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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Eingabevorrichtung für ein elektronisches Haushaltsgerät, sowie ein elektronisches Haushaltsgerät mit wenigstens einer solchen Eingabevorrichtung.
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In vielen elektrischen bzw. elektronischen Geräten, insbesondere auch in Haushaltsgeräten wie Herden, Kochfeldern, Mikrowellenöfen, Geschirrspülern, Waschmaschinen, Wäschetrocknern, Kühl- und/oder Gefrierschränken und dergleichen, werden häufig berührungs- und/oder annäherungsempfindliche Eingabevorrichtungen bzw. Berührungs- oder Annäherungsschalter eingesetzt, die durch ein einfaches Berühren oder Annähern durch einen Benutzerfinger zum Beispiel einen bestimmten Vorgang auslösen und/oder eine Geräteeinstellung ändern („Touch Control“). Bei solchen berührungs- und/oder annäherungsempfindlichen Eingabevorrichtungen werden häufig kapazitive Sensorelemente und Sensorschaltungen eingesetzt.
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Eingabevorrichtungen in der Art eines Drehknopfes, die kapazitive Sensorelemente und Sensorschaltungen verwenden, sind zum Beispiel aus der
US 2006/0158041 A1 und der
US 2009/0009491 A1 bekannt.
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Die
US 5,844,204 A zeigt ein Bügeleisen, in dessen Griff zwei elektrische Kontakte vorhanden sind, die elektrisch voneinander isoliert sind und die mit zwei unterschiedlichen Potenzialen einer elektronischen Detektorschaltung verbunden sind. Greift ein Benutzer das Bügeleisen mit seiner Hand an diesem Griff, werden die beiden Kontakte über die Hand kurzgeschlossen oder geerdet, wodurch von der Detektorschaltung ein elektrisches Signal erzeugt wird. Die Detektorschaltung kann so erfassen, ob das Bügeleisen von einem Benutzer gegriffen ist, und ggf. eine vorgegebene Funktion auslösen oder freischalten.
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Es ist die Aufgabe der Erfindung, eine verbesserte Eingabevorrichtung für elektronische Haushaltsgeräte mit elektromagnetischer Verträglichkeit (EMV) zu schaffen.
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Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Eingabevorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Besonders bevorzugte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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Die Eingabevorrichtung der Erfindung weist einen elektrisch nicht-leitfähigen Träger sowie wenigstens eine erste Messelektrode aus einem elektrisch leitfähigen Material und wenigstens eine zweite Messelektrode aus einem elektrisch leitfähigen Material, die elektrisch voneinander isoliert an dem Träger angeordnet sind und dem Benutzer gegenüber elektrisch isoliert sind, auf. Die wenigstens eine erste Messelektrode und die wenigstens eine zweite Messelektrode weisen im nicht-betätigten Ausgangszustand der Eingabevorrichtung unterschiedliche elektrische Potenziale auf und sind durch eine Betätigung der Eingabevorrichtung, bei der die wenigstens eine erste Messelektrode relativ zur wenigstens einen zweiten Messelektrode bewegbar ist, elektrisch leitend miteinander verbindbar. Eine Sensorschaltung ist vorgesehen, um eine Potenzialveränderung der wenigstens einen ersten Messelektrode und/oder der wenigstens einen zweiten Messelektrode zu erfassen.
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Bei einer derart ausgestalteten Eingabevorrichtung liegen die ersten und zweiten Messelektroden auf unterschiedlichen elektrischen Potenzialen und können durch eine Betätigung der Eingabevorrichtung elektrisch leitend miteinander verbunden und damit kurzgeschlossen werden. Eine dabei erzeugte Potenzialveränderung der ersten und/oder zweiten Messelektroden kann von der Sensorschaltung erfasst werden, um daraus auf eine Betätigung der Eingabevorrichtung zu schließen. Die Veränderung elektrischer Potenziale oder Potenzialdifferenzen ist im Vergleich zu Kapazitätsänderungen bei herkömmlichen berührungs- und/oder annäherungsempfindlichen Eingabevorrichtungen mit kapazitiven Sensorelementen wesentlich unempfindlicher gegenüber (inneren und äußeren) elektrischen und elektromagnetischen Einflüssen. Die Eingabevorrichtung der Erfindung besitzt somit eine deutlich verbesserte elektromagnetische Verträglichkeit (EMV), ohne dass hierzu besondere technische Maßnahmen (z.B. Abschirmungen, höherwertige Bauteile, etc.) erforderlich sind. Der Vorteil der verbesserten EMV kann mit einfachen Komponenten und einem einfachen Aufbau erzielt werden. Dennoch kann eine sehr zuverlässige Funktionsweise der Eingabevorrichtung erreicht werden.
