DE102004064044B4

DE102004064044B4 - Bedienfeld für ein elektronisches Haushaltsgerät

Info

Publication number: DE102004064044B4
Application number: DE102004064044A
Authority: DE
Inventors: Günther Wiekenberg
Original assignee: Diehl AKO Stiftung and Co KG
Current assignee: Diehl AKO Stiftung and Co KG
Priority date: 2003-12-20
Filing date: 2004-02-26
Publication date: 2007-11-15
Anticipated expiration: 2024-02-27

Abstract

Ein Bedienfeld für ein elektronisches Gerät, mit mindestens einem Bedienelement (12; 22) zum Eingeben von Stellwerten in eine Steuerung des elektronischen Geräts und einer Anzeigeeinheit (18) zum Anzeigen von eingegebenen Stellwerten und/oder anderen Informationen, wobei die Steuerung zum Anschluss mindestens eines Bedienelements einer ersten Art, nämlich eines elektro-mechanischen Tasters (22) ausgelegt ist, wobei zusätzlich zum oder anstelle des Bedienelements der ersten Art (22) auch wenigstens ein Bedienelement einer zweiten Art an die Steuerung anschließbar ist, wobei das wenigstens eine Bedienelement der zweiten Art ein kapazitiver Berührungsschalter (12) mit einem High/Low-Ausgangssignal ist und wobei ausschließlich zwischen die Steuerung und dem kapazitiven Berührungsschalter (12) eine Transistorschaltung (24) geschaltet ist, welche das Schaltverhalten des kapazitiven Berührungsschalters (12) an das Schaltverhalten des Bedienelements der ersten Art (22) adaptiert.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Bedienfeld für ein elektronisches Gerät, insbesondere für ein elektronisches Haushaltsgerät, nach Anspruch 1.
Derartige Bedienfelder sind beispielsweise als System "DIEHL TC2" der Anmelderin oder als System "EGO Touch Control G II" auf dem Markt bekannt und erhältlich. Diese Bedienfelder bestehen im wesentlichen aus einer vor den Kochzonen in die Herdblende oder neben den Kochzonen in den Bereich der Abstell- und Arbeitsplatte eines Herdes angeordneten, durchbrechungsfreien und undurchsichtig eingefärbten Isolierstoffplatte, unter der zum Beispiel kontaktlose Schalter (Berührungsschalter, wie beispielsweise Infrarot-Sensoren) und optoelektronische Anzeigeeinheiten in Form von punktförmigen Leuchtdioden oder von Siebensegment-Leuchtdioden angeordnet sind. Ein Bedienfeld dieser Art ist zum Beispiel in der DE 101 07 206 A1 der Anmelderin beschrieben.
Die herkömmlichen Bedienfelder der oben beschriebenen Art enthalten üblicher Weise nur eine Art eines Bedienelements (zum Beispiel ausschließlich Infrarot-Sensoren), um die Schaltung und die Auswerteschaltung des Bedienfeldes möglichst einfach zu halten. Es existiert jedoch der Wunsch, auch Bedienfelder mit verschiedenen Arten von Bedienelementen (zum Beispiel eine Kombination von Infrarot-Sensoren und kapazitiven Berührungsschaltern) herzustellen. Hierbei soll jedoch die Schaltung und die Auswerteschaltung des Bedienfeldes nicht unnötig kompliziert werden oder stark modifiziert werden müssen.
Ein Hinweis, wie dies erreicht werden könnte, ist der DE 195 46 323 C2 nicht zu entnehmen. Dort ist zwar ein Bedienfeld für ein Glaskeramikkochfeld mit Infrarot- oder kapazitiven Sensorelementen zur Realisierung von Berührungsschaltern beschrieben. Jedoch soll aus den voneinander abweichenden Signalen lediglich ein normiertes Eingangssignal für den Mikroprozessor erlangt werden, wofür eine Mikrocontroller-Schaltung vorgesehen ist, die jedem Sensorelement in einem Speicher zwei Abgleichwerte zuordnet, mit Hilfe derer das analoge Ausgangssignal des Sensor auf einen normierten Eingangswert gebracht wird.
Die US 5,410,148 liefert ebenfalls keine Anregung. Denn dort ist ein Sicherheitsschalter mit Infrarotsensor und kapazitivem Sensor beschrieben, wobei der Schalter eine Betätigung einer Maschine nur dann auslösen kann, wenn sowohl der kapazitive- als auch der Infrarotsensor gleichzeitig betätigt werden.
Aus der DE 196 53 648 A1 ist ein Verfahren zum Abgleich des Ausgangssignals mindestens eines im Bereich einer Bedienfläche angeordneten, annäherungsempfindlichen optischen Sensors bekannt. Dabei werden die von mehreren Sensoren abgegebenen Signale in einer Multiplex-Einheit konzentriert und in einer Steuer- und Auswerteeinheit weiterverarbeitet. Aus den bei dem jeweiligen Bedienvorgang auftretenden Pegeln der Ausgangssignale wird fortlaufend ein neuer oberer Schwellenwert ermittelt, der dann zu der Entscheidung herangezogen wird, ob ein gültiger Betätigungsvorgang vorliegt oder nicht.
Bei der DE 101 21 008 A1 geht es im Allgemeinen um kapazitive Berührungssensoren. Die von mehreren Bedienelementen in einem Multiplexer zusammengefassten Ausgangssignale werden in einer elektronischen Schaltung derart weiterverarbeitet, dass in einem am Ausgang der Schaltung liegenden Statistikbaustein eine JA/NEIN-Entscheidung über das Vorliegen einer gültigen Betätigung des Berührungsschalters getroffen werden kann.
