WO2017092878A1 - Berührungssensitive bedienvorrichtung mit luftkondensatoren und flexibler leiterplatte - Google Patents

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WO2017092878A1
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sensor
sensors
layer
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operating device
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PCT/EP2016/025165
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Norbert Hofer
Frank Vestner
Dimitar KRASTEV
Petar DONKOV
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E.I.S. Gmbh Elektronik Industrie Service
Syscoset Electronics
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Definitions

  • the invention relates, according to the patent claim 1, a touch-sensitive
  • touch-sensitive sensor buttons ie touch-sensitive display - / control panels in the manner of a screen introduced
  • touch screens ie touch-sensitive display - / control panels in the manner of a screen introduced
  • Touch sensors / touchscreens namely resistive touch sensors / touchscreens, touch sensors / touchscreens with surface acoustic waves (S AW: Surface Acoustic Wave), inductive and capacitive touch sensors / touchscreens
  • an operating device for an electrical appliance with a shape-changing or elastic operating field and at least one capacitive sensor element is known.
  • the deformable or elastic control panel is deformed by pressing or laying a finger with pressure on it, as the
  • Operation triggering pressure is a force of about the order of some Newton is to be set.
  • a capacitive, preferably flat sensor element is arranged in the form of an electrically conductive lower sensor surface. This forms a capacitor plate of the capacitive sensor element.
  • a dielectric layer is provided between the control panel and the sensor element or sensor surface.
  • the control panel is metallic or electrically conductive. If you press the control panel, it will approach the lower one
  • Capacity change on the sensor element is made by a corresponding Monitored evaluation and evaluated from a certain size, which usually corresponds to a certain pressure and thus a certain deflection of the control panel, as a desired operation.
  • the advantage lies above all in the fact that a capacitive sensor element with the advantages of its control and evaluation can also be provided with a metallic surface of the associated operating field.
  • integration into a larger metallic area is possible, of which an unsevered area, which may, however, be optically marked, is used as the control panel.
  • the control panel or the material of which it consists can be electrically conductive throughout and consists of a layer of material. If it is designed to be interruption-free in the area of the operating device or of the one operating field or several operating fields, an easy-to-clean and relatively insensitive surface for the operating device can be created.
  • the control panel can be made of thin metal, for example, in the thickness of a
  • Metal foil with less than 1mm thickness, in particular a few ⁇ thickness be formed.
  • any metals offer whose elasticity is sufficient for the requirements mentioned.
  • stainless steel or a chromed metal can be used, which have significant advantages due to their properties in terms of corrosion resistance.
  • Dielectric layer may be formed in principle diverse. Via the associated dielectric constant, the capacitance can be expressed as an absolute value at
  • Dielectric is a compressibility by an advantageous operating force mentioned above.
  • the dielectric layer may be thinner than 1 mm, preferably in the range less ⁇ .
  • a plurality of sensor elements, each having a sensor surface and operating fields above it, as well as the dielectric layers are provided therebetween, arranged next to one another at a certain distance from one another.
  • a simplification can then be achieved if the control panels are made of a continuous material, in particular flat material, such as sheet metal or metal foil.
  • no breakthroughs are provided, so that a surface is waterproof and can be easily cleaned.
  • Interruptions, recesses or the like are preferably provided on the underside, that is to say towards the sensor elements.
  • a sensor surface may be surrounded by a conductive surface at a certain distance, in particular a few millimeters, forming a ground surface.
  • a connected or continuous ground surface is provided. This can be formed in a manufacturing process of the same metal layer as the sensor surface surfaces, wherein it is electrically separated by structuring.
  • a spacer layer may be provided. This should be off
  • the spacer layer of a material of suitable dielectric constant and thickness, which is then located between the sensor surface and the control panel and should be sufficiently compressible.
  • a similar control device for a household appliance with a dimensionally variable or elastic Beüien-field and at least one capacitive sensor element is known from DE 20 2011 110179-U1.
  • a disadvantage of the structure known from EP 1 704 642-B 1, in which the other capacitor plate is located on a printed circuit board and is designed as a printed conductor structure, wherein the printed circuit board is at the same time the circuit carrier for the switching function evaluation and signal processing, can be seen therein in that the metal surface must be electrically connected to the circuit board.
  • Operating device at least one capacitive control element, which has a first capacitor plate and a second capacitor plate.
  • Capacitor plate is formed on a circuit board and the second
  • Capacitor plate is disposed over the first capacitor plate.
  • the second capacitor plate is deformable relative to the first capacitor plate, so that depending on the deformation, a change in distance between the two
  • Capacitor plates can be generated. Depending on the change in distance coupled with the operation of the control element operating function can be triggered.
  • an electrically conductive contact spring plate is disposed without contact to the first capacitor plate.
  • the electrically conductive contact spring plate is also in electrical contact with the circuit board and also in electrical contact with the second
  • Capacitor plate arranged.
  • the contact spring plate has a hole which in the region between the first capacitor plate and the second
  • Capacitor plate is positioned.
  • the vertical distance between the two capacitor plates is therefore not covered by the contact spring plate.
  • the contact spring plate has at the edge of the hole at least one tab, which is in electrical contact with the circuit board and the second capacitor plate, whereby at this point thus the electrical contact is made.
  • the tab is a particularly flexible element, which always remains in contact with the electrically conductive region of the printed circuit board and the second capacitor plate even with a relative mobility between the two capacitor plates, in particular due to the deformation of the second capacitor plate upon actuation.
  • the tab is arranged obliquely or rotated relative to the plane of the contact spring plate, so that a spacer element is formed by the tab, through which a comparison in comparison to
  • Contact spring plate is preferably between 0.02 mm and 0.1 mm
  • the design of the contact spring plate is in particular chosen so that by the thickness of the material (spring hardness), by the length and width of the at least one tab and its setting a permanently elastic electrical contact between the second capacitor plate and the contact area is guaranteed. Since the springs at the same time a Faraday function assume the gaps between the tabs are not seen as an interruption of the electrical connection (faraday effect).
  • this tab is thus dimensioned so short that they are in
  • Capacitor plate is in the area of the first capacitor plate free of these tabs, so that herein only a free air space is formed.
  • the second capacitor plate is formed as a metal plate, which is provided for contact by a user outer component of the operating device. In such an embodiment, it is then provided that an actuation takes place by direct laying on of a finger, wherein, in particular, a galvanic separation from the mains voltage is formed.
  • the second capacitor plate is arranged inside lying in the operating device and thus is not directly accessible and touchable by a finger. A second capacitor plate positioned in this way is then connected only indirectly via further components that can be touched by a user to deform the second capacitor plate designed as a metal plate and thus can only be actuated indirectly.
  • control panel on a flat outer surface with at least one touch zone, wherein the contact zone is coupled to a arranged under the control panel length-stable actuating plunger, and the actuating plunger on the other hand is coupled to the second capacitor plate, so that caused by actuation deformation of the control panel at the contact zone is transferable to the second capacitor plate.
  • actuating plunger on the other hand is coupled to the second capacitor plate, so that caused by actuation deformation of the control panel at the contact zone is transferable to the second capacitor plate.
  • the actuating force is given as 2 N to 8 N, preferably 4 N +/- 1 N.
  • an application-specific threshold is set to a fixed level that sets when the surface of the capacitive switch device approaches or touches. When exceeding or falling below this threshold, a switching operation, for example, in a household appliance, triggered.
  • the disadvantage here that fluctuate by coupling fluctuations of the capacitive coupling, for example between the finger and the capacitive switch, the signal level of the capacitive switch and reaching the switching threshold can not always be ensured.
  • Coupling fluctuations can occur, for example, due to changing
  • a device for touch / proximity detection is known from DE 20 2008 013083-U1, which has an electrode structure, with at least one detector electrode El and at least a arranged at a predetermined distance from the detector electrode El auxiliary electrode E2, at least two modulation means having a coupling-in electrode, and at least one detection device.
  • the at least one detector electrode El can be coupled to the detection device via the modulation means, the detection device being designed to detect capacitive couplings between the electrodes E1, E2 and an object.
  • Object such as a finger
  • to the electrodes El, E2 causes that change the coupling capacitances between the electrodes El, E2 and the finger.
  • the changes in these coupling capacities mean that the
  • Detection device 200 can distinguish the two of the modulation means and amplitude modulated signals, it is advantageous if both modulation means the signals with a respectively different
  • Auxiliary electrode E2 greatly increases the coupling capacitance compared to the constant coupling capacity, which finally leads to the fact that the total capacity corresponds to the coupling capacitance Cl almost at the touch. In the equivalent circuit, this would be a coupling capacitance with very small in series
  • Detection device calculated or determined signal.
  • Capacitance detecting device in which touches on a conductive surface are capacitively detected.
  • the capacitance detecting device is known in which touches on a conductive surface are capacitively detected.
  • a capacitance detecting device comprising a plurality of detection electrodes, a non-conductive structure, wherein first regions are formed across the detection electrodes and second regions between the first regions that are less compressible than the first regions, one or more conductive contact surfaces disposed over the non-conductive structure Layers and a capacitance detection circuit coupled to the detection electrodes.
  • the Detection electrodes comprise conductive areas of a printed circuit board and the non-conductive structure comprises a rigid layer, the first areas being openings in the rigid layer.
  • Capacitance detecting device of further touch detecting circuits
  • Proximity detection circuits a controller and a mode switch / switching circuit having a multiplexer. It can the
  • Touch detection circuit capacitance changes between a
  • the capacitance sensing device comprises a mode switch circuit, a sigma-delta modulation (CSD) circuit, a controller, a
  • the controller includes a memory for approximate thresholds and a
  • Comparator circuit for comparing the threshold values in the memory.
