WO2013086551A1 - Schalter - Google Patents

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WO2013086551A1
WO2013086551A1 PCT/AT2012/050178 AT2012050178W WO2013086551A1 WO 2013086551 A1 WO2013086551 A1 WO 2013086551A1 AT 2012050178 W AT2012050178 W AT 2012050178W WO 2013086551 A1 WO2013086551 A1 WO 2013086551A1
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WO
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actuating element
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sensor
joint
movement
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PCT/AT2012/050178
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Inventor
Alexander Mair
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Lunatone Industrielle Elektronik Gmbh
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    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
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    • H01H25/04—Operating part movable angularly in more than one plane, e.g. joystick
    • H01H25/041—Operating part movable angularly in more than one plane, e.g. joystick having a generally flat operating member depressible at different locations to operate different controls
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    • B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
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    • B60K2006/268—Electric drive motor starts the engine, i.e. used as starter motor
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    • G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D5/00—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
    • G01D5/12—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means
    • G01D5/14—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage
    • G01D5/142—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage using Hall-effect devices
    • G01D5/145—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage using Hall-effect devices influenced by the relative movement between the Hall device and magnetic fields
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    • H01H25/041—Operating part movable angularly in more than one plane, e.g. joystick having a generally flat operating member depressible at different locations to operate different controls
    • H01H2025/046—Operating part movable angularly in more than one plane, e.g. joystick having a generally flat operating member depressible at different locations to operate different controls having a spherical bearing between operating member and housing or bezel

Definitions

  • the invention relates to a device, in particular a mechanically, for example, manually operable by a user switch or a mechanically, for example, manually operable by a user sensing device, in particular a user-operable button, for example, to generate electrical signals, such.
  • Switching and / or control signals comprising
  • the device comprises means for determining the position and / or movement of the actuating element
  • Such devices are well known, e.g. from the building technology for switching on and off of devices or as a light switch, as a switch for dimming etc. Also for switching a variety of devices such as drills, cordless screwdriver, electric shears, etc., such switches are well known.
  • an actuator of the switch is brought into a switching position (e.g., position "light on”, “light off") and according to this switching position, an electric signal is generated to initiate the corresponding operation.
  • Such devices are also known in the form of so-called buttons, in which, when actuated, the actuating element is moved to a defined provisional position, from which the actuating element automatically moves back into the starting position after actuation.
  • Existing known devices have a number of disadvantages. To be able to control, for example, a number of different devices and / or actions in bus systems, a number of switches is necessary, which is both expensive to purchase, on the other hand conveys a visually unfavorable impression by the large number of switches on the wall.
  • switches often have a voluminous structure, moreover, for example, a cleaning of the switch or a disassembly of the switch is not advisable subsequently by non-trained personnel, since this can easily cause contact with live parts of the switch.
  • the movable actuating element is pivotably and rotatably mounted on the base part by means of a ball joint-like joint
  • the means for determining the position and / or movement of the actuating element comprises at least one sensor which is adapted to detect the pivoting movements and / or rotational movements and / or all defined, selectable positions of the actuating element with respect to the base part , and *) wherein at least one adjusting device for generating the actuating force, with or against which actuating force, the actuating element is movable with respect to the base part, is provided.
  • the hinge is designed such that the actuating element of the base part is manually releasable
  • the adjusting device is designed such that the manually releasable joint is rotatably and pivotally held together, and / or a holding device, for example consisting of magnets and / or springs is provided, by means of which the manually releasable joint is rotatably and pivotally held together.
  • the ball joint-like joint is a ball joint, with which the movable actuating element is pivotably and rotatably mounted on the base part, wherein the ball joint of a ball head, which is connected to the actuating element or the base part, and a ball socket, which with the base part or the actuating element is connected exists.
  • the ball-joint-like joint is designed as at least one between the actuating element and the base part arranged elastic element, for example as a rubber element.
  • Such an elastic element such as a rubber block, in addition to the mobility of the control panel also provide the necessary (re-) actuating force.
  • the ball joint-like joint and the adjusting device would be formed in one element.
  • a "ball-joint-like" joint is to be understood as meaning a joint which has the degrees of freedom of movement of a ball joint.
  • buttons can be realized.
  • a ball joint such as a rubber-like ball-joint-like joint, however, does not allow the full deflectability, in particular not the full rotation as in a "right" ball joint, but here at least deflections in pivoting and in the direction of rotation are possible, so with such a simple and cost-effective variant likewise inventive devices, in particular buttons can be realized.
  • the use of a ball joint has the advantage that the actuator has a large number of degrees of freedom with regard to its mobility with respect to the base part and thus a large number of different actions can be controlled with the device.
  • the actuating part can on the one hand be pivoted about an axis parallel to the base part, on the other hand rotated about an axis normal to the base part, these two movements can also be "superimposed", ie that in a twisted position pivoting of the actuating element is also possible and vice versa.
  • the ball joint-like joint or the ball joint is designed such that the actuating element of the base switch part is manually releasable.
  • Manually releasable means that the actuator can be solved without tools from the base part, so the device can be easily taken apart.
  • the ball socket is designed such that it only covers the ball to the extent that the ball can be pulled out of the pan easily, without effort or only with little effort.
  • the ball joint thus serves primarily to define the movement of the actuating element with respect to the base part, and not to hold together the base part and the actuating element.
  • the cohesion of the device is mediated by the actuator, which is designed such that e.g. in a ball joint of the ball head is rotatably held in the ball socket.
  • the actuator thus permits movement of the actuator with respect to the base member, i. Base part and actuator are not fixed to each other, holds the base and actuator together so that they can not solve each other (without manual intervention).
  • a holding device which holds the base part and the actuating element or the ball joint-like joint.
  • This holding device may for example consist of one or more magnets and / or a plurality of springs.
  • the holding device can hold together with the actuator base member and actuator, or it can also be provided that only the holding device base member and actuator holds together, especially if the actuator exerts, for example, a restoring force, ie when the actuator exerts no cohesive force.
  • this also realizes - in addition to the holding together of the parts - also switch positions defined at a switch, i. defined positions of the actuating element with respect to the base part, or the actuator moves the actuator after actuation by a user back to its original position (button).
  • a holding device as described above is usually necessary for holding the parts together.
  • the restoring device comprises at least one magnet and at least one inference element which cooperates with the at least one magnet.
  • Magnet and return element - e.g. one in the form of another magnet or a magnetizable element - act, for example, attractively on each other, so that the base part and actuator are held together.
  • the magnetic forces thus hold the actuator in a stable position, but it can be easily moved and easily separated from the base for mounting the switch.
  • the actuator has only one magnet.
  • Such an arrangement is suitable, for example, to design the combination tilt-turn switch, in which there is only a stable position of the actuating element, by tapping the actuating element but this can be brought into a second position for generating a switching pulse. After releasing the actuator this returns by the attractive force between the magnet and the return element back to its stable position.
  • a rotary switch it would also be conceivable that only one magnet is fastened to the actuating element, but a plurality of return circuit elements on the base switch part, so that a plurality of defined switching positions result.
  • each magnet is assigned a return element.
  • one or more defined switching positions are realized by the adjusting device (attracting magnets / return elements).
  • the adjusting device attracting magnets / return elements.
  • no holding device is necessary because the actuator holds the switch together.
  • the at least one return element is arranged on the base part and the at least one magnet is arranged on the actuating element.
  • the adjusting device comprises at least one mechanical spring which generates the actuating force, wherein the at least one spring is arranged between the base part and the actuating element.
  • the actuator can then be pressed, for example, against the force of the spring in the direction of the base part, to which the ball of the ball joint must be guided accordingly when lifting so that such movement is possible, in addition or alternatively, the actuator in any direction with respect to the base be tilted. After releasing the actuator moves back to its original position by the spring force.
  • the at least one spring is designed as a helical spring which is arranged around the joint. In this way, the spring can be arranged to save space.
