EP1695035A2 - Bedieneinrichtung - Google Patents
BedieneinrichtungInfo
- Publication number
- EP1695035A2 EP1695035A2 EP04803944A EP04803944A EP1695035A2 EP 1695035 A2 EP1695035 A2 EP 1695035A2 EP 04803944 A EP04803944 A EP 04803944A EP 04803944 A EP04803944 A EP 04803944A EP 1695035 A2 EP1695035 A2 EP 1695035A2
- Authority
- EP
- European Patent Office
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- sensor element
- operating
- cover
- area
- operating device
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
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Classifications
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- G—PHYSICS
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-
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- H03K2217/96042—Touch switches with illumination
Definitions
- the invention relates to an operating device for an electrical device according to the preamble of claim 1.
- EP-A 859 467 it is known from EP-A 859 467 to create a capacitive touch switch with a sensor element made of porous, electrically conductive plastic. This sensor element rests on the underside of a glass ceramic surface. If a finger is placed on the glass ceramic surface above the sensor element, the capacitance of the sensor element changes, which can be evaluated as operation.
- So-called membrane keyboards are also known. These work on the principle of an electrical contact, with one contact on a base plate and another contact on the inside of a slightly curved film. By lightly pressing the film, the two contacts are moved towards each other and the switch is closed. However, there is the problem that such electrical contacts are often subject to corrosion. In continuous operation, there is a risk that the contacts will deteriorate and at some point an operating device will no longer work.
- the invention has for its object to provide an operating device mentioned at the beginning with which the disadvantages of the prior art can be avoided and in particular an operating device. direction or a switch can be created, the evaluation of which is as prone to failure as possible and whose function and safety is guaranteed for a very long time.
- the operation takes place by pressing on a shape-changing or elastic operating area.
- This operating area has a sensor element or a sensor element is assigned to it, with the sensor element being pressed for operation.
- This press is evaluated as an operation.
- the sensor element consists of a plastic material which is porous or foam-like and which emits an electrical signal when the volume changes. By pressing, the volume of the sensor element changes, so that the pressing can be converted more or less directly into an electrical signal. In this way, electrical contacts, which are closed during operation as with a switch, can be avoided.
- a different functional principle is used than for sensor elements which change electrical properties, such as their electrical resistance, due to pressure and the resulting change in volume.
- Such sensor elements are to be regarded as purely passive sensor elements, a sensor element according to the invention being a type of electromechanical transducer. It should be noted, however, that only the conversion of pressure into an electrical signal is used.
- the plastic material is advantageously a cellular polymer, although it can also be a polymer foam. As a foamed material, it also contains pores or is similar to porous. In particular, such a polymer can contain PTFE or it can consist entirely of it. If such a plastic material is electrically charged, plus poles and minus poles, which lie opposite one another, form in the pore walls. By pressing, the pore walls and thus the plus and minus poles come closer, whereupon an electrical signal is emitted. This electrical signal can be processed with a corresponding evaluation, for example also with a signal amplification, and recognized as an operator control and passed on to a controller or the like.
- the plastic material can be manufactured in a flat form or as a flat material. For this purpose, it can be stretched, preferably biaxially stretched.
- a block-like sensor element As an alternative to a block-like sensor element, it can be designed as a thin flat material.
- the thickness can be less than one millimeter, preferably even less than 100 ⁇ m. Widths or lengths can be in the range of a few mm or cm.
- Such a sensor element is advantageously contacted via one or more contact surfaces, which should be highly electrically conductive and can be, for example, metal in the form of a thin layer or foil. These contact areas are advantageously only to the sensor element without penetrating it. In this way, thin sensor elements can also be implemented and contacted.
- Two spaced surfaces can advantageously be provided as contact points, which are arranged in particular on opposite points or sides of the sensor element. The contact points are advantageously connected to a charging device for the sensor element. The sensor element can thus be recharged at certain time intervals or after a certain number of operations.
- the plastic material advantageously has piezoelectric properties.
- a piezoelectric coefficient is advantageously in the range from 100 to 1000 pC / N. These properties can be somewhat reversible or have hysteresis loops similar to those of ferroelectric materials.
- One of the advantages of such plastic materials compared to piezoceramics is that they are more elastic and can therefore be used more easily and for other purposes.
- a sensor element can be freely accessible. It forms the operating area itself or an area of it. It can therefore be operated directly by pressing the sensor element, for example with a finger.
- a sensor element under a cover, which is movable.
- the operation is passed on to the sensor element in the form of pressing on, which in turn compresses it.
- a cover protects a sensor element from damage or wear.
- a cover can be elastically movable, that is, in itself.
- it can be designed as an area of an operating panel that is thinner than its surroundings and can therefore be depressed to a limited extent.
- it is possible to design the cover or the operating area to be articulated and movable. This is also advantageous, for example, in applications with a higher pressure to be expected.
- a joint can also be designed as a film joint.
- an operating device to provide a sensor element with a recess or an opening.
- Illuminants can be arranged therein or project through or shine through, for example LEDs, and mark a location for the operation or the operating area.
- a cover is provided above the sensor element, but it is translucent or transparent. Such lighting of the operating area can also transmit information to an operator in a pure marking for better meeting, for example about possible or successful operations.