Die DE 40 23 529 C3 schließlich befasst sich mit einem Näherungsschalter, der sowohl auf kapazitiver, induktiver als auch optischer Basis arbeiten kann. Dieser weist als Anzeigeelement einen Zustandsindikator auf, der den Schaltzustand des Berührungsschalters anzeigt.
Der vorliegenden Erfindung liegt nunmehr die Aufgabe zugrunde, ein Bedienfeld für elektronische Geräte bereitzustellen, das zwei Arten von Bedienelementen enthält, wobei als Bedienelemente der zweiten Art kapazitive Berührungsschalter in das Bedienfeld ohne eine Modifizierung der Schaltung und der Auswerteschaltung des bestehenden Bedienfeldes mit den Bedienelementen der ersten Art integriert werden können.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Bedienfeld mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Bevorzugte Aus- bzw. Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Bedienelements sind in den Unteransprüchen angegeben.
Das Bedienfeld für ein elektronisches Gerät, insbesondere ein elektronisches Haushaltsgerät wie beispielsweise ein Kochfeld, ein Gargerät, ein Mikrowellengerät oder dergleichen, enthält mehrere Bedienelemente zum Eingeben von Stellwerten in eine Steuerung des elektronischen Geräts und eine Anzeigeeinheit zum Anzeigen von eingegebenen Stellwerten und/oder anderen Informationen, wobei die mehreren Bedienelemente fortlaufend im Wechsel freigegeben werden. Die mehreren Bedienelemente enthalten wenigstens ein Bedienelement einer ersten Art, nämlich einen elektro-mechanischen Taster, und wenigstens ein Bedienelement einer zweiten Art, wobei das wenigstens eine Bedienelement der zweiten Art ein kapazitiver Berührungsschalter mit einem High/Low-Ausgangssignal ist. Zur Integration des Bedienelements der zweiten Art in ein bestehendes Bedienfeld mit Bedienelementen der ersten Art ist ausschließlich zwischen die Steuerung und den kapazitiven Berührungsschalter eine Transistorschaltung geschaltet, welche das Schaltverhalten des kapazitiven Berührungsschalters an das Schaltverhalten des wenigstens einen Bedienelements der ersten Art adaptiert.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung werden die Bedienelemente der zweiten Art in ein Bedienfeld integriert, bei dem die Anzeigeeinheit eine Mehrsegmentanzeige ist, deren Anzeigesegmente in einem fortlaufenden Wechsel freigegeben werden, wobei jedem Anzeigesegment der Mehrsegmentanzeige eines der mehreren Bedienelemente zugeordnet ist und das wenigstens eine Bedienelement der ersten Art ein elektro-mechanischer Taster ist.
Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung verschiedener Ausführungsbeispiele eines erfindungsgemäßen Bedienfeldes. Es zeigt
1 ein Blockschaltbild eines wesentlichen Teils einer Schaltung eines Bedienfeldes mit mehreren Bedienelementen gemäß eines Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung.
Bezug nehmend auf 1 wird ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Bedienfeldes beschrieben.
Da der Aufbau und die Funktionsweise von Infrarot-Sensoren, kapazitiven Berührungsschaltern in Zusammenhang mit Bedienfeldern für elektronische Haushaltsgeräte dem Fachmann hinlänglich bekannt sind, wird im Rahmen dieser Beschreibung auf nähere Ausführungen hierzu verzichtet.
Das Bedienfeld umfasst insgesamt drei elektro-mechanische Taster 22 als Bedienelemente der ersten Art, wobei der dritte Taster 22 deaktiviert und durch einen kapazitiven Berührungsschalter 12 als Bedienelement der zweiten Art ersetzt ist. Während als Bedienelement der zweiten Art 12 ein kapazitiver Berührungsschalter verwendet wird, sei an dieser Stelle ausdrücklich darauf hingewiesen, dass als Bedienelemente der zweiten Art auch bei diesem Ausführungsbeispiel grundsätzliche alle Arten von Bedienelementen eingesetzt werden können, die ein High/Low-Ausgangssignal erzeugen.
Das Bedienfeld umfasst ferner eine Anzeigeeinheit 18 in Form einer Mehrsegmentanzeige, wobei jedem Anzeigesegment dieser Mehrsegmentanzeige eines der mehreren Bedienelemente 22 zugeordnet ist. Die einzelnen Anzeigesegmente werden durch die Steuerung (μC) über Verbindungsleitungen 20 fortlaufend im Wechsel angesteuert bzw. freigegeben, wie in 1 durch die versetzten Signale auf den Verbindungsleitungen 20 angedeutet. Über einen speziellen Eingang (Input) der Steuerung (μC) wird dann fortlaufend im Wechsel der Signalpegel des dem zu diesem Zeitpunkt freigegebenen Anzeigesegment zugeordneten Bedienelements 22 abgefragt. Mit anderen Worten liegen die elektro-mechanischen Tasten 22 in einem Display Scan und werden über einen gemeinsamen Eingang (Input) der Steuerung (μC) eingelesen. Wird zum Beispiel der erste Taster 22 während des Scans des ihm zugeordneten Anzeigesegments betätigt, so empfängt die Steuerung (μC) am Eingang (Input) über die Diode D1 den „Low"-Pegel der Verbindungsleitung, was als Betätigung des Tasters 22 ausgewertet wird.