  • a processor for controlling the operation of the headphone and the interfaces (network interface parts with a transceiver for a wireless local area network (LAN) communicating radio transceiver (eg Wireless fidelity (WiFi), Bluetooth, ultra-broadband (UWB), radio, etc.) and user interfaces (audio and / or visual interface)) and one
  • LAN wireless local area network
  • radio transceiver eg Wireless fidelity (WiFi), Bluetooth, ultra-broadband (UWB), radio, etc.
  • user interfaces audio and / or visual interface
  • Detection electrode from the sensor chip and a printed circuit board / PCB is decoupled and thus "floats" (so-called floating detection electrode, which is in the vicinity of the user's ear when the speaker is inserted into the user's ear), and in which a secondary capacitive surface, in particular a
  • Metal plate is used for capacitive coupling of the sensor electrode to the sensor chip. Between the floating sensing electrode and the direct coupled metal plate, an additional inner capacitance / an inner electrode is arranged in the vicinity of the floating detection electrode, wherein the
  • Internal electrode and the floating detection electrode form a capacitor / capacitance. If the detected body PCB capacitance is much larger than the internal capacitance, which is always the same, the user skin surface is touched, i. worn the headphones.
  • the invention is based on the object, an operating device with capacitive sensor elements and evaluation device for the evaluation of
  • common Guardsensor is provided which is connected via a connecting line with a control device arranged in the evaluation that for feeding a test signal all the measuring electrodes with a
  • Measuring electrodes are touched only indirectly and no voltage on the common to all sensors metal plate, which also serves as a user interface, is applied.
  • the GND electrode of the sensors is not integrated, but is represented by the object to be detected and the sensors are characterized by low sensitivity to contamination and condensation.
  • Mounting the printed circuit board on the back of a homogeneous, continuous metal surface eliminates the need for cutouts, recesses, or other process steps to make room for a complete built-in power module, printed circuit board, and sensors. It is determined by the combination of dielectric layer of air whose layer thickness is determined by a plurality of spaced-apart spacers made of insulating material, and
  • Spacer further improves the touch sensor sensitivity of the sensors.
  • the sensor surfaces are arranged in rows and after the application of the voltage and
  • Operational readiness first asks the control device in a first Measuring cycle all odd-numbered sensor surfaces and then all even-numbered sensor surfaces, during the scanning inactive sensor surfaces are connected to the shield.
  • FIG. 1 shows an embodiment of the operating device according to the invention in combined sectional and block diagram representation.
  • FIG. 1 shows an embodiment of the touch-sensitive operating device according to the invention in which sensors S1,... Are designed as air condensers.
  • sensors S1,... are designed as air condensers.
  • all sensors Sl, ... have a common metal plate M as the user interface.
  • Sensor surfaces SM1,... are respectively arranged at a distance therefrom on the first layer of a multilayer printed circuit board.
  • an air layer LU of a certain thickness is designed, this distance being determined by a plurality of mutually spaced spacers made of insulating material D.
  • a shield AB Between the third layer L, which is equipped, and the first layer of the printed circuit board LP is arranged a shield AB.
  • an all sensors Sl, ... common Guardsensor GS provided, which is connected via a connecting line VGS with a arranged in an evaluation device A control device ST.
  • FIG. 1 shown embodiment of a three-layer circuit board is designed to be flexible so that a safe and repeatable function can be guaranteed and the sensor surface SM1, .. is always in a fixed distance from the metal surface / metal plate M, no matter how the surface is formed. It is thus possible to mount the operating device / the module not only on plan, but also on concave or convex surfaces. This flexibility results in completely new possibilities for the design of touch control solutions, which the current rigid solutions do not permit.
  • Another advantage is the mounting of the operating device / module on a homogeneous, continuous metal surface / metal plate M of preferably 0.5mm to 1mm thickness. No breakouts, recesses or other process steps are required to make room for a complete built-in module.
  • the three-layer printed circuit board LP has a defined thickness of only 0.5 mm, whereby sufficient flexibility of the printed circuit board LP is achieved for adaptation to curved contours, with simultaneous stability of the printed circuit board LP over the lifetime.
  • This air gap is preferably 0.25 mm, wherein
  • Suitable materials include ABS material (acrylonitrile-butadiene-styrene copolymer (ABS) is a synthetic terpolymer of the three different monomer types, acrylonitrile, butadiene and styrene) or printed circuit prepregs (ie, preimpregnated fibers, the prepreg matrix being a mixture of resin and hardener) which functions both as spacers and those caused by electrostatic attraction
  • ABS material acrylonitrile-butadiene-styrene copolymer (ABS) is a synthetic terpolymer of the three different monomer types, acrylonitrile, butadiene and styrene
  • printed circuit prepregs ie, preimpregnated fibers, the prepreg matrix being a mixture of resin and hardener
  • the circuit board LP is constructed as follows:
  • the material used is FR 4 (ie flame retardant class of flame retardant and flame retardant composites consisting of epoxy resin and glass fiber fabric), the copper thickness is about 35 ⁇ , the distance between the sensor centers is about 30mm, the diameter of the active sensor surface (circular shape ) SMl, .. is about 5mm .. In the context of the invention, other geometries, in particular rectangles, triangles, ellipses apply.
  • the first layer has no others
  • the material used is FR4, copper thickness 35 ⁇ and there are no further data lines provided.
  • the middle layer provides the electrical shielding of the sensor layer with the sensor surface SM1, .. (position 1) to the digital part (layer 3) This position is required for the function of the module, wherein the average position of the printed circuit board on the one hand improves the sensitivity of the sensors by the shield and on the other hand keeps interference signals away from the evaluation device A.
  • High-frequency electromagnetic alternating fields can only be completely shielded with electrically conductive, all-round enclosures of sufficient thickness: due to the skin effect, an alternating electromagnetic field penetrates into electrically conductive material only up to the skin depth. The skin effect facilitates the shielding
  • the material used is FR4, copper thickness 35 ⁇ .
  • Cmod terminals are connected to ground E by means of a 2n2F COG capacitor and the ground E is connected to the metal surface M.
  • All sensor electrodes / sensor surfaces SM1, .. have a series resistance of 4k7 ohms.
  • For feeding a test signal are all measuring electrodes SM1, ... with a common modulation current source MSQ or a common
  • Metal plate M by an operator, wherein the capacitance between earth E and metal plate M is connected in series, the respective measurement signal via a connecting line Ml, M2, ...., Mn of the evaluation circuit A is supplied.
  • a series of air condensers is constructed (an air capacitor for each sensor Sl, ..) with a common electrode (metal part M) and a series of separated electrodes (sensor surfaces SMl).
  • the evaluation circuit A detects the change in the capacitance.
  • the measuring electrode SM1 which shows the largest change in the measured value, is recognized as the active sensor surface.
  • all connected capacitances change marginally. However, due to a special evaluation procedure, these parasitic capacities are hidden.
  • control device ST selects the corresponding electrodes SMl, .. one after the other and samples them in a predetermined cycle. Since a predetermined capacitance is generated in the electrodes SMl, .. even if the finger F does not contact the metal surface M, the controller ST compares the measured capacitance with the capacitance during non-contact, detects the associated one
  • Sensor surface SMl .. allows detecting the touched surface, without any mechanical effort by the operator. For detection, it is sufficient to apply the fingertip indirectly to the active sensor area SM1,. in one
  • the predetermined range may be indicated by conductive imprint or the like on the
  • the operating device / module is permanently supplied with power.
  • the sensor surfaces (SMl, ..) are preferably arranged line by line. After donning the voltage and operational readiness scans the evaluation circuit A (the controller ST) in a first measurement cycle (time window, for example, 20ms to 100ms) first all odd sensor surfaces SM1, .. (1, 3, 5 ..) and then in a further time window, for example 20ms to 100ms the straight sensor surfaces (2, 4, 6, ..) from. Inactive sensor surfaces SM1, .. are connected to the shield AB during the scanning process. This approach increases noise immunity before signal crosstalk and further allows the
  • the evaluation device A has a voltage divider DV, whose output is connected to a controlled by the controller ST switch U for switching between modulated and compensated current and whose one input via the capacitor Cmod to ground E is applied.
  • the measuring signals supplied via the connecting lines M1, M2,..., Mn are applied to the inputs of a multiplexer MUX, which is arranged in the evaluation device A and controlled by the control device ST, whose output is connected to an analog-to-digital converter DAC (with measuring times of approximately 5 msec, so that fluctuations in the capacitive coupling or grounding conditions of the user hardly affect each other).
  • a multiplexer MUX which is arranged in the evaluation device A and controlled by the control device ST, whose output is connected to an analog-to-digital converter DAC (with measuring times of approximately 5 msec, so that fluctuations in the capacitive coupling or grounding conditions of the user hardly affect each other).
  • the test signal is a modulated DC in the frequency range between 10 MHz and 14 MHz and different amplitudes.
  • a modulated current (test signal) at a frequency of 12 MHz, during the scanning process a compensated current, less than the modulated current, is applied.
  • a 16-bit analog-to-digital converter DAC is used for detecting the activated sensor area Sl ..
  • the detection signal strength is over 70% of the ideal value.
  • the detection value and hysteresis are set independently and individually for each channel. First the odd, then the even ones
  • Evaluation device A deposited.
  • the measuring electrode of the guardsensor GS encloses the sensor surfaces SM1,... At a specific distance.
