EP4381602A1 - Bedienvorrichtung und verfahren zum bereitstellen von wenigstens einem steuersignal für ein haushaltsgerät - Google Patents

Bedienvorrichtung und verfahren zum bereitstellen von wenigstens einem steuersignal für ein haushaltsgerät

Info

Publication number
EP4381602A1
EP4381602A1 EP22748001.9A EP22748001A EP4381602A1 EP 4381602 A1 EP4381602 A1 EP 4381602A1 EP 22748001 A EP22748001 A EP 22748001A EP 4381602 A1 EP4381602 A1 EP 4381602A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
magnetic field
rotary knob
rotary
manual actuation
field sensors
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.)
Pending
Application number
EP22748001.9A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Florian Forster
Andreas Marbach
Michael Reindl
Ingo Vormann
Ernst Wurnitsch
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.)
BSH Hausgeraete GmbH
Original Assignee
BSH Hausgeraete GmbH
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by BSH Hausgeraete GmbH filed Critical BSH Hausgeraete GmbH
Publication of EP4381602A1 publication Critical patent/EP4381602A1/de
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03K—PULSE TECHNIQUE
    • H03K17/00—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
    • H03K17/94—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the way in which the control signals are generated
    • H03K17/965—Switches controlled by moving an element forming part of the switch
    • H03K17/97—Switches controlled by moving an element forming part of the switch using a magnetic movable element
    • 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
    • F24C7/083—Arrangement or mounting of control or safety devices on ranges, e.g. control panels, illumination on tops, hot plates
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03K—PULSE TECHNIQUE
    • H03K2217/00—Indexing scheme related to electronic switching or gating, i.e. not by contact-making or -breaking covered by H03K17/00
    • H03K2217/94—Indexing scheme related to electronic switching or gating, i.e. not by contact-making or -breaking covered by H03K17/00 characterised by the way in which the control signal is generated
    • H03K2217/94057—Rotary switches
    • H03K2217/94068—Rotary switches with magnetic detection

Definitions

  • the invention relates to a method for providing at least one control signal for a household appliance, for which purpose an operating device has a rotary knob, a surface of a component designed to hold the rotary knob, magnetic field sensors and a control unit coupled in terms of signals to the magnetic field sensors for providing the at least one control signal for the household appliance, wherein the rotary knob provides a permanent magnetic field with different magnetic flux densities in the circumferential direction around the axis of rotation in a ring area surrounding a rotary axis of the rotary knob, wherein the permanent magnetic field in the ring area has at least one magnetic field component parallel to the axis of rotation, the permanent magnetic field in the ring area in the at the Surface held state of the rotary knob extends towards the surface, wherein the magnetic field sensors detect the permanent magnetic field and depending on this ready sensor signals llen.
  • the invention also relates to an operating device for a household appliance, with a rotary knob, a surface of a component designed to hold the rotary knob, magnetic field sensors and a control unit coupled in terms of signals to the magnetic field sensors for providing at least one control signal for the household appliance, the rotary knob being designed in to provide a ring area surrounding an axis of rotation of the rotary knob with a permanent magnetic field with different magnetic flux densities in the circumferential direction around the axis of rotation, the permanent magnetic field in the ring area having at least one magnetic field component parallel to the axis of rotation, the permanent magnetic field in the ring area moving in the direction when the rotary knob is held on the surface extends to the surface, wherein the magnetic field sensors are arranged to detect the permanent magnetic field and provide sensor signals depending thereon.
  • the invention also relates to a household appliance with an operating device.
  • control devices which have a control knob, in particular a rotary knob, which can be detached from a surface or control element receptacle and reattached without destroying it.
  • Such rotary toggles are often held on the surface by means of magnetic holding forces.
  • Operating devices with rotary knobs are used in household appliances such as hobs for preparing food, ovens, but also dishwashers, washing machines, tumble dryers or the like.
  • the rotary toggle can be designed in such a way that it can only be rotated in addition to being placed on or removed from the surface.
  • a specific setting for a function of the household appliance can be achieved by manually actuating the rotary knob.
  • this can be the selection of a cooking zone, a power setting of a selected cooking zone and/or the like.
  • a rotary knob has an annular permanent magnet arrangement which can be rotated about an axis of rotation of the rotary knob when the rotary knob is actuated manually.
  • Three Hall sensors are arranged opposite the permanent magnet arrangement, which are essentially fixed in terms of their position and which can detect the magnetic field of the ring-shaped permanent magnet arrangement and can provide sensor signals depending on this. The signals are to be evaluated by means of an evaluation unit in order to be able to determine whether the rotary toggle has been turned.
  • the invention is therefore based on the object of improving the evaluation of a manual actuation of the rotary knob, in particular with regard to different types of manual actuation, and consequently in particular of improving a generic method, a generic operating device and a generic household appliance.
  • the invention proposes in particular that the sensor signals are evaluated in such a way that a first type of manual actuation of the rotary knob is determined, the sensor signals of the same magnetic field sensors also being evaluated in such a way that at least a second type of manual Actuation of the rotary knob is determined, wherein the at least one control signal is determined at least depending on one of the specific types of manual actuation of the rotary knob.
  • the invention proposes in particular that the control unit has a first evaluation unit, which is designed to evaluate the sensor signals and thereby to determine a first type of manual actuation of the rotary knob, the control unit having at least one second evaluation unit, which is designed to evaluate the sensor signals of the same magnetic field sensors and thereby determine a second type of manual actuation of the rotary knob, the control unit also being designed to determine the at least one control signal at least as a function of one of the specific types of manual actuation of the rotary knob.
  • the invention proposes in particular that the operating device be designed according to the invention.
  • the invention is based, among other things, on the idea that separate sensors adapted for different types of manual actuation of the rotary knob can be avoided by evaluating the sensor signals of the magnetic field sensors, in particular all sensor signals relating to a rotary knob.
  • the invention uses the knowledge that the sensor signals can already contain information relating to the different types of manual actuation. This information can be determined by means of an adapted evaluation in order to be able to determine the respective type of manual actuation based thereon.
  • the invention in particular no longer requires separate, spatially separate groups of sensors in order to be able to determine different types of manual actuation of the rotary knob.
  • the rotary toggle can preferably be releasably connected to the surface.
  • the rotary toggle is connected to the surface in such a way, but preferably not in a rotationally fixed manner, that it cannot be removed from the surface.
  • the type of manual actuation of the rotary toggle can be, for example, rotating the rotary toggle when held on the surface, tilting the rotary toggle when held on the surface, placing the rotary toggle on the surface and/or removing the rotary toggle from the surface if the rotary toggle can be releasably connected to the surface, and/or the like.
  • the rotary toggle has at least partially an essentially cylindrical structure, wherein an outer diameter of the rotary toggle can advantageously be greater than a height of the rotary toggle along its axis of rotation.
  • the rotary toggle can have a disc-shaped outer contour, for example.
  • the rotary toggle can of course be releasably connected to the surface by means of mechanical connecting means, for example by the rotary toggle having a pin or bolt that can be inserted into a receiving opening in the surface or component.
  • the receiving opening can also be provided, for example, by a connection unit arranged on the surface.
  • the connection unit can be connected to the surface, in particular detachably.
  • the rotary toggle is preferably held on the surface of the component of the household appliance by means of magnetic force. This can be provided as an alternative or in addition to the connection unit. This makes it possible in a simple manner to remove the rotary toggle from the surface or to place it on the surface.
  • the rotary toggle can be placed on a mechanical element in the form of a pin or bolt, which is fastened to the surface.
  • a holding force can be achieved here, for example, by a releasably latching mechanical connection.
  • This also makes it possible to hold the rotary toggle on the surface in a detachable manner.
  • further configurations or combinations are also possible with regard to the detachable or non-detachable holding of the rotary toggle on the surface, in particular in the sense of a kinematic reversal.
  • the considerations for the rotary toggle held releasably on the surface also apply equally to a rotary toggle held non-destructively releasably on the surface.
  • the component that provides the surface for holding the rotary toggle is preferably a component of the operating device.
  • it can also be a component of the household appliance, for example, and can be arranged on a housing of the household appliance or integrated into it.
  • it can also be a separate component which itself can be mechanically connected or is connected to the household appliance.
  • the component is preferably part of the household appliance, but at least of the operating device.
  • it can also be a separate component which is connected, for example, to the housing, in particular in the area of an outside of the housing.
  • the component can of course also be integrated into a housing of the household appliance.
  • the component can be designed, for example, as a flat, planar component, which is preferably designed like a plate.
  • the surface is particularly advantageously non-curved.
  • the component can preferably have a material which, as far as possible, does not affect the permanent magnetic field of the rotary knob when it is placed on the surface or when it is held.
  • the magnetic field sensors can also reliably detect the permanent magnetic field of the rotary knob when the magnetic field sensors detect the permanent magnetic field through the component. This is provided, for example, when the magnetic field sensors are arranged on the component side opposite to the rotary toggle held on the surface. So while the rotary knob can be arranged on the outside of the household appliance, the corresponding magnetic field sensors on the inside in relation to the household appliance, especially in relation to a housing of the household appliance.
  • Manual actuation of the rotary knob causes the rotary knob to move relative to the surface.
  • the surface and the component are preferably in a predetermined unchanged position at least during the manual actuation of the rotary knob. This preferably also applies to the magnetic field sensors.
  • the movement of the rotary knob and a change brought about by this when the permanent magnetic field of the rotary knob is detected by the magnetic field sensors can therefore be determined by evaluating the sensor signals from the magnetic field sensors.
  • the magnetic field sensors can be formed, for example, by suitable coils, Hall sensors and/or the like.
  • the magnetic field sensors are preferably of essentially the same design.
  • the magnetic field sensors are coupled in terms of signals to a control unit, for example by the magnetic field sensors being electrically connected to the control unit.
  • the control unit is preferably an electronic control unit that can at least partially have an electronic hardware circuit and/or a computer unit that can be controlled by a computer program.
  • the control unit is designed to evaluate the sensor signals provided by the magnetic field sensors and to provide at least one control signal for the household appliance depending on the evaluation. A desired control functionality of the household appliance in relation to an element of the household appliance to be controlled can be achieved with the control signal.
  • the element to be controlled can be, for example, the control of a cooking zone heater on the hob.
  • this can be, for example, an oven heater, a fan and/or the like.
  • the magnetic field sensors can be mechanically coupled to the component, in particular to its surface.
  • the magnetic field sensors are particularly advantageously mechanically connected to the component.
  • the magnetic field sensors are preferably arranged essentially on a circle, the center of which corresponds approximately to the axis of rotation of the rotary toggle when it is held on the surface, in particular when the rotary toggle is not manually actuated.
  • the magnetic field sensors can be arranged equidistantly in relation to the center point.
  • the magnetic field sensors are preferably arranged essentially within the ring area. Particularly the magnetic field sensors are advantageously arranged essentially equidistantly in the circumferential direction. Depending on requirements, however, this can also be provided differently.
  • the control signal is preferably an electronic control signal.
  • the control signal can serve to control an electronic switching means or control means, by means of which the desired element to be controlled can assume the desired operating state.
  • the rotary toggle When held on the surface, the rotary toggle can be rotated about the axis of rotation, for example.
  • the rotary knob can be tilted relative to the axis of rotation.
  • the rotary toggle provides the permanent magnetic field in an annular area surrounding the axis of rotation of the rotary toggle.
  • one or more permanent magnets can be arranged in the ring area.
  • the permanent magnetic field has at least one magnetic field component parallel to the axis of rotation.
  • the permanent magnetic field of the rotary knob is aligned essentially completely parallel to the axis of rotation.
  • the permanent magnetic field extends in the ring area in the direction towards the surface when the rotary toggle is held on the surface. As a result, it can be detected particularly well by the magnetic field sensors. Depending on the detection of the permanent magnetic field, the magnetic field sensors provide the corresponding sensor signals.
  • the permanent magnetic field is provided with different magnetic flux densities in the circumferential direction around the axis of rotation or with magnetic flux densities that differ in succession from one another in the circumferential direction around the axis of rotation, in particular, for example, opposite magnetic polarities.
  • the number of deviating or changing magnetic flux densities or magnetic polarity changes can be selected as required. At least four different magnetic flux densities are preferably provided. Depending on requirements, however, the number of different magnetic flux densities can also be chosen to be almost arbitrarily large. For this purpose, for example, a ring-shaped magnet can be provided which has the appropriate number of magnetic flux density changes or magnetic poles provides.
  • the annular area includes an annular space in which the permanent magnetic field is particularly preferably provided.
  • the annular space preferably not only extends to the surface, but can also extend through the surface, in particular into an area in which the magnetic field sensors are arranged. This makes it possible to detect the permanent magnetic field through the component by means of the magnetic field sensors.
  • the control unit includes a first evaluation unit, which is designed to evaluate the sensor signals in such a way that the first type of manual actuation of the rotary toggle can be determined as a result.
  • the evaluation unit is preferably coupled in terms of signals to all magnetic field sensors and is designed to be able to determine a specific, predetermined first type of manual actuation of the rotary knob based on the sensor signals.
  • the first evaluation unit can be designed to determine rotation of the rotary knob.
  • the first evaluation unit can be designed to determine whether the rotary toggle is placed on or removed from the surface if it is arranged detachably on the surface.
  • the evaluation unit can also be designed to be able to determine a tilting of the rotary toggle when it is held on the surface.
  • the first evaluation unit is therefore designed to be appropriately adapted.
  • the first evaluation unit can provide one or more corresponding evaluation signals, which can be processed by the control unit.
  • the control unit also includes a second evaluation unit, which is designed to evaluate the sensor signals of the same magnetic field sensors in such a way that the second type of manual actuation of the rotary toggle can be determined as a result.
  • the same considerations as for the first evaluation unit preferably apply to the at least one second evaluation unit.
  • the evaluation units do not need to take all sensor signals into account in the evaluation in order to determine the respective type of manual actuation. Provision can be made, for example, for only a predetermined number of sensor signals to be taken into account during the evaluation.
  • the number of sensor signals taken into account can vary during evaluation. Sensor signals provided by the magnetic field sensors are preferably evaluated essentially simultaneously by the evaluation units. However, it can also be provided that the sensor signals of a predetermined period of time are taken into account for the evaluation, for example if sensor signals are at least partially transmitted in time-division multiplex or the like.
  • the control unit can then determine the at least one control signal at least as a function of one of the specific types of manual actuation of the rotary knob, for which purpose the control unit can preferably take this evaluation signal into account.
  • the type of manual actuation can be determined with a single sensor group made up of magnetic field sensors by targeted specific evaluation of the sensor signals of the magnetic field sensors, in particular all sensor signals of the magnetic field sensors.
  • the effort in relation to sensors and also in relation to the rotary knob can be reduced.
  • the reliability can be improved.
  • the invention enables improved resolution, in particular with regard to turning and/or tilting of the rotary knob.
  • the sensor signals are generated specifically for the type of actuation. This means that the sensor signals are recorded specifically for a respective type of manual actuation. As a rule, therefore, such sensor signals cannot be used to determine several types of manual actuation. Therefore, the prior art - in contrast to the invention - also uses specific sensor systems for the respective type of manual actuation.
  • a Fourier transformation of at least some of the sensor signals is carried out during the evaluation.
  • the Fourier transformation is preferably carried out for all of the sensor signals.
  • the Fourier transformation is carried out separately for each of the sensor signals.
  • the Fourier transformation is not carried out for a temporal signal but for a spatial or position-dependent signal set.
  • the transformed sensor signals can then be processed further in a suitable manner, in particular by the respective evaluation unit, in order to determine the type of manual actuation.
  • the corresponding evaluation unit can use a transformation value of the sensor signals to determine whether the rotary toggle is held on the surface or not.
  • the other types of manual actuation of the rotary knob can also be determined in a corresponding manner. This creates a reliable, simple possibility of evaluation in order to be able to determine the type of manual actuation of the rotary knob.
  • a set of approximately simultaneously sampled individual sensor signals for the Fourier transformation be used as the signal to be transformed, ie preferably no time-dependent signal.
  • not all spectral components of the Fourier transform need to be calculated when calculating the Fourier transform, especially if this is not necessary for the evaluation by the evaluation units, in particular to determine the type of manual actuation. As a result, the procedure can be optimized. The spectral components of the Fourier transform to be calculated can therefore be specified, for example, depending on the requirement during evaluation.
  • the Fourier transformation can be carried out using a suitable computer unit and/or a suitable hardware circuit. It has proven to be particularly advantageous if the sensor signals are digitized and a numerical Fourier transformation, in particular an FFT (Fast Fourier Transformation), is carried out, for example by means of the computer unit.
  • a digital Fourier transformation DFT
  • DFT digital Fourier transformation
  • a turning angle, a turning time and/or the like is determined and a desired setting value for a function of the household appliance is determined from this value.
