DE10342006C5

DE10342006C5 - Bedienvorrichtung

Info

Publication number: DE10342006C5
Application number: DE2003142006
Authority: DE
Inventors: Lutz Dr. Ose
Original assignee: EGO Elektro Geratebau GmbH
Current assignee: EGO Elektro Geratebau GmbH
Priority date: 2003-09-04
Filing date: 2003-09-04
Publication date: 2008-12-11
Anticipated expiration: 2023-09-05
Also published as: DE10342006B4; DE10342006A1

Abstract

Bedienvorrichtung (111), vorzugsweise für ein Elektrogerät wie beispielsweise ein Elektrokochgerät, mit einer auslösenden Bedienfläche (115), auf welche ein Finger oder Körperteil gelegt wird zur Bedienung durch Auslösung eines Signals, wobei ein Sender (120) Schall-Impulse gegen die Bedienfläche (115) sendet und ein Empfänger (122) die abgestrahlten bzw. reflektierten Signale empfängt und mittels einer Auswerte-Einrichtung (124) auswertet durch Vergleich der abgestrahlten bzw. reflektierten Signale mit und ohne Anlegen eines Fingers (117) oder Körperteils, wobei der Sender (120) durch ein Koppelmedium (126) mit der Bedienfläche (115) verbunden ist, gekennzeichnet durch mehrere Bedienflächen (115) mit jeweils unterschiedlichen zugeordneten Funktionen, wobei jeder Bedienfläche (115) ein eigener Empfänger (122) zugeordnet ist, und ein Sender (120) für mehrere Bedienflächen vorgesehen ist.

