EP3338292B1 - Bedienelement für ein gerät mit ein oder mehreren elektronik-komponenten - Google Patents

Bedienelement für ein gerät mit ein oder mehreren elektronik-komponenten Download PDF

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EP3338292B1
EP3338292B1 EP16757171.0A EP16757171A EP3338292B1 EP 3338292 B1 EP3338292 B1 EP 3338292B1 EP 16757171 A EP16757171 A EP 16757171A EP 3338292 B1 EP3338292 B1 EP 3338292B1
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EP
European Patent Office
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primary part
intermediate layer
primary
operating element
secondary part
Prior art date
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Active
Application number
EP16757171.0A
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English (en)
French (fr)
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EP3338292A1 (de
Inventor
Johannes Edenhofer
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BSH Hausgeraete GmbH
Original Assignee
BSH Hausgeraete GmbH
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Publication date
Application filed by BSH Hausgeraete GmbH filed Critical BSH Hausgeraete GmbH
Publication of EP3338292A1 publication Critical patent/EP3338292A1/de
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Publication of EP3338292B1 publication Critical patent/EP3338292B1/de
Active legal-status Critical Current
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H19/00—Switches operated by an operating part which is rotatable about a longitudinal axis thereof and which is acted upon directly by a solid body external to the switch, e.g. by a hand
    • H01H19/02—Details
    • H01H19/10—Movable parts; Contacts mounted thereon
    • H01H19/14—Operating parts, e.g. turn knob
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H15/00—Switches having rectilinearly-movable operating part or parts adapted for actuation in opposite directions, e.g. slide switch
    • H01H15/02—Details
    • H01H15/06—Movable parts; Contacts mounted thereon
    • H01H15/10—Operating parts
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H9/00—Details of switching devices, not covered by groups H01H1/00 - H01H7/00
    • H01H9/12—Means for earthing parts of switch not normally conductively connected to the contacts

Definitions

  • the invention relates to an operating element for an electronic and / or an electrical device, in particular for a domestic appliance.
  • highly conductive (metallic or metallized) primary control elements e.g. a rotary knob
  • other conductive metallic secondary control elements e.g. with a control panel or with a housing
  • the use of metallic or metallized operating parts is usually desirable for design reasons and / or due to mechanical requirements.
  • the electronics of the device can be exposed to an ESD (electrostatic discharge) load when an operator touches a primary control panel. Touching the primary control unit can cause the primary control unit to charge up relatively quickly and then discharge the primary control unit to the secondary control unit (e.g. the housing of the device).
  • ESD secondary flashover By discharging onto the secondary control panel, i.e. A so-called ESD secondary flashover can lead to high transient electrical and magnetic fields in the area of the electronics of the device. These fields can lead to malfunctions in the electronics or destruction of the electronics.
  • Highly conductive secondary controls typically make RF (radio frequency) applications (e.g. connecting a device to a WLAN access point) more difficult.
  • highly conductive secondary control panels are usually associated with relatively high costs.
  • the use of highly conductive secondary controls leads to restrictions in terms of design, mechanics, optics, etc.
  • US2003 / 0111330 A1 discloses an operating element according to the preamble of claim 1.
  • the present document deals with the technical task of providing a control element for an electronic device, in particular for a domestic appliance, by means of which secondary flashovers are avoided or at least substantially damped, and yet which RF applications and expanded flexibility with regard to design requirements and / or mechanical Requirements for the electronic device allowed.
  • a control element for an electronic device or for a device that comprises one or more electronic components is described.
  • the device can comprise a domestic appliance, in particular a domestic appliance.
  • the control element (which can also be referred to as a design element) comprises an electrically conductive primary part, which is configured to be actuated by a user of the device in order to make an input to the device or to control the device.
  • the primary part can be such that it can be moved by a user for input.
  • the primary part can comprise a rotary knob or a slider.
  • the primary part can e.g. include a stainless steel.
  • the control element further comprises an electrically conductive secondary part which is arranged between (and / or in close proximity to) one or more electronic components (e.g. control electronics) of the device and the primary part.
  • the secondary part can have a fixed position relative to the one or more electronic components of the device.
  • the secondary part can comprise an operating panel or a housing of the device.
  • the primary part can have a higher electrical conductivity than the secondary part.
  • the secondary part can be coupled to GND or ground in order to discharge electrical charge.
  • a distance for example a minimal distance
  • the primary part When the primary part is actuated, a distance (for example a minimal distance) between the primary part and the secondary part can remain unchanged.
  • the rotary knob when using a rotary knob as the primary part, the rotary knob is typically rotated about an axis of rotation, so that even when the The distance (e.g. the minimum distance) between the rotary button and the secondary part (e.g. the control panel or the housing) remains unchanged.
  • the The distance e.g. the minimum distance
  • the secondary part e.g. the control panel or the housing
  • Even with a slider operating the slider typically does not change the distance between the slider and the secondary part (e.g. the control panel or the housing).
  • control element comprises an intermediate layer (which can also be referred to as a connection layer), which is arranged such that the primary part is located on a first side and the secondary part is located on a second side opposite the first side. Furthermore, the intermediate layer can touch the primary part on the first side and / or the secondary part on the second side. The intermediate layer can thus be arranged between the primary part and the secondary part.
  • an intermediate layer which can also be referred to as a connection layer
  • the intermediate layer can face the primary part on a first side and face the secondary part on a second side opposite the first side (and possibly touch the primary part and / or the secondary part), so that a secondary flashover of electrostatic charge is damped or avoided from the primary part to the secondary part due to a user touching the primary part by dissipating electrostatic charge from the primary part via the intermediate layer to the secondary part.
  • the primary part and the secondary part typically there is no direct contact between the primary part and the secondary part. This is particularly advantageous in the case of a movable primary part, in order to be able to move the primary part relative to the secondary part in a comfortable manner.