  • This can be taken into account by the control unit when determining the at least one control signal.
  • further combinations of these can also be provided.
  • a tilting of the rotary toggle for example, it can be determined in which direction the toggle is tilted. This can additionally be taken into account for the provision of the at least one control signal. This can result, for example, in which cooking zone of a hob should be activated or deactivated.
  • other functions can also be controlled in this way.
  • the rotary toggle is detachably held on the surface by means of magnetic force.
  • a simple arrangement of the rotary toggle on the surface and a simple removal of the rotary toggle from the surface can be achieved in this way.
  • it is possible to provide a substantially continuous smooth surface so cleaning of the surface can be facilitated.
  • a smooth surface makes it possible to largely avoid the accumulation of dirt in areas that are difficult to access.
  • Holding by means of magnetic force can be achieved in that one or more further permanent magnets, in particular central magnets, can be provided in the area of the axis of rotation in the magnetic field or also at the corresponding point on the surface.
  • electromagnets can also be provided here, in particular if they are provided on the household appliance side. As a result, not only can a large holding force be achieved, but also reliable positioning of the rotary knob. Mechanical connecting parts can be largely saved.
  • All sensor signals are preferably evaluated to determine the type of manual actuation of the rotary knob.
  • the focus here is therefore in particular on the magnetic field sensors, which are arranged accordingly and are therefore assigned to the rotary knob.
  • all sensor signals are added during the evaluation in order to determine the type of actuation.
  • the addition can also take place for sensor signals that have already been at least partially processed, for example for Fourier-transformed sensor signals or the like.
  • the addition function enables an evaluation signal to be provided in a simple manner by a respective evaluation unit, which, for example, enables the rotary toggle to be placed on the surface or the rotary toggle to be removed from the surface.
  • this can also be carried out in further evaluations, in particular in order to be able to determine other types of actuation, for example turning the rotary knob, tilting the rotary knob and/or the like.
  • the addition of the sensor signals can be provided either before or after the Fourier transformation is carried out or without a Fourier transformation being carried out.
  • each sensor signal is multiplied by a position-specific weighting factor and/or a weighting factor specific to the type of manual actuation.
  • the weighting factor can be formed by a complex number or a complex value. It can be taken into account that the magnetic field sensors are fixed at specific positions. The weighting factor can be provided according to these positions.
  • a weighting factor is additionally provided by a specific evaluation unit, which is provided specifically for the evaluation unit and depends on which type of manual actuation is to be determined with the respective evaluation unit.
  • a separate evaluation is carried out for each type of manual actuation.
  • separate evaluation units can be provided, which are designed specifically adapted for determining a respective manual actuation of the rotary knob.
  • a correspondingly designed evaluation unit is provided for each desired type of manual actuation.
  • the respective evaluation unit then supplies at least one corresponding evaluation signal.
  • the respective evaluation unit can also do more deliver as an evaluation signal.
  • the magnetic field sensors are designed to exclusively detect a magnetic field aligned parallel to the axis of rotation. In this way, the functionality and the sensibility in relation to the invention can be further improved.
  • Hall sensors that are positioned in a correspondingly aligned manner in relation to the ring area are particularly advantageous for this purpose.
  • the Hall sensors can be arranged, for example, on a suitable printed circuit board, which is arranged opposite the surface in relation to the component.
  • the magnetic field sensors can be arranged one after the other in the ring area, for example. They are preferably arranged one after the other equidistantly from one another.
  • the magnetic field sensors are preferably positioned at the same distance with respect to the axis of rotation of the rotary knob in the surface-held state.
  • the magnetic toggle be designed to be actuated manually in at least two different ways, with the control unit having a respective evaluation unit for each of the at least two types of manual actuation, with the respective evaluation unit being designed to specifically only process the sensor signals evaluate in relation to the respective type of manual operation.
  • This refinement makes it possible to provide additional evaluation units, as required, which evaluate the same sensor signals, but in order to be able to determine different types of manual actuation. This means that if a desired adjustment is required in relation to the determination of a type of manual actuation, only a corresponding specific evaluation unit needs to be provided, which evaluates the same sensor signals. Contrary to the state of the art, it is therefore no longer necessary to adjust the sensors accordingly.
  • a number of the different magnetic flux densities is different from a number of the magnetic field sensors.
  • a number of different magnetic flux density pairs can be different from a number of magnetic field sensors.
  • a flux density pair can, for example, have a first specifiable flux density value, for example a maximum local magnetic flux density.
  • the flux density pair can also have, for example, a second specifiable flux density value, for example a minimum local magnetic flux density.
  • the number of different magnetic flux densities can in particular relate to a number of local maxima and/or local minima.
  • the rotary knob provides only three, four, five or six different magnetic flux density pairs.
  • two or three different magnetic flux density pairs can preferably be provided, for example.
  • the number of magnetic flux density pairs is greater than the number of magnetic field sensors. Depending on requirements, this can be selected accordingly. The reliability of the evaluation can be increased as a result.
  • the magnetic field sensors are advantageously arranged one after the other in the circumferential direction around the axis of rotation. This relates in particular to the fact that the rotary toggle is held in the specified position on the surface when it is not tilted.
  • the magnetic field sensors are preferably arranged on a corresponding circular line.
  • the magnetic field sensors are preferably arranged equidistantly in the circumferential direction. This makes it possible to be able to detect a large number of different types of manual actuation. At the same time, the expense for the sensors can be kept low overall.
  • FIG. 1 shows a schematic perspective plan view of a printed circuit board with magnetic field sensors as part of an operating device for a hob for household applications
  • FIG. 2 shows a schematic sectional view of a rotary toggle of the operating device arranged on a surface of a component of the hob according to FIG. 1 ,
  • FIG. 3 shows a schematic diagram of signal processing of the magnetic field sensors according to FIGS. 1 and 2 in order to determine a type of manual actuation of the rotary toggle according to a first embodiment
  • 4 shows a schematic representation of the arrangement of the magnetic field sensors for determining weight factors
  • 5 shows a schematic diagram representation of a first evaluation signal of a first evaluation unit for determining whether the rotary toggle is placed on the surface
  • FIG. 6 shows a schematic diagram like FIG. 5, in which a second evaluation signal of a second evaluation unit is shown in order to determine a tilting of the rotary knob
  • FIG. 7 shows a schematic diagram like FIG. 6, in which the output signal of the second evaluation unit indicates a direction of tilting of the rotary knob
  • FIG. 8 shows a schematic diagram like FIG. 5, in which an angle-dependent flux density profile of the magnetic permanent magnet field in the ring area is shown by means of a graph, which is used to determine the rotation of the rotary knob,
  • FIGS. 9 shows a schematic perspective exploded view of the rotary toggle according to FIGS. 1 and 2,
  • Fig. 10 is a schematic diagram representation like Fig. 8 showing the determination of manual rotation of the rotary knob.
  • FIG. 11 shows a schematic diagram like FIG. 3 for signal processing based on the use of a Fourier transformation
  • FIG. 12 shows a first evaluation of the sensor signals of the magnetic field sensors in a schematic diagram representation based on the processing according to FIG. 3 or 11 in order to determine whether the rotary toggle is turned
  • Fig. 15 is a schematic perspective view of the hob with the
  • FIG. 15 shows a cooking appliance or hob 1 in a schematic perspective representation, which here represents a household appliance.
  • the household appliance can also be an oven, a steamer, a microwave oven, but also a dishwasher, a washing machine, a tumble dryer or the like.
  • the hob 1 has a hob plate 10 on which cooking zones 4, 5, 6, 7 are formed.
  • the hob 1 also has an operating device 2 .
  • the operating device 2 has a rotary knob 3 and a surface 8 of a component 9 of the household appliance 1 designed to hold the rotary knob 3 .
  • the component 9 is designed as a glass ceramic window.
  • the component 9 is therefore designed essentially like a plate and is firmly connected to the hob plate 10 .
  • the component 9 has an outside that provides the surface 8 .
  • the component 9 has an inner side 19, which will be explained in more detail below.
  • the rotary toggle 3 can be placed on the surface 8 in a non-destructive, detachable manner and removed again.
  • the rotary toggle 3 is designed approximately in the shape of a disc or like a cylinder.
  • the underside of the rotary toggle 3 facing the surface 8 is designed or shaped in such a way that the rotary toggle 3 can be tilted and rotated by manual actuation when it is arranged on the surface 8 .
  • An operating function of the hob 1 can be selected and/or set by a relative movement of the rotary toggle 3 in the state arranged on the surface 8 in relation to the surface 8 .
  • Such a relative movement of the rotary toggle 3 can be, for example, a rotary movement of the rotary toggle about an axis of rotation 14 of the rotary toggle 3 .
  • a tilting movement relative to the surface 8 can also be provided.
  • the operating device 2 also preferably includes an electronic display field (not shown), which can form a coherent and thus uninterrupted area with the surface 8, for example.
  • radiant heaters, induction heaters and/or the like can be arranged as elements to be controlled in order to be able to heat cookware that can be arranged on one of the cooking zones 4, 5, 6, 7 as desired.
  • the operating device 2 is connected to a control unit 12, which provides the corresponding control signals for the cooking zones 4 to 7, so that a desired heat output can be set on the respective cooking zones 4 to 7 depending on a desired setting that can be made using the rotary knob 3 can.
  • Corresponding control elements can be provided for this purpose, but this is not shown in the figures.
  • FIG. 2 shows the operating device 2 in a schematic sectional view. It can be seen from FIG. 2 that the rotary toggle 3 is placed on the surface 8 of the glass ceramic window 9 .
  • the rotary knob 3 has a central magnet 21 on the rotary knob side, which in the attached state is opposite a central magnet 20 arranged in the region of the inside 19 .
  • the central magnets 21, 20 are used to hold the rotary knob 3 in the desired position, so that a desired setting on the hob 1 can be made by manually actuating the rotary knob 3.
  • the rotary toggle 3 is not placed directly on the surface 8 but instead on a holding unit 23 which in turn is connected to the surface 8 . In the present embodiment, this connection is detachable.
  • the rotary toggle 3 is placed on the holding unit 23 .
  • the holding unit 23 can also have a central magnet 24 which can further support the holding function of the rotary toggle 3 .
  • the central magnets are arranged approximately concentrically to the axis of rotation 14 .
  • the rotary toggle 3 provides a permanent magnetic field in an annular region 15 surrounding the axis of rotation 14 of the rotary toggle 3 .
  • the permanent magnetic field is a ring-shaped permanent magnet 22 is provided, which essentially has a circular ring-shaped structure.
  • the permanent magnetic field is provided in such a way that the permanent magnetic field essentially has a magnetic field component parallel to the axis of rotation 14 . It extends in the annular area 15 when the rotary toggle 3 is held on the surface 8 in the direction of the surface 8.
  • the permanent magnetic field has three alternating maxima of the magnetic flux density and three minima of the magnetic flux density in the circumferential direction. In alternative configurations, this number can also be selected differently. However, the number is preferably more than two.
  • the printed circuit board 11 is arranged opposite the inner side 19 and in this embodiment surrounds the central magnet 20 .
  • the printed circuit board 11 carries eight magnetic field sensors 13, which are essentially arranged in the ring area 15, so that they can detect the permanent magnetic field of the permanent magnet 22 of the rotary toggle 3, in particular when placed on the surface 8, as well as possible.
  • the rotary toggle 3 provides the permanent magnetic field in the circumferential direction around the axis of rotation 14 with successively different magnetic field strengths.
  • the magnetic field sensors 13 detect the magnetic field and provide corresponding sensor signals 25 in particular depending on the detection of the permanent magnetic field in the ring area 15 .
  • the operating device 2 also includes evaluation units 29, 30, 31, with each of the evaluation units 29, 30, 31 receiving all sensor signals 25, among other things, as input signals.
  • Each of the evaluation units 29, 30, 31 supplies a respective evaluation signal 32, 33, 34 (FIG. 3), which is explained in more detail below.
  • the operating device 2 comprises eight magnetic field sensors 13, which are equidistantly spaced on a circular line to adjacent magnetic field sensors 13 (Fig. 4). Furthermore, the magnetic field sensors 13 are arranged on the printed circuit board 11 at approximately the same distance from the axis of rotation 14 .
  • a first evaluation unit 29 is provided to determine whether the rotary knob 3 is arranged on the surface 8 .
  • the first evaluation unit 29 has a respective signal processing unit 50 for each of the sensor signals, which processes the respective sensor signal 25 .
  • the first evaluation unit 29 thus has eight signal processing units 50 in the present case.
  • Each signal processing unit 50 includes an antialiasing filter circuit 43, via which the respective sensor signal 25 is fed to an analog/digital converter 44. Furthermore, each signal processing unit 50 has a position weighting factor unit 45, which is supplied with an angle ⁇ of the position of the respective magnetic field sensor 13 as an input signal (FIG. 4). From this, the position weighting factor unit 45 determines a position-dependent weighting factor.
  • the weighting factor is formed by a complex variable or complex number.
  • the invention is not limited to this.
  • a complex number can be represented by two real numbers, viz
  • Xi corresponds to a real part of the complex number X
  • jX 2 corresponds to an imaginary part of the complex number X
  • each signal processing unit 50 comprises a weighting factor unit 47, to which the position-related weighting factor of the position weighting factor unit 45 and, on the other hand, a value m that depends on the determination of the type of manual actuation of the rotary knob 3 is supplied.
  • the weighting factor unit 47 supplies a signal to a multiplication unit 46 of the evaluation unit 29.
  • the first evaluation unit 29 is used to determine whether the rotary knob 3 on the
  • the adder unit 48 is connected to all eight signal processing units 50 and adds the corresponding signals.
  • the addition signal thus determined is supplied to a filter unit 49 of the evaluation unit 29 which then provides an evaluation signal 32 .
  • the evaluation signal 32 is then fed to a determination unit 35 which provides a control signal 26 .
  • the control signal 26 thus forms a placement signal, which is provided as a function of the placement of the rotary knob on the surface 8 .
  • the control signal 26 is supplied to the control unit 12, which processes this control signal and can activate or deactivate corresponding functions. For example, it can be provided that the control signal 26 can be used to switch the hob 1 on or to switch it off by removing the rotary toggle 3 from the surface 8 .
  • the operating device 2 also includes a second evaluation unit 30, which is fundamentally designed to be comparable to the first evaluation unit 29, which is why reference is also made to the relevant statements. All eight sensor signals 25 are also fed to the second evaluation unit 30, namely in particular corresponding signal processing units 50. The signal processing units 50 are also designed here as explained above.
  • the determination unit 36 processes the evaluation signal 33 and supplies a control signal 27, which is provided as a function of a tilting angle of the rotary knob 3 relative to the surface 8, and also a control signal 28, which corresponds to a direction of tilting. These signals are also fed to the control unit 12, which processes these control signals 27 and 28 accordingly.
  • the selection of cooking zone to be set can be provided, for example, that by means of the toggle signal, the selection of cooking zone to be set.
  • the evaluation of the tilt angle can also be used to decide whether a corresponding selection should actually be made. Further refinements for the use of these control signals can be provided.
  • the operating device 2 includes a third evaluation unit 31 which is designed to determine rotation as the type of actuation of the rotary knob 3 .
  • the third evaluation unit 31 is basically designed in the same way as the first and the second evaluation unit 29, 30, which is why reference is made to the relevant explanations. All of the sensor signals 25 are also fed to the third evaluation unit 31 in a corresponding manner, again to the corresponding signal processing units 50.
  • the filter unit 49 supplies an evaluation signal 34 as the output signal, which is fed to a determination unit 37 .
  • Determination unit 37 processes evaluation signal 34 and uses it to determine two control signals, namely on the one hand a control signal 38, which indicates a signal quality with regard to the rotation signal, and on the other hand a control signal 39, which corresponds to a rotation angle of rotary knob 3 relative to surface 8. These signals are also fed to the control unit 12, which further evaluates these signals.
  • the rotary signal 39 can be used to be able to set a heating level for a selected cooking zone 4, 5, 6, 7. For this purpose, a period of time of turning can be taken into account. Further configurations are possible in a different or supplementary manner.
  • each individual sensor signal 25 can be seen as a superimposition of signals from, for example, the following origin, namely in particular rotating, tilting, removing the toggle, putting on the toggle, disturbances and/or the like. Due to the special calculation and filtering, from the Sensor signals 25 are used to determine or determine the required control signals, ie in particular rotating the rotary knob 3, tilting the rotary knob 3, putting on or removing the rotary knob 3 or the like.
  • a parameter ⁇ j>(n) which is supplied to the position weighting factor unit 45, describes an angle of the position of the respective magnetic field sensor 13 in relation to a predetermined initial position, for example an x-axis or the like.
  • n is the index of the respective magnetic field sensor 13. ⁇
  • evaluation units can of course also be provided in order to be able to determine other types of actuation of the rotary knob. These are then preferably designed in the same way as the evaluation unit 29 , 30 , 31 .
