WO2008080493A1 - Operating arrangement for a household appliance - Google Patents

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WO2008080493A1
WO2008080493A1 PCT/EP2007/010546 EP2007010546W WO2008080493A1 WO 2008080493 A1 WO2008080493 A1 WO 2008080493A1 EP 2007010546 W EP2007010546 W EP 2007010546W WO 2008080493 A1 WO2008080493 A1 WO 2008080493A1
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WO
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sensor element
operating
arrangement according
sensor
diaphragm
Prior art date
Application number
PCT/EP2007/010546
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German (de)
French (fr)
Inventor
Michael Jasch
Ralf Ehrlich
Original Assignee
Prettl Home Appliance Solutions Gmbh
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Filing date
Publication date
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    • H03K17/94Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the way in which the control signals are generated
    • H03K17/96Touch switches
    • H03K17/962Capacitive touch switches
    • H03K17/9622Capacitive touch switches using a plurality of detectors, e.g. keyboard
    • DTEXTILES; PAPER
    • D06TREATMENT OF TEXTILES OR THE LIKE; LAUNDERING; FLEXIBLE MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D06FLAUNDERING, DRYING, IRONING, PRESSING OR FOLDING TEXTILE ARTICLES
    • D06F34/00Details of control systems for washing machines, washer-dryers or laundry dryers
    • D06F34/28Arrangements for program selection, e.g. control panels therefor; Arrangements for indicating program parameters, e.g. the selected program or its progress
    • D06F34/32Arrangements for program selection, e.g. control panels therefor; Arrangements for indicating program parameters, e.g. the selected program or its progress characterised by graphical features, e.g. touchscreens
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    • H03K2217/96Touch switches
    • H03K2217/9607Capacitive touch switches
    • H03K2217/960755Constructional details of capacitive touch and proximity switches

Definitions

  • the present invention relates to an operating arrangement for operating an electrical device, in particular a household appliance, with a diaphragm made of an electrically insulating material which has an inner side and an operating side, and with a sensor arrangement for detecting an object on the operating side, wherein the sensor arrangement comprises a printed circuit board and a sensor element disposed on the inside of the diaphragm, which are electrically connected to each other by means of a contact arrangement, wherein the sensor element is made of an electrically conductive material and connected to the diaphragm.
  • Such an operating arrangement is known, for example, from WO 2006/034993 A1.
  • a spring element is arranged between a printed circuit board and the inside of an insulating plate (diaphragm).
  • the spring element is designed as a helical compression spring and has at the end facing the diaphragm to a spirally wound portion which bears against the inside of the diaphragm.
  • Capacitive touch switches have long been known. For the realization of control surfaces of glass ceramic cooktops, it is known, for example, from DE 80 33 570 U1 to provide a large capacitor area on the upper surface and two smaller capacitor surfaces on the rear side of the glass ceramic plate. In a smaller capacitor area, an alternating current is fed. An alternating current is taken from the other small capacitor area. By a finger arranged on the operating side of the capacitive arrangement is detuned, which can be evaluated by a suitable evaluation and recognized as "operation" of the capacitive touch switch.
  • a further embodiment of a capacitive touch switch is known from document EP 1 416 636 A2, in which a foam body has electrically conductive regions with a sensor element surface and insulating regions which are provided alternately in the direction of extension of a glass ceramic plate. This creates a kind of "strand material" from which adjacent capacitive touch switches can be made.
  • the sensor element is formed as a planar element which extends over a length which is at least twice as long as the thickness of a human finger.
  • Such a sensor element can be produced inexpensively and connect structurally favorable with the aperture. Furthermore, it is possible by the relatively large extension in the length direction to realize not only a switch function by means of the sensor element, but a plurality of switch functions and / or a kind of slider (potentiometer).
  • the contact arrangement has at least one contact section which connects the sensor element at one end to the printed circuit board.
  • the contact arrangement has at least one contact section which connects the sensor element at one end to the printed circuit board.
  • the contact arrangement has at least one contact section which connects the sensor element at one end to the printed circuit board.
  • the at least one contact section is formed integrally with the sensor element.
  • the sensor element has at least one impedance variation section over its length, by means of which the impedance of the sensor element is influenced in such a way that surfaces associated with the impedance variation section can be distinguished from one another as discrete control surfaces.
  • an impedance changing section by means of an impedance changing section, a kind of resistance jump is locally realized in the sensor element, which in turn serves to better distinguish between discrete operating surfaces. This is useful in the evaluation of signals that are tapped from the ends of the sensor element. That is, the impedance changing section causes a signal jump if an object (finger) is moved over the length of the sensor element and over such an impedance varying section.
  • the impedance changing section is formed by changing the width of the sensor element.
  • the impedance changing section is formed by a step section, in which the sensor element has a step emerging from the surface.
  • a step section can also be combined with a variation of the width of the sensor element.
  • the circuit board is held by holding means at a predetermined distance from the inside of the diaphragm, wherein the contact arrangement has at least one contact portion which is formed elastically in the direction of the distance, and / or wherein the circuit board is resiliently biased or of the holding means is held elastically.
  • This measure ensures that the electrical resistance at the transition from the sensor element to the contact section and / or from the contact section to the circuit board is kept as low as possible. As a result, a signal corruption can be avoided. In particular, it can be achieved that no air gap arises between the sensor element and the contact section or between the contact section and the printed circuit board, which would considerably increase the capacitance and considerably complicate the evaluation of signals.
  • the contact section has an elastic element such as a spring.
  • the contact portion is formed either as a separate element from the sensor element or an elastic E element (such as a spring, a foam element, a TPE element, etc.) is integrally formed on the sensor element and integrally formed therewith.
  • an elastic E element such as a spring, a foam element, a TPE element, etc.
  • the material of the sensor element and a contact portion integrally connected thereto are elastically deformable.
  • the contact portion does not necessarily have a spring shape, but may also be solid or formed as a hollow portion.
  • the sensor element lies flat against the inside of the panel.
  • a dielectric in the form of the material of the diaphragm is realized between the sensor element and the operating side of the diaphragm, which forms a part of the capacitor between the sensor element and a finger touching the operating side.
  • no air gap is present between the planar sensor element and the inside of the diaphragm.
  • it can be safely distinguished between a state in which the finger is spaced from the operating side (in which case there is an air gap with a relatively low dielectric constant between the finger and the diaphragm), and a state in which the Finger touches the operating side of the diaphragm (in which case between the finger and the sensor element only acting as a dielectric diaphragm of the electrically insulating material is present, which preferably has a clearly higher dielectric constant).
  • the sensor element is integrated as a conductive portion in the diaphragm.
  • the outside of the sensor element makes it possible for the outside of the sensor element to be directly accessible in the region of the diaphragm or from its operating side. This may possibly lead to improved detection sensitivity and / or evaluability. It is conceivable that the sensor element and the diaphragm are integrated with each other such that a substantially continuous or flush operating side is formed. It is also preferable if the integration is such that the interface between the Sensor element and the diaphragm is impermeable to liquids and / or gases.
  • the sensor element is made of the same basic material as the diaphragm, and is designed only as a sensor element in the "sensor region", for example by adding electrically conductive materials,
  • the sensor element and the sensor element Aperture separately form and then integrate with each other.
  • the sensor element is made of a conductive plastic.
  • the senor element can be produced inexpensively for a.
  • an integration in the panel and / or attachment to the panel is comparatively easy to implement. Because it is particularly preferred if the sensor element and the diaphragm are made in 2K injection molding.
  • both the sensor element and the diaphragm each consist of a plastic material and are produced in the so-called 2K injection molding process, that is, essentially in one step, but of different materials. It is understood that the sensor element and the diaphragm after the manufacturing step are usually inextricably linked, so that assembly and storage costs are minimized.
  • a planar section of the sensor element and at least one contact section connected thereto are produced by 2K injection molding.
  • planar portion and the contact portion of the sensor element are made of different plastics.
  • these different materials are processed in such a way that subsequently a single sensor element is made of two different materials.
  • the planar portion of the sensor element, the contact portion connected thereto and the diaphragm are produced by 2K injection molding or, when using different materials for all three components, in 3K injection molding ,
  • the planar sensor element is U-shaped in the surface, wherein the contact portions are arranged adjacent to each other at the ends of the U-legs.
  • a sensor element is not limited to a row (row) of discrete operating surfaces.
  • this contact arrangement has four contact sections, two of which are each connected to the two ends of the sensor element.
  • the contact arrangement allows the use of the so-called Mehrleitermesstechnik.
  • two conductors for measuring the position of a finger with respect to the sensor element are possible at each end, the additional conductors at the ends make it possible to eliminate errors in the measurements (in particular systematic errors).
  • the sensor element can be realized in high-impedance design.
  • a high-resistance conductive material may be, for example, a plastic, to which conductive material (eg carbon black) is attached.
  • conductive material eg carbon black
  • the operating arrangement according to the invention can be realized capacitive and / or resistive sensor arrangements or control modules.
  • the associated technology for detecting capacitive and / or resistive changes is well known and therefore not described in detail herein.
  • Such an operating arrangement is based on the detection of the presence or absence of an object, such as a human finger, by field-electrical interaction effects.
  • Decisive here is an electrical property of the human body, wherein the human body against mass in particular a not inconsiderable capacity of typically 120 pF to 150 pF forms.
  • the sensor element can be connected to the diaphragm by any desired method.
  • the sensor element can be glued to the inside of the panel.
  • the sensor element may also be a foil with a corresponding coating.
  • the sensor element is injected behind the diaphragm. Furthermore, it is conceivable that the sensor element is realized via printing process with conductive printing materials on the inside of the diaphragm. Hot embossing with conductive materials is also possible. Another possibility of implementation is by laser structuring on the inside of a suitable diaphragm, wherein a conditionally conductive zone is generated. This zone can then possibly be galvanically reinforced.
  • a sensor arrangement with a non-electrically conductive carrier foil, a flat sensor element, made of a conductive material, fixed to the carrier film and formed as a sheet-like element which extends over a length which is at least twice as long as the thickness of a human finger, wherein on the opposite side of the sensor element of the support film defined a metal foil is.
  • the sensor arrangement may be designed as a keyboard foil, with a number of several keys, which are distributed over the length of the sensor element, and preferably only two electrical connections (in contrast, piezo membrane keyboards generally require one connection per key).
  • the optics of the sensor arrangement can be used and can be applied to any support materials.
  • the carrier film is designed to be elastic, a flexible region for connection to a printed circuit board can be provided via the carrier film. Furthermore, it is conceivable, by pressing the metal foil at one point of the sensor surface, to short-circuit this area to ground (capacitance) so that the same effect occurs as if the sensor element were directly based.
  • the sensor arrangement has an adhesive film layer in order to attach the sensor arrangement, for example, to a panel of an electrical device.
  • Figure 1 is a schematic sectional view through a household electric machine in the form of a washing machine with an operating arrangement according to the invention according to an embodiment of the present invention.
  • Fig. 3 is a plan view of a sensor arrangement of the operating arrangement of
  • FIG. 4 shows a schematic perspective view of a further embodiment of an operating arrangement according to the invention.
