PL233937B1

PL233937B1 - Control interface

Info

Publication number: PL233937B1
Application number: PL424133A
Authority: PL
Inventors: Mikołaj Staszek; Karol Kahl; Paweł Andrzej Koźbiał; Piotr Stanisław Gembik
Original assignee: Amica Spólka Akcyjna; Amica Spółka Akcyjna
Priority date: 2017-12-30
Filing date: 2017-12-30
Publication date: 2019-12-31
Also published as: PL424133A1

Description

Opis wynalazkuDescription of the invention

Przedmiotem wynalazku jest interfejs sterowania urządzeń gospodarstwa domowego, zwłaszcza płyt grzewczych, lodówek, zmywarek i okapów.The present invention relates to a control interface for household appliances, in particular hobs, refrigerators, dishwashers and hoods.

Sterowanie urządzeniami gospodarstwa domowego tego typu odbywa się albo mechanicznie albo elektronicznie. Panele i interfejsy sterowania posiadają powierzchnie robocze z pokrętłami, przyciskami i/lub z naniesionymi na nie trwale oznaczeniami i symbolami oznaczającymi poszczególne funkcje i daną czynność, za pomocą których użytkownik wybiera rodzaj i parametry pracy urządzenia. Bardzo często sterowanie odbywa się za pomocą pól sensorycznych dotykowych, naniesionych na powierzchnie roboczą panelu sterowania urządzenia np. na część zewnętrzną płyty grzewczej, obudowy okapu czy też piekarnika. Takie sterowanie odbywa się np. w płytach grzewczych, gdzie stosuje się sensory pojemnościowe realizowane za pomocą sprężyn oraz mikrokontroler, z którego za pomocą ścieżek na płytce drukowanej PCB te sensory pojemnościowe są wyprowadzane. Pomiar polega na wykryciu zmiany pojemności w układzie. Do tego celu wykorzystywany jest układ oscylatora relaksacyjnego wbudowany w mikrokontroler pozwalający zamienić pojemność na częstotliwość. Pojemność początkowa tzw. pasożytnicza - wynika z układu ścieżek itp., a pojemność dodana wynika ze wzrostu pojemności wskutek przyłożenia palca na sensor.Household appliances of this type are controlled either mechanically or electronically. Control panels and interfaces have working surfaces with knobs, buttons and / or permanently marked on them with markings and symbols denoting individual functions and a given activity, by means of which the user selects the type and parameters of the device. Very often, the control is carried out by means of tactile sensory fields, placed on the working surface of the device control panel, e.g. on the external part of the heating plate, hood casing or oven. Such control takes place, for example, in heating plates, where capacitive sensors implemented by means of springs and a microcontroller are used, from which these capacitive sensors are led out by means of tracks on the PCB. The measurement is based on detecting a change in capacitance in the system. For this purpose, a relaxation oscillator system built into a microcontroller is used to convert the capacitance into frequency. Initial capacity of the so-called parasitic - it results from the arrangement of paths, etc., and the added capacity results from the increase in capacity due to placing a finger on the sensor.

W interfejsach sterowania z sensorami pojemnościowymi z wykorzystaniem sprężyn, stosowanymi np. w płytach grzewczych ceramicznych lub indukcyjnych, powierzchnię roboczą stanowią części szyby, na której naniesiono trwale symbole funkcyjne. Powoduje to rozregulowanie sterowania w przypadku zalania pola dotykowego. Sensory pojemnościowe z wykorzystaniem sprężyn mogą wykryć takie zdarzenie ale nie ma wówczas prawidłowego odczytu. Problemowe jest też wykrycie dotknięcia pola dotykowego przez rękawice. Korzystanie z takich sensorów jest też uciążliwe dla ludzi niewidzących i niedowidzących, ponieważ sensor reaguje już na obecność palca, a nie na wciśnięcie. Te ostatnie niedogodności występują poza płytami grzewczymi, także w innych urządzeniach gospodarstwa domowego.In control interfaces with capacitive sensors with the use of springs, used, for example, in ceramic or induction heating plates, the working surface consists of parts of the glass on which functional symbols are permanently applied. This causes the control to malfunction in the event of flooding the touch field. Capacitive sensors using springs can detect this, but there is no correct reading. It is also problematic to detect touching the touch field by gloves. The use of such sensors is also burdensome for the blind and visually impaired people, because the sensor responds to the presence of a finger, not to pressing. The latter disadvantages occur, apart from heating plates, also in other household appliances.