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Der Träger soll in diesem Zusammenhang eine strukturelle Komponente bezeichnen, die geeignet ist, die ersten und zweiten Messelektroden an vorbestimmten Positionen anzuordnen. Größe und Form des Trägers bestimmen dabei vorzugsweise auch die Größe und die Form / das Design der Eingabevorrichtung oder zumindest ihres Bedienabschnitts. Je nach Ausgestaltung des Trägers enthält die Eingabevorrichtung vorzugsweise einen Bedienabschnitt in Form eines Drehknopfes, eines Türgriffes, eines Schiebereglers, einer Drucktastenanordnung oder dergleichen. Der Träger ist aus einem elektrisch isolierenden Material gefertigt oder mit einer elektrisch isolierenden Beschichtung versehen. Der Träger ist vorzugsweise aus einem Kunststoffmaterial hergestellt. Der Träger kann ein- oder mehrteilig ausgestaltet sein. Die ersten und zweiten Messelektroden sind vorzugsweise an dem Träger befestigt (dauerhaft oder lösbar).
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Unter einer Messelektrode soll in diesem Zusammenhang eine strukturelle Komponente verstanden werden, die eine Messfläche oder Kontaktfläche (grundsätzlich beliebiger Gestalt und Größe) definiert. Die Messelektroden sind aus einem elektrisch leitfähigen Material gefertigt, vorzugsweise aus einem Metall oder einem elektrisch leitfähigen Kunststoffmaterial. Die Messelektroden sind vorzugsweise plattenförmig ausgestaltet, wahlweise bzw. je nach Form des Trägers im Wesentlichen plan oder ein- oder mehrfach gekrümmt, oder blockartig ausgestaltet.
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Die ersten und zweiten Messelektroden liegen im nicht-betätigten Ausgangszustand der Eingabevorrichtung auf unterschiedlichen elektrischen Potenzialen. Vorzugsweise sind die ersten und zweiten Messelektroden elektrisch voneinander getrennt und mit unterschiedlichen Polen einer Gleichspannungsquelle oder mit unterschiedlichen Gleichspannungsquellen verbunden. Die Potenzialdifferenz(en) liegt/liegen vorzugsweise im Bereich weniger Volt.
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Durch eine Betätigung der Eingabevorrichtung können die ersten und zweiten Messelektroden elektrisch leitend miteinander verbunden werden. Durch ein solches Kurzschließen der Messelektroden gleichen sich deren Potenziale an, d.h. verändern sich die elektrischen Potenziale der Messelektroden und die elektrische Potenzialdifferenz zwischen den Messelektroden. Die Betätigung der Eingabevorrichtung erfolgt vorzugsweise durch ein Berühren der Eingabevorrichtung, durch Ausüben eines Drucks auf die Eingabevorrichtung, durch Bewegen eines Teils der Eingabevorrichtung relativ zu einem anderen Teil der Eingabevorrichtung oder eine Kombination solcher Vorgänge.