Soll nun in dieses Bedienfeld ein kapazitiver Berührungsschalter 12 integriert werden, so darf die Betätigung dieses Berührungsschalters 12 nur während der Freigabe des ihm zugeordneten Anzeigesegments der Anzeigeeinheit 18 an die Steuerung (μC) weitergemeldet werden. Da der kapazitive Berührungsschalter 12 aber während seiner Betätigung konstant einen Signalpegel „High" an seinem Ausgang liefert, muss zwischen den kapazitiven Berührungsschalter 12 und das herkömmliche Bedienfeld bzw. dessen Steuerung eine geeignete Transistorschaltung 24 zum Beispiel über eine Steckverbindung 26 geschaltet werden.
Es werden nun der Aufbau und die Funktionsweise der Transistorschaltung 24 unter Bezugnahme auf 1 näher erläutert.
Die beiden Anschlüsse des deaktivierten dritten Tasters 22 sind zu der Steckverbindung 26 heraus geführt. Die Transistorschaltung 24 enthält insbesondere einen ersten npn-Transistor T2, dessen Kollektor mit dem mit dem Eingang (Input) der Steuerung (μC) verbundenen Anschluss des Tasters 22 und dessen Emitter mit Masse verbunden ist, sowie einen zweiten npn-Transistor T3, dessen Basis über einen Widerstand R5 mit dem mit der Verbindungsleitung 20 zu der Anzeigeeinheit 18 verbundenen Anschluss des Tasters 22 und dessen Emitter ebenfalls mit Masse verbunden ist. Die Basis des ersten Transistors T2 ist mit dem Kollektor des zweiten Transistors T3 verbunden. Ferner ist die Verbindung zwischen der Basis des ersten Transistors T2 und dem Kollektor des zweiten Transistors T3 über einen weiteren Widerstand R6 mit dem Ausgang (OUT) des kapazitiven Berührungsschalters 12 verbunden.
Der mit der Basis des zweiten Transistors T3 verbundene Widerstand R5 ist so zu wählen, dass zum einen der Scan-Vorgang der Anzeigeeinheit 18 nicht belastet wird und zum anderen der zweite Transistor T3 mit steilen Ausgangsflanken schalten kann. Letzteres ist notwendig, um Verzögerungen zwischen dem Einschalten des Scans, d.h. der Zuordnung des entsprechenden Anzeigesegments und der beginnenden Auswertung in der Steuerung (μC) zu vermeiden.
Solange der Scan im „High"-Zustand ist, d.h. das dritte Anzeigesegment der Anzeigeeinheit 18 nicht freigegeben ist, ist der zweite Transistor T3 leitend und verhindert dadurch, dass das Ausgangssignal des kapazitiven Berührungsschalters 12 weitergeleitet wird. Ist jedoch das dritte Anzeigesegment der Anzeigeeinheit 18 freigegeben („Low"-Zustand), sperrt der zweite Transistor T3 und gibt damit das Ausgangssignal des kapazitiven Berührungsschalters 12 frei.
Bei gesperrtem Transistor T3 wird also das Ausgangssignal des kapazitiven Berührungsschalters 12 freigegeben und an die Basis des ersten Transistors T2 gelegt. Wird der kapazitive Berührungsschalter 12 in diesem Moment betätigt, d.h. erzeugt er ein Ausgangssignal des „High"-Pegels, so wird der erste Transistor T2 leitend und die Kathode der Diode D3 wird über den ersten Transistor T2 auf Masse gezogen, was einer Betätigung des Tasters 22 entspricht. Wird dagegen der kapazitive Berührungsschalter 12 in diesem Moment nicht betätigt, so sperrt auch der erste Transistor T2 und der Steuerung (μC) wird kein Tastenbetätigungssignal, sondern der „High"-Pegel der am Eingang (Input) angeschlossenen Spannungsquelle zugeführt.
Auf diese Weise wird am Eingang (Input) der Steuerung das Schaltverhalten eines elektro-mechanischen Tasters 22 im Digit-Scan nachgebildet, selbst wenn statt des elektro-mechanischen Tasters 22 ein angeschlossener kapazitiver Berührungsschalter 12 betätigt wird. Es ist daher mittels der Transistorschaltung 24 möglich, Bedienelemente 12 mit einem High/Low-Ausgangssignal ohne weitere Anpassungen oder Modifikationen der bestehenden Hardware und Software in ein Bedienfeld zu integrieren, welches ausschließlich elektro-mechanische Taster 22 enthält, die im Digit-Scan abgefragt werden. Es können somit problemlos Bedienfelder mit gemischten Bedienelement-Bestückungen hergestellt werden.
Der mit der Verbindung zwischen der Basis des ersten Transistors T2 und dem Kollektor des zweiten Transistors T3 verbundene Widerstand R6 hat noch eine weitere Aufgabe. Wie in 3 dargestellt, ist in der Transistorschaltung 24 eine Reihenschaltung eines weiteren Widerstandes R7 und einer Kapazität C1 vorgesehen, deren Mittelabgriff ebenfalls mit dem Ausgang (OUT) des kapazitiven Berührungsschalters 12 verbunden ist. Der kapazitive Berührungsschalter 12 generiert möglicher Weise unerwünschte Impulse, welche mit dem Widerstand R7 und der Kapazität C1 wegintegriert werden können. Der Widerstand R6 entkoppelt dabei den ersten Transistor T2 von der aus R7 × C1 gebildeten Zeitkonstante, die zu einer verschliffenen Flanke am Kollektor des ersten Transistors T2 führen und damit die Auswertung des kapazitiven Berührungsschalters 12 in der Steuerung (μC) verhindern würde.

