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DE102004022946A1 - Kraftabhängige Tasteinrichtung zum Steuern eines einem Verbraucher zugeführten elektrischen Signals - Google Patents

Kraftabhängige Tasteinrichtung zum Steuern eines einem Verbraucher zugeführten elektrischen Signals Download PDF

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DE102004022946A1
DE102004022946A1 DE200410022946 DE102004022946A DE102004022946A1 DE 102004022946 A1 DE102004022946 A1 DE 102004022946A1 DE 200410022946 DE200410022946 DE 200410022946 DE 102004022946 A DE102004022946 A DE 102004022946A DE 102004022946 A1 DE102004022946 A1 DE 102004022946A1
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sensor
sensing device
signal
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DE200410022946
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Hans-Peter Dr.-Ing. Hohe
Michael Hackner
Roland Ernst
Martin Schaller
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Robert Seuffer GmbH and Co KG
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Abstract

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Tasteinrichtung zum Steuern eines einem Verbraucher zugeführten elektrischen Signals mit einem Sender und einem Empfänger, die optisch oder kapazitiv miteinander gekoppelt sind, wobei der Kopplungsgrad durch eine Berührung der Tasteinrichtung veränderbar ist und wobei der Sender und der Empfänger auf mindestens einer Trägerplatte angeordnet sind und der Empfänger mit einer Auswerteeinrichtung elektrisch verbunden ist. Zusätzlich ist auf der Trägerplatte (3) angeordnet oder mit dieser mechanisch gekoppelt ein Sensor (11) zum direkten oder indirekten Erfassen einer auf die Trägerplatte (3) übertragenen und durch Tastbewegung hervorgerufenen Andruckkraft, wobei ein Ausgangssignal des Sensors (11) erfasst und der Auswerteeinrichtung (5) zugeführt wird und die Auswerteeinrichtung (5) ein Steuersignal in Abhängigkeit des erfassten Sensorsignals und eines Ausgangssignals des Empfängers (2) erzeugt. Durch diese Tasteinrichtung werden die Kräfte, die bei einer Tastbetätigung ausgeübt werden, auf die Trägerplatte übertragen und dort erfasst, so dass das dem Verbraucher zugeführte elektrische Signal je nach Stärke der Kraft verändert wird. Dies ermöglicht ein intuitives Steuern des Verbrauchers bei geringfügiger Modifikation der Tasteinrichtung.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Tasteinrichtung, zum Steuern eines einem Verbraucher zugeführten elektrischen Signals, insbesondere eine Tasteinrichtung zum Steuern eines Haushaltsgeräts wie beispielsweise eine Herdplatte.
  • Eine Tasteinrichtung der eingangs genannten Art ist beispielsweise offenbart in der DE 296 03 484 U1 , wobei es sich bei der Strahlung vorzugsweise um eine Infrarotstrahlung handelt, die an der Oberfläche eines abschattenden Fingers reflektiert wird. Der Empfänger liefert ein entsprechendes Ausgangssignal, das einem Ein- und Ausschalttakt des Senders folgt. Wenn Fremdlichteinflüsse vorhanden sind, sind diese überlagert durch den Takt des Ein- und Ausschaltens, wobei für die Auswertung der Signalanteil mit diesem Takt verwendet wird. Wenn der Empfänger bei der Nichtabschattung Fremdlicht- bzw. Kunstlicht empfängt, hat dieser Lichteinfluss nicht die Ein- und Ausschaltcharakteristik des Senders. Von der Auswerteschaltung wird das entsprechende vom Empfänger gelieferte Signal zur Bildung des Steuersignals nicht ausgewertet. Das Steuersignal wird nur dann erzeugt, wenn das vom Empfänger gelieferte Ausgangssignal einen Anteil enthält, welcher den Ein- und Ausschalttakt bzw. Zyklus des Senders aufweist.
  • In derartigen Tasteinrichtungen wurde bisher lediglich das Vorliegen einer Abschattung bzw. Reflektion durch die Tastbetätigung erfasst, ausgewertet und zur Steue rung des Verbrauchers herangezogen. Die Art und Weise der Tastbewegung oder Tastbetätigung einer Bedienperson ist somit nicht feststellbar. Dies führt zu dem Nachteil, dass ein beschleunigtes Ändern des Steuersignals bei intuitiv schnellerer oder kräftigerer Tastbewegung beispielsweise beim Überkochen eines Garguts nicht möglich ist.