  • a plurality of "smaller" springs can be provided, which are preferably arranged symmetrically around the ball joint, for example along a circle around the ball joint, but as a rule the arrangement with only one central spring is preferred due to the simpler Construction with fewer components.
  • the spring or springs can be against a force to a pressure as well as a rotational movement, whereby the actuating element in addition to the already described movement possibilities are also rotated with respect to the base part.
  • the switch as a rocker switch, rotary switch, tip switch or a combination of two or three of these switches, or the button as a rocker switch, rotary switch, tip button or a combination of two or three of these buttons is.
  • the switch as a rocker switch, rotary switch, tip switch or a combination of two or three of these switches, or the button as a rocker switch, rotary switch, tip button or a combination of two or three of these buttons is.
  • a switch with two stable positions or a button with a stable position can be achieved depending on the rotational position.
  • An extremely useful variant in practice is, for example, a rocker switch that can be converted to a rocking position by removing and turning the control panel 180 degrees to the rocker switch.
  • a magnet on the control element with its north pole faces the north pole of a magnet on the base part.
  • a magnet is seated on the control element, the south pole of which faces the south pole of a magnet on the base part.
  • At least one magnet and / or at least one return element is arranged on each of the opposite ends of an actuating element with respect to the joint.
  • In the opposite region is associated with the magnet / return element of the actuating element associated return element or a magnet (or more inference elements / magnets) on the base part.
  • the device for determining the position and / or the movement of the actuating element comprises at least one position sensor and / or rotary sensor and / or combined sensor, which is arranged on the base part and / or the actuating element.
  • the at least one position sensor and / or rotary sensor and / or combined sensor for non-contact or contactless determination of the position and / or movement of the actuating element is set up with respect to the base part.
  • the non-contact position determination and / or determination of the movement of the actuating element has the advantage that-in particular if the sensor is arranged on the base part-the base part and the actuating element can be formed encapsulated, i. There are no exposed contacts or the like. The entire necessary electronics can be accommodated in the base part.
  • the position data or sensor signals etc. ascertained by the sensor are, for example when the apparatus according to the invention is used in connection with a bus system, translated by the bus interface into corresponding bus signals corresponding to the bus protocol.
  • the (non-contact or contactless) position sensor is, for example, a magnetic field sensor, eg a Hall sensor, an E-field sensor, a light barrier, etc.
  • a magnetic field sensor such as a Hall sensor
  • the sensor itself attached to the base part preferably in the region of the ball joint.
  • the counterpart associated with the Hall sensor for example a permanent magnet whose movement or position the Hall sensor detects and converts into corresponding signals, is located on the actuating element, likewise preferably in the region of the ball joint.
  • the pan is formed on the base part. Accordingly, the sensor is formed in the region or in the pan, while the counterpart is arranged in the ball.
  • the at least one magnetic field sensor is arranged in the region of a return element, wherein, however, the arrangement in the region of the ball joint allows a compact arrangement with which any movement of the actuating element can be detected.
  • the electrical signal of the Hall sensors can be used directly for controlling electronic circuit breakers or read out via a building bus and processed accordingly.
  • an electronic circuit e.g. at least one microcontroller is provided, which evaluates the sensor signals and converts them into a protocol for building buses.
  • At least one radio module can be provided which transmits the sensor signals or information wirelessly to a receiver.
  • the sensor can also be accommodated in the actuator.
  • one or more adjustment elements are provided on the rear side of the operating element and / or on the base part.
  • bus addresses for example, with such adjustment elements bus addresses, light colors, group membership of certain devices to be controlled, such as lights, scene affiliations, etc. could be defined / set.
  • the surface of the operating element facing the user during operation is at least partially used as a sensor surface, e.g. is designed as a capacitive sensor surface.
  • the switch / button can already be passed over the area where the control panel is touched by the user, a certain information.
  • the device for determining the position and / or movement of the actuating element comprises at least one sensor coil, by means of which the movement of the actuating element can be detected.
  • a magnet is located approximately at the operating part, and upon movement of the operating part with respect to the sensor coil, which is arranged on the base part, a corresponding voltage is induced in the sensor coil by the changing magnetic field.
  • the coil can also be arranged on the control panel and the magnet on the base part. It may already be used in connection with the adjusting device and / or possibly the holding device provided magnets or provided specifically for this purpose.
  • Exemplary possibilities for determining the position and / or movement of the actuating element (operating part) with respect to the base part are the measurement of electrical and magnetic field distributions, of leakage currents and induced voltages.
  • piezosensors piezosensors, pressure sensors, Hall sensors, capacitive sensors, infrared, ultrasonic and proximity sensors can be used.
  • FIG. 1 shows a device according to the invention in a side view
  • FIG. 2 shows the device from FIG. 1 in a view from above
  • FIG. 3 shows the device from FIGS. 1 and 2 in a perspective side view
  • FIG. 5 shows the switch from FIGS. 1-3 in a perspective view in a disassembled state
  • Fig. 6 shows the base part of Figure 5
  • Fig. 7 shows a further variant of a device according to the invention.
  • Figure 1 shows a mechanically, in particular manually operable, device 100 for generating electrical signals in the form of a switch, e.g. Rocker switch, consisting of a fixed base switch part 101 and a movable with respect to the base switch part 101 actuator 3.
  • the actuator 3 is rotatably movable about a hinge 4 between switching positions on the base switch part 101.
  • the joint is a ball joint 4, consisting of a ball head 4 ', which is connected to the actuating element 3 (preferably integrally formed therewith), and a ball socket 4 ", which is connected to the base part or formed in this (see in particular FIG. 5).
  • the ball joint 4 is designed such that the actuating element of the base part is manually releasable.
  • Manually releasable means that the actuator can be solved without tools from the base part, so the device can be easily taken apart.
  • the ball socket 4 " is designed such that it only encloses the ball 4 'so far that the ball can be moved easily, without effort or only with a small amount of force. like effort can be pulled out of the pan.
  • the ball socket 4 " is formed as a half-shell.
  • the ball joint thus serves primarily to define the movement of the actuating element with respect to the base part, and not to hold together the base part and the actuating element.
  • the device 100 also has an adjusting device for generating a force acting on the actuating element, wherein the adjusting device is designed such that the ball head 4 'is rotatably held in the ball socket 4 " has as a control device at its two ends in each case a magnet 1, with a south Pol la and a north pole lb, opposite to the base part 101 is in each case a return element 5 (ferromagnetic, permanent magnet), and arranged by the Magnetic interaction between magnet and associated return element causes a force on the actuator
  • the "horizontal" arrangement of the NS poles of the magnets is exemplary, the magnets could also be arranged upright.
  • the left magnet in the illustration pulls the actuator 3 down to the return element 5, so that the actuating element 3 is held in a first switching position. If you press in this initial situation on the right end of the actuating element 3, press this end against the force of the left magnet down until it is pulled by the right magnet in its second switching position (not shown) or held in this.
  • the magnets together with the return elements hold the actuator together with the base part, so that the ball head can not fall out of the ball socket.
  • the device 100 has a device for determining the switching position and / or movement of the actuating element 3 in order to generate a corresponding (switching) signal in accordance with the determined switching position and / or movement of the actuating element 3.
  • the stray field is measured to then assign the measured values to the various positions of the actuator.
  • the switch according to the invention has a simple structure with few components, since the magnets of the actuating element in addition to their function for determining the switching position also generate that force against which or with which the actuating element is moved with respect to the base switch part.
  • the at least one return element as ferromagnet, e.g. made of iron, is formed.
  • FIG. 1 shows two possible switching positions of the device 100.
  • FIG. 2 now shows that the device 100 or the switch can still assume the function of a rotary switch 100.