Description

Anwendungsgebiet und Stand der Technik
Die Erfindung betrifft eine Bedienvorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1, vorzugsweise für ein Elektrogerät wie beispielsweise ein Elektrokochgerät.
Stand der Technik
Die Bedienvorrichtung weist eine auslösende Bedienfläche auf, auf welche beispielsweise ein Finger gelegt wird zur Bedienung bzw. Auslösung eines Signals.
Aus der DE 19706168 A1 ist es bekannt, ein kapazitives Sensorelement, beispielsweise einen elektrisch leitfähigen Schaumstoffkörper, und eine Abdeckung vorzusehen. Legt eine Bedienperson den Finger auf die Abdeckung, so wird die Kapazität an der Berührfläche verändert. Dieses kann durch eine entsprechende Ansteuer- und Auswerteschaltung detektiert werden.
Aus der DE 19700836 C1 ist es bekannt, mittels eines Licht-Senders Lichtstrahlen bzw. Lichtimpulse auszusenden. Durch Auflegen eines Fingers darüber, welche einer Bedienung entsprechen, wird das Licht reflektiert. Dieses wiederum kann ausgewertet werden und als entsprechende Bedienung erkannt werden. Dazu ist eine lichtdurchlässige Bedienfläche notwendig.
Die EP 675 600 A1 beschreibt eine Bedienvorrichtung mit einer Bedienfläche und mit Berührschaltern in Form von Ultraschall-Berührschaltern. Diese erzeugen die Ultraschallwellen durch piezoelektrische Elemente, die direkt an der Unterseite der Bedienfläche angebracht sind.
De DE 10026058 A1 beschreibt eine weitere Bedienvorrichtung mit einer Bedienfläche, in deren Ecken Sensoren angeordnet sind. Die Auswertung der Sensorsignale ermöglicht die Bestimmung der Position eines Betätigungsortes innerhalb der Bedienfläche. Die Sensoren können unter anderem nach akustischem Prinzip arbeiten, also auch Schallsensoren sein. Details zur Anbringung der Sensoren an der Bedienfläche sind nicht offenbart.
Der Artikel „An Economical Touch Panel Using SAW Absorption" von R. Adler, IEEE Transactions on Ultrasonic, Ferroelectrics and Frequency Control, Vol. UFFC-34, Nr. 2, März 1987, Seiten 195–201, beschreibt eine Bedienvorrichtung, bei der Schwingungen seitlich in eine Bedienfläche eingekoppelt werden mittels entlang einer Seite angeordneter Sender. Dabei entstehen Oberflächenwellen, die sich über die Bedienfläche ausbreiten. Durch Auflegen eines Fingers an beliebiger Stelle verändert sich das Wellenbild. Dies kann mittels entlang der gegenüberliegenden Seite angeordneter Empfänger empfangen werden und durch ein Auswerteverfahren kann eine Bedienung sowie die Stelle der Bedienung ermittelt werden.
Aufgabenstellung
Aufgabe und Lösung
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Bedienvorrichtung zu schaffen, mit welcher die Nachteile des Standes der Technik vermieden werden können und insbesondere eine Bedienvorrichtung für elektrisch leitfähige oder optisch undurchläs sige Flächen zu schaffen, bei welchen kapazitive oder optische Verfahren nicht angewendet werden können.
Gelöst wird diese Aufgabe durch eine Bedienvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Vorteilhafte sowie bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der weiteren Ansprüche und werden im folgenden näher erläutert. Der Wortlaut der Ansprüche wird durch ausdrückliche Bezugnahme zum Inhalt der Beschreibung gemacht.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass ein Sender Schall-Impulse gegen die Bedienfläche, bevorzugt die Unterseite oder Rückseite, sendet. Ein Empfänger empfängt die abgestrahlten bzw. reflektierten Signale. Es ist eine Auswerte-Einrichtung vorgesehen. Mit der Auswerte-Einrichtung können die Signale durch Vergleich der abgestrahlten bzw. reflektierten Signale jeweils mit und ohne Anlegen eines Fingers oder Körperteils erfasst und verglichen werden. So kann ein Funktionsprinzip für eine Bedienvorrichtung, insbesondere einen Berührschalter, geschaffen werden, welche mittels Schall arbeitet.
Des weiteren ist es von Vorteil, wenn die Frequenz der Schall-Impulse sowie die Ausbildung der Bedienfläche so gewählt werden, dass die Frequenz der Eigenfrequenz entspricht oder relativ nahe bei ihr liegt. So kann die Bedienfläche durch die Schall-Impulse angeregt werden und mit ihrer Eigenfrequenz schwingen. Das ergibt eine besonders prägnante Schwingung. Dies kann der Empfänger registrieren, wobei durch Anlegen eines Fingers oder Körperteils die Schwingfrequenz der Bedienfläche stark verändert wird und somit auch ein stark verändertes Signal abgibt. Der Vorteil einer Schwingung mit Eigenfrequenz liegt vor allem darin, dass sich diese sozusagen selbst verstärkt und bei relativ schwacher Anregung ein prägnantes Signal abstrahlt. Die Änderung der Schwingungsfrequenz bei Anlegen eines Fingers ist hier besonders groß und die Auswertung demzufolge sehr sicher.
Es können vorteilhaft Schall-Impulse im Ultraschallbereich verwendet werden. Dabei ist erfindungsgemäß zwischen dem Sender und der Rückseite der Bedienfläche ein Koppelmedium vorgesehen. Als Koppelmedium kann beispielsweise ein entsprechend ausgebildeter Festkörper verwendet werden. Der Vorteil von Ultraschall liegt vor allem darin, dass dieser für das menschliche Ohr nicht hörbar ist und somit nicht als störend angesehen wird.
Erfindungsgemäß ist der Sensor über eine Kopplung mit der Bedienfläche, insbesondere der Rückseite, verbunden. So können die Schall-Impulse möglichst wirksam auf die Bedienfläche übertragen werden. Es ist für eine einfachere Bedienung von Vorteil, die Schall-Impulse auf die Rückseite bzw. Un terseite zu richten. So kann eine Bedienung von vorne problemloser und komfortabler erfolgen.
Des weiteren ist es von Vorteil, wenn die Bedienvorrichtung temperaturbeständig ausgebildet ist. Somit kann sie beispielsweise auch in einem Elektro-Kochfeld eingesetzt werden. Die Temperaturbeständigkeit ist vor allem für die Verbindung zwischen Sender und Bedienfläche oder ein hierfür verwendetes Koppelmedium von Bedeutung.