Stosowane są także sensory z wykorzystaniem podczerwieni, które posiadają podobne wady jak sensory ze sprężyną, dodatkowo wymagają barier między emiterem i sensorem, co zwiększa kłopotliwość montażu.Infrared sensors are also used, which have similar disadvantages as sensors with a spring, and additionally require barriers between the emitter and the sensor, which makes the installation more cumbersome.

Celem wynalazku było opracowanie uniwersalnego w zastosowaniu interfejsu sterowania dla urządzeń gospodarstwa domowego pozbawionego wskazanych wyżej niedogodności tzn. wodoodpornego, ułatwiającego obsługę ludziom z wadami wzroku.The aim of the invention was to develop a universal control interface for household appliances, devoid of the above-mentioned disadvantages, i.e. waterproof, facilitating operation by people with visual impairments.

Interfejs sterowania urządzeń gospodarstwa domowego, posiadający zewnętrzną powierzchnię roboczą użytkownika z elementami, za pomocą których wybiera on sposób i parametry pracy urządzenia, charakteryzuje się tym, że ma postać warstwowej nakładki mocowanej trwale do powierzchni urządzenia w miejscu umożliwiającym współpracę interfejsu z modułami elektronicznymi urządzenia, przy czym zewnętrzną warstwę nakładki stanowi płytka optymalnie metalowa, zapewniająca ugięcie pod naciskiem palca użytkownika, której zewnętrzna powierzchnia stanowi powierzchnię roboczą dla użytkownika. Warstwę wewnętrzną nakładki stanowi płytka PCB z układem elektronicznym. Pomiędzy płytką stanowiąca warstwę zewnętrzną nakładki a płytką PCB stanowiącą warstwę wewnętrzną nakładki, znajduje się pierwsza warstwa łącząca trwale te płytki, a pomiędzy płytką PCB a powierzchnią urządzenia znajduje się druga warstwa łącząca trwale nakładkę z urządzeniem w sposób umożliwiający współpracę elementów sterowania nakładki z elektroniką urządzenia, przy czym pierwsza warstwa łącząca zawiera otwory odpowiednie dla sensorów umieszczonych na płytce PCB a druga warstwa łącząca zawiera pod sensorami kanał powietrzny oraz otwory umożliwiające komunikację między urządzeniem a nakładką a także zasilanie układu elektronicznego. Korzystnie jest, gdy do wewnętrznej powierzchni zewnętrznej płytki zamocowane jest złącze dla przewodu ochronnego PE. Korzystnie jest, gdy złącze dla przewodu PE stanowi faston. Korzystnie jest, gdy grubość płytki zewnętrznej mieści się w granicach od 1 gm do 5 mm. Korzystnie jest, gdy grubość płytki zewnętrznej mieści się w granicach od 0,4 gm do 2 mm. Korzystnie jest, gdy grubość płytki zewnętrznej wynosi 1 mm. Korzystnie jest, gdy pierwsza i druga warstwa łącząca wykonane są z adhezyjnego środka klejącego. Korzystnie jest, gdy pierwsza i druga warstwa łącząca wykonane są z dwustronnej taśmy klejącej. Korzystnie jest, gdy pierwsza warstwa łącząca ma grubość 0,5 gm do 2 mm. Korzystnie jest, gdy druga warstwa łącząca ma grubość 0,5 gm do 2 mm. Korzystnie jest, gdy warstwy łączące mają grubość 0,65 gm. Korzystnie jest, gdy warstwy łączące oraz płytka PCB, zaopatrzone są w otwory leżące po złożeniu nakładki w jednej osi na przewód PE przechodzący od złącza płytki do urządzenia.The control interface of household appliances, having an external working surface of the user with elements by which he selects the method and parameters of the device operation, is characterized by the fact that it is in the form of a layered overlay permanently attached to the device surface in a place enabling the interface to cooperate with the electronic modules of the device, while wherein the outer layer of the overlay is an optimally metal plate providing deflection under the pressure of a user's finger, the outer surface of which is the working surface for the user. The inner layer of the cover is a PCB with an electronic system. Between the PCB which is the outer layer of the cover and the PCB which is the inner layer of the cover, there is a first layer that permanently connects these plates, and between the PCB and the surface of the device there is a second layer permanently connecting the cover with the device in a way that allows the cooperation of the control elements of the cover with the electronics of the device, the first connecting layer includes openings suitable for sensors positioned on the PCB and the second connecting layer includes an air duct under the sensors and openings allowing communication between the device and the cap and powering the electronics. Preferably, the PE protective conductor connector is attached to the inner surface of the outer plate. Preferably, the connector for the PE conductor is faston. Preferably, the thickness of the outer plate is in the range from 1 gm to 5 mm. Preferably, the thickness of the outer plate is in the range 0.4 gm to 2 mm. Preferably, the thickness of the outer plate is 1 mm. Preferably, the first and second connecting layers are made of an adhesive. Preferably, the first and second connecting layers are made of double-sided adhesive tape. Preferably, the first connecting layer has a thickness of 0.5 gm to 2 mm. Preferably, the second connecting layer has a thickness of 0.5 gm to 2 mm. The connecting layers preferably have a thickness of 0.65 gm. Preferably, the connecting layers and the PCB are provided with holes lying, after the cap has been folded in one axis, on the PE conductor passing from the connector of the PCB to the device.