  • the actuating element 3 is rotatable about the joint 4 in a plane parallel to the base part 101 (see arrows). By turning the actuating element 3 in the direction of the arrow (left / right) out of its stable position and subsequent (after release of the actuating element) self-provision in the stable position by the attraction of the magnet 1 and the return elements. 5
  • a +/- key function can be implemented. Characterized in that the joint 4 is formed as a ball joint, a combination of the switching capabilities of Figure 1 and 2 is possible.
  • the corresponding switch is again shown in Figure 3 in a perspective view.
  • the actuating element can also be tilted about its longitudinal axis, so that here an additional button function (actuation + self-reset) can be realized.
  • the Hall elements (Hall sensors) 6 again measure the change in the magnetic field, the electrical signal of the Hall elements 6 can be used directly to control power controllers or circuit breakers, such as dimming lights or changing the blinds position of blinds.
  • the electrical signal can also be read out via a building bus and used as a control value for corresponding functions.
  • FIG. 4 shows schematically such a rotary switch with three defined rotational positions PI, P2, P3 for the actuator 3, further this switch 100 also has a Wippfunktion.
  • Figure 4a shows a rocker switch, which can be tilted about its longitudinal axis to the left and right, and then return to the normal position.
  • the switch in several rotational positions, in the example shown in 5 different rotational positions switchable. With such a switch, for example, 5 blinds could be controlled, depending on the rotational position, the different blinds are selected and by means of the Wippfunktion the blind is moved up or down.
  • Figure 4b shows a button with 4 pressure points and a deflection (left - right deflection); With such a button, for example, 4 lights can be switched on and off and dimmed (by the left-right deflection) via the 4 pressure points.
  • a rubber element for example a rubber block, could provide the necessary actuating force and mobility of the operating part.
  • the ball joint-like joint and the adjusting device would be formed in one element.
  • two position sensors here in the form of Hall sensors, are provided, which are positioned in the region of the ends of the actuating element.
  • the position sensor 60 is arranged on the base part 101, preferably in the region of the ball socket or the ball head. In this case, only a single sensor is necessary. Such a variant is also possible in the embodiments according to Figures 1 - 3 and 5, the Hall sensors 6 are then not necessary in this case.
  • FIG. 6, shows a base part 101, as it can be used in the variant according to FIGS. 1-3 and 5 instead of the base part used there.
  • a position sensor 60 such as a Hall sensor.
  • On the ball itself is a counterpart 60 ', detects the movement of the Hall sensor, such as a permanent magnet 60'.
  • This counterpart is not shown in FIG. 6, but is shown in FIG. 7 in another variant of the invention.
  • the senor sits at that point (usually the base part), which is connected to a bus and or supply line.
  • the sensor with battery and radio could also sit in the control panel.
  • the senor 60 is preferably encapsulated in the base part 101, contrary to the schematic representation, so that when the device is disassembled, no voltage or current-carrying parts or electronics or sensors are exposed per se.
  • Figure 7 finally shows a variant in which the restoring device is not formed of magnets, but of a spring 20 which generates the restoring force, wherein the spring 20 is arranged between the base part 101 and the actuating element 3.
  • the actuator can then be pressed, for example, against the force of the spring in the direction of the base part, including the ball joint according play or must be performed accordingly for such a movement is possible, additionally or alternatively, the actuator in any direction with respect to the base part tilted and twisted. After releasing the actuator moves back to its original position by the spring force.
  • the spring is designed as a helical spring 20, which is arranged around the ball joint 4 around. In this way, the spring can be arranged to save space.

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung (100), insbesondere z.B. manuell betätigbarer Schalter oder manuell betätigbare Tastvorrichtung, zum Erzeugen von elektrischen Signalen, wie z.B. Schalt- und/oder Steuersignalen, umfassend einen feststehenden Basisteil (101) und ein in Bezug auf das Basisteil (101) bewegbares Betätigungselement (3), welches mit oder gegen eine Stellkraft zwischen einer oder mehreren Positionen bewegbar ist, wobei die Vorrichtung (100) eine Einrichtung zum Ermitteln der Position und/ oder Bewegung des Betätigungselementes (3) aufweist, und wobei entsprechend der ermittelten Position und/ oder Bewegung des Betätigungselementes (3) ein entsprechendes Signal generiert wird. Erfindungsgemäß ist das bewegbare Betätigungselement (3) an dem Basisteil (101) mittels eines kugelgelenkartigen Gelenks (4) verschwenkbar und drehbar gelagert, wobei die Einrichtung zur Ermittlung der Position und/ oder Bewegung des Betätigungselementes (3) zumindest einen Sensor umfasst, welcher dazu eingerichtet ist, die Verschwenkbewegungen und/ oder Drehbewegungen und/ oder alle definierten, anwählbaren Positionen des Betätigungselements in Bezug zum Basisteil zu erfassen, und wobei zumindest eine Stellvorrichtung (1a, 1b, 5; 20) zum Erzeugen der Stellkraft, mit oder gegen welche Stellkraft das Betätigungselement (3) in Bezug auf das Basisteil (101) bewegbar ist, vorgesehen ist.

Description

SCHALTER
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung, insbesondere einen mechanisch, beispielsweise manuell durch einen Benutzer betätigbaren Schalter oder eine mechanisch, beispielsweise manuell durch einen Benutzer betätigbare Tastvorrichtung, insbesondere einen beispielsweise durch einen Benutzer betätigbaren Taster, zum Erzeugen von elektrischen Signalen, wie z.B. Schalt- und/ oder Steuersignalen, umfassend
*) einen feststehenden Basisteil und
*) ein in Bezug auf das Basisteil bewegbares Betätigungselement, welches mit oder gegen eine Stellkraft zwischen einer oder mehreren Positionen bewegbar ist,
*) wobei die Vorrichtung eine Einrichtung zum Ermitteln der Position und/ oder Bewegung des Betätigungselementes aufweist, und
*) wobei entsprechend der ermittelten Position und/ oder Bewegung des Betätigungselementes ein entsprechendes Signal generiert wird.
Solche Vorrichtungen sind hinlänglich bekannt, z.B. aus der Gebäudetechnik zum Ein- und Ausschalten von Geräten oder als Lichtschalter, als Schalter zum Dimmen etc. Auch zum Schalten von unterschiedlichsten Geräten wie Bohrmaschinen, Akkuschrauber, elektrischen Scheren usw. sind solche Schalter hinlänglich bekannt.
Dabei wird ein Betätigungselement des Schalters in eine Schaltposition gebracht (z.B. Position„Licht ein",„Licht aus") und entsprechend dieser Schaltposition wird ein elektrisches Signal erzeugt, um den entsprechenden Vorgang auszulösen.
Solche Vorrichtungen sind außerdem in Form von sogenannten Tastern bekannt, bei welchen bei Betätigung das Betätigungselement in einen definierte vorläufige Position bewegt wird, aus welcher sich das Betätigungselement nach der Betätigung selbsttätig wieder in die Ausgangsstellung zurück bewegt. Bestehende bekannte Vorrichtungen weisen eine Reihe von Nachteilen auf. Um beispielsweise bei Bussystemen eine Reihe unterschiedlicher Geräte und/ oder Aktionen steuern zu können, ist eine Anzahl von Schaltern notwendig, was einerseits in der Anschaffung teuer ist, andererseits durch die Vielzahl von Schaltern an der Wand einen optisch ungünstigen Eindruck vermittelt.
Bekannte Schalter weisen oftmals einen voluminösen Aufbau auf, außerdem ist beispielsweise eine Reinigung des Schalters oder ein Zerlegen des Schalters nachträglich durch nicht geschultes Personal nicht ratsam, da dabei leicht Kontakt zu spannungsführenden Teilen des Schalters entstehen kann.
