front and with glass-like material can also be printed on the back with symbols and serves as a contact surface for the user.
  • continuous control surface are the components behind it against environmental influences such as dust and moisture.
  • An offset application of the sensors to the respective actuation area is advantageous the operating area, since this area is printed with the function symbols can be examined directly by means of a light source. Also, with use of several sensors belonging to one actuation area and thus to A function achieves that a clear assignment (statement) for the selected Function is maintained by the processor, even if only in the vicinity of the operating area the pressure was applied.
  • the sensors themselves are preferably accommodated in a film package, the sensor surfaces advantageously being contacted directly with conductor tracks on an inner front and an inner rear side of the film by means of contact adhesive.
  • the sensors can also be attached directly to the rear of the control surface by means of an adhesive or conductive adhesive.
  • the piezo sensors are rigidly or firmly connected to the control surface are.
  • the piezo sensors which are preferably distributed in a matrix-like manner, already detect the smallest Bulges in the control surface.
  • FIG. 1 shows the front of an operating unit 1 with a breakthrough-free one continuous control surface 2, made of glass or glass-like material.
  • actuation areas 3 are arranged on the control surface 2 .
  • pressure-sensitive sensors 4 i. H. Piezo sensors 4, e.g. piezodisks Type BCE from Sanyo, preferably behind the operating surface 2 in a matrix are arranged.
  • actuation areas 3 Assigned to the actuation areas 3 is a printed film 5 with symbols attached for the functions 6 per actuation area 3. This slide 5 is behind the glass control surface 2.
  • the piezo sensors 4 are preferably offset from the symbols of the printed film 5 or operating areas 3 of the control surface 2 arranged so that by means of a light source 7, for example a light guide or light stone, which printed Slide 5 is illuminated directly. If the light from the light source 7 is to illuminate the film 5, so the film 5 must be translucent.
  • the control surface 2 is in a conventional manner by a metal frame 8 (Fig. 2 a / b) attached to a household appliance, not shown, for example stove. This can be in an upper section, for example above the baking and Roasting oven door done. A separate attachment of the control surface 2 outside the Large device is possible.
  • FIG. 2 b and FIG. 3 there is a film package 9 with the integrated piezo sensors 4 behind the operating surface 2.
  • the film package 9 is electrical via a flexible connector 10 with a printed circuit board 11, which is functionally assigned to a processor 12 connected.
  • the film package 9 consists in one part of a front and a rear film, but can also be made up of a front film and a cover film, connected by a loop. Printed conductors are applied to these foils, which electrically connect the flexible connector 10 and the piezo sensors 4.
  • the film package has a spacer film 14 (spacer film) lying between the films.
  • the light source 7 required for light distribution is preferably on the printed circuit board 11 arranged with.
  • the symbols of the functions 6 on the film are on the film package 9 5 printed (Fig. 3).
  • the pressure-sensing piezo sensors 4 which have contacts 13, conductor tracks and the connector 10 are electrically connected to the circuit board 11.
  • the contacting 13 of the piezo sensors 4 takes place via the two sensor surfaces with the front film and the rear film of the film package 9.
  • the piezo sensors 4 are preferably glued into the foil package 9, using an electrical contact adhesive (Conductive adhesive) takes over the contact 13.
  • Spacer film 14 provides the necessary distance or for the compensation for height adjustment in the foil package 9.
  • the spacer foil 14 is used for positioning of the piezo sensors 4.
  • the punched holes in the spacer film 14 result from the required arrangement of the piezo sensors 4 in the foil package 9 and are by the in the control unit 1 of the household appliance provided arrangement of the symbols of Functions 6 specified.
  • the foil package 9 is preferred in the areas where there are no piezo sensors 4 translucent so that the light from the light sources 7 the printed film 5th illuminated in the symbol area.
  • the film package 9 is insolubly rigidly connected to the rear of the control surface 2 and introduces the pressure pulses directly to the piezo sensors, ie does not dampen them.
  • the piezo sensors 4 can also be attached directly to the rear of the control surface 2 by a conductive adhesive and carried by this control surface.
  • Fig. 4 shows schematically the functional sequence. If the operating surface 2 is touched by an operator, this operating surface 2 bends at the actuation position / area 3.
  • a piezo sensor 4 located behind it for example an inversely operating piezo buzzer, a potential difference is generated in a known manner via a charge shift in the piezo sensor 4, as a result of which a signal (voltage pulse) is supplied by the piezo sensor 4.
  • This signal consists of two opposite pulses, which are caused once when the force is applied and the other time when the force is released.