  • the guardsensor GS detects the environmental conditions of all active sensors (Sl,%), Whereby a change of the environmental conditions is detected and based on this data the zero line is respectively recalculated for changed environmental conditions.
  • circuit board LP allows adjustment and concave and convex
  • FIG. 1 To clarify the principle of the emndungsvelen operating device are shown in FIG. 1 the electric field lines EF and EFB drawn.
  • the field lines EF show the air capacitor formed of active sensor surface SM1,... (Positive pole) and shield AB (negative pole) and the field lines EFB formed the air capacitor formed of active sensor surface SM1,... (Positive pole) and Metal plate M (minus pole).
  • Body capacitance C2 is added as an additional in-line capacitance causing a sudden change in the measured total capacitance (greatest at the point of contact).
  • the modulated current generates the electric field in the sensor electrodes SM1,...,
  • the capacitor between sensor electrode SM1,... And metal surface M is also charged.
  • the modulated current charges this capacitor to the value of the Cmod capacitor.
  • the operation by the operator is usually done by placing the fingertip on the metal surface M on the marked (conductive print or the like) active sensor surface SM1, ... (Touch behind metal).
  • this is powerless and without metal deformation or bending.
  • the compensation and modulation currents have the same charging and charging times
  • Discharge capacitor The touch is detected.
  • the analog-to-digital converter ADC measures the remaining potential.
  • the switching times for both currents are determined by the value of the guardsensor GS. If dirt or interference signals act on the metal surface M, the capacitance of the electrodes SM1,... Is adapted.
  • a SW routine determines the Ambient conditions and thus determines the values for both currents.
  • Embodiments limited, but also includes all the meaning of
  • Domestic appliance in particular refrigeration appliance, can be located in an open housing (i.e., without a housing cover, which prevents the penetration of a thermally insulating
  • Operating device / the module are arranged on the inside of the door and held in this area after foaming. Special measures for sealing against condensation or anti-corrosive

Landscapes

  • Switches That Are Operated By Magnetic Or Electric Fields (AREA)

Abstract

Um ohne der Notwendigkeit von Ausbrüchen, Aussparungen oder anderen Prozessschritten eine hohe Berührungssensorikempfindlichkeit der Sensoren auch unter schwierigen Umgebungsbedingungen, insbesondere geringe Empfindlichkeit gegen Verschmutzung und Betauung, der behandelten berührungssensitiven Bedienvorrichtung zu ermöglichen, sind die Sensoren (S1,...) als Luftkondensatoren ausgestaltet, welche eine allen Sensoren (S1,...) gemeinsame Metallplatte (M) als Bedieneroberfläche und welche als Messelektrode jeweils eine im Abstand auf der ersten Lage einer mehrlagigen Leiterplatte (LP) zueinander angeordnete Sensorfläche (SM1,..) aufweisen. Zwischen der Metallplatte (M) und erster Lage der Leiterplatte (LP) ist eine Luftschicht (LU) bestimmter Dicke ausgestaltet, wobei dieser Abstand durch mehrere im Abstand zueinander angeordnete Abstandshalter aus isolierendem Material (D) bestimmt wird. Zwischen dritter Lage (L), welche bestückt ist, und erster Lage der Leiterplatte (LP) ist eine Abschirmung (AB) angeordnet. Weiterhin ist ein allen Sensoren (S1,...) gemeinsamer Guardsensor (GS) vorgesehen, welcher über eine Verbindungsleitung (VGS) mit einer in der Auswertevorrichtung (A) angeordneten Steuereinrichtung (ST) verbunden ist. Zur Einspeisung eines Prüfsignals stehen alle Messelektroden (SM1,...) mit einer gemeinsamen Modulationsstromquelle (MSQ) oder einer gemeinsamen Kompensationsstromquelle (KSQ) in Verbindung. Bei Berührung (F) der Metallplatte (M) durch einen Bediener, wobei dessen Kapazität zwischen Erde (E) und Metallplatte (M) in Serie geschaltet ist, wird das jeweilige Messsignal über eine Verbindungsleitung (M1, M2,...., Mn) der Auswerteschaltung (A) zugeführt.

Description

Berührungssensitive Bedienvorrichtung mit Luftkondensatoren und flexibler Leiterplatte
Beschreibung
Die Erfindung betrifft, gemäß dem Patentanspruch 1, eine berührungssensitive
Bedienvorrichtung mit Luftkondensatoren und flexibler Leiterplatte.
Zur Bedienung von Geräten wie z. B. Kühlschränke, Herde, Kaffeeautomaten, Handys, Smartphones, Bürogeräte, Messgeräte, Bankterminals, Spielkonsolen, Kassen usw. haben sich in den letzten Jahren berührungsempfindliche Sensortasten und sogenannte „Touchscreens", d.h. berührungsempfindliche Anzeige -/Bedienfelder in der Art eines Bildschirms, eingeführt. Es gibt verschiedene Arten von
Berührungssensoren/Touchscreens, nämlich resistive Berührungssensoren/Touchscreens, Berührungs sensoren/ Touchscreens mit akustischen Oberflächenwellen (S AW: Surface Acoustic Wave), induktive und kapazitive Berührungssensoren/Touchscreens
(Oberflächen-kapazitive Systeme oder projiziert-kapazitive Systeme).
Aus der EP 1 704 642 -Bl ist eine Bedieneinrichtung für ein Elektrogerät mit einem formveränderlichen oder elastischen Bedien-Feld und mindestens einem kapazitiven Sensorelement bekannt. Das formveränderliche oder elastische Bedien-Feld wird durch Drücken bzw. Auflegen eines Fingers mit Druck darauf verformt, wobei als die
Bedienung auslösender Druck eine Kraft von etwa der Größenordnung einiger Newton anzusetzen ist. Unter dem Bedien-Feld ist ein kapazitives, vorzugsweise flächiges Sensorelement in Form einer elektrisch leitfähigen unteren Sensor-Fläche angeordnet. Diese bildet eine Kondensatorplatte des kapazitiven Sensorelements. Zwischen Bedien- Feld und Sensorelement bzw. Sensor-Fläche ist eine Dielektrikums- Schicht vorgesehen. Auf der Außenseite bzw. Oberseite ist das Bedien- Feld metallisch bzw. elektrisch leitfähig. Wird auf das Bedien-Feld gedrückt, so nähert sich dieses an die untere
Sensorfläche an, die Dielektrikums-Schicht wird dünner und es erfolgt eine
Kapazitätsänderung an dem Sensorelement. Diese Kapazitätsänderung wird durch eine entsprechende Auswertung überwacht und ab einer bestimmten Größe, welche in der Regel einem bestimmten Druck und damit einer bestimmten Durchbiegung des Bedien-Feldes entspricht, als gewollte Bedienung ausgewertet. Der Vorteil liegt vor allen darin, dass ein kapazitives Sensorelement mit den Vorteilen seiner Ansteuerung und Auswertung auch mit einer metallischen Oberfläche des zugehörigen Bedien- Feldes versehen sein kann. Insbesondere ist eine Integration in eine größere metallische Fläche möglich, von der ein nicht abgetrennter Bereich, der jedoch optisch gekennzeichnet sein kann, als Bedien-Feld verwendet wird. Vor allem ist es auch möglich, mehrere unterschiedliche Sensorelemente bzw. Bedien -Felder unter einer durchgängigen metallischen Fläche vorzusehen, ohne dass es zu gegenseitigen Beeinflussungen oder Störungen der Sensorelemente kommt. Das Bedien-Feld bzw. das Material, aus dem es besteht, kann durchgängig elektrisch leitfähig sein und besteht es aus einer Materialschicht. Wenn es im Bereich der Bedieneinrichtung oder der des einen Bedien-Feldes oder mehrerer Bedien- Felder unterbrechungsfrei ausgebildet ist, kann eine leicht zu reinigende und relativ unempfindliche Oberfläche für die Bedieneinrichtung geschaffen werden. Das Bedien-Feld kann aus dünnem Metall, beispielsweise in der Dicke einer
Metallfolie mit weniger als 1mm Dicke, insbesondere wenigen ΙΟΟμιιι Dicke, ausgebildet sein. Als Material bieten sich grundsätzlich beliebige Metalle an, deren Elastizität für die genannten Anforderungen ausreicht. Insbesondere kann Edelstahl oder ein verchromtes Metall verwendet werden, die aufgrund ihrer Eigenschaften bezüglich Korrosionsbeständigkeit bedeutende Vorteile aufweisen. Die
Dielektrikums-Schicht kann grundsätzlich vielfältig ausgebildet sein. Über die zugehörige Dielektrizitätskonstante kann die Kapazität als Absolutwert am
Sensorelement beeinflusst werden. Die hauptsächliche Anforderung an das
Dielektrikum ist eine Kompressibilität durch eine eingangs genannte vorteilhafte Betätigungskraft. Es ist insbesondere auch möglich, Luft als Dielektrikums-Schicht vorzusehen. Dazu wird vorteilhaft einfach ein gewisser Abstand zwischen Sensor- Fläche bzw. Sensorelement und Bedien-Feld gelassen. Die Dielektrikums-Schicht kann dünner sein als 1 mm, vorzugsweise im Bereich weniger ΙΟΟμιιι liegen. Bei einem Ausführungsbeispiel sind mehrere Sensorelemente mit jeweils Sensor- Fläche und Bedien-Felder darüber sowie die Dielektrikums-Schichten dazwischen vorgesehen, und zwar nebeneinander angeordnet mit einem gewissen Abstand zueinander. Insbesondere lässt sich dann eine Vereinfachung erreichen, wenn die Bedien-Felder aus einem durchgängigen Material, insbesondere Flachmaterial, wie beispielsweise Metallblech oder Metallfolie, gefertigt sind. Vorteilhaft sind dabei keine Durchbrüche vorgesehen, so dass eine Oberfläche wasserdicht ist und leicht gereinigt werden kann. Unterbrechungen, Ausnehmungen oder dergleichen, beispielsweise um die geringe Dicke für eine Elastizität zum Zusammendrücken zu erreichen, sind bevorzugt an der Unterseite, also zu den Sensorelementen hin, vorgesehen. Eine Sensor-Fläche kann mit einem gewissen Abstand, insbesondere wenige Millimeter, von einer leitfähigen Fläche umgeben sein, wobei diese eine Massefläche bildet. Bei einer Bedieneinrichtung mit mehreren Sensorelementen nebeneinander ist es von Vorteil, wenn eine gemeinsame und elektrisch
verbundene bzw. durchgängige Massefläche vorgesehen ist. Diese kann bei einem Herstellungsverfahren aus derselben Metallschicht wie die Sensorfläche -Flächen herausgebildet sein, wobei sie durch Strukturieren elektrisch getrennt wird. Um die Sensor-Fläche sowie eine eventuelle Massefläche von einer unter Umständen elektrisch leitfähigen Unterseite der Bedien-Felder zu trennen sowie um den Raum zwischen Sensor-Fläche und Bedien-Feld für die Dielektrikums- Schicht zu schaffen, kann eine Abstands-Schicht vorgesehen sein. Diese sollte aus
isolierendem Flachmaterial bestehen, welches auch als bearbeitbare Schicht aufgebracht werden kann. Es ist möglich, im Bereich der Sensor-Flächen
Aussparungen vorzusehen, um dadurch die Dielektrikums-Schicht aus Luft zu bilden. Alternativ ist es möglich, die Abstands-Schicht aus einem Material mit geeigneter Dielektrizitätskonstante und geeigneter Dicke auszubilden, welches sich dann zwischen Sensor-Fläche und Bedien-Feld befindet und in ausreichendem Maß kompressibel sein sollte.