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Die Sensorschaltung kann vorzugsweise Veränderungen der elektrischen Potenziale der ersten Messelektroden, der zweiten Messelektroden, der ersten und zweiten Messelektroden oder der elektrischen Potenzialdifferenzen zwischen den ersten und zweiten Messelektroden erfassen. Diese Erfassung kann direkt oder indirekt erfolgen. So ist die Sensorschaltung vorzugsweise ausgestaltet, um wenigstens eine Messgröße zu erfassen, die ausgewählt ist aus einer Potenzialdifferenz, einem Widerstand, einem Stromfluss, einer zeitlichen Veränderung einer Potenzialdifferenz, einer zeitlichen Veränderung eines Widerstandes und einer zeitlichen Veränderung eines Stromflusses zwischen der wenigstens einen ersten Messelektrode und der wenigstens einen zweiten Messelektrode. Die Sensorschaltung ist vorzugsweise im oder am Träger angeordnet. Die Sensorschaltung bildet vorzugsweise mit dem Träger und den Messelektroden eine Baueinheit. Die Sensorschaltung ist drahtlos oder kabelgebunden mit einer Auswerteelektronik und/oder einer Steuerung zum Beispiel eines Haushaltsgerätes verbunden. Die Sensorschaltung selbst erfasst vorzugsweise nur die Messwerte der Potenzialveränderungen, für die weitere Auswertung ist vorzugsweise eine separate Auswerteelektronik vorgesehen, welche vorzugsweise mit einer Steuerung zum Beispiel des Haushaltsgerätes verbunden oder in eine solche integriert ist.
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In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung weist die Sensorschaltung einen Spannungsteiler mit einer Serienschaltung aus einem festen Widerstand und einem variablen Widerstand auf, wobei der variable Widerstand einen durch eine Betätigung der Eingabevorrichtung veränderbaren Widerstandswert hat. Im nicht-betätigten Ausgangszustand der Eingabevorrichtung hat der variable Widerstand vorzugsweise einen Widerstandswert gegen Unendlich (elektrisch isoliert). Bei einer Betätigung der Eingabevorrichtung kann der variable Widerstandswert vorzugsweise bis in einen Bereich von nur wenigen MΩ oder sogar nur wenigen kΩ absinken.
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In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung sind wenigstens zwei erste Messelektroden und/oder wenigstens zwei zweite Messelektroden vorgesehen. Die ersten und die zweiten Messelektroden können dabei in gleichen oder in unterschiedlichen Anzahlen vorhanden sein. Die ersten Messelektroden sind dann sowohl untereinander als auch gegenüber den zweiten Messelektroden elektrisch isoliert, und die zweiten Messelektroden sind dann sowohl untereinander als auch gegenüber den ersten Messelektroden elektrisch isoliert. Im Fall von mehreren ersten Messelektroden können diese zueinander gleiche oder unterschiedliche Potenziale aufweisen; im Fall von mehreren zweiten Messelektroden können diese zueinander gleiche oder unterschiedliche Potenziale aufweisen. Insgesamt können die mehreren ersten und/oder zweiten Messelektroden somit zwei oder mehr unterschiedliche Potenziale aufweisen. Die Anzahlen der ersten und zweiten Messelektroden hängen insbesondere von der Form und der Größe des Trägers und der gewünschten Messgenauigkeit der Eingabevorrichtung ab.
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Vorzugsweise ist die Sensorschaltung ausgestaltet, um Potenzialveränderungen an mehreren Paaren aus einer der ersten Messelektroden und einer der zweiten Messelektroden zeitlich nacheinander (zum Beispiel im Multiplexverfahren) oder parallel (zum Beispiel durch eine entsprechend große Anzahl von Sensorschaltungszweigen) zu erfassen.
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Gemäß der Erfindung sind die wenigstens eine erste Messelektrode und die wenigstens eine zweite Messelektrode dem Benutzer gegenüber elektrisch isoliert und ist die wenigstens eine erste Messelektrode bei einer Betätigung der Eingabevorrichtung relativ zur wenigstens einen zweiten Messelektrode bewegbar. Die Messelektroden, die im nicht-betätigten Ausgangszustand der Eingabevorrichtung auf unterschiedlichen elektrischen Potenzialen liegen, können durch eine Relativbewegung der wenigstens einen ersten Messelektrode kurzgeschlossen werden. Der Widerstandswert des oben genannten variablen Widerstandes der Sensorschaltung wird in diesem Fall bei einer Betätigung der Eingabevorrichtung durch die aufgrund der Relativbewegung der Messelektroden zueinander veränderten örtlichen Gegebenheiten bestimmt.
