DE2755678B2

DE2755678B2 - Mit einer Anzeigevorrichtung gekoppelter Berührungsschalter

Info

Publication number: DE2755678B2
Application number: DE2755678A
Authority: DE
Inventors: David Yuhung Chen; Juan De Jesus Serrano; Stanley Baker Welch
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 1976-12-14
Filing date: 1977-12-14
Publication date: 1979-07-26
Also published as: DE2755678C3; DE2755678A1; AU2961777A; JPS5395283A; FR2374811A1; US4121204A; GB1539649A; AU512181B2; CA1086877A

Description

Die Erfindung betrifft einen mit einer Anzeigevorrichtung gekoppelten Berührungsschalter zum stufenweisen Verstellen eines Elektrogerätes, insbesondere eines Elektroherdes.

Bei einem in seiner Leistung verstellbaren Elektrogerät, beispielsweise einem Elektroherd oder einem Mikrowellenherd, ist es wünschenswert, daß jede Einstellung durch eine unmittelbare, schnell erfaßbare Anzeige dem Benutzer mitgeteilt wird, damit er überprüfen kann, ob die gewünschte Einstellung oder Funktion tatsächlich gewählt wurde. Weiterhin sollte sich der Benutzer zu jedem Zeitpunkt durch einen kurzen Blick über den Zustand der Einstellungen,

beispielsweise die zuletzt betätigte Einstellung, informieren können. Selbstverständlich müssen die Einstellorgane auch ein Signal an das eigentliche Gerät liefern, se daß die ausgewählte Funktion wirklich stattfindet

Übliche mechanische Schalter, beispielsweise Druckschalter oder Drehschalter, erfüllen diese Funktion und zeigen dem Benutzer die ausgewählten Funktionen gut an, jedoch sind sie wegen ihres mechanischen Aufbaues nur innerhalb gewisser Grenzen verwendbar. Beispielsweise drückt der Benutzer bei einem Elektroherd mit entsprechend den Heizstufen von »schwach« bis »stark« in einer Reihe angeordneten Drucktasten eine beliebige Drucktaste, um die gewünschte Heizstufe der niedergedrückten Drucktaste eine visuelle Rückkopplung bezüglich der ausgewählten Heizstufe. Es sind auch Drucktastenanordnungen bekannt, die hinter durchscheinenden Drucktasten angeordnete Anzeigelampen aufweisen, die so geschaltet sind, daß die gedrückte Drucktaste aufleuchtet Ein einfacher Drehschalter mit entsprechend den Heizstufen gekennzeichneten Stellungen wird ebenfalls für derartige Zwecke verwendet

Zusammen mit der Entwicklung sog. elektronischer Haushaltsgeräte, insbesondere Mikrowellenherde, aber auch gewöhnlicher Elektroherde wurden bei solchen Geräten berührungsempfindliche Bedienungsteile und elektronische Anzeigegeräte verwendet Ein Grund dafür liegt in der einfachen Möglichkeit, diese elektronischen Eingabe- und Ausgabeeinheiten mit der übrigen, in dem Gerät erforderlichen Schaltung zu verbinden. Darüber hinaus erlauben derartige Geräte ebene Bedienungsplatten, deren Aussehen besonders anziehend wirkt und die leicht zu reinigen sind, wobei die von den mechanischen Kontakten her bekannten Probleme der Zuverlässigkeit überwunden werden. Mechanische Schalter nutzen sich auch wenn sie über viele jähre störungsfrei arbeiten schließlich aufgrund der verwendeten, beweglichen Teile doch ab. Sog. Berührungsschalter weisen keine beweglichen Teile auf, sondern fühlen lediglich das Vorhandensein einer menschlichen Berührung mittels einer Abfrageschaltung ab, beispielsweise unter Ausnutzung eines ohmschen oder kapazitiven, zusammen mit der Berührung auftretenden Überbrückungseffektes.

Aufgabe der Erfindung ist, einen Berührungsschalter und eine Anzeigevorrichtung zu schaffen, die mit minimaler oder ganz ohne Bedienungsanleitung benutzt werden können, wobei die Anzeigevorrichtung ein schnell erfaßbares Balkendiagramm liefert und der Berührungsschalter auf einfache Weise mit einem elektrischen Schaltkreis verbunden werden kann. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Anzeigevorrichtung aus einer linearen Anordnung sich seitlich berührender, stufenweise mit einer Vorsorgungsspannung unter Bildung eines einen numerischen Wert darstellenden Balkendiagramms beaufschlagbarer Anzeigesegmente besteht, denen eine Anordnung sie überdeckender, lichtdurchlässiger Berührungsbereiche zugeordnet ist, die mit einer die Berührungsbereiche abfühlenden Schaltung verbunden sind, über deren Ausgangssignal bei einer Berührung das dem jeweiligen berührten Berührungsbereich zugeordnete Anzeigesegment sowie die auf einer Seite neben ihm angeordneten Anzeigesegmente anschaltbar sind und die übrigen Anzeigesegmente abgeschaltet bleiben.