Beim Betätigen eines Schalters oder Tasters wird normalerweise ein elektrischer Kontakt geöffnet oder geschlossen, wodurch ein entsprechendes Schaltsignal etc. generiert wird. Dies hat allerdings den Nachteil, dass die Kontakte korrodieren können, was in weiterer Folge zu größerer Funkenbildung führend kann. Dieses Problem von Kriechströmen tritt insbesondere bei Schaltern in Nassräumen häufig auf, und auch in explosionsgefährdeten Bereichen ist Funkenbildung natürlich unerwünscht bzw. sind dort solche Schalter nicht zugelassen.
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine verbesserte Vorrichtung anzugeben, welche sich insbesondere zum originären Einsatz bei Bussystemen oder zum Nachrüsten von bestehenden Bussystemen eignet.
Diese Aufgabe wird mit einer eingangs erwähnten Vorrichtung dadurch gelöst, dass erfindungsgemäß
*) das bewegbare Betätigungselement an dem Basisteil mittels eines kugelgelenkartigen Gelenks verschwenkbar und drehbar gelagert ist,
*) und wobei die Einrichtung zur Ermittlung der Position und/ oder Bewegung des Betätigungselementes zumindest einen Sensor umfasst, welcher dazu eingerichtet ist, die Ver- schwenkbewegungen und/ oder Drehbewegungen und/ oder alle definierten, anwählbaren Positionen des Betätigungselements in Bezug zum Basisteil zu erfassen, und *) wobei zumindest eine Stellvorrichtung zum Erzeugen der Stellkraft, mit oder gegen welche Stellkraft das Betätigungselement in Bezug auf das Basisteil bewegbar ist, vorgesehen ist.
Vorzugsweise ist dabei das Gelenk derart ausgebildet, dass das Betätigungselement von dem Basisteil manuell lösbar ist, und die Stellvorrichtung ist derart ausgebildet, dass das manuell lösbare Gelenk drehbar und verschwenkbar zusammengehalten ist, und/ oder eine Haltevorrichtung, bestehend beispielsweise aus Magneten und/ oder Federn vorgesehen ist, mittels welcher das manuell lösbare Gelenk drehbar und verschwenkbar zusammengehalten ist.
Beispielsweise ist das kugelgelenkartige Gelenk ein Kugelgelenk, mit dem das bewegbare Betätigungselement an dem Basisteil verschwenkbar und drehbar gelagert ist, wobei das Kugelgelenk aus einem Kugelkopf, der mit dem Betätigungselement oder dem Basisteil verbunden ist, und einer Kugelpfanne, welche mit dem Basisteil oder dem Betätigungselement verbunden ist, besteht.
Bei einer kostengünstigen Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass das kugelge- lenkartige Gelenk als zumindest ein zwischen Betätigungselement und Basisteil angeordnetes elastisches Element, beispielsweise als Gummielement ausgebildet ist.
Ein solches elastisches Element, beispielsweise ein Gummiklotz, kann neben der Beweglichkeit des Bedienteils auch für die notwendige (Rück-)Stellkraft sorgen. In diesem Beispiel wären somit das kugelgelenkartige Gelenk und die Stellvorrichtung in einem Element ausgebildet.
Unter einem„kugelgelenkartigen" Gelenk ist dabei ein Gelenk zu verstehen, welches die Bewegungsfreiheitsgrade eines Kugelgelenks hat.
Im Gegensatz zu einem Kugelgelenk erlaubt ein solches beispielsweise gummiartiges kugelgelenkartiges Gelenk allerdings nicht die volle Auslenkbarkeit, insbesondere nicht die volle Drehbarkeit wie bei einem„richtigen" Kugelgelenk, allerdings sind auch hier zumindest Auslenkbewegungen in Verschwenk- und in Drehrichtung möglich, sodass mit einer solchen einfachen und kostengünstigen Variante ebenfalls schon erfindungsgemäße Vorrichtungen, insbesondere Taster realisiert werden können. Die Verwendung eines Kugelgelenkes hat den Vorteil, dass das Betätigungselement hinsichtlich seiner Bewegbarkeit in Bezug auf das Basisteil eine große Anzahl an Freiheitsgraden aufweist und somit eine Vielzahl an unterschiedlichen Aktionen mit der Vorrichtung gesteuert werden können. Das Betätigungsteil kann einerseits um eine Achse parallel zu dem Basisteil verschwenkt werden, andererseits um eine Achse normal auf das Basisteil verdreht werden, wobei diese beiden Bewegungen zusätzlich auch„überlagert" werden können, d.h. dass in einer verdrehten Position ein Verschwenken des Betätigungselementes ebenfalls möglich ist und umgekehrt.
Das kugelgelenkartige Gelenk bzw. das Kugelgelenk ist dabei derart ausgebildet, dass das Betätigungselement von dem Basis-Schalterteil manuell lösbar ist. Manuell lösbar bedeutet dabei, dass das Betätigungselement ohne Werkzeug von dem Basisteil gelöst werden kann, die Vorrichtung also leicht auseinander genommen werden kann. Dazu ist bei einem Kugelgelenk die Kugelpfanne derart ausgebildet, dass sie die Kugel nur soweit umfasst, dass die Kugel leicht, ohne Kraftaufwand oder nur mit geringem Kraftaufwand aus der Pfanne herausgezogen werden kann. Das Kugelgelenk dient also in erster Linie dazu, die Bewegung des Betätigungselementes in Bezug auf das Basisteil zu definieren, und nicht zum Zusammenhalten von Basisteil und Betätigungselement.
Der Zusammenhalt der Vorrichtung wird von der Stellvorrichtung vermittelt, welche derart ausgebildet ist, dass z.B. bei einem Kugelgelenk der Kugelkopf drehbar in der Kugelpfanne gehalten ist. Die Stellvorrichtung erlaubt somit die Bewegung des Betätigungselementes in Bezug auf das Basiselement, d.h. Basisteil und Betätigungselement sind nicht fix miteinander verbunden, hält Basisteil und Betätigungselement also zusammen, sodass sich diese nicht voneinander (ohne manuelle Einwirkung) lösen können.
Ohne explizite, auf das Lösen gerichtete Kraftaufwendung sitzt durch die Stellvorrichtung das Betätigungselement drehbar in dem Basisteil und kann sich nicht lösen. Nur bei einem expliziten Aufwenden von Kraft können die beiden Teile voneinander getrennt werden.
Es kann aber auch eine Haltevorrichtung vorgesehen sein, welche Basisteil und Betätigungselement bzw. das kugelgelenkartige Gelenk zusammenhält. Diese Halte Vorrichtung kann beispielsweise aus einem oder mehreren Magneten und/ oder einer mehreren Federn bestehen. Die Haltevorrichtung kann dabei zusammen mit der Stellvorrichtung Basisteil und Betätigungselement zusammenhalten, oder es kann auch vorgesehen sein, dass nur die Haltevorrichtung Basisteil und Betätigungselement zusammenhält, dies insbesondere dann, wenn die Stellvorrichtung z.B. eine Rückstellkraft ausübt, also wenn die Stellvorrichtung keine zusammenhaltende Kraft ausübt.
Je nach Ausgestaltung der Stellvorrichtung, wie im folgenden noch beschrieben, realisiert diese - gegebenenfalls neben dem Zusammenhalten der Teile - außerdem bei einem Schalter definierte Schaltpositionen, d.h. definierte Positionen des Betätigungselementes in Bezug auf das Basisteil, oder die Stellvorrichtung bewegt das Betätigungselement nach dem Betätigen durch einen Benutzer wieder in seine Ausgangsstellung zurück (Taster). In letzterem Fall ist in der Regel eine oben beschriebene Haltevorrichtung zum Zusammenhalten der Teile notwendig.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die Rückstell- vorrichtung zumindest einen Magneten und zumindest ein mit dem zumindest einen Magneten zusammenwirkendes Rückschlusselement umfasst.
Magnet und Rückschlusselement - z.B. ein in Form eines weiteren Magneten oder eines magnetisierbaren Elementes - wirken beispielsweise anziehend aufeinander, sodass Basisteil und Betätigungselement zusammengehalten werden.