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Vorzugsweise ist bei einer Betätigung der Eingabevorrichtung ein Abstand zwischen der wenigstens einen ersten Messelektrode und der wenigstens einen zweiten Messelektrode veränderbar. Ein reduzierter Abstand hat üblicherweise einen reduzierten Widerstandswert zur Folge, der von der Sensorschaltung erfasst werden kann.
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In einer bevorzugten Ausführungsvariante sind wenigstens zwei zweite Messelektroden vorgesehen und ist die (genau) eine erste Messelektrode kreisringförmig ausgestaltet und die wenigstens zwei zweiten Messelektroden umschließend angeordnet. Dabei ist die eine erste Messelektrode vorzugsweise relativ zu den wenigstens zwei zweiten Messelektroden in ihrer Umfangsrichtung drehbar.
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In einer noch weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung sind die wenigstens eine erste Messelektrode und/oder die wenigstens eine zweite Messelektrode entlang eines Kreises oder eines Kreisbogens hintereinander angeordnet. In einer anderen bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung sind die wenigstens eine erste Messelektrode und/oder die wenigstens eine zweite Messelektrode im Wesentlichen geradlinig hintereinander angeordnet.
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Gegenstand der Erfindung ist auch ein elektronisches Haushaltsgerät mit wenigstens einer oben beschriebenen Eingabevorrichtung der Erfindung. Bei dem Haushaltsgerät handelt es sich vorzugsweise um ein Wäschebehandlungsgerät (z.B. Waschmaschine, Wäschetrockner, etc.), eine Geschirrspülmaschine, ein Kochgerät (z.B. Kochfeld, Herd, Mikrowellenofen, etc.), ein Kühl- und/oder Gefriergerät oder dergleichen. Im Fall von mehreren Eingabevorrichtungen der Erfindung können diese gleichartig oder unterschiedlich zueinander ausgestaltet sein.
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Obige sowie weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter, nicht-einschränkender Ausführungsbeispiele anhand der beiliegenden Zeichnung besser verständlich. Darin zeigen, größtenteils schematisch:
- 1A eine Querschnittsansicht einer Eingabevorrichtung für ein elektronisches Haushaltsgerät;
- 1 B eine Schemadraufsicht der Eingabevorrichtung von 1A;
- 2 eine Darstellung einer Sensorschaltung mit Einfeldauswertung für die Eingabevorrichtung von 1;
- 3 eine Darstellung einer Sensorschaltung mit Mehrfeldauswertung für die Eingabevorrichtung von 1;
- 4 eine Seitenansicht einer anderen Eingabevorrichtung für ein elektronisches Haushaltsgerät; und
- 5 eine Schemadraufsicht einer Eingabevorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.
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Anhand der 1 bis 3 wird nun das Grundprinzip der Sensorschaltung für eine erfindungsgemäße Eingabevorrichtung am Beispiel eines anderen berührungsempfindlichen Drehknopfes näher erläutert.
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Der Drehknopf ist zum Beispiel an einer Bedienblende 10 eines elektronischen Haushaltsgerätes angebracht. Der Drehknopf weist einen Träger 12 aus einem elektrisch nicht-leitfähigen Kunststoffmaterial auf, der die Form und die Größe des Drehknopfes vorgibt (vgl. 1A). An der im Wesentlichen zylindrischen Außenumfangsfläche stellt der Drehknopf einen Bedienabschnitt bereit, in/an dem mehrere erste Messelektroden 14 und mehrere zweite Messelektroden 16 angeordnet und an dem Träger 12 befestigt sind.
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Wie in 1A veranschaulicht, sind in diesem Beispiel insgesamt fünf erste Messelektroden 14 und fünf zweite Messelektroden 16 abwechselnd hintereinander entlang eines Kreisringes angeordnet. Die Messelektroden 14, 16 sind jeweils aus einem elektrisch leitfähigen Material (z.B. Metall, elektrisch leitfähiger Kunststoff) gefertigt und durch elektrische Isolierungen 18 voneinander getrennt. Die Messelektroden 14, 16 können beispielsweise in Taschen oder Ausnehmungen des Trägers 12 aufgenommen sein, sodass die Wände zwischen den Ausnehmungen die Isolierungen 18 bilden.