Eine ähnliche Bedieneinrichtung für ein Haushaltsgerät mit einem formveränderlichen oder elastischen Beüien-Feld und mindestens einem kapazitiven Sensorelement ist aus dem DE 20 2011 110179-U1 bekannt. Ein Nachteil des aus der EP 1 704 642-B 1 bekannte Aufbaus, bei dem die andere Kondensatorplatte sich auf einer Leiterplatte befindet und als Leiterbahnstruktur ausgebildet ist, wobei die Leiterplatte dabei gleichzeitig der Schaltungsträger für die Schaltfunktionsauswertung und Signalaufbereitung ist, ist jedoch darin zu sehen, dass die Metalloberfläche elektrisch mit der Leiterplatte verbunden sein muss. Um mögliche gefährliche elektrische Spannungen auf der berührbaren Metalloberfläche auszuschließen, ist eine galvanische Trennung der
Schaltauswerteelektronik von der Netzversorgungsspannung erforderlich. Um eine Bedienvorrichtung zu schaffen, bei welcher ein kapazitiv arbeitendes
Bedienelement im Hinblick auf die Betätigung und sichere Signaldetektion verbessert ist, umfasst die aus dem DE 20 2011 110179-U1 bekannte
Bedienvorrichtung zumindest ein kapazitives Bedienelement, welches eine erste Kondensatorplatte und eine zweite Kondensatorplatte aufweist. Die erste
Kondensatorplatte ist auf einer Leiterplatte ausgebildet und die zweite
Kondensatorplatte ist über der ersten Kondensatorplatte angeordnet. Die zweite Kondensatorplatte ist relativ zur ersten Kondensatorplatte verformbar, so dass abhängig von der Verformung eine Abstandsänderung zwischen den beiden
Kondensatorplatten erzeugbar ist. Abhängig von der Abstandsänderung ist eine mit der Betätigung des Bedienelements gekoppelte Bedienfunktion auslösbar.
Zwischen der zweiten Kondensatorplatte und der Leiterplatte ist eine elektrisch leitfähige Kontaktfederplatte kontaktfrei zur ersten Kondensatorplatte angeordnet. Die elektrisch leitfähige Kontaktfederplatte ist darüber hinaus in elektrischem Kontakt zur Leiterplatte und auch in elektrischem Kontakt zur zweiten
Kondensatorplatte angeordnet. Die Kontaktfederplatte weist ein Loch auf, welches im Bereich zwischen der ersten Kondensatorplatte und der zweiten
Kondensatorplatte positioniert ist. Der vertikale Abstand zwischen den beiden Kondensatorplatten ist daher durch die Kontaktfederplatte nicht bedeckt. Durch eine derartige Ausgestaltung der Bedienvorrichtung kann eine elektrische Kontaktierung zwischen elektrisch leitfatiigen Bereichen der Leiterplatte und der zweiten Kondensatorplatte erreicht werden. Dadurch kann der Bauraum minimiert und funktionell zuverlässig eine galvanische Trennung erfolgen, so dass die zweite Kondensatorplatte ohne unerwünschte Spannungsbeaufschlagung betrieben werden kann. Insbesondere dann, wenn diese zweite Kondensatorplatte die äußere
Bedienfläche der Bedienvorrichtung darstellt, die von einem Nutzer beispielsweise mit einem Finger direkt berührt werden kann, ist eine derartige Ausgestaltung vorteilhaft, wobei eine galvanische Trennung zur Netzspannung ausgebildet ist oder Mindestabstände im Hinblick auf Luft- und Kriechstrecken vorgesehen sind. Die Kontaktfederplatte weist am Rand des Lochs zumindest eine Lasche auf, welche mit der Leiterplatte und der zweiten Kondensatorplatte in elektrischem Kontakt ist, wodurch an dieser Stelle somit die elektrische Kontaktierung hergestellt wird. Die Lasche stellt ein besonders flexibles Element dar, welches auch bei einer relativen Bewegbarkeit zwischen den beiden Kondensatorplatten, insbesondere aufgrund der Verformung der zweiten Kondensatorplatte bei einer Betätigung stets im Kontakt mit dem elektrisch leitfähigen Bereich der Leiterplatte und der zweiten Kondensatorplatte bleibt. Die Lasche ist gegenüber der Ebene der Kontaktfederplatte schräg bzw. verdreht angeordnet, so dass durch die Lasche auch ein Distanzelement gebildet ist, durch welches sich ein im Vergleich zur
umgedrehten Position größerer Abstand zwischen der ersten und der zweiten Kondensatorplatte ergibt. Der Höhenabstand zwischen der Ebene der
Kontaktfederplatte und einem davon maximal in vertikaler Richtung betrachtet entfernten Punkt einer gedrehten Lasche zwischen 0,2 mm und 0,4 mm,
insbesondere zwischen 0,25 mm und 0,35 mm, beträgt. Die Dicke der
Kontaktfederplatte liegt vorzugsweise zwischen 0,02 mm und 0,1 mm,
insbesondere 0,05 mm. Die Auslegung der Kontaktfederplatte ist insbesondere so gewählt, dass durch deren Materialstärke (Federhärte), durch die Länge und Breite der zumindest einen Lasche und deren Schränkung eine dauerelastische elektrische Kontaktierung zwischen der zweiten Kondensatorplatte und dem Kontaktbereich gewährleistet ist. Da die Federn gleichzeitig eine faradaysche Funktion übernehmen werden die Spalten zwischen den Laschen nicht als eine Unterbrechung der elektrischen Verbindung gesehen (faradayscher Effekt).
Insbesondere bilden sie die äußere radiale Begrenzung des Kondensators. In radialer Richtung ist diese Lasche somit so kurz bemessen, dass sie in
zusammengebautem Zustand der Bedienvorrichtung und ihrer gedrehten Stellung nicht mit der ersten Kondensatorplatte in elektrischen Kontakt kommt. Der vertikale Raum zwischen der ersten Kondensatorplatte und der zweiten
Kondensatorplatte ist im Flächenbereich der ersten Kondensatorplatte frei von diesen Laschen, so dass hierin lediglich ein freier Luftraum gebildet ist. Die zweite Kondensatorplatte ist als Metallplatte ausgebildet, welche ein zur Berührung durch einen Nutzer vorgesehenes äußeres Bauteil der Bedienvorrichtung ist. Bei einer derartigen Ausgestaltung ist dann vorgesehen, dass durch direktes Auflegen eines Fingers eine Betätigung erfolgt, wobei insbesondere eine galvanische Trennung von der Netzspannung ausgebildet ist. Bei einer alternative Ausgestaltung ist vorgesehen, dass die zweite Kondensatorplatte in der Bedienvorrichtung innen liegend angeordnet ist und somit nicht durch einen Finger direkt zugänglich und berührbar ist. Eine derartig positionierte zweite Kondensatorplatte ist dann nur indirekt über weitere von einem Nutzer berührbare Bauteile zur Verformung der als Metallplatte ausgebildeten zweiten Kondensatorplatte verbunden und somit nur indirekt betätigbar. Hierzu weist die Bedienblende eine ebene Außenfläche mit zumindest einer Berührzone auf, wobei die Berührzone mit einem unter der Bedienblende angeordneten längenstabilen Betätigungsstößel gekoppelt ist, und der Betätigungsstößel andererseits mit der zweiten Kondensatorplatte gekoppelt ist, so dass eine durch Betätigung hervorgerufene Verformung der Bedienblende an der Berührzone auf die zweite Kondensatorplatte übertragbar ist. Ein derartiger starrer und in seiner Länge nicht verformbarer Betätigungsstößel ermöglicht somit eine sehr direkte und genaue Bewegungsübertragung, wenn die Bedienblende durch einen Nutzer außenseitig an der Berührzone gedrückt wird. Da bei derartigen kapazitiven Bedienelementen die Abstandsänderungen auf Grund der relativ starren Metallplatte von beispielsweise 0,3 mm Dicke sich nur im Mikrometerbereich bewegen und eine sehr genaue Detektion erfolgen muss, kann durch einen derartig steifen und starren Betätigungsstößel auch eine sehr geringe Verformung der Bedienblende direkt auf die zweite Kondensatorplatte übertragen werden, so dass auch hier geringste Verformungen und damit verbundene
Abstandsänderungen zwischen den Kondensatorplatten sicher und zuverlässig detektiert werden können. Die Betätigungskraft ist mit 2 N bis 8 N, vorzugsweise 4 N +/- 1 N, vorgegeben.