Die Magnetkräfte halten also das Betätigungselement in einer stabilen Position, es kann aber leicht bewegt und für die Montage des Schalters leicht vom Basisteil getrennt werden.
Grundsätzlich ist es ausreichend, wenn das Betätigungselement nur über einen Magneten verfügt. Eine solche Anordnung eignet sich beispielsweise dazu, um die Kombination Antipp-Dreh-Schalter zu gestalten, bei welchem es nur eine stabile Position des Betätigungselementes gibt, durch Antippen des Betätigungselementes dieses aber in eine zweiten Position zur Erzeugung eines Schaltimpulses gebracht werden kann. Nach dem Loslassen des Betätigungselementes kehrt dieses durch die Anziehungskraft zwischen Magnet und Rückschlusselement wieder in seine stabile Position zurück. Bei einem Drehschalter wäre es auch denkbar, dass an dem Betätigungselement nur ein Magnet befestigt ist, an dem Basis-Schalterteil aber mehrere Rückschlusselemente, sodass sich mehrere definierte Schaltpositionen ergeben.
Für die Erzeugung von zwei oder mehr stabilen und definierten Schaltpositionen hat es sich aber als zweckmäßig erwiesen, wenn zwei oder mehr Magneten an dem Betätigungselement vorgesehen sind. Insbesondere eignet sich diese Variante z.B. bei einem Dreh- Wippschalter mit zwei definierten Schaltpositionen (z.B.„Ein" und„Aus") sehr gut.
Wenn zwei oder mehr Magneten vorgesehen sind, dann ist es auch zweckmäßig, wenn jedem Magneten ein Rückschlusselement zugeordnet ist.
In dem oben beschriebenen Fall werden durch die Stellvorrichtung (anziehende Magneten/Rückschlusselemente) eine oder mehreren definierte Schaltpositionen realisiert. Außerdem ist bei einem solchen Schalter dann keine Haltevorrichtung notwendig, da die Stellvorrichtung den Schalter zusammenhält.
Es kann aber auch ein Taster dadurch realisiert werden, dass Magnet und zugeordnetes Rückschlusselement abstoßend sind, in diesem Fall ist eine zusätzliche Haltevorrichtung notwendig, um den Taster zusammenzuhalten.
Bei einer konkreten Variante hat es sich als zweckmäßig erwiesen, wenn das zumindest eine Rückschlusselement an dem Basisteil und der zumindest eine Magnet an dem Betätigungselement angeordnet ist.
Bei einer anderen Variante der Erfindung ist vorgesehen, dass die Stellvorrichtung zumindest eine mechanische Feder umfasst, welche die Stellkraft erzeugt, wobei die zumindest eine Feder zwischen Basisteil und Betätigungselement angeordnet ist.
Das Betätigungselement kann dann beispielsweise entgegen der Kraft der Feder in Richtung des Basisteils gedrückt werden, wozu die Kugel des Kugelgelenks beim Abheben entsprechend geführt werden muss, damit eine solche Bewegung möglich ist, zusätzlich oder alternativ kann das Betätigungselement in jede beliebige Richtung in Bezug auf das Basisteil verkippt werden. Nach dem Loslassen bewegt sich durch die Federkraft das Betätigungselement wieder in seine Ausgangsstellung zurück.
Vorzugsweise ist dabei die zumindest eine Feder als Schraubenfeder ausgebildet ist, welche um das Gelenk herum angeordnet ist. Auf diese Weise lässt sich die Feder platzsparend anordnen.
Grundsätzlich können auch mehrere„kleinere" Federn vorgesehen sein, welche vorzugsweise symmetrisch um das Kugelgelenk herum angeordnet sind, z.B. entlang eines Kreises um das Kugelgelenk, wobei aber in der Regel der Anordnung mit nur einer zentralen Feder der Vorzug zu geben ist auf Grund des einfacheren Aufbaus mit weniger Bauteilen.
Die Feder oder Federn lassen gegen Krafteinwirkung eine Druck- als auch eine Drehbewegung zu, wodurch das Betätigungselement zusätzlich zu den schon beschriebenen Bewegungsmöglichkeiten auch noch in Bezug auf das Basisteil verdreht werden.
Auf diese Weise lässt sich ein Dreh-, Kipp- und Tipp-Taster realisieren.
Bei der Erfindung ist es möglich, dass der Schalter als Wippschalter, Drehschalter, Tipp- Schalter oder eine Kombination aus zweien oder dreien dieser Schalter, bzw. der Taster als Wipptaster, Drehtaster, Tipp-Taster oder eine Kombination aus zweien oder dreien dieser Taster ausgebildet ist. So kann zum Beispiel je nach Drehposition ein Schalter mit zwei stabilen Positionen oder ein Taster mit einer stabilen Position erreicht werden.
Eine in der Praxis äußerst nützliche Variante ist zum Beispiel ein Wippschalter, der durch Abnehmen und Drehen des Bedienteils um 180 Grad zum Wipptaster mit einer stabilen Position umgerüstet werden kann.
Beispielsweise ist ein Magnet am Bedienelement mit seinem Nordpol dem Nordpol eines Magneten am Basisteil zugewandt. An einer in Bezug auf das Gelenk gegenüberliegenden Position sitzt ein Magnet am Bedienelement, dessen Südpol dem Südpol eines Magneten am Basisteil zugewandt ist. Diese Magneten stoßen sich somit ab, das Bedienelement befindet sich in der Mittenposition in seiner stabilen Lage, das Bedienelement kann in beide Richtung „getastet" werden. Zum Zusammenhalten von Bedienelement und Basisteil ist hier eine eigene Haltevorrichtung (vorzugsweise in der Nähe des Gelenkes) notwendig.
Nimmt man das Bedienteil ab und dreht es in Bezug auf das Gelenk um 180°, so befinden sich jeweils Nord- und Südpole der Magneten an Bedienteil und Basisteil gegenüber, diese ziehen sich, sodass zwei definierte Schaltpositionen realisiert werden können.
Beispielsweise ist an - in Bezug auf das Gelenk - gegenüberliegenden Enden eines Betätigungselement jeweils zumindest ein Magnet und/ oder zumindest ein Rückschlusselement angeordnet. Im gegenüberliegenden Bereich ist an dem Basisteil ein dem Magneten/Rückschlusselement des Betätigungselementes zugeordnetes Rückschlusselement bzw. ein Magnet (bzw. mehrere Rückschlusselemente/ Magnete) zugeordnet.
Die Einrichtung zum Ermitteln der Position und/ oder der Bewegung des Betätigungselementes umfasst zumindest einen Positionssensor und/ oder Drehsensor und/ oder kombinierten Sensor, welcher an dem Basisteil und/ oder dem Betätigungselement angeordnet ist.
Dabei ist es von besonderem Vorteil, wenn der zumindest eine Positionssensor und/ oder Drehsensor und/ oder kombinierten Sensor zur berührungslosen bzw. kontaktlosen Ermittlung der Position und / oder Bewegung des Betätigungselementes in Bezug auf den Basisteil eingerichtet ist.
Durch die berührungslose Positionsermittlung und/ oder Ermittlung der Bewegung des Betätigungselementes ergibt sich der Vorteil, dass - insbesondere wenn der Sensor an dem Basisteil angeordnet ist - Basisteil und Betätigungselement gekapselt ausgebildet werden können, d.h. es sind keinerlei freiliegende Kontakte oder ähnliches vorhanden. Die gesamte notwendige Elektronik kann im Basisteil untergebracht werden. Die vom Sensor ermittelten Positionsdaten bzw. Sensorsignale etc. werden etwa bei Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung in Zusammenhang mit einem Bussystem vom Businterface in entsprechende Bus-Signale entsprechend dem Busprotokoll übersetzt.