  • Fig. 5 is a side view in the longitudinal direction of the operating arrangement of Fig. 4;
  • Fig. 6 is a sectional view taken along the line VI-VI in Fig. 5;
  • Fig. 7 is a sectional view taken along the line VII-VII in Fig. 6;
  • FIG. 8 shows a perspective view, comparable to FIG. 4, of a further alternative embodiment of an operating arrangement according to the invention
  • FIG. 9 is a view corresponding to FIG. 6 of the operating arrangement of FIG. 8
  • FIG. 8 shows a perspective view, comparable to FIG. 4, of a further alternative embodiment of an operating arrangement according to the invention
  • FIG. 9 is a view corresponding to FIG. 6 of the operating arrangement of FIG. 8;
  • FIG. 8 shows a perspective view, comparable to FIG. 4, of a further alternative embodiment of an operating arrangement according to the invention
  • FIG. 9 is a view corresponding to FIG. 6 of the operating arrangement of FIG. 8;
  • FIG. 10 shows a schematic perspective view corresponding to FIG. 4 of a further embodiment of an operating arrangement according to the invention.
  • FIG. 11 shows a sectional view corresponding to FIG. 6 through the operating arrangement of FIG. 10;
  • FIG. 12 shows a schematic partial view in perspective representation of a further alternative embodiment of an operating arrangement according to the invention.
  • FIG. 13 shows a schematic perspective partial view of a further embodiment of an operating arrangement according to the invention.
  • FIG. 14 shows a perspective sectional view through a further embodiment of an operating arrangement according to the invention.
  • FIG. 15 shows a schematic perspective illustration of a sensor arrangement based on an electrically non-conductive carrier foil
  • Fig. 16 is a bottom view of the sensor assembly of Fig. 15 (without adhesive film).
  • FIG. 17 shows an alternative embodiment of a sensor arrangement, each having two contact sections at the ends of a sensor element for implementing the multi-conductor measuring technique.
  • an exemplary electrical device in the form of a washing machine is generally designated 10.
  • the washing machine 10 has a housing 12, inside half of which a washing drum 14 and an electric motor 16 are mounted for driving the washing drum 14.
  • washing machine 10 has an operating arrangement 20.
  • the control assembly 20 includes a bezel 22 made of an electrically non-conductive material.
  • the aperture 22 usually forms part of the housing or is integrated in the housing 12.
  • the operating arrangement 20 includes a printed circuit board 24 which is mounted within the housing 12 of the washing machine 10.
  • An operating side of the shutter 22 (that is, an outer side) is designated B, an opposite inner side with I.
  • the circuit board 24 is mounted in a preferred embodiment of the diaphragm 22, by means of schematically indicated holding means 26 on the inner side I of the diaphragm 22nd
  • the operating arrangement 20 further includes a sensor arrangement 30.
  • the sensor arrangement 30 has a planar sensor element 32 which is fixedly connected to the panel 22. More specifically, the sensor element 32 is preferably connected flat to the inside I of the diaphragm 22 without forming an air gap.
  • a distance A is set by the holding means 26.
  • the thickness of the sensor element 32 is generally much smaller than the distance A.
  • a contact arrangement 34 is provided for the electrical connection of the sensor element 32 to the circuit board 24.
  • the circuit board 24 further includes evaluation electronics and the like in a conventional manner, so that the sensor assembly 30 is capable of at least one, preferably to detect a plurality of positions of an object 36, such as a human finger, on the outside of the bezel 22.
  • the detection by the finger 36, the operating side B of the diaphragm 22 touches, so that between the finger 36 and the sensor element 32, only the material of the diaphragm 22 is present, which is formed, for example, of a plastic having a dielectric constant greater than 1 ,
  • the sensor element 32 extends over a certain length L (shown in vertical arrangement in FIG. 1) which is greater than twice the thickness of a human finger 36. Accordingly, it is preferably possible to use the sensor arrangement 30 for at least two different positions of the finger 36 with respect to the longitudinal extent of the sensor element 32 to detect.
  • the contact arrangement 34 is designed such that a substantially air-gap-free electrical connection is established between the sensor element 32 and the printed circuit board 24 (more precisely contact pads on the printed circuit board 24). This can be achieved in particular by giving the elements involved a certain elasticity. For example. For example, contact portions between the sensor element 32 and the circuit board 24 may be formed of an elastic material. It is also possible to configure the holding means 26 in such a way that the printed circuit board 24 is pressed elastically in the direction of the aperture 22. In general, it is also conceivable that the circuit board 24 itself has certain elastic properties.
  • FIGS. 2 to 14 show alternative embodiments of operating arrangements 20 and sensor arrangements 30 according to the present invention.
  • the embodiments explained below correspond in terms of structure and with regard to the mode of operation of the embodiment explained above to an operating arrangement 20 according to the invention. Therefore, only differences will be explained below.
  • Identical or mutually corresponding elements are provided with the same reference numerals.
  • an operating arrangement 20 is shown, in which the sensor element 32 is U-shaped in the surface, wherein ends of U-legs 44, 46 of the sensor element 32 via integrally molded contact portions 40 and 42 with the circuit board 24th are connected.
  • the contact portions 40, 42 may be arranged relatively close to each other, which facilitates the contact with the circuit board 24.
  • FIGS. 4 to 7 show a further embodiment of a control arrangement according to the invention.
  • the holding means 26 are formed in this Ausruhrungsform by four locking tongues 50, which extend perpendicularly from the inside I of the panel 22 and engage around the circuit board 24 latching.
  • the contact portions 40, 42 are dimensioned and formed from such a material that the printed circuit board 24 is pressed into the locking tongues 50 with a certain compressive force due to the elastic properties, so that overall a stable mounting of the printed circuit board 24 is achieved.
  • a plurality of locking lugs 52 is further provided, which receive the elongated sensor element 32 between them.
  • the sensor element 32 can be clipped onto the inside I of the diaphragm 22.
  • a compensation layer, an adhesive layer or the like between the sensor element 32 and the inner side I of the diaphragm 22 may be provided.
  • the sensor element 32 is formed in the longitudinal extent with a plurality of narrow portions 53, each having a relatively small width 54, and a plurality of wide portions 55, each having a relatively large width 56.
  • the narrow portions 53 represent impedance changing sections in the present case, since a resistance jump is established by them.
  • the capacitive resistance to the finger in the region of the narrow sections 53 may increase. Consequently, when evaluating sensor signals derived in the region of the two contact sections 40, 42, it is better possible to distinguish between discrete operating surfaces 58 which are respectively formed around one of the wide sections 55.
  • the wide sections 55 can also be understood as impedance changing sections.
  • the discrete control surfaces 58 may be assigned to the narrow sections 53 instead of the wide sections 55.
  • FIGS. 8 and 9 show a further embodiment of an operating arrangement 20 according to the invention.
  • the operating arrangement 20 of FIGS. 8 and 9 corresponds in many respects to the operating arrangement of FIGS. 4 to 7. In the following, only the differences are explained.
  • a plurality of impedance changing sections in the form of step sections 60 are formed.
  • the on-surface sensor element 32 is provided with steps 62 which emerge from the surface of the sensor element 32.
  • the steps point towards the printed circuit board 24 and are formed on transverse struts 64 which, for example, can be formed in one piece with the diaphragm 22. It is thereby achieved that the sensor element 32 is also connected to the diaphragm 22 in the area of the step sections 60 in an air-free manner.
  • limit stops 66 can be provided on the operating side B of the diaphragm 22, which serve to distinguish discrete operating surfaces 58 which are delimited from one another for a user.
  • FIGS. 10 and 11 show a further embodiment of an operating arrangement 20 according to the invention.
  • the operating arrangement 20 of FIGS. 10 and 11 combines features of the sensor arrangements 20 of FIGS. 4 to 7 and 8, 9, so that only differences will be explained below.
  • impedance changing sections include both narrow sections 53 between wide sections 55 and step sections 60.
  • the step sections 60 are approximately triangular or trapezoidal in cross section.
  • contact portions 40, 42 instead of the integrally provided with the sensor element 32 contact portions 40, 42 is provided that the sensor element 32 with the circuit board 24 via contact portions 40, 42 in the form of springs, in particular coil springs, contacted or connected.
  • a spring receptacle 68 may be provided on the inside of the panel 22.
  • FIG. 12 shows a further alternative embodiment of an operating arrangement 20, wherein integrally spring sections 40 for forming contact sections are integrally formed on a sensor element 32.
  • the spring portion 40 is formed as a helical spring.
  • the contact portions 40, 42 are formed as corrugated springs.
  • FIG. 14 shows a further alternative embodiment of an operating arrangement according to the invention, wherein a sensor element 32 is integrated as a conductive section in the panel 22 so that an outside of the sensor element 32 is flush with an operating side B of the panel 22. It is understood that the interface between the sensor element 32 and the diaphragm 22 should be made watertight.
  • FIGS. 15 and 16 show an alternative embodiment of a sensor arrangement 30 'according to a further aspect of the present invention.
  • the sensor arrangement 30 ' has an electrically non-conductive carrier foil 70, which may be made of an elastic material. Furthermore, the sensor arrangement 30 'has a planar sensor element 76, which is made of a conductive material, fixed to the carrier film 70 and formed as a planar element which extends over a length which is at least twice as long as the thickness of a human finger ,
  • the sensor element 76 may generally correspond in shape and characteristics to the sensor element 32 of the previously described embodiments.
  • the sensor arrangement 30 'furthermore has a metal foil on the side of the carrier foil opposite the sensor element.
  • the metal foil can on the one hand serve for optical improvement (metal optics). Furthermore, if the carrier film is designed to be very elastic, the metal foil can also be used to short-circuit this region to ground (capacitance) by pressing in the metal foil 72 in the region of a sensor surface. The same effect occurs as if one would touch the sensor element 76 directly.
  • the optic is changeable by the metal foil, instead of a metal foil also other cover foils are possible.
  • the film sensor assembly 30 ' is glued by means of an adhesive film 78 on a control panel.
  • the adhesive film 78 is preferably fixed on the underside, that is to say on the rear side of the sensor element 76.
  • FIG. 17 an alternative operating arrangement 20 is shown, which may correspond in structure and function, for example, the operating arrangement shown in Fig. 1.
  • a planar, elongated sensor element 32 is fixed in the region of a diaphragm 22.
  • an additional contact portion 40a and 42a are provided in each case in addition to the two contact portions 40, 42.
  • This operating arrangement 20 is suitable for the use of the so-called multi-wire metrology, in which signals are tapped not only at the contact portions 40, 42 but also at the contact portions 40a, 42a in order to calculate any errors therefrom can.
  • the systematic error that is caused by the use of the contact sections 40, 42 can be eliminated by the additional contact sections 40a, 42a.
  • the shape of the sensor elements can be arbitrary. It is also possible to arrange a plurality of sensor elements serially one behind the other, which are each connected to one another via a conductor track. It is also conceivable to arrange two sensor elements at an angle to one another on a surface, for example at an angle of 90 °.
  • an xy-coordinate system is clamped by means of the sensor elements, which makes it possible to detect the presence of a finger at any position of the plane defined by the sensor elements surface (of the xy-quadrant). Consequently, in this embodiment, a sensor surface can be realized in a simple manner with a plurality of sensor keys arranged at any desired location on it.

Abstract

The invention proposes an operating arrangement (20) for operating an electric device (10), particularly a household appliance (10), having a panel (22) made of an electrically insulating material, which comprises an inside (I) and an operating side (B), and having a sensor arrangement (30) for detecting an object (36) on the operating side (B), wherein the sensor arrangement (30) has a printed circuit board (24) and a sensor element (32) that are electrically connected to each other on the inside (I) of the panel (32) by means of a contact arrangement (34), wherein the sensor element (32) is made of an electrically conductive material, and is connected to the panel (22). For this purpose, the sensor element (32) is configured as a plane element that extends across a length (L) that is at least twice as long as the thickness of a human finger (36).