  • Tasteinrichtungen wie beispielsweise Touchsensoren sind aus der Musik-Keyboardtechnik bekannt, wobei Tastaturen beispielsweise mit einem Touchsensor und einem zugeordneten Drucksensor ausgestattet sind, so dass die Druckintensität des Tastenanschlags als Steuerwert herangezogen werden kann. Dies erfordert allerdings einen hohen Herstellungsaufwand, da für jede Taste ein eigener Drucksensor angeordnet werden muss. Auch eine Zeitmessung zwischen dem Schalten zweier Kontakte wurde hierfür bereits vorgeschlagen.
  • Ferner sind in den Druckschriften DE 101 48 473 A1 und DE 199 52 560 C2 Kraftmomentensensoren zur Steuerung eines Kraftfahrzeugsitzes bzw. eines Computers offenbart, wobei die auf ein Bedienteil des Kraftmomentensensors einwirkenden Kräfte und Drehmomente erfasst und zur Positionssteuerung des zu steuernden Objekts herangezogen werden.
  • Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Tasteinrichtung zur intuitiven Steuerung eines Verbrauchers bereitzustellen, die mit möglichst geringen Veränderungen des eingangs genannten Stands der Technik realisierbar ist.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.
  • Durch das Bereitstellen des auf der Trägerplatte angeordneten oder mit dieser mechanisch gekoppelten Sensors ist eine direkte oder indirekte Erfassung der Art der Tastbewegung über die damit verbundene Andruckkraft möglich. Da eine beschleunigte Tastbetätigung auch zu einer höheren Andruckkraft führt, kann der Wunsch der Bedienperson nach einem schnelleren Änderungsvorgang des Steuersignals direkt über die Andruckkraft erfasst werden. Dies ermöglicht ein intuitives Steuern des Verbrauchers.
  • Die vorgeschlagene Lösung ist durch geringfügige Modifikationen der bekannten Tasteinrichtung realisierbar, da lediglich die auf die Trägerplatte übertragene Andruckkraft erfasst werden muss, so dass der Sensor an beliebiger Stelle auf der Trägerplatte oder mit dieser mechanisch gekoppelt angeordnet sein kann. Der Sensor kann somit in einfacher Weise als zusätzliches, automatisch bestückbares Bauteil beispielsweise in SMD-Technik ausgebildet, auf der Leiter- bzw. Schaltungsplatine angeordnet und mehreren individuellen Tastsensoren der Tasteinrichtung zugeordnet sein.
  • Insbesondere können der Empfänger und der Sensor mit Leiterbahnen einer Leiterplatte, welche die Trägerplatte bildet, für den elektrischen Anschluss an die Auswerteeinrichtung verbunden sein.
  • Ferner können der Sender, der Empfänger und der Sensor von einer lichtdurchlässigen Platte abgedeckt sein, wobei die Andruckkraft über Abstandshalter auf die Trägerplatte übertragen wird. Diese Abstandshalter können dann z.B. Abschirmungselemente zwischen dem Sender und Empfänger bilden. In diesem Fall können beispielsweise mindestens zwei jeweils den Sender und den Empfänger aufweisende Schalteinheiten mit angeschlossener Auswerteeinrichtung zur Steuerung des Verbrauchersignals vorgesehen sein, wobei die eine Schalteinheit zur Erhöhung des Verbrauchersignals und die andere Schalteinheit zur Verringerung des Verbrauchersignals dienen, wobei die beiden Schalteinheiten nebeneinander auf der Trägerplatte angeordnet sind, und wobei der Sensor an einer vom Ort der beiden Schalteinheiten unabhängigen Stelle angeordnet ist und zur Erfassung der Andruckkraft beider Schalteinheiten dient. Der Verbraucher kann eine Heizstelle eines Elektroherds sein, wobei die beiden Schalteinheiten unter einer lichtdurchlässigen als Arbeitsplatte ausgebildeten Platte angeordnet sind. Die Trägerplatte kann dann mit Federkraft in Richtung auf die Unterseite der lichtdurchlässigen Platte gedrückt sein. Dies ist beispielsweise bei einer Kochstelle mit Ceranfeld vorteilhaft.