Eine besonders kompakte Vorrichtung lässt sich realisieren, wenn der Sensor an dem Basisteil, vorzugsweise im Bereich der Kugelpfanne oder der Kugelkopfes angeordnet ist. Außerdem ist in diesem Fall nur ein einziger Sensor notwendig. Bei dem (berührungslosen bzw. kontaktlosen) Positionssensor handelt es sich beispielsweise um einen Magnetfeldsensor, z.B. einen Hall-Sensor, einen E-Feld-Sensor, eine Lichtschranke, etc. Beispielsweise ist im Falle eines Magnetfeldsensors, wie etwa eines Hall-Sensors der Sensor selbst an dem Basisteil angebracht, vorzugsweise im Bereich des Kugelgelenks. Das dem Hallsensor zugeordnete Gegenstück, etwa ein Permanentmagnet, dessen Bewegung bzw. Position der Hallsensor detektiert und in entsprechende Signale umsetzt, befindet sich an dem Betätigungselement, ebenfalls vorzugsweise im Bereich des Kugelgelenks. Typischerweise - auch wenn dies grundsätzlich auch umgekehrt ausgebildet sein kann - ist die Kugel mit dem Betätigungselement verbunden, die Pfanne ist an dem Basisteil ausgebildet. Entsprechend ist der Sensor im Bereich bzw. in der Pfanne ausgebildet, während das Gegenstück in der Kugel angeordnet ist.
Es kann aber auch vorgesehen sein, dass der zumindest eine Magnetfeldsensor im Bereich eines Rückschlusselementes angeordnet ist, wobei allerdings die Anordnung im Bereich des Kugelgelenkes eine kompakte Anordnung erlaubt, mit der jede beliebige Bewegung des Betätigungselementes erfasst werden kann.
Durch Verwendung von Hall-Sensoren zum Ermitteln der Position des Betätigungselementes und entsprechend der jeweiligen Schaltposition sind keine elektrische Kontakte notwendig, die wie oben erwähnt beispielsweise korrodieren können.
Das elektrische Signal der Hallsensoren kann direkt zur Ansteuerung von elektronischen Leistungsschaltern verwendet werden oder über einen Gebäudebus ausgelesen und entsprechend verarbeitet werden.
Weiters kann vorgesehen sein, dass ein elektronischer Schaltkreis, z.B. zumindest ein Mikro- kontroller vorgesehen ist, der die Sensorsignale auswertet und in ein Protokoll für Gebäudebusse umwandelt.
Außerdem kann zumindest ein Funkmodul vorgesehen sein, das die Sensorsignale oder Informationen drahtlos zu einem Empfänger sendet. Auf diese Weise kann der Sensor auch im Betätigungselement untergebracht werden. Weiters kann es von Vorteil sein, wenn unterhalb des abnehmbaren Bedienelementes ein oder mehrere Einstellelemente, insbesondere zur Einstellung von Grundeinstellungen, an der Rückseite des Bedienelementes und/ oder an dem Basisteil vorgesehen sind.
Beispielsweise könnten mit solchen Einstellelementen Busadressen, Lichtfarben, Gruppenzugehörigkeiten von bestimmten zu steuernden Geräten, etwa von Leuchten, Szenenzugehörigkeiten etc. definiert/ eingestellt werden.
Außerdem kann es zweckmäßig sein, wenn die dem Benutzer im Betrieb zugewandte Oberfläche des Bedienelementes zumindest bereichsweise als Sensorfläche, z.B. als kapazitive Sensorfläche ausgebildet ist.
Mit einem solchen Bedienteil kann dem Schalter/ Taster bereits über den Bereich, an welchem das Bedienteil vom Benutzer berührt wird, eine bestimmte Information übergeben werden.
Weiters kann vorgesehen sein, dass die Einrichtung zur Ermittlung der Position und/ oder Bewegung des Betätigungselementes zumindest eine Sensorspule umfasst, mittels welcher die Bewegung des Betätigungselementes erfasst werden kann. Dazu befindet sich etwa an dem Bedienteil ein Magnet, und bei Bewegung des Bedienteiles in Bezug auf die Sensorspule, welche am Basisteil angeordnet ist, wird durch das sich ändernde Magnetfeld eine entsprechende Spannung in die Sensorspule induziert. Die Spule kann aber auch am Bedienteil und der Magnet am Basisteil angeordnet werden. Es können bereits im Zusammenhang mit der Stellvorrichtung und/ oder eventuell der Haltevorrichtung vorgesehene Magneten zum Einsatz kommen oder eigens für diesen Zweck vorgesehene.
Beispielhafte Möglichkeiten zur Ermittlung der Position und/ Bewegung des Betätigungselementes (Bedienteiles) in Bezug auf das Basisteil sind die Messung von elektrischen und magnetischen Feldverteilungen, von Ableitströmen und induzierte Spannungen. Zum Einsatz können beispielsweise Piezosensoren, Drucksensoren, Hallsensoren, kapazitive Sensoren, Infrarot-, Ultraschall- und Näherungssensoren kommen.
Im Folgenden ist die Erfindung an Hand der Zeichnung näher erörtert. In dieser zeigt Fig. 1 eine erfindungsgemäße Vorrichtung in einer Seitenansicht,
Fig. 2 die Vorrichtung aus Figur 1 in einer Ansicht von Oben,
Fig. 3 die Vorrichtung aus Figur 1 und 2 in einer perspektivischen Seitenansicht,
Fig. 4 einen Dreh-Wippschalter in einer perspektivischen Ansicht von oben,
Fig. 4a einen Wippschalter,
Fig. 4 b einen Taster,
Fig. 5 den Schalter aus den Figuren 1 - 3 in einer perspektivischen Ansicht in auseinander genommenem Zustand,
Fig. 6 den Basisteil aus Figur 5, und
Fig. 7 eine weitere Variante einer erfindungsgemäßen Vorrichtung.
Figur 1 zeigt eine mechanisch, insbesondere manuell betätigbare Vorrichtung 100 zum Erzeugen von elektrischen Signalen in Form eines Schalters, z.B. Wippschalters, bestehend aus einem feststehenden Basis-Schalterteil 101 und einem in Bezug auf das Basis-Schalterteil 101 bewegbaren Betätigungselement 3. Das Betätigungselement 3 ist dabei um ein Gelenk 4 zwischen Schaltpositionen an dem Basis-Schalterteil 101 drehbar bewegbar.
Bei dem Gelenk handelt es sich um ein Kugelgelenk 4, bestehend aus einem Kugelkopf 4', der mit dem Betätigungselement 3 verbunden ist (vorzugsweise mit diesem einstückig ausgebildet), sowie einer Kugelpfanne 4", welche mit dem Basisteil verbunden bzw. in diesem ausgebildet ist (siehe insbesondere Figur 5).
Das Kugelgelenk 4 ist dabei derart ausgebildet, dass das Betätigungselement von dem Basisteil manuell lösbar ist. Manuell lösbar bedeutet dabei, dass das Betätigungselement ohne Werkzeug von dem Basisteil gelöst werden kann, die Vorrichtung also leicht auseinander genommen werden kann. Dazu ist die Kugelpfanne 4" derart ausgebildet, dass sie die Kugel 4' nur soweit umfasst, dass die Kugel leicht, ohne Kraftaufwand oder nur mit gerin- gern Kraftaufwand aus der Pfanne herausgezogen werden kann. Beispielsweise ist die Kugelpfanne 4" als Halbschale ausgebildet.
Das Kugelgelenk dient also in erster Linie dazu, die Bewegung des Betätigungselementes in Bezug auf das Basisteil zu definieren, und nicht zum Zusammenhalten von Basisteil und Betätigungselement.