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Die ersten Messelektroden 14 haben jeweils ein erstes elektrisches Potenzial, und die zweiten Messelektroden haben jeweils ein zweites elektrisches Potenzial, welches von dem ersten elektrischen Potenzial verschieden ist. Die Potenzialdifferenz zwischen dem ersten und dem zweiten elektrischen Potenzial und damit zwischen den ersten und den zweiten Messelektroden 14, 16 liegt beispielsweise in der Größenordnung von 1,5 V bis 5 V, sie beträgt zum Beispiel etwa 3,3 V. Die unterschiedlichen elektrischen Potenziale der ersten und zweiten Messelektroden 14, 16 können somit zum Beispiel durch eine Gleichspannungsquelle 101 in Form einfacher Batterien bereitgestellt werden (vgl. 2).
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Wie in 1B angedeutet, sind die ersten und zweiten Messelektroden 14, 16 paarweise einander gegenüberliegend angeordnet, sodass sie von einem Benutzer mit zwei Fingern 22a, 22b einer Hand gleichzeitig kontaktiert werden können. Durch eine solche Betätigung der Eingabevorrichtung werden die ersten und zweiten Messelektroden 14, 16 eines Messelektrodenpaares über die Hand des Benutzers kurzgeschlossen, was von einer Sensorschaltung 20 zwischen den ersten und zweiten Messelektroden 14, 16 erfasst werden kann.
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Die ersten und zweiten Messelektroden 14, 16 sind über eine Sensorschaltung 20 mit einer entsprechenden Anzahl von Schaltungszweigen paarweise miteinander verschaltet und auf die unterschiedlichen elektrischen Potenziale gelegt, wie in 1A und 1B angedeutet.
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Ein möglicher Aufbau einer solchen Sensorschaltung 20 für einen Schaltungszweig zwischen einer ersten Messelektrode 14 und einer zweiten Messelektrode 16 ist in 2 dargestellt.
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Die Sensorschaltung 20 enthält eine Gleichspannungsquelle 201 (z.B. Batterie), welche einerseits mit der ersten Messelektrode 14 elektrisch leitend verbunden ist und andererseits über einen festen Widerstand 202 mit der zweiten Messelektrode 16 elektrisch leitend verbunden ist. Parallel zum festen Widerstand 202 ist ein Spannungsmessgerät (z.B. Voltmeter) 204 geschaltet, mit welchem der Spannungsabfall über dem festen Widerstand 202 erfasst werden kann.
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Im nicht-betätigten Ausgangszustand der Eingabevorrichtung liegen die beiden elektrisch voneinander isolierten Messelektroden 14, 16 auf unterschiedlichen elektrischen Potenzialen, welche durch die Gleichspannungsquelle 201 vorgegeben sind. Bei einer Betätigung der Eingabevorrichtung in der in 1B veranschaulichten Weise werden die beiden Messelektroden 14, 16 über die den Drehknopf berührenden Finger 22a, 22b eines Benutzers kurzgeschlossen, sodass sich ein geschlossener Stromkreis bildet, über den sich die elektrischen Potenziale der beiden Messelektroden 14, 16 angleichen können.
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Wie in 2 dargestellt, weist die Sensorschaltung 20 bei einer Betätigung der Eingabevorrichtung einen Spannungsteiler auf, der aus dem genannten festen Widerstand 202 und einem weiteren, variablen Widerstand 203 gebildet ist. Der Widerstandswert des variablen Widerstandes 203 geht im nicht-betätigten Ausgangszustand der Eingabevorrichtung, d.h. ohne Berührung durch die Finger 22a, 22b, gegen Unendlich. Bei einer Kontaktierung der Messelektroden 14, 16 wie in 1B reduziert sich der Widerstandswert des variablen Widerstandes 203 zum Beispiel auf etwa 200 kΩ bis etwa 1,5 MΩ (je nach Zustand der Hand des Benutzers).