Bei kapazitiven Schaltern ist anwendungsspezifisch eine Schaltschwelle auf einen fixen Pegel festzulegen, der sich bei Annäherung bzw. Berühren der Oberfläche der kapazitiven Schaltereinrichtung einstellt. Bei Über- oder Unterschreiten dieser Schaltschwelle wird ein Schaltvorgang, beispielsweise in einem Haushaltsgerät, ausgelöst. Nachteilig hierbei ist jedoch, dass durch Kopplungs Schwankungen der kapazitiven Koppelung, beispielsweise zwischen dem Finger und dem kapazitiven Schalter, die Signalpegel der kapazitiven Schalter schwanken und ein Erreichen der Schaltschwelle nicht immer sichergestellt werden kann. Die
Kopplungsschwankungen können beispielsweise aufgrund wechselnden
Massebezugs des Menschen oder aufgrund von Umwelteinflüssen verursacht werden. Um einerseits das Erreichen einer vorbestimmten Schaltschwelle sicherzustellen und andererseits zwischen einer Annäherung und einer Berührung eindeutig zu unterscheiden, ist aus der DE 20 2008 013083-U1 eine Einrichtung für die Berührungs-/Näherungsdetektion bekannt, welche eine Elektrodenstruktur, mit mindestens einer Detektorelektrode El und mindestens einer in einem vorbestimmten Abstand zur Detektorelektrode El angeordnete Hilfselektrode E2, mindestens zwei Modulationsmittel mit einer Einkoppelelektrode, und mindestens eine Detektionseinrichtung aufweist. Die mindestens eine Detektorelektrode El ist über die Modulationsmittel mit der Detektionseinrichtung koppelbar, wobei die Detektionseinrichtung dazu ausgestaltet ist, kapazitive Koppelungen zwischen den Elektroden El, E2 und einem Objekt zu detektieren. Die Annäherung eines
Objektes, beispielsweise eines Fingers, an die Elektroden El, E2 bewirkt, dass sich die Koppelkapazitäten zwischen den Elektroden El, E2 und dem Finger ändern. Die Änderungen dieser Koppelkapazitäten bewirken, dass sich auch die
Modulation des an der Einkoppelelektrode eingekoppelten elektrischen
Wechselfeldes ändert. Diese Änderung wird wiederum durch Detektion der modulierten Last von der Detektionseinrichtung detektiert. Damit die
Detektionseinrichtung 200 die beiden von den Modulationseinrichtungen und amplitudenmodulierten Signale unterscheiden kann, ist es vorteilhaft, wenn beide Modulationseinrichtungen die Signale mit einer jeweils unterschiedlichen
Frequenz amplitudenmodulieren. Das Berühren der Hilfselektrode E2 führt zu einem sprunghaften Anstieg der Gesamtkapazität zwischen dem Finger 260 und der Detektorelektrode El, da sich die Gesamtkapazität sprunghaft der
Koppelkapazität Cl nähert entsprechend zwei in Reihe geschalteter
Kondensatoren, wobei mit zunehmender Annäherung des Fingers an die
Hilfselektrode E2 die Koppelkapazität im Vergleich zur konstant bleibenden Koppelkapazität stark ansteigt, was bei der Berührung schließlich dazu führt, dass die Gesamtkapazität nahezu der Koppelkapazität Cl entspricht. Im Ersatzschaltbild würde dies einer Koppelkapazität mit in Serie geschaltetem sehr kleinem
Widerstand entsprechen. Dieser sprunghafte Anstieg der kapazitiven Koppelung Cl führt wiederum zu einem sprunghaften Anstieg des von der
Detektionseinrichtung berechneten bzw. ermittelten Signals .
Weiterhin ist aus der US 2013 / 0 076 375 AI eine
Kapazitätserfassungsvorrichtung bekannt, bei welcher Berührungen auf einer leitenden Oberfläche kapazitiv erfasst werden. Im Einzelnen weist die
Kapazitätserfassungsvorrichtung eine Vielzahl von Erfassungselektroden, eine nicht leitenden Struktur, wobei erste Bereiche über die Erfassungselektroden und zweite Bereiche zwischen den ersten Bereichen gebildet sind, die weniger kompressibel sind als die ersten Bereiche, eine über die nicht-leitende Struktur angeordnete leitende Berührungsfläche aus einer oder mehreren Schichten und eine mit den Erfassungselektroden gekoppelte Kapazitätserfassungsschaltung auf. Die Erfassungselektroden umfassen leitfähige Bereiche einer Leiterplatte und die nicht leitende Struktur umfasst eine starre Schicht, wobei die ersten Bereiche Öffnungen in der starren Schicht sind. Um zwischen einem Näherungserfassungsmodus und einem berührungsempfindlichen Modus zu wechseln, weist die
Kapazitätserfassungsvorrichtung ferner Berührungserfassungsschaltungen,
Annäherungserfassungsschaltungen, einen Controller und einen Modusschalter/ Schaltschaltung mit einem Multiplexer auf. Dabei kann die
Berührungserfassungsschaltung Kapazitätsänderungen zwischen einer
Sensorelektrode und einer leitenden Berührungsoberfläche und die
Annäherungserfassungsschaltung Kapazitätsänderungen zwischen leitender
Berührungsfläche und Erde erkennen. Bei einer alternativen Ausführungsform weist die Kapazitätserfassungsvorrichtung eine Modusschalterschaltung, eine Sigma-Delta-Modulation (CSD) -Schaltung, einen Controller, einen
modulierenden Kondensator Cmod und einen Ableitungswiderstand auf. Der Controller umfasst einen Speicher für Näherungs Schwellenwerte und eine
Komparatorschaltung zum Vergleichen der Schwellenwerte im Speicher.
Schließlich ist aus der US 2011 / 0182458 AI ein Kopfhörer mit einem kapazitiven Berührungssensoren, einem Prozessor (zur Steuerung des Betriebs des Kopfhörers und der Schnittstellen (Netzwerks schnittsteilen mit einem Sender-Empfänger für ein drahtloses lokales Netzwerk (LAN) kommunizierenden Funk-Transceiver (z.B. Wireless Fidelity (WiFi), Bluetooth, Ultrabreitband (UWB), Radio, etc.) und Benutzerschnittstellen (Audio- und / oder visuelle Schnittstelle)) und einem
Speicher bekannt, bei dem die im Stand der Technik direkt gekoppelte
Erfassungselektrode vom Sensorchip und einer Leiterplatte/PCB entkoppelt ist und somit "schwebt" (sogenannte schwimmende Erfassungselektrode, welche in der Nähe des Benutzerohrs ist, wenn der Lautsprecher in das Benutzerohr eingesetzt ist), und bei dem eine sekundäre kapazitive Oberfläche, insbesondere eine
Metallplatte, zum kapazitiven Koppeln der Sensorelektrode mit dem Sensorchip verwendet wird. Zwischen der schwimmenden Erfassungselektrode und der direkt gekoppelten Metallplatte ist eine zusätzliche innere Kapazität/eine Innenelektrode in der Nähe der schwimmenden Erfassungselektrode angeordnet, wobei die
Innenelektrode und die schwebende Erfassungselektrode einen Kondensator/ eine Kapazität bilden. Wenn die erfasste Körper-PCB Kapazität sehr viel größer als die Innenkapazität ist, welche stets gleich ist, wird die Benutzerhautoberfläche berührt, d.h. der Kopfhörer getragen.
Wie die vorstehende Würdigung des Standes der Technik aufzeigt, sind
unterschiedlich ausgestaltete Bedienvorrichtungen mit kapazitiven
Sensorelementen und Auswertevorrichtung für die Auswertung der
Koppelkapazität zwischen Objekt und Sensor bekannt. Jedoch fehlt in der Praxis eine Vorrichtung, welche ohne formveränderliches oder elastisches Bedien-Feld zur Änderung des Abstands der Elektroden des Kondensators eine zuverlässige Detektion der Kapazitätsänderung bei Berührung verwirklicht.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Bedienvorrichtung mit kapazitiven Sensorelementen und Auswertevorrichtung für die Auswertung der
Koppelkapazität zwischen Objekt und Sensor derart auszugestalten, dass ohne der Notwendigkeit von Ausbrüchen, Aussparungen oder anderen Prozessschritten eine hohe Berührungssensorikempfindlichkeit der Sensoren auch unter schwierigen Umgebungsbedingungen, insbesondere geringe Empfindlichkeit gegen
Verschmutzung und Betauung, ermöglicht wird.