Die Erfindung kombiniert in vorteilhafter Weise einen Berührungsschalter und eine Balkendiagramm-Anzeige, so daß eine einfache und leicht verständliche Eingabe-Ausgabevorrichtung zustande kommt Da-

durch wird die Herstellung einer ansprechenden, nicht einschüchternden Bedienungsplatte möglich, die von einer Person mit Zuversicht betätigt werden kann. Darüber hinaus ist die neue Vorrichtung nut digitalen Steuersystemen vollkommen kompatibel. ^r>

Der erfindungsgemäße, mit einer Anzeigevorrichtung gekoppelte Berührungsschalter ist in seiner Bedienung verblüffend einfach und ohne besondere Anleitung unmittelbar verständlich. Das beleuchtete Balkendiagramm folgt der Fingerspitze des Benutzers in einer κι einmaligen, angenehmen Weise. Das beleuchtete Balkendiagramm zeigt die gewählte Leistungsstufe oder Heizstellung an, wobei der Berührungsschalter ein bequemes Verändern der eingestellten Werte ermöglicht und sofort eine visuelle Rückkopplung zum r> Benutzer möglich ist.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Gegenstandes der Erfindung beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 einen elektrischen, mit einer Anzeigevorrichtung und einem Berührungsschalter gemäß der Erfin- y> dung ausgestatteten Elektroherd, in einer perspektivischen Ansicht,

F i g. 2 den mit einer Anzeigevorrichtung gekoppelten Berührungsschalter nach F i g. 1 in einer mittleren Stellung, in einer Ansicht von vorne, 2 >

F i g. 3 den mit einer Anzeigevorrichtung gekoppelten Berührungsschalter nach Fig.2, teilweise aufgeschnitten, in einer der Fig.2 entsprechenden Darstellungsweise, mit für den Benutzer normalerweise nicht sichtbaren Einzelheiten, w

F i g. 4 den mit einer Anzeigevorrichtung gekoppelten Berührungsschalter nach Fig.3, in einem Schnitt entlang der Linie IV-IV, in einer Ansicht zusammen mit einem Blockschaltbild der zugeordneten elektrischen Schaltung, r>

F i g. 5 ein weiteres Ausführungsbeispiel eines mit einer Anzeigevorrichtung gekoppelten Berührungsschalters in einer der Fig.2 entsprechenden Darstellungsweise, in einer Ansicht von vorn,

F i g. 6 das Schaltbild eines Senders, der zur Speisung des erfindungsgemäßen Berührungsschalters verwendbar ist,

F i g. 7 das Schaltbild einer Anordnung von neun im Zusammenhang mit dem Berührungsschalter verwendbaren Empfängern ■>■■">

F i g. 8 das Schaltbild einer Anordnung von Glimmlampen zusammen mit den zugehörigen Treiberstufen, die bei der Anzeigevorrichtung vorgesehen sein können,

F i g. 9 einen Teil eines Logikschaltkreises zum Anschluß an die Schaltungen gemäß F i g. 7 und 8 und

Fig. 10 das Schaltbild des restlichen Teiles des mit dem Logikschaltkreis nach F i g. 9 zusammenwirkenden Logikschaltkreises.

Der in F i g. 1 dargestellte Elektroherd 20 verfügt über vier übliche Heizplatten 22, 24, 26 und 28. Zum « Einstellen der von den Heizplatten erzeugten Wärme sind vier zugeordnete Eingabe-Anzeigeeinheiten 30,32, 34 und 36 auf der rechten Seite der Herdbedienungsplatte 38 vorgesehen. Die Bedienungsplatte 38 besteht aus einem geeigneten dielektrischen Material, jedoch m> vorzugsweise wegen der leichten Pflegbarkeit und des guten Aussehens aus Glas. Wie aus der geometrischen Anordnung der Einheiten 30, 32,34 und 36 hervorgeht, steuert die obere linke Eingabe-Anzeigeeinheit 30 die linke hintere Heizplatte 22, die obere rechte Eingabe- hi Anzeigeeinheit 32 die rechte Hintere Heizplatte 24 usw.

Eine wesentlich vergrößern Darstellung der Eingabe-Anzeigeeinheit 30 ist in F i g. 2 so dargestellt, wie sie dem Herdbenutzer erscheint, wenn eine mittlere Stellung für die linke hintere Heizplatte 22 gewählt worden ist Zur Anzeige der gewählten Einstellung dient eine durch ein geeignetes durchscheinendes Fenster 42 in der Herdbedienungsplatte 38 sichtbare, beleuchtete Balkendiagramm-Anzeigeeinrichtung 40. Die dargestellte Balkendiagramm-Anzeigeeinrichtung 40 verfügt über einen roten Lichtbalken, der durch senkrechte Striche veranschaulicht ist Die Balkendiagramm-Anzeigeeinrichtung 40 enthält eine lineare Anordnung einzelner Anzeigesegmente 46 bis 54, die so angeordnet sind, daß jedes Segment von nicht mehr als zwei anderen Segmenten benachbart ist Die Segmente können nacheinander mit Spannung versorgt werden, um die Balkendiagramm-Anzeige zu bilden und einen numerischen Wert darzustellen.

Zum Einstellen verfügt die Eingabe-Anzeigeeinheit 30 über eine lineare Anordnung 56 lichtdurchlässiger, berührungsempfindlicher Bereiche 58 bis 66, die unter der Anordnung 44 der Anzeigesegmente angebracht sind. Die einzelnen berührungsempfindlichen Bereiche 58 bis 66 werden von Linien 68 begrenzt, die einfach auf die Oberfläche der Bedienungsplatte 38 aufgemalt sind. Wegen der Schwierigkeit bei der Herstellung eines betriebsfähigen, berührungsempfindlichen Bereichs, der auch klein ist, ist wie in F i g. 2 dargestellt, das Ausmaß eines jeden berührungsempfindlichen Bereiches größer als das des zugeordneten Anzeigesegments. Für das völlige Abschalten der Heizplatte 22 ist ein berührungsempfindlicher Bereich 70 links von der Anordnung 44 der Anzeigesegmente und der Anordnung 56 der berührungsempfindlichen Bereiche vorgesehen. Der dem Schaltzustand »Aus« zugeordnete Bereich wird von der rechteckig verlaufenden aufgemalten Linie 71 umrandet. Da dem zum Ausschalten benutzten, berührungsempfindlichen Bereich kein entsprechendes Anzeigesegment zugeordnet ist, kann er transparent oder nichttransparent sein. Schließlich trägt die Bedienungsplatte 38 eine Beschriftung 72 zur Kennzeichnung der eingeschalteten Heizstufen.