  • the amplitude of the pulses depends on the size / strength the pressure change on the control surface 2, from the removal of the pressure in Actuation range 3 to the piezo sensor 4 and the piezoelectric coefficient of Piezo sensor 4 itself.
  • the sensor signal generated by the piezo sensor 4 arrives into the processor 12 and is passed through an input filter 15.
  • the input filter 15 is set to a frequency of preferably 1 Hz for fast unconscious operations on the actuation area 3, for example when cleaning the control surface 2, the are picked up and passed on by the piezo sensors 4, not for evaluation bring to.
  • the analog sensor signals passing through the input filter 15 become conventional ones Switching stages in processor 12, for example, by an A / D converter, digital Signals generated by a microcontroller 16 through a defined software be evaluated.
  • the microcontroller 16 determines which piezo sensor 4 was activated by actuation.
  • the software program also checks the switching state of this called, assigned to the actuated piezo sensor 4 Function 6, d. H. whether function 6 is switched on or off should. This enables the use of only one piezo sensor 4 for switching on or off a function 6.
  • function 6 "oven” determines the microcontroller 16 after this with the actuated piezo sensor 4 the associated function 6 has determined the function state (on / off) and controls the light source 7 associated with the function 6 "oven” behind the control surface 2 and a power section 17 of the cooker for switching the oven on or off.
  • the lighting changes color behind the printed film (s) 5 as search lighting.
  • the one that is printed Illuminating film 5 light source 7 switched, for example from red to green, for example with a well-known two-color LED.
  • An additional display 18, for example A graphic Liquid Cristal Display (LCD) can be placed in the area of the cooker be appropriate and display different values in a conventional manner.
  • LCD graphic Liquid Cristal Display
  • control surface 2 has a number of matrix-like pressure-sensing piezo sensors 4, the force when pressing an actuation area 3 of the function 6, for example 'grill 1' by others Piezo sensors 4 of the other functions 6, for example 'grill 2' and 'baking' detected and also leads to a voltage pulse there. These pulses take in their amplitude from, the further the piezo sensors 4 are from the actuated actuation area 3.
  • the one closest to the pressure area of control surface 2 Piezo sensor 4 delivers the quantitatively strongest signal U1, the neighboring piezo sensors 4 quantitatively lower signals U2 (Fig. 5). All signals U1, U2 generated in this way are given to the microcontroller 16 via the input filter 15.
  • control unit 1 is used also a control of the power section 17 of the cooker, for example the control of the Function 6 'Temperature in the oven'. This is done via a piezo sensor 4 for up-regulation (+) the temperature and a further piezo sensor 4 for regulating / controlling (-) temperature realized.
  • the set temperature is displayed in the known display 18, not shown, of the display 18. Overriding the temperature, for example> 250 ° C, in the oven is excluded by software. When the temperature is reduced, the two pulses are also determined after the pressure has been applied to the piezo sensor 4 to regulate the temperature, the time in between is measured and this is filled with counting pulses from the software of the processor 12 in the same way as the temperature increase, with a defined temperature decrease per counting pulse.
  • These piezo sensors 4, which control the function 6, can also switch on and off of the oven.
  • that on the piezo sensor 4 is used Adjusting the temperature generates a pulse when the pressure is applied to the control surface 2 used as a positive pulse to switch on.
  • the invention is within the scope of its claims and its The basic idea is changeable. This can be done using suitable hardware and / or software an additional security check is carried out. This applies in particular to one Childproof lock or a lock against multiple actuation. It is also possible that the sensors 4 frame the control panel 2, so that a matrix-like arrangement the sensors are omitted. Likewise, the sensors 4 can be directly under the printed film 5 be arranged so that the light source 7 is slightly offset from the film 5.
  • An integral evaluation of the signal areas (FIG. 5) of the sensor signals by the processor 12 makes it easier to distinguish between wanted and random, i.e. unintentional Operation of the control surface 2.
  • An older person becomes when the control surface is operated intentionally 2 exert only a small pressure to trigger a function 6, however for a long time. The pressure variation over a long time creates one correspondingly large integral area of the sensor signal.
  • one becomes comparable low pressure form a correspondingly small integral area over a short time, which does not trigger function 6. The latter arises e.g. when cleaning the control surface 2 by wiping in the operating area 3.
  • the control unit 1 can be easily adapted to the requirements of different household appliances. All that is required is a correspondingly functional design of the Processor 12 and if necessary a reorientation of the function symbols on the Control surface 2.

Description

Die Erfindung betrifft eine Bedieneinheit zum Schalten und Steuern von Haushaltsgeräten, insbesondere Haushaltsgroßgeräten, wie zum Beispiel Küchenherden, Spül- und Waschmaschinen und dergleichen, nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Außerdem betrifft die Erfindung ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 14.