Eine Möglichkeit zur Ausbildung des Senders, insbesondere auch des Empfängers, ist die Piezo-Technik. Sender oder Empfänger aus Piezo-Keramik sind vielfach in Gebrauch, relativ leicht erhältlich, energiesparend und werden als Sender und als Empfänger von Schallwellen verwendet.
Es sind erfindungsgemäß bei einer Bedienvorrichtung mehrere Bedienflächen vorgesehen. Diese Bedienflächen haben jeweils unterschiedliche Funktionen. Jeder Bedienfläche ist dabei ein eigener Empfänger zugeordnet. Des weiteren beaufschlagt erfindungsgemäß ein Sender mehrere, insbesondere alle, Bedienflächen mit Schall-Impulsen. Auf diese Art und Weise kann eine Art Bedienfeld geschaffen werden, beispielsweise für ein Elektro-Kochfeld mit vier Kochstellen. Wenn die Anzahl der Sender geringer ist als diejenige der Bedienflächen, insbesondere nur ein einziger Sender vorgesehen ist, kann Aufwand eingespart werden. Dies senkt den Herstellungsaufwand sowie die Anfälligkeit für Betriebsstörungen. Der Sender kann alle Bedienflächen anstrahlen bzw. über die ausgestrahlten Schall-Impulse anregen. Über Empfänger, die jeweils jeder Bedienfläche zugeordnet sind, kann der Zustand jeder einzelnen Bedienfläche individuell ausgewertet werden.
Einerseits ist es möglich, dass bei einem unter der Bedienfläche angeordneten Sender auch der Empfänger unter der Bedienfläche liegt. In diesem Fall werden die zurück reflektierten Schall-Impulse ausgewertet. Alternativ ist es möglich, den Empfänger auf der anderen Seite der Bedienfläche anzuordnen als den Sender. Dies erweitert die Möglichkeiten der Ausbildung und Anordnung der Bedienvorrichtung.
Diese und weitere Merkmale gehen außer aus den Ansprüchen auch aus der Beschreibung und der Zeichnung hervor, wobei die einzelnen Merkmale jeweils für sich allein oder zu mehreren in Form von Unterkombinationen bei einer Ausführungsform der Erfindung und auf anderen Gebieten verwirklicht sein und vorteilhafte sowie für sich schutzfähige Ausführungen darstellen können, für die hier Schutz beansprucht wird. Die Unterteilung der Anmeldung in einzelne Abschnitte sowie Zwischen-Überschriften beschränken die unter diesen gemachten Aussagen nicht in ihrer Allgemeingültigkeit.
Ausführungsbeispiel
Kurzbeschreibung der Zeichnung
Ausführungsbeispiele der Erfindung ist in der Zeichnung schematisch dargestellt und wird im folgenden näher erläutert. In der Zeichnung zeigt:
1 eine Darstellung einer Ausführung der Erfindung, bei der sowohl Sender als auch Empfänger über Kopplungsstücke an die Unterseite der Abdeckung verbunden sind.
Detaillierte Beschreibung des Ausführungsbeispiels
Im unbetätigten Zustand ergibt sich als an den Empfängern ankommendes Schallsignal ein bestimmtes charakteristisches Signal. Im betätigten Zustand dagegen ergibt sich ein anderes Signal. Dieses entsteht dadurch, dass durch die Berührung der Bedienfläche mit dem Finger das Echo bzw. das Schwingungsverhalten der Bedienfläche, eventuell auch der Abdeckung in diesem Bereich, anders wird. Vor allem rührt dies daher, dass in der Regel durch die Berührung mit dem Finger die Trägheit der aufgrund der Beschallung schwingenden Bedienfläche größer wird. Die reflektierten bzw. abgestrahlten Schallwellen werden so gedämpft.
Wird ein Finger auf die Bedienfläche gelegt, so verändert sich nämlich zum einen auch wieder dessen Schwingungsverhalten, was anhand der veränderten Schallwellen erfasst werden kann. Des weiteren kann der Effekt genutzt werden, dass der Finger im Abstrahlweg bzw. im Schallweg nach oben liegt. Es kommen weitaus weniger oder gar keine Schallwellen mehr am Empfänger an. Auch dieses kann ausgewertet werden, und zwar als Bedienung.
Zur Auswertung jeweils der ausgesandten wie empfangenen Schallwellen oder Schallsignale sind Sender und Empfänger mit einer Auswert-Einrichtung verbunden. Diese Auswerte-Einrichtung kann einen Mikroprozessor aufweisen und im wesentlichen nach bekannten Prinzipien aufgebaut sein. Insbesondere kann die Auswerte-Einrichtung Leistungssteuergeräte oder sonstige elektrische Einrichtungen, insbesondere eines Elektrogeräts, ansteuert.
In 1 ist eine Ausführung der Erfindung anhand einer Bedieneinrichtung 111 dargestellt mit Abdeckung 113 samt Bedienflächen 115 und dem Finger 117 sowie der Auswerte-Einrichtung 124. Ein Sender 120 ist über ein Koppelstück 126a mit der Unterseite der Abdeckung 113 und somit auch mit den Bedienflächen 115a und 115b verbunden. Das Koppelstück 126a ist dabei verzweigt bzw. in etwa gabelförmig ausgebildet. Sollen damit mehr als zwei Bedienflächen 115 angesteuert werden, so ist das Koppelstück mit einer entsprechenden Anzahl von Abzweigungen zu versehen. Alternativ können mehrere Sender 120 mit jeweils einem einzelnen Koppelstück pro Bedienfläche 115 vorgesehen sein.
Während über das Koppelstück 126 der Schall von dem Sender 120 an die Abdeckung 113 sowie die Bedienflächen 115 eingekoppelt wird, wird der reflektierte Schall über die weiteren Koppelstücke 126b und 126c an die Empfänger 122a und 122b geleitet. Dort können wiederum die veränderten oder gedämpften Schallwellen bzw. Schwingungen der Bedienflächen 115 entsprechend empfangen und von der Auswertung 124 als eventuelle Bedienung ausgewertet werden. Es ist hierbei auch möglich, die Koppelstücke 126a, 126b und 126c als ein einziges auszuführen. Dann kann die Bedienung durch Auflegen eines Fingers auf die Bedienfläche 115 nicht mehr als Änderung der Reflektion, sondern als Bedämpfung ausgewertet werden.
Der Vorteil dieser beschriebenen Bedienvorrichtung 111 liegt darin, dass die die Bedienfläche 115 auch aus Metall bzw. elektrisch leitfähig oder optisch undurchlässig sein kann. Sowohl Sender 120 als auch Empfänger 122 können dabei in Piezo-Technik ausgeführt sein.