  • FIG. 4 shows the arrangement of the magnetic field sensors 13 in relation to an angle a in a schematic representation.
  • FIG. 5 shows a schematic diagram representation for determining the evaluation signal 32 in a diagram in which an ordinate of the magnetic flux density is shown as a function of an angle .alpha. (FIG. 4), the angle .alpha. being assigned to the abscissa.
  • FIG. 4 A graph 55 represents the magnetic flux density, which is determined from the sensor signals of the magnetic field sensors 13 when the rotary toggle 3 is not placed on the surface 8. It can be seen that depending on the angle o there is a constant flux density Bo. Becomes When the rotary toggle 3 is placed on the surface 8, the magnetic flux density follows the graph 54, with the magnetic flux density also taking on a value Bi independently of the angle ⁇ .
  • the profile of the change in magnetic flux density of the permanent magnetic field in the circumferential direction in the annular region 15 is neglected.
  • the determination unit 35 can thus determine in a simple manner when the rotary toggle 3 is placed on the surface 8 or when the rotary toggle 3 is removed from the surface 8 .
  • the control signal 26 can then be determined from this.
  • FIG. 6 shows the magnetic flux density detected by the magnetic field sensors 13 for the evaluation signal 33 with two graphs 56, 57.
  • the evaluation signal 33 relates to the tilting of the rotary toggle when it is held on the surface 8.
  • the magnetic flux density according to graph 54 is as shown in FIG.
  • the signal curves shown in graphs 56 and 57 result. It can be seen that in the range of the angle o from zero to TT the magnetic flux density increases compared to the graph 54, whereas the magnetic flux density in the range from TT to 2TT is correspondingly smaller.
  • Graph 56 shows a partially tilted condition, while graph 57 shows a fully tilted condition.
  • the evaluation unit determines the evaluation signal 33 from the sensor signals on the basis of which the graphs 56, 57 have been determined.
  • the determination unit 36 can provide the control signals 27 and 28 by appropriately processing the evaluation signal 33.
  • 6 also shows that the largest tilting angle occurs in the area TT/2, so that the permanent magnetic field of the rotary knob 3 is approximately at the shortest distance from the corresponding magnetic field sensors 13. Accordingly, the distance is greatest at angle 3TT/2.
  • the graphs 56, 57 present an approximately sinusoidal course depending on the angle a.
  • Different directions of tilting of the rotary toggle 3 lead to a corresponding displacement of the graphs 56, 57 in the diagram according to FIG. Based on the amplitude versus graph 54 the tilt angle can be determined. The tilting direction of the rotary toggle 3 relative to the surface 8 can be determined on the basis of the phase.
  • FIG. 7 shows, in a schematic diagram like FIG. Compared to the graph 57, in which the toggle is tilted in the direction of the angle TT/2, the rotary toggle 3 is tilted according to the graph 58 approximately in the direction of an angle of approximately TT.
  • FIG. 8 shows a graph 59 of a profile of the magnetic flux density for determining the evaluation signal 34 in order to be able to determine a rotation of the rotary knob 3 about its axis of rotation 14 .
  • a graph 54 shows a reference signal which corresponds to the corresponding previous signals according to the graph 54 .
  • the graph 59 shows a course of the magnetic flux density over the angle a according to FIG. 4.
  • the rotary toggle 3 is not tilted.
  • the rotary knob 3 provides the permanent magnetic field with successively different magnetic flux densities, specifically in relation to an average field strength Bi. This is achieved by a special design of the rotary knob 3.
  • a segmented ring magnet can be used in the area of the ring area 15 in the rotary knob 3 be arranged.
  • Fig. 9 shows an exemplary structure of the corresponding rotary knob 3.
  • the rotary toggle 3 has a toggle housing 60 into which an annular permanent magnet 22 is inserted.
  • a disk 62 covers the annular permanent magnet 22 .
  • the toggle housing 60 is closed by means of a toggle cover 61 .
  • the toggle housing 60 is placed on a receiving ring, which in turn is held by a holding foot 64 .
  • the retaining foot 64 and the toggle housing 60 each have the central magnet 21 , 24 .
  • the arrangement of the rotary toggle 3 shown in FIG. 9 can be placed on the surface 8 or removed from it. In particular, the rotary toggle can be removed from the holding foot 64 .
  • the annular permanent magnet 22 provides different magnetic flux densities in succession, as a result of which a modulated magnetic field is provided in the circumferential direction in the area of the annular space 15 . Due to the distance between the ring-shaped permanent magnet 22 and the correspondingly arranged magnetic field sensors 13, the magnetic flux density detected by the magnetic field sensors 13 does not have any abrupt jumps between a minimum and a maximum value, but rather continuous transitions are formed. In the present case, the system is optimized in such a way that an almost sinusoidal course of the magnetic flux density can be achieved in the circumferential direction. This is shown in Fig. 8.
  • the rotary knob 3 according to FIG. 9 is presently equipped with three magnet segments. This results in three consecutive maxima and minima of the magnetic flux density or the three sinusoidal periods shown in Fig. 8 according to graph 59.
  • FIG. 10 shows a diagram representation like FIG.
  • a graph 65 shows a second rotary position that is rotated in relation thereto. From this it can be seen that the phase of the sinusoidal curve changes accordingly with the rotation.
  • the flux density curves are superimposed according to FIGS the magnetic field sensors 13 detected flux density.
  • FIGS the magnetic field sensors 13 detected flux density.
  • specific properties of partial signals are used and the partial signals are specifically optimized for separability.
  • sinusoidal curves with different period lengths prove to be mathematically separable. Basically, however, a different course can also be provided.
  • the profile of the magnetic flux density in the circumferential direction of the annular space 15 is detected by the magnetic field sensors 13, which are presently arranged at equal intervals. Eight magnetic field sensors 13, which are formed by Hall sensors, are provided for this purpose.
  • the result signals can be determined from a DC component, an amplitude and a phase of the sinusoidal curves, or the evaluation signals 32, 33, 34, which then allow the rotary knob 3 to be attached or removed, the rotary knob 3 to be tilted and the rotary knob 3 to be rotated determine.
  • the number of magnetic field sensors is preferably selected to be as small as possible. It proves to be particularly advantageous if the number of magnetic field sensors 13 and the number of maxima or minima do not have a common divisor.
  • the position weighting factor unit 45 as well as the weighting factor unit 47 can be replaced by a table, for example, because this functionality is not dependent on the sensor signals 25 . The corresponding values can then be taken from this table during signal processing.
  • the angle determination according to FIG. 3 can be realized by a CORDIC algorithm. Instead of this, however, the angle can also be determined by forming a quotient and using an arctangent function.
  • the calculation can be performed by adding the squared real and imaginary parts for the rotary knob signal or the toggle toggle signal.
  • a final calculation using the square root of the result is not absolutely necessary because further processing of the magnitude signal can be adjusted accordingly.
  • FIG. 11 shows a further method for determining the type of actuation of the rotary toggle 3.
  • This second embodiment of the method differs from the first 3 in that the evaluation units 29, 30, 31 are replaced by a method using a signal processing unit 40, which is processed by means of a Fourier transformation unit 41. This is followed by processing by means of a selection unit 42, whereupon a corresponding filter unit 51, 52, 53 takes place specifically for each type of manual actuation of the rotary toggle 3, which then provides the respective evaluation signal 32, 33, 34.
  • the rest of the procedure corresponds to what has already been explained with regard to the preceding figures, which is why reference is also made to the relevant statements.
  • the Fourier transformation unit 41 is provided as an analog signal processing unit in the present case, a digital Fourier transformation DFT, in particular FFT, can also be used at this point.
  • the Fourier transformation unit 41 transforms a respective set of sensor signals which are provided by the magnetic field sensors approximately twice the same. In the present case, therefore, no transformation of a time signal is provided, but rather a transformation of a position-specific sensor data record.
  • This configuration has the advantage, among other things, that the angle of rotation can be resolved with a very high degree. Furthermore, the quantization of the angle of rotation can be set by software or a computer program and does not need to be limited or predetermined by hardware. Due to the high resolution of the rotation angle, an exact calculation of the rotation speed can also be achieved. As a result of this and the hardware-independent quantization, an almost infinitely variable, speed-dependent quantization adjustment can be achieved. The operation can therefore be very convenient and pleasant for a user.
  • FIGS. 12 and 13 show the corresponding evaluation signals 33, 34 in schematic diagrams which represent the complex number level.
  • FIG. 12 shows a diagram whose abscissa is assigned to the real part Xi and whose ordinate is assigned to the imaginary part jX2 of a complex number.
  • a point 66 marks the evaluation signal in the event that the rotary toggle 3 is not placed on the surface 8 . If, on the other hand, the rotary toggle 3 is placed on the surface 8, points are obtained 67, which form positions on a circle around point 66 for different angles of rotation.
  • the angle of the complex number changes when the rotary toggle 3 is rotated and is therefore a measure of the relative angle of rotation and the direction of rotation.
  • the amount of the complex number is a measure of the signal quality of the rotation signal.
  • the signal moves on circle 68.
  • FIG. 13 shows a schematic diagram representation like FIG. 12, with the evaluation now being carried out in relation to a tilting of the rotary knob 3 relative to the surface 8 .
  • the point 66 at which the rotary toggle 3 is not placed on the surface 8 or is not tilted can be seen again.
  • Points 69 positioned on a circle 7 indicate directions of tilting of the rotary knob 3 relative to the surface 8.
  • FIG. A magnitude of the complex number is a measure of the tilt angle, which in the situation shown in FIG. 13 is the same for all points 69 shown. The angle corresponds to the respective direction of the tilt.
  • FIG. 14 shows the real part as a function of time, the evaluation in relation to the placement or removal of the rotary toggle 3 from the surface.
  • the ordinate is assigned to a real part Xi of the corresponding transformation signal, whereas the abscissa is assigned to the time t.
  • a graph 71 shows the different states for putting on or removing the rotary knob 3.
  • the knob is set off or removed from the surface 8, so that the real part of the complex signal or the complex number is small. This is followed temporally by an area 72 in which the toggle 3 is placed on the surface 8 .
  • the corresponding magnetic flux density or the corresponding transformed signal increases accordingly until it reaches a maximum value at which the rotary toggle 3 rests on the surface 8 .
  • the signal level according to graph 71 falls again to a value as previously determined in area 74 .
  • the corresponding signal has no imaginary part, or that this part is always zero.
  • this system is particularly insensitive to positioning errors of the rotary toggle 3.
  • no separate separate sensor groups need to be provided for different types of manual actuation of the rotary toggle 3. Only a few magnetic field sensors 13 are required. Furthermore, self-calibration can be achieved.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bereitstellen von einem Steuersignal (26, 27, 28, 38, 39) für ein Haushaltsgerät (1), wobei eine Bedienvorrichtung (2) einen Drehknebel (3), eine Oberfläche (8) eines zum Halten des Drehknebels (3) ausgebildeten Bauteils (9), Magnetfeldsensoren (13) und eine mit den Magnetfeldsensoren signaltechnisch gekoppelte Steuereinheit (12) aufweist, wobei der Drehknebel in einem eine Drehachse (14) des Drehknebels umgebenden Ringbereich (15) ein Permanentmagnetfeld mit in Umfangsrichtung unterschiedlichen magnetischen Flussdichten mit zumindest einer Magnetfeldkomponente parallel zur Drehachse bereitstellt, wobei sich das Permanentmagnetfeld in Richtung zur Oberfläche erstreckt, wobei die Magnetfeldsensoren das Permanentmagnetfeld erfassen und abhängig hiervon Sensorsignale (25) bereitstellen. Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, dass durch Auswerten der Sensorsignale eine erste Art eines manuellen Betätigens des Drehknebels und wenigstens eine zweite Art eines manuellen Betätigens des Drehknebels (3) bestimmt wird, wobei das wenigstens eine Steuersignal zumindest abhängig von einer der bestimmten Arten des manuellen Betätigens ermittelt wird.

Description

Bedienvorrichtung und Verfahren zum Bereitstellen von wenigstens einem Steuersignal für ein Haushaltsgerät
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bereitstellen von wenigstens einem Steuersignal für ein Haushaltsgerät, zu welchem Zweck eine Bedieneinrichtung einen Drehknebel, eine Oberfläche eines zum Halten des Drehknebels ausgebildeten Bauteils, Magnetfeldsensoren und eine mit den Magnetfeldsensoren signaltechnisch gekoppelte Steuereinheit zum Bereitstellen des wenigstens einen Steuersignals für das Haushaltsgerät aufweist, wobei der Drehknebel in einem eine Drehachse des Drehknebels umgebenden Ringbereich ein Permanentmagnetfeld mit in Umfangsrichtung um die Drehachse unterschiedlichen magnetischen Flussdichten bereitstellt, wobei das Permanentmagnetfeld im Ringbereich zumindest eine Magnetfeldkomponente parallel zur Drehachse aufweist, wobei sich das Permanentmagnetfeld in dem Ringbereich im an der Oberfläche gehaltenen Zustand des Drehknebels in Richtung zur Oberfläche erstreckt, wobei die Magnetfeldsensoren das Permanentmagnetfeld erfassen und abhängig hiervon Sensorsignale bereitstellen. Die Erfindung betrifft ferner eine Bedienvorrichtung für ein Haushaltsgerät, mit einem Drehknebel, einer Oberfläche eines zum Halten des Drehknebels ausgebildeten Bauteils, Magnetfeldsensoren und einer mit den Magnetfeldsensoren signaltechnisch gekoppelten Steuereinheit zum Bereitstellen von wenigstens einem Steuersignal für das Haushaltsgerät, wobei der Drehknebel ausgebildet ist, in einem eine Drehachse des Drehknebels umgebenden Ringbereich ein Permanentmagnetfeld mit in Umfangsrichtung um die Drehachse unterschiedlichen magnetischen Flussdichten bereitzustellen, wobei das Permanentmagnetfeld im Ringbereich zumindest eine Magnetfeldkomponente parallel zur Drehachse aufweist, wobei sich das Permanentmagnetfeld in dem Ringbereich im an der Oberfläche gehaltenen Zustand des Drehknebels in Richtung zur Oberfläche erstreckt, wobei die Magnetfeldsensoren angeordnet sind, das Permanentmagnetfeld zu erfassen und abhängig hiervon Sensorsignale bereitstellen. Schließlich betrifft die Erfindung auch ein Haushaltsgerät mit einer Bedienvorrichtung.
Bedienvorrichtungen für Haushaltsgeräte, Haushaltsgeräte mit Bedienvorrichtungen sowie Verfahren der gattungsgemäßen Art und Haushaltsgeräte sind im Stand der Technik umfänglich bekannt, sodass es diesbezüglich eines gesonderten druckschriftlichen Nachweises nicht bedarf. Insbesondere sind Bedienvorrichtungen bekannt, die einen Bedienknebel, insbesondere Drehknebel, aufweisen, der zerstörungsfrei lösbar von einer Oberfläche beziehungsweise Bedienelementaufnahme abnehmbar und wiederaufsetzbar ist. Derartige Drehknebel werden häufig mittels magnetischer Haltekräfte an der Oberfläche gehalten. Bedienvorrichtungen mit Drehknebeln kommen bei Haushaltsgeräten wie Kochfeldern zum Zubereiten von Nahrungsmitteln, Backöfen, aber auch Geschirrspülgeräten, Waschmaschinen, Wäschetrocknern oder dergleichen zum Einsatz. Der Drehknebel kann dabei derart ausgestaltet sein, dass er neben dem Aufsetzen beziehungsweise Abnehmen von der Oberfläche lediglich drehbar ist. Durch manuelles Betätigen des Drehknebels kann zum Beispiel eine spezifische Einstellung für eine Funktion des Haushaltsgeräts erreicht werden. Bei einem Kochfeld kann dies zum Beispiel das Auswählen einer Kochzone, eine Leistungseinstellung einer ausgewählten Kochzone und/oder dergleichen sein.
Darüber hinaus sind Bedienvorrichtungen bekannt, bei denen der Drehknebel zum Beispiel auch gekippt werden kann. Dadurch kann eine zusätzliche Einstellfunktionalität für das Haushaltsgerät erreicht werden.
Eine Bedienvorrichtung offenbart beispielsweise die EP 1 919 083 B1. Bei dieser Bedienvorrichtung weist ein Drehknebel eine ringförmige Dauermagnetanordnung auf, die bei manueller Betätigung des Drehknebels um eine Drehachse des Drehknebels drehbar ist. Der Dauermagnetanordnung gegenüberliegend sind drei Hall-Sensoren angeordnet, die bezüglich ihrer Position im Wesentlichen fixiert sind und die das Magnetfeld der ringförmigen Dauermagnetanordnung erfassen können und abhängig hiervon Sensorsignale bereitstellen können. Mittels einer Auswerteeinheit sollen die Signale ausgewertet werden, um ein Drehen des Drehknebels ermitteln zu können.