Diese Aufgabe wird bei einer Bedienvorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1, dadurch gelöst, dass die Sensoren als Luftkondensatoren ausgestaltet sind, welche eine allen Sensoren gemeinsame Metallplatte als
Bedieneroberfläche und welche als Messelektrode jeweils eine im Abstand auf der ersten Lage einer mehrlagigen Leiterplatte zueinander angeordnete Sensorfläche aufweisen, dass zwischen der Metallplatte und erster Lage der Leiterplatte eine Luftschicht bestimmter Dicke ausgestaltet ist, wobei dieser Abstand durch mehrere im Abstand zueinander angeordnete Abstandshalter aus isolierendem Material bestimmt wird, dass zwischen dritter Lage, welche bestückt ist, und erster Lage der Leiterplatte eine Abschirmung angeordnet ist, dass ein allen Sensoren
gemeinsamer Guardsensor vorgesehen ist, welcher über eine Verbindungsleitung mit einer in der Auswertevorrichtung angeordneten Steuereinrichtung verbunden ist, dass zur Einspeisung eines Prüfsignals alle Messelektroden mit einer
gemeinsamen Modulationsstromquelle oder einer gemeinsamen
Kompensationsstromquelle in Verbindung stehen und dass bei Berührung der Metallplatte durch einen Bediener, wobei dessen Kapazität zwischen Erde und Metallplatte in Serie geschaltet ist, das jeweilige Messsignal über eine
Verbindungsleitung der Auswerteschaltung zugeführt wird.
Die erfindungsgemäße Bedienvorrichtung weist den Vorteil auf, dass die
Messelektroden nur indirekt berührt werden und keine Spannung auf der allen Sensoren gemeinsamen Metallplatte, welche zugleich als Bedieneroberfläche dient, anliegt. Die GND-Elektrode der Sensoren ist nicht integriert, sondern wird vom zu detektierenden Objekt dargestellt und die Sensoren zeichnen sich durch geringe Empfindlichkeit gegen Verschmutzung und Betauung aus. Durch die Montage der Leiterplatte auf der Rückseite einer homogenen, durchgehenden Metalloberfläche sind keine Ausbrüche, Aussparungen oder anderen Prozessschritte notwendig, um für ein komplettes Einbaumodul mit Stromversorgung, bestückter Leiterplatte und Sensoren Platz zu schaffen. Dabei wird durch die Kombination aus Dielektrikums- Schicht aus Luft, deren Schichtdicke durch mehrere im Abstand zueinander angeordnete Abstandshalter aus isolierendem Material bestimmt wird, und
Abstandshalter die Berührungssensorikempfindlichkeit der Sensoren weiter verbessert.
In Weiterbildung der Erfindung sind, gemäß Patentanspruch 2, die Sensorflächen zeilenweise angeordnet und nach dem Anlegen der Spannung und
Betriebsbereitschaft fragt die Steuereinrichtung zunächst in einem ersten Messzyklus alle ungeradzahligen Sensorflächen und dann alle geradzahligen Sensorflächen ab, wobei während des Abtastvorgangs inaktive Sensorflächen mit der Abschirmung verbunden sind.
Diese Weiterbildung der Erfindung weist den Vorteil auf, dass der Ort der
Berührung indirekt über den größeren Anstieg der Gesamtkapazität (im Vergleich zur übernächsten Messelektrode) zwischen dem Finger des Bedieners und der jeweiligen Messelektrode berechnet wird, da die beiden unmittelbar benachbarten Messelektroden inaktiv und mit der Abschirmung verbunden sind, d.h. deren (geringeres) elektrisches Feld beeinflusst die Kapazitätsänderung in geringerem Maße.
Weitere Vorteile und Einzelheiten lassen sich der nachfolgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnung entnehmen. In der Zeichnung zeigt:
FIG. 1 eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Bedienvorrichtung in kombinierter Schnitt- und Blockschaltbilddarstellung.
FIG. 1 zeigt eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen berührungssensitiven Bedien Vorrichtung bei der Sensoren Sl , ... als Luftkondensatoren ausgestaltet sind. Vorzugsweise weisen alle Sensoren Sl , ... eine gemeinsame Metallplatte M als Bedieneroberfläche auf. Als Messelektroden der einzelnen Sensoren Sl , ... sind hierzu jeweils im Abstand zueinander auf der ersten Lage einer mehrlagigen Leiterplatte LP Sensorflächen SM1, .. angeordnet. Zwischen der Metallplatte M und erster Lage der Leiterplatte LP ist eine Luftschicht LU bestimmter Dicke ausgestaltet, wobei dieser Abstand durch mehrere im Abstand zueinander angeordnete Abstandshalter aus isolierendem Material D bestimmt wird. Zwischen dritter Lage L, welche bestückt ist, und erster Lage der Leiterplatte LP ist eine Abschirmung AB angeordnet. Weiterhin ist ein allen Sensoren Sl , ... gemeinsamer Guardsensor GS vorgesehen, welcher über eine Verbindungsleitung VGS mit einer in einer Auswertevorrichtung A angeordneten Steuereinrichtung ST verbunden ist.
Die in FIG. 1 gezeigte Ausführungsform einer dreilagigen Leiterplatte ist flexibel ausgeführt damit eine sichere und wiederholbare Funktion gewährleistet werden kann und die Sensorfläche SM1, .. sich immer in einem fest definierten Abstand zur Metalloberfläche/ Metallplatte M befindet, egal wie die Oberfläche geformt ist. Es besteht so die Möglichkeit die Bedien vorrichtung/das Modul nicht nur auf planen, sondern auch auf konkaven oder konvexen Oberflächen zu montieren. Aufgrund dieser Flexibilität ergeben sich für das Design von Touchcontrol- Lösungen, völlig neue Möglichkeiten, welche die aktuellen starren Lösungen nicht zulassen.
Ein weiterer Vorteil ist die Montage der Bedienvorrichtung/des Moduls auf einer homogenen, durchgehenden Metalloberfläche/Metallplatte M von vorzugsweise 0,5mm bis 1mm Dicke. Es sind keine Ausbrüche, Aussparungen oder anderen Prozessschritte notwendig um für ein komplettes Einbaumodul Platz zu schaffen.
Insbesondere hat die dreilagige Leiterplatte LP eine definierte Dicke von nur 0,5mm, wodurch eine ausreichende Flexibilität der Leiterplatte LP zur Anpassung an gewölbte Konturen erreicht wird, bei gleichzeitiger Stabilität der Leiterplatte LP über die Lebensdauer. Um die korrekte Funktionsweise zu garantieren ist es notwendig einen definierten Abstand zwischen Metall- und Leiterplattenoberfläche M, LP einzuhalten. Dieser Luftspalt ist vorzugsweise 0,25mm, wobei
berücksichtigt ist, dass Luft eine relativ geringe Durchschlagspannung besitzt. Weiterhin ist zur Einhaltung dieses Abstandes ein isolierendes und gleichzeitig die Berührungssensorikempfindlichkeit verbesserndes Material vorgesehen. Hierzu eignen sich unter anderem ABS Material (Acrylnitril-Butadien-Styrol- Copolymerisat (ABS) ist ein synthetisches Terpolymer aus den drei unterschiedlichen Monomerarten Acrylnitril, Butadien und Styrol) oder Leiterplatten -Prepregs (preimpregnated fibres, d.h.„vorimprägnierte Fasern", wobei die Prepreg-Matrix aus einer Mischung von Harz und Härter besteht), welches sowohl als Abstandshalter fungiert als auch die durch die elektrostatische Anziehung hervorgerufenen Druckkräfte aufnimmt. Die erfindungsgemäße berührungssensitive Bedienvorrichtung arbeitet zuverlässig mit Metalloberflächen mit einer Dicke von 0,5mm bis 1mm. Im Rahmen der Erfindung können (mit einer entsprechenden Anpassung der Auswertevorrichtung A) auch andere Stärken benutzt werden.
Die Leiterplatte LP ist wie folgt aufgebaut:
- Lage 1 Sensor Lage
Das benutzte Material ist FR 4( d.h. flame retardant (flammenhemmend) Klasse von schwer entflammbaren und flammenhemmenden Verbundwerkstoffen, bestehend aus Epoxidharz und Glasfasergewebe), die Kupferdicke ist ungefähr 35μιη, der Abstand zwischen den Sensormittelpunkten ist ungefähr 30mm, der Durchmesser der aktiven Sensorfläche (Kreisform) SMl,.. ist ungefähr 5mm.. Im Rahmen der Erfindung können auch andere Geometrien, insbesondere Rechtecke, Dreiecke, Ellipsen Anwendung finden. Die erste Lage weist keine anderen
Signalleitungen, Abschirmungen oder Kupferflächen auf. Vias
(Durchkontaktierung), welche die einzelnen Lagen untereinander verbinden, befinden sich innerhalb der aktiven Sensorfläche. Auf der Lage 1 wird zudem der Abstandshalter D montiert, welcher garantiert, dass der Abstand Leiterplatte LP - Metalloberfläche M eingehalten wird.
- Lage 2 Abschirmung
Das benutzte Material ist FR4, Kupferdicke 35μιη und es sind keine weiteren Datenleitungen vorgesehen. Die Mittellage stellt die elektrische Abschirmung der Sensorlagel mit den Sensorfläche SMl, .. (Lage 1) zum digitalen Teil (Lage 3) dar. Diese Lage ist für die Funktion des Moduls erforderlich, wobei die mittlere Lage der Leiterplatte einerseits durch die Abschirmung die Empfindlichkeit der Sensoren verbessert und andererseits Störsignale von der Auswertevorrichtung A fernhält. Hochfrequente elektromagnetische Wechselfelder (elektromagnetische Wellen) können nur mit elektrisch leitfähigen, allseitig geschlossenen Hüllen ausreichender Dicke vollständig abgeschirmt werden: wegen des Skineffekts dringt ein elektromagnetisches Wechselfeld nur bis zur Skintiefe in elektrisch leitfähiges Material ein. Der Skineffekt erleichtert die Abschirmung
elektromagnetischer Felder bei hohen Frequenzen, da bereits sehr dünnes Blech wirksam ist.