Description

Bedienanordnung für ein Haushaltsgerät Operating arrangement for a household appliance
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Bedienanordnung zur Bedienung eines elektrischen Gerätes, insbesondere eines Haushaltsgerätes, mit einer Blende aus einem elektrisch isolierenden Material, die eine Innenseite und eine Bedienseite aufweist, und mit einer Sensoranordnung zur Erfassung eines Objektes an der Bedienseite, wobei die Sensoranordnung eine Leiterplatte und ein auf der Innenseite der Blende angeordnetes Sensorelement aufweist, die mittels einer Kontaktanordnung elektrisch miteinander verbunden sind, wobei das Sensorelement aus einem elektrisch leitfähigen Material hergestellt und mit der Blende verbunden ist. Eine derartige Bedienanordnung ist bspw. aus der WO 2006/034993 Al bekannt. Bei dieser bekannten Bedienanordnung ist zwischen einer Leiterplatte und der Innenseite einer isolierenden Platte (Blende) ein Federelement angeordnet. Das Federelement ist als gewundene Druckfeder ausgebildet und weist an dem zur Blende weisenden Ende einen spiralförmig gewundenen Abschnitt auf, der an der Innenseite der Blende anliegt. Durch diese Bedienanordnung wird eine kapazitiver Annäherungs- und/oder Berührungsschalter realisiert.The present invention relates to an operating arrangement for operating an electrical device, in particular a household appliance, with a diaphragm made of an electrically insulating material which has an inner side and an operating side, and with a sensor arrangement for detecting an object on the operating side, wherein the sensor arrangement comprises a printed circuit board and a sensor element disposed on the inside of the diaphragm, which are electrically connected to each other by means of a contact arrangement, wherein the sensor element is made of an electrically conductive material and connected to the diaphragm. Such an operating arrangement is known, for example, from WO 2006/034993 A1. In this known operating arrangement, a spring element is arranged between a printed circuit board and the inside of an insulating plate (diaphragm). The spring element is designed as a helical compression spring and has at the end facing the diaphragm to a spirally wound portion which bears against the inside of the diaphragm. By this operating arrangement, a capacitive proximity and / or touch switch is realized.
Kapazitive Berührungsschalter sind seit Langem bekannt. Zur Realisierung von Bedienflächen von Glaskeramik-Kochfeldern ist es bspw. aus der DE 80 33 570 Ul bekannt, an der oberen Oberfläche eine große Kondensatorfläche vorzusehen und an der Rückseite der Glaskeramik-Platte zwei kleinere Kondensatorflächen. In eine kleinere Kondensatorfläche wird ein Wechselstrom eingespeist. Aus der anderen kleinen Kondensatorfläche wird ein Wechselstrom entnommen. Durch einen an der Bedienseite angeordneten Finger wird die kapazitive Anordnung verstimmt, was von einer geeigneten Auswerteelektronik ausgewertet und als „Betätigung" des kapazitiven Berührungsschalters erkannt werden kann.Capacitive touch switches have long been known. For the realization of control surfaces of glass ceramic cooktops, it is known, for example, from DE 80 33 570 U1 to provide a large capacitor area on the upper surface and two smaller capacitor surfaces on the rear side of the glass ceramic plate. In a smaller capacitor area, an alternating current is fed. An alternating current is taken from the other small capacitor area. By a finger arranged on the operating side of the capacitive arrangement is detuned, which can be evaluated by a suitable evaluation and recognized as "operation" of the capacitive touch switch.
Aus dem Dokument EP 1 416 636 A2 ist eine weitere Ausführungsform eines kapazitiven Berührungsschalters bekannt, bei dem ein Schaumstoffkörper elektrisch leitfähige Bereiche mit einer Sensorelementoberfläche und isolierende Bereiche aufweist, die in Richtung der Erstreckung einer Glaskeramik-Platte abwechselnd vorgesehen sind. So entsteht eine Art „Strangmaterial", aus dem nebeneinander liegende kapazitive Berührungsschalter hergestellt werden können.A further embodiment of a capacitive touch switch is known from document EP 1 416 636 A2, in which a foam body has electrically conductive regions with a sensor element surface and insulating regions which are provided alternately in the direction of extension of a glass ceramic plate. This creates a kind of "strand material" from which adjacent capacitive touch switches can be made.
Es ist ferner aus der EP 0 859 467 Bl bekannt, einen kapazitiven Berührungsschalter mit einer Sensortaste bereitzustellen, die einen Pol eines Kondensators bildet, wobei die Sensortaste aus einem flexiblen, räumlich ausgedehnten, raumformveränderli- chen und elektrisch leitfähigen Material besteht, das auf eine Platine aufgebracht ist und den Abstand zwischen einer Abdeckplatte und der Platine überbrückt, wobei eine Druckspannung aufrechterhalten wird. Aus dem Dokument DE 10 2004 038 872 Al ist ferner ein Berührungsschalter für eine Bedieneinrichtung eines Elektrogerätes wie bspw. eines Kochfeldes bekannt. Der Schalter weist ein Sensorelement mit zwei Sensorflächen auf, die jeweils eine oder mehrere dreieckige Teilflächen aufweisen. Die Sensorflächen werden mit Ansteuersignalen angesteuert und erfahren bei Berührung mit einem Finger eine Auskopplung entsprechend einem Teil der überdeckten Fläche. Die restliche Signalstärke wird in einem Microcontroller miteinander verglichen, um den Ort der Berührung als Funktion des Verhältnisses der restlichen Signalstärken und überdeckten Flächen zueinander zu ermitteln.It is also known from EP 0 859 467 B1 to provide a capacitive touch switch with a sensor key forming one pole of a capacitor, wherein the sensor key consists of a flexible, spatially extended, raumformveränderli- and electrically conductive material which is mounted on a circuit board is applied and bridged the distance between a cover plate and the board, wherein a compressive stress is maintained. From the document DE 10 2004 038 872 Al a touch switch for an operating device of an electrical appliance such as, for example, a hob is also known. The switch has a sensor element with two sensor surfaces, each having one or more triangular faces. The sensor surfaces are controlled by drive signals and experience a contact with a finger a coupling corresponding to a part of the covered area. The remaining signal strength is compared in a microcontroller to determine the location of the touch as a function of the ratio of the remaining signal strengths and covered areas to each other.
Vor dem obigen Hintergrund ist es die Aufgabe der Erfindung, eine verbesserte Bedienanordnung anzugeben, die kostengünstig und effizient auch in großen Stückzahlen hergestellt werden kann.Against the above background, it is the object of the invention to provide an improved operating arrangement that can be produced inexpensively and efficiently, even in large quantities.
Diese Aufgabe wird bei der eingangs genannten Bedienanordnung dadurch gelöst, dass das Sensorelement als flächiges Element ausgebildet ist, das sich über eine Länge erstreckt, die mindestens doppelt so lang ist wie die Dicke eines menschlichen Fingers.This object is achieved in the aforementioned operating arrangement in that the sensor element is formed as a planar element which extends over a length which is at least twice as long as the thickness of a human finger.
Ein derartiges Sensorelement lässt sich kostengünstig herstellen und konstruktiv günstig mit der Blende verbinden. Ferner ist es durch die relativ große Ausdehnung in Längenrichtung möglich, mittels des Sensorelementes nicht nur eine Schalterfunktion zu realisieren, sondern mehrere Schalterfunktionen und/oder eine Art Schieberegler (Potentiometer).Such a sensor element can be produced inexpensively and connect structurally favorable with the aperture. Furthermore, it is possible by the relatively large extension in the length direction to realize not only a switch function by means of the sensor element, but a plurality of switch functions and / or a kind of slider (potentiometer).
Die Aufgabe wird somit vollkommen gelöst.The task is thus completely solved.
Von besonderem Vorzug ist es, wenn die Kontaktanordnung wenigstens einen Kontaktabschnitt aufweist, der das Sensorelement an einem Ende mit der Leiterplatte verbindet. Auf diese Weise ist es möglich, an den Enden des Sensorelementes elektrische Signale abzugreifen, die ein Maß dafür darstellen, an welcher Position sich ein Objekt wie ein Finger in Bezug auf das Sensorelement befindet. Bevorzugt verbindet jeweils wenigstens ein Kontaktabschnitt die zwei Enden des Sensorelementes mit der Leiterplatte.It is particularly advantageous if the contact arrangement has at least one contact section which connects the sensor element at one end to the printed circuit board. In this way it is possible to pick off electrical signals at the ends of the sensor element which represent a measure of the position at which an object such as a finger is located with respect to the sensor element. Preferably, in each case at least one contact section connects the two ends of the sensor element to the printed circuit board.
Dabei ist es von besonderem Vorteil, wenn der wenigstens eine Kontaktabschnitt einstückig mit dem Sensorelement ausgebildet ist.It is particularly advantageous if the at least one contact section is formed integrally with the sensor element.
Dies ermöglicht eine kostengünstige Montage und verringert die Lagerkosten.This allows cost-effective installation and reduces storage costs.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist das Sensorelement über die Länge wenigstens einen Impedanzveränderungsabschnitt auf, mittels dessen die Impedanz des Sensorelementes derart beeinflusst ist, dass dem Impedanzveränderungsabschnitt zugeordnete Flächen als diskrete Bedienflächen voneinander unterscheidbar sind.According to a further preferred embodiment, the sensor element has at least one impedance variation section over its length, by means of which the impedance of the sensor element is influenced in such a way that surfaces associated with the impedance variation section can be distinguished from one another as discrete control surfaces.
Mit anderen Worten wird mittels eines Impedanzveränderungsabschnittes lokal eine Art Widerstandssprung in dem Sensorelement realisiert, der wiederum dazu dient, zwischen diskreten Bedienflächen besser unterscheiden zu können. Dies ist nutzbar bei der Auswertung von Signalen, die von den Enden des Sensorelementes abgegriffen werden. Denn der Impedanzveränderungsabschnitt bewirkt einen Signalsprung, sofern ein Objekt (Finger) über die Länge des Sensorelementes und über einen solchen Impedanzveränderungsabschnitt hinweg bewegt wird.In other words, by means of an impedance changing section, a kind of resistance jump is locally realized in the sensor element, which in turn serves to better distinguish between discrete operating surfaces. This is useful in the evaluation of signals that are tapped from the ends of the sensor element. That is, the impedance changing section causes a signal jump if an object (finger) is moved over the length of the sensor element and over such an impedance varying section.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist der Impedanzveränderungsabschnitt durch eine Veränderung der Breite des Sensorelementes ausgebildet.According to a preferred embodiment, the impedance changing section is formed by changing the width of the sensor element.
Eine Verengung des Sensorelementes (das heißt, ein schmaler Abschnitt) erhöht den kapazitiven Widerstand an der Bedienseite, was folglich bei der Auswertung von Signalen erleichtert, dass zwischen diskreten Bedienflächen voneinander unterschieden wird. Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist der Impedanzveränderungsabschnitt durch einen Stufenabschnitt ausgebildet, bei dem das Sensorelement eine aus der Fläche heraustretende Stufe aufweist.A constriction of the sensor element (that is, a narrow portion) increases the capacitive resistance at the operating side, thus facilitating in the evaluation of signals that a distinction is made between discrete operating surfaces. According to a further embodiment, the impedance changing section is formed by a step section, in which the sensor element has a step emerging from the surface.