  • the primary part and the secondary part can also be so close to one another in a non-actuated state of the primary part that a secondary rollover from the primary part to the secondary part could occur if a user touches the primary part (also without pressing the primary part to make an entry).
  • the contact between the primary part and the secondary part can take place indirectly via the intermediate layer when an intermediate layer is provided.
  • the intermediate layer comprises a conductive plastic.
  • the intermediate layer with conductive plastic Due to the intermediate layer with conductive plastic, secondary flashovers from the primary part to the secondary part can be avoided or at least substantially dampened.
  • the electrostatic charge that forms on the primary part when a user touches the primary part can be dissipated from the primary part to the secondary part via the intermediate layer.
  • the derivation can already take place when the primary part is touched by a user, even without actuating the primary part (e.g. without turning a rotary knob or without moving a slider).
  • the discharge of electrostatic charge due to an existing (indirect) contact between the primary part and the secondary part via the intermediate layer can take place substantially simultaneously with a user touching the primary part.
  • the primary part, the secondary part and the intermediate layer can be arranged such that when the primary part is touched by a user without actuation of the primary part, the intermediate layer on the first side and the primary part on the second side secondary part touches.
  • This ensures reliable protection of one or more electronic components.
  • the intermediate layer with conductive plastic typically does not provide substantial shielding from electromagnetic radiation in the RF range, so that RF applications are made possible.
  • the intermediate layer can comprise a plastic with at least one conductive additive.
  • the additive can preferably comprise carbon fibers, conductive carbon black and / or nanotubes.
  • the additive in a cross section of the intermediate layer, which runs from the primary part to the secondary part, the additive preferably has a distribution which deviates by 20%, 10% or less from a uniform distribution. In other words, the distribution of an additive within the intermediate layer is preferably uniform. Reliable discharge of electrostatic charge from the primary part to the secondary part can thus be ensured.
  • the conductive plastic can be designed in such a way that a transverse resistance of the intermediate layer decreases with increasing voltage between the primary part and the secondary part.
  • the intermediate layer can have a resistance of approximately 16kOhm at a voltage of 10V and one at a voltage of 100V Have a resistance of approx. 10kOhm.
  • Such a voltage-dependent resistor can have the effect that the intermediate layer both enables reliable discharge of electrostatic charge and has the least possible shielding for RF rays.
  • the intermediate layer can be arranged between the primary part and the secondary part in such a way that, due to a relatively increased permittivity or dielectric conductivity ⁇ r of the intermediate layer (compared to the ambient air), field lines of an electric field between the primary part and the secondary part (at least partially) run through the intermediate layer.
  • the intermediate layer can be arranged between the primary part and the secondary part such that 80%, 90% or more of the field lines of the electric field run through the intermediate layer.
  • the intermediate layer can be arranged between the primary part and the secondary part in such a way that a relatively strong field increase (relative to the field strength at an outer edge of the intermediate layer) occurs at the intermediate layer.
  • the field strength in the intermediate layer can be a factor 5, 10 or more higher than the field strength at the outer edge of the intermediate layer.
  • the outer edge of the intermediate layer connects the first side of the intermediate layer with the second side of the intermediate layer.
  • the intermediate layer can be arranged between the primary part and the secondary part such that the density of field lines of the electric field in the intermediate layer is higher than the density of field lines of the electric field at the outer edge of the intermediate layer.
  • the density of the field lines in the intermediate layer can be a factor of 5, 10 or more higher than at the outer edge of the intermediate layer. In this way, reliable discharge of electrostatic charge (ESD current) from the primary part to the secondary part via the intermediate layer can be ensured. Furthermore, electrical energy of the electrostatic charge can be converted into heat by the electrical resistance of the intermediate layer.
  • the primary part comprises a knob with a cavity.
  • the rotary knob can be turned around an axis of rotation.
  • the intermediate layer can form a flat ring which is arranged in the cavity of the rotary knob and around the axis of rotation of the rotary knob.
  • the intermediate layer can have a surface on the second side with an average roughness relative to an average profile of the surface of the second side.
  • the average roughness can have a value of 5%, 10% or more relative to the average profile of the surface of the second side. Roughness on the second side can cause excessive stresses between the intermediate layer and the secondary part. An outflow of electrostatic charge from the primary part to the secondary part can thus be further improved.
  • the average course of the surface can e.g. form a flat surface or plane.
  • the actual course of the surface can differ at different points from the flat surface or plane in the positive direction (e.g. towards the secondary part) and / or in the negative direction (e.g. away from the secondary part).
  • a cross section through the second side of the surface of the intermediate layer may have a medium, linear, course, the actual course of the cross section fluctuating around the central, linear, course.
  • the extent of the fluctuations around the mean (linear or flat) course can be indicated by the mean roughness.
  • the mean roughness typically corresponds to the mean amount of deviation of the actual shape of the surface of the second side of the intermediate layer from the mean (linear or flat) shape of the surface of the second side of the intermediate layer.
  • the square roughness can be defined as the mean square deviation of the actual course of the surface of the second side of the intermediate layer from the mean (linear or planar) course of the surface of the second side of the intermediate layer.
  • a distance (for example a minimum distance) between the primary part and the secondary part can remain unchanged when the primary part is actuated (ie when an entry is made on the device). Furthermore, a distance (for example a minimum distance) between the intermediate layer and the primary part and / or a distance (for example a minimum distance) between the intermediate layer and the secondary part can remain unchanged when the primary part is actuated (in particular with respect to a distance, which is present when the primary part is not operated).
  • the primary part, the secondary part and the intermediate layer can be arranged such that when the primary is actuated In part (especially during the entire actuation process), a (possibly minimal) distance between the primary part and the intermediate layer remains unchanged (in particular, there may be contact between the primary part and the intermediate layer before and during the actuation of the primary part); and / or a (possibly minimal) distance between the secondary part and the intermediate layer remains unchanged (in particular, there may be contact between the secondary part and the intermediate layer before and during the actuation of the secondary part); and / or a (possibly minimal) distance between the primary part and the secondary part remains unchanged.