- an operating device it is possible for an operating device to have a plurality of operating areas which are provided for different operations or advantageously different functions.
- the aforementioned sensor elements or touch switches can be replaced.
- a common control for several operating areas with different functions it is possible to have a common control for several operating areas with different functions. to provide the same material layer from the plastic material.
- This can be viewed as a type of common sensor element, which is, however, divided into several sensor element areas.
- One sensor element area is assigned to one operating area and forms a kind of separate sensor element.
- a one-piece sensor element mat or the like can be provided for several operating areas, which is easier to handle during manufacture and assembly.
- sensor element areas are provided on a single part, it is advantageous to separate them from one another by means of recesses and incisions or material dilutions. These material dilutions are particularly advantageously provided on the side facing the operating area. In this way, pressure that is exerted on one sensor element area is not transferred to adjacent areas.
- an operating area can be decorated or have a decor or a print.
- a so-called tactile structure is also possible, which results in a special sensation when touched.
- Fig. 1 different side sections through control devices, to 6, wherein the sensor element is partly above and partly under a cover and partially protrudes.
- FIG. 1 shows a side version of a first version of an operating device 1 according to the invention. It has an operating area 13, which is formed by a thin sensor element 15 on a cover 17. While the thin sensor element has a thickness of 1 mm, for example, and is elastic due to the material properties of the porous or foam-like material, the cover 17 underneath can be several millimeters thick and, above all, be essentially rigid or non-compliant. For example, it can be a so-called control panel of an electrical household appliance, for example a hob, an oven, a dishwasher or a clothes dryer.
- an electrical household appliance for example a hob, an oven, a dishwasher or a clothes dryer.
- This conductor can be routed to a controller, not shown, which a possible actuation of the sensor element 15 registered. This is described below.
- the sensor element can also be recharged in this way, as described above.
- FIG. 2 shows, as a modification of FIG. 1, an operating device 111, in which a sensor element 115 is in turn arranged on a cover 117 and thus forms an operating area 11.
- the only electrical connection contact 119 is passed through an opening 121 through the cover 117 and runs, for example, to a corresponding control. So here the electrical connection runs through the cover.
- the area of the connection contact 119 is approximately as large as the entire sensor element 115, but this is only one possibility.
- FIG. 3 shows an operating device 211 which has a cover 217 and an operating area 213.
- the operating area 213 is provided on the top of a thinner area 217a of the cover. Beneath this thinner area 217a, which is formed by a recess 221 underneath, is a sensor element 215, which is very thin, similar to the previous figures, for example a few 100 ⁇ m.
- the sensor element 215 rests on the underside of the thin region 217a and at the same time rests on a base plate 218. While the thinner area 217a can be pressed down by light finger pressure and thus exerts pressure on the sensor element 215, the base plate 218 is rigid, stationary and immovable. The contact is made via the two contacts 219 and 220. These are similar to those described above.
- the base plate 218 has an opening 222.
- a breakthrough 223 is provided in the sensor element 215 in its upward extension. Another such breakthrough can be in the cover 217 or in the thin region 217a.
- the thin region 217a can be designed to be translucent, so that light can pass through the LED 225 arranged under the base plate 218 and shining through the openings. In this way, an operator can be shown where the operating area 213 is located.
- information can be displayed, for example in the form of a symbol or by a special, for example flashing, type of display.
- glow lamps can also be provided, as well as seven-segment displays for larger breakthroughs.
- LED 225 glow lamps can also be provided, as well as seven-segment displays for larger breakthroughs.
- the base plate 218 and cover 217 or thin region 217a more translucent and to cut out the sensor element 215 only in the region of the segments of the seven-segment display.
- FIG. 4 shows a modification of FIG. 3.
- An operating device 311 in turn has a cover 317, a recess 321 being provided. This is covered at the top by a thin area 317a. This is, for example, rectangular and connected to the rest of the cover 317 on one side, pointing to the left in FIG. 4, via a type of film hinge 317b.
- the film hinge 317b can also be designed as an area that can be made even thinner than the thin area 317a for greater mobility. It is functionally essential that the thin area 317a is movable in the area of the film hinge 317b or an alternative means. This forms the operating area 313 and passes an operating pressure on to the sensor element 315 through an operator's finger 330.
- connection contact 320 This in turn is pressed against a base plate 318 and thus outputs the electrical signal corresponding to the change in volume via a right-hand connection contact 320, which is arranged under the sensor element 315. at In such an arrangement, it is recommended for better mobility to cut out the contours of the thin region 317a to the film hinge 317b or to provide it with a slight gap.
- the left connection contact 319 rests on the top of the sensor element 315.
- the sensor element is located between the two connection contacts 319, 320, and it can be recharged in order to then release this charge by pressing as an operator.
- FIG. 5 shows a further operating device 411, in which a sensor element 415 extends through a cover 417 from below.
- a sensor element 415 extends through a cover 417 from below.
- an opening 421 is provided in the cover 417.
- the sensor element 415 protrudes through it, which is arranged on a rigid and immovable base plate 418 and is designed to be electrically contactable with the connection contacts 419 and 420.