PL 233 937 B1PL 233 937 B1

Interfejs sterowania według wynalazku jest w pełni wodoodporny, co wynika z architektury i sposobu pomiaru. Jego montaż i budowa ułatwia obsługę ludziom z wadą wzroku, ponieważ do aktywacji sensora potrzebne jest jego naciśnięcie, a nie tylko położenie palca na powierzchni.The control interface according to the invention is fully waterproof due to the architecture and the measurement method. Its assembly and construction makes it easier for people with visual impairments to operate, because the sensor needs to be pressed to activate, not just a finger on the surface.

Płytki zewnętrzne wykonane z określonego materiału np. z blachy nierdzewnej pozytywnie wpływają na wygląd i kompozycję z innymi urządzeniami kuchennymi m.in. okapem i piekarnikiem.External tiles made of a specific material, e.g. stainless steel, have a positive effect on the appearance and composition with other kitchen appliances, e.g. hood and oven.

Przedmiot wynalazku uwidoczniono w przykładzie wykonania na rysunku na którym fig. 1 przedstawia interfejs montowany na szybie płyty indukcyjnej w widoku eksplodowanym, przedstawiającym poszczególne warstwy nakładki rozłożone schematycznie w przestrzeni wraz z szybą płyty indukcyjnej, fig. 2 przedstawia widok - rzut prostokątny płytki PCB z sensorami - od strony szyby płyty grzewczej, fig. 3 przedstawia widok - rzut prostokątny pierwszej warstwy łączącej płytkę PCB z płytką metalową z otworami na sensory płytki PCB, fig. 4 przedstawia widok - rzut prostokątny drugiej warstwy łączącej płytkę PCB z powierzchnią urządzenia z otworami na elementy elektroniki płytki PCB i kanałem powietrznym, fig. 5 przedstawia widok - rzut prostokątny szyby płyty grzewczej, do której mocowana jest nakładka, fig. 6 przedstawia schematyczny przekrój górnych warstw nakładki w stanie przy spoczynkowym położeniu płytki metalowej, fig. 7 przedstawia schematyczny przekrój górnych warstw nakładki w stanie przy „wciśniętej” płytce metalowej a fig. 8 przedstawia widok płytki metalowej z piktogramami na powierzchni roboczej.The subject of the invention is shown in the embodiment in the drawing, in which Fig. 1 shows the interface mounted on the glass of the induction hob in an exploded view, showing the individual layers of the cover arranged schematically in space with the glass of the induction hob, Fig. 2 shows a view - a rectangular view of a PCB with sensors - from the side of the heating plate glass, Fig. 3 shows a view - a rectangular view of the first layer connecting the PCB with a metal plate with holes for sensors of the PCB, Fig. 4 shows a view - a rectangular view of the second layer connecting the PCB with the device surface with holes for elements of electronics of the PCB and through the air duct, Fig. 5 shows a view - a rectangular view of the glass of the heating plate to which the cover is attached, Fig. 6 shows a schematic section of the upper layers of the cover in a state at rest position of the metal plate, Fig. 7 shows a schematic section of the upper layers overlays able to "toilet broken "metal plate, and Fig. 8 shows a view of the metal plate with pictograms on the work surface.