Auch wenn sich der Stand der Technik bewährt hat, so besteht weiter Verbesserungsbedarf. Insbesondere erweist es sich als aufwendig, wenn vom Drehknebel unterschiedliche Arten von manuellen Betätigungen ausgeführt werden können, die für die Erzeugung des wenigstens einen Steuersignals dienen sollen. Im Stand der Technik ist es hierzu üblich, für die unterschiedlichen Arten von manuellen Betätigungen des Drehknebels separate aufwendige Sensorsysteme vorzusehen. Als problematisch erweist sich ferner die im Stand der Technik erreichbare begrenzte Auflösung, insbesondere in Bezug auf ein Drehen oder ein Kippen des Drehknebels.
Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, die Auswertung einer manuellen Betätigung des Drehknebels, insbesondere in Bezug auf unterschiedliche Arten des manuellen Betätigens, zu verbessern, und infolgedessen insbesondere ein gattungsgemäßes Verfahren, eine gattungsgemäße Bedieneinrichtung sowie ein gattungsgemäßes Haushaltsgerät zu verbessern.
Als Lösung werden mit der Erfindung ein Verfahren, eine Bedienvorrichtung sowie ein Haushaltsgerät gemäß den unabhängigen Ansprüchen vorgeschlagen.
Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich durch Merkmale der abhängigen Ansprüche.
In Bezug auf ein gattungsgemäßes Verfahren wird mit der Erfindung insbesondere vorgeschlagen, dass die Sensorsignale derart ausgewertet werden, dass dadurch eine erste Art eines manuellen Betätigens des Drehknebels bestimmt wird, wobei die Sensorsignale derselben Magnetfeldsensoren ferner derart ausgewertet werden, dass wenigstens eine zweite Art eines manuellen Betätigens des Drehknebels bestimmt wird, wobei das wenigstens eine Steuersignal zumindest abhängig von einer der bestimmten Arten des manuellen Betätigens des Drehknebels ermittelt wird.
In Bezug auf eine gattungsgemäße Bedienvorrichtung wird mit der Erfindung insbesondere vorgeschlagen, dass die Steuereinheit eine erste Auswerteeinheit aufweist, die ausgebildet ist, die Sensorsignale auszuwerten und dadurch eine erste Art eines manuellen Betätigens des Drehknebels zu bestimmen, wobei die Steuereinheit wenigstens eine zweite Auswerteeinheit aufweist, die ausgebildet ist, die Sensorsignale derselben Magnetfeldsensoren auszuwerten und dadurch eine zweite Art eines manuellen Betätigens des Drehknebels zu bestimmen, wobei die Steuereinheit ferner ausgebildet ist, das wenigstens eine Steuersignal zumindest abhängig von einer der bestimmten Arten des manuellen Betätigens des Drehknebels zu ermitteln.
In Bezug auf ein gattungsgemäßes Haushaltsgerät wird mit der Erfindung insbesondere vorgeschlagen, dass die Bedienvorrichtung gemäß der Erfindung ausgebildet ist. Die Erfindung basiert unter anderem auf dem Gedanken, dass durch Auswerten der Sensorsignale der Magnetfeldsensoren, insbesondere aller Sensorsignale in Bezug auf einen Drehknebel, separate für unterschiedliche Arten der manuellen Betätigung des Drehknebels angepasste Sensoren vermieden werden können. Dabei nutzt die Erfindung die Erkenntnis, dass die Sensorsignale bereits Informationen in Bezug auf die unterschiedlichen Arten des manuellen Betätigens enthalten können. Durch ein angepasstes Auswerten können diese Informationen ermittelt werden, um darauf basierend die jeweilige Art des manuellen Betätigens bestimmen zu können. Anders als beim Stand der Technik sind bei der Erfindung insbesondere keine separaten, räumlich getrennten Gruppen von Sensoren mehr erforderlich, um unterschiedliche Arten des manuellen Betätigens des Drehknebels bestimmen zu können.
Vorzugsweise ist der Drehknebel mit der Oberfläche lösbar verbindbar. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass der Drehknebel mit der Oberfläche derart, vorzugsweise aber nicht drehfest, verbunden ist, dass er von der Oberfläche nicht abgenommen werden kann. Die Art des manuellen Betätigens des Drehknebels kann beispielsweise ein Drehen des Drehknebels im an der Oberfläche gehaltenen Zustand, ein Kippen des Drehknebels im an der Oberfläche gehaltenen Zustand, ein Aufsetzen des Drehknebels auf die Oberfläche und/oder ein Abnehmen des Drehknebels von der Oberfläche, wenn der Drehknebel mit der Oberfläche lösbar verbindbar ist, und/oder dergleichen umfassen.
Vorzugsweise weist der Drehknebel zumindest teilweise eine im Wesentlichen zylindrische Struktur auf, wobei ein Außendurchmesser des Drehknebels vorteilhaft größer als eine Höhe des Drehknebels entlang seiner Drehachse sein kann. Der Drehknebel kann beispielsweise etwa eine diskusförmige Außenkontur aufweisen.
Dem Grunde nach kann der Drehknebel natürlich mittels mechanischer Verbindungsmittel lösbar mit der Oberfläche verbindbar sein, beispielsweise indem der Drehknebel einen in eine Aufnahmeöffnung der Oberfläche beziehungsweise des Bauteils einführbaren Stift oder Bolzen aufweist. Die Aufnahmeöffnung kann beispielsweise auch durch eine an der Oberfläche angeordnete Verbindungseinheit bereitgestellt sein. Die Verbindungseinheit kann mit der Oberfläche insbesondere lösbar verbunden sein. Vorzugsweise ist der Drehknebel mittels Magnetkraft an der Oberfläche des Bauteils des Haushaltsgeräts gehalten. Dies kann alternativ oder ergänzend zur Verbindungseinheit vorgesehen sein. Dadurch ist es auf einfache Weise möglich, den Drehknebel von der Oberfläche abzunehmen oder ihn auf die Oberfläche aufzusetzen. Dem Grunde nach kann jedoch auch vorgesehen sein, dass der Drehknebel auf ein mechanisches stift- oder bolzenförmiges Element aufgesetzt werden kann, welches an der Oberfläche befestigt ist. Eine Haltekraft kann hierbei zum Beispiel durch eine lösbar rastende mechanische Verbindung erreicht werden. Auch hierdurch kann ein lösbares Halten des Drehknebels an der Oberfläche erreicht werden. Natürlich sind auch weitere Ausgestaltungen beziehungsweise Kombinationen bezüglich des lösbaren oder nicht lösbaren Haltens des Drehknebels an der Oberfläche, insbesondere im Sinne einer kinematischen Umkehr, möglich. Dem Grunde nach gelten die Überlegungen für den an der Oberfläche lösbar gehaltenen Drehknebel gleichermaßen auch für einen nicht zerstörungsfrei lösbar an der Oberfläche gehaltenen Drehknebel.
Das Bauteil, welches die Oberfläche zum Halten des Drehknebels bereitstellt, ist vorzugsweise ein Bauteil der Bedienvorrichtung. Es kann beispielsweise aber auch ein Bauteil des Haushaltsgeräts sein und zum Beispiel an einem Gehäuse des Haushaltsgeräts angeordnet oder in dieses Integriert sein. Es kann aber auch ein separates Bauteil sein, welches selbst mit dem Haushaltsgerät mechanisch verbindbar oder verbunden ist. Vorzugsweise ist das Bauteil Bestandteil des Haushaltsgeräts, zumindest jedoch der Bedienvorrichtung. Es kann aber auch ein separates Bauteil sein, welches beispielsweise mit dem Gehäuse, insbesondere im Bereich einer Außenseite des Gehäuses, verbunden ist. Dem Grunde nach kann das Bauteil natürlich auch in ein Gehäuse des Haushaltsgeräts integriert angeordnet sein. Das Bauteil kann beispielsweise als flaches, ebenes Bauteil ausgebildet sein, welches vorzugsweise plattenartig ausgebildet ist. Besonders vorteilhaft ist die Oberfläche ungekrümmt ausgebildet. Das Bauteil kann vorzugsweise einen Werkstoff aufweisen, der das Permanentmagnetfeld des Drehknebels im auf der Oberfläche aufgesetzten Zustand beziehungsweise gehaltenen Zustand möglichst nicht beeinflusst. Dadurch können die Magnetfeldsensoren das Permanentmagnetfeld des Drehknebels auch dann zuverlässig erfassen, wenn die Magnetfeldsensoren das Permanentmagnetfeld durch das Bauteil hindurch erfassen. Dies ist zum Beispiel dann vorgesehen, wenn die Magnetfeldsensoren bauteilseitig gegenüberliegend zum an der Oberfläche gehaltenen Drehknebel angeordnet sind. Während der Drehknebel also außenseitig am Haushaltsgerät anordbar ist, können die entsprechenden Magnetfeldsensoren innenseitig in Bezug auf das Haushaltsgerät, besonders in Bezug auf ein Gehäuse des Haushaltsgeräts, angeordnet sein.
Das manuelle Betätigen des Drehknebels führt zu einem Bewegen des Drehknebels gegenüber der Oberfläche. Die Oberfläche und das Bauteil sind vorzugsweise zumindest während des manuellen Betätigens des Drehknebels in einer vorgegebenen unveränderten Position. Dies gilt vorzugsweise auch für die Magnetfeldsensoren. Die Bewegung des Drehknebels und eine damit bewirkte Änderung beim Erfassen des Permanentmagnetfeldes des Drehknebels durch die Magnetfeldsensoren, kann daher durch das Auswerten der Sensorsignale der Magnetfeldsensoren ermittelt werden.
Die Magnetfeldsensoren können beispielsweise durch geeignete Spulen, Hall-Sensoren und/oder dergleichen gebildet sein. Vorzugsweise sind die Magnetfeldsensoren im Wesentlichen gleich ausgebildet. Die Magnetfeldsensoren sind signaltechnisch mit einer Steuereinheit gekoppelt, beispielsweise indem die Magnetfeldsensoren elektrisch an die Steuereinheit angeschlossen sind. Die Steuereinheit ist vorzugsweise eine elektronische Steuereinheit, die zumindest teilweise eine elektronische Hardwareschaltung und/oder auch eine Rechnereinheit aufweisen kann, die mittels eines Rechnerprogramms steuerbar ist. Die Steuereinheit ist dazu ausgebildet, die von den Magnetfeldsensoren bereitgestellten Sensorsignale auszuwerten und abhängig von dem Auswerten wenigstens ein Steuersignal für das Haushaltsgerät bereitzustellen. Mit dem Steuersignal kann eine gewünschte Steuerfunktionalität des Haushaltsgeräts in Bezug auf ein zu steuerndes Element des Haushaltsgeräts erreicht werden. Das zu steuernde Element kann bei einem Kochfeld als Haushaltsgerät zum Beispiel das Steuern einer Kochzonenheizung des Kochfelds sein. Bei einem Backofen als Haushaltsgerät kann es sich hierbei zum Beispiel um eine Backofenheizung, einen Ventilator und/oder dergleichen handeln. Die Magnetfeldsensoren können mechanisch mit dem Bauteil, insbesondere seiner Oberfläche, gekoppelt sein. Besonders vorteilhaft sind die Magnetfeldsensoren mit dem Bauteil mechanisch verbunden. Die Magnetfeldsensoren sind vorzugsweise im Wesentlichen auf einem Kreis angeordnet, dessen Mittelpunkt etwa der Drehachse des Drehknebels im auf der Oberfläche gehaltenen Zustand entspricht, insbesondere wenn der Drehknebel nicht manuell betätigt ist. Die Magnetfeldsensoren können äquidistant in Bezug auf den Mittelpunkt angeordnet sein. Vorzugsweise sind die Magnetfeldsensoren im Wesentlichen innerhalb des Ringbereichs angeordnet. Besonders vorteilhaft sind die Magnetfeldsensoren in Umfangsrichtung im Wesentlichen äquidistant angeordnet. Je nach Bedarf kann dies jedoch auch abweichend vorgesehen sein.
Das Steuersignal ist vorzugsweise ein elektronisches Steuersignal. Das Steuersignal kann dazu dienen, ein elektronisches Schaltmittel oder Steuermittel zu steuern, mittels welchem das gewünschte zu steuernde Element den gewünschten Betriebszustand einnehmen kann.
Im an der Oberfläche gehaltenen Zustand ist der Drehknebel zum Beispiel um die Drehachse drehbar. Darüber hinaus kann vorgesehen sein, dass der Drehknebel gegenüber der Drehachse kippbar ist. In einem die Drehachse des Drehknebels umgebenden Ringbereich stellt der Drehknebel das Permanentmagnetfeld bereit. Zu diesem Zweck können im Ringbereich ein oder mehrere Permanentmagnete angeordnet sein. Das Permanentmagnetfeld weist zumindest eine Magnetfeldkomponente parallel zur Drehachse auf. Dadurch kann es durch die Magnetfeldsensoren besonders gut erfasst werden, insbesondere wenn die Magnetfeldsensoren axial beabstandet vom Drehknebel angeordnet sind. Vorzugsweise ist das Permanentmagnetfeld des Drehknebels im Wesentlichen vollständig parallel zur Drehachse ausgerichtet. Das Permanentmagnetfeld erstreckt sich in dem Ringbereich im an der Oberfläche gehaltenen Zustand des Drehknebels in Richtung zur Oberfläche. Dadurch kann es durch die Magnetfeldsensoren besonders gut erfasst werden. Abhängig vom Erfassen des Permanentmagnetfelds stellen die Magnetfeldsensoren die entsprechenden Sensorsignale bereit.
Das Permanentmagnetfeld wird mit in Umfangsrichtung um die Drehachse unterschiedlichen magnetischen Flussdichten beziehungsweise in Umfangsrichtung um die Drehachse mit aufeinanderfolgend voneinander abweichenden magnetischen Flussdichten, insbesondere zum Beispiel entgegengesetzten magnetischen Polaritäten, bereitgestellt. Die Anzahl der abweichenden beziehungsweise wechselnden magnetischen Flussdichten oder magnetischen Polaritätswechsel kann bedarfsweise gewählt werden. Vorzugsweise sind mindestens vier unterschiedlichen magnetischen Flussdichten vorgesehen. Je nach Bedarf kann die Anzahl der unterschiedlichen magnetischen Flussdichten jedoch auch nahezu beliebig groß gewählt sein. Zu diesem Zweck kann zum Beispiel ein ringförmiger Magnet vorgesehen sein, der die entsprechende Anzahl von magnetischen Flussdichtewechseln oder magnetischen Polen bereitstellt. Es können aber auch beispielsweise mehrere separate Magnete vorgesehen sein, die in Umfangsrichtung des Ringbereichs entsprechend angeordnet sind. Auch andere Konstruktionen sowie Kombinationen sind denkbar. Der Ringbereich umfasst einen Ringraum, in dem das Permanentmagnetfeld besonders bevorzugt bereitgestellt wird. Der Ringraum erstreckt sich vorzugsweise nicht nur bis zur Oberfläche, sondern kann sich darüber hinaus auch durch die Oberfläche hindurch erstrecken, insbesondere in einen Bereich, in dem die Magnetfeldsensoren angeordnet sind. Dadurch ist es möglich, das Permanentmagnetfeld durch das Bauteil hindurch mittels der Magnetfeldsensoren zu erfassen.