  • Die Auswerteeinrichtung kann so ausgestaltet sein, dass der Betrag der Änderung des Verbrauchersignals in Abhängigkeit der Stärke der durch den Sensor erfassten Andruckkraft gesteuert ist. Dabei kann beispielsweise die Geschwindigkeit der Erhöhung des Verbrauchersignals in einem Auto-Repeat-Modus von der gemessenen Andruckkraft abhängig sein. Ferner kann die Auswerteeinrichtung so ausgestaltet sein, dass sie den Signalanstiegsgradienten des Ausgangssignals des Sensors erfasst und auswertet.
  • Der Sensor kann auch als kapazitiver Sensor ausgeführt sein. Der Sensor kann auch so ausgestaltet sein, dass er die Biegung der Trägerplatte erfasst. Hierbei kann der Sensor einen Dehnungsmessstreifen umfassen. Der Sensor kann ferner ein Siliziumsubstrat aufweisen und somit auf Siliziummaterial basieren. Die Auswerteeinrichtung kann auf dem Sensor integriert sein.
  • Die Erfindung wird im Folgenden anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnungsfiguren näher erläutert. Es zeigen:
  • 1 eine Draufsicht auf eine Anordnung mehrerer Tasteinrichtungen auf einer Arbeitsplatte eines Elektroherds;
  • 2 eine Schnittansicht als Beispiel für den konstruktiven Aufbau einer Tasteinrichtung gemäß dem bevorzugten Ausführungsbeispiel; und
  • 3 ein Blockschaltbild der elektrischen Verschaltung der Tasteinrichtung gemäß dem bevorzugten Ausführungsbeispiel.
  • In bevorzugter Weise kommt die vorgeschlagene Tasteinrichtung gemäß dem bevorzugten Ausführungsbeispiel bei der Steuerung der Stromversorgung von Heizstellen eines Elektroherdes zur Anwendung. Bei dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel sind vier Tasteinrichtungen vorgesehen, von denen jede zwei Schalteinheiten 8 und 9 zur Verringerung bzw. Erhöhung der Versorgungsleistung aufweisen. Gemäß 3 können die Oberflächen der Schalteinheiten 8 und 9 im Wesentlichen quadratisch mit abgerundeten Ecken ausgebildet sein, wobei eine Seite beispielsweise etwa 16 mm beträgt. In Abhängigkeit der Zeitdauer der Betätigung der jeweiligen Schalteinheit 8 bzw. 9 wird vom Steuersignal eine Anzeigeeinrichtung, bestehend aus mehreren in einer Reihe angeordneten Leuchtanzeigeelementen 17, angesteuert. Diese Leuchtanzeigeelemente 17 können aus Leuchtdioden bestehen. Die Flächen der aneinandergereihten Leuchtanzeigeelemente 17 unterscheiden sich voneinander. Die Leuchtanzeigeelemente 17, welche neben der den Versorgungsstrom erhöhenden Schalteinheit 9 liegen, haben größere Flächen als die Leuchtanzeigeelemente 17, welche neben der Schalteinheit 8 zur Verringerung der Versorgungsleistung liegen. Die Reihe der Leuchtanzeigeelemente 17 ist gemäß 3 parallel zur Anordnung der zugehörigen beiden Schalteinheiten 8 und 9 angeordnet. Ausgehend von dem einen Ende zum anderen Ende hin können sich die Flächen der Leuchtanzeigeelemente 17 geradlinig verjüngen. Hieraus kann eine unmittelbare Anzeige über die Versorgungsleistung für den Verbraucher, hier eine Heizstelle 10, gewonnen werden. Die Bedienperson kann sofort erkennen, ob die gesamte zur Verfügung stehende Versorgungsleistung oder ein bestimmter Bruchteil davon dem Verbraucher zugeführt wird.
