WO2000033167A1

WO2000033167A1 - Verfahren und vorrichtung zur anzeige einer physikalischen grösse

Info

Publication number: WO2000033167A1
Application number: PCT/EP1999/009314
Authority: WO
Inventors: Cornelius Steckner; Stefan Ostermann
Original assignee: Faks Forschungs- Und Entwicklungs- Gmbh
Priority date: 1998-12-01
Filing date: 1999-11-30
Publication date: 2000-06-08
Also published as: AU2094400A

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Anzeige einer physikalischen Größe. Das Verfahren sieht vor, daß die physikalische Größe anhand einer Transformationsbeziehung in einen Anzeigewert umgesetzt wird und der Anzeigewert als Temperaturwert einer ertastbaren Oberfläche angezeigt wird, die Vorrichtung sieht vor, daß die physikalische Größe als Temperatur einer Oberfläche (2) angezeigt werden kann.

Description

"Verfahren und Vorrichtung zur Anzeige einer physikalischen

Größe"

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zur Anzeige einer physikalischen Größe.

Physikalische Größen werden üblicherweise mittels digitalen oder analogen Anzeigeinstrumenten dem Bediener angezeigt. Die Anzeige erfolgt als absolute oder relative Darstellung des Wertes . Demzufolge wird der eingestellte Sollwert visuell angezeigt.

Nachteilig an dieser Art der Anzeige ist, daß der anzuzeigende Wert mit Hilfe einer anderen physikalischen Größe, beispielsweise einer visuellen Skalierung, dargestellt wird. Neben dem dem Bediener abzufordernden

Abstraktionsvermögen ist dabei nachteilig, daß hierzu eine externe Beleuchtung, zum Beispiel Tageslicht oder Raumbeleuchtung oder ein aktives Anzeigeinstrument, zum Beispiel in Form von Leuchtdioden, notwendig ist.

Das der vorliegenden Erfindung zugrundeliegende Problem ist es, ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zur Anzeige einer physikalischen Größe zu schaffen, die es dem Bediener ermöglicht, den eingestellten Sollwert bequemer aufzunehmen,

Dieses Problem wird durch ein Verfahren nach Patentanspruch 1 oder 18 sowie eine Vorrichtung nach Patentanspruch 4 oder 19 gelöst. Das erfindungsgemäße Verfahren nach Anspruch 1 sieht vor, daß die physikalische Größe anhand einer Transformationsbeziehung in einen Anzeigewert umgesetzt wird und der Anzeigewert als Temperaturwert einer ertastbaren Oberfläche angezeigt wird. Das erfindungsgemäße Verfahren nach Anspruch 18 sieht vor, daß die physikalische Größe anhand einer Transformationsbeziehung in einen Anzeigewert umgesetzt wird und der Anzeigewert mittels Wärmestrahlung angezeigt wird. Da der Mensch die Temperatur einer Oberfläche zum Beispiel indem er deren Temperatur mittels seiner Hände ertastet, anders wahrnimmt, als die Umgebungstemperatur eines beheizten Raumes, ist es vorteilhaft, den angezeigten Temperaturwert gegenüber dem eingestellten Sollwert zu transformieren .

Eine weitere Verbesserung kann erreicht werden, wenn die Transformationsbeziehung zeitlich veränderlich ist, zum Beispiel abhängig von der Berührungszeit seitens des Bedieners oder abhängig zum Beispiel von der Tageszeit.

Eine weitere Verbesserung wird dadurch erreicht, daß die

Transformationsbeziehung dynamisch anhand von physiologischen Werten des Bedieners ermittelt wird. Als solche physiologischen Werte kommen zum Beispiel die Hauttemperatur oder die Leitfähigkeit der Haut in Frage. Auf diese Weise kann das persönliche Temperaturempfinden, zum Beispiel aufgrund körperlicher Anstrengung, berücksichtigt werden.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung nach Anspruch 4 sieht vor, daß die physikalische Größe als Temperatur einer ertastbaren Oberfläche angezeigt werden kann.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung nach Anspruch 19 sieht vor, daß die physikalische Größe als unmittelbar auf einen Beobachter einwirkende Wärmestrahlung diesem angezeigt werden kann .

In einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, daß die ertastbare Oberfläche mittels Peltier-Elementen auf die anzuzeigende Temperatur gebracht werden kann. Peltier- Elemente bieten eine besonders einfache Möglichkeit, mittels elektrischen Stroms Wärmeenergie zuzuführen beziehungsweise abzuführen. In der bevorzugten Ausführungsform ist weiterhin vorgesehen, daß die Temperatur der Peltier-Elemente mittels Thermoelementen gemessen und von einer Kontrolleinheit geregelt werden kann. Eine Regelung der Anzeigetemperatur der Peltier-Elemente bietet den Vorteil, daß unabhängig von Fertigungsstreuungen der Peltier-Elemente oder gebrauchsbedingten Veränderungen keine erneute Kalibrierung zur korrekten Anzeige erforderlich ist.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, daß die Vorrichtung über einen gegenüber dem Anzeigebereich thermisch isolierten Meßbereich verfügt, der über Mittel zur Messung der Hauttemperatur und/oder des Hautwiderstandes des Bedieners verfügt. Diese Vorrichtung gestattet es, physiologische Größen der Haut des Bedieners zu ermitteln und so die Transformationsbeziehung und damit die Anzeigecharakteristik der Vorrichtung an den Bediener anzupassen .

Die weiteren Unteransprüche betreffen Ausführungsformen der

Vorrichtung, die deren Einsatz als Ersatz für handelsübliche Thermostatventile beziehungsweise die einen Einbau der Vorrichtung in Wände ermöglichen, so daß eine Temperaturanzeige und Temperaturregelung mittels eines Elementes ähnlich eines Rollreglers, wie er zum Beispiel bei tragbaren Computern eingesetzt wird, möglich ist. Die Vorrichtung ist dazu in etwa kugelförmig und zum Beispiel an einer Achse drehbar gelagert . Durch Verdrehen der Kugel können mit der Achse verbundene Stellelemente betätigt werden, die der Sollwertvorgabe dienen. Indem der Bediener seine Hand auf die Kugel legt und die Hand bewegt, wird die Kugel gedreht und somit der Temperatursollwert eingestellt. Dabei ändert die Oberfläche der Kugel ihre Temperatur entsprechend der zuvor dargestellten Ausführungsform. Ebenso ist es möglich, entsprechend der zuvor dargestellten Ausführungsform Mittel zur Messung der Hauttemperatur und/oder des Hautwiderstandes zu integrieren. Das Verfahren und die Vorrichtung können zur Anzeige beliebiger physikalische Größen, beispielsweise Beleuchtungsstärke, Tonhöhe, Lautstärke, Temperaturwert, räumliche und zeitliche Abstände eingesetzt werden.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung besteht die Möglichkeit, die Temperatur der ertastbaren Oberfläche um einen vorgegebenen Mittelwert schwanken zu lassen. Hierzu können beispielsweise regelmäßige Temperaturschwankungen um +1K bzw. -1K stattfinden. Es kann sich hierbei um einen konstanten Mittelwert handeln. Es besteht jedoch auch die Möglichkeit, die Temperatur der ertastbaren Oberfläche um einen sich zeitlich ändernden Mittelwert, beispielsweise einen konstant ansteigenden Temperaturwert, schwanken zu lassen. Vorteilhafterweise schwankt bzw. schwingt die Temperatur mindestens einmal vorzugsweise jedoch mehrmals pro Sekunde um den Mittelwert. Durch ein derartiges Schwanken oder Schwingen der Temperatur um einen Mittelwert wird ein kurzes Ertasten der dem Benutzer dargebotenen Temperatur simuliert. Dadurch wird ausgeschlossen, daß durch einen längeren Kontakt der Hand des Benutzers mit der ertastbaren Oberfläche ein Temperaturausgleich zwischen dieser Oberfläche und der Hand des Benutzers stattfindet. Weiterhin wird ausgeschlossen, daß sich die Hand des Benutzers an die Temperatur der ertastbaren Oberfläche gewöhnt . Auf diese Weise werden die durch den vorgenannten Temperaturausgleich oder die vorgenannte Gewöhnung erzielten Wahrnehmungsirritationen beseitigt, so daß auch bei längerem Kontakt zwischen der Hand des Benutzers und der ertastbaren Oberfläche ein dem Mittelwert entsprechendes Temperaturempfinden bei dem Benutzer hervorgerufen wird.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist die ertastbare Oberfläche Teil der dem Benutzer zugänglichen Oberfläche eines Bedienhebels oder einer Bedientaste einer Klimaanlage in einem Kraftfahrzeug. Hierbei kann die ertastbare Oberfläche auf den Temperaturwert gebracht werden, der der einzustellenden Sollwerttemperatur der Klimaanlage entspricht. Dadurch ergibt sich eine intuitive Einstellbarkeit der Temperatur der Klimaanlage, wobei insbesondere auch bei einer Nachtfahrt in einem abgedunkelten Kraftfahrzeug die Temperatur einfach regelbar ist .