- the opening 421 can either be slightly larger than the sensor element 415 and the base plate 418, so that a thin gap is present. Alternatively, a fit that is as precise as possible can be provided.
- the sensor element 415 can overlap the base plate 418, which is only slightly smaller than the opening 421, on all sides. If the base plate 418 is then introduced into the opening 421, the sensor element 415 stretches over it, so to speak, and on the one hand lies taut on the base plate 418. Furthermore, the opening 421 is sealed at the bottom.
- this print 427 can show information for an operator, for example with regard to a function that can be triggered by the operation at this point.
- the printing 427 can be applied in different ways, which also depends on the design of the sensor element 415 or the corresponding plastic material.
- the cover can also be a sticker, for example, or a light structure that can be seen or felt.
- FIG. 6 shows an operating device 511 in which a sensor element 515 is block-like with a thickness that goes considerably beyond that of the sensor elements in the other figures and is in particular a few millimeters, for example 10 to 15 mm.
- the sensor element 515 projects upwards and rises far above the cover.
- an operating area 513 can be created which is considerably higher than the cover 516 and which is, so to speak, very exposed. Otherwise, the sensor element 515 rests on a rigid base plate 518 with electrical connection contacts 519 and 520.
- the basic function of the sensor elements 15 to 515 is the same for all operating devices 11 to 511. If, for example, pressure is exerted on the operating area 13 to 513 by applying a finger 330, an electrical signal is generated in the plastic material of the sensor elements due to the special properties mentioned at the beginning. This can be recorded via a control device or an evaluation. The strength of the electrical signal depends on the strength of the pressure or the change in volume of the sensor element due to the pressure, the special material properties, the thickness of the sensor element and possibly the previous charging of the sensor element. A response threshold can thus be set using these factors. For some applications, it may be necessary to recharge the sensor element electrically from time to time.
- connection contact there may be a second one in addition to the electrical connection contact shown in each case distant, preferably opposite, connection contact provided, charging should not be possible via the connection contacts used for detection.
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Abstract
Eine Bedieneinrichtung (311) für beispielsweise ein elektrisches Haushaltsgerät weist eine Abdeckung (317) auf, welche in einem Bereich (317a) sehr dünn und durchbiegbar ausgebildet ist. Darunter befindet sich ein Sensorelement (315), welches aus einem speziellen Kunststoff-Material besteht, welches durch Druck auf den dünnen Bereich (317a) zusammengedrückt wird, sein Volumen verändert und bei dieser Volumenänderung ein elektrisches Signal abgibt. Das Material ist vorzugsweise ein elektrisch aufgeladener Polymerschaum mit PTFE. Das elektrische Signal wird als Bedienung ausgewertet.
Description
Beschreibung Bedieneinrichtung
Anwendungsgebiet und Stand der Technik
Die Erfindung betrifft eine Bedieneinrichtung für ein Elektrogerät gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Es ist beispielsweise aus der EP-A 859 467 bekannt, einen kapazitiven Berührungsschalter mit einem Sensorelement aus porösem, elektrisch leitfähigem Kunststoff zu schaffen. Dieses Sensorelement liegt an der Unterseite einer Glaskeramikfläche an. Wird ein Finger oberhalb des Sensorelements auf die Glaskeramikfläche gelegt, so ändert sich die Kapazität des Sensorelements, was als Bedienung ausgewertet werden kann.
Des weiteren sind sogenannte Folientastaturen bekannt. Diese arbeiten nach dem Prinzip eines elektrischen Kontakts, wobei ein Kontakt auf ei- ner Grundplatte und ein anderer Kontakt an der Innenseite einer darüber leicht gewölbten Folie angebracht sein kann. Durch leichten Druck auf die Folie werden die beiden Kontakte gegeneinander bewegt und so der Schalter geschlossen. Hierbei besteht jedoch das Problem, dass derartige elektrische Kontakte vielfach Korrosion unterliegen. So besteht im Dauerbetrieb die Gefahr, dass die Kontakte schlechter werden und irgendwann eine Bedieneinrichtung nicht mehr funktioniert.
Aufgabe und Lösung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine eingangs genannte Bedieneinrichtung zu schaffen, mit der die Nachteile des Standes der Technik vermieden werden können und insbesondere eine Bedienein-
richtung bzw. ein Schalter geschaffen werden kann, deren Auswertung möglichst störungsunanfällig ist sowie deren Funktion und Sicherheit über sehr lange Zeit hinweg gewährleistet ist.