Die Vorrichtung 100 weist weiters eine Stellvorrichtung zum Erzeugen einer auf das Betätigungselement wirkenden Stellkraft auf, wobei die Stellvorrichtung derart ausgebildet ist, dass der Kugelkopf 4' drehbar in der Kugelpfanne 4" gehalten ist. Bei der in Figur 1 gezeigten Ausführungsform weist dabei das Betätigungselement 3 weist als Stellvorrichtung an seinen beiden Enden jeweils einen Magnet 1 auf, mit einem Süd-Pol la und einem Nord-Pol lb, gegenüberliegend an dem Basis-Teil 101 ist jeweils ein Rückschlusselement 5 (Ferromag- net, Permanentmagnet) angeordnet, und durch das magnetische Zusammenwirken zwischen Magnet und zugeordnetem Rückschlusselement wirkt eine Kraft auf das Betätigungselement. Die„liegende" Anordnung der N-S-Pole der Magneten ist beispielhaft, die Magneten könnten auch stehend angeordnet sein.
Der in der Darstellung linke Magnet zieht das Betätigungselement 3 nach unten zu dem Rückschlusselement 5 hin, sodass das Betätigungselement 3 in einer ersten Schaltposition gehalten ist. Drückt man in dieser Ausgangssituation auf das rechte Ende des Betätigungselementes 3, so drückt man dieses Ende gegen die Stellkraft des linken Magneten nach unten, bis es von dem rechten Magneten in seine zweite Schaltposition (nicht dargestellt) gezogen bzw. in dieser gehalten wird.
Neben dieser Funktion, dass die Magneten zusammen mit den Rückschlusselementen definierte Schaltpositionen definieren, halten die Magneten gemeinsam mit den Rückschlusselementen das Betätigungselement mit dem Basisteil zusammen, sodass der Kugelkopf nicht aus der Kugelpfanne herausfallen kann.
Es sind natürlich zusätzlich auch weitere Magnete möglich, deren magnetische Kraft nur für den Zusammenhalt des Kugelgelenks sorgt. Weiters verfügt die Vorrichtung 100 über eine Einrichtung zum Ermitteln der Schaltposition und/ oder Bewegung des Betätigungselementes 3, um entsprechend der ermittelten Schaltposition und/ oder Bewegung des Betätigungselementes 3 ein entsprechendes (Schalt-)Signal zu generieren. Bei der dargestellten Variante umfasst die Einrichtung zum Ermitteln der Schaltposition Hall-Sensoren 6, welche an dem feststehenden Basis-Schalterteil 101 angeordnet sind und mit welchen Hall-Sensoren 6 die Position der Magneten 1 des Betätigungselementes 3 ermittelt wird.
Mit dem bzw. Den Hall-Sensor(en) wird das Streufeld gemessen, um dann die Messwerte den verschiedenen Positionen des Betätigungselementes zuzuordnen.
Durch Verwendung von Hall-Sensoren oder anderen Magnetfeldsensoren zum Ermitteln der Position des zumindest einen Magneten an dem Betätigungselement des Schalters kann die Position des Betätigungselementes und entsprechend auch dessen Schaltposition erkannt werden, ohne dass elektrische Kontakte notwendig wären, die wie oben erwähnt korrodieren können. Gleichzeitig weist der erfindungsgemäße Schalter einen einfachen Aufbau mit wenigen Bauteilen auf, da die Magneten des Betätigungselementes neben ihrer Funktion zur Bestimmung der Schaltposition auch jene Kraft erzeugen, gegen welche oder mit welcher das Betätigungselement in Bezug auf das Basis-Schalterteil bewegt wird.
Bei einer konkreten Variante ist vorgesehen, dass das zumindest eine Rückschlusselement als Ferromagnet, z.B. aus Eisen, ausgebildet ist.
Es kann das zumindest eine Rückschlusselement aber auch ein Permanentmagnet sein, wobei aber die Verwendung von Ferromagneten kostengünstiger ist.
Figur 1 zeigt zwei mögliche Schaltpositionen der Vorrichtung 100.
Figur 2 zeigt nun, dass die Vorrichtung 100 bzw. der Schalter weiters noch die Funktion eines Drehtasters 100 übernehmen kann. Das Betätigungselement 3 ist um das Gelenk 4 in einer Ebene parallel zu dem Basis-Teil 101 verdrehbar (siehe Pfeile). Durch Verdrehen des Betätigungselementes 3 in Pfeilrichtung (links/ rechts) aus seiner stabilen Position heraus und anschließende (nach Freigabe des Betätigungselementes) Selbstrückstellung in die stabile Position durch die Anziehungskraft der Magneten 1 und der Rückschlusselemente 5 kann z.B. eine +/- - Tastenfunktion realisiert werden. Dadurch, dass das Gelenk 4 als Kugelgelenk ausgebildet ist, ist eine Kombination der Schaltmöglichkeiten aus Figur 1 und 2 möglich.
Der entsprechende Schalter ist in Figur 3 noch einmal in einer perspektivischen Ansicht dargestellt. Wie man Figur 3 außerdem auch noch entnehmen kann (siehe Pfeile), ist das Betätigungselement auch noch um seine Längsachse verkippbar, sodass hier noch eine zusätzliche Tasterfunktion (Betätigung + Selbstrückstellung) realisiert werden kann.
Die Hallelemente (Hallsensoren) 6 messen wieder die Veränderung des Magnetfeldes, das elektrische Signal der Hallelemente 6 kann direkt zur Steuerung von Leistungsstellern oder Leistungsschaltern benutzt werden, etwa zum Dimmen von Leuchten oder zum Verändern der Jalousienposition von Jalousien. Das elektrische Signal kann auch über einen Gebäudebus ausgelesen und als Steuerwert für entsprechende Funktionen benutzt werden.
Ordnet man mehrere Rückschlusselemente entlang eines Umfangs an, den das Betätigungselement bei einer Verdrehung beschreibt, ergibt sich ein Drehschalter 100 mit Rastfunktion. Figur 4 zeigt schematisch einen solchen Drehschalter mit drei definierten Drehpositionen PI, P2, P3 für das Betätigungselement 3, weiters verfügt dieser Schalter 100 auch noch über eine Wippfunktion.
Figur 4a zeigt einen Wippschalter, der um seine Längsachse nach links und rechts gewippt werden kann, um anschließend in die Grundstellung zurückzukehren. Außerdem ist der Schalter in mehrere Drehstellungen, in dem gezeigten Beispiel in 5 unterschiedliche Drehpositionen schaltbar. Mit einem solchen Schalter könnten beispielsweise 5 Jalousien gesteuert werden, wobei je nach Drehposition die unterschiedlichen Jalousien angewählt werden und mittels der Wippfunktion die Jalousie hinauf oder hinunter bewegt wird.
Figur 4b zeigt einen Taster mit 4 Druckpunkten und einer Auslenkmöglichkeit (links - rechts Auslenkung); mit einem solchen Taster können über die 4 Druckpunkte beispielsweise 4 Leuchten jeweils ein- und ausgetastet und gedimmt (durch die links - rechts Auslenkung) werden. Bei dieser Ausführungsform könnte anstelle von Kugelgelenk und z.B. Magneten auch ein Gummielement, beispielsweise ein Gummiklotz für die notwendige Stellkraft und Beweglichkeit des Bedienteils sorgen. In diesem Beispiel wären somit das kugelgelenkartige Gelenk und die Stellvorrichtung in einem Element ausgebildet.
Bei den in den Figuren 1 - 3 und 5 gezeigten Varianten sind zwei Positionssensoren, hier in Form von Hall-Sensoren vorgesehen, die im Bereich der Enden des Betätigungselementes positioniert sind.
Von besonderem Vorteil ist es, wenn wie in Figur 6 und 7 (bei einer weiteren Variante) der Positionssensor 60 an dem Basisteil 101, vorzugsweise im Bereich der Kugelpfanne oder des Kugelkopfes angeordnet ist. In diesem Fall ist nur ein einziger Sensor notwendig. Eine solche Variante ist auch bei den Ausführungsformen nach den Figuren 1 - 3 und 5 möglich, die Hall-Sensoren 6 sind in diesem Fall dann nicht notwendig.