Eine Bedieneinheit (Bedienungstableau) beschreibt die DE 39 20 257 A1. Dabei weist das Bedienungstableau Bedienungselemente und diesen entsprechend zugeordnete Anzeigeelemente auf. Durch die Verwendung von Bedienungstasten ist die Bedienfläche im Betätigungsbereich durchbrochen und schwer zu reinigen.
Die DE 42 29 731 A1 beschreibt ein Bedienungsfeld, das in einem Einbaugehäuse mit einer Abdeckplatte untergebracht ist. Dabei sind die Anzeige- und/oder Bedienungselemente des Bedienfeldes auf der Innenseite der Abdeckplatte angeordnet. Ein Schalten und Steuern des Haushaltsgerätes kann zusätzlich über eine Infrarotfernbedienung erfolgen. Auch hier sind als Bedienungselemente Tasten angegeben.
Eine Sensorschalteinrichtung gibt die DE 44 07 741 A1 an. Hierbei wird zum Ein- oder Ausschalten zusätzlich zu den Bedientasten ein Mikroprozessor für die Zu- oder Abschaltung eines Leistungsteils, beispielsweise einer Warmhalteplatte im Kochfeld eines Herdes mit einbezogen. Aus Sicherheitsgründen sind für das Zuschalten des Leistungsteiles zwei Bedientasten in zeitlicher Reihenfolge zu betätigen.
Der US 4,190,785 ist ein druckempfindlicher Signalgenerator entnehmbar. In Sandwichform ist dabei eine piezoelektrische Schicht zwischen einem elektrischen leitenden Substrat bzw. Trägermaterial und Elektroden angebracht. Die piezoelektrische Schicht ist über die gesamte Unterfläche des Substrats aufgetragen. Auf dem Substrat befinden sich an vorgegebenen Stellen aufgesetzte Druckpunkte in Form von Pads, wobei jedem Druckpunkt eine unterhalb der piezoelektrischen Schicht angeordnete Elektrode zugeordnet ist. Bei Druckwirkung auf ein Pad verändert sich die Ausgangsspannung zwischen dem Substrat und der jeweiligen Elektrode. Dabei ist für jedes Pad eine Ausgangsspannung definiert, so daß durch einen Soll-Ist-Vergleich im Signalprozessor die Druckeinwirkstelle ermittelt wird. Ein Greifen neben die Pads bewirkt für den Signalprozessor undefinierbare Zustände, so daß Fehlbedienungen auftreten können.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Bedieneinheit zum Schalten und Steuern eines Haushaltsgerätes anzugeben, deren Bedienfläche im Betätigungsbereich frei von Durchbrüchen ist, die hinsichtlich ihrer Betätigungsposition mit einfachen Mitteln entsprechend den Erfordernissen unterschiedlicher Geräte gestaltbar ist und die Fehlbedienungen erschwert.
Gelöst wird die Aufgabe durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 sowie des Patentanspruchs 14.
Der Erfindung liegt dabei die Idee zugrunde, einzelne Piezosensoren zur Aktivierung von Funktionen zu verwenden. Mit Hilfe eines Prozessors werden die von den Piezosensoren erzeugten Signale ausgewertet und je nach Funktionswahl an ein Leistungsteil zum Schalten der gewählten Funktion durchgeschaltet. Die bei kurzen ungewollten Druckeinwirkungen auf die Piezosensoren ausgelösten Signale werden im Prozessor ausgefiltert. Dadurch wird eine Fehlbedienung erschwert, da ein bewußt aufgebrachter Druck oder eine längere Druckperiode zur Schaltung und Steuerung des Haushaltsgerätes erforderlich ist. Die Übertragung des Betätigungsdruckes auf die Piezosensoren erfolgt durch die geschlossene, an sich steife Bedienfläche hindurch, die dicht und somit einfach zu reinigen ist.
Vorteilhafte Ausführungen sind in den Unteransprüchen enthalten.
Die Piezosensoren befinden sich hinter einer Bedienfläche, die für optische Signale aus transparentem Material, vorzugsweise aus Glas aber auch aus einem anderen formstabilen Material, z.B. Metall, Kunststoff, Holz bestehen kann. Diese Bedienfläche kann frontseitig und bei glasartigem Material auch rückseitig mit Symbolen bedruckt sein und dient als Berührungsfläche für den Benutzer.
Durch die Verwendung einer zumindest in den Betätigungsbereichen durchbruchfreien, durchgehenden Bedienfläche sind die dahinterliegenden Bauteile gegen Umwelteinflüsse wie beispielsweise Staub und Feuchtigkeit geschützt.