Gelöst wird diese Aufgabe durch eine Bedieneinrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Vorteilhafte sowie bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der weiteren Ansprüche und werden im folgenden näher erläutert. Der Wortlaut der Ansprüche wird durch ausdrückliche Bezugnahme zum Inhalt der Beschreibung gemacht.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Bedienung dadurch erfolgt, dass auf einen formveränderlichen oder elastischen Bedien-Bereich gedrückt wird. Dieser Bedien-Bereich weist ein Sensorelement auf bzw. ihm ist ein Sensorelement zugeordnet, wobei auf das Sensorelement gedrückt wird zur Bedienung. Dieses Drücken wird als Bedienung ausgewertet. Dabei besteht das Sensorelement aus einem Kunststoff- Material, welches porös oder schaumartig ist und bei Volumenänderungen ein elektrisches Signal abgibt. Durch das Drücken ändert sich nämlich das Volumen des Sensorelements, so dass das Drücken mehr oder weniger direkt in ein elektrisches Signal umgewandelt werden kann. Auf diese Art und Weise können elektrische Kontakte, welche wie bei einem Schalter bei der Bedienung geschlossen werden, vermieden werden. Des weiteren wird ein anderes Funktionsprinzip angewendet als bei Sensorelementeh, welche durch Druck und daraus sich ergebende Vo- lumenänderung elektrische Eigenschaften ändern, wie beispielsweise ihren elektrischen Widerstand. Derartige Sensorelemente sind als rein passive Sensorelemente anzusehen, wobei ein erfindungsgemäßes Sensorelement eine Art elektromechanischer Wandler ist. Dabei ist jedoch zu beachten, dass lediglich die Umwandlung von Druck in ein e- lektrisches Signal verwendet wird.
Vorteilhaft ist das Kunststoff-Material ein zelluläres Polymer, wobei es auch ein Polymerschaum sein kann. Als geschäumtes Material enthält es ebenfalls Poren bzw. ist ähnlich wie porös. Insbesondere kann in einem solchen Polymer PTFE enthalten sein bzw. es kann vollständig daraus bestehen. Ist ein solches Kunststoff-Material elektrisch aufgeladen, so bilden sich in den Porenwänden Pluspole und Minuspole, welche gegenüberliegen. Durch das Drücken nähern sich die Porenwände und somit die Plus- und Minuspole an, woraufhin ein elektrisches Signal abgegeben wird. Dieses elektrische Signal kann mit einer entsprechen- den Auswertung, beispielsweise auch mit einer Signalverstärkung, verarbeitet und als Bedienung erkannt und an eine Steuerung oder dergleichen weitergegeben werden.
Das Kunststoff-Material kann in flacher Form bzw. als Flachmaterial ge- fertigt sein. Dazu kann es verstreckt sein, vorzugsweise biaxial verstreckt.
Des weiteren ist es möglich, ein Sensorelement in etwa blockartig auszubilden. Es kann dabei in Richtung seiner größten Ausdehnung mehre- re Male so groß sein wie in Richtung seiner kleinsten Ausdehnung. So kann eine gewisse Quaderform mit Maßen im Bereich von einigen cm erhalten werden.
Alternativ zu einem blockartigen Sensorelement kann es als dünnes Flachmaterial ausgebildet sein. Die Dicke kann dabei weniger als ein Millimeter betragen, vorzugsweise sogar noch weniger als 100μm. Breiten bzw. Längen können im Bereich einiger mm oder cm liegen.
Eine Kontaktierung eines solchen Sensorelements erfolgt vorteilhaft über eine oder mehrere Kontaktflächen, welche elektrisch gut leitfähig sein sollten und beispielsweise Metall in Form einer dünnen Schicht oder Folie sein können. Diese Kontaktflächen liegen vorteilhaft lediglich
an dem Sensorelement an, ohne darin einzudringen. So können auch dünne Sensorelemente realisiert und kontaktiert werden. Es können vorteilhaft zwei beabstandete Flächen als Kontaktstellen vorgesehen sein, die insbesondere an gegenüberliegenden Stellen oder Seiten des Sen- sorelements angeordnet sind. Dabei sind die Kontaktstellen vorteilhaft mit einer Ladeeinrichtung für das Sensorelement verbunden. So kann in bestimmten Zeitabständen oder nach einer bestimmten Anzahl von Bedienungen das Sensorelement wieder aufgeladen werden.
Des weiteren weist das Kunststoff-Material mit Vorteil piezoelektrische Eigenschaften auf. Ein piezoelektrischer Koeffizient liegt vorteilhaft im Bereich von 100 bis 1000 pC/N. Diese Eigenschaften können in gewisser Weise reversibel sein oder Hystereseschleifen aufweisen, welche denjenigen von ferroelektrischen Materialien ähneln. Der Vorteil solcher Kunststoff-Materialien gegenüber Piezokeramiken liegt unter anderem vor allem darin, dass sie elastischer sind und somit einfacher und für andere Zwecke eingesetzt werden können.
Für den Aufbau einer Bedieneinrichtung gibt es mehrere Möglichkeiten. Einerseits kann ein Sensorelement frei zugänglich liegen. So bildet es selber den Bedien-Bereich oder eine Fläche davon. Eine Bedienung kann also durch Druck auf das Sensorelement direkt erfolgen, beispielsweise mit einem Finger.
Alternativ ist es möglich, ein Sensorelement unter einer Abdeckung anzuordnen, welche bewegbar ist. Durch diese Bewegbarkeit wird die Bedienung in Form eines Aufdrückens an das Sensorelement weitergegeben, wodurch wiederum dieses zusammengedrückt wird. Eine solche Abdeckung schützt ein Sensorelement vor Beschädigung oder Abnut- zung.
