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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Bedienvorrichtung für ein eine
Mehrzahl von diskreten Betriebszuständen unterstützendes
elektrisches Gerät, die
eine Mehrzahl von entlang einer Linie angeordneten Signalgebern,
die eingerichtet sind, bei jeder Betätigung durch einen Benutzer
ein Signal zu liefern, und eine Auswerteschaltung umfasst, die die
von den Signalgebern gelieferten Signale empfängt und anhand dieser Signale
einen Betriebszustand des zu bedienenden Gerätes wählt. Bedienvorrichtungen dieser
Art sind in verbreitetem Gebrauch, beispielsweise in Form von in
einer Reihe angeordneten Stationstasten eines Rundfunkempfängers oder
Programmwähltasten
eines Haushaltsgerätes
wie etwa einer Geschirrspülmaschine
oder Waschmaschine.
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Moderne
mikroprozessorgesteuerte Geräte haben
häufig
eine so große
Zahl von diskreten Betriebszuständen,
wie zum Beispiel von unterschiedlichen Waschprogrammen im Falle
einer Waschmaschine, dass die Zuordnung einer Auswahltaste zu jedem
Betriebszustand zu erheblichen Kosten führen und ein Bedienfeld des
Gerätes
unübersichtlich
machen würde.
Es sind daher Bedienvorrichtungen mit stufenweise drehbaren Einstellelementen
vorgeschlagen worden, bei denen jede Drehung des Einstellelementes
um eine Stufe dazu führt,
dass anstelle eines gegenwärtigen
Betriebszustandes ein – je nach
Richtung der Drehung – in
einer vorgegebenen Reihenfolge der Betriebszustände vorhergehender oder nachfolgender
Betriebszustand gewählt
wird.
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Eine
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, ein neuartiges Konzept für eine Bedienvorrichtung anzugeben,
die eine solche Betriebszustandsumschaltung ermöglicht.
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Diese
Aufgabe wird gelöst
durch eine Bedienvorrichtung für
ein eine Mehrzahl von diskreten Betriebszuständen unterstützendes
elektrisches Gerät, die
wenigstens drei entlang einer Linie angeordnete Signalgeber, die
eingerichtet sind, bei jeder Betätigung
durch einen Benutzer ein Signal zu liefern, und eine Auswerteschaltung
umfasst, die die von den Signalgebern gelieferten Signale empfängt, wobei
je zwei entlang der Linie aufeinanderfolgende Signalgeber zueinander
in einer Vorgänger-Nachfolger-Beziehung
stehen und die Auswerteschaltung eingerichtet ist, bei Empfang zeitlich aufeinanderfolgender
Signale von einem Signalgeber und dessen Nachfolger einen Betriebszustand
neu zu wählen,
der in einer vorgegebenen Reihenfolge der Betriebszustände Nachfolger
des aktuellen Betriebszustandes ist, und bei Empfang aufeinanderfolgender
Signale von einem Signalgeber und dessen Vorgänger einen Betriebszustand
neu zu wählen,
der in der vorgegebenen Reihenfolge Vorgänger des aktuellen Betriebszustandes ist.
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Es
kommt also bei der neuartigen Bedienvorrichtung nicht mehr darauf
an, einen Stellkörper
zu bewegen oder einen bestimmten Signalgeber zu betätigen, um
einen Betriebszustandswechsel herbeizuführen, sondern es ist die sukzessive
Betätigung von
wenigstens zwei Signalgebern erforderlich, um einen Betriebszustandswechsel
herbeizuführen,
wobei jedes beliebige Paar von Vorgänger- und Nachfolger-Signalgebern
benutzt werden kann, um denselben Zustandswechsel herbeizuführen und
es von der Reihenfolge, in der die Signalgeber betätigt werden, abhängt, ob
der neu gewählte
Betriebszustand Nachfolger oder Vorgänger des vorherigen ist. Indem
entlang der Linie die Signalgeber nacheinander betätigt werden,
können
die zur Auswahl stehenden Betriebszustände schnell durchgescrollt
werden.
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Eine
besonders einfache Struktur der Bedienvorrichtung ist realisierbar,
wenn die Signalgeber entlang der Linie zyklisch abwechselnd jeweils
einer von wenigstens drei Gruppen zugeordnet sind, die zueinander
in einer Vorgänger-Nachfolger-Beziehung
stehen, und die Auswerteschaltung eingerichtet ist, bei Empfang
eines Signals von einem Signalgeber einer ersten dieser Gruppen
jedes darauffolgende Signal von einem Signalgeber, der zur Nachfolgergruppe
der ersten Gruppe gehört,
als Signal eines Nachfolgers des einen Signalgebers zu akzeptieren bzw.
jedes darauffolgende Signal von einem Signalgeber, der zur Vorgängergruppe
der ersten Gruppe gehört,
als Signal eines Vorgängers
des einen Signalgebers zu akzeptieren.