  • This is advantageous since mechanical stress on the primary part, the secondary part and / or the intermediate layer can be reduced.
  • an (electronic) device in particular a domestic appliance, is described, which comprises one or more electronic components and the operating element described in this document.
  • control element for an electrical and / or electronic device, by means of which secondary flashovers can be reduced and the electronics of the device can be protected.
  • control element should have the least possible shielding for Have electromagnetic radiation in the RF range to enable RF applications of the device.
  • Fig. 1 shows a block diagram of an exemplary device 100, in particular a household appliance, such as a washing machine, a dishwasher, an oven, etc.
  • the device 100 comprises an operating panel 102 and a rotary knob 101 arranged on the operating panel 102, which enables a user of the device 100 To make entries (e.g. select a program for a household appliance).
  • the control panel 102 can be part of the housing of the electronic device 100.
  • the rotary knob 101 and the control panel 102 can be viewed together as an operating element of the electronic device 100.
  • the rotary knob 101 can generally be referred to as a primary part or as a primary control part 101 of the control element which is touched by a user of the device 100 in order to make an input to the device 100 or to control the device 100.
  • the primary part 101 is often made of a highly conductive material. When touched, electrical charge can pass from the user to the primary part 101 of the control element.
  • the control panel 102 can be regarded as a secondary part or as a secondary control part of the device 100. This can lead to a secondary rollover in which electrical charge is transferred from the primary part 101 to the secondary part 102.
  • control panel 102 or the entire housing of the device 100 can be made of a highly conductive material (for example metal).
  • a highly conductive material for example metal
  • the control panel 102 or the housing can be constructed from a highly insulating material (eg plastic) without the use of metal parts in the vicinity of the electronics.
  • a highly insulating material eg plastic
  • moderately conductive materials are typically used to meet design and RF requirements.
  • these materials can lead to substantial secondary rollovers.
  • Fig. 2 shows a control element 200 of a device 100 in a side view.
  • the control element 200 comprises a primary part 101 (for example a rotary knob that can be rotated about an axis of rotation 201) and a secondary part 102 (for example a control panel).
  • Electronics 203 are located behind the secondary part 102 (for example, one or more electronic components for evaluating an input made on the primary part 101). Electronics 203 could be damaged due to a secondary rollover onto secondary part 102.
  • the control element 200 further comprises an intermediate layer 202, which is arranged between the primary part 101 and the secondary part 102 of the control element 200.
  • the intermediate layer 202 may be in contact with the primary part 101 on a first side and may be in contact with the secondary part 102 on a second side (opposite the first side).
  • the intermediate layer 202 can be arranged between the primary part 101 and the secondary part 102 in such a way that the field lines of an electric field 210 between the primary part 101 and the secondary part 102 (in particular an electric field 210 which results from electrostatic charging of the primary Part 101 originates) through the intermediate layer 202.
  • This condition can be at least partially fulfilled, e.g. 80%, 90% or more of the field lines of the electric field 210 can pass through the intermediate layer 202.
  • Intermediate layer 202 may include a plastic that includes conductive additives.
  • the intermediate layer 202 may comprise a conductive plastic.
  • Exemplary conductive additives are materials such as e.g. Carbon fibers (e.g. with a concentration of 8%), conductive carbon black and / or nanotubes e.g. ULTRAFORM® N2320 C BLACK 110 POLYACETAL.
  • the conductive additives can change the properties of plastics in such a way that the charge of an ESD flashover does not flow over an air gap between the primary part 101 and the secondary part 102 or along the surface of the intermediate layer 202, but rather is conducted in the intermediate layer 202.
  • the conductive additives can be set in such a way that the intermediate layer 202 is relatively low-ohmic for relatively high voltages and relatively high-resistance for relatively low voltages. As a result, the intermediate layer 202 does not substantially attenuate electromagnetic radiation in the RF range.
  • charge can be conducted from the primary part 101 without generating a substantial electric shock through the intermediate layer 202 to the secondary part 102 and possibly from there to ground (GND).
  • the maximum current from the primary part 101 to the secondary part 102 is limited by the resistance of the intermediate layer 202.
  • Fig. 3 shows exemplary courses 311, 312 of the current 302 over time 301 when the primary part 101 is discharged onto the secondary part 102.
  • a secondary rollover takes place via an air layer between the primary part 101 and the secondary part 102.
  • This secondary rollover points significant current peaks that can affect electronics 203.
  • the course 312 shows the discharge via an intermediate layer 202 with conductive plastic. It can be seen that significant current peaks and the associated risk to the electronics 203 can be avoided.
  • an operating element 200 for an electronic device 100 thus makes it possible to avoid endangering the electronics 203 of the electronic device 100 from secondary flashovers. RF applications are not affected by the control element 200.

Landscapes

  • Rotary Switch, Piano Key Switch, And Lever Switch (AREA)
  • Switch Cases, Indication, And Locking (AREA)
  • Mechanical Control Devices (AREA)
  • Elimination Of Static Electricity (AREA)

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Bedienelement für ein elektronisches und/oder ein elektrisches Gerät, insbesondere für ein Hausgerät.
  • An Bedienelementen eines elektrischen und/oder elektronischen Geräts werden häufig hoch leitfähige (metallische oder metallisierte) primäre Bedienteile (z.B. ein Drehknopf) nicht leitfähig mit anderen leitfähigen metallischen sekundären Bedienteilen (z.B. mit einer Bedienblende oder mit einem Gehäuse) an der Elektronik oder in der Nähe der Elektronik des Geräts verbunden. Die Verwendung von metallischen oder metallisierten Bedienteilen ist dabei meist aus Designgründen und/oder aufgrund von mechanischen Vorgaben wünschenswert. Die Elektronik des Geräts kann jedoch beim Berühren eines primären Bedienteils durch einen Bediener einer ESD- (elektrostatischen Entladung) Belastung ausgesetzt werden. Durch die Berührung des primären Bedienteils kann es zu einer relativ schnellen Aufladung des primären Bedienteils und anschließend zu einer Entladung des primären Bedienteils auf das sekundäre Bedienteil (z.B. auf das Gehäuse des Geräts) kommen.