Die Steuereinheit umfasst eine erste Auswerteeinheit, die ausgebildet ist, die Sensorsignale derart auszuwerten, dass dadurch die erste Art des manuellen Betätigens des Drehknebels bestimmt werden kann. Zu diesem Zweck ist die Auswerteeinheit vorzugsweise signaltechnisch mit sämtlichen Magnetfeldsensoren signaltechnisch gekoppelt und ausgebildet, eine bestimmte vorgegebene erste Art des manuellen Betätigens des Drehknebels anhand der Sensorsignale bestimmen zu können. Beispielsweise kann die erste Auswerteeinheit dazu ausgebildet sein, ein Drehen des Drehknebels zu bestimmen. Darüber hinaus kann die erste Auswerteeinheit ausgebildet sein, ein Aufsetzen oder Abnehmen des Drehknebels von der Oberfläche zu bestimmen, wenn dieser lösbar an der Oberfläche angeordnet ist. Die Auswerteeinheit kann aber auch dazu ausgebildet sein, ein Kippen des Drehknebels im an der Oberfläche gehaltenen Zustand bestimmen zu können. Je nach Art des zu bestimmenden Betätigens des Drehknebels ist die erste Auswerteeinheit daher entsprechend angepasst ausgebildet. Die erste Auswerteeinheit kann ein oder mehrere entsprechende Auswertesignale bereitstellen, welches beziehungsweise welche von der Steuereinheit verarbeitet werden können. Die Steuereinheit umfasst ferner eine zweite Auswerteeinheit, die ausgebildet ist, die Sensorsignale derselben Magnetfeldsensoren derart auszuwerten, dass dadurch die zweite Art des manuellen Betätigens des Drehknebels bestimmt werden kann. Für die wenigstens eine zweite Auswerteeinheit gelten vorzugsweise die gleichen Überlegungen wie für die erste Auswerteeinheit. Die Auswerteeinheiten brauchen für das Bestimmen der jeweiligen Art des manuellen Betätigens jedoch nicht sämtliche Sensorsignale beim Auswerten berücksichtigen. Es kann zum Beispiel vorgesehen sein, dass beim Auswerten nur eine vorgegebene Anzahl der Sensorsignale berücksichtigt wird. Dies kann abhängig von der durch die Auswerteeinheit zu bestimmenden Art des manuellen Betätigens gewählt sein. Beim Auswerten kann die Anzahl der berücksichtigten Sensorsignale variieren. Vorzugsweise werden von den Auswerteeinheiten im Wesentlichen gleichzeitig von den Magnetfeldsensoren bereitgestellte Sensorsignale ausgewertet. Es kann aber auch vorgesehen sein, dass die Sensorsignale eines vorgegebenen Zeitraums für die Auswertung berücksichtigt werden, beispielsweise wenn Sensorsignale zumindest teilweise im Zeitmultiplex übertragen werden oder dergleichen. Die Steuereinheit kann dann das wenigstens eine Steuersignal zumindest abhängig von einer der bestimmten Arten des manuellen Betätigens des Drehknebels ermitteln, zu welchem Zweck die Steuereinheit vorzugsweise dieses Auswertesignal berücksichtigen kann.
Anders als beim Stand der Technik ist es daher nicht mehr erforderlich, für unterschiedliche Arten des manuellen Betätigens des Drehknebels unterschiedliche Sensoren beziehungsweise Sensorgruppen vorzusehen. Vielmehr kann mit einer einzigen Sensorgruppe aus Magnetfeldsensoren durch gezieltes spezifisches Auswerten der Sensorsignale der Magnetfeldsensoren, insbesondere aller Sensorsignale der Magnetfeldsensoren, die Art des manuellen Betätigens bestimmt werden. Dadurch kann der Aufwand in Bezug auf Sensorik und auch in Bezug auf den Drehknebel reduziert werden. Zugleich kann die Zuverlässigkeit verbessert werden. Darüber hinaus ermöglicht die Erfindung eine verbesserte Auflösung insbesondere in Bezug auf ein Drehen und/oder Kippen des Drehknebels. Beim Stand der Technik werden die Sensorsignale betätigungsartspezifisch erzeugt. Das heißt, dass die Sensorsignale für eine jeweilige Art des manuellen Betätigens spezifisch erfasst werden. Solche Sensorsignale können daher in der Regel nicht dazu dienen, mehrere Arten des manuellen Betätigens zu bestimmen. Deshalb nutzt der Stand der Technik - im Gegensatz zur Erfindung - auch spezifische Sensorsysteme für die jeweilige Art des manuellen Betätigens.
Es wird ferner vorgeschlagen, dass beim Auswerten eine Fourier-Transformation zumindest eines Teils der Sensorsignale durchgeführt wird. Vorzugsweise wird die Fourier-Transformation für alle der Sensorsignale durchgeführt. Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass die Fourier-Transformation für jedes der Sensorsignale separat durchgeführt wird. Besonders vorteilhaft kann jedoch vorgesehen sein, dass für von den Magnetfeldsensoren bereitgestellte Sensorsignale, die einen aktuellen Betätigungszustand des Drehknebels entsprechen, als Sensordatensatz die Fourier- Transformation durchgeführt wird. Hierzu können insbesondere die zu einem bestimmten Zeitpunkt oder in einem bestimmten Zeitraum bereitgestellten Sensorsignale herangezogen werden. Die Fourier-Transformation wird in diesem Fall also nicht für ein zeitliches Signal sondern für einen räumlichen beziehungsweise positionsabhängigen Signalsatz durchgeführt. Anschließend können die transformierten Sensorsignale dann in geeigneter Weise, insbesondere durch die jeweilige Auswerteeinheit, weiterverarbeitet werden, um die Art des manuellen Betätigens zu bestimmen. So kann beispielsweise aus einem Transformationswert der Sensorsignale durch die entsprechende Auswerteeinheit bestimmt werden, ob der Drehknebel an der Oberfläche gehalten ist oder nicht. Auf entsprechende Weise können auch die weiteren Arten des manuellen Betätigens des Drehknebels bestimmt werden. Dadurch ist eine zuverlässige, einfache Möglichkeit des Auswertens geschaffen, um die Art des manuellen Betätigens des Drehknebels bestimmen zu können.
Darüber hinaus wird vorgeschlagen, dass als zu transformierendes Signal ein Satz von etwa zeitgleich abgetasteten einzelnen Sensorsignalen für die Fourier-Transformation genutzt wird, das heißt, vorzugsweise kein zeitabhängiges Signal. Darüber hinaus wird vorgeschlagen, dass bei der Berechnung der Fourier-Transformation nicht zwingend alle Spekralanteile der Fourier-Transformierten berechnet zu werden brauchen, insbesondere wenn dies für das Auswerten durch die Auswerteeinheiten nicht erforderlich sein sollte, um insbesondere die Art des manuellen Betätigens zu bestimmen. Dadurch kann die Verfahrensführung optimiert werden. Die zu berechnenden Spekralanteile der Fourier- Transformierten können daher zum Beispiel abhängig vom Erfordernis beim Auswerten vorgegeben werden.
Die Fourier-Transformation kann mittels einer geeigneten Rechnereinheit und/oder einer geeigneten Hardwareschaltung durchgeführt werden. Besonders vorteilhaft erweist es sich, wenn die Sensorsignale digitalisiert werden und eine numerische Fourier- Transformation, insbesondere eine FFT (Fast Fourier Transformation), beispielsweise mittels der Rechnereinheit, durchgeführt wird. Bei einer Fourier-Transformation eines räumlichen beziehungsweise positionsabhängigen Signalsatzes kann eine digitale Fourier-Transformation (DFT) ausreichend sein, weil besonders bei der vorliegenden Anwendung nur vergleichsweise wenige Signalwerte zu verarbeitet werden brauchen. Darüber hinaus wird vorgeschlagen, dass mit dem Auswerten ein Wert des manuellen Betätigens bestimmt wird. So kann beispielsweise vorgesehen sein, dass ergänzend zum Bestimmen des Drehens des Drehknebels auch ein Drehwinkel, eine Zeitdauer des Drehens und/oder dergleichen ermittelt wird und aus diesem Wert ein gewünschter Einstellwert für eine Funktion des Haushaltsgeräts ermittelt wird. Dies kann von der Steuereinheit beim Ermitteln des wenigstens einen Steuersignals berücksichtigt werden. Natürlich können auch weitere Kombinationen hiervon vorgesehen sein. In Bezug auf ein Kippen des Drehknebels kann beispielsweise ermittelt werden, in welche Richtung der Knebel gekippt wird. Dies kann für das Bereitstellen des wenigstens einen Steuersignals ergänzend berücksichtigt werden. Hieraus kann sich zum Beispiel ergeben, welche Kochzone eines Kochfelds aktiviert beziehungsweise deaktiviert werden soll. Natürlich können auch weitere Funktionen auf diese Weise gesteuert werden.
Besonders vorteilhaft erweist es sich, wenn der Drehknebel an der Oberfläche mittels Magnetkraft lösbar gehalten wird. Einerseits kann auf diese Weise ein einfaches Anordnen des Drehknebels an der Oberfläche und ein einfaches Abnehmen des Drehknebels von der Oberfläche erreicht werden. Andererseits ist es möglich, eine im Wesentlichen kontinuierliche glatte Oberfläche bereitzustellen, sodass das Reinigen der Oberfläche erleichtert werden kann. Darüber hinaus ermöglicht es eine glatte Oberfläche, dass das Ansammeln von Verschmutzungen an schlecht zugänglichen Bereichen weitgehend vermieden werden kann. Insgesamt kann eine besonders günstige Funktionalität erreicht werden. Das Halten mittels Magnetkraft kann dadurch erreicht werden, dass im Bereich der Drehachse im Magnetfeld oder auch an der entsprechenden Stelle der Oberfläche ein oder mehrere weitere Permanentmagnete, insbesondere Zentralmagnete, vorgesehen sein können. Es können hierbei jedoch alternativ oder ergänzend auch Elektromagnete vorgesehen sein, insbesondere wenn sie haushaltsgeräteseitig vorgesehen sind. Dadurch kann nicht nur eine große Haltekraft, sondern auch eine zuverlässige Positionierung des Drehknebels erreicht werden. Mechanische Verbindungsteile können weitgehend eingespart werden.
Vorzugsweise werden zum Bestimmen der Art des manuellen Betätigens des Drehknebels alle Sensorsignale ausgewertet. Dies bezieht sich darauf, dass die Magnetfeldsensoren derart angeordnet sind, dass sie das im Ringbereich bereitgestellte Magnetfeld des Drehknebels im an der Oberfläche gehaltenen Zustand zuverlässig erfassen können. Es geht hier also insbesondere um die Magnetfeldsensoren, die entsprechend angeordnet sind und demzufolge dem Drehknebel zugeordnet sind.
Ferner wird vorgeschlagen, dass beim Auswerten alle Sensorsignale addiert werden, um die Art des Betätigens zu bestimmen. Das Addieren kann auch für bereits zumindest teilweise verarbeitete Sensorsignale erfolgen, beispielsweise für Fourier-transformierte Sensorsignale oder dergleichen. Die Additionsfunktion ermöglicht es, auf einfache Weise ein Auswertesignal durch eine jeweilige der Auswerteeinheiten bereitzustellen, welches beispielsweise das Aufsetzen des Drehknebels auf die Oberfläche oder das Abnehmen des Drehknebels von der Oberfläche ermöglicht. Natürlich kann dies auch bei weiteren Auswertungen durchgeführt werden, insbesondere um andere Arten des Betätigens bestimmen zu können, beispielsweise ein Drehen des Drehknebels, ein Kippen des Drehknebels und/oder dergleichen. Das Addieren der Sensorsignale kann sowohl vor oder nach der Durchführung der Fourier-Transformation als auch ohne Durchführung einer Fourier-Transformation vorgesehen sein.
Besonders vorteilhaft erweist es sich, wenn beim Auswerten jedes Sensorsignal mit einem positionsspezifischen und/oder in Bezug auf die Art des manuellen Betätigens spezifischen Gewichtsfaktor multipliziert wird. Der Gewichtfaktor kann durch eine komplexe Zahl beziehungsweise einen komplexen Wert gebildet sein. Dabei kann berücksichtigt werden, dass die Magnetfeldsensoren an spezifischen Positionen fest angeordnet sind. Entsprechend dieser Positionen kann der Gewichtsfaktor vorgesehen sein. Darüber hinaus kann natürlich vorgesehen sein, dass ein Gewichtsfaktor ergänzend durch eine spezifische Auswerteeinheit vorgesehen wird, der auswerteeinheitspezifisch vorgesehen und davon abhängig ist, welche Art der manuellen Betätigung mit der jeweiligen Auswerteeinheit bestimmt werden soll.
Besonders vorteilhaft erweist es sich ferner, wenn für jede Art des manuellen Betätigens ein separates Auswerten erfolgt. Zu diesem Zweck können separate Auswerteeinheiten vorgesehen sein, die spezifisch angepasst für das Bestimmen eines jeweiligen manuellen Betätigens des Drehknebels ausgebildet sind. Daraus ergibt sich, dass für eine jeweilige gewünschte Art des manuellen Betätigens eine jeweilige entsprechend ausgebildete Auswerteeinheit vorgesehen ist. Die jeweilige Auswerteeinheit liefert dann wenigstens ein entsprechendes Auswertesignal. Natürlich kann die jeweilige Auswerteeinheit auch mehr als ein Auswertesignal liefern. Durch flexibles Vorsehen von spezifischen Auswerteeinheiten kann die Bedienvorrichtung auf einfache Weise an unterschiedliche Arten des manuellen Betätigens angepasst werden. Es brauchen lediglich entsprechende Auswerteeinheiten vorgesehen zu sein. Ein sensorseitiges Anpassen, insbesondere in Bezug auf die Magnetfeldsensoren, braucht daher nicht vorgesehen zu sein, um unterschiedliche Arten des manuellen Betätigens bestimmen zu können.
Ferner wird vorgeschlagen, dass die Magnetfeldsensoren ausgebildet sind, ausschließlich ein parallel zur Drehachse ausgerichtetes Magnetfeld zu erfassen. Dadurch können die Funktionalität und die Sensibilität in Bezug auf die Erfindung weiter verbessert werden. Besonders vorteilhaft eignen sich hierzu Hall-Sensoren, die in Bezug auf den Ringbereich entsprechend ausgerichtet positioniert sind. Die Hall-Sensoren können dafür zum Beispiel auf einer geeigneten Leiterplatte angeordnet sein, die der Oberfläche gegenüberliegend in Bezug auf das Bauteil angeordnet ist. Die Magnetfeldsensoren können zum Beispiel im Ringbereich aufeinanderfolgend angeordnet sein. Vorzugsweise sind sie äquidistant zueinander aufeinanderfolgend angeordnet. Darüber hinaus sind die Magnetfeldsensoren vorzugsweise im gleichen Abstand in Bezug auf die Drehachse des Drehknebels im an der Oberfläche gehaltenen Zustand positioniert.
Es wird ferner vorgeschlagen, dass der Magnetknebel ausgebildet ist, auf wenigstens zwei voneinander unterschiedliche Arten manuell betätigt zu werden, wobei die Steuereinheit für jede der wenigstens zwei Arten des manuellen Betätigens eine jeweilige Auswerteeinheit aufweist, wobei die jeweilige Auswerteeinheit ausgebildet ist, die Sensorsignale spezifisch nur in Bezug auf die jeweilige Art des manuellen Betätigens auszuwerten. Diese Ausgestaltung erlaubt es, je nach Bedarf Auswerteeinheiten ergänzend vorzusehen, die die gleichen Sensorsignale auswerten, um jedoch unterschiedliche Arten des manuellen Betätigens bestimmen zu können. Das heißt: Ist eine gewünschte Anpassung in Bezug auf das Bestimmen von einer Art des manuellen Betätigens gewünscht, braucht lediglich eine entsprechende spezifische Auswerteeinheit vorgesehen zu werden, die die gleichen Sensorsignale auswertet. Es ist also - entgegen dem Stand der Technik - nicht mehr erforderlich, die Sensorik entsprechend anzupassen. Vielmehr brauchen lediglich die bereits vorhandenen Sensorsignale entsprechend mittels spezifischer Auswerteeinheiten ausgewertet zu werden. Das erhöht die Flexibilität und die Zuverlässigkeit der Bedienvorrichtung. Besonders vorteilhaft erweist es sich ferner, wenn eine Anzahl der unterschiedlichen magnetischen Flussdichten unterschiedlich von einer Anzahl der Magnetfeldsensoren ist. Insbesondere kann eine Anzahl von unterschiedlichen magnetischen Flussdichtepaaren unterschiedlich von einer Anzahl der Magnetfeldsensoren sein. Ein Flussdichtepaar kann zum Beispiel einen ersten vorgebbaren Flussdichtewert, beispielsweise eine maximale lokale magnetische Flussdichte, aufweisen. Das Flussdichtepaar kann ferner zum Beispiel einen zweiten vorgebbaren Flussdichtewert, beispielsweise eine minimale lokale magnetische Flussdichte, aufweisen. Die Anzahl der unterschiedlichen magnetischen Flussdichten kann sich insbesondere auf eine Anzahl von lokalen Maxima und/oder lokalen Minima beziehen. Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass acht Magnetfeldsensoren vorgesehen sind, der Drehknebel jedoch lediglich drei, vier, fünf oder sechs unterschiedliche magnetische Flussdichtepaare bereitstellt. Bei sieben Magnetfeldsensoren können vorzugsweise zum Beispiel zwei oder drei unterschiedliche magnetische Flussdichtepaare vorgesehen sein. Dem Grunde nach kann jedoch auch vorgesehen sein, dass die Anzahl der magnetischen Flussdichtepaare größer als die Anzahl der Magnetfeldsensoren ist. Je nach Bedarf kann dies entsprechend gewählt sein. Die Zuverlässigkeit des Auswertens kann dadurch erhöht werden.