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann die ertastbare Oberfläche die von dem Benutzer umgreifbare oder greifbare Oberfläche einer im wesentlichen ringförmigen Handhabe eines Lenkrades eines Kraftfahrzeuges sein. In dieser ringförmigen Handhabe können beispielsweise einzelne oder miteinander verbundene Peltier- Elemente angeordnet sein. Die über die Temperaturerhöhung oder -Verminderung der ertastbaren Oberfläche angezeigte physikalische Größe kann beispielsweise der Abstand des Kraftfahrzeuges zu dem vorausfahrenden Fahrzeug sein, wobei dieser Abstand vermittels eines geeigneten Abstandssensors ermittelt werden kann. Dieser Abstandssensor sollte dann geeignet mit den Peltier-Elementen verbunden werden, wobei bei Verringerung des Abstandes zu dem vorausfahrenden Fahrzeug, gegebenenfalls bei gleichbleibender Geschwindigkeit, die Temperatur der von dem Benutzer umgriffenen ringförmigen Handhabe erhöht wird, so daß dem Benutzer intuitiv das Gefühl vermittelt wird, daß er sich durch das zu dichte Auffahren in eine gefährliche Situation begibt .

Es besteht auch die Möglichkeit, die Sitzfläche des Fahrersitzes mit entsprechenden Heiz- oder Kühlelementen zu koppeln und dem Fahrer über eine Temperaturerhöhung den sich verringernden Abstand beispielsweise zu einem vorausfahrenden Fahrzeug anzuzeigen.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann die ertastbare Oberfläche die von dem Benutzer umgreifbare oder greifbare Oberfläche eines Handgriffs eines Joysticks sein. Anstelle eines Joysticks können auch Handgriffe einer Bedieneinrichtung von beispielsweise Positionier-Elementen wie einem Kran oder einem medizin-technischen Gerät beispielsweise aus den Bereichen der Chirurgie oder Laserchirurgie mit entsprechenden beispielsweise Peltier-Elementen versehen werden, um physikalische Größen durch Temperaturerhöhung oder -Verminderung anzuzeigen. Es besteht beispielsweise die Möglichkeit den Abstand eines Werkzeuges auf der Oberfläche des Handgriffes durch Temperaturerhöhung oder -erniedrigung anzuzeigen. Weiterhin besteht beispielsweise im Rahmen eines Computerspieles die Möglichkeit, den Abstand zweier virtueller Punkte in einem virtuellen dreidimensionalen Raum über die Temperatur des Handgriffes dem Benutzer intuitiv zu vermitteln.

Alternativ dazu kann die ertastbare Oberfläche auch die von dem Benutzer berührbare Oberfläche einer Computermaus sein. Hier ergeben sich ähnliche Anwendungsmöglichkeiten wie bei einem Joystick. Weiterhin besteht auch die Möglichkeit, sogenannte 3D-Handschuhe erfindungsgemäß mit Peltier- Elementen auszustatten, um zusätzlich zu den taktilen Reizen auch Temperaturreize an den Benutzer weiterzugeben. Diese Temperaturreize können dazu genutzt werden, dem Benutzer zu verdeutlichen, daß das Gebiet, in dem er sich virtuell bewegt, Gefahren aufweist. Weiterhin können räumliche Abstände über die Temperaturreize vermittelt werden.

Im folgenden wird die vorliegende Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen näher beschrieben. Dabei zeigen

Fig. 1 einen Schnitt durch eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung;

Fig. 2 eine zweite Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung;

Fig. 3 eine Prinzipskizze eines Temperaturregelkreises mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung;

Fig. 4 eine dritte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung;

Fig. 5 eine schematische Ansicht einer dritten

Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung;

Fig. 6 eine schematische Ansicht einer vierten

Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung;

Fig. 7a eine schematische Ansicht eines Lastkraftwagens mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung;

Fig. 7b eine schematische perspektivische Ansicht eines Kraftfahrzeugsitzes mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung;

Fig. 7c eine Detailansicht eines erfindungsgemäßen

Anzeigeinstrumentes in dem Lastkraftwagen gemäß Fig. 7a.

Zunächst wird auf Fig. 1 Bezug genommen. Diese zeigt eine Anzeigevorrichtung 1, die in äußeren Abmessungen in etwa einem handelsüblichen Thermostatventilgriff entspricht. Sie ist also in etwa zylinderförmig mit etwa kreisrundem Querschnitt. Die Anzeigevorrichtung 1 verfügt über eine Hülle 2, welche vorzugsweise aus einem Material mit guter Wärmeleitfähigkeit, beispielsweise Aluminium, gefertigt ist. An der Innenseite der Hülle sind mehrere Thermoelemente 3 sowie mehrere Peltier-Elemente 4 angeordnet. Sowohl die Thermoelemente 3 als auch die Peltier-Elemente 4 sind mit einer Steuer- und Kontrolleinheit 5 verbunden. Die Thermoelemente 3 dienen der Messung der Oberflächentemperatur der Hülle 2. Die Meßwerte der Thermoelemente 3 werden einer Steuer- und Kontrolleinheit 5 zugeführt.