Vorteilhaft ist ein versetztes Aufbringen der Sensoren zum jeweiligen Betätigungsbereich der Bedienfläche, da dieser mit den Funktionssymbolen bedruckte Betätigungsbereich direkt mittels einer Lichtquelle durchleuchtet werden kann. Auch wird mit der Verwendung von mehreren Sensoren, zugehörig zu einem Betätigungsbereich und damit zu einer Funktion erreicht, daß eine eindeutige Zuordnung (Aussage) für die ausgewählte Funktion durch den Prozessor erhalten wird, auch wenn nur in der Nähe des Betätigungsbereiches der Druck aufgebracht wurde.
Die Sensoren selbst sind vorzugsweise in einem Folienpaket untergebracht, wobei die Sensoroberflächen vorteilhaft direkt mit Leiterbahnen einer inneren Vorder- und einer inneren Rückseite der Folie mittels Kontaktkleber kontaktiert sind.
Dies bewirkt einen einfachen Aufbau des Folienpakets und eine gute mechanische Fixierung der Sensoren und der bedruckten Folien an der Rückseite der Bedienfläche bei der Fertigung des Haushaltsgerätes zur indirekten Verbindung zwischen den Sensoren und der Bedienfläche. Die Sensoren können aber auch direkt mittels einem Kleber oder Leitkleber an der Rückseite der Bedienfläche angebracht sein.
Wesentlich ist, daß die Piezosensoren starr bzw. fest mit der Bedienfläche verbunden sind. Die vorzugsweise matrixartig verteilten Piezosensoren erfassen bereits geringste Durchwölbungen der Bedienfläche.
Anhand eines Ausführungsbeispieles mit Zeichnung soll die Erfindung näher erläutert werden.
Es zeigen:
  • Fig. 1
    eine Draufsicht auf eine Bedienfläche einer Bedieneinheit eines Haushaltsgerätes,
  • Fig. 2 a.b
    eine schematische Seitenansicht der Bedienfläche in eingebautem Zustand,
  • Fig. 3
    ein Folienpaket mit Sensoren,
  • Fig. 4
    ein Blockschaltbild des Funktionsablaufes,
  • Fig. 5
    gemessene Signalverläufe an benachbarten Sensoren,
    • In Fig. 1 dargestellt ist die Frontseite einer Bedieneinheit 1 mit einer durchbruchfreien durchgehenden Bedienfläche 2, aus Glas oder glasähnlichem Material. Auf der Bedienfläche 2 sind Betätigungsbereiche 3 angeordnet. in Zuordnung zu diesen Betätigungsbereichen 3 befinden sich druckempfindliche Sensoren 4, d. h. Piezosensoren 4, z.B. Piezoscheiben Typ BCE der Fa. Sanyo, die hinter der Bedienfläche 2 vorzugsweise matrixartig angeordnet sind.
    In Zuordnung zu den Betätigungsbereichen 3 ist eine bedruckte Folie 5 mit Symbolen für die Funktionen 6 je Betätigungsbereich 3 angebracht. Diese Folie 5 befindet sich hinter der Glasbedienfläche 2.
    Vorzugsweise sind die Piezosensoren 4 versetzt zu den Symbolen der bedruckten Folie 5 beziehungsweise Betätigungsbereichen 3 der Bedienfläche 2 angeordnet, so daß mittels einer Lichtquelle 7, beispielsweise einem Lichtleiter oder Lichtstein, die bedruckte Folie 5 direkt beleuchtet wird. Soll das Licht der Lichtquelle 7 die Folie 5 durchleuchten, so muß die Folie 5 lichtdurchlässig sein.
    Die Bedienfläche 2 wird in herkömmlicher Art und Weise durch einen Metallrahmen 8 (Fig. 2 a/b) an einem nicht näher dargestellten Haushaltsgerät, beispielsweise Herd, befestigt. Dies kann in einem oberen Teilbereich, beispielsweise oberhalb der Back- und Bratofentür erfolgen. Auch eine separate Anbringung der Bedienfläche 2 außerhalb des Großgerätes ist möglich.
    Wie in Fig. 2 b und Figur 3 schematisch dargestellt, befindet sich hinter der Bedienfläche 2 ein Folienpaket 9 mit den integrierten Piezosensoren 4. Das Folienpaket 9 ist über einen flexiblen Verbinder 10 mit einer Leiterplatte 11, die einem Prozessor 12 funktionell zugeordnet ist, elektrisch verbunden.