Eine solche Stufe führt zu einer Erhöhung des kapazitiven Widerstandes. Ein Stufenabschnitt lässt sich zudem mit einer Variation der Breite des Sensorelementes kombinieren.Such a step leads to an increase of the capacitive resistance. A step section can also be combined with a variation of the width of the sensor element.
Insgesamt ist es ferner vorteilhaft, wenn die Leiterplatte durch Haltemittel in einem vorbestimmten Abstand zu der Innenseite der Blende gehalten ist, wobei die Kontaktanordnung wenigstens einen Kontaktabschnitt aufweist, der in Richtung des Abstandes elastisch ausgebildet ist, und/oder wobei die Leiterplatte elastisch vorgespannt oder von den Haltemitteln elastisch gehalten ist.Overall, it is also advantageous if the circuit board is held by holding means at a predetermined distance from the inside of the diaphragm, wherein the contact arrangement has at least one contact portion which is formed elastically in the direction of the distance, and / or wherein the circuit board is resiliently biased or of the holding means is held elastically.
Durch diese Maßnahme wird erreicht, dass der elektrische Widerstand am Übergang von dem Sensorelement zu dem Kontaktabschnitt und/oder von dem Kontaktabschnitt zu der Leiterplatte möglichst gering gehalten wird. Hierdurch kann eine Signalverfälschung vermieden werden. Insbesondere kann so erreicht werden, dass zwischen dem Sensorelement und dem Kontaktabschnitt bzw. zwischen dem Kontaktabschnitt und der Leiterplatte kein Luftspalt entsteht, der den kapazitiven Widerstand erheblich vergrößern und die Auswertung von Signalen erheblich erschweren würde.This measure ensures that the electrical resistance at the transition from the sensor element to the contact section and / or from the contact section to the circuit board is kept as low as possible. As a result, a signal corruption can be avoided. In particular, it can be achieved that no air gap arises between the sensor element and the contact section or between the contact section and the printed circuit board, which would considerably increase the capacitance and considerably complicate the evaluation of signals.
Von besonderem Vorzug ist es dabei, wenn der Kontaktabschnitt ein elastisches Element wie eine Feder aufweist.It is particularly advantageous if the contact section has an elastic element such as a spring.
In diesem Ausführungsbeispiel ist der Kontaktabschnitt entweder als von dem Sensorelement getrenntes Element ausgebildet oder ein elastisches Eelement (wie eine Feder, ein Schaumstoffelement, ein TPE-Element, etc.) ist an das Sensorelement angeformt und einstückig damit ausgebildet. Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist nämlich das Material des Sensorelementes und eines damit einstückig verbundenen Kontaktabschnittes elastisch verformbar.In this embodiment, the contact portion is formed either as a separate element from the sensor element or an elastic E element (such as a spring, a foam element, a TPE element, etc.) is integrally formed on the sensor element and integrally formed therewith. Namely, according to a further embodiment, the material of the sensor element and a contact portion integrally connected thereto are elastically deformable.
Der Kontaktabschnitt muss dabei nicht notwendigerweise eine Federform aufweisen, sondern kann auch massiv oder als Hohlabschnitt ausgebildet sein.The contact portion does not necessarily have a spring shape, but may also be solid or formed as a hollow portion.
Insgesamt ist es ebenfalls bevorzugt, wenn das Sensorelement flächig an der Innenseite der Blende anliegt. Hierdurch kann erreicht werden, dass zwischen dem Sensorelement und der Bedienseite der Blende ein Dielektrikum in Form des Materials der Blende realisiert wird, das einen Teil des Kondensators zwischen dem Sensorelement und einem die Bedienseite berührenden Finger darstellt.Overall, it is also preferred if the sensor element lies flat against the inside of the panel. In this way it can be achieved that a dielectric in the form of the material of the diaphragm is realized between the sensor element and the operating side of the diaphragm, which forms a part of the capacitor between the sensor element and a finger touching the operating side.
Dabei ist es besonders bevorzugt, wenn zwischen dem flächigen Sensorelement und der Innenseite der Blende kein Luftspalt vorhanden ist. Auf diese Weise kann bspw. sicher zwischen einem Zustand unterschieden werden, bei dem der Finger von der Bedienseite beabstandet ist (in welchem Fall zwischen dem Finger und der Blende ein Luftspalt mit einer relativ niedrigen Dielektrizitätskonstante vorhanden ist), und einem Zustand, bei dem der Finger die Bedienseite der Blende berührt (in welchem Fall zwischen dem Finger und dem Sensorelement lediglich die als Dielektrikum wirkende Blende aus dem elektrisch isolierenden Material vorhanden ist, das vorzugsweise eine eindeutig größere Dielektrizitätskonstante aufweist).It is particularly preferred if no air gap is present between the planar sensor element and the inside of the diaphragm. In this way, for example, it can be safely distinguished between a state in which the finger is spaced from the operating side (in which case there is an air gap with a relatively low dielectric constant between the finger and the diaphragm), and a state in which the Finger touches the operating side of the diaphragm (in which case between the finger and the sensor element only acting as a dielectric diaphragm of the electrically insulating material is present, which preferably has a clearly higher dielectric constant).
Gemäß einer weiteren alternativen Ausführungsform ist das Sensorelement als leitfähiger Abschnitt in die Blende integriert.According to a further alternative embodiment, the sensor element is integrated as a conductive portion in the diaphragm.
Dies ermöglicht, dass die Außenseite des Sensorelementes im Bereich der Blende bzw. von deren Bedienseite aus unmittelbar zugänglich ist. Dies kann ggf. zu einer verbesserten Erfassungsempfindlichkeit und/oder -auswertbarkeit fuhren. Dabei ist es denkbar, dass das Sensorelement und die Blende derart miteinander integriert sind, dass eine im Wesentlichen durchgehende oder bündige Bedienseite entsteht. Auch ist es bevorzugt, wenn die Integration derart ist, dass die Schnittstelle zwischen dem Sensorelement und der Blende undurchlässig für Flüssigkeiten und/oder Gase ist. Es ist generell denkbar, dass das Sensorelement aus dem gleichen Grundmaterial wie die Blende hergestellt ist, und lediglich in dem „Sensorbereich", bspw. durch Zugabe von elektrisch leitfähigen Materialien, als Sensorelement ausgebildet ist. Es ist jedoch auch möglich, das Sensorelement und die Blende getrennt auszubilden und anschließend miteinander zu integrieren.This makes it possible for the outside of the sensor element to be directly accessible in the region of the diaphragm or from its operating side. This may possibly lead to improved detection sensitivity and / or evaluability. It is conceivable that the sensor element and the diaphragm are integrated with each other such that a substantially continuous or flush operating side is formed. It is also preferable if the integration is such that the interface between the Sensor element and the diaphragm is impermeable to liquids and / or gases. It is generally conceivable that the sensor element is made of the same basic material as the diaphragm, and is designed only as a sensor element in the "sensor region", for example by adding electrically conductive materials, However, it is also possible to use the sensor element and the sensor element Aperture separately form and then integrate with each other.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist das Sensorelement aus einem leitfähigen Kunststoff hergestellt.According to a further preferred embodiment, the sensor element is made of a conductive plastic.
Auf diese Weise kann das Sensorelement zum einen kostengünstig hergestellt werden. Zum anderen ist auch eine Integration in die Blende und/oder ein Anbringen an der Blende vergleichsweise einfach realisierbar. Denn es ist insbesondere bevorzugt, wenn das Sensorelement und die Blende im 2K-Spritzgussverfahren hergestellt sind.In this way, the sensor element can be produced inexpensively for a. On the other hand, an integration in the panel and / or attachment to the panel is comparatively easy to implement. Because it is particularly preferred if the sensor element and the diaphragm are made in 2K injection molding.
Bei dieser Ausführungsform bestehen sowohl das Sensorelement als auch die Blende jeweils aus einem Kunststoffmaterial und werden im sog. 2K-Spritzgussverfahren hergestellt, das heißt, im Wesentlichen in einem Arbeitsschritt, jedoch aus unterschiedlichen Materialien. Es versteht sich, dass das Sensorelement und die Blende nach dem Herstellungsschritt in der Regel unlösbar miteinander verbunden sind, so dass auch Montage- und Lagerkosten minimiert sind.In this embodiment, both the sensor element and the diaphragm each consist of a plastic material and are produced in the so-called 2K injection molding process, that is, essentially in one step, but of different materials. It is understood that the sensor element and the diaphragm after the manufacturing step are usually inextricably linked, so that assembly and storage costs are minimized.
Ferner ist es bevorzugt, wenn ein flächiger Abschnitt des Sensorelementes und wenigstens ein hiermit verbundener Kontaktabschnitt im 2K-Spritzgussverfahren hergestellt sind.Furthermore, it is preferred if a planar section of the sensor element and at least one contact section connected thereto are produced by 2K injection molding.
Bei dieser Ausführungsform ist es möglich, dass der flächige Abschnitt und der Kontaktabschnitt des Sensorelementes aus unterschiedlichen Kunststoffen hergestellt sind. Im 2K-Spritzgussverfahren werden diese unterschiedlichen Materialien so miteinander verarbeitet, dass im Anschluss ein einzelnes Sensorelement aus zwei unterschiedlichen Materialien hergestellt ist. Vor dem obigen Hintergrund versteht sich auch, dass es auch denkbar ist, dass der flächige Abschnitt des Sensorelementes, der hiermit verbundene Kontaktabschnitt und die Blende im 2K-Spritzgussverfahren oder, bei Verwendung von unterschiedlichen Materialien für alle drei Bauelemente, im 3K-Spritzgussverfahren hergestellt werden.In this embodiment, it is possible that the planar portion and the contact portion of the sensor element are made of different plastics. In the 2K injection molding process, these different materials are processed in such a way that subsequently a single sensor element is made of two different materials. Before the above background, it is also understood that it is also conceivable that the planar portion of the sensor element, the contact portion connected thereto and the diaphragm are produced by 2K injection molding or, when using different materials for all three components, in 3K injection molding ,
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausfuhrungsform ist das flächige Sensorelement in der Fläche U-förmig ausgebildet, wobei die Kontaktabschnitte an den Enden der U- Schenkel benachbart zueinander angeordnet sind.According to a particularly preferred embodiment, the planar sensor element is U-shaped in the surface, wherein the contact portions are arranged adjacent to each other at the ends of the U-legs.
Dies führt insgesamt zu einer vereinfachten Kontaktierung zwischen dem Sensorelement und der Leiterplatte und ermöglicht auch, dass das Sensorelement diskrete Bedienabschnitte definiert, die nach der Art einer Matrix angeordnet sind. Mit anderen Worten ist ein derartiges Sensorelement nicht auf eine Reihe (Zeile) von diskreten Bedienflächen beschränkt. In einer weiteren Ausgestaltung ist es auch möglich, das Sensorelement insgesamt mäanderförmig auszubilden, so dass es aus mehreren U-förmigen Einzelsegmenten besteht.Overall, this leads to a simplified contacting between the sensor element and the printed circuit board and also allows the sensor element to define discrete operating sections which are arranged in the manner of a matrix. In other words, such a sensor element is not limited to a row (row) of discrete operating surfaces. In a further embodiment, it is also possible to form the sensor element overall meander-shaped, so that it consists of several U-shaped individual segments.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist dies Kontaktanordnung vier Kontaktabschnitte auf, von denen jeweils zwei mit den zwei Enden des Sensorelementes verbunden sind.According to a further preferred embodiment, this contact arrangement has four contact sections, two of which are each connected to the two ends of the sensor element.