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Eine
solche Gruppenzuordnung der Signalgeber kann auf einfache Weise
hergestellt werden, indem alle Signalgeber einer gleichen Gruppe
parallel mit der Auswerteschaltung verbunden sind.
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Vorzugsweise
ist die Zahl der Gruppen genau drei.
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Die
Zahl der Signalgeber ist vorzugsweise ein ganzzahliges Vielfaches
der Zahl der Gruppen.
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Einer
ersten Ausgestaltung zufolge ist die Linie eine Gerade. Um eine
Zahl von Betriebszuständen
durchzuscrollen, die größer ist
als die der Signalgeber, kann ein Benutzer die Gerade mit der Hand mehrmals
abfahren, um so die Signalgeber der Reihe nach zu betätigen.
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Einer
zweiten Ausgestaltung zufolge ist die Linie ein Kreis. Dies ermöglicht einem
Benutzer das Scrollen einer großen
Zahl von Betriebszuständen
in einer kontinuierlichen Handbewegung.
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Vorzugsweise
sind die Signalgeber Festkörpersensoren,
das heißt,
sie haben einen Aufbau ohne bewegliche Teile, die zum Betätigen der
Signalgeber erforderlich ist.
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Geeignet
sind insbesondere Signalgeber eines Typs, der auf Berührung mit
der Hand empfindlich ist. Bekannte Signalgeber dieser Art sind zum Beispiel
kapazitive Sensoren, bei denen ein elektrischer Schwingkreis einen
Schwingkondensator mit durch Berührung
veränderlicher
Kapazität
enthält.
Es können
auch berührungslose,
z.B. optische, Sensoren eingesetzt werden.
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Die
Tatsache, dass die erfindungsgemäße Bedienvorrichtung
keine beweglichen Teile benötigt, macht
sie besonders geeignet für
die Anwendung in elektrischen Haushaltsgeräten oder anderen Geräten, die
in einer Umgebung eingesetzt werden, in der die Gefahr besteht,
dass die Beweglichkeit von beweglichen Komponenten durch Verschmutzung
beeinträchtigt
wird.
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Es
kann unzweckmäßig sein,
die Betriebszustände,
die mit Hilfe der erfindungsgemäßen Bedienvorrichtung
in schneller Folge neu gewählt
werden können,
sofort bei ihrer Wahl auch zu aktivieren. In solchen Fällen kann
vorgesehen werden, dass eine Aktivierung erst nach mehrmaliger Betätigung eines gleichen
Signalgebers, oder, wenn diese für
die Auswerteschaltung in nicht voneinander unterscheidbarer Weise
zu Gruppen zusammengefasst sind, einer gleichen Gruppe von Signalgebern
erfolgt.
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Weitere
Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden
Beschreibung von Ausführungsbeispielen
unter Bezugnahme auf die beigefügten
Figuren. Es zeigen:
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1 eine
schematische Darstellung einer Bedienvorrichtung gemäß einer
ersten Ausgestaltung der Erfindung;
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2 ein
Flussdiagramm eines von der Auswerteschaltung der Bedienvorrichtung
ausgeführten Arbeitsverfahrens;
und
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3 eine
schematische Darstellung einer Bedienvorrichtung gemäß einer
zweiten Ausgestaltung der Erfindung.
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1 ist
eine schematische Darstellung einer Bedienvorrichtung gemäß einer
ersten Ausgestaltung. Die Bedienvorrichtung umfasst eine Mehrzahl
von Signalgebern 1-1, 1-2, ..., 1-9,
die über
Leitungen 3-1, 3-2, 3-3 mit einer Auswerteschaltung 2 verbunden
sind. Die Signalgeber sind hier kapazitive Berührungssensoren. Ein solcher
Berührungssensor umfasst
einen elektrischen Schwingkreis, dessen Resonanzfrequenz durch einen
Schwingkondensator bestimmt ist, wobei der Schwingkondensator im
Wesentlichen durch eine an einer Außenwand des durch die Bedienvorrichtung
zu bedienenden Gerätes
freiliegende Metallplatte gebildet ist. Die Kapazität dieser
Metallplatte gegenüber
Masse ändert
sich, wenn sie von einem Benutzer berührt wird, und die aus der Kapazitätsänderung
resultierende Änderung
der Resonanzfrequenz wird von einer in der Figur nicht dargestellten
Schaltung ausgewertet, um ein die Berührung anzeigendes Signal zu
erzeugen.
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Die
Kondensatorplatten haben die Form von Rechtecken, die, wie in 1 dargestellt,
entlang einer geraden Linie 4 nebeneinander liegen, so
dass ein Benutzer mit seinem Finger bequem die Kondensatorplatten
sämtlicher
Signalgeber 1-1 bis 1-9 nacheinander überstreichen
kann.