Die Eingabe-Anzeigeeinheit ist ein geeigneter elektrischer Schaltkreis 74 (Fig.4) zugeordnet, der im folgenden ausführlicher beschrieben wird. Der Schaltkreis 74 fühlt die berührungsempfindlichen Bereiche 58 bis 66 ab und ist zur Speisung an die Anzeigesegmente 46 bis 54 angeschlossen. Um eine beleuchtete Balkenanzeige zu erhalten, setzt der Schaltkreis 74 beim Berühren eines der berührungsempfindlichen Bereiche 58 bis 66 das zugeordnete Anzeigesegment zusammen mit allen auf einer Seite, vorzugsweise der linken Seite, liegenden Anzeigesegmente unter Spannung. Die übrigen, rechts liegenden Segmente erhalten keine Betriebsspannung. Dazu können eine Vielzahl von verschiedenen Schaltkreisen verwendet werden. Statt eines diskret aufgebauten Schaltkreises kann auch ein Mikroprozessor mit einem zugeordneten, gespeicherten Programm verwendet werden, um Eingangssignale von der Einheit 30 zu erhalten und diese zu betätigen. Der Ausdruck »Schaltkreis« soll eine derartige Anordnung einschließen.

Für die Beschreibung von Konstruktionseinheiten der Eingabe-Anzeigeeinheit 30 sei auf die F i g. 3 und F i g. 4 hingewiesen. Jeder der berührungsempfindlichen Bereiche ">8 bis 66 ist eine Berührungsplatte, die einem üblichen kapazitiven Berührungsschalter zugeordnet ist. In F i g. 4 ist der berührungsempfindliche, in der Nähe des rechten Endes der Einheit 30 liegende Bereich 65 im Querschnitt dargestellt. Der berührungsempfindliche

Bereich 65 besteht aus einer dünnen, leitenden, lichtdurchlässigen, auf der Vorderfläche 76 der Bedienungsplatte 38 angeordneten Schicht. Die Berührungsplatte 65 kann aus einem beliebigen Material hergestellt sein, das mit einem Metallüberzug versehen oder auf die Vorderfläche 76 in einer ausreichend dünnen Schicht aufgebracht werden kann, so daß sie ausreichend transparent ist. Ein Beispiel für ein geeignetes, leitendes Material ist Zinnoxyd. Es sei darauf hingewiesen, daß die Berührungsplatte 65 zur besseren Erkennbarkeit mit einer stark übertriebenen Dicke dargestellt ist. Da die Bedienungsplatte 38 und die Berührungsplatte 65 beide lichtdurchlässig sind, ist das hinter der Bedienungsplatte 38 angeordnete Segment 53 durch das transparente Fenster 42 und die Berührungsplatte 65 beim Anliegen der Betriebsspannung gut sichtbar. Zur Bildung eines kompletten Berührungsschalters sind Sender und Empfängerplatten 78 und 80 auf der Rückseite 82 der Frontplatte gegenüber der Berührungsplatte 65 vorgesehen. Jede der hinteren Platten 78 und 80 bildet somit mit der Berührungsplatte 65 einen Kondensator, wobei die Frontplatte 38 als Kondensator-dielektrikum dient. Bei der dargestellten speziellen Anordnung brauchen die hinteren Platten 78 und 80 nicht lichtdurchlässig zu sein, und können daher aus einem beliebigen, geeigneten, leitenden Material, beispielsweise Kupfer oder Silberblech, hergestellt sein. Jedoch sei darauf hingewiesen, daß bei einer anderen Anordnung die rückwärtigen Platten 78 und 80 ebenfalls lichtdurchlässig sein können. Damit die rückwärtigen Platten 78 und 80 zur Erzielung eines ansprechenden Aussehens verdeckt sind, ist die Rückseite 82 der Platte 38 mit einer Schicht einer schwarzen Farbe 84 zwischen den hinteren Platten 78 und 80 überzogen, wobei das Fenster 42 durch eine entsprechende öffnung 86 in der Farbschicht 84 gebildet ist. Weiterhin ist in Fig.4 ebenfalls in übertriebener Dicke ein Teil einer der auf die Vorderseite 76 der Bedienungsplatte 38 aufgemalten Linie 68 dargestellt Die gemalte Linie ist etwas dicker als die Berührungsplatte 65 und daher in der Schnittdarstellung der F i g. 4 sichtbar.