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Über dem festen Widerstand 202, der beispielsweise einen Widerstandswert von etwa 10 MΩ hat, fällt dann durch den im geschlossenen Stromkreis entstehenden Stromfluss I von etwa 0,5 - 0,6 µA eine Spannung im Bereich bis etwa 3,2 V ab, welche durch das Voltmeter 204 erfasst werden kann.
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In einer Ausführungsvariante kann die Sensorschaltung 20 fünf solcher Schaltungszweige enthalten, die jeweils ein Paar einander gegenüberliegender erster und zweiter Messelektroden 14, 16 miteinander verschalten. Die Sensorschaltung 20 kann auf diese Weise die möglichen Potenzialveränderungen an den verschiedenen Paaren erster und zweiter Messelektroden zeitlich parallel erfassen.
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3 zeigt eine andere Ausführungsvariante der Sensorschaltung 20, mit welcher die möglichen Potenzialveränderungen an den verschiedenen Paaren erster und zweiter Messelektroden 14, 16 im Multiplexverfahren zeitlich nacheinander erfasst werden können.
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Die Sensorschaltung von 3 weist wie die Sensorschaltung von 2 eine Gleichspannungsquelle 201, einen festen Widerstand 202 und ein Voltmeter 204 auf. Die mehreren Paare von ersten Messelektroden 14 und zweiten Messelektroden 16 sind parallel zueinander geschaltet, wobei ein erster Pol der Gleichspannungsquelle 201 jeweils über ein erstes Schaltelement 205 mit einer der ersten Messelektroden 14 verbindbar ist und ein zweiter Pol der Gleichspannungsquelle 202 jeweils über den festen Widerstand 202 und ein zweites Schaltelement 206 mit einer der zweiten Messelektroden 16 verbindbar ist. Durch Schließen der ersten und zweiten Schaltelemente 205, 206 können die variablen Widerstände 203 zwischen den ersten und zweiten Messelektroden 14, 16 nacheinander erfasst werden.
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In der Ausführungsvariante von 3 können dabei nicht nur die variablen Widerstände 203 zwischen einander gegenüberliegenden ersten und zweiten Messelektroden 14, 16 erfasst werden, sondern grundsätzlich alle möglichen Kombinationen zwischen einer der ersten Messelektroden 14 und einer der zweiten Messelektroden 16. Alternativ besteht auch die Möglichkeit, die ersten Schaltelemente 205 oder die zweiten Schaltelemente 206 wegzulassen, um nur die variablen Widerstände 203 zwischen einander gegenüberliegenden Paaren erster und zweiter Messelektroden zu erfassen.
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Mit Hilfe der beschriebenen Anordnung von ersten und zweiten Messelektroden 14, 16 und der beschriebenen Sensorschaltung 20 kann an dem Drehknopf die Position der Berührung durch die Finger 22a, 22b des Benutzers erkannt werden und zum Beispiel ein entsprechendes Wasch- oder Kochprogramm ausgewählt werden. Darüber hinaus besteht auch die Möglichkeit, eine Drehbewegung der Finger 22a, 22b um den Drehknopf herum zu erkennen (z.B. durch eine zeitliche Abfolge von Potenzialveränderungen an verschiedenen Messelektrodenpaaren), um zum Beispiel eine Veränderung eines eingestellten Parameters eines Wasch- oder Kochprogramms vorzunehmen. Dabei können grundsätzlich sowohl absolute Drehstellungen der Finger als auch relative Drehbewegungen erkannt werden. Je mehr erste und zweite Messelektroden 14, 16 an dem Drehknopf vorgesehen sind, umso größer können die Genauigkeit und die Vielfältigkeit der Eingabebetätigungen an dem Drehknopf werden.
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In dem Beispiel von 1 und 3 liegen alle ersten Messelektroden 14 auf dem gleichen ersten elektrischen Potenzial und liegen alle zweiten Messelektroden 16 auf dem gleichen zweiten elektrischen Potenzial. Es ist allerdings auch möglich, die mehreren ersten Messelektroden 14 auf unterschiedliche elektrische Potenziale zu setzen und/oder die mehreren zweiten Messelektroden 16 auf unterschiedliche elektrische Potenziale zu setzen. In einer solchen Ausführungsvariante sind ggf. mehrere Gleichspannungsquellen vorgesehen, um die mehr als zwei unterschiedlichen Potenziale bereitzustellen.