Vorteilhaft sind die Magnetfeldsensoren in Umfangsrichtung um die Drehachse aufeinanderfolgend angeordnet. Dies bezieht sich insbesondere darauf, dass der Drehknebel im nicht gekippten Zustand an der Oberfläche in der vorgegebenen Position gehalten ist. Vorzugsweise sind die Magnetfeldsensoren auf einer entsprechenden Kreislinie angeordnet. Die Magnetfeldsensoren sind in Umfangsrichtung vorzugsweise äquidistant angeordnet. Dadurch ist es möglich, eine Vielzahl von unterschiedlichen Arten der manuellen Betätigung erfassen zu können. Zugleich kann der Aufwand für die Sensorik insgesamt geringgehalten werden.
Die für das erfindungsgemäße Verfahren angegebenen Vorteile und Wirkungen gelten gleichermaßen auch für die erfindungsgemäße Bedienvorrichtung und das mit der erfindungsgemäßen Bedienvorrichtung ausgerüstete Haushaltsgerät sowie umgekehrt. Insbesondere können daher Verfahrensmerkmale auch als Vorrichtungsmerkmale und umgekehrt formuliert sein. Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, den Figuren und der Figurenbeschreibung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen, sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. Es sind somit auch Ausführungen von der Erfindung als umfasst und offenbart anzusehen, die in den Figuren nicht explizit gezeigt und erläutert sind, jedoch durch separierte Merkmalskombinationen aus den erläuterten Ausführungen hervorgehen und erzeugbar sind. Es sind auch Ausführungen und Merkmalskombinationen als offenbart anzusehen, die somit nicht alle Merkmale eines ursprünglich formulierten unabhängigen Anspruchs aufweisen. Es sind darüber hinaus Ausführungen und Merkmalskombinationen, insbesondere durch die oben dargelegten Ausführungen, als offenbart anzusehen, die über die in den Rückbezügen der Ansprüche dargelegten Merkmalskombinationen hinausgehen oder abweichen.
Es zeigen:
Fig. 1 eine schematisch perspektivische Draufsicht auf eine Leiterplatte mit Magnetfeldsensoren als Teil einer Bedienvorrichtung für ein Kochfeld für Haushaltsanwendungen,
Fig. 2 eine schematische Schnittdarstellung eines auf einer Oberfläche eines Bauteils des Kochfelds gemäß Fig. 1 angeordneten Drehknebels der Bedienvorrichtung,
Fig. 3 in einer schematischen Diagrammdarstellung eine Signalverarbeitung der Magnetfeldsensoren gemäß der Fig. 1 und 2, um gemäß einer ersten Ausgestaltung eine Art des manuellen Betätigens des Drehknebels zu bestimmen,
Fig. 4 eine schematische Darstellung der Anordnung der Magnetfeldsensoren zum Ermitteln von Gewichtsfaktoren, Fig. 5 eine schematische Diagrammdarstellung eines ersten Auswertesignals einer ersten Auswerteeinheit zum Bestimmen, ob der Drehknebel auf die Oberfläche aufgesetzt ist,
Fig. 6 eine schematische Diagrammdarstellung wie Fig. 5, bei der ein zweites Auswertesignal einer zweiten Auswerteeinheit dargestellt ist, um ein Kippen des Drehknebels zu bestimmen,
Fig. 7 eine schematische Diagrammdarstellung wie Fig. 6, bei der das Ausgangssignal der zweiten Auswerteeinheit eine Richtung des Kippens des Drehknebels angibt,
Fig. 8 eine schematische Diagrammdarstellung wie Fig. 5, bei der mittels eines Graphen ein winkelabhängiger Flussdichteverlauf des magnetischen Permanentmagnetfelds im Ringbereich dargestellt ist, welches dem Bestimmen des Drehens des Drehknebels dient,
Fig. 9 eine schematisch perspektivische Explosionsansicht des Drehknebels gemäß der Fig. 1 und 2,
Fig. 10 eine schematische Diagrammdarstellung wie Fig. 8, die das Bestimmen eines manuellen Drehens des Drehknebels zeigt,
Fig. 11 eine schematische Diagrammdarstellung wie Fig. 3 für eine Signalverarbeitung basierend auf der Nutzung einer Fourier-Transformation,
Fig. 12 in einer schematischen Diagrammdarstellung eine erste Auswertung der Sensorsignale der Magnetfeldsensoren basierend auf der Verarbeitung gemäß Fig. 3 oder 11 , um zu ermitteln, ob der Drehknebel gedreht wird,
Fig. 13 eine schematische Diagrammdarstellung wie Fig. 12, bei der gemäß einer zweiten Auswertung das Kippen des Drehknebels und eine Richtung des Kippens bestimmt werden, Fig. 14 in einem schematischen Signal-Zeit-Diagramm eine dritte Auswertung, aus der das Aufsetzen des Drehknebels auf die Oberfläche entnehmbar ist, und
Fig. 15 eine schematisch perspektivische Ansicht des Kochfelds mit der
Bedienvorrichtung gemäß den Fig. 1 und 2.
Fig. 15 zeigt in einer schematisch perspektivischen Darstellung ein Gargerät beziehungsweise Kochfeld 1 , welches hier ein Haushaltsgerät darstellt. Das Haushaltsgerät kann jedoch beispielsweise in alternativen Ausgestaltungen auch ein Backofen, ein Dampfgargerät, ein Mikrowellengargerät, aber auch eine Geschirrspülmaschine, eine Waschmaschine, ein Wäschetrockner oder dergleichen sein.
Das Kochfeld 1 weist eine Kochfeldplatte 10 auf, auf welcher Kochzonen 4, 5, 6, 7 ausgebildet sind. Das Kochfeld 1 weist darüber hinaus eine Bedienvorrichtung 2 auf. Die Bedienvorrichtung 2 weist einen Drehknebel 3 sowie eine Oberfläche 8 eines zum Halten des Drehknebels 3 ausgebildeten Bauteils 9 des Haushaltsgeräts 1 auf. Das Bauteil 9 ist vorliegend als Glaskeramikfenster ausgebildet. Das Bauteil 9 ist daher im Wesentlichen plattenartig ausgebildet und mit der Kochfeldplatte 10 fest verbunden. Das Bauteil 9 weist eine Außenseite auf, die die Oberfläche 8 bereitstellt. Ferner weist das Bauteil 9 eine Innenseite 19 auf, zu der im Folgenden noch weiter ausgeführt werden wird.
Der Drehknebel 3 ist zerstörungsfrei lösbar auf der Oberfläche 8 aufsetzbar und wieder abnehmbar. Der Drehknebel 3 ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel etwa diskusförmig beziehungsweise zylinderartig ausgebildet. Die zur Oberfläche 8 gewandte Unterseite des Drehknebels 3 ist derart gestaltet beziehungsweise geformt, dass der Drehknebel 3 im auf der Oberfläche 8 angeordneten Zustand durch manuelles Betätigen gekippt und gedreht werden kann. Durch eine Relativbewegung des Drehknebels 3 im auf der Oberfläche 8 angeordneten Zustand gegenüber der Oberfläche 8 kann eine Betriebsfunktion des Kochfelds 1 ausgewählt und/oder eingestellt werden. Eine derartige Relativbewegung des Drehknebels 3 kann beispielsweise eine Drehbewegung des Drehknebels um eine Drehachse 14 des Drehknebels 3 sein. Zusätzlich oder alternativ kann dazu auch eine Kippbewegung gegenüber der Oberfläche 8 vorgesehen sein. Die Bedienvorrichtung 2 umfasst darüber hinaus vorzugsweise ein nicht dargestelltes elektronisches Anzeigefeld, welches zum Beispiel mit der Oberfläche 8 eine zusammenhängende und somit unterbrechungsfreie Fläche ausbilden kann.
Unterhalb der Kochzonen 4 bis 7 können beispielsweise Strahlungsheizkörper, Induktionsheizungen und/oder dergleichen als zu steuernde Elemente angeordnet sein, um eine gewünschte Beheizung eines auf einer jeweiligen der Kochzonen 4, 5, 6, 7 anordbaren Kochgeschirrs durchführen zu können. Die Bedienvorrichtung 2 ist an eine Steuereinheit 12 angeschlossen, die für die Kochzonen 4 bis 7 entsprechende Steuersignale bereitstellt, sodass abhängig von einer gewünschten Einstellung, die mittels des Drehknebels 3 vorgenommen werden kann, eine gewünschte Heizleistung an der jeweiligen der Kochzonen 4 bis 7 eingestellt werden kann. Zu diesem Zweck können entsprechende Steuerelemente vorgesehen sein, was in den Figuren jedoch nicht dargestellt ist.
Fig. 2 zeigt die Bedienvorrichtung 2 in einer schematischen Schnittdarstellung. Aus Fig. 2 ist ersichtlich, dass der Drehknebel 3 auf der Oberfläche 8 des Glaskeramikfensters 9 aufgesetzt ist. Der Drehknebel 3 weist einen drehknebelseitigen Zentralmagneten 21 auf, der im aufgesetzten Zustand einem im Bereich der Innenseite 19 angeordneten Zentralmagneten 20 gegenüberliegt. Die Zentralmagneten 21, 20 dienen dazu, den Drehknebel 3 in der gewünschten Position zu halten, sodass durch eine manuelle Betätigung des Drehknebels 3 eine gewünschte Einstellung am Kochfeld 1 vorgenommen werden kann. In dieser Ausgestaltung ist vorgesehen, dass der Drehknebel 3 nicht unmittelbar auf der Oberfläche 8 aufgesetzt ist, sondern stattdessen auf eine Halteeinheit 23, die ihrerseits mit der Oberfläche 8 verbunden ist. In der vorliegenden Ausgestaltung ist diese Verbindung lösbar ausgebildet. Der Drehknebel 3 ist auf die Halteeinheit 23 aufgesetzt. Die Halteeinheit 23 kann ferner ebenfalls einen Zentralmagneten 24 aufweisen, der die Haltefunktion des Drehknebels 3 weiter unterstützen kann. Für die Funktion der Erfindung, wie dies im Folgenden erläutert wird, ist dies jedoch nicht relevant. Vorliegend sind die Zentralmagneten etwa konzentrisch zur Drehachse 14 angeordnet.
Der Drehknebel 3 stellt in einem die Drehachse 14 des Drehknebels 3 umgebenden Ringbereich 15 ein Permanentmagnetfeld bereit. Das Permanentmagnetfeld wird mittels eines ringförmigen Permanentmagneten 22 bereitgestellt, der im Wesentlichen eine kreisringförmige Struktur aufweist. In alternativen Ausgestaltungen kann hier natürlich auch vorgesehen sein, dass separate einzelne Permanentmagnete im Ringbereich aufeinanderfolgend in Umfangsrichtung zueinander angeordnet sind.
Das Permanentmagnetfeld wird derart bereitgestellt, dass das Permanentmagnetfeld im Wesentlichen eine Magnetfeldkomponente parallel zur Drehachse 14 aufweist. Es erstreckt sich in dem Ringbereich 15 im an der Oberfläche 8 gehaltenen Zustand des Drehknebels 3 in Richtung zur Oberfläche 8. Das Permanentmagnetfeld weist in Umfangsrichtung vorliegend abwechselnd jeweils drei Maxima der magnetischen Flussdichte und drei Minima der magnetischen Flussdichte auf. In alternativen Ausgestaltungen kann diese Anzahl auch anders gewählt sein. Vorzugsweise beträgt die Anzahl jedoch mehr als zwei.
Aus der Fig. 2 ist ferner ersichtlich, dass der Innenseite 19 gegenüberliegend die Leiterplatte 11 angeordnet ist, die in dieser Ausgestaltung den Zentralmagneten 20 umgibt. In alternativen Ausgestaltungen kann dies auch abweichend konstruiert sein. Die Leiterplatte 11 trägt vorliegend acht Magnetfeldsensoren 13, die im Wesentlichen im Ringbereich 15 angeordnet sind, sodass sie das Permanentmagnetfeld des Permanentmagneten 22 des Drehknebels 3, insbesondere im auf die Oberfläche 8 aufgesetzten Zustand, möglichst gut erfassen können. Der Drehknebel 3 stellt das Permanentmagnetfeld in Umfangsrichtung um die Drehachse 14 mit aufeinanderfolgend unterschiedlichen magnetischen Feldstärken bereit. Die Magnetfeldsensoren 13 erfassen das Magnetfeld und stellen entsprechende Sensorsignale 25 insbesondere abhängig vom Erfassen des Permanentmagnetfelds im Ringbereich 15 bereit.
Die Bedienvorrichtung 2 umfasst ferner Auswerteeinheiten 29, 30, 31, wobei jede der Auswerteeinheiten 29, 30, 31 als Eingangssignale unter anderem sämtliche Sensorsignale 25 erhält. Jede der Auswerteeinheiten 29, 30, 31 liefert ein jeweiliges Auswertesignal 32, 33, 34 (Fig. 3), welches im Folgenden noch weiter erläutert wird.
Fig. 3 zeigt in einer schematischen Diagrammdarstellung eine erste Ausgestaltung einer Signalverarbeitung der Sensorsignale 25, um anhand der Sensorsignale 25 die Art des manuellen Betätigens des Drehknebels 3 bestimmen zu können. Vorliegend ist vorgesehen, dass die Bedienvorrichtung 2 acht Magnetfeldsensoren 13 umfasst, die auf einer Kreislinie äquidistant beabstandet zu benachbarten Magnetfeldsensoren 13 angeordnet sind (Fig. 4). Ferner sind die Magnetfeldsensoren 13 etwa im gleichen Abstand zur Drehachse 14 auf der Leiterplatte 11 angeordnet.
Zum Ermitteln, ob der Drehknebel 3 auf der Oberfläche 8 angeordnet ist, ist eine erste Auswerteeinheit 29 vorgesehen. Die erste Auswerteeinheit 29 weist für jedes der Sensorsignale eine jeweilige Signalverarbeitungseinheit 50 auf, die das jeweilige der Sensorsignale 25 aufbereitet. Die erste Auswerteeinheit 29 weist also vorliegend acht Signalverarbeitungseinheiten 50 auf.
Jede Signalverarbeitungseinheit 50 umfasst eine Antialiasing-Filterschaltung 43, über die das jeweilige Sensorsignal 25 einem Analog-Digital-Wandler 44 zugeführt wird. Ferner weist jede Signalverarbeitungseinheit 50 eine Positionsgewichtsfaktoreinheit 45 auf, die als Eingangssignal einen Winkel a der Position des jeweiligen Magnetfeldsensors 13 zugeführt bekommt (Fig. 4). Die Positionsgewichtsfaktoreinheit 45 ermittelt hieraus einen positionsabhängigen Gewichtsfaktor. Der Gewichtsfaktor ist vorliegend durch eine komplexe Größe beziehungsweise komplexe Zahl gebildet. Die Erfindung ist jedoch hierauf nicht beschränkt. Eine komplexe Zahl kann beispielsweise durch zwei reelle Zahlen dargestellt werden, und zwar
X = Xi + jx2
Dabei entspricht Xi einem Realteil der komplexen Zahl X, wohingegen jX2 einem Imaginärteil der komplexen Zahl X entspricht.
Ferner umfasst jede Signalverarbeitungseinheit 50 eine Gewichtsfaktoreinheit 47, der einerseits der positionsbezogene Gewichtsfaktor der Positionsgewichtsfaktoreinheit 45 und andererseits ein Wert m zugeführt wird, der abhängig von der Bestimmung der Art der manuellen Betätigung des Drehknebels 3 ist. Die Gewichtsfaktoreinheit 47 liefert ein Signal an eine Multipliziereinheit 46 der Auswerteeinheit 29.
Die erste Auswerteeinheit 29 dient zum Bestimmen, ob der Drehknebel 3 auf der
Oberfläche 8 aufgesetzt ist. Hierfür ist ein Wert m=0 vorgegeben. Die Gewichtsfaktoreinheit 47 führt eine Potenzierungsfunktion aus, wobei bei dem vorgesehenen Wert m=0 als Ausgangssignal der Wert 1 geliefert wird, der ebenfalls der Multipliziereinheit 46 zugeführt wird. Die Multipliziereinheit 46 multipliziert diesen Wert mit dem durch den Analog-Digital-Wandler 44 gelieferten Wert und stellt als Ergebnis einen Signalwert für eine Addiereinheit 48 der Auswerteeinheit 29 bereit.
Die Addiereinheit 48 ist an alle acht Signalverarbeitungseinheiten 50 angeschlossen und addiert die entsprechenden Signale. Das hierdurch ermittelte Additionssignal wird einer Filtereinheit 49 der Auswerteeinheit 29 zugeführt, die dann ein Auswertesignal 32 bereitstellt. Das Auswertesignal 32 wird dann einer Bestimmungseinheit 35 zugeführt, die ein Steuersignal 26 bereitstellt. Das Steuersignal 26 bildet vorliegend somit ein Aufsetzsignal, welches abhängig vom Aufsetzen des Drehknebels auf die Oberfläche 8 bereitgestellt wird. Das Steuersignal 26 wird der Steuereinheit 12 zugeführt, welche dieses Steuersignal verarbeitet und entsprechende Funktionen aktivieren beziehungsweise deaktivieren kann. Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass das Steuersignal 26 dazu genutzt werden kann, das Kochfeld 1 einzuschalten oder auch durch Abnehmen des Drehknebels 3 von der Oberfläche 8 auszuschalten.