Claims

Bedienvorrichtung (111), vorzugsweise für ein Elektrogerät wie beispielsweise ein Elektrokochgerät, mit einer auslösenden Bedienfläche (115), auf welche ein Finger oder Körperteil gelegt wird zur Bedienung durch Auslösung eines Signals, wobei ein Sender (120) Schall-Impulse gegen die Bedienfläche (115) sendet und ein Empfänger (122) die abgestrahlten bzw. reflektierten Signale empfängt und mittels einer Auswerte-Einrichtung (124) auswertet durch Vergleich der abgestrahlten bzw. reflektierten Signale mit und ohne Anlegen eines Fingers (117) oder Körperteils, wobei der Sender (120) durch ein Koppelmedium (126) mit der Bedienfläche (115) verbunden ist, gekennzeichnet durch mehrere Bedienflächen (115) mit jeweils unterschiedlichen zugeordneten Funktionen, wobei jeder Bedienfläche (115) ein eigener Empfänger (122) zugeordnet ist, und ein Sender (120) für mehrere Bedienflächen vorgesehen ist.
Bedienvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Frequenz der Schall-Impulse relativ nahe bei der Eigenfrequenz der Bedienfläche (115) liegt, wobei durch die Schallimpulse des Senders (120) die Bedienfläche angeregt mit der Eigenfrequenz schwingt und der Empfänger (122) bzw. die Auswerte-Einrichtung die Schwingung bei Eigenfrequenz ohne Anlegen eines Fingers (117) oder Körperteils auswerten und bei Bedienung mit angelegtem Finger oder Körperteil auswerten.
Bedienvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Schall-Impulse im Ultraschallbereich liegen, wobei vorzugsweise zwischen Sender (120) und Rückseite der Bedienfläche (115) ein Koppelmedium (126) vorgesehen ist, insbesondere als Festkörper.
Bedienvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Sender (120) die Schall-Impulse gegen die Rückseite bzw. Unterseite der Bedienfläche (115) richtet.
Bedienvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Sender (120) mit einem Großteil seiner Sendefläche mit der Bedienfläche (115) über das Koppelmedium (126) verbunden ist.
Bedienvorrichtung nach Anspruch 1, 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass bzw. das Koppelmedium temperaturbeständig ist.
Bedienvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Sender (120), vorzugsweise auch der Empfänger (122), in Piezo-Technik ausgeführt ist, insbesondere als Piezo-Keramik.
Bedienvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bedienfläche (115) elektrisch leitfähig und/oder optisch undurchlässig ist.