Interfejs sterowania dla płyty grzewczej indukcyjnej ma postać warstwowej nakładki mocowanej trwale do szyby 5 płyty grzewczej indukcyjnej. Zewnętrzną warstwę nakładki stanowi płytka metalowa 1, o grubości 1 mm, zapewniającej ugięcie płytki pod naciskiem palca użytkownika. Zewnętrzna powierzchnia płytki 1 stanowi powierzchnię roboczą dla użytkownika i posiada naniesione trwale piktogramy pokazane na rys. 8. Warstwę wewnętrzną nakładki stanowi płytka PCB 3 z układem elektronicznym obejmującym mikrokontroler, kondensatory, złącza, zapewniające współpracę z modułami elektronicznymi znajdującymi się pod szybą 5, zapewniającymi komunikacje i zasilanie płytki PCB 3. Pomiędzy płytką metalową 1, stanowiąca warstwę zewnętrzną nakładki a płytką PCB 3, stanowiącą warstwę wewnętrzna nakładki, znajduje się pierwsza warstwa 2 łącząca trwale płytkę metalową 1 z płytką PCB 3. Pierwsza warstwa łącząca 2 to w przykładzie wykonania dwustronna taśma klejąca 3M o grubości 65 gm. Pomiędzy płytką PCB 3 a szybą 5 znajduje się druga warstwa łącząca 4 mająca postać dwustronnej taśmy klejącej 3M o grubości 65 gm, łącząca trwale nakładkę z urządzeniem w sposób umożliwiający współpracę elementów sterowania nakładki z elektroniką urządzenia. Pierwsza warstwa łącząca 2 zawiera otwory 21 ułożone w sposób odpowiadający ułożeniu sensorów 31 na płytce PCB 3. Druga warstwa łącząca 4 zawiera pod sensorami 31 kanał powietrzny 42 oraz otwory 41 umożliwiające zasilanie układu elektronicznego za pomocą elementów elektroniki znajdujących się w urządzeniu oraz komunikację między urządzeniem a nakładką. Szyba 5 zaopatrzona jest w otwory 51 umożliwiające zasilanie układu elektronicznego za pomocą elementów elektroniki znajdujących się w urządzeniu oraz komunikację między urządzeniem a nakładką. Otwory szyby 51 i otwory 41 drugiej warstwy klejącej 4 znajdują się w jednej osi, w stanie złożonym nakładki.The control interface for the induction hotplate is in the form of a layered cover permanently attached to the glass 5 of the induction hotplate. The outer layer of the overlay is a metal plate 1, 1 mm thick, which ensures that the plate deflects under the pressure of a user's finger. The outer surface of the board 1 is a working surface for the user and has pictograms shown in Fig. 8. The inner layer of the cover is a PCB 3 with an electronic system including a microcontroller, capacitors, connectors, ensuring cooperation with electronic modules located under the glass 5, ensuring communication and power supply of the PCB 3. Between the metal plate 1, constituting the outer layer of the overlay, and the PCB 3, constituting the inner layer of the overlay, there is a first layer 2 permanently connecting the metal plate 1 to the PCB 3. The first connecting layer 2 is, in the embodiment, a double-sided tape 3M adhesive with a thickness of 65 gm. Between the PCB 3 and the pane 5 there is a second connecting layer 4 in the form of a double-sided 3M adhesive tape with a thickness of 65 gm, permanently connecting the cap to the device in a manner enabling cooperation of the cap's control elements with the electronics of the device. The first interconnecting layer 2 comprises openings 21 arranged in a manner corresponding to the alignment of the sensors 31 on the PCB 3. The second interconnecting layer 4 comprises an air duct 42 under the sensors 31 and openings 41 enabling the electronic circuit to be powered by electronic components contained in the device and communication between the device and overlay. The pane 5 is provided with openings 51 enabling the electronic system to be powered by means of electronics in the device and communication between the device and the cap. The openings of the pane 51 and the openings 41 of the second adhesive layer 4 are in one axis in the folded state of the overlay.