Die leitenden Berührungsplatten, die die berührungsempfindlichen Bereiche bilden, sind für den oberflächlichen Beobachter nicht sichtbar, können jedoch bei einer genauen Überprüfung erkannt werden. F i g. 3 zeigt den Rand einer jeden Berührungsplatte in dem berührungsempfindlichen Bereich 56 in dünnen Linien. Zusätzlich zeigt Fig.3 in gestrichelten Linien die Umrisse der Empfängerplatten, die den auf der Rückseite der Bedienungsplatte hinter einem Teilbereich jeder der berührungsempfindlichen Bereiche 58 bis 66 angeordneten Empfängerplatten 78 entsprechen. Zusätzlich ist eine einzelne Senderplatte 80 in gestrichelten Linien dargestellt, die sich hinter allen berührungsempfindlichen Flächen 58 bis 66 erstreckt Der Schaltkreis 74 ist so ausgelegt, daß die Verwendung einer gemeinsamen Senderplatte möglich ist Der »AUSw-Berührungsschalter ist ähnlich aufgebaut, jedoch braucht die Berührungsplatte nicht transparent zu sein. Die dem »AUsVSchalter zugeordnete berührungsempfindliche Fläche 70 ist auch eine einem üblichen kapazitiven Berührungsschalter zugeordnete Berührungsplatte, die mit einer hinteren Empfängerplatte 88 und der gemeinsamen Senderplatte 80 zusammenwirkt Einzelheiten des Anzeigesegments 53 und dessen Befestigung sind in F i g. 4 dargestellt Eine Hilfsplatte 90 aus einem beliebigen, für gedruckte Schaltungen verwendbaren Material ist in einem geeigneten Abstand von der Rückseite 82 der Bedienungsplatte 38 angeordnet. Da; Anzeigesegment 53 ist auf der Hilfsplatte 90 befestigi und so orientiert, daß es durch das Fenster 42 beim Anlegen einer Spannung sichtbar ist. Das Anzeigeseg-

"> ment 53 besteht aus einer Glimmlampe 92 mit einer roten, lichtzerstreuenden Linse aus Kunststoff. Die Kunststofflinse 94 ist vorzugsweise von rechteckigei Gestalt mit einer geeigneten lichtstreuenden Oberflächenrauheit, so daß sie beim Leuchten der Glimmlampe

lu 92 ein gleichmäßig verteiltes Licht erzeugt. Durd Aneinandersetzen der einzelnen Anzeigesegmente dei Anordnung 44, Seite an Seite, wird die leuchtende Balkendiagramm-Darstellung erzielt Für den elektri sehen Anschluß der Empfängerplatte 28 und dei

1■> gemeinsamen Senderplatte 80 sind federnde Kontakt klammern 96 und 98 zwischen der Hilfsplatte 90 und der Platten 78 und 80 angeordnet Die federnden Kontakt klammern 96 und 98 sind über eine /{-Leitung 100 unc eine Γ-Leitung 102 (R = Empfänger, T= Sender) mi

den Schaltkreis 74 verbunden. Über Leitung 104 unc 106 ist der Schaltkreis 74 an die Elektroden dei Glimmlampe 92 angeschlossen.

Selbstverständlich kann die Anordnung 44 dei Anzeigesegmente eine Reihe von verschiedenen Ge staltungen haben. Beispiele für die einzelnen Segmente verwendbare Bauelemente sind: Leuchtdioden (LED) Gasenladungslampen, Glühlampen, Flüssigkristallanzei gen (LCD) usw_ In vergleichbarer Weise sind auch andere Berührungsschaltertypen bekannt und könner

in auch verwendet werden, obwohl ein kapazitiver dämpfbarer Berührungsschalter dargestellt wurde. Weiterhin brauchen die Anordnung 44 der Anzeigesegmen te und die Anordnung 56 der berührungsempfindlicher Bereiche nicht vollständig getrennte Geräte zu sein

i^r> sondern können teilweise miteinander kombiniert sein Beispielsweise sind Einrichtungen bekannt die einer Berührungsschalter und eine Anzeigeeinheit im gleichen Gerät vereinigen. Ein solches Gerät kann eine Kaltkathoden-Gasladungsröhre sein, die einen leiten den Knopf auf der Oberfläche des Gasmantels aufweist Wenn die leitende Stelle berührt wird, verursacht die Körperkapazität eine Veränderung des elektrischer Feldes innerhalb der Gasentladungsröhre und veranlaß' sie dadurch zu leiten. Das Leiten kann verwende' werden, um einem anderen Schaltkreis anzuzeigen, dal die leitende Stelle berührt wurde, und zusätzlich dien die hervorgerufene sichtbare Ionisation des Gases ah eine Anzeige für den Benutzer.

Wenn beim Betrieb des berührungsempfindlicher

Schalters und der Anzeigeeinheit 30 ein Benutzer einer Teil der Anordnung 56 der berührungsempfindlicher Bereiche berührt, spricht der Schaltkreis 74 an, um die Anzeigeanordnung 44 zu speisen und'eine Balkenanzeige zu bilden, wobei der Schaltkreis 74 geeignete Signale zu einem nicht dargestellten Schaltkreis sendet, um da: entsprechende Steuersignal, beispielsweise eine Einstel lung der Heizung auszulösen. Wenn beispielsweise dei Benutzer den der Einstellungsmitte zugeordneter Bereich berührt, werden das die Kennzeichnung »MIT«

eo tragende Anzeigesegment 50 und alle links von ihn liegenden Segmente mit Spannung versorgt Die recht! liegenden Anzeigesegmente erhalten, wie in Fig.: veranschaulicht ist keine Betriebsspannung. Wenn dei Benutzer mit seinem Finger einen Bereich weiter link!

berührt, verlöschen alle rechts von der Berührungsstelle liegenden Anzeigesegmente und die übrigen Segmente bleiben angeschaltet In entsprechender Weise werder zusätzliche Anzeigesegmente unter Spannung versetzt

wenn der Benutzer einen Berührungsbereich weiter rechts berührt. Somit ergibt sich, daß eine im hohen MaBe graphische Eingabe- und Ausgabeeinheit entsteht In Fig.5 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Eingabe-Anzeigeeinheit 108 dargestellt, bei der s die lineare Anordnung der Anzeigesegmente kreisförmig angeordnet ist, wobei eine lineare Anordnung 112 berührungsempfindlicher Bereiche auf ihr aufgebracht ist Bis auf den Unterschied, daß die Anordnung kreisförmig und nicht geradlinig ist, ist die Einheit 108 gemäß F i g. 5 ähnlich der Einheit 30 gemäß den F i g. 2 bis 4. Die Betriebsweise der Einheit 108 gemäß F i g. 5 ist im wesentlichen identisch mit der Betriebsweise der oben beschriebenen Einheit 30, mit der Ausnahme, daß der gebildete Lichtbalken Segmente eines kreisförmigen Balkendiagramms im Gegensatz zu einem geradlinigen Balkendiagramm aufweist.