Figur 6 zeigt beispielsweise einen Basisteil 101, wie er bei der Variante nach Figur 1 - 3 und 5 anstelle des dort verwendeten Basisteils zum Einsatz kommen kann. Hier sitzt in der Kugelpfanne ein Positionssensor 60, beispielsweise ein Hall-Sensor. An der Kugel selbst befindet sich ein Gegenstück 60', dessen Bewegung der Hall-Sensor detektiert, beispielsweise ein Permanentmagnet 60'. Dieses Gegenstück ist in Figur 6 nicht dargestellt, ist aber bei einer anderen Variante der Erfindung in Figur 7 gezeigt.
Von Vorteil ist es, wenn der Sensor an jener Stelle (in der Regel der Basisteil) sitzt, die mit einer Bus- und oder Versorgungsleitung verbunden ist. Bei einem System mit Batterie und Funk könnte der Sensor mit Batterie und Funk auch im Bedienteil sitzen.
Vorzugsweise ist dabei der Sensor 60 - entgegen der schematischen Darstellung - in dem Basisteil 101 eingekapselt, sodass bei einem Auseinandernehmen der Vorrichtung keine spannungs- oder stromführenden Teile oder Elektronik bzw. Sensorik an sich freiliegt.
Figur 7 zeigt schließlich noch eine Variante, bei welcher die Rückstellvorrichtung nicht aus Magneten gebildet ist, sondern aus einer Feder 20, welche die Rückstellkraft erzeugt, wobei die Feder 20 zwischen Basisteil 101 und Betätigungselement 3 angeordnet ist. Das Betätigungselement kann dann beispielsweise entgegen der Kraft der Feder in Richtung des Basisteils gedrückt werden, wozu das Kugelgelenk entsprechend Spiel aufweisen bzw. entsprechend geführt sein muss, damit eine solche Bewegung möglich ist, zusätzlich oder alternativ kann das Betätigungselement in jede beliebige Richtung in Bezug auf das Basisteil verkippt und verdreht werden. Nach dem Loslassen bewegt sich durch die Federkraft das Betätigungselement wieder in seine Ausgangsstellung zurück.
Vorzugsweise ist dabei die Feder als Schraubenfeder 20 ausgebildet, welche um das Kugelgelenk 4 herum angeordnet ist. Auf diese Weise lässt sich die Feder platzsparend anordnen.
Damit ein Lösen des Betätigungselementes von dem Basisteil möglich ist, ist das Betätigungselement auf die Feder 20 aufgeschoben, wozu es eine entsprechende Aufnahme 21 aufweist. Auf diese Weise lässt sich ein Dreh-, Kipp- und Tipp-Taster realisieren.

Claims

PATENTANSPRÜCHE
1. Vorrichtung (100), insbesondere z.B. manuell betätigbarer Schalter oder manuell betätigbare Tastvorrichtung, zum Erzeugen von elektrischen Signalen, wie z.B. Schalt- und/ oder Steuersignalen, umfassend
*) einen feststehenden Basisteil (101) und
*) ein in Bezug auf das Basisteil (101) bewegbares Betätigungselement (3), welches mit oder gegen eine Stellkraft zwischen einer oder mehreren Positionen bewegbar ist,
*) wobei die Vorrichtung (100) eine Einrichtung zum Ermitteln der Position und/ oder Bewegung des Betätigungselementes (3) aufweist, und
*) wobei entsprechend der ermittelten Position und/ oder Bewegung des Betätigungselementes (3) ein entsprechendes Signal generiert wird, dadurch gekennzeichnet, dass
*) das bewegbare Betätigungselement (3) an dem Basisteil (101) mittels eines kugelgelenkartigen Gelenks (4) verschwenkbar und drehbar gelagert ist, und wobei
*) die Einrichtung zur Ermittlung der Position und/ oder Bewegung des Betätigungselementes (3) zumindest einen Sensor umfasst, welcher dazu eingerichtet ist, die Verschwenkbewe- gungen und/ oder Drehbewegungen und/ oder alle definierten, anwählbaren Positionen des Betätigungselements in Bezug zum Basisteil zu erfassen, und wobei
*) zumindest eine Stellvorrichtung (la, lb, 5; 20) zum Erzeugen der Stellkraft, mit oder gegen welche Stellkraft das Betätigungselement (3) in Bezug auf das Basisteil (101) bewegbar ist, vorgesehen ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Gelenk (4) derart ausgebildet ist, dass das Betätigungselement von dem Basisteil manuell lösbar ist, und die Stellvorrichtung derart ausgebildet ist, dass das manuell lösbare Gelenk (4) drehbar und verschwenkbar zusammengehalten ist, und/ oder eine Haltevorrichtung, bestehend beispielsweise aus Magneten und/ oder Federn vorgesehen ist, mittels welcher das manuell lösbare Gelenk (4) drehbar und verschwenkbar zusammengehalten ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das kugelgelenkartige Gelenk ein Kugelgelenk (4) ist, mit dem das bewegbare Betätigungselement (3) an dem Basisteil (101) verschwenkbar und drehbar gelagert ist, wobei das Kugelgelenk (4) aus einem Kugelkopf (4'), der mit dem Betätigungselement oder dem Basisteil verbunden ist, und einer Kugelpfanne (4"), welche mit dem Basisteil oder dem Betätigungselement verbunden ist, besteht.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das kugelgelenkartige Gelenk als zumindest ein zwischen Betätigungselement und Basisteil angeordnetes elastisches Element, beispielsweise als Gummielement ausgebildet ist.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Stellvorrichtung zumindest einen Magneten (la, lb) und zumindest ein mit dem zumindest einen Magneten (la, lb) zusammenwirkendes Rückschlusselement (5) umfasst.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest eine Rückschlusselement (5) an dem Basisteil (101) und der zumindest eine Magnet (la, lb) an dem Betätigungselement (3) angeordnet ist.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Stellvorrichtung zumindest eine mechanische Feder (20) umfasst, welche die Rückstellkraft erzeugt, wobei die zumindest eine Feder (20) zwischen Basisteil (101) und Betätigungselement (3) angeordnet ist.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Feder als Schraubenfeder (20) ausgebildet ist, welche um das Gelenk (4) herum angeordnet ist.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass ein elektronischer Schaltkreis, z.B. zumindest ein Mikrokontroller vorgesehen ist, der die Sensorsignale auswertet und in ein Protokoll für Gebäudebusse umwandelt.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Funkmodul vorgesehen ist, das die Sensorsignale oder Informationen drahtlos zu einem Empfänger sendet.
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass unterhalb des abnehmbaren Bedienelementes ein oder mehrere Einstellelemente, insbesondere zur Einstellung von Grundeinstellungen, an der Rückseite des Bedienelementes und/ oder an dem Basisteil vorgesehen sind.
12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die dem Benutzer im Betrieb zugewandte Oberfläche des Bedienelementes zumindest bereichsweise als Sensorfläche, z.B. als kapazitive Sensorfläche ausgebildet ist.
13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung zum Ermitteln der Position und/ oder Bewegung des Betätigungselementes (3) zumindest einen Positionssensor und/ oder Drehsensor und/ oder kombinierten Sensor umfasst, welcher an dem Basisteil (101) und/ oder dem Betätigungselement (3) angeordnet ist.
14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor zur berührungslosen bzw. kontaktlosen Ermittlung der Position und / oder Bewegung des Betätigungselementes in Bezug auf das Basisteil eingerichtet ist.
15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass der
Sensor (6; 60) an dem Basisteil (101), vorzugsweise im Bereich der Kugelpfanne (4") oder der Kugelkopfes (4') angeordnet ist.
16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung zur Ermittlung der Position und/ oder Bewegung des Betätigungselementes zumindest eine Sensorspule umfasst, mittels welcher die Bewegung des Betätigungselementes erfasst werden kann.
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