Do powierzchni wewnętrznej płytki 1 łączonej z płytką PCB 3 zamocowane jest złącze 11 dla przewodu ochronnego PE podłączanego do elementów urządzenia pod powierzchnią łączenia nakładki z urządzeniem. Przewód ten zwiększa bezpieczeństwo użytkowania, podnosi klasę produktu i jest zgodny z normami wysokiej jakości. W przykładzie wykonania złączem 11 dla przewodu PE jest faston.To the inner surface of the PCB 1 connected with the PCB 3, a connector 11 for the PE protective conductor connected to the device elements under the surface of the shield connection with the device is attached. This cable increases the safety of use, raises the class of the product and complies with high quality standards. In an embodiment, the junction 11 for the PE conductor is faston.

W celu połączenia płytki 1 przewodem PE z płytą grzejną poszczególne warstwy nakładki: płytka PCB 3, pierwsza i druga warstwa łącząca 2 i 4 a także szyba 5 płyty grzewczej zaopatrzone są w leżące po złożeniu w jednej osi otwory 23, 33, 43, 53 na przewód PE przechodzący od płytki 1 poprzez wszystkie warstwy nakładki do urządzenia, przy czym przewód PE nie ma połączenia z płytką PCB 3.In order to connect the PCB 1 with the PE cable to the heating plate, the individual layers of the overlay: the PCB 3, the first and second connecting layers 2 and 4 as well as the glass 5 of the heating plate are provided with openings 23, 33, 43, 53 lying on one axis on one axis. PE conductor going from PCB 1 through all layers of the shield to the device, while the PE conductor has no connection with the PCB 3.

Działanie interfejsu polega na tym, że pod wpływem dotknięcia palca, a dokładniej wciśnięcia pola płytki 1 nad sensorem 31, zmienia się odległość pomiędzy sensorem 31 na płytce PCB 3 oraz płytką metalową 1. Ponieważ po wciśnięciu dwa elementy stanowiące okładki kondensatora są bliżej siebie, następuje zwiększenie pojemności kondensatora, co wynika z zależności pojemności kondensatora płaskiego od kształtu i rozmiaru. Zmiana pojemności jest wykrywana w analogiczny sposób jak w przypadku sensorów pojemnościowych, to znaczy z wykorzystaniem zmiany pojemności na częstotliwość. Należy zwrócić uwagę, że w przypadku obu sensorów nie jest mierzona pojemność, lecz zmiana pojemności.The operation of the interface is based on the fact that by touching a finger, and more precisely pressing the plate 1 field over the sensor 31, the distance between the sensor 31 on the PCB 3 and the metal plate 1 changes. Because when pressed, the two elements constituting the capacitor covers are closer to each other, increasing the capacitance of the capacitor, which is due to the dependence of the capacitance of the flat capacitor on the shape and size. The change in capacitance is detected in the same way as for capacitive sensors, i.e. by means of a change in capacitance to frequency. Note that for both sensors, capacitance is not measured, but the change in capacity.

Po wciśnięciu sensora następuje zmiana ciśnienia, która musi zostać dostatecznie szybko wyrównana. Efektem niepożądanym może być zbyt wolny powrót wklejki metalowej do pierwotnegoAfter pressing the sensor, the pressure changes, which must be compensated quickly enough. An undesirable effect may be too slow return of the metal insert to the original one

PL 233 937 B1 kształtu i fałszywe wykrycie dłuższego dotknięcia sensora. Stąd konieczność kanału powietrznego 42 w warstwie łączącej drugiej 4.Shape and false detection of a prolonged touch on the sensor. Hence the need for an air duct 42 in the second connecting layer 4.