Mit Hilfe der Peltier-Elementen 4 kann die Oberfläche der Hülle 2 abgekühlt oder erwärmt werden. Die Peltier-Elemente 4 sind dazu mit der Steuer- und Kontrolleinheit 5 verbunden, diese sorgt für Steuerung und Energieversorgung der Peltier- Elemente 4. Mit Hilfe der Thermoelemente 3 sowie der Peltier- Elemente 4 wird die Oberfläche der Hülle 2 von der Steuer- und Kontrolleinheit 5 auf einer konstanten Temperatur gehalten.

Die Temperatur der äußeren Oberfläche der Hülle 2 ist abhängig von dem mittels der Anzeigevorrichtung 1 eingestellten Sollwert einer Raumtemperatur. Der in der Heizungsregelung eingestellte Sollwert der Raumtemperatur wird somit als Temperaturgrδße an der Oberfläche der Hülle 2 und damit der Anzeigevorrichtung 1 dem Bediener angezeigt.

Fig. 2 zeigt eine alternative Ausführungsform der Einsteilvorrichtung. Deren äußeren Form entspricht einer Kugel 9 wobei innerhalb der Kugel die Thermoelemente 3 sowie Peltier-Elemente 4 matrixartig, ähnlich einem Schachbrett, verteilt sind. Die Kugel 9 ist in eine Raumwand 8 eingelassen, wobei die Kugel 9 um eine Achse 10 drehbar gelagert ist. Im Bereich der Drehachse 10 ist ein Verbindungskabel 11 in die Kugel 9 geführt, mit Hilfe dessen die Thermoelemente 3 sowie Peltier-Elemente 4 mit der Steuer- und Kontrolleinheit 5 verbunden sind. Die Kugel 9 ist mit einem Temperatursollwertaufnehmer 12 verbunden, wobei eine Drehung der Kugel 9 um die Drehachse 10 eine Verstellung des Temperatursollwertaufnehmers 12 bewirkt . Der Temperatursollwertaufnehmer 12 verfügt über einen Verdrehanschlag, der eine Verdrehung der Kugel 9 nur unter begrenzten Winkeln zuläßt, so daß eine Beschädigung des Temperatursollwertaufnehmers 12 oder des Verbindungskabels 11 ausgeschlossen ist.

Ein Verdrehen der Kugel 9 bewirkt nun eine Veränderung des eingestellten Sollwertes des Temperaturregelkreises 7. Der eingestellte Sollwert wird durch eine Temperaturveränderung der Oberfläche 2 der Kugel 9 angezeigt.

Fig. 4 zeigt eine dritte Ausführungsform einer Anzeigevorrichtung 1. Im Unterschied zu der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform sind hier die Thermoelemente 3 sowie die Peltier-Elemente 4 nicht über den gesamten Umfang der kreisförmigen Querschnittsfläche der Einsteilvorrichtung 1 verteilt, vielmehr sind an der Innenseite der Hülle 2 mehrere Isolationselemente 13 angebracht. Die Isolationselemente 13 teilen die Oberfläche der Hülle 2 in mehrere thermisch voneinander abgetrennte Bereiche ein. Diese Bereiche werden wechselweise mit Thermoelementen 3 und Peltier-Elementen 4, entsprechend der Ausführungsform in Fig. 1, an der Innenseite der Hülle 2 belegt bzw. mit Temperaturfühlern 14, die ebenfalls als Thermoelemente ausgeführt sein können, ausgestattet. Auf diese Weise wird die Oberfläche der Hülle 2 in unterschiedliche Bereiche A und B aufgeteilt. Die Bereiche A sind, entsprechend der in Fig. 1 beschriebenen Ausführungsform, mit Thermoelementen 3 und Peltier-Elementen 4 ausgestattet und dienen der Anzeige der eingestellten Solltemperatur. Die Bereiche B sind nur mit

Temperaturfühlern 14 ausgestattet, diese dienen der Messung der Hauttemperatur des Bedieners. Die Bereiche B sind wesentlich kleiner als die Bereiche A. Zusätzlich zu den Temperaturfühlern 14 oder als Ersatz für diese können in den Bereichen B Leitfähigkeitsprüfer 15 angeordnet sein. Mit Hilfe der Temperaturfühler 14 und/oder der