  • Durch die Entladung auf das sekundäre Bedienteil, d.h. durch einen sogenannten ESD Sekundärüberschlag, kann es zu hohen transienten elektrischen und magnetischen Feldern im Bereich der Elektronik des Geräts kommen. Diese Felder können zu Störungen der Elektronik oder zu Zerstörung der Elektronik führen.
  • Eine Möglichkeit zur Vermeidung hoher transienter elektrischer und magnetischer Felder ist die Verwendung von hoch leitfähigen sekundären Bedienteilen. Die Verwendung von hoch leitfähigen sekundären Bedienteilen hat jedoch diverse Nachteile. Durch hoch leitfähige sekundäre Bedienteile werden typischerweise RF (Radio Frequency) Anwendungen (z.B. eine Anbindung eines Geräts an einen WLAN Zugangspunkt) erschwert. Desweiteren sind hoch leitfähige sekundäre Bedienteil meist mit relativ hohen Kosten verbunden. Außerdem führt die Verwendung von hoch leitfähigen sekundären Bedienteilen zu Einschränkungen in Bezug auf Design, Mechanik, Optik, etc.
  • US2003/0111330 A1 offenbart ein Bedienelement gemäß des Oberbegriffs des Anspruchs 1.
  • Das vorliegende Dokument befasst sich mit der technischen Aufgabe, ein Bedienelement für ein elektronisches Gerät, insbesondere für ein Hausgerät, bereitzustellen, durch das Sekundärüberschläge vermieden oder zumindest substantiell gedämpft werden, und das dennoch RF Anwendungen sowie erweiterte Flexibilität in Bezug auf Designanforderungen und/oder mechanische Anforderungen für das elektronische Gerät erlaubt.
  • Die Aufgabe wird durch die unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen werden u.a. in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.
  • Gemäß einem Aspekt wird ein Bedienelement für ein elektronisches Gerät bzw. für ein Gerät, welches ein oder mehrere Elektronik-Komponenten umfasst, beschrieben. Das Gerät kann ein Hausgerät, insbesondere ein Haushaltsgerät, umfassen.
  • Das Bedienelement (das auch als Designelement bezeichnet werden kann) umfasst ein elektrisch leitendes primäres Teil, das eingerichtet ist, durch einen Nutzer des Geräts betätigt zu werden, um eine Eingabe an das Gerät zu tätigen bzw. um das Gerät zu steuern. Das primäre Teil kann dabei derart sein, dass es durch einen Nutzer für eine Eingabe bewegt werden kann. Insbesondere kann das primäre Teil einen Drehknopf oder einen Schieberegler umfassen. Dabei kann das primäre Teil z.B. ein Edelstahl umfassen.
  • Das Bedienelement umfasst weiter ein elektrisch leitendes sekundäres Teil, das zwischen (und/oder in unmittelbarer Nähe zu) ein oder mehreren Elektronik-Komponenten (z.B. Steuerelektronik) des Geräts und dem primären Teil angeordnet ist. Dabei kann das sekundäre Teil relativ zu den ein oder mehreren Elektronik-Komponenten des Geräts eine feste Position aufweisen. Beispielsweise kann das sekundäre Teil eine Bedienblende oder ein Gehäuse des Geräts umfassen. Das primäre Teil kann eine höhere elektrische Leitfähigkeit aufweisen als das sekundäre Teil. Desweiteren kann das sekundäre Teil mit GND bzw. Masse gekoppelt sein, um elektrische Ladung abzuleiten.
  • Bei einer Betätigung des primären Teils kann ein Abstand (z.B. ein minimaler Abstand) zwischen dem primären Teil und dem sekundären Teil unverändert bleiben. Beispielsweise wird bei Verwendung eines Drehknopfes als primären Teil der Drehknopf typischerweise um eine Rotationsachse gedreht, so dass auch bei einer Betätigung des Drehknopfes der Abstand (z.B. der minimale Abstand) zwischen Drehknopf und dem sekundären Teil (z.B. der Bedienblende oder dem Gehäuse) unverändert bleibt. Auch bei einem Schieberegler führt die Betätigung des Schiebereglers typischerweise nicht zu einer Veränderung des Abstands zwischen dem Schieberegler und dem sekundären Teil (z.B. der Bedienblende oder dem Gehäuse).
  • Außerdem umfasst das Bedienelement eine Zwischenschicht (die auch als Verbindungsschicht bezeichnet werden kann), die derart angeordnet ist, dass sich auf einer ersten Seite das primäre Teil und auf einer zweiten, der ersten Seite entgegengesetzten, Seite das sekundäre Teil befindet. Desweiteren kann die Zwischenschicht auf der ersten Seite das primäre Teil und/oder auf der zweiten Seite das sekundäre Teil berühren. Die Zwischenschicht kann somit zwischen dem primären Teil und dem sekundären Teil angeordnet sein. Insbesondere kann die Zwischenschicht auf einer ersten Seite dem primären Teil und auf einer zweiten, der ersten Seite entgegengesetzten, Seite dem sekundären Teil zugewandt sein (und ggf. den primären Teil und/oder den sekundären Teil berühren), so dass ein Sekundärüberschlag von elektrostatischer Ladung von dem primären Teil auf den sekundären Teil infolge einer Berührung des primären Teils durch einen Nutzer durch Ableitung von elektrostatischer Ladung von dem primären Teil über die Zwischenschicht hin zum sekundären Teil gedämpft oder vermieden wird.