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In dem Beispiel von 1 und 3 enthält die Sensorschaltung 20 ein Voltmeter 204 zur Spannungserfassung. Alternativ kann die Sensorschaltung auch mehrere Voltmeter zur Spannungserfassung, ein oder mehrere Amperemeter zur Stromerfassung, ein oder mehrere Messgeräte zur Widerstandsmessung oder Kombinationen der genannten Möglichkeiten aufweisen. Insbesondere können die Veränderungen der Potenziale oder Potenzialdifferenzen entweder direkt über Spannungsmessungen oder indirekt über die Messungen anderer elektrischer Größen erfasst werden.
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Bezug nehmend auf 4 wird nun ein anderes Beispiel einer Eingabevorrichtung für ein elektronisches Haushaltsgerät näher beschrieben.
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In diesem Beispiel ist die Eingabevorrichtung in der Art eines Türgriffes ausgestaltet. Der elektrisch nicht-leitfähige Träger 12 ist entsprechend geformt und dimensioniert.
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An einer der Tür 24 abgewandten Außenseite des Trägers 12 sind mehrere (hier: drei) erste Messelektroden 14a, 14b angeordnet. An einer der Tür zugewandten Innenseite des Trägers 12 sind mehrere (hier: drei) zweite Messelektroden 16a, 16b) angeordnet. Wie im ersten Beispiel liegen die ersten und zweiten Messelektroden 14a, 14b, 16a, 16b für den Benutzer frei, sodass sie vom Benutzer, wenn er/sie den Türgriff mit seiner/ihrer Hand umgreift, direkt kontaktiert werden können.
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Die ersten Messelektroden 14a, 14b sind im Wesentlichen geradlinig hintereinander angeordnet, und die zweiten Messelektroden 16a, 16b sind im Wesentlichen geradlinig hintereinander angeordnet. Außerdem liegen die ersten und zweiten Messelektroden 14a-16a, 14b-16b einander paarweise gegenüber. Die ersten Messelektroden 14a, 14b sind durch Isolierungen 18a voneinander elektrisch isoliert, die zweiten Messelektroden 16a, 16b sind durch Isolierungen 18b voneinander elektrisch isoliert, und die ersten Messelektroden 14a, 14b sind von den zweiten Messelektroden 16a, 16b durch Isolierungen 18c elektrisch isoliert. Die verschiedenen Isolierungen 18a, 18b, 18c können zum Beispiel durch Rippen aus einem elektrisch leitfähigen Material gebildet sein, die an dem Träger 12 angebracht oder integral mit diesem ausgebildet sind.
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Wie durch die Bezugsziffern in 4 angedeutet, liegen die mehreren ersten Messelektroden 14a, 14b auf unterschiedlichen Potenzialen und liegen die mehreren zweiten Messelektroden 16a, 16b auf unterschiedlichen Potenzialen. Außerdem liegen die ersten und zweiten Messelektroden eines einander gegenüberliegenden Paares auf unterschiedlichen Potenzialen. Im speziellen Beispiel von 4 liegen die zwei äußeren ersten Messelektroden 14a und die eine innere zweite Messelektrode 16b auf einem ersten elektrischen Potenzial und liegen die eine innere erste Messelektrode 14b und die zwei äußeren zweiten Messelektroden 16a auf einem zweiten elektrischen Potenzial. In diesem Fall können die elektrischen Potenziale aller ersten und zweiten Messelektroden durch eine einzige Gleichspannungsquelle 201 in der Sensorschaltung 20 bereitgestellt werden.
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Bezug nehmend auf 5 wird nun ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Eingabevorrichtung näher beschrieben.
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Der (nicht dargestellte) Träger ist in diesem Fall zur Ausgestaltung eines Drehknopfes ausgebildet. Es ist eine kreisringförmige erste Messelektrode 14 vorgesehen, welche auf ihrer dem Benutzer zugewandten Außenseite mit einer elektrischen Isolierung 26 zum Beispiel aus einem Elastomer versehen ist.