Leitfähigkeitsprüfer 15 können die Hauttemperatur bzw. der Oberflächenwiderstand der Haut des Bedieners gemessen werden. Diese physiologischen Größen lassen einen Rückschluß auf die Körpertemperatur des Bedieners zu und werden von der Steuer- und Kontrolleinheit 5 zur Bestimmung der Transformation zwischen Solltemperatur und der durch die Einstellvorrichtung mit Hilfe der Thermoelemente 3 angezeigten Temperatur, den

Anzeigewert, verwendet. Auf diese Weise kann die Anzeige der eingestellten Solltemperatur durch die Einsteilvorrichtung 1 an physiologische Besonderheiten des Bedieners, z. B. eine erhöhte Körpertemperatur aufgrund körperlicher Anstrengung, angepaßt werden.

Fig. 3 zeigt eine Prinzipskizze als Blockschaltbild eines Temperaturregelkreises mit einer erfindungsgemäßen Anzeigevorrichtung 1. Die Anzeigevorrichtung 1 ist verbunden mit einer Sollvorgabe la. Die Sollvorgabe kann zum Beispiel als Thermostatventil ausgeführt sein, so daß Sollvorgabe la sowie Einstellvorrichtung 1 als geschlossene Baueinheit ausgeführt sind, oder der in Fig. 2 dargestellten Ausführungsform entsprechen. Mit der Sollvorgabe la wird in üblicher Weise die Solltemperatur eines

Temperaturregelkreises 7 eingestellt. Der eingestellte Sollwert wird außer zum Temperaturregelkreis 7 zur Steuer- und Kontrolleinheit 5 geführt . Diese sorgt für eine Transformation des anzuzeigenden Sollwertes. Der transformierte Wert wird nun von der Anzeigevorrichtung 1 angezeigt .

Eine Transformation des anzuzeigenden Sollwertes ist notwendig, da das subjektive Empfinden der Raumtemperatur von dem subjektiv empfundenen Temperaturwert einer mit den Händen ertasteten Temperatur abweicht. Die Transformation der anzuzeigenden Temperatur kann in Form eines konstanten Faktors erfolgen, mit dem die Solltemperatur des Temperaturregelkreises 7 multipliziert wird, sie kann aber auch in Form einer Datenbank erfolgen, mit der einzelne

Temperaturwerte in andere Temperaturwerte überführt werden, so daß das Transformationsverhalten der Steuer- und Kontrolleinheit 5 an im Versuch ermittelte Wahrnehmungswerte angepaßt werden kann.

Aus Fig. 5 ist eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung ersichtlich. Die Vorrichtung umfaßt in dem abgebildeten Ausführungsbeispiel einen Joystick 16, der einen Handgriff 17 aufweist. Der Handgriff 17 kann wie handelsübliche Joysticks mit entsprechenden Tasten ausgestattet sein. Erfindungsgemäß ist der Handgriff 17 mit Peltier-Elementen 4 versehen, so daß physikalische Größen als Temperatur der ertastbaren Oberfläche des Handgriffs 17 des Joysticks angezeigt werden können. Bei den physikalischen Größen kann es sich beispielsweise im Rahmen eines Computerspieles um Abstände zu Regionen handeln, die eine Gefahr für den sich virtuell in diesen Räumen bewegenden Benutzer darstellen. Insbesondere bei Bewegungen in drei

Dimensionen, wobei in einem solchen Fall der Joystick als 3D- Joystick ausgeführt sein sollte, kann die Temperaturanzeige eines Abstandes zu einem bestimmten Raumpunkt über die Peltier-Elemente 4 in dem Handgriff 17 des Joysticks dem Benutzer einen intuitiven Zugang zu dieser angezeigten Größe vermitteln. Zu diesem Zweck sollten die Peltier-Elemente 4 des Joysticks 16 mittels entsprechender Leitungen mit einem dementsprechenden Interface des Computers verbunden werden können, so daß die entsprechenden Größen durch Temperaturerhöhung oder Temperaturverminderung der ertastbaren Oberfläche des Handgriffes 17 anzeigbar sind.

Es besteht auch die Möglichkeit eine Computermaus mit entsprechenden Peltier-Elementen 4 zu versehen, so daß entsprechende physikalische Größen wie beispielsweise

Abstände in einem dreidimensionalen Raum beispielsweise im Rahmen einer CAD-Konstruktion, eines Computerspieles oder dergleichen durch Temperaturerhöhung bestimmter Bereiche der Maus dem Benutzer angezeigt werden.