- Lage 3 Digital Teil
Das benutzte Material ist FR4, Kupferdicke 35μιη. Hier sind alle
funktionstechnisch notwendigen Bauteile untergebracht, insbesondere
Spannungsversorgung, Auswertevorrichtung A, Kommunikationsbausteine, etc.
- Dicke der drei Lagen insgesamt: 0,5mm +/- 0,16mm
Weiterhin sind Cmod Anschlüsse mittels eines 2n2F COG Kondensators mit Masse E verbunden und die Masse E ist mit der Metalloberfläche M verbunden. Alle Sensorelektroden/Sensorflächen SM1, .. weisen einen Serien widerstand von 4k7 Ohm auf.
Zur Einspeisung eines Prüfsignals stehen alle Messelektroden SM1 , ... mit einer gemeinsamen Modulationsstromquelle MSQ oder einer gemeinsamen
Kompensationsstromquelle KSQ in Verbindung. Bei Berührung (F) der
Metallplatte M durch einen Bediener, wobei dessen Kapazität zwischen Erde E und Metallplatte M in Serie geschaltet ist, wird das jeweilige Messsignal über eine Verbindungsleitung Ml, M2, .... , Mn der Auswerteschaltung A zugeführt. Mit diesem Schaltungsaufbau wird eine Serie von Luftkondensatoren aufgebaut (ein Luftkondensator für jeden Sensor Sl, ..) mit einer gemeinsamen Elektrode (Metallteil M) und einer Serie von separierten Elektroden (Sensorflächen SMl). Wird die Oberfläche berührt, detektiert die Auswerteschaltung A die Veränderung in der Kapazität. Die Messelektrode SMl, welche die größte Veränderung des Messwertes zeigt, wird als aktive Sensorfläche erkannt. Bei einer Berührung der Oberfläche M durch den Bediener verändern sich alle angeschlossenen Kapazitäten marginal. Durch ein spezielles Auswerteverfahren, werden diese parasitären Kapazitäten jedoch ausgeblendet. Hierzu wählt die Steuereinrichtung ST die entsprechenden Elektroden SMl, .. nacheinander aus und tastet diese in einem vorbestimmten Zyklus ab. Da eine vorbestimmte Kapazität in den Elektroden SMl, .. selbst dann erzeugt wird, wenn der Finger F die Metalloberfläche M nicht berührt, vergleicht die Steuereinrichtung ST die gemessene Kapazität mit der Kapazität während Nichtberührung, erfasst die damit verbundene
Kapazitätsänderung bei Berührung und speichert die Kapazitätsänderung ab.
Der definierte geringe Abstand zwischen Metalloberfläche M und aktiver
Sensorfläche SMl, .. erlaubt ein Detektieren der berührten Fläche, ohne jeglichen mechanischen Kraftaufwand durch den Bediener. Für die Detektion genügt es, die Fingerkuppe indirekt auf die aktive Sensorfläche SMl, .. , d.h. in einem
vorbestimmten Bereich der Metalloberfläche M aufzulegen. Der vorbestimmte Bereich kann durch leitfähigen Aufdruck oder dergleichen auf der
Metalloberfläche M visuell dargestellt werden. Die dünne Luftschicht LU
zwischen Leiterplatte LP und Metalloberfläche M verhindert auch ein
Kurzschließen der Sensorflächen SMl, .. durch den Bediener. Bei Berührung der Metalloberfläche M ist der Bediener zwischen Erde E und Metalloberfläche M in Serie geschaltet.
Die Bedien vorrichtung/das Modul wird permanent mit Spannung versorgt. Die Sensorflächen (SMl, ..) sind vorzugsweise zeilenweise angeordnet. Nach Anlegen der Spannung und Betriebsbereitschaft tastet die Auswerteschaltung A (die Steuereinrichtung ST) in einem ersten Messzyklus (Zeitfenster beispielsweise von 20ms bis 100ms) zuerst alle ungeraden Sensorflächen SM1, .. (1, 3, 5..) und dann in einem weiteren Zeitfenster von beispielsweise 20ms bis 100ms die geraden Sensorflächen (2, 4, 6,..) ab. Inaktive Sensorflächen SM1, .. werden während des Abtastvorgangs mit der Abschirmung AB verbunden. Dieser Ansatz erhöht die Störsicherheit vor einem Signalübersprechen und erlaubt es ferner die
mechanischen Abstände zwischen den Sensorflächen SM1, .. zu verringern.
Weiterhin weist die Auswertevorrichtung A einen Spannungsteiler DV auf, dessen Ausgang mit einem von der Steuereinrichtung ST gesteuerten Umschalter U für die Umschaltung zwischen modulierten und kompensierten Strom verbunden ist und dessen einer Eingang über den Kondensator Cmod an Masse E anliegt.
Die über die Verbindungsleitungen Ml , M2, .... , Mn zugeführten Messsignale liegen an den Eingängen eines in der Auswertevorrichtung A angeordneten, von der Steuereinrichtung ST gesteuerten Multiplexer MUX an, dessen Ausgang mit einem Analog- Digital-Konverter DAC (mit Messzeiten von ungefähr 5 msec, so dass Schwankungen der kapazitiven Koppelungs- bzw. Erdungs Verhältnisse des Benutzers sich kaum auswirken) verbunden ist.
Währen des Set-Up Prozesses ist es wichtig, dass alle aktiven Sensoren/ Kanäle Sl .. mit gleichen Teilern (gleiche Taktrate für modulierten und kompensierten Strom) betrieben werden, ebenso müssen alle aktiven Sensoren/ Kanäle Sl .. mit einer identischen ADC-Auflösung arbeiten. Die ADD-Frequenz darf während eines Scanvorgangs nicht verändert werden. Das Signal Noise Ratio (SNR- Verhältnis) sollte kleiner gleich 5 sein.
Das Prüfsignal ist ein modulierter Gleichstrom im Frequenzbereich zwischen 10 MHz und 14 MHz und unterschiedlicher Amplitude. Beispielsweise wird in jede Sensorfläche SF1, ... ein modulierter Strom (Prüfsignal) mit einer Frequenz von 12 MHz injiziert, während des Scanvorganges wird ein kompensierter Strom, geringer als der modulierte Strom appliziert. Für das Erkennen der aktivierten Sensorfläche Sl .. wird ein 16 Bit Analog-Digital-Konverter DAC angewendet. Die Signalstärke zur Erkennung liegt bei über 70% des Idealwertes.
Der Erkennungswert und - hysterese wird für jeden Kanal unabhängig und individuell eingestellt. Zuerst werden die ungeraden, dann die geraden
Sensorflächen eingestellt. Der Wert der Hysterese ist dauerhaft in der
Auswertevorrichtung A hinterlegt.
Vorzugsweise ist vorgesehen, dass die Messelektrode des Guardsensors GS die Sensorflächen SM1, ... in einem bestimmten Abstand umschließt. Nach dem Einschalten und ohne Aktivierung/Betätigung durch den Benutzer erfasst der Guardsensor GS die Umgebungsbedingungen aller aktiven Sensoren (Sl , ...), wodurch eine Veränderung der Umgebungsbedingungen detektiert und aufgrund dieser Daten die Nulllinie jeweils neu für veränderte Umgebungsbedingungen kalkuliert wird.
Die Vorteile der erfindungsgemäßen Bedien Vorrichtung sind:
- Kein Drücken oder mechanische Kraft zur Erkennung und Aktivierung der
Sensoren notwendig,
- Keine Limitierung der Sensorflächen innerhalb der mechanischen Parameter,
- Abstand zwischen den Sensorflächen ungefähr 20mm,
- Kleinste aktive Sensorfläche ungefähr 15 x 15mm,
- Aufbau der Leiterplatte LP erlaubt Anpassung und konkave und konvexe
Oberflächen,
- Sensoren arbeiten auch unter Bedienung mit nassen Fingern oder bei
kondensierter Metalloberfläche M. Zur Verdeutlichung des Prinzips der emndungsgemäßen Bedienvorrichtung sind in FIG. 1 die elektrischen Feldlinien EF und EFB eingezeichnet. Die Feldlinien EF zeigen den Luftkondensator gebildet aus aktiver Sensorfläche SM1 , ... (Plus-Pol) und Abschirmung AB (Minus-Pol) und die Feldlinien EFB den Luftkondensator gebildet ausgebildet aus aktiver Sensorfläche SM1 , ... (Plus-Pol) und Metallplatte M (Minus-Pol). Bei Berührung der Metalloberfläche M wird dann die
Körperkapazität C2 als zusätzliche in Serie liegende Kapazität hinzugeschaltet, was eine sprunghafte Veränderung der gemessenen Gesamtkapazität (am größten am Ort der Berührung) verursacht. Der modulierte Strom erzeugt das elektrische Feld in den Sensorelektroden SM1, ..., der Kondensator zwischen Sensorelektrode SM1, ... und Metalloberfläche M wird ebenfalls geladen. Der modulierte Strom lädt diesen Kondensator auf den Wert des Cmod Kondensators auf. Der
Kompensationsstrom entlädt den Luftkondensator auf einen Wert, welcher unter dem des Cmod Kondensators liegt.