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Konzentrisch zu dieser ersten Messelektrode 14 ist eine Anordnung von in diesem Fall vier zweiten Messelektroden 16a, 16b vorgesehen. Die zweiten Messelektroden 16a, 16b sind jeweils kreissegmentförmig ausgebildet und bilden gemeinsam eine kreisförmige Messelektrodenanordnung. Die erste Messelektrode 14 schließt diese Messelektrodenanordnung 16a, 16b ein.
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Die zweiten Messelektroden 16a, 16b sind von der ersten Messelektrode 14 durch eine Isolierung 18c beabstandet, welche beispielsweise als einfacher Luftspalt oder aus einem flexiblen Elastomer ausgestaltet sein kann. Außerdem sind die vier zweiten Messelektroden 16a, 16b zueinander durch eine weitere Isolierung 18b elektrisch voneinander getrennt.
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Im nicht-betätigten Ausgangszustand der Eingabevorrichtung liegt die erste Messelektrode 14 auf einem ersten elektrischen Potenzial, liegen die zwei zweiten Messelektroden 16a auf einem zweiten elektrischen Potenzial, und liegen die zwei zweiten Messelektroden 16b auf einem dritten elektrischen Potenzial. Die zweiten Messelektroden 16a, 16b mit unterschiedlichen Potenzialen sind dabei abwechselnd zueinander angeordnet.
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Drückt ein Benutzer an einer Stelle von außen auf den Drehknopf (im Wesentlichen radiale Druckbelastung), so werden die äußere Isolierung 26 und die erste Messelektrode 14 in diesem Bereich radial nach innen gedrückt. Hierdurch verringert sich der Abstand zwischen der ersten Messelektrode 14 und der jeweiligen gegenüberliegenden zweiten Messelektrode 16a, 16b, sodass sich der variable Widerstand 203 zwischen diesen Messelektroden entsprechend reduziert. Ein dadurch bewirkter Potenzialausgleich zwischen diesen Messelektroden wird durch die Sensorschaltung 20 erkannt.
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Je mehr zweite Messelektroden 16a, 16b vorgesehen sind, umso genauer wird die Winkelerkennung bei der Betätigung des Drehknopfes.
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Soll neben einer solchen Winkelerkennung auch eine Rotationsbetätigung des Drehknopfes erfassbar sein, so können beispielsweise die zweiten Messelektroden 16a, 16b ortsfest am Träger 12 angebracht werden, während die erste Messelektrode 14 mit der Isolierung 26 um die zweite Messelektrodenanordnung herum drehbar ist. Wird bei einer Betätigung des Drehknopfes von außen eine Druckkraft aufgebracht, so verringert sich der Abstand zwischen ersten und zweiten Messelektroden 14, 16a, 16b in einem Bereich. Beim Drehen des Drehknopfes und damit der ersten Messelektrode 14 verändert sich die Position dieses geringeren Abstandes zwischen ersten und zweiten Messelektroden 14, 16a, 16b, was durch die Sensorschaltung 20 erkannt werden kann. Der Luftspalt 18c dient in diesem Fall als eine Art Lager oder Reibschicht zwischen den Messelektroden.
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Im Übrigen entspricht dieses Ausführungsbeispiel den obigen Beispielen der 1 bis 4.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Bedienblende
- 12
- Träger
- 14
- erste Messelektrode(n)
- 14a
- erste Messelektrode(n)
- 14b
- erste Messelektrode(n)
- 16
- zweite Messelektrode(n)
- 16a
- zweite Messelektrode(n)
- 16b
- zweite Messelektrode(n)
- 18
- Isolierung
- 18a
- Isolierung
- 18b
- Isolierung
- 18c
- Isolierung
- 20
- Auswerteschaltung
- 22a
- erster Finger
- 22b
- zweiter Finger
- 24
- Tür
- 26
- Isolator
- 201
- Gleichspannungsquelle
- 202
- fester Widerstand
- 203
- variabler Widerstand
- 204
- Spannungsmessgerät, Voltmeter
- 205
- erste Schaltelemente
- 206
- zweite Schaltelemente