Für die Ausbildung einer Abdeckung gibt es verschiedene Möglichkeiten. Einerseits kann sie elastisch bewegbar sein, also in sich. Dazu kann sie als Bereich einer Bedienblende ausgebildet sein, der dünner ist als seine Umgebung und somit örtlich begrenzt niedergedrückt werden kann. Alternativ ist es möglich, die Abdeckung oder den Bedien-Bereich gelenkig bewegbar auszubilden. Dies ist beispielsweise auch bei Anwendungen mit größerem zu erwartenden Druck vorteilhaft. Ein Gelenk kann auch als Foliengelenk ausgebildet sein.
Des weiteren ist es bei einer Bedieneinrichtung möglich, ein Sensorelement mit einer Ausnehmung oder einem Durchbruch zu versehen. Darin können Leuchtmittel angeordnet sein oder hindurchragen oder hindurchstrahlen, beispielsweise LED, und eine Stelle für die Bedienung bzw. den Bedien-Bereich markieren. Hier ist es von Vorteil, wenn zwar oberhalb des Sensorelements eine Abdeckung vorgesehen ist, diese jedoch lichtdurchlässig oder transparent ist. Eine solche Beleuchtung des Bedien-Bereichs kann in einer reinen Markierung zum besseren Treffen auch Informationen an einen Bediener übertragen, beispielsweise über mögliche oder erfolgte Bedienungen.
In weiterer Ausgestaltung ist es möglich, dass eine Bedieneinrichtung mehrere Bedien-Bereiche aufweist, die für unterschiedliche Bedienungen oder vorteilhaft unterschiedliche Funktionen vorgesehen sind. So können beispielsweise vorgenannte Sensorelemente oder Berührschal- ter ersetzt werden. Bei einer Ausbildung der Erfindung ist es möglich, für einzelne Bedien-Bereiche separate Sensorelemente mit jeweils einem separaten Kunststoff-Körper vorzusehen. Die Sensorelemente sind dabei nicht verbunden bzw. voneinander getrennt. So beeinflussen sie sich gegenseitig nicht.
Bei einer anderen Ausführung der Erfindung ist es möglich, für mehrere Bedien-Bereiche mit unterschiedlichen Funktionen zwar eine gemein-
same Material-Lage aus dem Kunststoff-Material vorzusehen. Diese kann als eine Art gemeinsames Sensorelement angesehen werden, welches jedoch in mehrere Sensorelement-Bereiche unterteilt ist. Jeweils ein Sensorelement-Bereich ist einem Bedien-Bereich zugeordnet und bildet dabei eine Art separates Sensorelement. Somit kann für mehrere Bedien-Bereiche eine einteilige Sensorelement-Matte oder dergleichen vorgesehen sein, welche bei der Herstellung und der Montage leichter zu handhaben ist.
Sind mehrere Sensorelement-Bereiche an einem einzigen Teil vorgesehen, so ist es vorteilhaft, sie durch Ausnehmungen und Einschnitte bzw. Materialverdünnungen voneinander zu trennen. Diese Materialverdünnungen sind besonders vorteilhaft auf der dem Bedien-Bereich zugewandten Seite vorgesehen. So überträgt sich Druck, welcher auf einen Sensorelement-Bereich ausgeübt wird, nicht auf benachbarte Bereiche.
Aus optischen Gründen kann ein Bedien-Bereich dekoriert sein bzw. ein Dekor oder eine Bedruckung aufweisen. Ebenso ist eine sogenannte taktile Struktur möglich, welche ein spezielles Empfinden beim Berühren ergibt. Es ist möglich, bei einer Bedieneinrichtung mit mehreren Bedien- Bereichen diese an ihrer Oberseite jeweils unterschiedlich auszubilden, so dass sie gut voneinander unterschieden werden können. Es ist sogar möglich, die Oberseite eines Sensorelements selber zu bedrucken oder mit einer bestimmten Struktur zu versehen, auch wenn keine Abdeckung darüber vorgesehen ist.
Diese und weitere Merkmale gehen außer aus den Ansprüchen auch aus der Beschreibung und den Zeichnungen hervor, wobei die einzelnen Merkmale jeweils für sich allein oder zu mehreren in Form von Unter- kombinationen bei einer Ausführungsform der Erfindung und auf anderen Gebieten verwirklicht sein und vorteilhafte sowie für sich schutzfähige Ausführungen darstellen können, für die hier Schutz beansprucht
wird. Die Unterteilung der Anmeldung in einzelne Abschnitte sowie Zwi- schen-Überschriften beschränken die unter diesen gemachten Aussagen nicht in ihrer Allgemeingültigkeit.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen schematisch dargestellt und werden im folgenden näher erläutert. In den Zeichnungen zeigen:
Fig. 1 verschiedene Seitenschnitte durch Bedieneinrichtungen, bis 6 wobei das Sensorelement teils über und teils unter einer Abdeckung liegt und teilweise hindurchragt. Detaillierte Beschreibung der Ausführungsbeispiele
In Fig. 1 ist im Seitenschnitt eine erste Version einer erfindungsgemäßen Bedieneinrichtung 1 dargestellt. Sie weist einen Bedien-Bereich 13 auf, der von einem dünnen Sensorelement 15 auf einer Abdeckung 17 gebildet wird. Während das dünne Sensorelement eine Dicke von beispielsweise 1 mm aufweist und wegen der Materialeigenschaften des porösen bzw. schaumartigen Materials elastisch ist, kann die darunterliegende Abdeckung 17 mehrere Millimeter stark sein und vor allem im wesentlichen starr bzw. nicht nachgiebig sein. Beispielsweise kann sie eine sogenannte Bedienblende eines elektrischen Haushaltsgeräts sein, beispielsweise eines Kochfelds, eines Backofens, eines Geschirrspülers oder eines Wäschetrockners.