Die Bedienung durch den Bediener erfolgt in der Regel durch Auflegen der Fingerkuppe auf die Metalloberfläche M über der markierten (leitfähiger Aufdruck oder dergleichen) aktiven Sensorfläche SM1 , ... (Touch behind metal).
Insbesondere erfolgt dies kraftlos und ohne Metallverformung oder-biegung. Im normalen Betriebsmodus, ohne Berührung der Metalloberfläche M haben der Kompensations- und Modulationsstrom die gleiche Zeit für das Laden und
Entladen des Luftkondensators. Wird die Metalloberfläche M berührt, so benötigt der Modulationsstrom eine wesentlich kürzere Ladezeit. Das bedeutet, dass der Kompensationsstrom auch früher geschaltet wird, und somit kann der
Kompensationsstrom den Luftkondensator nicht unter den Wert des Cmod
Kondensators entladen. Die Berührung wird detektiert. Der Analog -Digitalwandler ADC misst das verbliebene Potential. Die Schaltzeiten für beide Ströme werden durch den Wert des Guardsensors GS bestimmt. Sind auf der Metalloberfläche M Verschmutzungen oder es wirken Störsignale ein, so wird die Kapazität der Elektroden SM1 , ... angepasst. Eine SW-Routine ermittelt die Umgebungsbedingungen und ermittelt so die Werte für beide Ströme.
Falls der Bediener dennoch Kraft aufwenden sollte, gibt es aufgrund des Designs und konstruktiven Aufbaus der Bedienvorrichtung / des Moduls kein Übersprechen der Sensorflächen SM1, .. , da die benachbarten Sensoren während dieser Zeit auf Masse E gelegt sind.
Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten und beschriebenen
Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern umfasst auch alle im Sinne der
Erfindung gleichwirkenden Ausführungen. Für den Anwendungsfall
Haushaltsgerät, insbesondere Kühlgerät, kann die in einem offenen Gehäuse (d.h. ohne Gehäusedeckel, welches das Eindringen eines thermisch isolierenden
Schaummaterial verhindert; in der Zeichnung nicht dargestellt) angeordnete
Bedienvorrichtung / das Modul auf der Innenseite der Tür angeordnet und nach dem Ausschäumen in diesem Bereich festgehalten werden. Besondere Maßnahmen zur Abdichtung gegenüber Schwitzwasser oder korrosionsschützenden
Maßnahmen müssen nicht vorgenommen werden. Auch ein Verschmutzen der Sensoroberflächen mit zuckerhaltigen Getränken, verschiedenen Soßen, Mehl, Teig, verschiedene Öle, Putzmittel, Milchprodukte, was im Kühlschrank gelagert werden könnte oder verschiedene Böden und Unterlagen (Kachel, Linoleum, Beton) oder verschiedene Benutzer wirken sich auf die Berührungserkennung kaum aus. Weitere Anwendungsfälle können sein Elektroherd, Lüfter, u.a.
Ferner ist die Erfindung bislang auch noch nicht auf die im Patentanspruch 1 definierte Merkmalskombination beschränkt, sondern kann auch durch jede beliebige andere Kombination von bestimmten Merkmalen aller insgesamt offenbarten Einzelmerkmale definiert sein. Dies bedeutet, dass grundsätzlich praktisch jedes Einzelmerkmal des Patentanspruchs 1 weggelassen bzw. durch mindestens ein an anderer Stelle der Anmeldung offenbartes Einzelmerkmal ersetzt werden kann. Bezugszeichenliste:
A Auswertevorrichtung
AB Abschirmung
ADC Analog-Digital-Konverter
Cmod Kondensator
Cab Kondensator (Abschirmung)
D Abstandshalter (isolierendes Material)
DAC Analog-Digital-Konverter
DV Spannungsteiler
E Masse
F Berührung (Finger)
GS Guardsensor
KSQ Kompensationsstromquelle
L dritter Lage
LP Leiterplatte
LU Luftschicht
M Metallplatte
Ml, M2, ..., Mn Verbindungsleitung
MS Modulationsstromquelle
MUX Multiplexer
S1, S2,.. Sensoren
ST Steuereinrichtung
SM1, SM2,.. Sensorfläche (Messelektrode)
U Umschalter
VAB Verbindungsleitung (Abschirmung)
VGS Verbindungsleitung

Claims

Patentansprüche
1. Bedien Vorrichtung mit einem oder mehreren jeweils zwei Kondensatorplatten aufweisenden kapazitiven Sensoren, welche mit einer Auswertevorrichtung für die Auswertung der Änderung der Koppelkapazität bei sich nähernden oder die Bedien Vorrichtung berührendem Objekt verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoren (Sl , ...) als Luftkondensatoren
ausgestaltet sind, welche eine allen Sensoren (Sl , ...) gemeinsame
Metallplatte (M) als Bedieneroberfläche und welche als Messelektrode jeweils eine im Abstand auf der ersten Lage einer mehrlagigen Leiterplatte (LP) zueinander angeordnete Sensorfläche (SMl, ..) aufweisen, dass zwischen der Metallplatte (M) und erster Lage der Leiterplatte (LP) eine Luftschicht (LU) bestimmter Dicke ausgestaltet ist, wobei dieser Abstand durch mehrere im Abstand zueinander angeordnete Abstandshalter aus isolierendem Material (D) bestimmt wird, dass zwischen dritter Lage (L), welche bestückt ist, und erster Lage der Leiterplatte (LP) eine Abschirmung (AB) angeordnet ist, dass ein allen Sensoren (Sl , ...) gemeinsamer Guardsensor (GS) vorgesehen ist, welcher über eine Verbindungsleitung (VGS) mit einer in der
Auswertevorrichtung (A) angeordneten Steuereinrichtung (ST) verbunden ist, dass zur Einspeisung eines Prüf Signals alle Messelektroden (SMl, ...) mit einer gemeinsamen Modulationsstromquelle (MSQ) oder einer gemeinsamen Kompensationsstromquelle (KSQ) in Verbindung stehen und dass bei
Berührung (F) der Metallplatte (M) durch einen Bediener, wobei dessen Kapazität zwischen Erde (E) und Metallplatte (M) in Serie geschaltet ist, das jeweilige Messsignal über eine Verbindungsleitung (Ml, M2, .... , Mn) der Aus werteschaltung (A) zugeführt wird.
2. Bedien Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die
Sensorflächen (SMl, ..) zeilenweise angeordnet sind und dass nach dem Anlegen der Spannung und Betrieosbereitschaft die Steuereinrichtung (ST) zunächst in einem ersten Messzyklus alle ungeradzahligen Sensorflächen (SM1, ..) und dann alle geradzahligen Sensorflächen abfragt, wobei während des Abtastvorgangs inaktive Sensorflächen mit der Abschirmung (AB) verbunden sind.
3. Bedien Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 2,
dadurch gekennzeichnet, dass die Auswertevorrichtung (A) einen
Spannungsteiler (DV) aufweist, dessen Ausgang mit einem von der
Steuereinrichtung (ST) gesteuerten Umschalter (U) für die Umschaltung zwischen modulierten und kompensierten Strom verbunden ist und dessen einer Eingang über einen Kondensator (Cmod) an Masse (E) anliegt.
4. Bedien Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, dass die Messelektrode des Guardsensors (GS) die Sensorflächen (SM1, ..) in einem bestimmten Abstand umschließt.
5. Bedien Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, dass die über die Verbindungsleitungen (Ml, M2, .... , Mn) zugeführten Messsignale an den Eingängen eines in der
Auswertevorrichtung (A) angeordneten, von der Steuereinrichtung (ST) gesteuerten Multiplexer (MUX) anliegen, dessen Ausgang mit einem Analog - Digital-Konverter (DAC) verbunden ist.
6. Bedien Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet, dass während der Messzyklen ein kompensierter Strom geringerer Amplitude als der modulierte Strom eingespeist wird.
7. Bedien Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet, dass mittels Steuereinrichtung (ST) und Kompensationsstromquelle (KSQ) der Erkennungswert und - hysterese für jeden einzelnen Sensoren (Sl , ...) eingestellt und der jeweilige Messwert als Referenzwert abgespeichert wird, wodurch im Messzyklus unterschiedliche Empfindlichkeiten der einzelnen Sensoren (Sl , ...) berücksichtigt und
Mehrdeutigkeiten weitgehend vermieden werden.
8. Bedien Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Einschalten und ohne
Aktivierung/Betätigung durch den Benutzer der Guardsensor (GS) die
Umgebungsbedingungen aller aktiven Sensoren (Sl, ...) erfasst, wodurch eine Veränderung der Umgebungsbedingungen detektiert und aufgrund dieser Daten die Nulllinie jeweils neu für veränderte Umgebungsbedingungen kalkuliert wird.
9. Bedien Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8,
dadurch gekennzeichnet, dass die Abschirmung (AB) über eine
Verbindungsleitung (VAB) mit der Auswerteschaltung (A) verbunden ist, wobei die Abschirmung (AB) über einen Kondensator (Cab) mit Masse (E) verbunden ist.
10. Bedienvorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9,
dadurch gekennzeichnet, dass die Leiterplatte (LP) als flexible Leiterplatte ausgestaltet ist.
11. Bedien Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 10,
dadurch gekennzeichnet, dass das Prüfsignal ein modulierter Gleichstrom im Frequenzbereich zwischen 10 MHz und 14 MHz und unterschiedlicher Amplitude ist.
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