  • 2 zeigt eine seitliche Schnittansicht der in 1 gezeigten Tasteinrichtungen entlang der Linie X-X'.
  • Das dargestellte Ausführungsbeispiel der Tasteinrichtung beinhaltet die zwei Schalteinrichtungen 8 und 9. Jede Schalteinrichtung 8 und 9 enthält einen Sender 1, beispielsweise eine Fotodiode, die eine Strahlung, insbesondere Infrarotstrahlung, aussendet. Ferner besitzt jede Schalteinheit einen Empfänger 2, welcher die vom Sender 1 ausgesendete Strahlung empfangen kann und ein entsprechendes Ausgangssignal liefert. Zwischen dem Sender 1 und dem Empfänger 2 ist eine Lichtsperre 7 angeordnet. Die Lichtsperre 7 verhindert bei nichtbetätigter Tast einrichtung, dass von dem Sender 1 ausgesendete Strahlung zum Empfänger 2 gelangt.
  • Die Betätigung der jeweiligen Schalteinheit 8 bzw. 9 erfolgt durch Abschattung. Die Abschattung kann durch Auflegen eines Fingers einer Bedienperson auf die Oberseite der jeweiligen Schalteinheit 8 bzw. 9 erfolgen. Bei der Abschattung wird die vom Sender 1 ausgesendete Strahlung an der Oberfläche des aufgelegten Fingers oder Abschattungsgegenstands reflektiert und gelangt zum Empfänger 2. Um die vom Sender 1 ausgesendete Strahlung zu kennzeichnen bzw. mit einem bestimmten Charakteristikum zu versehen, kann die Strahlung des Senders 1 mit einem bestimmten Takt ein- und ausgeschaltet werden. Es ist hierzu eine entsprechende Taktsteuereinrichtung vorgesehen. Auch die vom Empfänger 2 empfangene Strahlung weist diesen Takt auf. Der Empfänger 2 erzeugt ein Ausgangssignal, das diesen Ein- Ausschalttakt aufweist.
  • In bevorzugter Weise besteht das Material der Lichtsperre 7 aus einem weichen Material, insbesondere Silikon. Beim dargestellten Ausführungsbeispiel der 1 können der Sender 1 und der Empfänger 2 in einen Formkörper des weichen Materials eingebettet sein. Die Schalteinheiten 8 und 9 sind auf einer Trägerplatte 3, welche als gedruckte Leiterplatte ausgebildet sein kann, angeordnet. Mit den Leiterbahnen der Trägerplatte bzw. gedruckten Leiterplatte 3 sind die Schalteinrichtungen beispielsweise in SMD-Technik über Lötstellen 18 oder andere geeignete Kontaktierungen verbunden. Auf diese Weise erfolgt die elektrische Verbindung der Schalteinheiten 8 und 9 mit der Auswerteschaltung und den Leuchtanzeigeelementen. Über den Schalteinheiten 8 und 9 liegt eine durchsichtige Platte 4, beispielsweise aus Glas. Diese bildet die Arbeitsplatte, beispielsweise ein Ceranfeld eines Elektroherdes. Die Verbraucher 10 dieses Elektroherdes sind die entsprechenden Heizstellen 10 gemäß 1. Die Gesamtbauhöhe für die gedruckte Leiterplatte 3, die Schalteinheiten 8 und 9 und die Glasplatte 4 kann beispielsweise 34 mm betragen und wird durch entsprechende Abstandshalter (nicht gezeigt) sichergestellt, die an geeigneten Stellen zwischen der Trägerplatte 3 und der Glasplatte 4 angeordnet sind. Die Formkörper mit den eingebetteten Sendern 1 und/oder Empfängern 2 können bspw. bereits den Abstandshalter bilden, so dass keine zusätzlichen Elemente erforderlich sind.