Anstelle einer Anwendung bei einem Joystick 16 im Rahmen von Computerspielen läßt sich die vorgenannte Vorrichtung auch für die Steuerung von beispielsweise Kränen oder dergleichen verwenden. Auch hier muß in einem dreidimensionalem Raum beispielsweise ein Kranhaken exakt zu einem Punkt geführt werden. Zu diesem Zweck kann beispielsweise der Kranhaken mit einem Abstandssensor verbunden sein, der den Abstand zu dem zu erreichenden Punkt exakt bestimmen kann. Dieser Abstand wird in eine Regelspannung umgesetzt, die entsprechend in der Kransteuerung angeordnete Peltier-Elemente 4 ansteuert. Die Peltier-Elemente 4 oder vergleichbare mittels elektrischer Ansteuerung aufheizbare oder abkühlbare Elemente können in einem Handgriff der Kransteuerung untergebracht werden, so daß eine intuitive Annäherung an den zu erreichenden Raumpunkt gegeben wird, wobei diese intuitive Annäherung an objektive Größen durch den entsprechenden Abstandssensor und die Temperaturerhöhung beziehungsweise Temperaturverminderung gekoppelt ist.

Weitere Anwendungsmöglichkeiten einer derartigen Annäherung an Punkte in einem dreidimensionalen Raum sind beispielsweise in der Medizintechnik zu sehen. Hier könnte ein ein entsprechendes Instrument bedienender Mediziner durch die gezielte Temperaturerhöhung des Bedienteils darauf aufmerksam gemacht werden, daß sich das Instrument einem für die Gesundheit des Patienten kritischen Bereichs nähert.

Aus Fig. 6 ist eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ersichtlich. Die Fig. 6 stellt schematisch das Lenkrad 18 eines Kraftfahrzeugs dar mit Lenkradspeichen und einer äußeren ringförmigen Handhabe 19, die von dem Benutzer für die Handhabung des Lenkrades 18 in der Regel umgriffen wird. In dieser ringförmigen Handhabe 19 sind in dem abgebildeten Ausführungsbeispiel vier Peltier-Elemente 4 eingebaut, so daß durch Temperaturerhöhung oder Temperaturerniedrigung dem Benutzer während des Bedienens des Lenkrades 18 eine physikalische Größe anzeigbar ist. Insbesondere bietet sich an, die Peltier-Elemente 4 mit einem Abstandssensor für den Abstand zu dem vorausfahrenden Fahrzeug zu koppeln. In der Regel wird gemäß dem Stand der Technik der sich verringernde oder der zu geringe Abstand zu einem vorausfahrenden Fahrzeug durch akustische Signale angezeigt, wobei die Wiederholfrequenz der akustischen Signale bei sich verringerndem Abstand erhöht wird. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung könnten bei sich verringerndem Abstand zu dem vorausfahrenden Fahrzeug die Peltier-Elemente 4 derart angesteuert werden, daß sich die Temperatur der ertastbaren Oberfläche der ringförmigen Handhabe 19 des Lenkrades 18 entsprechend erhöht. Auf diese Weise wird bei zu kleinen Abständen und für die Sicherheit des Fahrers gefährlichen Situationen die ringförmige Handhabe 19 derart warm, daß dem Benutzer instinktiv das Gefühl vermittelt wird, daß die Situation „brenzlig" wird. Hier sollte natürlich die Temperatur nicht so hoch werden, daß der Benutzer sie als unangenehm empfindet und die Hände von dem Lenkrad 18 zurückzieht.