Im Hinblick auf die Anforderungen an einen bestimmten zu verwendenden Schaltkreis ergibt sich, daß wegen der Trägheit des menschlichen Sehens jedes einzelne Anzeigesegment nicht dauernd leuchten muß, sondern, daß die Anzeigeeinheit im Multiplex-Betrieb arbeiten kann, wobei die einzelnen Anzeigeelemente schnell nacheinander jeweils einzeln angesteuert werden. Es ist bekannt, daß solange jedes benutzte Segment wenigstens 16mal pro Sekunde in Betrieb gesetzt wird, ein solches Segment dem menschlichen Auge als dauernd im Betrieb erscheint. Daher ist die vorliegende Erfindung nicht nur auf ein dauernd unter einer Betriebsspannung stehendes Anzeigesystem gerichtet, sondern bezieht sich ebenfalls auf Multiplex-Anzeigeeinheiten. Der Fachmann weiß, daß eine solche Multiplex-Anordnung eine wesentliche Ersparnis in Bezug auf die Zahl der Drahtverbindungen in der Anzeigeeinheit mit sich bringt.

Im folgenden ist ein Ausführungsbeispiel eines Schaltkreises beschrieben, der verwendet werden kann, um die notwendigen Funktionen jeder der oben beschriebenen Ausführungsformen gemäß der F i g. 1 bis 5 auszuführen. Das Ausführungsbeispiel wird mit Bezug auf die in den F i g. 1 bis 4 dargestellte Einheit 30 beschrieben, jedoch liegt es auf der Hand, daß sie mit einigen offensichtlichen Veränderungen ebenfalls für die Einheit 108 nach Fig.5 verwendet werden kann. Zunächst sei die Schaltung zum Betrieb der verschiedenen, eine regelmäßige Anordnung bildenden Berührungsschalter beschrieben. In Fig.6 ist die Schaltung eines »Senders« 128 dargestellt, der einfach ein freilaufender Rechteckgenerator mit 33 kHz ist und ein Ausgangssignal an den mit 130 bezeichneten Anschluß liefert Der Anschluß 130 ist über die Leitung 102 mit der gemeinsamen Senderplatte 80 der Einheit 30 (F i g. 4) verbunden. Ein Operationsverstärker 132 bildet das aktive Bauelement des Senders 128. Zur Erzeugung der Oszillatorfrequenz von 33 kHz ist der Verbindungs- S5 punkt 138 eines RC-Gliedes aus einem Widerstand 134 und einem Kondensator 136 mit dem invertierenden Eingang 140 des Operationsverstärkers 132 verbunden. Ein ohmscher Spannungsteiler mit Widerständen 142 und 144 gleicher Größe liegt zwischen einer Spannungs quelle mit 20 V Gleichspannung und der Schaltungsmasse, wobei der Anzapfungspunkt 146 mit dem nicht invertierenden Eingang 148 in Verbindung steht Schließlich liegt ein Rückkopplungswiderstand 150 zwischen dem Ausgang 152 des Oprationsverstärkers und dem nicht invertierenden Eingang 148. Es versteht sich, daß die üblichen (nicht dargestellten) Versorgungsspannungsanschlüsse zum Verstärker 132 vorhanden

Beim Betrieb des Senders 128 wird die am Anzapfungspunkt 138 auftretende Ladung des frequenzbestimmenden Kondensators 136 zum invertierenden Eingang 140 geführt und durch den Operationsverstärker mit der an dem Anzapfungspunkt 146 vorliegenden Bezugsspannung verglichen. Die tatsächlich an dem Anzapfungspunkt 146 vorhandene Bezugsspannung hängt nicht nur von den Widerstandswerten der Spannungsteilerwiderstände 142 und 144 ab, sondern ebenfalls vom Wert des Rückkopplungswiderstandes 150 und von der an dem Ausgangsanschluß 152 des Operationsverstärkers auftretenden Ausgangsspannung. In Abhängigkeit davon, ob die Spannung am invertierenden Eingang 140 höher oder tiefer als die Spannung am nicht invertierenden Eingang 148 ist, liegt die Ausgangsspannung des Operationsverstärkers 132 entweder in der Nähe des Massepotentials oder in der Nähe der positiven Versorgungsspannung, wobei sie schnell zwischen diesen beiden Spannungen hin- und herschwingt. Während die Ausgangsspannung zwischen hohen und niedrigen Werten schwingt, lädt und entlädt sich der Kondensator 136 abwechselnd und zur gleichen Zeit steigt und fällt die dem nicht invertierenden Eingang 148 zugeführte Bezugsspannung wegen des durch den Rückkopplungswiderstand 150 fließenden Stromes, so daß der Umschaltschwellenwert des Operationsterstärkers 132 verändert wird und dabei die Schwingungen aufrechterhalten werden.

Wie bereits erwähnt, ist der Ausgangsanschluß 130 des Senders 128 mit der gemeinsamen Senderplatte 80 (F i g. 3 und 4) verbunden. Berührt beispielsweise keine Person die Berührungsplatte 65, so wird das Rechtecksignal, ausgehend vom Sender 128 über den durch die Senderplatte 80 und die Berührungsplatte 65 gebildeten Kondensator ausgekoppelt und dann über den durch die Berührungsplatte 65 und die Empfängerplatte 78 gebildeten Kondensator weitergeleitet und erscheint schließlich auf der mit 100 bezeichneten Leitung R.