    Das Folienpaket 9 besteht einteilig aus einer vorderen und einer hinteren Folie, kann aber auch, über eine Schlaufe verbunden, aus einer Frontfolie und einer Abdeckfolie aufgebaut sein. Auf diesen Folien aufgebracht sind Leiterbahnen, die den flexiblen Verbinder 10 und die Piezosensoren 4 elektrisch verbinden. Zudem weist das Folienpaket eine zwischen den Folien liegende Spacerfolie 14 (Abstandsfolie) auf.
    Auf der Leiterplatte 11 ist vorzugsweise die zur Lichtverteilung benötigte Lichtquelle 7 mit angeordnet. Auf dem Folienpaket 9 sind die Symbole der Funktionen 6 auf die Folie 5 gedruckt (Fig. 3). Im Folienpaket 9 zwischen der vorderen und der hinteren Folie befinden sich die druckaufnehmenden Piezosensoren 4, die über Kontakte 13, Leiterbahnen und dem Verbinder 10 mit der Leiterplatte 11 elektrisch verschaltet sind. Die Kontaktierung 13 der Piezosensoren 4 erfolgt über die beiden Sensoroberflächen mit der vorderen Folie und der hinteren Folie des Folienpaketes 9. Die Piezosensoren 4 sind vorzugsweise in das Folienpaket 9 eingeklebt, wobei ein elektrischer Kontaktkleber (Leitkleber) die Kontaktierung 13 übernimmt. Die an entsprechenden Stellen ausgestanzte Spacerfolie 14 sorgt für den erforderlichen Abstand bzw. für den Ausgleich zur Höhenanpassung im Folienpaket 9. Gleichzeitig dient die Spacerfolie 14 zur Positionierung der Piezosensoren 4. Die Ausstanzungen in der Spacerfolie 14 ergeben sich durch die erforderliche Anordnung der Piezosensoren 4 im Folienpaket 9 und werden durch die in der Bedieneinheit 1 des Haushaltsgerätes vorgesehenen Anordnung der Symbole der Funktionen 6 vorgegeben.
    Das Folienpaket 9 ist in den Bereichen, wo sich keine Piezosensoren 4 befinden, vorzugsweise lichtdurchlässig, so daß das Licht aus den Lichtquellen 7 die bedruckte Folie 5 im Symbolbereich durchleuchtet.
    Eine wesentliche Voraussetzung für das Funktionieren der Bedieneinheit 1 ist, daß das Folienpaket 9 unlöslich starr mit der Rückseite der Bedienfläche 2 verbunden ist und die Druckimpulse direkt auf die Piezosensoren einleitet, d.h. nicht dämpft.
    Die Piezosensoren 4 können auch unmittelbar an der Rückseite der Bedienfläche 2 durch einen Leitkleber befestigt und von dieser Bedienfläche getragen sein.
    Fig. 4 stellt schematisch den Funktionsablauf dar.
    Wird durch eine Bedienperson die Bedienfläche 2 berührt, tritt eine Verbiegung dieser Bedienfläche 2 an der Betätigungsposition/-bereich 3 auf. In einem dahinter liegenden Piezosensor 4, beispielsweise einem invers arbeitenden Piezosummer, wird über eine Ladungsverschiebung im Piezosensor 4 in bekannter Art und Weise eine Potentialdifferenz erzeugt, wodurch ein Signal (Spannungspuls) von dem Piezosensor 4 geliefert wird. Diese Signal besteht aus zwei im Vorzeichen entgegengesetzten Pulsen, die einmal beim Einleiten der Kraft und das andere mal beim Lösen der Kraft hervorgerufen werden.
    Die Amplitude der Pulse ist bei gegebener Schaltung abhängig von der Größe/Stärke der Druckänderung auf die Bedienfläche 2, von der Entfernung der Druckeinwirkung im Betätigungsbereich 3 zum Piezosensor 4 und vom piezoelektrischen Koeffizienten des Piezosensors 4 selbst. Prinzipiell gelangt das vom Piezosensor 4 erzeugte Sensorsignal in den Prozessor 12 und wird über einen Eingangsfilter 15 geführt. Der Eingangsfilter 15 ist auf eine Frequenz von vorzugsweisen 1 Hz eingestellt, um schnelle unbewußte Betätigungen am Betätigungsbereich 3, beispielsweise beim Reinigen der Bedienfläche 2, die von den Piezosensoren 4 aufgenommen und weitergegeben werden, nicht zur Auswertung zu bringen.