Unter dem Sensorelement 15 befindet sich auf der Abdeckung 17 links ein Anschlusskontakt 19 und rechts ein Anschlusskontakt 20, jeweils in Form eines flächigen Kontaktfeldes mit angeschlossenem Leiter. Dieser Leiter kann an eine nicht dargestellte Steuerung geführt sein, welche
eine eventuelle Betätigung des Sensorelements 15 registriert. Dies wird weiter unten stehend beschrieben. Ebenfalls kann so das Sensorelement wieder aufgeladen werden, wie es oben beschrieben worden ist.
Die Fig. 2 zeigt als Abwandlung von Fig. 1 eine Bedieneinrichtung 111 , bei welcher wiederum auf einer Abdeckung 117 ein Sensorelement 115 angeordnet ist und so einen Bedien-Bereich 1 13 bildet. Der einzige elektrische Anschlusskontakt 119 ist durch einen Durchbruch 121 durch die Abdeckung 117 hindurchgeführt und läuft beispielsweise zu einer entsprechenden Steuerung. Hier verläuft also der elektrische Anschluss durch die Abdeckung hindurch. Die Fläche des Anschlusskontakts 119 ist etwa so groß wie das gesamte Sensorelement 115, was jedoch nur eine Möglichkeit ist.
In Fig. 3 ist eine Bedieneinrichtung 211 dargestellt, welche eine Abdeckung 217 und einen Bedien-Bereich 213 aufweist. Der Bedien-Bereich 213 ist an der Oberseite eines dünner ausgeführten Bereichs 217a der Abdeckung vorgesehen. Unter diesem dünneren Bereich 217a, der durch eine darunter liegende Ausnehmung 221 gebildet ist, befindet sich ein Sensorelement 215, welches ähnlich den vorhergehenden Figuren sehr dünn ausgeführt ist, beispielsweise wenige 100μm. Das Sensorelement 215 liegt an der Unterseite des dünnen Bereichs 217a an und gleichzeitig auf einer Grundplatte 218 auf. Während der dünnere Bereich 217a durch leichten Fingerdruck nach unten gedrückt werden kann und so einen Druck auf das Sensorelement 215 ausübt, ist die Grundplatte 218 starr, ortsfest und unbeweglich angeordnet. Die Kontaktierung erfolgt über die beiden Kontakte 219 und 220. Diese sind ähnlich wie die vorbeschriebenen ausgebildet. Die Grundplatte 218 weist einen Durchbruch 222 auf. In dessen Verlängerung nach oben ist ein Durchbruch 223 in dem Sensorelement 215 vorgesehen. Ein weiterer solcher Durchbruch kann in der Abdeckung
217 bzw. in dem dünnen Bereich 217a vorgesehen sein. Alternativ kann der dünne Bereich 217a lichtdurchlässig ausgebildet sein, so dass Licht von der unter der Grundplatte 218 angeordneten und durch die Durchbrüche hindurchstrahlenden LED 225 hindurchtreten kann. So kann ei- ner Bedienperson angezeigt werden, wo der Bedien-Bereich 213 liegt. Des weiteren können dadurch Informationen angezeigt werden, beispielsweise in Symbolform oder durch spezielle, beispielsweise blinkende Art der Anzeige.
Anstelle von LED 225 können auch Glimmlampen vorgesehen sein, ebenso bei größeren Durchbrüchen auch Sieben-Segment-Anzeigen. Hier ist es auch denkbar, Grundplatte 218 und Abdeckung 217 bzw. dünner Bereich 217a lichtdurchlässiger auszubilden und das Sensorelement 215 nur im Bereich der Segmente der Sieben-Segment-Anzeige auszuschneiden.
In Fig. 4 ist eine Abwandlung der Fig. 3 dargestellt. Eine Bedieneinrichtung 311 weist wiederum eine Abdeckung 317 auf, wobei eine Ausnehmung 321 vorgesehen ist. Diese wird nach oben abgedeckt von einem dünnen Bereich 317a. Dieser ist beispielsweise rechteckig und an einer Seite, in Fig. 4 nach links weisend, über eine Art Folienscharnier 317b mit der restlichen Abdeckung 317 verbunden. Das Folienscharnier 317b kann auch als Bereich ausgeführt sein, der für eine höhere Beweglichkeit des dünneren Bereichs 317a sogar noch dünner als dieser ausge- führt sein kann. Funktional wesentlich ist, dass im Bereich des Folienscharniers 317b oder eines alternativen Mittels eine Bewegbarkeit des dünnen Bereichs 317a gewährleistet wird. Dieser bildet den Bedien- Bereich 313 und gibt einen Bediendruck durch einen Finger 330 eines Bedieners an das Sensorelement 315 weiter. Dieses wiederum wird ge- gen eine Grundplatte 318 gedrückt und gibt somit das der Volumenänderung entsprechende elektrische Signal über einen rechten Anschlusskontakt 320 ab, der unter dem Sensorelement 315 angeordnet ist. Bei
einer solchen Anordnung empfiehlt es sich für eine bessere Beweglichkeit, die Umrisse des dünnen Bereichs 317a bis auf das Folienscharnier 317b freizuschneiden bzw. mit einem leichten Spalt zu versehen. Der linke Anschlusskontakt 319 liegt an der Oberseite des Sensorelements 315 an. So befindet sich das Sensorelement zwischen den beiden Anschlusskontakten 319, 320, wobei es wieder aufgeladen werden kann, um dann diese Ladung durch Drücken als Bedienung abzugeben.