  • Die Trägerplatte 3 wird durch die Kraft einer Feder 22 in Richtung eines Pfeils 23 an die Unterseite der durchsichtigen Platte 4 gegen die Abstandshalter angedrückt. Hierdurch wird auch das weiche Material der Lichtsperre 7 in ggf. vorhandene Unebenheiten und Rauhigkeiten an der Unterseite der insbesondere als Glasplatte 4 ausgebildeten lichtdurchlässigen Platte eingedrückt. Hierdurch ist es möglich, an der Unterseite der Glasplatte 4 eine die Festigkeit und Stabilität der Platte 4 erhöhende Matte, welche eine gewisse Rauhigkeit hat, anzuwenden. Anstelle der zusätzlichen Matte kann die erforderliche Festigkeit und Stabilität der Platte 4 auch durch eine in oder auf der Platte befindliche Glasstruktur erreicht werden. Die Rauhigkeiten, welche von dieser Matte herrühren, werden von dem eingedrückten weichen Material der Lichtsperre ausgefüllt, so dass ein Übergang von Strahlung zwischen Sender und Empfänger bei Nichtabschattung verhindert wird.
  • Zur Erfassung der Andruckkraft einer Tastbetätigung an den Schalteinheiten 8 und 9 ist ein Sensor 11 vorgese hen, der an der Trägerplatte 3 unmittelbar oder mit dieser mechanisch gekoppelt angeordnet ist. Vorzugsweise kann der Sensor 11 in SMD-Technik auf der als Leiterplatte ausgebildeten Trägerplatte 3 befestigt und über entsprechende Lötstellen 18 mit den Anschlussleitungen kontaktiert sein. Der Sensor 11 kann als direkter oder indirekter Kraft- oder Drucksensor zur Erfassung der Andruckkraft aller Schalteinheiten 8 und 9 der in 1 gezeigten Tasteinrichtung oder der durch die Andruckkraft hervorgerufenen Verbiegung der Trägerplatte 3 vorgesehen sein, d.h. für die gesamte Tasteinrichtung ist lediglich ein Sensor 11 erforderlich. Die auf die Schalteinheiten 8 bzw. 9 bei der Tastbetätigung einwirkende Andruckkraft wird über die Abstandshalter auf die als Leiterplatte ausgebildete Trägerplatte 3 weitergeleitet, wo sie von dem Sensor 11 erfasst wird. Der Sensor 11 kann als direkter Kraftsensor zur direkten Erfassung der auf die Trägerplatte 3 einwirkenden Zug- oder Biegekraft ausgebildet sein. Alternativ dazu kann der Sensor 11 als indirekter Kraftsensor ausgebildet sein, wobei dann die durch die Biegung hervorgerufene Ausdehnung bzw. Kontraktion der Trägerplatte 3 erfasst wird. In diesem Fall kann der Sensor 11 beispielsweise zumindest einen Dehnungsmessstreifen aufweisen. Als weitere Alternative kann der Sensor 11 auch als kapazitiver Sensor aufgebaut sein, wobei die Kraftmessung indirekt durch Änderung einer Kapazität aufgrund der durch die Krafteinwirkung hervorgerufenen Abmessungsänderungen der Trägerplatte 3 erfolgt. Es können selbstverständlich auch mehrere Sensoren an verschiedenen Stellen vorgesehen sein, um eine differenziertere Kraftmessung vorzunehmen.
  • Es ist anzumerken, dass der Sensor 11 an jeder beliebigen Stelle der Trägerplatte 3 angeordnet sein kann, und 2 lediglich eine beispielhafte Anordnungsposition zeigt. Beispielsweise kann der Sensor 11 auch zwischen den Schalteinheiten 8 und 9 oder auch an der Unterseite der Trägerplatte 3 positioniert sein.
  • Durch die Ausgestaltung als SMD-Bauteil ergibt sich der Vorteil, dass die Erweiterung der Tasteinrichtung zur Erfassung der Andruckkraft durch einfache Modifikation der Leiterplatine zur Aufnahme des zusätzlichen Sensors 11 erreicht werden kann.