    Aus den, den Eingangsfilter 15 passierenden, analogen Sensorsignalen werden über herkömmliche Schaltstufen im Prozessor 12 beispielsweise durch einen A/D-Wandler, digitale Signale erzeugt, die von einem Mikrocontroller 16 durch eine definierte Software ausgewertet werden. Durch das Softwareprogramm stellt der Mikrocontroller 16 fest, welcher Piezosensor 4 durch Betätigung angesprochen wurde. Zudem prüft das Softwareprogramm den Schaltzustand dieser aufgerufenen, dem betätigten Piezosensor 4 zugeordneten Funktion 6, d. h. ob die Funktion 6 zugeschaltet oder abgeschaltet werden soll. Dies ermöglicht die Verwendung nur eines Piezosensors 4 zum Ein- oder Ausschalten einer Funktion 6. Soll beispielsweise die Funktion 6 "Backofen" eingeschalten werden, ermittelt der Mikrocontroller 16, nachdem dieser den betätigten Piezosensor 4 mit der dazugehörigen Funktion 6 ermittelt hat, den Funktionszustand (Ein/Aus) und steuert die zur Funktion 6 " Backofen" zugehörige Lichtquelle 7 hinter der Bedienfläche 2 sowie ein Leistungsteil 17 des Herdes zum Ein- oder Ausschalten des Backofens an. Zur optischen Anzeige der ausgewählten Funktion 6 erfolgt ein Farbumschlag der Beleuchtung hinter der/den bedruckten Folien 5 als Suchbeleuchtung. Dazu wird die, die bedruckte Folie 5 ausleuchtende, Lichtquelle 7 umgeschaltet, beispielsweise von rot in grün, beispielsweise durch eine bekannte Zwei-Farben-LED. Eine zusätzliche Anzeige 18 beispielsweise ein graphisches Liquid Cristal Display (LCD) kann im Bereich des Herdes angebracht sein und in herkömmlicher Art und Weise verschiedene Werte anzeigen.
    Da die Bedienfläche 2 an ihrer Rückseite mehrere dahinterliegende, matrixartig angeordnete, druckaufnehmende Piezosensoren 4 aufweist, wird die Kraft beim Drücken auf einen Betätigungsbereich 3 der Funktion 6, beispielsweise 'Grill 1' auch durch andere Piezosensoren 4 der anderen Funktionen 6, beispielsweise 'Grill 2' und 'Backen' erkannt und führt auch dort zu je einem Spannungspuls. Diese Pulse nehmen in ihrer Amplitude ab, je weiter sich die Piezosensoren 4 vom betätigten Betätigungsbereich 3 entfernt befinden. Der am nächsten im druckeinwirkenden Bereich der Bedienfläche 2 liegende Piezosensor 4 liefert das quantitativ stärkste Signal U1, die benachbarten Piezosensoren 4 quantitativ geringere Signale U2 (Fig. 5). Alle so erzeugten Signale U1, U2 werden über den Eingangsfilter 15 an den Mikrocontroller 16 gegeben. Dabei gelangen alle benachbarten Sensorsignale U2 zur Ansteuerung an den Mikrocontrolle 16 und werden vom Mikrocontoller 16 zur Auswertung der Funktionsauswahl berücksichtigt. Die Abfrage der exakten Funktionsauswahl 6 erfolgt durch die Auswertung der Amplitude der Pulse und damit der Signalstärke, die die matrixartig angeordneten Piezosensoren 4 erzeugen. Ein im Mikrocontroller 16 hinterlegtes Muster stellt diese matrixartige Anordnung der Piezosensoren 4 durch eine interne Speicherberechnung im Prozessor 12 nach, so daß durch die zeilen- und spaltenartige Zuordnung der Piezosensor 4 im Muster mit der größten Amplitude ermittelt, dem betätigten Piezosensoren 4 zugeordnet und damit die ausgewählte Funktion 6 bestimmt wird. Die technische Realisierung erfolgt durch das Softwareprogramm.
    Es hat sich gezeigt, daß schon Durchbiegungen von wenigen µm (2 bis 5), die sich beim Betätigen der Bedienfläche 2 im Betätigungsbereich 3 an der Bedienfläche 2 ergeben, hinreichend auswertbare Signale U1, U2 der Piezosensoren 4 bewirken. Dabei erzeugt der dem Druckpunkt nächstliegende Piezosensor 4, wie bereits beschrieben, ein größeres Spannungssignal U1 als entferntere Piezosensoren 4. Dieser Umstand wird vom Prozessor 12 zur Identifizierung und Auslösung einer Funktion 6 genutzt. Gleiches gilt beim Vorliegen mehrerer gleichgroßer Signale in Relation zu geringeren Signalen der übrigen Piezosensoren 4.