Es besteht gemäß Fig. 7 auch die Möglichkeit, dem Fahrer 20 eines Kraftfahrzeuges 21 Abstände zu anderen Kraftfahrzeugen mittels Temperaturerhöhungen der Sitzfläche 22 des Kraftfahrzeugsitzes 23 anzuzeigen. In Fig. 7b ist schematisch die Sitzfläche 22 des entsprechenden Kraftfahrzeugsitzes 23 abgebildet . Hier sind beispielsweise fünf Peltier-Elemente 24, 25, 26, 27, 28 in die Sitzfläche 22 integriert. Die Anordnung ist dabei so gewählt, daß das vordere Peltier- Element 24 den Abstand zu einem vor dem Kraftfahrzeug 21 angeordneten Hindernis signalisiert, das in Fig. 7b rechts angeordnete Peltier-Element 25 den Abstand zu Hindernissen signalisiert, die für den Fahrer 20 links von dem Kraftfahrzeug 21 angeordnet sind. Das in Fig. 7b linke Peltier-Element 27 signalisiert dementsprechend den Abstand zu Hindernissen, die für den Fahrer 20 rechts von dem Kraftfahrzeug 21 angeordnet sind. Das hintere Peltier-Element 26 signalisiert den Abstand des Kraftfahrzeuges 21 zu hinter dem Kraftfahrzeug 21 angeordneten Hindernissen. Das mittlere Peltier-Element 28 kann den Abstand zu einem oberhalb des Kraftfahrzeugs befindlichen Hindernis signalisieren. Das mittlere Peltier-Element 28 kann alternativ auch den von einem Abstandssensor zu einem vorausfahrenden Kraftfahrzeug gemessenen und entsprechend auf die Geschwindigkeit des Kraftfahrzeuges 21 bezogenen Gefahrenzustand signalisieren, wie in den voranstehenden Abschnitten beschrieben wurde. Auf diese Weise wird dem Fahrer 20 ein intuitives räumliches Empfinden für die Abmessungen seines Kraftfahrzeuges 21 vermittelt. Anstelle des Einbaus in die Sitzfläche 22 des Kraftfahrzeugsitzes 23 oder zusätzlich zu diesem Einbau kann in das Kraftfahrzeug gemäß Fig. 7c ein Anzeigeinstrument 29, beispielsweise als Schaltknauf oder ähnliches, eingebaut sein, das der Fahrer 20 mit seiner Hand ergreifen kann. Hier können wiederum ähnlich wie auf der Sitzfläche 22 des Fahrersitzes 23 mehrere, insbesondere fünf, Peltier-Elemente 30 angeordnet sein, die auf eine ähnliche Weise wie die in dem Fahrersitz 22 angeordneten Peltier-Elemente 24, 25, 26, 27, 28 dem Fahrer den Abstand zu Hindernissen bzw. zu einem vorausfahrenden Fahrzeug signalisieren.

Eine weitere Anwendungsmöglichkeit der erfindungsgemäßen Vorrichtung im Automobilsektor stellt ein Bedienhebel einer Klimaanlage dar, der entsprechend die Sollwerttemperatur als Temperatur der ertastbaren Oberfläche des Bedienhebels anzeigt .

Es besteht die Möglichkeit, die von dem Benutzer ertastbare Temperatur der Anzeigevorrichtung zeitlich um einen

Mittelwert schwingen zu lassen. Hier könnten beispielsweise Temperaturschwankungen von +1K oder -IK zur Anwendung kommen. Erfindungsgemäß kann hierbei vorgesehen sein, diese Schwankungen oder Schwingungen der Temperatur der von dem Benutzer abtastbaren Fläche mehrfach innerhalb einer Sekunde stattfinden zu lassen. Auf diese Weise wird erreicht, daß sich der der erfindungsgemäßen Anzeigevorrichtung bedienende Benutzer nicht an die an der Anzeigevorrichtung ertastbare Temperatur gewöhnt . Durch das Schwingen oder Schwanken der zu ertastenden Temperatur wird somit ein kurzes Tasten der Temperatur simuliert, so daß zum einen kein

Temperaturausgleich zwischen der Hand des Benutzers und der auf die entsprechende Temperatur geregelten Oberfläche der Anzeigevorrichtung und weiterhin auch keine Gewöhnung des Temperaturempfindens an die zu ertastende Temperatur stattfindet .

Entsprechend der zuvor dargestellten Ausführungsform kann das Grundprinzip der Anzeige einer eingestellten Sollgröße mittels der ertasteten Oberflächentemperatur des Anzeigeinstrumentes auf andere Anwendungsfälle, beispielsweise Klimaanlagen in Automobilen, übertragen werden. Ebenso ist eine Übertragung des Anzeigemechanismus auf die Anzeige anderer Sollgrößen, z.B. die Anzeige einer eingestellten Raumhelligkeit oder der Lautstärke von Musikbzw. Tonanlagen, über die Temperatur der Oberfläche eines Anzeigeinstrumentes möglich. Weiterhin kann die Oberfläche der Anzeigevorrichtung als Wärmestrahler/Kältestrahler ausgeführt sein, so daß die Anzeige berührungslos arbeitet. Diese Anzeigevorrichtung könnte beispielsweise als Außentemperaturanzeige in einem Fahrzeug eingesetzt werden.

Claims

Patentansprüche :

1. Verfahren zur Anzeige einer physikalischen Größe, dadurch gekennzeichnet, daß die Größe anhand einer Transformationsbeziehung in einen Anzeigewert umgesetzt wird und der Anzeigewert als Temperaturwert einer ertastbaren Oberfläche angezeigt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Transformationsbeziehung zeitlich veränderlich ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Transformationsbeziehung dynamisch anhand von physiologischen Werten des Bedieners ermittelt wird.