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Die
aus der Berührung
resultierenden Betätigungssignale
der einzelnen Signalgeber werden über die Leitungen 3-1 bis 3-3 an
die Auswerteschaltung 2 übermittelt. Um die Schaltungsanordnung
zu vereinfachen, sind hier die Signalgeber 1-1, 1-4, 1-7 parallel
mit der Leitung 3-1, die Signalgeber 1-2, 1-5 und 1-8 parallel
mit der Leitung 3-2 und die Signalgeber 1-3, 1-6 und 1-9 parallel
mit der Leitung 3-3 verbunden, so dass die Auswerteschaltung 2 zwischen den
Signalen von zwei an eine gleiche Leitung angeschlossenen Signalgebern
nicht zu unterscheiden vermag. Mit anderen Worten wird durch die
Parallelschaltung der Signalgeber eine Zuordnung der Signalgeber
zu drei Gruppen geschaffen, wobei die Gruppenzugehörigkeit
jedes einzelnen Signalgebers in der Figur durch einen zugeordneten
Buchstaben A, B oder C angegeben ist.
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Die
Kondensatorplatten liegen außen
am Gehäuse
des zu bedienenden Geräts
frei, so dass sie für
einen Benutzer bequem erreichbar sind. Alle anderen Schaltungsteile
sind im Inneren des Gehäuses
geschützt.
Da die Bedienvorrichtung keine sich durch das Gehäuse erstreckenden
beweglichen Teile erfordert, kann das Gehäuse hermetisch dicht sein. Dies
ist insbesondere bei Geräten
vorteilhaft, in deren Umgebung flüssige oder pulvrige Stoffe
gehandhabt werden, wie etwa bei Küchengeräten, Waschmaschinen etc. Ein
Bedienfeld des Geräts,
an dem die Signalgeber angebracht sind, kann völlig eben gehalten werden,
so dass Schmutz leicht abgewischt werden kann.
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Einer
weiter vereinfachten Ausgestaltung zufolge sind die Signalgeber 1-1 bis 1-9 jeweils
auf die erwähnte
Kondensatorplatte allein reduziert, und die Kondensatorplatten 1-1, 1-4, 1-7 der
Gruppe A sind, parallel geschaltet durch die Leitung 3-1,
Teil eines einzigen Schwingkreises, genauso wie die über die Leitung 3-2 parallel
geschalteten Kondensatorplatten 1-2, 1-5, 1-8 der
Gruppe B und die über
die Leitung 3-3 parallel geschalteten Kondensatorplatten 1-3, 1-6, 1-9 der
Gruppe C jeweils gemeinsam den Schwingkondensator eines Schwingkreises
bilden. In diesem Fall können
mit Ausnahme der Schwingkondensatoren die Komponenten der Schwingkreise
der Auswerteschaltung 2 zugerechnet werden, und das eine
Betätigung
anzeigende Signal vom Signalgeber, das heißt der Kondensatorplatte, an
die Auswerteschaltung 2 ist die bei Betätigung veränderte Resonanzfrequenz.
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Anstelle
von kapazitiven Berührungssensoren
könnten
auch andere Sensortypen mit gleichem Ergebnis verwendet werden,
zum Beispiel optische Sensoren, die im Inneren des Gerätes hinter
entlang einer geraden Linie angeordneten Fenstern platziert sind
und eingerichtet sind, einen das ihm zugeordnete Fenster in geringer
Entfernung passierenden Gegenstand wie etwa den Finger eines Benutzers
anhand des von ihm reflektierten Lichtes zu erfassen.
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Die
Arbeitsweise der Auswerteschaltung 2 wird im Folgenden
anhand des in 2 gezeigten Flussdiagramms erläutert. In
Schritt S1 empfängt
die Auswerteschaltung 2 ein erstes Betätigungssignal oder Initialisierungssignal
IS und identifiziert in Schritt S2 unter den Gruppen A, B, C von
Signalgebern diejenige Gruppe IG = G(IS), die das Signal IS erzeugt hat,
anhand der Leitung 3-1, 3-2 oder 3-3,
auf der es empfangen wurde. Anschließend wartet die Auswerteschaltung 2 auf
ein Folgesignal FS, und wenn dieses in Schritt S3 empfangen wird,
ordnet sie ihm in Schritt S4 ebenfalls eine Gruppe FG = G(FS) von
Signalgebern zu, von denen das Folgesignal FS herrührt.