    Neben dem bereits beschriebenen Ein- und Ausschalten erfolgt über die Bedieneinheit 1 auch eine Steuerung des Leistungsteils 17 des Herdes, beispielsweise die Steuerung der Funktion 6 'Temperatur im Backofen'. Dies wird über einen Piezosensor 4 zum Hochregeln (+) der Temperatur und über einen weiteren Piezosensor 4 zum Abregeln/-steuern (-) der Temperatur realisiert.
    Dazu werden der am Piezosensor 4 zum Hochregeln/-steuern der Temperatur erzeugte Puls beim Einleiten der Druckkraft auf die Bedienfläche 2 als positiver Puls und der beim Lösen der Druckkraft erzeugte negative Puls gemessen und eine zwischen positiven und negativen Puls liegende Zeit ermittelt. Diese dazwischen liegende Zeitdauer (Δ t) wird durch das Softwareprogramm mittels Zählimpulsen gefüllt, wobei pro Zählimpuls eine durch die Software zugeordnet, definierte Temperaturerhöhung erfolgt.
    Die Anzeige der eingestellten Temperatur erfolgt im nicht näher dargestellten bekannten Anzeigedisplay der Anzeige 18.
    Eine Übersteuerung der Temperatur, beispielsweise >250 ° C ,im Backofen wird softwaremäßig ausgeschlossen.
    Bei Temperaturreduzierung werden nach Druckeinleitung auf den Piezosensor 4 zum Abregeln der Temperatur die beiden Pulse gleichfalls ermittelt, die Zeit dazwischen gemessen und diese analog zur Temperaturerhöhung mit Zählimpulsen der Software des Prozessors 12 gefüllt, wobei pro Zählimpuls eine definierte Temperatursenkung erfolgt.
    Diese, die Funktion 6 steuernden Piezosensoren 4, können auch das Zu- und Abschalten des Backofens übernehmen. Dazu wird beispielsweise der an dem Piezosensor 4 zum Hochregeln der Temperatur erzeugte Puls beim Einleiten der Druckkraft auf die Bedienfläche 2 als positiver Puls zum Einschalten genutzt.
    Zur Erhöhung des Bedienkomforts ist es möglich, einer Funktion 6 und damit einem Betätigungsbereich 3 mehrere Piezosensoren 4 zuzuordnen, so daß eine exaktere Auswertung der ausgewählten Funktion 6 erfolgen kann. Die Auswertung erfolgt in beschriebener Art und Weise im Prozessor 12.
    Es versteht sich von selbst, daß die Erfindung im Rahmen ihrer Ansprüche und ihres Grundgedankens abänderbar ist. So kann durch eine geeignete Hard- und/oder Software eine zusätzliche Sicherheitsüberprüfung erfolgen. Dies betrifft insbesondere eine Kindersicherung oder eine Verriegelung gegen Mehrfachbetätigung. Auch ist es möglich, daß die Sensoren 4 das Bedienfeld 2 umrahmen, so daß eine matrixartige Anordnung der Sensoren entfällt. Ebenso können die Sensoren 4 direkt unter der bedruckten Folie 5 angeordnet sein, so daß die Lichtquelle 7 leicht versetzt zu der Folie 5 angeordnet ist.
    Eine integrale Auswertung der Signalflächen (Fig. 5) der Sensorsignale durch den Prozessor 12 erleichtert eine Unterscheidung von gewollten und zufälligen, d.h. ungewollter Betätitung der Bedienfläche 2. Eine ältere Person wird bei gewollter Betätigung des Bedienfläche 2 zur Auslösung einer Funktion 6 einen nur geringen Druck ausüben, jedoch über eine längere Zeit. Die Druckvariation über eine längere Zeit hinweg erzeugt eine entspreched große Integralfläche des Sensorsignales. Dagegen wird ein vergleichbar geringer Druck über eine kurze Zeit eine entsprechend kleine Integralfläche ausbilden, die keine Funktion 6 auslöst. Letzteres entsteht z.B. beim Reinigen der Bedienfläche 2 durch Überwischen im Betätigungsbereich 3.
    Die Bedieneinheit 1 ist den Erfordernissen unterschiedlicher Hauhaltsgeräte leicht anzupassen. Hierzu bedarf es lediglich eine entsprechend funktionelle Ausgestaltung des Prozessors 12 und bedarfsweise eine Umorientierung der Funktions-Symbole auf der Bedienfläche 2.