Die Bedienvorrichtung 2 umfasst ferner eine zweite Auswerteeinheit 30, die dem Grunde nach vergleichbar mit der ersten Auswerteeinheit 29 ausgebildet ist, weshalb ergänzend auf die diesbezüglichen Ausführungen verwiesen wird. Der zweiten Auswerteeinheit 30 werden ebenfalls sämtliche acht Sensorsignale 25 zugeführt, und zwar insbesondere entsprechenden Signalverarbeitungseinheiten 50. Die Signalverarbeitungseinheiten 50 sind hier ebenfalls wie zuvor erläutert ausgebildet.
Im Unterschied zur ersten Auswerteeinheit 29 ist bei der zweiten Auswerteeinheit 30 vorgesehen, dass hier der Wert m=1 ist. Damit wird an der entsprechenden Filtereinheit
49 ein Kippsignal als Auswertesignal 33 bereitgestellt, welches einer Bestimmungseinheit 36 zugeführt wird. Die Bestimmungseinheit 36 verarbeitet das Auswertesignal 33 und liefert ein Steuersignal 27, welches abhängig von einem Kippwinkel des Drehknebels 3 gegenüber der Oberfläche 8 bereitgestellt wird, und darüber hinaus ein Steuersignal 28, welches einer Richtung des Kippens entspricht. Auch diese Signale werden der Steuereinheit 12 zugeführt, die diese Steuersignale 27 und 28 entsprechend verarbeitet.
50 kann beispielsweise vorgesehen sein, dass mittels des Kippsignals die Auswahl der einzustellenden Kochzone erfolgt. Das Auswerten des Kippwinkels kann darüber hinaus dazu dienen, zu entscheiden, ob eine entsprechende Auswahl tatsächlich vorgenommen werden sollte. Weitere Ausgestaltungen für die Nutzung dieser Steuersignale können vorgesehen sein.
Weiterhin umfasst die Bedienvorrichtung 2 eine dritte Auswerteeinheit 31 , die dazu ausgebildet ist, als Art des Betätigens des Drehknebels 3 ein Drehen zu bestimmen. Die dritte Auswerteeinheit 31 ist dem Grunde nach ebenso wie die erste und die zweite Auswerteeinheit 29, 30 ausgebildet, weshalb auf die entsprechenden diesbezüglichen Ausführungen verwiesen wird. Auch der dritten Auswerteeinheit 31 werden sämtliche der Sensorsignale 25 in entsprechender Weise zugeführt, und zwar hier ebenfalls wieder den entsprechenden Signalverarbeitungseinheiten 50.
Im Unterschied zu den Auswerteeinheiten 29, 30 ist bei der Auswerteeinheit 31 vorgesehen, dass die Signalverarbeitungseinheiten 50 mit einem Wert m=3 beaufschlagt werden. Die Signalverarbeitung erfolgt ansonsten so, wie es bereits zu den vorher beschriebenen Ausführungseinheiten 29, 30 erläutert wurde. Als Ausgangssignal liefert die Filtereinheit 49 ein Auswertesignal 34, welches einer Bestimmungseinheit 37 zugeführt wird. Die Bestimmungseinheit 37 verarbeitet das Auswertesignal 34 und ermittelt hieraus zwei Steuersignale, nämlich einerseits ein Steuersignal 38, welches eine Signalqualität bezüglich des Drehsignals angibt, und andererseits ein Steuersignal 39, welches einem Drehwinkel des Drehknebels 3 gegenüber der Oberfläche 8 entspricht. Diese Signale werden ebenfalls der Steuereinheit 12 zugeführt, die diese Signale weiter auswertet. So kann vorgesehen sein, dass das Drehsignal 39 dazu herangezogen werden kann, eine Heizstufe für eine ausgewählte Kochzone 4, 5, 6, 7 einstellen zu können. Zu diesem Zweck kann eine Zeitdauer des Drehens berücksichtigt werden. Weitere Ausgestaltungen sind abweichend oder ergänzend möglich.
Die Erfindung nutzt also aus, dass unterschiedliche Bewegungen beziehungsweise Arten von manuellen Betätigungen des Drehknebels 3 in der Regel Signaländerungen bei allen Magnetfeldsensoren 13 bewirken. Somit kann jedes einzelne der Sensorsignale 25 als Überlagerung aus Signalen von beispielsweise folgendem Ursprung gesehen werden, und zwar insbesondere Drehen, Kippen, Knebel abnehmen, Knebel aufsetzen, Störungen und/oder dergleichen. Durch die spezielle Berechnung und Filterung können aus den Sensorsignalen 25 die benötigten Steuersignale bestimmt beziehungsweise ermittelt werden, also insbesondere ein Drehen des Drehknebels 3, ein Kippen des Drehknebels 3, ein Aufsetzen oder Abnehmen des Drehknebels 3 oder dergleichen.
Auch wenn vorliegend vorgesehen ist, dass für jedes der Sensorsignale 25 eine Signalverarbeitungseinheit 50 vorgesehen ist, und zwar bei jeder der Auswerteeinheiten 29, 30, 31 , kann hier auch in alternativen Ausgestaltungen teilweise ein Multiplexen bei der Signalverarbeitung vorgesehen, beispielsweise indem lediglich ein einzelner Analog- Digital-Wandler 44 für sämtliche Signalverarbeitungseinheiten 50 einer jeweiligen Auswerteeinheit 29, 30, 31 vorgesehen zu sein braucht. Ein Parameter <j> (n), der der Positionsgewichtsfaktoreinheit 45 zugeführt wird, beschreibt einen Winkel der Position des jeweiligen Magnetfeldsensors 13 in Bezug auf eine vorgegebene Ausgangsposition, beispielsweise eine x-Achse oder dergleichen. In einem System mit acht Magnetfeldsensoren 13, wie vorliegend, ist
<|>(n) = 2rr-(n-1)/8.
Dabei ist n der Index des jeweiligen Magnetfeldsensors 13. <|>(n) gibt demnach eine Position des Magnetfeldsensors 13 auf einem Kreis um die Drehachse 14 an.
Je nach Bedarf können natürlich auch weitere Auswerteeinheiten vorgesehen sein, um weitere Arten der Betätigung des Drehknebels ermitteln zu können. Vorzugsweise sind diese dann ebenso wie die Auswerteeinheit 29, 30, 31 ausgebildet.
Fig. 4 zeigt in einer schematischen Darstellung die Anordnung der Magnetfeldsensoren 13 in Bezug auf einen Winkel a.
Fig. 5 zeigt eine schematische Diagrammdarstellung zum Ermitteln des Auswertesignals 32 in einem Diagramm, bei dem eine Ordinate der magnetischen Flussdichte abhängig von einem Winkel o (Fig. 4) dargestellt ist, wobei der Winkel o der Abszisse zugeordnet ist. Insofern bezieht sich diese Darstellung auf Fig. 4. Ein Graph 55 stellt dabei die magnetische Flussdichte dar, die aus den Sensorsignalen der Magnetfeldsensoren 13 ermittelt wird, wenn der Drehknebel 3 nicht auf der Oberfläche 8 aufgesetzt ist. Zu erkennen ist, dass abhängig vom Winkel o eine konstante Flussdichte Bo vorliegt. Wird der Drehknebel 3 auf die Oberfläche 8 aufgesetzt, stellt sich ein Verlauf der magnetischen Flussdichte gemäß dem Graphen 54 ein, wobei auch hier die magnetische Flussdichte unabhängig vom Winkel o einen Wert Bi annimmt. Bei der Darstellung gemäß Fig. 5 ist der Verlauf der Änderung magnetischen Flussdichte des Permanentmagnetfelds in Umfangsrichtung im Ringbereich 15 vernachlässigt.
Die Bestimmungseinheit 35 kann dadurch auf einfache Weise das Aufsetzen des Drehknebels 3 auf die Oberfläche 8 beziehungsweise das Abnehmen des Drehknebels 3 von der Oberfläche 8 bestimmen. Daraus kann dann das Steuersignal 26 ermittelt werden.
Fig. 6 zeigt in einer schematischen Diagrammdarstellung wie Fig. 5 die durch die Magnetfeldsensoren 13 erfasste magnetische Flussdichte für das Auswertesignal 33 mit zwei Graphen 56, 57. Das Auswertesignal 33 bezieht sich auf das Kippen des Drehknebels im auf der Oberfläche 8 gehaltenen Zustand. Wie aus Fig. 6 ersichtlich ist, ist im nichtgekippten Zustand die magnetische Flussdichte gemäß dem Graphen 54 wie in Fig. 5 dargestellt. Abhängig vom Winkel des Kippens des Drehknebels 3 gegenüber der Oberfläche 8 ergeben sich die mit den Graphen 56 beziehungsweise 57 dargestellten Signalverläufe. Es ist ersichtlich, dass im Bereich des Winkels o von null bis TT die magnetische Flussdichte gegenüber dem Graphen 54 ansteigt, wohingegen die magnetische Flussdichte im Bereich von TT bis 2TT entsprechend kleiner ist. Der Graph 56 zeigt einen teilgekippten Zustand, wohingegen der Graph 57 einen vollgekippten Zustand zeigt. Die Auswerteeinheit ermittelt aus den Sensorsignalen, auf deren Basis die Graphen 56,57 ermittelt worden sind, das Auswertesignal 33. Die Bestimmungseinheit 36 kann durch entsprechendes Verarbeiten des Auswertesignals 33 die Steuersignale 27 und 28 bereitstellen. Fig. 6 zeigt ferner, dass im Bereich TT/2 der größte Kippwinkel auftritt, sodass das Permanentmagnetfeld des Drehknebels 3 etwa den kürzesten Abstand zu den entsprechenden Magnetfeldsensoren 13 hat. Entsprechend ist der Abstand beim Winkel 3TT/2 am größten. Die Graphen 56, 57 stellen vorliegend einen etwa sinusförmigen Verlauf abhängig vom Winkel a dar.
Unterschiedliche Richtungen des Kippens des Drehknebels 3 führen zu einer entsprechenden Verschiebung der Graphen 56, 57 im Diagramm gemäß Fig. 6. Die Richtung des Kippens verändert somit den Phasenwinkel des durch die Graphen 56, 57 dargestellten sinusförmigen Verlaufs. Anhand der Amplitude gegenüber dem Graphen 54 kann der Kippwinkel ermittelt werden. Anhand der Phase kann die Kipprichtung des Drehknebels 3 gegenüber der Oberfläche 8 bestimmt werden.
Fig. 7 zeigt in einer schematischen Diagrammdarstellung wie Fig. 6 wie sich die Richtung des Kippens des Drehknebels 3 gegenüber der Oberfläche 8 auswirkt. Gegenüber dem Graphen 57, bei dem der Knebel in Richtung des Winkels TT/2 gekippt ist, ist der Drehknebel 3 gemäß dem Graphen 58 etwa in die Richtung eines Winkels von etwa TT gekippt.
Fig. 8 zeigt in einer weiteren schematischen Diagrammdarstellung wie Fig. 5 mit einem Graphen 59 einen Verlauf der magnetischen Flussdichte, zum Ermitteln des Auswertesignals 34, um eine Drehung des Drehknebels 3 um seine Drehachse 14 bestimmen zu können. Mit einem Graphen 54 ist ein Referenzsignal dargestellt, welches den entsprechenden vorhergehenden Signalen gemäß den Graphen 54 entspricht. Der Graph 59 zeigt einen Verlauf der magnetischen Flussdichte über den Winkel a gemäß Fig. 4. Bei dieser Ausgestaltung ist der Drehknebel 3 nicht gekippt. Der Drehknebel 3 stellt jedoch das Permanentmagnetfeld mit aufeinanderfolgend unterschiedlichen magnetischen Flussdichten bereit, und zwar in Bezug auf eine mittlere Feldstärke Bi. Dies wird erreicht durch eine spezielle Ausführung des Drehknebels 3. Hierzu kann zum Beispiel ein segmentierter Ringmagnet im Bereich des Ringbereichs 15 im Drehknebel 3 angeordnet sein. Fig. 9 zeigt einen beispielhaften Aufbau des entsprechenden Drehknebels 3.
Aus Fig. 9 ist ersichtlich, dass der Drehknebel 3 ein Knebelgehäuse 60 aufweist, in welches ein ringförmiger Permanentmagnet 22 eingesetzt ist. Eine Scheibe 62 deckt den ringförmigen Permanentmagneten 22 ab. Das Knebelgehäuse 60 ist mittels eines Knebeldeckels 61 verschlossen. Das Knebelgehäuse 60 ist auf einem Aufnahmering aufgesetzt, der seinerseits von einem Haltefuß 64 gehalten ist. Der Haltefuß 64 sowie das Knebelgehäuse 60 weisen jeweils den Zentralmagneten 21 , 24 auf. Die in Fig. 9 dargestellte Anordnung des Drehknebels 3 kann auf die Oberfläche 8 aufgesetzt beziehungsweise von ihr abgenommen werden. Insbesondere kann der Drehknebel vom Haltefuß 64 abgenommen werden. Vorliegend ist vorgesehen, dass der ringförmige Permanentmagnet 22 aufeinanderfolgend unterschiedliche magnetische Flussdichten bereitstellt, wodurch ein moduliertes Magnetfeld in Umfangsrichtung im Bereich des Ringraumes 15 bereitgestellt wird. Aufgrund des Abstandes zwischen dem ringförmigen Permanentmagneten 22 und den entsprechend angeordneten Magnetfeldsensoren 13 wird bewirkt, dass die durch die Magnetfeldsensoren 13 erfasste magnetische Flussdichte keine abrupten Sprünge zwischen einem minimalen und einem maximalen Wert aufweist, sondern kontinuierliche Übergänge gebildet werden. Das System ist vorliegend so optimiert, dass ein nahezu sinusförmiger Verlauf der magnetischen Flussdichte in Umfangsrichtung erreicht werden kann. Dies zeigt Fig. 8.
Der Drehknebel 3 gemäß Fig. 9 ist vorliegend mit drei Magnetsegmenten ausgerüstet. Dadurch ergeben sich aufeinanderfolgend jeweils drei aufeinanderfolgende Maxima und Minima der magnetische Flussdichte beziehungsweise die drei in Fig. 8 dargestellten Sinusperioden gemäß dem Graphen 59.
Wird nun der Drehknebel 3 gedreht, verändert sich die Phase des Sinusverlaufs der magnetischen Flussdichte gemäß Fig. 8, wie sie von den Magnetfeldsensoren 13 erfasst wird. Dies ist in Fig. 10 dargestellt, welche eine Diagrammdarstellung wie Fig. 8 zeigt. Ergänzend zum Graphen 59, der einer Ausgangsstellung des Drehknebels 3 in Bezug auf das Drehen entspricht, ist mit einem Graphen 65 eine hiergegenüber verdrehte zweite Drehstellung gezeigt. Hieraus ist ersichtlich, dass sich mit dem Drehen die Phase des sinusförmigen Verlaufs entsprechend verändert.
Bei der vorliegenden Ausgestaltung überlagern sich die Flussdichteverläufe gemäß der Figuren 5, 6 und 8. Jede Art des manuellen Betätigens des Drehknebels 3, das heißt, beispielsweise Kippen, Drehen, Aufsetzen, Abnehmen und/oder dergleichen, wirkt sich auf den gesamten Verlauf der durch die Magnetfeldsensoren 13 erfassten Flussdichte aus. Wie bereits erläutert, ist es mit der vorgeschlagenen Verfahrensführung möglich, aufgrund der Signalverarbeitung diese Bewegungsarten voneinander zu trennen. Bei der Trennung werden spezifische Eigenschaften von Teilsignalen genutzt und die Teilsignale gezielt für die Separierbarkeit optimiert. Insbesondere erweisen sich sinusförmige Verläufe bei unterschiedlichen Periodenlängen als rechnerisch separierbar. Im Grunde nach kann jedoch auch ein anderer Verlauf vorgesehen sein. Wie aus der schematischen Darstellung gemäß Fig. 3 ersichtlich ist, wird der Verlauf der magnetischen Flussdichte in Umfangsrichtung des Ringraumes 15 durch die vorliegend in gleichen Abständen angeordneten Magnetfeldsensoren 13 erfasst. Vorliegend sind zu diesem Zweck acht Magnetfeldsensoren 13 vorgesehen, die durch Hall-Sensoren gebildet sind. Aus einem Gleichanteil, einer Amplitude und einer Phase der Sinusverläufe können die Ergebnissignale bestimmt werden, beziehungsweise die Auswertesignale 32, 33, 34, die dann erlauben, ein Aufsetzen beziehungsweise Abnehmen des Drehknebels 3, ein Kippen des Drehknebels 3 sowie ein Drehen des Drehknebels 3 zu bestimmen. Vorzugsweise wird die Anzahl der Magnetfeldsensoren so gering wie möglich gewählt. Besonders vorteilhaft erweist es sich dabei, wenn die Anzahl der Magnetfeldsensoren 13 und die Anzahl der Maxima beziehungsweise Minima keinen gemeinsamen Teiler haben.