Bei dieser Ausführungsform ermöglicht die Kontaktanordnung den Einsatz der sogenannten Mehrleitermesstechnik. Obgleich prinzipiell an jedem Ende zwei Leiter zur Messung der Position eines Fingers in Bezug auf das Sensorelement möglich ist, ermöglichen die zusätzlichen Leiter an den Enden, Fehler bei den Messungen (insbesondere systematische Fehler) herauszurechnen.In this embodiment, the contact arrangement allows the use of the so-called Mehrleitermesstechnik. Although in principle two conductors for measuring the position of a finger with respect to the sensor element are possible at each end, the additional conductors at the ends make it possible to eliminate errors in the measurements (in particular systematic errors).
Insgesamt versteht sich ferner, dass das Sensorelement in hochohmiger Ausführung realisiert werden kann. Ein hochohmiger leitfähiger Werkstoff kann bspw. ein Kunststoff sein, dem leitfähiges Material (z.B. Ruß) beigefügt ist. Mit der erfindungsgemäßen Bedienanordnung lassen sich kapazitive und/oder resistive Sensoranordnungen bzw. Bedienbaugruppen realisieren. Die hiermit einhergehende Technologie zur Erfassung von kapazitiven und/oder resistiven Änderungen sind allgemein bekannt und werden daher vorliegend nicht im Detail beschrieben. Auf den Inhalt der vom gleichen Anmelder am gleichen Tag wie die vorliegende Anmeldung hinterlegten Anmeldung mit dem Titel ., Vorrichtung und Verfahren zur Positionsbestimmung bezogen auf eine Oberfläche" wird hiermit Bezug genommen. Der Inhalt dieser parallelen Anmeldung soll demgemäß vorliegend vollumfänglich enthalten sein.Overall, it is further understood that the sensor element can be realized in high-impedance design. A high-resistance conductive material may be, for example, a plastic, to which conductive material (eg carbon black) is attached. With the operating arrangement according to the invention can be realized capacitive and / or resistive sensor arrangements or control modules. The associated technology for detecting capacitive and / or resistive changes is well known and therefore not described in detail herein. Reference is hereby made to the content of the application filed by the same Applicant on the same day as the present application entitled "Apparatus and Method for Positioning with Reference to a Surface." Accordingly, the content of this copending application is intended to be exhaustive.
Generell beruht eine derartige Bedienanordnung auf der Erfassung des Vorhandenseins oder NichtVorhandenseins eines Objektes wie eines menschlichen Fingers durch feldelektrische Wechselwirkungseffekte. Maßgeblich ist hierbei eine elektrische Eigenschaft des menschlichen Körpers, wobei der menschliche Körper gegen Masse insbesondere eine nicht unerhebliche Kapazität von typischerweise 120 pF bis 150 pF bildet.Generally, such an operating arrangement is based on the detection of the presence or absence of an object, such as a human finger, by field-electrical interaction effects. Decisive here is an electrical property of the human body, wherein the human body against mass in particular a not inconsiderable capacity of typically 120 pF to 150 pF forms.
Das Sensorelement kann durch beliebige Verfahren mit der Blende verbunden sein. Bspw. kann das Sensorelement an die Innenseite der Blende geklebt sein. Das Sensorelement kann auch eine Folie mit einer entsprechenden Beschichtung sein.The sensor element can be connected to the diaphragm by any desired method. For example. For example, the sensor element can be glued to the inside of the panel. The sensor element may also be a foil with a corresponding coating.
Ferner ist denkbar, dass das Sensorelement hinter die Blende gespritzt wird. Ferner ist es denkbar, dass das Sensorelement über Druckverfahren mit leitfähigen Druckwerkstoffen an der Innenseite der Blende realisiert wird. Auch ein Heißprägen mit leitfähigen Werkstoffen ist möglich. Eine weitere Möglichkeit der Realisierung besteht durch Laserstrukturieren auf der Innenseite einer geeigneten Blende, wobei eine bedingt leitfähige Zone erzeugt wird. Diese Zone kann dann ggf. noch galvanisch verstärkt werden.Furthermore, it is conceivable that the sensor element is injected behind the diaphragm. Furthermore, it is conceivable that the sensor element is realized via printing process with conductive printing materials on the inside of the diaphragm. Hot embossing with conductive materials is also possible. Another possibility of implementation is by laser structuring on the inside of a suitable diaphragm, wherein a conditionally conductive zone is generated. This zone can then possibly be galvanically reinforced.
Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Sensoranordnung mit einer nicht elektrisch leitenden Trägerfolie, einem flächigen Sensorelement, das aus einem leitfähigen Material hergestellt, an der Trägerfolie festgelegt und als flächiges Element ausgebildet ist, das sich über eine Länge erstreckt, die mindestens doppelt so lang ist wie die Dicke eines menschlichen Fingers, wobei auf der dem Sensorelement gegenüberliegenden Seite der Trägerfolie eine Metallfolie festgelegt ist.According to a second aspect of the present invention, a sensor arrangement with a non-electrically conductive carrier foil, a flat sensor element, made of a conductive material, fixed to the carrier film and formed as a sheet-like element which extends over a length which is at least twice as long as the thickness of a human finger, wherein on the opposite side of the sensor element of the support film defined a metal foil is.
Bei dieser Ausführungsform kann die Sensoranordnung als Tastaturfolie ausgelegt sein, mit einer Anzahl von mehreren Tasten, die über die Länge des Sensorelementes verteilt angeordnet sind, und vorzugsweise nur zwei elektrischen Anschlüssen (im Gegensatz hierzu benötigen Piezo-Folientastaturen in der Regel pro Taste einen Anschluss).In this embodiment, the sensor arrangement may be designed as a keyboard foil, with a number of several keys, which are distributed over the length of the sensor element, and preferably only two electrical connections (in contrast, piezo membrane keyboards generally require one connection per key). ,
Durch die Metallfolie ist die Optik der Sensoreinordnung verwendbar und lässt sich auf beliebige Trägermaterialien aufbringen.Through the metal foil, the optics of the sensor arrangement can be used and can be applied to any support materials.
Sofern die Trägerfolie elastisch ausgebildet ist, kann über die Trägerfolie ein flexibler Bereich für den Anschluss an eine Leiterplatte bereitgestellt werden. Femer ist es denkbar, durch Eindrücken der Metallfolie an einer Stelle der Sensorfläche diese Bereich gegen Masse (Kapazität) kurzzuschließen, so dass derselbe Effekt auftritt, als wenn man das Sensorelement direkt beruht.If the carrier film is designed to be elastic, a flexible region for connection to a printed circuit board can be provided via the carrier film. Furthermore, it is conceivable, by pressing the metal foil at one point of the sensor surface, to short-circuit this area to ground (capacitance) so that the same effect occurs as if the sensor element were directly based.
Von Vorteil ist es hierbei, wenn die Sensoranordnung eine Klebefolienschicht aufweist, um die Sensoranordnung beispielsweise an einer Blende eines elektrischen Gerätes anzubringen.It is advantageous here if the sensor arrangement has an adhesive film layer in order to attach the sensor arrangement, for example, to a panel of an electrical device.
Obgleich die erfindungsgemäßen Sensoranordnungen bevorzugt zur Bedienung elektrischer Geräte verwendet werden, versteht sich, dass die Erfindung nicht auf diese Anwendung eingeschränkt sein soll. Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.Although the sensor arrangements according to the invention are preferably used to operate electrical appliances, it should be understood that the invention is not intended to be limited to this application. It is understood that the features mentioned above and those yet to be explained below can be used not only in the particular combination given, but also in other combinations or in isolation, without departing from the scope of the present invention.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:Embodiments of the invention are illustrated in the drawings and are explained in more detail in the following description. Show it:
Fig. 1 eine schematische Schnittdarstellung durch eine elektrische Haushaltsmaschine in Form einer Waschmaschine mit einer erfindungsgemäßen Bedienanordnung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;Figure 1 is a schematic sectional view through a household electric machine in the form of a washing machine with an operating arrangement according to the invention according to an embodiment of the present invention.
Fig. 2 eine Bedienanordnung gemäß einer weiteren alternativen Ausfuhrungsform der Erfindung;2 shows an operating arrangement according to a further alternative embodiment of the invention;
Fig. 3 eine Draufsicht auf eine Sensoranordnung der Bedienanordnung derFig. 3 is a plan view of a sensor arrangement of the operating arrangement of
Fig. 2;Fig. 2;
Fig. 4 eine schematische perspektivische Ansicht einer weiteren Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Bedienanordnung;4 shows a schematic perspective view of a further embodiment of an operating arrangement according to the invention;
Fig. 5 eine seitliche Ansicht in Längsrichtung der Bedienanordnung der Fig. 4;Fig. 5 is a side view in the longitudinal direction of the operating arrangement of Fig. 4;
Fig. 6 eine Schnittansicht entlang der Linie VI-VI in Fig. 5;Fig. 6 is a sectional view taken along the line VI-VI in Fig. 5;
Fig. 7 eine Schnittansicht entlang der Linie VII-VII in Fig. 6;Fig. 7 is a sectional view taken along the line VII-VII in Fig. 6;
Fig. 8 eine mit Fig. 4 vergleichbare perspektivische Ansicht einer weiteren alternativen Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Bedienanordnung; Fig. 9 eine der Fig. 6 entsprechende Ansicht der Bedienanordnung der Fig. 8;8 shows a perspective view, comparable to FIG. 4, of a further alternative embodiment of an operating arrangement according to the invention; FIG. 9 is a view corresponding to FIG. 6 of the operating arrangement of FIG. 8; FIG.
Fig. 10 eine der Fig. 4 entsprechende schematische perspektivische Ansicht einer weiteren Ausfuhrungsform einer erfindungsgemäßen Bedienanordnung;FIG. 10 shows a schematic perspective view corresponding to FIG. 4 of a further embodiment of an operating arrangement according to the invention; FIG.
Fig. 11 eine der Fig. 6 entsprechende Schnittansicht durch die Bedienanordnung der Fig. 10;FIG. 11 shows a sectional view corresponding to FIG. 6 through the operating arrangement of FIG. 10; FIG.
Fig. 12 eine schematische Teilansicht in perspektivischer Darstellung einer weiteren alternativen Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Bedienanordnung;12 shows a schematic partial view in perspective representation of a further alternative embodiment of an operating arrangement according to the invention;
Fig. 13 eine schematische perspektivische Teilansicht einer weiteren Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Bedienanordnung;13 shows a schematic perspective partial view of a further embodiment of an operating arrangement according to the invention;
Fig. 14 eine perspektivische Schnittansicht durch eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Bedienanordnung; und14 shows a perspective sectional view through a further embodiment of an operating arrangement according to the invention; and
Fig. 15 eine schematische perspektivische Darstellung einer Sensoranordnung auf der Basis einer elektrisch nicht leitenden Trägerfolie;15 shows a schematic perspective illustration of a sensor arrangement based on an electrically non-conductive carrier foil;
Fig. 16 eine Ansicht der Sensoranordnung der Fig. 15 von unten (ohne Klebstofffolie); undFig. 16 is a bottom view of the sensor assembly of Fig. 15 (without adhesive film); and
Fig. 17 eine alternative Ausfuhrungsform einer Sensoranordnung mit jeweils zwei Kontaktabschnitten an den Enden eines Sensorelementes zur Realisierung der Mehrleitermesstechnik.17 shows an alternative embodiment of a sensor arrangement, each having two contact sections at the ends of a sensor element for implementing the multi-conductor measuring technique.