  • Typischerweise besteht kein direkter Berührungskontakt zwischen dem primären Teil und dem sekundären Teil. Dies ist insbesondere bei einem beweglichen primären Teil vorteilhaft, um das primäre Teil relativ zu dem sekundären Teil in komfortabler Weise bewegen zu können. Der primäre Teil und der sekundäre Teil können jedoch auch in einem nicht-betätigten Zustand des primären Teils sich derart nah zueinander befinden, dass es zu einem Sekundärüberschlag von dem primären Teil auf das sekundäre Teil kommen könnte, wenn ein Nutzer den primären Teil berührt (auch ohne den primären Teil zu betätigen um eine Eingabe zu tätigen).
  • Der Berührungskontakt zwischen dem primären Teil und dem sekundären Teil kann bei Bereitstellung einer Zwischenschicht indirekt über die Zwischenschicht erfolgen. Dabei umfasst die Zwischenschicht einen leitfähigen Kunststoff.
  • Durch die Zwischenschicht mit leitfähigem Kunststoff können Sekundärüberschläge von dem primären Teil auf das sekundäre Teil vermieden oder zumindest substantiell gedämpft werden. Insbesondere kann die elektrostatische Ladung, die sich bei einer Berührung des primären Teils durch einen Nutzer auf dem primären Teil bildet, über die Zwischenschicht von dem primären Teil auf das sekundäre Teil abgeleitet werden. Die Ableitung kann dabei bereits bei einer Berührung des primären Teils durch einen Nutzer erfolgen, auch ohne eine Betätigung des primären Teils (z.B. ohne ein Drehen eines Drehknopfes oder ohne ein Verschieben eines Schiebereglers). Insbesondere kann die Ableitung von elektrostatischer Ladung aufgrund eines bestehenden (indirekten) Kontaktes zwischen dem primären Teil und dem sekundären Teil über die Zwischenschicht substantiell zeitgleich mit dem Berühren des primären Teils durch einen Nutzer erfolgen. Mit anderen Worten, das primäre Teil, das sekundäre Teil und die Zwischenschicht können derart angeordnet sein, dass bereits bei einem Berühren des primären Teils durch einen Nutzer ohne Betätigung des primären Teils die Zwischenschicht auf der ersten Seite das primäre Teil und auf der zweiten Seite das sekundäre Teil berührt. Somit ist ein zuverlässiger Schutz der ein oder mehreren Elektronik-Komponenten gewährleistet. Desweiteren bewirkt die Zwischenschicht mit leitfähigem Kunststoff typischerweise keine substantielle Abschirmung von elektromagnetischen Strahlen im RF-Bereich, so dass RF Anwendungen ermöglicht werden.
  • Die Zwischenschicht kann einen Kunststoff mit zumindest einem leitfähigen Additiv umfassen. Dabei kann das Additiv bevorzugt Karbonfasern, Leitruß und/oder Nanotubes umfassen. Desweiteren weist das Additiv in einem Querschnitt der Zwischenschicht, der von dem primären Teil zu dem sekundären Teil verläuft, bevorzugt eine Verteilung auf, die um 20%, 10% oder weniger von einer gleichmäßigen Verteilung abweicht. Mit anderen Worten, die Verteilung eines Additivs innerhalb der Zwischenschicht ist bevorzugt gleichmäßig. So kann eine zuverlässige Ableitung von elektrostatischer Ladung von dem primären Teil auf das sekundäre Teil gewährleistet werden.
  • Der leitfähige Kunststoff kann derart ausgelegt sein, dass ein Querwiderstand der Zwischenschicht mit steigender Spannung zwischen dem primären Teil und dem sekundären Teil sinkt. Beispielsweise kann die Zwischenschicht bei einer Spannung von 10V einen Widerstand von ca. 16kOhm und bei einer Spannung von 100V einen Widerstand von ca. 10kOhm aufweisen. Durch einen derartigen spannungsabhängigen Widerstand kann bewirkt werden, dass die Zwischenschicht sowohl eine zuverlässige Ableitung von elektrostatischer Ladung ermöglicht als auch eine möglichst geringe Abschirmung für RF-Strahlen aufweist.
  • Die Zwischenschicht kann derart zwischen dem primären Teil und dem sekundären Teil angeordnet sein, dass bedingt durch eine relativ erhöhte Permittivität oder dielektrische Leitfähigkeit εr der Zwischenschicht (im Vergleich zu der Umgebungsluft), Feldlinien eines elektrischen Feldes zwischen dem primären Teil und dem sekundären Teil (zumindest teilweise) durch die Zwischenschicht verlaufen. Insbesondere kann die Zwischenschicht derart zwischen dem primären Teil und dem sekundären Teil angeordnet sein, dass 80%, 90% oder mehr der Feldlinien des elektrischen Feldes durch die Zwischenschicht verlaufen. Alternativ oder ergänzend kann die Zwischenschicht derart zwischen dem primären Teil und dem sekundären Teil angeordnet sein, dass an der Zwischenschicht eine relativ starke Feldüberhöhung (relativ zu der Feldstärke an einem äußeren Rand der Zwischenschicht) auftritt. Insbesondere kann die Feldstärke in der Zwischenschicht um einen Faktor 5, 10 oder mehr höher sein als die Feldstärke am äußeren Rand der Zwischenschicht. Dabei verbindet der äußere Rand der Zwischenschicht die erste Seite der Zwischenschicht mit der zweiten Seite der Zwischenschicht. Alternativ oder ergänzend kann die Zwischenschicht derart zwischen dem primären Teil und dem sekundären Teil angeordnet sein, dass die Dichte von Feldlinien des elektrischen Feldes in der Zwischenschicht höher ist als die Dichte von Feldlinien des elektrischen Feldes an dem äußeren Rand der Zwischenschicht. Dabei kann die Dichte der Feldlinien in der Zwischenschicht um einen Faktor 5, 10 oder mehr höher sein als am äußeren Rand der Zwischenschicht. So kann eine zuverlässige Ableitung von elektrostatischer Ladung (ESD Strom) von dem primären Teil hin zum sekundären Teil über die Zwischenschicht sichergestellt werden. Desweiteren kann durch den elektrischen Widerstand der Zwischenschicht elektrische Energie der elektrostatischen Ladung in Wärme umgewandelt werden.