Darüber hinaus können folgende Varianten vorgesehen sein:
Die Positionsgewichtsfaktoreinheit 45 sowie die Gewichtsfaktoreinheit 47 können zum Beispiel durch eine Tabelle ersetzt sein, weil diese Funktionalität nicht von den Sensorsignalen 25 abhängig ist. Bei der Signalverarbeitung können dann die entsprechenden Werte aus dieser Tabelle entnommen werden.
Dem Grunde nach kann die Winkelbestimmung gemäß Fig. 3 durch einen CORDIC- Algorithmus realisiert sein. Anstelledessen kann die Winkelbestimmung jedoch auch durch Quotientenbildung und eine Arkustangensfunktion realisiert sein.
Bei der Betragsbestimmung gemäß Fig. 3 kann anstelle des CORDIC-Algorithmus die Berechnung durch Addieren vom quadrierten Real- und Imaginärteil beim Knebeldrehsignal beziehungsweise beim Knebelkippsignal erfolgen. Eine abschließende Berechnung unter Nutzung der Quadratwurzel des Ergebnisses ist nicht zwingend erforderlich, weil die weitere Verarbeitung des Betragssignals entsprechend angepasst werden kann.
Fig. 11 zeigt in einer schematischen Darstellung wie Fig. 3 eine weitere Verfahrensführung zum Bestimmen der Art des Betätigens des Drehknebels 3. Diese zweite Ausgestaltung der Verfahrensführung unterscheidet sich von der ersten Ausgestaltung gemäß Fig. 3 dadurch, dass die Auswerteeinheiten 29, 30, 31 ersetzt sind durch eine Verfahrensführung unter Nutzung einer Signalverarbeitungseinheit 40, auf die eine Verarbeitung mittels einer Fourier-Transformationseinheit 41 erfolgt. Daran schließt sich die Verarbeitung mittels einer Selektionseinheit 42 an, woraufhin dann spezifisch für jede Art des manuellen Betätigens des Drehknebels 3 eine entsprechende Filtereinheit 51, 52, 53 erfolgt, die dann das jeweilige Auswertesignal 32, 33, 34 bereitstellen. Die weitere Verfahrensführung entspricht dem, was bereits zu den vorhergehenden Figuren erläutert wurde, weshalb ergänzend auf die diesbezüglichen Ausführungen verwiesen wird.
Die Fourier-Transformationseinheit 41 ist vorliegend zwar als analoge Signalverarbeitungseinheit vorgesehen, jedoch kann an dieser Stelle auch eine digitale Fourier-Transformation DFT, insbesondere FFT, zum Einsatz kommen. Die Fourier- Transformationseinheit 41 transformiert vorliegend einen jeweiligen Satz von Sensorsignalen, die von den Magnetfeldsensoren etwa zweitgleich bereitgestellt werden. Vorliegend ist daher keine Transformation eines Zeitsignals sondern eine Transformation eines positionsspezifischen Sensordatensatzes vorgesehen.
Diese Ausgestaltung hat unter anderem den Vorteil, dass der Drehwinkel sehr hoch auflösbar ist. Ferner kann die Quantisierung des Drehwinkels durch Software beziehungsweise Rechnerprogramm eingestellt werden und braucht nicht durch Hardware begrenzt beziehungsweise vorgegeben zu sein. Durch die hohe Auflösung des Drehwinkels kann ferner eine genaue Berechnung der Drehgeschwindigkeit erreicht werden. Dadurch und durch die Hardware-unabhängige Quantisierung kann eine nahezu stufenlose, geschwindigkeitsabhängige Quantisierungsanpassung erreicht werden. Die Bedienung kann daher für einen Benutzer sehr komfortabel und angenehm sein.
Die Figuren 12 und 13 zeigen in schematischen Diagrammen, die die komplexe Zahlenebene darstellen, die entsprechenden Auswertesignale 33, 34.
So zeigt Fig. 12 ein Diagramm, dessen Abszisse dem Realteil Xi und dessen Ordinate dem Imaginärteil jX2 einer komplexen Zahl zugeordnet ist. Ein Punkt 66 kennzeichnet das Auswertesignal für den Fall, dass der Drehknebel 3 nicht auf der Oberfläche 8 aufgesetzt ist. Ist der Drehknebel 3 hingegen auf der Oberfläche 8 aufgesetzt, ergeben sich Punkte 67, die für unterschiedliche Drehwinkel Positionen auf einem Kreis um den Punkt 66 bilden. Der Winkel der komplexen Zahl ändert sich bei Drehung des Drehknebels 3 und ist somit ein Maß für den relativen Drehwinkel und die Drehrichtung. Der Betrag der komplexen Zahl ist dagegen ein Maß für die Signalqualität des Drehsignals. Während einer Drehbewegung des Drehknebels 3 bewegt sich also das Signal auf dem Kreis 68.
Figur 13 zeigt in eine schematische Diagrammdarstellung wie Fig. 12, wobei nun die Auswertung in Bezug auf ein Kippen des Drehknebels 3 gegenüber der Oberfläche 8 erfolgt. Zu erkennen ist wieder der Punkt 66, bei dem der Drehknebel 3 nicht auf der Oberfläche 8 aufgesetzt oder nicht gekippt ist. Punkte 69, die auf einem Kreis 7 positioniert sind, zeigen Richtungen des Kippens des Drehknebels 3 gegenüber der Oberfläche 8 an. Ein Betrag der komplexen Zahl ist ein Maß für den Kippwinkel, der in der in Fig. 13 dargestellten Situation gleich ist für alle dargestellten Punkte 69. Der Winkel entspricht der jeweiligen Richtung des Kippens.
Fig. 14 zeigt in einer weiteren schematischen Diagrammdarstellung Realteil abhängig von der Zeit die Auswertung in Bezug auf das Aufsetzen beziehungsweise abnehmen des Drehknebels 3 von der Oberfläche. Die Ordinate ist einem Realteil Xi des entsprechenden Transformationssignals zugeordnet, wohingegen die Abszisse der Zeit t zugeordnet ist. Ein Graph 71 zeigt die unterschiedlichen Zustände für das Aufsetzen beziehungsweise Abnehmen des Drehknebels 3. In einem ersten Bereich 74 ist der Knebel von der Oberfläche 8 abgesetzt beziehungsweise entfernt, sodass der Realteil des komplexen Signals beziehungsweise der komplexen Zahl klein ist. Daran schließt sich zeitlich ein Bereich 72 an, in dem der Knebel 3 auf die Oberfläche 8 aufgesetzt wird. Die entsprechende magnetische Flussdichte beziehungsweise das entsprechende transformierte Signal steigt entsprechend an bis es einen maximalen Wert erreicht, an dem der Drehknebel 3 auf der Oberfläche 8 aufliegt. Daran schließt sich ein weiterer Bereich 73 an, in dem der Knebel von der Oberfläche 8 abgenommen wird beziehungsweise entfernt wird. Entsprechend sinkt der Signalpegel gemäß dem Graphen 71 wieder auf einen Wert ab, wie er zuvor im Bereich 74 ermittelt ist. Bei dieser Signalverarbeitung ist ferner anzumerken, dass das entsprechende Signal keinen Imaginärteil aufweist, beziehungsweise dieser immer null ist. Dieses System ist darüber hinaus insbesondere unempfindlich gegenüber Positionierungsfehlern des Drehknebels 3. Darüber hinaus brauchen keine separaten getrennten Sensorgruppen für unterschiedliche Arten des manuellen Betätigens des Drehknebels 3 vorgesehen zu werden. Es werden nur wenige Magnetfeldsensoren 13 benötigt. Ferner kann eine Selbstkalibrierung erreicht werden.
Das in den Figuren dargestellte Ausführungsbeispiel dient ausschließlich der Erläuterung der Erfindung und soll diese nicht beschränken.
Bezugszeichenliste
1 Kochfeld
2 Bedienvorrichtung
3 Drehknebel
4 Kochzone
5 Kochzone
6 Kochzone
7 Kochzone
8 Oberfläche
9 Glaskeramikfenster
10 Kochfeldplatte
11 Leiterplatte
12 Steuereinheit
13 Magnetfeldsensor
14 Drehachse
15 Ringbereich
19 Innenseite
20 Zentralmagnet
21 Zentralmagnet
22 ringförmiger Permanentmagnet
23 Halteeinheit
24 Zentralmagnet
25 Sensorsignal
26 Steuersignal
27 Steuersignal
28 Steuersignal
29 Auswerteeinheit
30 Auswerteeinheit
31 Auswerteeinheit
32 Auswertesignal
33 Auswertesignal
34 Auswertesignal 35 Bestimmungseinheit
36 Bestimmungseinheit
37 Bestimmungseinheit
38 Steuersignal
39 Steuersignal
40 Signalverarbeitungseinheit
41 Fourier-T ransformationseinheit
42 Selektionseinheit
43 Antialiasing-Filterschaltung
44 Analog-Digital-Wandler
45 Positionsgewichtsfaktoreinheit
46 Multipliziereinheit
47 Gewichtsfaktoreinheit
48 Addiereinheit
49 Filtereinheit
50 Signalverarbeitungseinheit
51 Filtereinheit
52 Filtereinheit
53 Filtereinheit
54 Graph
55 Graph
56 Graph
57 Graph
58 Graph
59 Graph
60 Knebelgehäuse
61 Knebeldeckel
62 Scheibe
63 Aufnahmering
64 Haltefuß
65 Graph
66 Punkt
67 Punkt
68 Kreis 69 Punkt
70 Kreis
71 Graph
72 Bereich des Aufsetzens
73 Bereich des Abnehmens 74 Bereich Knebel nicht vorhanden
75 Bereich Knebel aufgesetzt

Claims

34
Patentansprüche
1. Verfahren zum Bereitstellen von wenigstens einem Steuersignal (26, 27, 28, 38, 39) für ein Haushaltsgerät (1), zu welchem Zweck eine Bedienvorrichtung (2) einen Drehknebel (3), eine Oberfläche (8) eines zum Halten des Drehknebels (3) ausgebildeten Bauteils (9), Magnetfeldsensoren (13) und eine mit den Magnetfeldsensoren (13) signaltechnisch gekoppelte Steuereinheit (12) zum Bereitstellen des wenigstens einen Steuersignals (26, 27, 28, 38, 39) für das Haushaltsgerät (1) aufweist, wobei der Drehknebel (3) in einem eine Drehachse (14) des Drehknebels (3) umgebenden Ringbereich (15) ein Permanentmagnetfeld mit in Umfangsrichtung um die Drehachse (14) unterschiedlichen magnetischen Flussdichten bereitstellt, wobei das Permanentmagnetfeld im Ringbereich (15) zumindest eine Magnetfeldkomponente parallel zur Drehachse (14) aufweist, wobei sich das Permanentmagnetfeld in dem Ringbereich (15) im an der Oberfläche (8) gehaltenen Zustand des Drehknebels (3) in Richtung zur Oberfläche (8) erstreckt, wobei die Magnetfeldsensoren (13) das Permanentmagnetfeld erfassen und abhängig hiervon Sensorsignale (25) bereitstellen, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensorsignale (25) derart ausgewertet werden, dass dadurch eine erste Art eines manuellen Betätigens des Drehknebels (3) bestimmt wird, wobei die Sensorsignale derselben Magnetfeldsensoren (13) ferner derart ausgewertet werden, dass wenigstens eine zweite Art eines manuellen Betätigens des Drehknebels (3) bestimmt wird, wobei das wenigstens eine Steuersignal (26, 27, 28, 38, 39) zumindest abhängig von einer der bestimmten Arten des manuellen Betätigens des Drehknebels (3) ermittelt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass beim Auswerten eine Fourier-Transformation zumindest eines Teils der Sensorsignale (25) durchgeführt wird.
3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mit dem Auswerten ein Wert des manuellen Betätigens bestimmt wird. 35
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Drehknebel (3) an der Oberfläche (8) mittels Magnetkraft lösbar gehalten wird.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zum Bestimmen der Art des manuellen Betätigens des Drehknebels (3) alle Sensorsignale (25) ausgewertet werden.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass beim Auswerten alle Sensorsignale (25) addiert werden, um die Art des manuellen Betätigens des Drehknebels (3) zu bestimmen.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass beim Auswerten jedes Sensorsignal (25) mit einem positionsspezifischen und/oder in Bezug auf die Art des manuellen Betätigens spezifischen Gewichtsfaktor multipliziert wird.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass für jede Art des manuellen Betätigens ein separates Auswerten erfolgt.
9. Bedienvorrichtung (2) für ein Haushaltsgerät (1), mit einem Drehknebel (3), einer Oberfläche (8) eines zum Halten des Drehknebels (3) ausgebildeten Bauteils (9), Magnetfeldsensoren (13) und einer mit den Magnetfeldsensoren (13) signaltechnisch gekoppelten Steuereinheit (12) zum Bereitstellen von wenigstens einem Steuersignal (26, 27, 28, 38, 39) für das Haushaltsgerät (1), wobei der Drehknebel (3) ausgebildet ist, in einem eine Drehachse (14) des Drehknebels (3) umgebenden Ringbereich (15) ein Permanentmagnetfeld mit in Umfangsrichtung um die Drehachse (14) unterschiedlichen magnetischen Flussdichten bereitzustellen, wobei das Permanentmagnetfeld im Ringbereich (15) zumindest eine Magnetfeldkomponente parallel zur Drehachse (14) aufweist, wobei sich das Permanentmagnetfeld in dem Ringbereich (15) im an der Oberfläche (8) gehaltenen Zustand des Drehknebels (3) in Richtung zur Oberfläche (8) erstreckt, wobei die Magnetfeldsensoren (13) angeordnet sind, das Permanentmagnetfeld zu erfassen und abhängig hiervon Sensorsignale (25) bereitstellen, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (12) eine erste Auswerteeinheit (29, 30, 31) aufweist, die ausgebildet ist, die Sensorsignale (25) auszuwerten und dadurch eine erste Art eines manuellen Betätigens des Drehknebels (3) zu bestimmen, wobei die Steuereinheit (12) wenigstens eine zweite Auswerteeinheit (29, 30, 31) aufweist, die ausgebildet ist, die Sensorsignale derselben Magnetfeldsensoren (13) auszuwerten und dadurch eine zweite Art eines manuellen Betätigens des Drehknebels (3) zu bestimmen, wobei die Steuereinheit (12) ferner ausgebildet ist, das wenigstens eine Steuersignal (26, 27, 28, 38, 39) zumindest abhängig von einer der bestimmten Arten des manuellen Betätigens des Drehknebels (3) zu ermitteln. Bedienvorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Magnetfeldsensoren (13) ausgebildet sind, ausschließlich ein parallel zur Drehachse (14) ausgerichtetes Magnetfeld erfassen. Bedienvorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Drehknebel (3) ausgebildet ist, auf wenigstens zwei voneinander unterschiedlichen Arten manuell betätigt zu werden, wobei die Steuereinheit (12) für jede der wenigstens zwei Arten des manuellen Betätigens eine jeweilige Auswerteeinheit (29, 30, 31) aufweist, wobei die jeweilige Auswerteeinheit (29, 30, 31) ausgebildet ist, die Sensorsignale (25) spezifisch nur in Bezug auf die jeweilige Art des manuellen Betätigens des Drehknebels (3) auszuwerten. Bedienvorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass eine Anzahl der unterschiedlichen magnetischen Flussdichten unterschiedlich von einer Anzahl der Magnetfeldsensoren (13) ist. Bedienvorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Bauteil (9) ein Plattenelement aufweist, welches eine Innenseite (19) und eine Außenseite aufweist, wobei die Oberfläche (8) von der Außenseite des Plattenelements bereitgestellt ist und die Magnetfeldsensoren (13) im Ringbereich an der Innenseite (19) und/oder der Innenseite (19) gegenüberliegend angeordnet sind.
14. Bedienvorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Magnetfeldsensoren (13) in Umfangsrichtung um die Drehachse (14) aufeinanderfolgend angeordnet sind.
15. Haushaltsgerät (1) mit einer Bedienvorrichtung (2), dadurch gekennzeichnet, dass die Bedienvorrichtung (2) nach einem der Ansprüche 9 bis 14 ausgebildet ist.
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