Jede der verschiedenen Empfängerplatten der Einheit 30 ist jeweils über eine Leitung 100 mit einem von zehn Empfängerschaltkreisen nach F i g. 7 in Verbindung. Im folgenden bezeichnet der Index »0« ein der »AUS«- Stellung zugeordnetes Element, ein Indes »1« bezieht sich auf ein der »Schwäche-Stellung zugeordnetes Element usw. bis hinauf zum Index »9«, der sich auf ein der »Stark«-Stellung zugeordnetes Element bezieht Die zehn Empfängerschaltkreise sind alle identisch und verfügen über Eingangsleitungen, die mit Ro bis R₉ bezeichnet sind, und über mit Ob bis O₉ bezeichnete Ausgangsleitungen. Fig.7 zeigt nur einen ersten Empfängerschaltkreis 153, der mit der dem »AUS«-Berührungsschalter zugeordneten Empfängerplatte 88 verbunden ist, sowie einen zehnten Empfängerschaltkreis 154, der mit einer dem »Stark«-Berührungsschal- ter zugeordneten Empfängerplatte 155 (Fig.3) in Verbindung steht

Der Empfängerschaltkreis 153 verfügt über einen Eingangsanschluß 156, der mit dem Eingang 158 eines nicht invertierenden Pufferverstärkers 160 verbunden ist Ein hochohmiger Widerstand 162 liegt zwischen dem Eingang 158 und Masse, um das System zu stabilisieren. Eine Gleichrichterdiode 164 ist in Reihe zwischen dem Ausgang 166 des Verstärkers 160 und einem parallelen RC-Ausgangsnetzwerk, bestehend aus einem Wider stand 168 und einem Kondensator 170, geschaltet Das Ausgangsnetzwerk dient zum Gleichrichten und glättet die Ausgangsspannung des Verstärken 160, um so eine

positive Gleichspannung an dem mit 172 bezeichneten Ausgang O₀ zu liefern, wenn dem Eingangsanschluß 156 ein Wechselstromeingangssignal zugeführt wird.

Der Empfängerschaltkreis 154 ist in jeder Hinsicht identisch mit dem Schaltkreis 153 und wird nicht mehr beschrieben. Die verschiedenen, mit einen gestrichenen Bezugszeichen versehenen Elemente können mit den gleichen Elementen im Schaltkreis 153 verglichen werden.

Beim Betrieb des kompletten Berührungsschaltersystems, soweit es bisher beschrieben wurde, wird das Ausgangssignal des Senders 128, wenn beispielsweise die Berührungsplatte 65 (Fig.3 und 4) nicht berührt wird, über die Senderplatte 80, die Berührungsplatte 65 und die Empfängerplatte 78 zu den Eingang R₈ des zugeordneten Empfängers geführt (F i g. 6). Eine positive Gleichspannung erscheint am Empfängerausgangsanschluß O₈. Wenn die Berührungsplatte 65 berührt wird, leitet die menschliche Kapazität einen erheblichen Teil des von dem Sender 128 gelieferten Rechtecksignals zur Masse, so daß ein erhebliches Absinken der dem Empfängereingang Rg gelieferten Signalstärke eintritt und infolgedessen die Spannung am Empfängerausgang O₈ abfällt. Das am Ausgangsanschluß O₈ auftretende Signal ist somit ein Signal in invertierter Logik, d. h. daß es ein positives Gleichspannungspotential aufweist, wenn die * Berührungsplatte 65 nicht uerührt wird und das es ein in der Nähe des Massepotentials liegendes Potential aufweist, wenn die Berührungsplatte 65 berührt wird.

Die Empfängerausgangsleitungen Ob bis O₉ sind an eine zusätzliche Schaltung angeschlossen, die im folgenden mit Bezug auf die Fi g. 9 und 10 beschrieben wird.

In Fig.8 ist die Treiberschaltung der neuen Anzeigelampen der Anordnung 44 dargestellt. Da die Lampentreiber alle identisch sind, ist nur der erste und neunte Treiber dargestellt, die mit 174 und 175 bezeichnet sind. Die zwei in Fig.8 dargestellten Lampen 176 und 177 sind die Lampen, welche jeweils die mit »schwach« und »stark» bezeichneten Anzeigesegmente 46 und 54 (F i g. 2 und 3) bilden. In F i g. 8 ist ein Transformator 178 erkennbar, dessen Primärwicklung 180 mit einer geeigneten Wechselspannungsquelle verbunden ist und dessen Sekundärseite an den Ausgangsanschlüssen 182 und 184 eine Wechselspannung von 120 V abgibt Jede der Lampen und der Treiberschaltungen liegt zwischen den Anschlüssen 182 und 184 und wird somit mit der Wechselspannung versorgt

Der Schaltkreis 174 verfügt über einen Strombegrenzungswiderstand 184 und einen Thyristor 186, der in Reihe mit der Glimmlampe 176 geschaltet ist. Ein Eingangsnetzwerk aus Widerständen 188 und 190 ist mit dem Anschluß 192 der Steuerelektrode des Thyristors 186 verbunden, wobei das freie Ende des Widerstandes 188 an die Leitung D, angeschlossen ist Entsprechende Elemente des Schaltkreises 174 tragen die entsprechenden, jedoch gestrichenen Bezugszeichen.