  • 3 zeigt ein schematisches Blockschaltbild der elektrischen Verschaltung des Sensors 11 und der Schalteinheiten 8 und 9 mit der Auswerteeinrichtung 5. Gemäß 2 ist an den jeweiligen Empfänger 2 der Schalteinheiten 8, 9 die Auswerteeinrichtung 5, beispielsweise in Form eines Mikroprozessors angeschlossen. Die Auswerteeinrichtung 5 enthält eine Taktüberwachung 12, mit welcher festgestellt wird, ob das Ausgangssignal des jeweiligen Empfängers 2 dem Ein-/Ausschalttakt der ausgesendeten Strahlung entspricht. Ausgangssignale des Empfängers, die keine Signalkomponente mit diesem Ein- und Ausschalttakt haben, werden als nicht auszuwertende Signale beurteilt und von der Auswerteeinrichtung 5 nicht weiter behandelt. Derartige Ausgangssignale des Empfängers können von Fremd- oder Kunstlicht herrühren. Hierdurch wird gewährleistet, dass immer nur dann, wenn eine der beiden Schalteinheiten 8, 9 durch Abschattung betätigt wird, ein zugeordnetes Steuersignal von der Auswerteeinrichtung 5 erzeugt wird. Zusätzlich kann die Auswerteeinrichtung 5 ein Filter enthalten, welches Signale, die Fremd- oder Kunstlicht entsprechen, ausfiltert.
  • Falls der Sensor 11 auf einer Substratbasis wie bspw. einem Siliziumsubstrat hergestellt ist, kann die Auswerteeinrichtung 5 auch direkt auf dem Sensor 11 integriert sein, was zu einem platzsparenden Aufbau führt.
  • Wenn von einem der beiden Empfänger 2 ein Ausgangssignal mit dem beschriebenen Takt geliefert wird, wird dieses Signal nach der Taktüberwachung 12 durch eine Zeitvergleicheinrichtung 13 mit einer vorgegebenen Zeit, die in einem entsprechenden Speicher 14 für eine Zeitgrenze vorgegeben ist, verglichen. Wenn der Zeitvergleich ergibt, dass das Ausgangssignal mit dem Takt des Senders 1 kürzer als die vorgegebene Zeitgrenze, z.B. 5 Sekunden, ist, wird das Signal an eine Steuersignaleinrichtung 15 zur Erzeugung eines Steuersignals weitergeleitet. In der Steuersignaleinrichtung 15 wird in Abhängigkeit der Zeitdauer des Ausgangssignals des Empfängers 2 mit dem beschriebenen Takt ein Steuersignal für eine Steuereinrichtung 19 zur Einstellung der Versorgungsleistung des Verbrauchers 10 gebildet.
  • Die Schalteinheit 8 dient zur Verringerung der Versorgungsleistung und die Schalteinheit 9 dient zur Erhöhung der Versorgungsleistung. Damit die Steuersignaleinrichtung 15, welche das Steuersignal bildet, erkennt, welche der beiden Schalteinheiten betätigt bzw. abgeschattet worden ist, werden die Ausgangssignale des Empfängers 2 über Leitungen 20 und 21 entsprechenden Eingängen der Steuersignaleinrichtung 15 zugeleitet. Das Ausgangssignal der Schalteinheit 9 wird über die Leitung 20 einem mit (+) bezeichneten Eingang der Steuersignaleinrichtung 15 zugeleitet, und das Ausgangssignal der Schalteinheit 8 wird über die Zuleitung 21 einem mit (–) bezeichneten Eingang der Steuersignaleinrichtung 15 zugeleitet. Das Ausgangssignal des Empfängers 2 der Schalteinheit 9 dient zur Erhöhung der Versorgungsleistung, und das Ausgangssignal des Empfängers 2 der Schalteinheit 8 dient zur Verringerung der Versorgungsleistung. Entsprechende Steuersignale werden für die Steuereinrichtung 19 gebildet. Die Verringerung und Erhöhung der Leistung hängt von der Zeitdauer der jeweiligen Abschattung der Schalteinheit 8 bzw. 9 ab.
  • Durch den Zeitvergleich in der Zeitvergleichereinrichtung 13 wird gewährleistet, dass bei längerer Abschattung, beispielsweise durch ausgelaufene Flüssigkeit oder durch einen auf der Fläche der Schalteinheiten 8, 9 abgelegten Gegenstand die Bildung eines Steuersignals verhindert wird. In diesen Fällen stellt die Zeitvergleichereinrichtung 13 fest, dass die Abschattung länger als die vorgeschriebene Zeitgrenze, welche in dem Speicher 14 gespeichert ist, dauert und es wird dann die Bildung eines Steuersignals durch die Steuersignaleinrichtung 15 verhindert. In Abhängigkeit des Steuersignals erfolgt die Anzeige am entsprechenden Leuchtanzeigeelement 17 und die Steuereinrichtung 19 führt eine entsprechenden Versorgungsleistung dem Verbraucher 10 zu.