In Fig. 1 ist ein beispielhaftes elektrisches Gerät in Form einer Waschmaschine generell mit 10 bezeichnet. Die Waschmaschine 10 weist ein Gehäuse 12 auf, inner- halb dessen eine Waschtrommel 14 und ein elektrischer Motor 16 zum Antrieb der Waschtrommel 14 gelagert sind.In Fig. 1, an exemplary electrical device in the form of a washing machine is generally designated 10. The washing machine 10 has a housing 12, inside half of which a washing drum 14 and an electric motor 16 are mounted for driving the washing drum 14.
Ferner weist die Waschmaschine 10 eine Bedienanordnung 20 auf.Furthermore, the washing machine 10 has an operating arrangement 20.
Die Bedienanordnung 20 beinhaltet eine Blende 22 aus einem elektrisch nicht leitfähigen Material. Die Blende 22 bildet in der Regel einen Teil des Gehäuses oder ist in das Gehäuse 12 integriert. Ferner beinhaltet die Bedienanordnung 20 eine Leiterplatte 24, die innerhalb des Gehäuses 12 der Waschmaschine 10 gelagert ist. Eine Bedienseite der Blende 22 (das heißt, eine Außenseite) ist mit B bezeichnet, eine gegenüberliegende Innenseite mit I.The control assembly 20 includes a bezel 22 made of an electrically non-conductive material. The aperture 22 usually forms part of the housing or is integrated in the housing 12. Furthermore, the operating arrangement 20 includes a printed circuit board 24 which is mounted within the housing 12 of the washing machine 10. An operating side of the shutter 22 (that is, an outer side) is designated B, an opposite inner side with I.
Die Leiterplatte 24 ist in einer bevorzugten Ausführungsform an der Blende 22 gelagert, und zwar mittels schematisch angedeuteten Haltemitteln 26 an der Innenseite I der Blende 22.The circuit board 24 is mounted in a preferred embodiment of the diaphragm 22, by means of schematically indicated holding means 26 on the inner side I of the diaphragm 22nd
Die Bedienanordnung 20 beinhaltet ferner eine Sensoranordnung 30. Die Sensoranordnung 30 weist ein flächiges Sensorelement 32 auf, das fest mit der Blende 22 verbunden ist. Genauer gesagt ist das Sensorelement 32 bevorzugt flächig ohne Bildung eines Luftspaltes mit der Innenseite I der Blende 22 verbunden.The operating arrangement 20 further includes a sensor arrangement 30. The sensor arrangement 30 has a planar sensor element 32 which is fixedly connected to the panel 22. More specifically, the sensor element 32 is preferably connected flat to the inside I of the diaphragm 22 without forming an air gap.
Zwischen der Innenseite I der Blende 22 und einer gegenüberliegenden Fläche der Leiterplatte 22 ist durch die Haltemittel 26 ein Abstand A eingerichtet.Between the inside I of the diaphragm 22 and an opposite surface of the circuit board 22, a distance A is set by the holding means 26.
Die Dicke des Sensorelementes 32 ist in der Regel deutlich geringer als der Abstand A. Zur elektrischen Verbindung des Sensorelementes 32 mit der Leiterplatte 24 ist eine Kontaktanordnung 34 vorgesehen.The thickness of the sensor element 32 is generally much smaller than the distance A. For the electrical connection of the sensor element 32 to the circuit board 24, a contact arrangement 34 is provided.
Die Leiterplatte 24 beinhaltet ferner in üblicher Weise eine Auswerteelektronik und Ähnliches, so dass die Sensoranordnung 30 dazu in der Lage ist, wenigstens eine, vorzugsweise eine Mehrzahl von Positionen eines Objektes 36, wie eines menschlichen Fingers, an der Außenseite der Blende 22 zu erfassen.The circuit board 24 further includes evaluation electronics and the like in a conventional manner, so that the sensor assembly 30 is capable of at least one, preferably to detect a plurality of positions of an object 36, such as a human finger, on the outside of the bezel 22.
Vorzugsweise erfolgt die Erfassung, indem der Finger 36 die Bedienseite B der Blende 22 berührt, so dass zwischen dem Finger 36 und dem Sensorelement 32 ausschließlich das Material der Blende 22 vorhanden ist, das bspw. aus einem Kunststoff mit einer Dielektrizitätskonstante größer als 1 ausgebildet ist.Preferably, the detection by the finger 36, the operating side B of the diaphragm 22 touches, so that between the finger 36 and the sensor element 32, only the material of the diaphragm 22 is present, which is formed, for example, of a plastic having a dielectric constant greater than 1 ,
Das Sensorelement 32 erstreckt sich dabei über eine gewisse Länge L (in Fig. 1 in senkrechter Anordnung gezeigt), die größer ist als die doppelte Dicke eines menschlichen Fingers 36. Demzufolge ist es bevorzugt möglich, mittels der Sensoranordnung 30 wenigstens zwei unterschiedliche Positionen des Fingers 36 in Bezug auf die Längserstreckung des Sensorelementes 32 zu erfassen.In this case, the sensor element 32 extends over a certain length L (shown in vertical arrangement in FIG. 1) which is greater than twice the thickness of a human finger 36. Accordingly, it is preferably possible to use the sensor arrangement 30 for at least two different positions of the finger 36 with respect to the longitudinal extent of the sensor element 32 to detect.
Die Kontaktanordnung 34 ist so ausgebildet, dass zwischen dem Sensorelement 32 und der Leiterplatte 24 (genauer gesagt Kontaktflecken auf der Leiterplatte 24) eine im Wesentlichen luftspaltfreie elektrische Verbindung eingerichtet wird. Dies kann insbesondere erzielt werden, indem den beteiligten Elementen eine gewisse Elastizität vermittelt wird. Bspw. können Kontaktabschnitte zwischen dem Sensorelement 32 und der Leiterplatte 24 aus einem elastischen Material gebildet sein. Auch ist es möglich, die Haltemittel 26 so auszugestalten, dass die Leiterplatte 24 elastisch in Richtung hin zur Blende 22 gedrückt wird. Generell ist es auch denkbar, dass die Leiterplatte 24 selbst gewisse elastische Eigenschaften aufweist.The contact arrangement 34 is designed such that a substantially air-gap-free electrical connection is established between the sensor element 32 and the printed circuit board 24 (more precisely contact pads on the printed circuit board 24). This can be achieved in particular by giving the elements involved a certain elasticity. For example. For example, contact portions between the sensor element 32 and the circuit board 24 may be formed of an elastic material. It is also possible to configure the holding means 26 in such a way that the printed circuit board 24 is pressed elastically in the direction of the aperture 22. In general, it is also conceivable that the circuit board 24 itself has certain elastic properties.
In den folgenden Figuren 2 bis 14 werden alternative Ausfuhrungsformen von Bedienanordnungen 20 bzw. Sensoranordnungen 30 gemäß der vorliegenden Erfindung dargestellt. Die nachstehend erläuterten Ausführungsformen entsprechen hinsichtlich Aufbau und hinsichtlich Funktionsweise der oben erläuterten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Bedienanordnung 20. Im Folgenden werden daher lediglich Unterschiede erläutert. Gleiche bzw. einander entsprechende Elemente sind mit gleichen Bezugsziffern versehen. In den Figuren 2 und 3 ist eine Bedienanordnung 20 gezeigt, bei der das Sensorelement 32 in der Fläche U-förmig ausgebildet ist, wobei Enden von U-Schenkeln 44, 46 des Sensorelementes 32 über einstückig angeformte Kontaktabschnitte 40 bzw. 42 mit der Leiterplatte 24 verbunden sind.FIGS. 2 to 14 show alternative embodiments of operating arrangements 20 and sensor arrangements 30 according to the present invention. The embodiments explained below correspond in terms of structure and with regard to the mode of operation of the embodiment explained above to an operating arrangement 20 according to the invention. Therefore, only differences will be explained below. Identical or mutually corresponding elements are provided with the same reference numerals. In Figures 2 and 3, an operating arrangement 20 is shown, in which the sensor element 32 is U-shaped in the surface, wherein ends of U-legs 44, 46 of the sensor element 32 via integrally molded contact portions 40 and 42 with the circuit board 24th are connected.
Bei dieser Ausführungsform können die Kontaktabschnitte 40, 42 relativ eng beieinander liegend angeordnet sein, was die Kontaktierung zu der Leiterplatte 24 erleichtert.In this embodiment, the contact portions 40, 42 may be arranged relatively close to each other, which facilitates the contact with the circuit board 24.
In den Figuren 4 bis 7 ist eine weitere Ausruhrungsform einer erfindungsgemäßen Bedienanordnung gezeigt. Die Haltemittel 26 sind bei dieser Ausruhrungsform gebildet durch vier Rastzungen 50, die sich senkrecht von der Innenseite I der Blende 22 erstrecken und die Leiterplatte 24 rastend umgreifen. Die Kontaktabschnitte 40, 42 sind so dimensioniert und aus einem solchen Material gebildet, dass die Leiterplatte 24 auf Grund der elastischen Eigenschaften mit einer gewissen Druckkraft in die Rastzungen 50 gedrückt wird, so dass insgesamt eine stabile Halterung der Leiterplatte 24 erzielt wird.FIGS. 4 to 7 show a further embodiment of a control arrangement according to the invention. The holding means 26 are formed in this Ausruhrungsform by four locking tongues 50, which extend perpendicularly from the inside I of the panel 22 and engage around the circuit board 24 latching. The contact portions 40, 42 are dimensioned and formed from such a material that the printed circuit board 24 is pressed into the locking tongues 50 with a certain compressive force due to the elastic properties, so that overall a stable mounting of the printed circuit board 24 is achieved.
An der Innenseite der Blende 22 ist ferner eine Mehrzahl von Rastnasen 52 vorgesehen, die zwischen sich das längliche Sensorelement 32 aufnehmen. Mit anderen Worten kann in der vorliegenden Ausruhrungsform das Sensorelement 32 auf die Innenseite I der Blende 22 aufgedipst werden. Dabei versteht sich, dass zusätzlich eine Ausgleichsschicht, eine Klebstoffschicht oder Ähnliches zwischen dem Sensorelement 32 und der Innenseite I der Blende 22 vorgesehen sein kann.On the inside of the diaphragm 22, a plurality of locking lugs 52 is further provided, which receive the elongated sensor element 32 between them. In other words, in the present embodiment, the sensor element 32 can be clipped onto the inside I of the diaphragm 22. It is understood that in addition a compensation layer, an adhesive layer or the like between the sensor element 32 and the inner side I of the diaphragm 22 may be provided.