    Claims (17)

    1. Bedieneinheit zum Schalten und Steuern von Haushaltsgeräten, insbesondere von Haushaltsgroßgeräten, wobei die Bedieneinheit eine Bedienfläche, die frei von Durchbrüchen ist und im wesentlichen aus einer formstabilen Platte besteht, und einen druckempfindlichen Signalerzeuger aufweist, dem ein Prozessor zur Verarbeitung der erzeugten elektrischen Signale nachgeschaltet ist, dadurch gekennzeichnet, daß Betätigungsbereiche (3) in der Bedienfläche (2) integriert sind, denen einzelne druckempfindliche Sensoren (4 ), die fest mit der Bedienfläche (2) in Verbindung stehen, direkt zugeordnet sind, so daß die druckempfindlichen Sensoren (4) bei punktuellem Druck zur Auswahl einer Funktion auf der Bedienfläche (2) zeitgleiche Signale (U1 ,U2 ) unterschiedlicher Intensität generieren, die dem Prozessor zur Auswertung und Zuordnung der im Betätigungsbereich (3) ausgewählten Funktion (6) zugeführt werden.
    2. Bedieneinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bedienfläche (2) aus einem transparentem glasartigem Material besteht.
    3. Bedieneinheit nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb des Betätigungsbereiches (3) Symbole für die Funktion (6) angebracht sind, die mittels Lichtquellen (7), die hinter der Bedienfläche (2) zugeordnet sind, durchleuchtet werden.
    4. Bedieneinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bedienfläche (2) aus einem nicht transparentem Material besteht.
    5. Bedieneinheit nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das nicht transparente Material ein metallisches Material ist.
    6. Bedieneinheit nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das nicht transparente Material ein Kunststoff ist.
    7. Bedieneinheit nach einem oder mehreren der vorgenannten Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Symbole für die Funktionen (6) auf dem nicht transparentem Material angebracht sind, wobei die Anzeige der ausgewählten Funktionen (6) auf eine externen Anzeige (18) erfolgt.
    8. Bedieneinheit nach einem oder mehreren der vorgenannten Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß Piezosensoren (4) direkt oder mittels einer Halterung indirekt mit der Bedienfläche (2) in Verbindung stehen.
    9. Bedieneinheit nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die indirekte Halterung ein Folienpaket (9) ist.
    10. Bedieneinheit nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die direkte feste Verbindung durch einen Leitkleber erfolgt.
    11. Bedieneinheit nach einem oder mehreren der vorgenannten Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet daß die Piezosensoren (4) matrixartig an der Rückseite der Bedienfläche (2) angeordnet sind.
    12. Bedieneinheit nach einem oder mehreren der vorgenannten Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß je Funktion (6) ein Piezosensor (4) auf der Rückseite der Bedienfläche (2) angeordnet ist.
    13. Bedieneinheit nach einem oder mehreren der vorgenannten Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß je Funktion (6) mehr als ein Piezosensor (4) auf der Rückseite der Bedienfläche (2) angerodnet ist.
    14. Verfahren zum Schalten und Steuern von Haushaltsgeräten, insbesondere von Haushaltsgroßgeräten, wobei die Bedieneinheit eine Bedienfläche, die frei von Durchbrüchen ist und im wesentlichen aus einer formstabilen Platte besteht, und einen druckempfindlichen Signalerzeuger aufweist, der bei Druckeinwirkung auf die Bedienfläche zur Auswahl einer Funktion elektrischen Signale erzeugt, die einem Prozessor zur Verarbeitung zugeführt werden, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem punktuellen Druck in einem Betätigungsbereich (3) auf der Bedienfläche (2) druckempfindliche Sensoren (4) zeitgleiche Signale (U1 , U2 ) unterschiedlicher Intensität generieren, die vom Prozessor (12) durch Vergleich miteinander ausgewertet werden, wobei das Signal (U1 ) mit der größten Intensität das Druckzentrum der Betätigung und damit die ausgewählte Funktion (6) darstellt, nach Ermittlung des Signales ( U1 ) dieses einer im Prozessor (12) gespeicherten Funktion (6) zugeordnet wird und über ein mit dem Prozessor (12) elektrisch verbundenes Leistungsteil (17) die vom Prozessor (12) als betätigt erkannte Funktion (6) geschaltet und / oder gesteuert wird.
    15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß im Prozessor (12) die Anordnung der Sensoren (4) durch eine interne Speicherberechnung als Muster zur Ermittlung der ausgewählten Funktion (6) hinterlegt ist.
    16. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß im Prozessor (12) durch einen Eingangsfilter (15) ungewollte, durch unbewußte Betätigung im Betätigungsbereich (3) erzeugte Signale ausgefiltert werden.
    17. Verfahren nach einem oder mehreren der vorgenannten Ansprüche 14 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß zur Unterscheidung von gewollter und ungewollter Betätigung der Bedienfläche (2) eine integrale Auswertung von Signalflächen der Signale (U1) im Prozessor (12) erfolgt.
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