  • Der Sensor 11 ist über eine Krafterfassungseinrichtung 30 mit der Steuersignaleinrichtung 15 verbunden. Die Krafterfassungseinrichtung 30 wandelt das Ausgangssignal des Sensors 11 in eine der Andruckkraft entsprechende Signalgröße um und führt das Ausgangssignal der Steuersignaleinrichtung 15 zu. Die Steuersignaleinrichtung 15 kann beispielsweise so ausgestaltet sein, dass sie den Signalanstiegsgradienten des Ausgangssignals der Krafterfassungseinrichtung 30 ermittelt und den Erhöhungs schritt für das der Steuereinrichtung 19 zugeführte Steuersignal z.B. proportional zum ermittelten Signalanstiegsgradienten erhöht. Damit wird die Geschwindigkeit, mit der der Verbraucher 10 beispielsweise in einem Auto-Repeat-Modus höher/niedriger geschaltet wird, in Abhängigkeit der Andruckkraft verändert, wenn der Finger auf der Taste bleibt. Dies ermöglicht eine intuitive Steuerung der Erhöhung bzw. Verringerung der dem Verbraucher 10 zugeführten Leistung. Der Sensor 11 erfasst somit die Andruckkraft, und die Verbraucherleistung, d.h. beispielsweise die Kochstufe des Elektroherds, wird je nach Stärke der Kraft erhöht bzw. vermindert. Darüber hinaus kann eine Steuerung dergestalt vorgesehen sein, dass eine starke Andruckkraft auf die zur Erhöhung dienende Schalteinheit 9 zum vollen Einschalten des Verbrauchers 10 führt, während eine schwache Andruckkraft an der Schalteinheit 9 lediglich zu einer Höherschaltung um eine Stufe führt. Analog führt eine starke Kraft auf die zur Verringerung vorgesehene Schalteinheit 8 zum vollständigen Ausschalten des Verbrauchers 10, während eine schwache Kraft auf die Schalteinheit 8 zum Herunterschalten der Verbraucherleistung bzw. des Verbraucherstroms um eine Stufe führt. Die Feststellung hinsichtlich des Vorliegens der starken Kraft bzw. der schwachen Kraft kann durch entsprechende in der Steuersignaleinrichtung 15 gespeicherte Schwellwerte festgelegt sein. Zwischen diesen beiden Schwellwerten kann dann die vorstehend beschriebene Geschwindigkeitsveränderung im Auto-Repeat-Modus vorgesehen sein. Damit wird eine vorteilhafte Steuerung des Verbraucherstroms in Abhängigkeit der durch die Tastbetätigung hervorgerufenen Andruckkraft erreicht.
  • Zur Ausblendung von Störungen durch auf die Glasplatte 4 einwirkende Druckkräfte aufgrund des Garguts oder sonstiger nicht durch eine Tastbetätigung hervorgerufener Kräfte, kann eine Ausblendung dergestalt vorgesehen sein, dass lediglich ein kombiniertes Vorliegen einer optischen Erfassung durch Abschattung und einer Krafterfassung an dem Sensor 11 zu einer Veränderung des Steuersignals führen. Damit ist sichergestellt, dass lediglich eine durch eine Tastbetätigung hervorgerufene Krafteinwirkung auf die Trägerplatte 3 eine Auswirkung auf die Stromsteuereinrichtung 19 hervorruft.
  • Zusammenfassend ist anzumerken, dass die vorstehend beschriebene Tasteinrichtung mit Auswertung der Andruckkraft nicht auf das vorliegende Ausführungsbeispiel beschränkt ist, sondern in jeglicher Art von Bedienungselementen mit Tasteinrichtung für jegliche Anwendungen einsetzbar ist, um dadurch eine intuitive Bedienungssteuerung zu ermöglichen. Die Ausführungsformen können daher im Rahmen der beigefügten Patentansprüche modifiziert werden.