Schließlich ist das Sensorelement 32 in der Längserstreckung mit einer Mehrzahl von schmalen Abschnitten 53, die jeweils eine relativ gesehen kleine Breite 54 aufweisen, und einer Mehrzahl von breiten Abschnitten 55 ausgebildet, die jeweils eine relativ gesehen große Breite 56 besitzen. Die schmalen Abschnitte 53 stellen im vorliegenden Fall Impedanzveränderungsabschnitte dar, da durch diese ein Widerstandssprung eingerichtet wird. Insbesondere kann sich der kapazitive Widerstand zum Finger im Bereich der schmalen Abschnitte 53 vergrößern. Demzufolge ist es bei einer Auswertung von Sensorsignalen, die im Bereich der zwei Kontaktabschnitte 40, 42 abgeleitet werden, besser möglich, zwischen diskreten Bedienflächen 58 zu unterscheiden, die jeweils um einen der breiten Abschnitte 55 herum ausgebildet sind.Finally, the sensor element 32 is formed in the longitudinal extent with a plurality of narrow portions 53, each having a relatively small width 54, and a plurality of wide portions 55, each having a relatively large width 56. The narrow portions 53 represent impedance changing sections in the present case, since a resistance jump is established by them. In particular, the capacitive resistance to the finger in the region of the narrow sections 53 may increase. Consequently, when evaluating sensor signals derived in the region of the two contact sections 40, 42, it is better possible to distinguish between discrete operating surfaces 58 which are respectively formed around one of the wide sections 55.
Anders herum können natürlich auch die breiten Abschnitte 55 als Impedanzveränderungsabschnitte verstanden werden. Auch können die diskreten Bedienflächen 58 den schmalen Abschnitten 53 zugewiesen sein anstelle den breiten Abschnitten 55.Of course, the other way around, the wide sections 55 can also be understood as impedance changing sections. Also, the discrete control surfaces 58 may be assigned to the narrow sections 53 instead of the wide sections 55.
In den Figuren 8 und 9 ist eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Bedienanordnung 20 gezeigt. Die Bedienanordnung 20 der Figuren 8 und 9 entspricht in vieler Hinsicht der Bedienanordnung der Figuren 4 bis 7. Im Folgenden werden lediglich die Unterschiede erläutert.FIGS. 8 and 9 show a further embodiment of an operating arrangement 20 according to the invention. The operating arrangement 20 of FIGS. 8 and 9 corresponds in many respects to the operating arrangement of FIGS. 4 to 7. In the following, only the differences are explained.
So ist bei der Bedienanordnung 20 der Figuren 8 und 9 eine Mehrzahl von Impedanzveränderungsabschnitten in Form von Stufenabschnitten 60 ausgebildet. Mit anderen Worten ist das an sich flächige Sensorelement 32 mit Stufen 62 versehen, die aus der Fläche des Sensorelementes 32 hervortreten. Die Stufen weisen zur Leiterplatte 24 hin und sind auf Querstreben 64 gebildet, die bspw. einstückig mit der Blende 22 ausgebildet sein können. Hierdurch wird erreicht, dass das Sensorelement 32 auch im Bereich der Stufenabschnitte 60 luftspaltfrei mit der Blende 22 verbunden ist.Thus, in the operating arrangement 20 of FIGS. 8 and 9, a plurality of impedance changing sections in the form of step sections 60 are formed. In other words, the on-surface sensor element 32 is provided with steps 62 which emerge from the surface of the sensor element 32. The steps point towards the printed circuit board 24 and are formed on transverse struts 64 which, for example, can be formed in one piece with the diaphragm 22. It is thereby achieved that the sensor element 32 is also connected to the diaphragm 22 in the area of the step sections 60 in an air-free manner.
Man erkennt in Fig. 9 ferner, dass an der Bedienseite B der Blende 22 Begrenzungseinlagen 66 vorgesehen sein können, die dazu dienen, für einer Benutzer voneinander abgegrenzte diskrete Bedienflächen 58 zu unterscheiden.It can also be seen in FIG. 9 that limit stops 66 can be provided on the operating side B of the diaphragm 22, which serve to distinguish discrete operating surfaces 58 which are delimited from one another for a user.
Die Begrenzungseinlagen 66 können, obgleich dies in Fig. 9 nicht dargestellt ist, etwa eine quadratische, rechteckige oder runde Form besitzen. In den Figuren 10 und 11 ist eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Bedienanordnung 20 gezeigt.Although not shown in FIG. 9, the constraints 66 may be approximately square, rectangular, or round in shape. FIGS. 10 and 11 show a further embodiment of an operating arrangement 20 according to the invention.
Die Bedienanordnung 20 der Figuren 10 und 11 kombiniert Merkmale der Sensoranordnungen 20 der Figuren 4 bis 7 bzw. 8, 9, so dass im Folgenden lediglich Unterschiede erläutert werden.The operating arrangement 20 of FIGS. 10 and 11 combines features of the sensor arrangements 20 of FIGS. 4 to 7 and 8, 9, so that only differences will be explained below.
Bei der Bedienanordnung 20 der Figuren 10 und 11 beinhalten Impedanzveränderungsabschnitte sowohl schmale Abschnitte 53 zwischen breiten Abschnitten 55 als auch Stufenabschnitte 60. Dabei sind die Stufenabschnitte 60 im Querschnitt etwa dreieckförmig bzw. trapezförmig ausgebildet.In the operating arrangement 20 of FIGS. 10 and 11, impedance changing sections include both narrow sections 53 between wide sections 55 and step sections 60. In this case, the step sections 60 are approximately triangular or trapezoidal in cross section.
Ferner ist anstelle der einstückig mit dem Sensorelement 32 vorgesehenen Kontaktabschnitte 40, 42 vorgesehen, dass das Sensorelement 32 mit der Leiterplatte 24 über Kontaktabschnitte 40, 42 in Form von Federn, insbesondere Schraubenfedern, kontaktiert bzw. verbunden wird.Furthermore, instead of the integrally provided with the sensor element 32 contact portions 40, 42 is provided that the sensor element 32 with the circuit board 24 via contact portions 40, 42 in the form of springs, in particular coil springs, contacted or connected.
Zu diesem Zweck kann, wie dargestellt, an der Innenseite der Blende 22 eine Feder- aufnahme 68 vorgesehen sein.For this purpose, as shown, a spring receptacle 68 may be provided on the inside of the panel 22.
Fig. 12 zeigt eine weitere alternative Ausführungsform einer Bedienanordnung 20, wobei an ein Sensorelement 32 einstückig Federabschnitte 40 zur Bildung von Kontaktabschnitten angeformt sind. Im Falle der Fig. 12 ist der Federabschnitt 40 als Schraubenfeder ausgebildet. In Fig. 13 ist eine alternative Ausfuhrungsform gezeigt, bei der die Kontaktabschnitte 40, 42 als Wellfedern ausgebildet sind.FIG. 12 shows a further alternative embodiment of an operating arrangement 20, wherein integrally spring sections 40 for forming contact sections are integrally formed on a sensor element 32. In the case of Fig. 12, the spring portion 40 is formed as a helical spring. In Fig. 13, an alternative embodiment is shown in which the contact portions 40, 42 are formed as corrugated springs.
Fig. 14 schließlich eine weitere alternative Ausfuhrungsform einer erfindungsgemäß Bedienanordnung, wobei ein Sensorelement 32 als leitfähiger Abschnitt in die Blende 22 integriert ist, so dass eine Außenseite des Sensorelementes 32 mit einer Bedienseite B der Blende 22 bündig abschließt. Es versteht sich, dass die Schnittstelle zwischen dem Sensorelement 32 und der Blende 22 wasserdicht ausgebildet sein sollte.Finally, FIG. 14 shows a further alternative embodiment of an operating arrangement according to the invention, wherein a sensor element 32 is integrated as a conductive section in the panel 22 so that an outside of the sensor element 32 is flush with an operating side B of the panel 22. It is understood that the interface between the sensor element 32 and the diaphragm 22 should be made watertight.
In den Fig. 15 und 16 ist eine alternative Ausführungsform einer Sensoranordnung 30' gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung dargestellt.FIGS. 15 and 16 show an alternative embodiment of a sensor arrangement 30 'according to a further aspect of the present invention.
Die Sensoranordnung 30' weist eine elektrisch nicht leitende Trägerfolie 70 auf, die aus einem elastischen Material hergestellt sein kann. Ferner weist die Sensoranordnung 30' ein flächiges Sensorelement 76 auf, das aus einem leitfähigen Material hergestellt, an der Trägerfolie 70 festgelegt und als flächiges Element ausgebildet ist, das sich über eine Länge erstreckt, die mindestens doppelt so lang ist wie die Dicke eines menschlichen Fingers.The sensor arrangement 30 'has an electrically non-conductive carrier foil 70, which may be made of an elastic material. Furthermore, the sensor arrangement 30 'has a planar sensor element 76, which is made of a conductive material, fixed to the carrier film 70 and formed as a planar element which extends over a length which is at least twice as long as the thickness of a human finger ,
Das Sensorelement 76 kann hinsichtlich Form und Eigenschaften generell dem Sensorelement 32 der zuvor beschriebenen Ausführungsformen entsprechen.The sensor element 76 may generally correspond in shape and characteristics to the sensor element 32 of the previously described embodiments.
Die Sensoranordnung 30' weist ferner auf der dem Sensorelement gegenüberliegenden Seite der Trägerfolie eine Metallfolie auf.The sensor arrangement 30 'furthermore has a metal foil on the side of the carrier foil opposite the sensor element.
Die Metallfolie kann zum einen zur optischen Verbesserung dienen (Metalloptik). Ferner kann die Metallfolie dann, wenn die Trägerfolie sehr elastisch ausgebildet ist, auch dazu dienen, durch Eindrücken der Metallfolie 72 im Bereich einer Sensorfläche diesen Bereich gegen Masse (Kapazität) kurzzuschließen. Dabei tritt der gleiche Effekt auf, als wenn man das Sensorelement 76 direkt berühren würde.The metal foil can on the one hand serve for optical improvement (metal optics). Furthermore, if the carrier film is designed to be very elastic, the metal foil can also be used to short-circuit this region to ground (capacitance) by pressing in the metal foil 72 in the region of a sensor surface. The same effect occurs as if one would touch the sensor element 76 directly.
Generell ist bei dieser Ausführungsform möglich, eine Folientastatur mit einer Anzahl von mehr als einer Taste und nur zwei elektrischen Anschlüssen zu realisieren.In general, in this embodiment, it is possible to realize a membrane keyboard with a number of more than one key and only two electrical connections.
Die Optik ist durch die Metallfolie änderbar, anstelle einer Metallfolie sind auch andere Deckfolien möglich. Bevorzugt wird die Folien-Sensoranordnung 30' mittels einer Klebefolie 78 auf ein Bedienfeld aufgeklebt. Die Klebefolie 78 ist vorzugsweise an der Unterseite festgelegt, also an der Rückseite des Sensorelementes 76.The optic is changeable by the metal foil, instead of a metal foil also other cover foils are possible. Preferably, the film sensor assembly 30 'is glued by means of an adhesive film 78 on a control panel. The adhesive film 78 is preferably fixed on the underside, that is to say on the rear side of the sensor element 76.
In Fig. 16 ist die Klebefolie 78 aus Darstellungszwecken weggelassen.In Fig. 16, the adhesive sheet 78 is omitted for the purpose of illustration.
In Fig. 17 ist eine alternative Bedienanordnung 20 gezeigt, die hinsichtlich Aufbau und Funktion beispielsweise der in Fig. 1 gezeigten Bedienanordnung entsprechen kann.In Fig. 17, an alternative operating arrangement 20 is shown, which may correspond in structure and function, for example, the operating arrangement shown in Fig. 1.
Auch hier ist ein flächiges, längliches Sensorelement 32 im Bereich einer Blende 22 festgelegt. An den Enden des Sensorelementes 32 sind neben den zwei Kontaktabschnitten 40, 42 jeweils ein zusätzlicher Kontaktabschnitt 40a bzw. 42a vorgesehen.Here, too, a planar, elongated sensor element 32 is fixed in the region of a diaphragm 22. At the ends of the sensor element 32, an additional contact portion 40a and 42a are provided in each case in addition to the two contact portions 40, 42.