Montaż nakładki na płycie grzewczej polega na tym, że w pierwszej fazie obie taśmy dwustronne są w pierwszej kolejności nałożone na płytkę PCB, co ułatwia montaż. Następnie, tak przygotowana płytka jest sklejana za pomocą nałożonej taśmy dwustronnej do wklejki metalowej. Ostatnim etapem jest sklejenie połączonej wklejki metalowej i PCB z szybą za pomocą taśmy dwustronnej.The assembly of the cover on the heating plate consists in the fact that in the first phase, both double-sided tapes are first put on the PCB, which facilitates assembly. Then, the prepared tile is glued with a double-sided tape to a metal insert. The last step is to glue the connected metal sticker and PCB to the glass with double-sided tape.

Grubość płytki w zależności od zastosowania i rozmiarów nakładki może mieścić się w granicach w granicach od 1 μm do 5 mm.The thickness of the plate, depending on the application and the size of the overlay, may be within the range from 1 μm to 5 mm.

W różnego rodzaju urządzeniach gospodarstwa domowego np. w okapach, piekarnikach lodówkach, zmywarkach itp. możemy stosować różne rozmiary poszczególnych warstw i różne materiały warstw łączących. Płytka 1 wykonana jest zasadniczo z metalu co nie wyklucza jednak innego sprężystego materiału.In various types of household appliances, e.g. in hoods, ovens, refrigerators, dishwashers, etc., we can use different sizes of individual layers and different materials of the connecting layers. The plate 1 is made essentially of metal, but this does not exclude another resilient material.

Warstwy łączące mogą mieć grubość od 1 μm do 3 mm, płytka PCB grubość od 0.1 μm do 3 mm, sensory mogą mieć średnice do 50 mm, a kanał powietrzny szerokość od 5 μm do 50 mm.The connecting layers can have a thickness of 1 μm to 3 mm, a PCB thickness from 0.1 μm to 3 mm, sensors can have diameters up to 50 mm, and the air duct width from 5 μm to 50 mm.

Claims

Patent claims

1.Home appliances control interface, having an external working surface of the user with elements by which he selects the method and parameters of the device operation, characterized by the fact that it is in the form of a layered overlay permanently attached to the device surface in a place enabling the interface to cooperate with the electronic modules of the device, the outer layer of the cover is made of an optimally metal plate (1) that provides deflection under the pressure of the user's finger, the outer surface of which is the working surface for the user, and the inner layer of the cover is a PCB (3) with an electronic circuit, and between the plate (1) the outer layer of the cover and the PCB (3) constituting the inner layer of the cover, there is a first layer permanently connecting these boards, and between the PCB (3) and the surface of the device there is a second layer permanently connecting (4) the overlay with the device in a manner enabling collaboration ele means of controlling the cap with the electronics of the device, the first connecting layer (2) having openings (21) and the second connecting layer (4) having an air duct (42) under the sensors and openings (41) enabling communication between the device and the cap and supplying the system electronic.

2. The interface according to claim A connector (11) for the PE protective conductor is attached to the inner surface of the outer plate (1).

3. The interface according to p. The connection of the PE conductor is faston.

4. The interface according to p. The method of claim 1, characterized in that the thickness of the outer plate (1) is in the range from 1 Pm to 5 mm.

5. The interface according to p. The method of claim 1, characterized in that the thickness of the outer plate (1) is in the range 0.4 Pm to 2 mm.

6. The interface according to p. The method of claim 1, characterized in that the thickness of the outer plate (1) is 1 mm.

7. The interface according to p. The method of claim 1, characterized in that the first and second connecting layers (2) and (4) are made of an adhesive adhesive.

8. The interface according to p. The method of claim 1, characterized in that the first and second connecting layers (2) and (4) are made of double-sided adhesive tape.

9. The interface according to p. The method of claim 1, characterized in that the first connecting layer (2) and (4) has a thickness of 0.5 Pm to 2 mm.

10. The interface according to p. The method of claim 1, characterized in that the second connecting layer (4) has a thickness of 0.5 Pm to 2 mm.

11. The interface according to p. The method of claim 1, characterized in that the connecting layers (2) and (4) have a thickness of 0.65 Pm.

12. The interface according to p. The method of claim 1, characterized in that the connecting layers (2) and (4) and the PCB (3) are provided with openings (23), (33), (43) lying after the cap is folded in one axis on the PE conductor passing from the connector (11) plates (1) for the device.