  • In einem Beispiel umfasst das primäre Teil einen Drehknopf mit einem Hohlraum. Dabei kann der Drehknopf um eine Drehachse gedreht werden. Die Zwischenschicht kann in einem solchen Fall einen flachen Ring bilden, der im Hohlraum des Drehknopfs und um die Drehachse des Drehknopfs angeordnet ist.
  • Die Zwischenschicht kann auf der zweiten Seite eine Oberfläche mit einer mittleren Rauheit relativ zu einem mittleren Verlauf der Oberfläche der zweiten Seite aufweisen. Dabei kann die mittlere Rauheit einen Wert von 5%, 10% oder mehr relativ zu dem mittleren Verlauf der Oberfläche der zweiten Seite aufweisen. Durch eine Rauheit der zweiten Seite können Spannungsüberhöhungen zwischen der Zwischenschicht und dem sekundären Teil bewirkt werden. So kann ein Abfluss von elektrostatischer Ladung von dem primären Teil auf das sekundäre Teil weiter verbessert werden.
  • Mit anderen Worten, der mittlere Verlauf der Oberfläche kann z.B. eine plane Fläche bzw. Ebene bilden. Der tatsächliche Verlauf der Oberfläche kann an unterschiedlichen Punkten von der planen Fläche bzw. Ebene in positiver Richtung (z.B. zum sekundären Teil hin) und/oder in negativer Richtung (z.B. vom sekundären Teil weg) abweichen. Beispielsweise kann ein Querschnitt durch die zweite Seite der Oberfläche der Zwischenschicht einen mittleren, lineare, Verlauf aufweisen, wobei der tatsächliche Verlauf des Querschnitts um den mittleren, linearen, Verlauf schwankt. Das Ausmaß der Schwankungen um den mittleren (linearen bzw. ebenen) Verlauf kann durch die mittlere Rauheit angezeigt werden. Die mittlere Rauheit entspricht dabei typischerweise der mittleren betragsmäßigen Abweichung des tatsächlichen Verlaufs der Oberfläche der zweiten Seite der Zwischenschicht von dem mittleren (linearen bzw. ebenen) Verlauf der der Oberfläche der zweiten Seite der Zwischenschicht. Alternativ zu der mittleren Rauheit kann die quadratische Rauheit als mittlere quadratische Abweichung des tatsächlichen Verlaufs der Oberfläche der zweiten Seite der Zwischenschicht von dem mittleren (linearen bzw. ebenen) Verlauf der der Oberfläche der zweiten Seite der Zwischenschicht definiert werden.
  • Wie bereits oben dargelegt, kann ein Abstand (z.B. ein minimaler Abstand) zwischen dem primären Teil und dem sekundären Teil bei einer Betätigung des primären Teils (d.h. beim Tätigen einer Eingabe an dem Gerät) unverändert bleiben. Des Weiteren können ein Abstand (z.B. ein minimaler Abstand) zwischen der Zwischenschicht und dem primären Teil und/oder ein Abstand (z.B. ein minimaler Abstand) zwischen der Zwischenschicht und dem sekundären Teil bei einer Betätigung des primären Teils unverändert bleiben (insbesondere gegenüber einem Abstand, der bei Nicht-Betätigung des primären Teils vorliegt). Mit anderen Worten, das primäre Teil, das sekundäre Teil und die Zwischenschicht können derart angeordnet sein, dass bei einer Betätigung des primären Teils (insbesondere während des gesamten Betätigungsvorgangs) ein (ggf. minimaler) Abstand zwischen dem primären Teil und der Zwischenschicht unverändert bleibt (insbesondere kann vor und während der Betätigung des primären Teils ein Berührungskontakt zwischen dem primären Teil und der Zwischenschicht bestehen); und/oder ein (ggf. minimaler) Abstand zwischen dem sekundären Teil und der Zwischenschicht unverändert bleibt (insbesondere kann vor und während der Betätigung des sekundären Teils ein Berührungskontakt zwischen dem sekundären Teil und der Zwischenschicht bestehen); und/oder ein (ggf. minimaler) Abstand zwischen dem primären Teil und dem sekundären Teil unverändert bleibt. Dies ist vorteilhaft, da so eine mechanische Beanspruchung des primären Teils, des sekundären Teils und/oder der Zwischenschicht reduziert werden kann.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein (elektronisches) Gerät, insbesondere ein Hausgerät, beschrieben, welches ein oder mehrere Elektronik-Komponenten und das in diesem Dokument beschriebene Bedienelement umfasst.
  • Es ist zu beachten, dass die in diesem Dokument beschriebenen Vorrichtungen und Systeme sowohl alleine, als auch in Kombination mit anderen in diesem Dokument beschriebenen Vorrichtungen und Systemen verwendet werden können. Desweiteren können jegliche Aspekte der in diesem Dokument beschriebenen Vorrichtung und Systemen in vielfältiger Weise miteinander kombiniert werden. Insbesondere können die Merkmale der Ansprüche in vielfältiger Weise miteinander kombiniert werden.
  • Im Weiteren wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher beschrieben. Dabei zeigen
    • Figur 1
    ein Blockdiagramm eines beispielhaften Hausgeräts (in Frontansicht)
    Figur 2
    eine Seitenansicht eines beispielhaften Bedienelements; und
    Figur 3
    beispielhafte Verläufe des Stroms bei einem Sekundärüberschlag.