Diese Bedienanordnung 20 eignet sich zur Verwendung der sogenannten Mehrlei- termesstechnik, bei der Signale nicht nur an den Kontaktabschnitten 40, 42 sondern auch an den Kontaktabschnitten 40a, 42a abgegriffen werden, um hierüber etwaige Fehler herausrechnen zu können. Insbesondere kann durch die zusätzlichen Kontaktabschnitte 40a, 42a der systematische Fehler herausgerechnet werden, der durch die Verwendung der Kontaktabschnitte 40, 42 bedingt ist.This operating arrangement 20 is suitable for the use of the so-called multi-wire metrology, in which signals are tapped not only at the contact portions 40, 42 but also at the contact portions 40a, 42a in order to calculate any errors therefrom can. In particular, the systematic error that is caused by the use of the contact sections 40, 42 can be eliminated by the additional contact sections 40a, 42a.
Generell kann die Form der Sensorelemente beliebig sein. Es können auch mehrere Sensorelemente seriell hintereinander angeordnet sein, die jeweils über eine Leiterbahn miteinander verbunden sind. Auch ist es denkbar, zwei Sensorelemente unter einem Winkel zueinander auf einer Fläche anzuordnen, beispielsweise unter dem Winkel von 90°.In general, the shape of the sensor elements can be arbitrary. It is also possible to arrange a plurality of sensor elements serially one behind the other, which are each connected to one another via a conductor track. It is also conceivable to arrange two sensor elements at an angle to one another on a surface, for example at an angle of 90 °.
Durch diese Maßnahme wird mittels der Sensorelemente ein x-y-Koordinatensystem aufgespannt, dass es ermöglicht, das Vorhandensein eines Fingers an einer beliebigen Position der durch die Sensorelemente aufgespannten Fläche (des x-y-Quadranten) zu erkennen. Bei dieser Ausführungsform lässt sich folglich auf einfache Weise eine Sensorfläche mit einer Mehrzahl von an beliebiger Stelle darauf angeordneten Sensortasten realisieren. By this measure, an xy-coordinate system is clamped by means of the sensor elements, which makes it possible to detect the presence of a finger at any position of the plane defined by the sensor elements surface (of the xy-quadrant). Consequently, in this embodiment, a sensor surface can be realized in a simple manner with a plurality of sensor keys arranged at any desired location on it.

Claims

Patentansprüche claims
1. Bedienanordnung (20) zur Bedienung eines elektrischen Gerätes (10), insbesondere eines Haushaltsgerätes (10), mit einer Blende (22) aus einem elektrisch isolierenden Material, die eine Innenseite (I) und eine Bedienseite (B) aufweist, und mit einer Sensoranordnung (30) zur Erfassung eines Objektes (36) an der Bedienseite (B), wobei die Sensoranordnung (30) eine Leiterplatte (24) und ein auf der Innenseite (I) der Blende (32) angeordnetes Sensorelement (32) aufweist, die mittels einer Kontaktanordnung (34) elektrisch miteinander verbunden sind, wobei das Sensorelement (32) aus einem elektrisch leitfähigen Material hergestellt und mit der Blende (22) verbunden ist,First operating arrangement (20) for operating an electrical device (10), in particular a household appliance (10), with a diaphragm (22) made of an electrically insulating material having an inner side (I) and an operating side (B), and with a sensor arrangement (30) for detecting an object (36) on the operating side (B), the sensor arrangement (30) having a printed circuit board (24) and a sensor element (32) arranged on the inner side (I) of the diaphragm (32), which are electrically connected to one another by means of a contact arrangement (34), wherein the sensor element (32) is made of an electrically conductive material and connected to the panel (22),
dadurch gekennzeichnet, dasscharacterized in that
das Sensorelement (32) als flächiges Element ausgebildet ist, das sich über eine Länge (L) erstreckt, die mindestens doppelt so lang ist wie die Dicke eines menschlichen Fingers (36).the sensor element (32) is formed as a planar element which extends over a length (L) which is at least twice as long as the thickness of a human finger (36).
2. Bedienanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktanordnung (34) wenigstens einen Kontaktabschnitt (40, 42) aufweist, der das Sensorelement (32) an einem Ende mit der Leiterplatte (24) verbindet.2. Control arrangement according to claim 1, characterized in that the contact arrangement (34) has at least one contact section (40, 42) which connects the sensor element (32) at one end to the printed circuit board (24).
3. Bedienanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Kontaktabschnitt (40, 42) einstückig mit dem Sensorelement (32) ausgebildet ist.3. Operating arrangement according to claim 2, characterized in that the at least one contact portion (40, 42) is formed integrally with the sensor element (32).
4. Bedienanordnung nach einem der Ansprüche 1 - 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Sensorelement (32) über die Länge (L) wenigstens einen Impedanzveränderungsabschnitt (53, 55; 60) aufweist, mittels dessen die Impedanz des Sensorelementes (32) derart beeinflusst ist, dass dem Impedanzveränderungs- abschnitt (53, 55; 60) zugeordnete Flächen als diskrete Bedienflächen (58) voneinander unterscheidbar sind.4. Operating arrangement according to one of claims 1-3, characterized in that the sensor element (32) over the length (L) at least one impedance change section (53, 55, 60), by means of which the impedance of the sensor element (32) is influenced in such a way in that the impedance change Section (53, 55, 60) associated surfaces as discrete control surfaces (58) are distinguishable from each other.
5. Bedienanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Impedanzveränderungsabschnitt (53, 55) durch eine Veränderung der Breite (54, 56) des Sensorelementes (32) ausgebildet ist.5. Operating arrangement according to claim 4, characterized in that the impedance change section (53, 55) by a change in the width (54, 56) of the sensor element (32) is formed.
6. Bedienanordnung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Impedanzveränderungsabschnitt (60) durch einen Stufenabschnitt (60) ausgebildet ist, bei dem das Sensorelement (32) eine aus der Fläche heraustretende Stufe (62) aufweist.6. Operating arrangement according to claim 4 or 5, characterized in that the impedance changing portion (60) by a step portion (60) is formed, wherein the sensor element (32) has a step out of the surface step (62).
7. Bedienanordnung nach einem der Ansprüche 1 - 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiterplatte (24) durch Haltemittel (26) in einem vorbestimmten Abstand (A) zu der Innenseite (I) der Blende (22) gehalten ist, wobei die Kontaktanordnung (34) wenigstens einen Kontaktabschnitt (40, 42) aufweist, der in Richtung des Abstandes (A) elastisch ausgebildet ist, und/oder wobei die Leiterplatte (24) elastisch vorgespannt oder von den Haltemitteln (26) elastisch gehalten ist.7. Operating arrangement according to one of claims 1-6, characterized in that the circuit board (24) by holding means (26) at a predetermined distance (A) to the inside (I) of the diaphragm (22) is held, wherein the contact arrangement ( 34) has at least one contact portion (40, 42) which is formed elastically in the direction of the distance (A), and / or wherein the circuit board (24) is elastically biased or elastically held by the holding means (26).
8. Bedienanordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Kontaktabschnitt (40, 42) ein elastisches Element aufweist.8. Operating arrangement according to claim 7, characterized in that the contact portion (40, 42) has an elastic element.
9. Bedienanordnung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Material des Sensorelementes (32) und eines damit einstückig verbundenen Kontaktabschnittes (40, 42) elastisch verformbar ist.9. Operating arrangement according to claim 7 or 8, characterized in that the material of the sensor element (32) and an integrally connected thereto contact portion (40, 42) is elastically deformable.
10. Bedienanordnung nach einem der Ansprüche 1 - 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Sensorelement (32) flächig an der Innenseite (I) der Blende (22) anliegt. 10. Operating arrangement according to one of claims 1 - 9, characterized in that the sensor element (32) flat against the inside (I) of the diaphragm (22).
11. Bedienanordnung nach einem der Ansprüche 1 - 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Sensorelement (32) als leitfähiger Abschnitt in die Blende (22) integriert ist.11. Operating arrangement according to one of claims 1 - 10, characterized in that the sensor element (32) is integrated as a conductive portion in the diaphragm (22).
12. Bedienanordnung nach einem der Ansprüche 1 - 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Sensorelement (32) aus einem leitfähigen Kunststoff hergestellt ist.12. Operating arrangement according to one of claims 1 - 11, characterized in that the sensor element (32) is made of a conductive plastic.
13. Bedienanordnung nach einem der Ansprüche 1 - 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Sensorelement (32) und die Blende (22) im 2K-Spritzgussverfahren hergestellt sind.13. Operating arrangement according to one of claims 1 - 12, characterized in that the sensor element (32) and the diaphragm (22) are produced by 2K injection molding.
14. Bedienanordnung nach einem der Ansprüche 1 - 13, dadurch gekennzeichnet, dass ein flächiger Abschnitt des Sensorelementes (32) und wenigstens ein hiermit verbundener Kontaktabschnitt (40, 42) im 2K-Spritzgussverfahren hergestellt sind.14. Operating arrangement according to one of claims 1-13, characterized in that a planar portion of the sensor element (32) and at least one contact portion (40, 42) connected thereto are produced by 2K injection molding.
15. Bedienanordnung nach einem der Ansprüche 2 - 14, dadurch gekennzeichnet, dass das flächige Sensorelement (32) in der Fläche U-förmig ausgebildet ist, wobei die Kontaktabschnitte (40, 42) an den Enden der U-Schenkel (44, 46) benachbart zueinander angeordnet sind.15. Operating arrangement according to one of claims 2-14, characterized in that the planar sensor element (32) is U-shaped in the surface, wherein the contact portions (40, 42) at the ends of the U-legs (44, 46). are arranged adjacent to each other.
16. Bedienanordnung nach einem der Ansprüche 1 - 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktanordnung (34) vier Kontaktabschnitte (40, 42, 40a, 42a) aufweist, von denen jeweils zwei mit den zwei Enden des Sensorelementes (32) verbunden sind.16. Operating arrangement according to one of claims 1-15, characterized in that the contact arrangement (34) has four contact portions (40, 42, 40a, 42a), of which two are each connected to the two ends of the sensor element (32).
17. Sensoranordnung (30') mit einer nicht elektrisch leitenden Trägerfolie (70), einem flächigen Sensorelement (76), das aus einem leitfähigen Material hergestellt, an der Trägerfolie festgelegt und als flächiges Element ausgebildet ist, das sich über eine Länge (L) erstreckt, die mindestens doppelt so lang ist wie die Dicke eines menschlichen Fingers (36), wobei auf der dem Sensorelement (76) gegenüberliegenden Seite der Trägerfolie (70) eine Metallfolie (72) fetsge- legt ist.17. Sensor arrangement (30 ') with a non-electrically conductive carrier film (70), a flat sensor element (76), which is made of a conductive material, fixed to the carrier film and formed as a planar element extending over a length (L) extending at least twice as long as the thickness of a human finger (36), wherein on the sensor element (76) opposite side of the carrier film (70) a metal foil (72) is set fetsge-.
18. Sensoranordnung nach Anspruch 17, mit einer Klebefolienschicht, um die Sensoranordnung an einer Blende eines elektrischen Gerätes (10) anzubringen. 18. Sensor arrangement according to claim 17, with an adhesive film layer to attach the sensor assembly to a diaphragm of an electrical device (10).
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