In Fig. 5 ist eine weitere Bedieneinrichtung 411 dargestellt, bei welcher ein Sensorelement 415 durch eine Abdeckung 417 von unten hindurchreicht. Dazu ist in der Abdeckung 417 ein Durchbruch 421 vorgesehen. Durch diesen ragt das Sensorelement 415, welches auf einer starren und unbeweglichen Grundplatte 418 angeordnet ist und mit den Anschlusskontakten 419 und 420 elektrisch kontaktierbar ausgebildet ist. Der Durchbruch 421 kann entweder etwas größer sein als das Sensorelement 415 und Grundplatte 418, so dass ein dünner Spalt vorhanden ist. Alternativ kann eine möglichst genaue Passung vorgesehen sein. Gemäß einer weiteren Möglichkeit kann das Sensorelement 415 an allen Seiten die Grundplatte 418, welche nur geringfügig kleiner ist als der Durchbruch 421 , weit überlappen. Wird dann die Grundplatte 418 in den Durchbruch 421 eingebracht, spannt sich das Sensorelement 415 sozusagen darüber und liegt zum einen straff auf der Grundplatte 418. Des weiteren ist der Durchbruch 421 nach unten so abgedichtet.
An der Oberseite des Sensorelements 415, wo der Bedienbereich 413 gebildet ist, trägt dieses eine Bedruckung 427. Diese Bedruckung 427 kann Informationen für einen Bediener zeigen, beispielsweise hinsichtlich einer Funktion, welche durch das Bedienen an dieser Stelle ausgelöst werden kann. Die Bedruckung 427 kann auf unterschiedliche Art aufgebracht sein, was auch von der Ausbildung des Sensorelements 415 bzw. des entsprechenden Kunststoff-Materials abhängt. Die Bedru-
ckung kann auch beispielsweise ein Aufkleber sein, ebenso eine leichte Struktur, die gesehen oder ertastet werden kann.
In Fig. 6 ist eine Bedieneinrichtung 511 dargestellt, bei welcher ein Sen- sorelement 515 blockartig ist mit einer Dicke, die erheblich über derjenigen der Sensorelemente der anderen Figuren hinausgeht und insbesondere einige Millimeter beträgt, beispielsweise 10 bis 15 mm. Durch einen Durchbruch 521 in der Abdeckung 517 ragt das Sensorelement 515 nach oben und erhebt sich weit über die Abdeckung. So kann ein Bedien-Bereich 513 geschaffen werden, der erheblich höher liegt als die Abdeckung 516 und der sozusagen sehr exponiert ist. Ansonsten liegt das Sensorelement 515 wieder auf einer starren Grundplatte 518 auf mit elektrischen Anschlusskontakten 519 und 520. Funktion
Die grundsätzliche Funktion der Sensorelemente 15 bis 515 ist bei allen Bedieneinrichtungen 11 bis 511 gleich. Wird beispielsweise durch Anlegen eines Fingers 330 ein Druck auf den Bedien-Bereich 13 bis 513 ausgeübt, so wird in dem Kunststoff-Material der Sensorelemente aufgrund der eingangs genannten speziellen Eigenschaften ein elektrisches Signal erzeugt. Dieses kann über eine Steuereinrichtung bzw. eine Auswertung erfasst werden. Die Stärke des elektrischen Signals hängt ab von der Stärke des Drucks bzw. der Volumenänderung des Sensorele- ments aufgrund des Drucks, den speziellen Materialeigenschaften, der Dicke des Sensorelements und eventuell der vorherigen Aufladung des Sensorelements. Somit kann über diese Faktoren eine Ansprechschwelle eingestellt werden. Für manche Anwendungen kann es notwendig sein, das Sensorelement von Zeit zu Zeit elektrisch wieder aufzuladen. Hierfür ist ggf. zusätzlich zu dem jeweils dargestellten elektrischen Anschlusskontakt ein zweiter
entfernter, vorzugsweise gegenüberliegender, Anschlusskontakt vorgesehen, sollte die Aufladung nicht über die zur Detektion benutzten Anschlusskontakte möglich sein. Über eine entsprechende Ansteuerung kann entweder nach jeder Bedienung, in regelmäßigen Abständen oder abhängig von der Stärke des gemessenen Signals eine Aufladung stattfinden.