  • Wie eingangs dargelegt, befasst sich das vorliegende Dokument mit der Bereitstellung eines Bedienelements für ein elektrisches und/oder elektronisches Gerät, durch das Sekundärüberschläge reduziert und Elektronik des Geräts geschützt werden kann. Desweiteren soll das Bedienelement eine möglichst geringe Abschirmung für elektromagnetische Strahlen im RF-Bereich aufweisen, um RF-Anwendungen des Geräts zu ermöglichen.
  • Fig. 1 zeigt ein Blockdiagramm eines beispielhaften Geräts 100, insbesondere eines Hausgeräts, wie z.B. einer Waschmaschine, einer Spülmaschine, eines Ofens, etc. Das Gerät 100 umfasst eine Bedienblende 102 und einen auf der Bedienblende 102 angeordneten Drehknopf 101, der es einem Nutzer des Geräts 100 ermöglicht, Eingaben zu tätigen (z.B. ein Programm eines Hausgeräts auszuwählen). Die Bedienblende 102 kann Teil des Gehäuses des elektronischen Geräts 100 sein. Der Drehknopf 101 und die Bedienblende 102 können zusammen als Bedienelement des elektronischen Geräts 100 betrachtet werden.
  • Der Drehknopf 101 kann allgemein als primäres Teil bzw. als primäres Bedienteil 101 des Bedienelements bezeichnet werden, das von einem Nutzer des Geräts 100 berührt wird, um eine Eingabe an das Gerät 100 zu tätigen bzw. um das Gerät 100 zu steuern. Das primäre Teil 101 ist häufig aus einem hoch leitfähigen Material Bei der Berührung kann elektrische Ladung von dem Nutzer auf das primäre Teil 101 des Bedienelements übergehen. Die Bedienblende 102 kann als sekundäres Teil bzw. als sekundäres Bedienteil des Geräts 100 betrachtet werden. Dabei kann es zu einem Sekundärüberschlag kommen, bei dem elektrische Ladung von den primären Teil 101 auf das sekundäre Teil 102 übertragen wird.
  • Zur Vermeidung eines ESD Sekundärüberschlags können die Bedienblende 102 bzw. das gesamte Gehäuse des Geräts 100 aus einem hoch leitfähigen Material (z.B. Metall) sein. Dies würde jedoch zu einer Abschirmung von elektromagnetischen Strahlen durch die Bedienblende 102 bzw. durch das Gehäuse führen, was nachteilig für RF Anwendungen ist. Alternativ können die Bedienblende 102 bzw. das Gehäuse aus einem hoch isolierenden Material (z.B. Kunststoff) ohne Verwendung von Metallteilen in der Nähe der Elektronik aufgebaut sein. Dies kommt jedoch typischerweise aus Gründen des Designs und/oder der Stabilität des Geräts 100 nicht in Frage. Es werden daher typischerweise mäßig leitfähige Materialien verwendet, um den Designanforderungen und den RF Anforderungen zu genügen. Diese Materialien können jedoch zu substantiellen Sekundärüberschlägen führen.
  • Fig. 2 zeigt ein Bedienelement 200 eines Geräts 100 in einer Seitenansicht. Das Bedienelement 200 umfasst ein primäres Teil 101 (z.B. einen Drehknopf, der um eine Rotationsachse 201 gedreht werden kann) und ein sekundäres Teil 102 (z.B. eine Bedienblende). Hinter dem sekundären Teil 102 befindet sich Elektronik 203 (z.B. ein oder mehrere Elektronik-Komponenten zur Auswertung einer am primären Teil 101 erfolgten Eingabe). Die Elektronik 203 könnte aufgrund eines Sekundärüberschlags auf das sekundäre Teil 102 beschädigt werden.
  • Das Bedienelement 200 umfasst weiter eine Zwischenschicht 202, die zwischen dem primären Teil 101 und dem sekundären Teil 102 des Bedienelements 200 angeordnet ist. Die Zwischenschicht 202 kann auf einer ersten Seite in Berührungskontakt mit dem primären Teil 101 stehen und kann auf einer (der ersten Seite entgegengesetzten) zweiten Seite in Berührungskontakt mit dem sekundären Teil 102 stehen. Desweiteren kann die Zwischenschicht 202 derart zwischen dem primären Teil 101 und dem sekundären Teil 102 angeordnet sein, dass die Feldlinien eines elektrischen Feldes 210 zwischen dem primären Teil 101 und dem sekundären Teil 102 (insbesondere eines elektrischen Feldes 210, das von einer elektrostatischen Aufladung des primären Teils 101 herrührt) durch die Zwischenschicht 202 verlaufen. Diese Bedingung kann dabei zumindest teilweise erfüllt sein, z.B. können 80%, 90% oder mehr der Feldlinien des elektrischen Feldes 210 durch die Zwischenschicht 202 verlaufen.
  • Die Zwischenschicht 202 kann einen Kunststoff umfassen, der leitfähige Additive umfasst. Mit anderen Worten, die Zwischenschicht 202 kann einen leitfähigen Kunststoff umfassen. Beispielhafte leitfähige Additive sind Materialien wie z.B. Karbonfasern (z.B. mit einer Konzentration von 8%), Leitruß und/oder Nanotubes z.B. ULTRAFORM® N2320 C SCHWARZ 110 POLYACETAL.
  • Die leitfähigen Additive können die Eigenschaften von Kunststoffen derart verändern, dass die Ladung eines ESD Sekundärüberschlags nicht über eine Luftstrecke zwischen dem primären Teil 101 und dem sekundären Teil 102 bzw. entlang der Oberfläche der Zwischenschicht 202 fließt, sondern in der Zwischenschicht 202 geleitet wird. Dabei sind die leitfähigen Additive derart einstellbar, dass die Zwischenschicht 202 für relativ hohe Spannungen relativ niederomig und für relativ kleine Spannungen relativ hochohmig ist. Als Folge daraus bewirkt die Zwischenschicht 202 keine substantielle Dämpfung von elektromagnetischen Strahlen im RF Bereich. Anderseits kann Ladung von dem primären Teil 101 ohne Generierung eines substantiellen Stromschlags durch die Zwischenschicht 202 hindurch zum sekundären Teil 102 und ggf. von dort zu Ground (GND) bzw. Masse geleitet werden. Dabei wird der Maximalstrom vom primären Teil 101 zum sekundären Teil 102 durch den Wiederstand der Zwischenschicht 202 begrenzt.