Claims (16)

  1. Tasteinrichtung zum Steuern eines einem Verbraucher zugeführten elektrischen Signals mit einem Sender und einem Empfänger, die optisch oder kapazitiv miteinander gekopplt sind, wobei der Kopplungsgrad durch eine Berührung der Tasteinrichtung veränderbar ist, und wobei der Sender und der Empfänger auf mindestens einer Trägerplatte angeordnet sind und der Empfänger mit einer Auswerteeinrichtung elektrisch verbunden ist, gekennzeichnet durch einen auf der Trägerplatte (3) angeordneten oder mit diesem mechanisch gekoppelten Sensor (11) zum direkten oder indirekten Erfassen einer auf die Trägerplatte (3) übertragenen und durch die Berührung hervorgerufenen Andruckkraft, wobei ein Ausgangssignal des Sensors (11) erfasst und der Auswerteeinrichtung (5) zugeführt ist und die Auswerteeinrichtung (5) ein Steuersignal in Abhängigkeit des erfassten Sensorsignals und eines Ausgangssignals des Empfängers (2) erzeugt.
  2. Tasteinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Empfänger (2) und der Sensor (11) mit Leiterbahnen einer Leiterplatte, welche die Trägerplatte (3) bildet, für den elektrischen Anschluss an die Auswerteeinrichtung (5) verbunden sind.
  3. Tasteinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest der Sensor (11) als automatisch bestückbares Bauelement ausgeführt ist.
  4. Tasteinrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Empfänger (2) und der Sensor (11) von einer lichtdurchlässigen Platte (4) abgedeckt sind und die Andruckkraft über Abstandshalter auf die Trägerplatte (3) übertragen wird.
  5. Tasteinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstandhalter als Abschirmungselement zwischen dem Sender (1) und dem Empfänger (2) ausgebildet ist.
  6. Tasteinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei jeweils den Sender (1) und den Empfänger (2) aufweisende Schalteinheiten (8, 9) mit angeschlossener Auswerteeinrichtung (5) zur Steuerung des Verbrauchersignals vorgesehen sind, wobei die eine Schalteinheit (9) zur Erhöhung des Verbrauchersignals und die andere Schalteinheit (8) zur Verringerung des Verbrauchersignals dienen, dass die beiden Schalteinheiten (8, 9) nebeneinander auf der Trägerplatte (3) angeordnet sind, und dass der Sensor (11) an einer vom Ort der beiden Schalteinheiten (8, 9) unabhängigen Stelle angeordnet ist zur Erfassung der Andruckkraft der Schalteinheiten (8, 9) dient.
  7. Tasteinrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbraucher 10 eine Heizstelle eines Elektroherds ist und dass die beiden Schalteinheiten (8, 9) unter einer lichtdurchlässigen als Arbeitsplatte ausgebildeten Platte (4) angeordnet sind.
  8. Tasteinrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Trägerplatte (3) mit Federkraft in Richtung auf die Unterseite der lichtdurchlässigen Platte (4) gedrückt ist.
  9. Tasteinrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinrichtung (5) so ausgestaltet ist, dass der Betrag der Änderung des Verbrauchersignals in Abhängigkeit der Stärke der durch den Sensor (11) erfassten Andruckkraft gesteuert ist.
  10. Tasteinrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Geschwindigkeit der Erhöhung des Verbrauchersignals in einem Auto-Repeat-Modus von der gemessenen Andruckkraft abhängig ist.
  11. Tasteinrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinrichtung (5) den Signalanstiegsgradienten des Ausgangssignals des Sensors (11) erfasst und auswertet.
  12. Tasteinrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (11) ausgestaltet ist zum Erfassen einer Biegung der Trägerplatte (3).
  13. Tasteinrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (11) einen Dehnungsmessstreifen umfasst.
  14. Tasteinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (11) ein kapazitiver Kraftsensor ist.
  15. Tasteinrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (11) ein Siliziumsubstrat aufweist.
  16. Tasteinrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinrichtung (5) auf dem Sensor (11) integriert ist.
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