Claims
1. Bedieneinrichtung für ein Elektrogerät, vorzugsweise ein Haushaltsgerät, wobei die Bedienung durch Drücken auf einen formveränderlichen oder elastischen Bedien-Bereich (13, 113, 213, 313, 413, 513) mit einem Sensorelement (15, 115, 215, 315, 415, 515) erfolgt, wobei das Drücken auf das Sensorelement wirkt und als Bedienung ausgewertet wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Sensorelement aus Kunststoff-Material besteht und durch das Drücken sein Volumen verändert, wobei das Kunststoff-Material porös oder schaumartig ist und bei Volumenänderungen ein elektrisches Signal abgibt.
2. Bedieneinrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Kunststoff-Material ein zelluläres Polymer bzw. ein Polymerschaum ist, insbesondere enthaltend PTFE, wobei das Kunststoff-Material elektrisch aufgeladen ist und sich durch das Drücken die Plus- und Minuspole in den Porenwänden einander annähern und ein elektrisches Signal abgeben.
3. Bedieneinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Sensorelement (15, 115, 215, 315, 415) als Flachmaterial gefertigt ist und vorzugsweise biaxial verstreckt ist.
4. Bedieneinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Sensorelement (15, 115, 215, 315, 415) ein dünnes Flachmaterial ist, insbesondere mit einer Dicke weniger als 1 mm, vorzugsweise weniger als 100μm.
5. Bedieneinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Sensorelement (515) blockartig ist, wobei es vorzugsweise in der Richtung seiner größten Ausdehnung maximal viermal so groß ist wie in Richtung seiner kleinsten Ausdehnung und insbesondere Quaderform aufweist.
6. Bedieneinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Sensorelement (15, 115, 215, 315, 415, 515) mittels wenigstens einer elektrisch leitfähigen Fläche kontaktiert ist, insbesondere über anliegende Kontakte (19, 20, 1 19, 219, 220, 319, 320, 419, 420, 519, 520).
7. Bedieneinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass zwei beabstandete Flächen (19, 20, 219, 220, 319, 320, 419, 420, 519, 520) als Kontaktstellen vorgesehen sind, die insbesondere an gegenüberliegenden Stellen oder Seiten des Sensorelements (15, 115, 215, 315, 415, 515) angeordnet sind, wobei die Kontaktstellen mit einer Ladeeinrichtung für das Sensorelement verbunden sind.
8. Bedieneinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kunststoff-Material piezoelektrische Eigenschaften aufweist, vorzugsweise mit einem piezoelektrischen Koeffizienten im Bereich von 100 bis 1000 pC/N.
9. Bedieneinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Sensorelement (15, 115, 415, 515) frei zugänglich liegt und selber den Bedien-Bereich (13, 113, 413, 513) bildet oder eine Fläche des Bedien-Bereichs bildet.
10. Bedieneinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, gekennzeichnet durch eine bewegbare Abdeckung (217, 317), unter welcher das Sensorelement (215, 315) anliegt, wobei die Abdeckung durch die Bewegung den Druck an das Sensorelement weitergibt und dieses zusammendrückt.
1 1. Bedieneinrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Abdeckung (217) elastisch bewegbar ist, wobei sie vorzugsweise ein dünner ausgeführter Bereich einer Bedienblende (11 ) ist als in seiner Umgebung.
12. Bedieneinrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Abdeckung (317) gelenkig bewegbar ist.
13. Bedieneinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Sensorelement (215) eine Ausnehm ung oder einen Durchbruch (222) aufweist und vorzugsweise ein voluminöser Körper ist, wobei die Ausnehmung oder der Durchbruch in etwa in Richtung auf den Bedien-Bereich (213) weisen, wobei darin Leuchtmittel (225) angeordnet sind und vorzugsweise eine separate Abdeckung (217) über dem Sensorelement lichtdurchlässig ist.
14. Bedieneinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch mehrere Bedien-Bereiche (13, 113, 213, 313, 413, 513) für unterschiedliche Bedienungen oder Funktionen.
15. Bedieneinrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass für einzelne Bedien-Bereiche (13, 113, 213, 313, 413, 513) separate Sensorelemente (15, 115, 215, 315, 415, 515) mit einem Kunststoff-Körper vorgesehen sind, wobei die einzelnen Sensorelemente bzw. Kunststoff-Körper voneinander getrennt oder beabstandet sind.
16. Bedieneinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass für mehrere Bedien-Bereiche (13, 113, 213, 313, 413, 513) ein gemeinsames Sensorelement bzw. ein gemeinsamer Kunststoff-Körper vorgesehen ist, der unterteilt ist in mehrere Sensorelement-Bereiche, wobei jeweils ein Sensorelement-Bereich einem Bedien-Bereich zugeordnet ist oder diesen bildet.
17. Bedieneinrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensorelement-Bereiche durch Ausnehmungen und Einschnitte voneinander getrennt sind, wobei vorzugsweise die Ausnehmungen oder Einschnitte auf der dem Bedien-Bereich (13, 113, 213, 313, 413, 513) zugewandten Seite vorgesehen sind.
18. Bedieneinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Bedien-Bereich (13, 113, 213, 313, 413, 513) ein Dekor oder eine Bedruckung (427) oder eine taktile Struktur aufweist, wobei vorzugsweise bei einer Bedieneinrichtung (11 ) mit mehreren Bedien-Bereichen die Bedien-Bereiche an der Oberseite unterschiedlich ausgebildet sind.
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