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Wenn
davon ausgegangen wird, dass die zwei Signale IS, FS durch einen
entlang der Linie 4 über
die Signalgeber 1-1, ..., 1-9 streichenden Finger erzeugt
sind, kann versucht werden, der Signalfolge [IS, FS] eine Bewegungsrichtung
des Fingers zuzuordnen. Hierzu prüft die Auswerteschaltung zunächst in
Schritt S5, ob die Gruppe FG Nachfolger der Gruppe IG ist. Eine
erste Gruppe ist als Nachfolger einer zweiten Gruppe definiert,
wenn bei Überstreichen
der Signalgeber entlang der Linie 4 von oben nach unten ein
Signalgeber der ersten Gruppe unmittelbar nach einem der zweiten
Gruppe berührt
wird. Das heißt, die
Gruppe B ist Nachfolger der Gruppe A, weil zum Beispiel der Signalgeber 1-2 nach
dem Signalgeber 1-1 berührt
wird, die Gruppe C ist Nachfolger von B, weil der Signalgeber 1-3 nach 1-2 berührt wird,
und die Gruppe A ist Nachfolger von C, weil der Signalgeber 1-4 nach 1-3 berührt wird.
Umgekehrt ist die Gruppe A als Vorgänger von B, B als Vorgänger von C
und C als Vorgänger
von A definiert.
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Wenn
die Auswahlschaltung 2 in Schritt S5 feststellt, dass die
Gruppe FG Nachfolger von IG ist, wird in Schritt S6 der Betriebszustand
des zu bedienenden Gerätes
gemäß einer
vorgegebenen Reihenfolge der Betriebszustände um einen Schritt weitergeschaltet.
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Wenn
Schritt S5 ergibt, dass FG nicht Nachfolger von IG ist, wird in
Schritt S7 geprüft,
ob FG Vorgänger
von IG ist. Wenn ja, wird der Betriebszustand des Gerätes in Schritt
S8 um eine Stufe zurückgeschaltet.
Wenn Nein, können
FG und IG nur gleich sein. Dies ist möglich, wenn der gleiche Signalgeber zweimal
nacheinander berührt
wurde oder wenn nicht benachbarte Signalgeber berührt wurden.
Beide Fälle
entsprechen nicht einem Überstreichen
der Signalgeber entlang der Linie 4 und führen daher nicht
zu einer Betriebszustandsänderung.
In diesem Fall geht das Verfahren, genauso wie nach den Schritten
S6 oder S8, zu Schritt S9 über,
in welchem IG mit FG überschrieben
wird, und das Verfahren kehrt zu Schritt S3 zurück.
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So
werden, wenn ein Benutzer die Signalgeber 1-1 bis 1-9 der
Reihe nach berührt,
der Betriebszustand zunächst
um 8 Schritte und bei einem weiteren Überstreichen der gesamten Signalgeberanordnung,
um 9 Schritte weitergeschaltet, und bei Überstreichen der Signalgeber
von unten nach oben wird der Betriebszustand um die entsprechende
Zahl von Schritten zurückgeschaltet.
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Eine
Weiterbildung des Verfahrens sieht vor, dass wenn Schritt S7 ergibt,
dass IG = FG ist, geprüft wird,
wie groß der
Zeitabstand zwischen den Empfangszeitpunkten der Signale IS und
FS ist, und dass, wenn dieser kleiner als ein vorgegebener Grenzwert ist,
die Auswerteschaltung den gegenwärtig
gewählten,
aber noch nicht aktivierten Betriebszustand des Geräts aktiviert.
Während
des Wählens
nimmt die Bedienvorrichtung noch keinen Steuereingriff an dem gesteuerten
Gerät vor;
dies geschieht nur einmal, bei der Aktivierung.
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Um
zu vermeiden, dass zeitlich weit auseinanderliegende Betätigungen
fälschlich
als eine – vom Benutzer
nicht gewollte – Bestätigung interpretiert werden,
ist es ferner, wenn das Verfahren von Schritt S3 automatisch zu
Schritt S1 zurückspringt,
wenn die Zeit des Wartens auf das Folgesignal FS eine vorgegebene
maximale Dauer überschreitet.
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Bei
der in 3 gezeigten Ausgestaltung sind Signalgeber 1-1, 1-2,
..., 1-12 an einem Bedienfeld an der Außenwand eines elektrischen
Gerätes
in Form von Kreissektoren angeordnet. Wie im Fall der 1 sind
die Signalgeber 1-1 bis 1-12 zyklisch drei Gruppen
A, B, C zugeordnet, und alle Signalgeber einer gleichen Gruppe sind
parallel mit der Auswerteschaltung 3 verbunden. Die Anordnung
der Signalgeber entlang einer Kreislinie 5 ermöglicht es
einem Benutzer, durch mehrmaliges Überfahren der gesamten Signalgeberanordnung
mit dem Finger entlang einer Kreislinie 5 zwischen einer
großen
Zahl von Betriebszuständen
schnell und ohne Unterbrechung umzuschalten.