Beim Betrieb des Schaltkreises 174 wird der Thyristor 186 gezündet und verursacht somit ein Leuchten der Glimmlampe 176, wenn eine positive Spannung an die Eingangsklemme D₁ gelegt wird. Wird die positive Eingangsspannung entfernt, hört der Thyristor auf zu leiten und die Glimmlampe 176 erlischt

In den Fig.9 und 10 ist eine Logikschaltung dargestellt, der das Ausganssignal der Empfänger über die Leitungen Ob bis Ob zugeführt wird und die geeignete Signale über die Leitungen A bis Dj zu den Lampentreibern (Fig.8) sendet. Zusätzlich können Signale an den Leitungen D\ bis Dg abgenommen werden, die mit anderen Schaltungen des Elektroherdes gekoppelt sind, um dessen eigentlichen Betrieb zu steuern.

Die Schaltung nach Fig.9 umfaßt neun einzelne Schaltungsblöcke, wobei jeder Schaltungsblock um einen als Spanriungskomperator geschalteten Operationsverstärker aufgebaut ist, die mit A\ bis A₉ bezeichnet sind. Obwohl eine Leitung Ob vom Empfängerschaltkreis 153 ausgeht und dem »AUS«-Berührungsschalter zugeordnet ist, wird in Fig.9 kein entsprechender Schaltungsblock benötigt Die übrigen Leitungen O\ bis Og sind über Eingangswiderstände R 194i, bis R 19*9 mit den invertierenden (-)Eingängen der jeweiligen Verstärker A\ bis A₉ verbunden. Jeder der Eingangswiderstände Ä194 liegt in Reihe mit einem kleineren Widerstand 196, um einen Spannungsteiler zu bilden, der verhindert, daß die den invertierenden Eingängen zugeführten Spannungen die Verstärkereingänge überlasten.

Zur Erzeugung einer Vergleichsspannung in jedem einzelnen Schaltungsblock verfügt jeder von ihnen über einen Bezugsspannungsteiler mit einem Widerstand R 198 und einem Widerstand R 200, die in Reihe zwischen einer 5 V Gleichspannung und Masse liegen. Die resultierende Bezugsspannung ist an den nicht invertierenden (+)Eingang eines jeden Verstärkers A

κι gekoppelt. Innerhalb aller neun Schaltungsblöcke (mit geringen Ausnahmen im Fall von A₁ und /I₉ sind drei weitere Beiträge zu der Größe der Referenzspannung vorgesehen. Der erste zusätzliche Beitrag wird von einem Strom geliefert der vom Ausgangsanschluß

j5 durch einen Widerstand R 202 eines jeden Verstärkers zum Bezugsspannungspunkt am nicht invertierenden Eingang fließt Die Widerstände R 202 sind Rückkoppelwiderstände und führen zu einer Hysterese, damit jeder der neun Schaltungsblöcke als ein selbsthaltender Schalter wirkt Der zweite zusätzliche Beitrag zu der Bezugsspannung kommt von einem Strom, der von einer Diodenmatrix (Fig. 10) über Leitungen L zu den jeweiligen Bezugsspannungspunkten fließt Der dritte Beitrag wird von einem Strom geliefert, der durch Haltedioden CR 204 und Widerstände R 206, die dem folgenden Schaltungsblock zugeordnet sind, geliefert wird. Der Verstärker A₉ weist keine mit seinem nicht invertierenden Eingang verbundene Haltediode auf, da es keinen nachfolgenden Schaltungsblock gibt Schließ-Hch enthält jeder der einzelnen Schaltungsblöcke einen Stabilisierungswilderstand R 208, der zwischen dem Verstärkerausga ng und Masse liegt

Der übrige Teil der Logikschaltung besteht in der in F i g. 10 gezeigten Diodenmatrix 210. Die Diodenmatrix 210 verfügt über neun Diodengruppen G212o bis G 212g. Die Kathoden aller Dioden in jeder Gruppe sind miteinander verbunden und an eine der neun Leitungen Ob bis Ot der Empfängerausgänge angeschlossen. Jede folgende Diodengruppe G 212 enthält eine Diode weniger als die vorhergehende Gruppe. Die Anoden der Dioden sind mit den Leitungen L in der folgenden Weise verbunden: Jede der neun Dioden in der Diodengruppe G 212o ist mit einer der Leitungen L in Verbindung. Jede der acht Dioden in der Diodengruppe G212i ist mit einer der Leitungen Li bis Lg, wobei L] ausgenommen ist, verbunden. Das setzt sich bis zur letzten Diodengruppe G 212e fort, die nur eine einzelne Diode enthält, deren Anode mit: der Leitung Lg verbunden ist, wobei die

Leitungen L\ bis Le ausgelassen werden.

Die Wirkungsweise dieser Schaltung IaBt sich besser verstehen, wenn die von ihr auszuführenden Funktionen zunächst erwähnt werden. Jede der einzelnen Schaltungsblöcke muß erstens ein invertiertes Logiksignal 5 von einem Empfängerschaltkreis über eine zugeordnete Leitung O erhalten, durch das ein Berühren einer Berührungsplatte angezeigt wird. Weil die Berührung nur kurzfristig ist, muB jeder Schaltungsblock ein Gedächtnis infolge einer Haltewirkung aufweisen, ι ο Zweitens muß jeder der neun Schaltungsblöcke ein Ausgangssignal über die entsprechenden Leitungen D sowohl zu den Lampentreibern (F i g. 8) als auch zu den übrigen Schaltkreisen (nicht dargestellt) des Herdes liefern. Drittens muß die Schaltung alle links von dem der berührten Berührungsplatte zugeordneten Anzeigesegment liegenden Anzeigesegmente unter Spannung setzen, wobei dies durch Einschalten der tiefer liegenden Schaltungsblöcke in der Kette geschieht Viertens muß der Schaltkreis die Anzeigesegmente durch Ausschalten derjenigen Schaltkreisblöcke von der Versorgungsspannung abtrennen, die rechts von der berührten Berührungsplatte oder höher in der Kette liegen.