Vorrichtung zur Anzeige einer physikalischen Größe dadurch gekennzeichnet, daß die physikalische Größe als Temperatur einer ertastbaren Oberfläche (2) angezeigt werden kann .

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die ertastbare Oberfläche mittels Elementen, die durch elektrische Ansteuerung aufheizbar oder abkühlbar sind, insbesondere mittels Peltier-Elementen (4) auf die anzuzeigende Temperatur gebracht werden kann.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur der Peltier-Elemente

(4) mittels Thermoelementen (3) gemessen und von einer Kontrolleinheit (5) geregelt werden kann.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung über einen gegenüber dem Anzeigebereich (A) thermisch isolierten Meßbereich (B) verfügt, der über Mittel (14) zur Messung der

Hauttemperatur und/oder des Hautwiderstandes des Bedieners verfügt .

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel (14) zur Messung der Hauttemperatur als Thermoelemente ausgeführt sind.

9. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel (14) zur Messung der Hauttemperatur und/oder des Hautwiderstandes Daten liefern können, die von der Kontrolleinheit (5) ausgewertet werden können.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß diese in eine Vorrichtung zur

Einstellung des Sollwerts einer Raumtemperaturregelung, insbesondere in das Gehäuse eines Thermostatventils integriert ist.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß diese in etwa kugelförmig ist.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil der Kugel in eine Raumwand (8) eingelassen ist.

13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Kugel (9) um mindestens eine Achse (10) drehbar gelagert ist.

14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß an der oder den Achsen (10) ein oder mehrere Stellelemente (12) angeordnet sind.

15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Stellelemente (12) Temperatursollwertaufnehmer sind.

16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß eine Verdrehung der Kugel (9) nur unter begrenzten Winkeln möglich ist.

17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Thermoelemente (3) sowie die Peltier-Elemente (4) matrixartig im Bereich der Oberflache der Kugel (9) angeordnet sind.

18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur der ertastbaren Oberfläche 2 um einen Mittelwert insbesondere regelmäßig schwankt .

19. Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwankung der Temperatur um einen Mittelwert etwa in einem Bereich von +1K und -IK stattfindet, wobei vorzugsweise derartige Schwankungen mindestens einmal pro Sekunde stattfinden.

20. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß die ertastbare Oberfläche (2) die

Oberfläche eines Bedienhebels oder einer Bedientaste einer Klimaanlage in einem Kraftfahrzeug ist.

21. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß die ertastbare Oberfläche die im wesentlichen ringförmige Handhabe (19) eines Lenkrades

(18) ist.

22. Vorrichtung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur der Handhabe (19) in Abhängigkeit von dem

Abstand des Kraftfahrzeuges zu einem vorausfahrenden Fahrzeug eingestellt werden kann, wobei der Abstand zu dem vorausfahrenden Fahrzeug mit einem entsprechenden Abstandssensor meßbar ist und der Abstandssensor geeignet mit beispielsweise Peltier-Elementen (4) in der Handhabe

(19) verbunden ist.

23. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß die ertastbare Oberfläche der Schaltknauf (29) eines Kraftfahrzeuges (21) ist.

24. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß die physikalische Größe als Temperatur der Sitzfläche (22) eines Fahrersitzes (23) eines Kraftfahrzeuges (21) angezeigt wird.

25. Vorrichtung nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß in der Sitzfläche (22) mehrere Peltier-Elemente (24, 25,

26, 27, 28) angeordnet sind, die jeweils durch Temperaturerhöhung oder Erniedrigung den Abstand zu seitlichen, oberen, vorderen oder hinteren Hindernissen und/oder den Abstand zu einem vorausfahrenden Kraftfahrzeug vermitteln können.

26. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß die ertastbare Oberfläche die Oberfläche eines Handgriffs (17) eines Joysticks (16) ist.

27. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß die ertastbare Oberfläche die Bedienoberfläche einer Computermaus oder das Innere eines 3D-Handschuhs ist.

28. Verfahren zur Anzeige einer physikalischen Größe, dadurch gekennzeichnet, daß die Größe anhand einer Transformationsbeziehung in einen Anzeigewert umgesetzt wird und der Anzeigewert mittels Wärmestrahlung angezeigt wird.

29. Vorrichtung zur Anzeige einer physikalischen Größe, dadurch gekennzeichnet, daß die physikalische Größe als unmittelbar auf einen Beobachter einwirkende

Wärmestrahlung diesem angezeigt werden kann.