12: Bedienelement der zweiten Art
18: Anzeigeeinheit
20: Verbindungsleitungen
22: Bedienelement der ersten Art (elektro-mechanische Taster)
24: Transistorschaltung
26: Steckverbindung

Claims

Bedienfeld für ein elektronisches Gerät, mit mindestens einem Bedienelement (12; 22) zum Eingeben von Stellwerten in eine Steuerung des elektronischen Geräts und einer Anzeigeeinheit (18) zum Anzeigen von eingegebenen Stellwerten und/oder anderen Informationen, wobei die Steuerung zum Anschluss mindestens eines Bedienelements einer ersten Art, nämlich eines elektro-mechanischen Tasters (22) ausgelegt ist, wobei zusätzlich zum oder anstelle des Bedienelements der ersten Art (22) auch wenigstens ein Bedienelement einer zweiten Art an die Steuerung anschließbar ist, wobei das wenigstens eine Bedienelement der zweiten Art ein kapazitiver Berührungsschalter (12) mit einem High/Low-Ausgangssignal ist und wobei ausschließlich zwischen die Steuerung und den kapazitiven Berührungsschalter (12) eine Transistorschaltung (24) geschaltet ist, welche Signalpegel liefert, die an die des Bedienelements der ersten Art (22) angepaßt sind.
Bedienfeld nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzeigeeinheit (18) eine Mehrsegmentanzeige ist, deren Anzeigesegmente in einem fortlaufenden Wechsel freigegeben werden, wobei jedem Anzeigesegment der Mehrsegmentanzeige eines der mehreren Bedienelemente (22, 12) zugeordnet ist.
Bedienfeld nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Transistorschaltung (24) zwei Transistoren (T2, T3) enthält, die so geschaltet sind, dass der erste Transistor (T2) durch das Ausgangssignal des kapazitiven Berührungsschalters (12) nur bei Freigabe des zugeordneten Anzeigesegments geschaltet wird.