Die Funktionsweise ist wie folgt: Wenn eine Berührungsplatte berührt wird, sinkt die auf der zugeordneten Leitung O am Empfängerausgang vorhandene Spannung ab und zieht den invertierenden (-)Eingang des zugeordneten Verstärkers bis unter das Referenzpotential, das dem nicht invertierenden jo (+)Eingang zugeführt wird. Dadurch steigt die Ausgangsspannung des Verstärkers und da der Ausgang eines jeden Verstärkers über einen Rückkopplungswiderstand R 202 mit dem nicht invertierenden ( + )Eingang verbunden ist, wird das Potential am nicht J5 invertierenden ( + )Eingang ausreichend hoch angehoben, um den Verstärker in einem selbsthaltenden Zustand selbst dann festzuhalten, wenn die Spannung auf der Leitung O am Ende der Berührung ansteigt.

Das Ausgangssignal zu den Anzeigetreibern der F i g. 8 und den zusätzlichen Schaltungen (nicht dargestellt) des Herdes wird einfach an den Leitungen D abgenommen, die an die Ausgänge der einzelnen Operationsverstärker A angeschlossen sind.

Um in der Kette tiefer liegende Schaltungsblöcke einzuschalten, wenn eine zwischen den Enden der Kette liegende Berührungsplatte, beispielsweise der Berührungsbereich 62, berührt wird, wird eine positive Spannung vom Ausgang des Verstärkers, der der berührten Berührungsplatte zugeordnet ist, über den Widerstand R 206 und die Diode CR 204 an den nicht invertierenden ( + )Eingang des vorhergehenden Verstärkers A gelegt und so der Verstärker genügend vorgespannt, um in den Zustand mit einer hohen Ausgangsspannung überführt zu werden. Dadurch wird ein Signal über die zugeordnete Leitung D ausgesandL Weiterhin wird ein Signal der vorhergehenden Stufe zugeführt, um den vorhergehenden Verstärker einzuschalten, bis schließlich der Verstärker A\ erreicht wird.

Damit schließlich in einer Kette nachfolgende Schaltungsblöcke ausgeschaltet werden, liefert die Ausgangssignale direkt von den verschiedenen Empfängern der F i g. 7 über die Leitungen O erhaltende Diodenmatrix (Fig. 10) logische OSignale über die Leitungen L unmittelbar zu den nicht invertierenden ( + )Eingängen der entsprechenden Verstärker A. Die logischen Signale reichen aus, um die positive, über die Rückkopplungswiderstände #202 zugeführte Spannung zu überwinden und verursachen daher, daß der folgende Verstärkerschaltkreis einen Zustand mit geringer Ausgangsspannung einnimmt

Hierzu 5 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Mit einer Anzeigevorrichtung gekoppelter Berührungsschalter zum stufenweisen Verstellen eines Elektrogerätes, insbesondere eines Elektroherdes, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzeigevorrichtung aus einer linearen Anordnung (44) sich seitlich berührender, stufenweise mit einer Versorgungsspannung unter Bildung eines einen numerischen Wert darstellenden Balkendiagramms beaufschlagbarer Anzeigesegmente (46 bis 54) besteht, denen eine Anordnung (56) sie überdeckender, lichtdurchlässiger Berührungsbereiche (58 bis 66) zugeordnet ist, die mit einer die Berührungsbereiche (58 bis 66) abfühlenden Schaltung (74) verbunden sind, über deren Ausgangssignal (D) bei einer Berührung das dem jeweiligen berührten Bei ührungsbereich (58 bis 66) zugeordnete Anzeigesegment (46 bis 54, 176, 177) sowie auf einer Seite neben ihm angeordneten Anzeigesegmente (46 bis 54, 176, 177) anschaltbar sind und die übrigen Anzeigesegmente (46 bis 54, 176, 177) abgeschaltet bleiben.

2. Berührungsschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jedem Berührungsbereich (58 bis 66) in einer eindeutigen Zuordnung ein Anzeigesegment (46 bis 54) zugeordnet ist.

3. Berührungsschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzeigesegmente (46 bis 54) in einer geraden Linie angeordnet sind.

4. Berührungsschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Berührungsbereiche (58 bis 66) durch eine Anordnung (56) auf der Bedienungsplatte (38) des Elektroherdes (20) angebrachter kapazitiver Berührungschalter gebildet sind und die kapazitiven Berührungsschalter aus auf der Vorderseite der Bedienungsplatte (38) vor einem transparenten Fenster (42) der Bedienungsplatte (38) angeordneten, durchscheinenden Berührungsplatten (58 bis 66) bestehen, denen auf der Rückseite, hinter dem Fenster (42) der ein Kondensator-Dielektrikum bildenden Bedienungsplatte (38), jeweils die Berührungsplatte (58 bis 66) zumindest teilweise überdekkenden, hintere Platten (78, 80) derart zugeordnet sind, daß die jeweiligen Berührungsplatten (58 bis 66) und die jeweiligen hinteren Platten (78, 80) Kondensatoren bilden, deren rückseitige Platten mit einer Abfühlschaltung (71) verbunden sind und daß die lineare Anordnung der Anzeigesegmente (46 bis 54) hinter der Bedienungsplatte (38) durch das Fenster (42) sichtbar angeordnet sind.