  • Fig. 3 zeigt beispielhafte Verläufe 311, 312 des Stroms 302 über die Zeit 301 bei einer Entladung des primären Teils 101 auf das sekundäre Teil 102. Bei dem Verlauf 311 erfolgt ein Sekundärüberschlag über eine Luftschicht zwischen dem primären Teil 101 und dem sekundären Teil 102. Dieser Sekundärüberschlag weist signifikante Stromspitzen auf, durch die die Elektronik 203 beeinträchtigt werden kann. Der Verlauf 312 zeigt die Entladung über eine Zwischenschicht 202 mit leitfähigem Kunststoff. Es ist ersichtlich, dass signifikante Stromspitzen und die damit verbundene Gefährdung der Elektronik 203 vermieden werden können.
  • Der in diesem Dokument beschriebene Aufbau eines Bedienelements 200 für ein elektronisches Gerät 100 ermöglicht es somit, die Gefährdung der Elektronik 203 des elektronischen Geräts 100 durch Sekundärüberschläge zu vermeiden. Dabei werden RF Anwendungen durch das Bedienelement 200 nicht beeinträchtigt.
  • Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die gezeigten Ausführungsbeispiele beschränkt. Insbesondere ist zu beachten, dass die Beschreibung und die Figuren nur das Prinzip der vorgeschlagenen Verfahren, Vorrichtungen und Systeme veranschaulichen sollen.

Claims (10)

  1. Bedienelement (200) für ein Gerät (100), das ein oder mehrere Elektronik-Komponenten (203) umfasst, wobei das Bedienelement (200) umfasst,
    - ein elektrisch leitendes primäres Teil (101), das eingerichtet ist, durch einen Nutzer des Geräts (100) betätigt zu werden, um eine Eingabe an das Gerät (100) zu tätigen;
    - ein elektrisch leitendes sekundäres Teil (102), das zwischen den ein oder mehreren Elektronik-Komponenten (203) des Geräts (100) und dem primären Teil (101) angeordnet ist; wobei das sekundäre Teil (102) eine Bedienblende oder ein Gehäuse des Geräts (100) ist; und
    - eine Zwischenschicht (202), die einen leitfähigen Kunststoff umfasst und die auf einer ersten Seite dem primären Teil (101) und auf einer zweiten, der ersten Seite entgegengesetzten, Seite dem sekundäre Teil (102) zugewandt ist, so dass ein Sekundärüberschlag von elektrostatischer Ladung von dem primären Teil (101) auf den sekundären Teil (102) infolge einer Berührung des primären Teils (101) durch einen Nutzer durch Ableitung von elektrostatischer Ladung von dem primären Teil (101) über die Zwischenschicht (202) hin zum sekundären Teil (102) gedämpft oder vermieden wird, dadurch gekennzeichnet, dass das primäre Teil (101) ein Drehknopf oder ein Schieberegler ist.
  2. Bedienelement (200) gemäß Anspruch 1, wobei
    - die Zwischenschicht (202) einen Kunststoff mit zumindest einem leitfähigen Additiv umfasst; und
    - das Additiv insbesondere Karbonfasern, Leitruß und/oder Nanotubes umfasst.
  3. Bedienelement (200) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei
    - das primäre Teil (101) derart ist, dass es durch einen Nutzer für eine Eingabe bewegt, insbesondere gedreht, werden kann; und/oder
    - das sekundäre Teil (102) relativ zu den ein oder mehreren Elektronik-Komponenten (203) des Geräts (100) eine feste Position aufweist.
  4. Bedienelement (200) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei
    - das primäre Teil (101) ein Drehknopf mit einem Hohlraum ist;
    - der Drehknopf um eine Drehachse (201) gedreht werden kann; und
    - die Zwischenschicht (202) einen flachen Ring bildet, der im Hohlraum des Drehknopfs und um die Drehachse (201) des Drehknopfs angeordnet ist.
  5. Bedienelement (200) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei
    - das primäre Teil (101) eine höhere elektrische Leitfähigkeit aufweist als das sekundäre Teil (102); und/oder
    - das primäre Teil (101) aus Edelstahl ist.
  6. Bedienelement (200) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das sekundäre Teil (102) mit Masse gekoppelt ist, um elektrische Ladung abzuleiten.
  7. Bedienelement (200) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Gerät (100) ein Hausgerät, insbesondere ein Haushaltsgerät, ist
  8. Bedienelement (200) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das primäre Teil (101), das sekundäre Teil (102) und die Zwischenschicht (202) derart angeordnet sind, dass bei einer Betätigung des primären Teils (101)
    - ein Abstand zwischen dem primären Teil (101) und der Zwischenschicht (202) unverändert bleibt;
    - ein Abstand zwischen dem sekundären Teil (102) und der Zwischenschicht (202) unverändert bleibt; und/oder
    - ein Abstand zwischen dem primären Teil (101) und dem sekundären Teil (102) unverändert bleibt.
  9. Bedienelement (200) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das primäre Teil (101), das sekundäre Teil (102) und die Zwischenschicht (202) derart angeordnet sind, dass bereits bei einem Berühren des primären Teils (101) durch einen Nutzer ohne Betätigung des primären Teils (101) die Zwischenschicht (202) auf der ersten Seite das primäre Teil (101) und auf der zweiten Seite das sekundäre Teil (102) berührt.
  10. Gerät (100), welches umfasst,
    - ein oder mehrere Elektronik-Komponenten (203); und
    - ein Bedienelement (200) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche.
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