DE7828940U1 - Beruehrtaste - Google Patents

Description

-5-

Derührtaste

Die Neuerung bezieht sich auf eine Berührtaste nach dem Oberbegriff des Schutzanspruches 1.

Berührtasten dieser Art sind bekannt. Beispielsweise wird bei resistiven Berührtasten durch die Berührung eine Widerstandsänderung zwischen zwei Berührflächen hervorgerufen. Bei kapazitiven Berührtasten wird durch die Berührung eines Kondensators eine Impedanzänderung erreicht. Mechanische Berührtastan berühren auf dem Prinzip der Umwandlung von !mechanischer Energie in elektrische Energie. Beispielsweise wird in einem Piezokristall durch die Berührung eine meßbare Ladungsverschiebung hervorgerufen.

Ein Nachteil solcher Berührtasten -besteht darin, daß durch die Berührung jeweils nur ein Schaltvorgang erreicht werden kann.

Die Aufgabe der Neuerung besteht darin, eine Berührtaste anzugeben, mit deren Hilfe der die Taste Betätigende in einfachster Weise mehrere Funktionen ausführen kann.

Diese Aufgabe wird durch eine wie eingangs bereits erwähnte fterührtaste gelöst, die durch die in dem Kennzeichen des Schutzanspruches 1 aufgeführten Merkmale gekennzeichnet ist.

Ein wesentlicher Vorteil der Neuerung besteht darin, daß die neuerungsgemäße Berührtaste für eine Verwendung im Zusammenhang mit in integrierter Technik aufgebauten elektronischen Elementen sehr gut geeignet ist.

ί Vorteilhafterweis9 ist die neuerungsgemäße Berührtast© in

der Herstellung äußerst preiswert, da sie keine teuren mechanischen Teile enthält und da die verwendeten Materialien äußerst billig sind.

k Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß mit der Hilfe der

(■: neuerungsgemäßen Berührtaste durch einfaches Betätigen der

.j einzelnen fächerförmigen Teilflächen eine Vielzahl von

I Funktionen ausgeführt werden kann. Dabei werden einzelne

I Teilflächen einer bestimmten Funktion entsprechend auf-

f einanderfolgend in einer vorgegebenen Reihenfolge berührt.

f Vorteilhafterweise kann die neuerungsgemäße Berührtaste

I auch im Dunkl&n sehr leicht bedient werden.

I Dadurch, daß mit Hilfe des neuerungsgemäßen Berührschalters

»ehrere Funktionen aufeinanderfolgend ausgeführt werden können, ergibt sich vorteilhafterweise ein großer Anwendungsbereich für den neuerungsgemäßen Schalter.

* Im folgenden wird der neuerungsgemäße B&Tührschalter im Zu-

I eammenhang mit den Figuren näher erläutert. Es zeigt:

Figur 1 eine Aufsicht auf einen neuerungsgemäßen Berührschalter,

I Figur 2 eine Seitenansicht des in der Figur 1 darge-

1 stellten Berührschalters,

Figur 3 einen neuerungsgemäßen Berührschalter und die ihm zugeordneten logischen Bausteine,

-7-

Figur 4 eine Ausgestaltung des neuerungsgemäßen Berührschalters , bei dem die einzelnen fächerförmigen Teilflächen in einer ringförmigen | Mulde angeordnet sind,

Figur 5 eine weitere Ausführungsform des neuerungsgemäßen Berührschalters, bei dem die einzelnen fächerförmigen Teilflächen auf einer halbkugelförmigen Erhöhung angeordnet sind, und

Figur 6 eine weitere Ausführungsform des neuerungsgemäßen Berührschalters=

Wie aus der Figur 1 ersichtlich ist, sind bei dem neuerungsgemäßen Berührschalter auf einer Grundplatte 1 einzelne Teilflächen 2 bis 9 aufgebracht, die voneinander elektrisch isoliert sind. Vorzugsweise sind in dem Ausführungsbeispiel nach der Figur 1 auf der anderen Seite der Grundplatte 1 jeder Teilfläche 2 bis 9 jeweils zwei gegenüberliegende Teilflächen angeordnet und durch unterbrochene Linien dargestellt. Der Teilfläche 2 liegen beispielsweise die Teilflächen 21 und 22 gegenüber. Diese gegenüberliegenden Teilflächen sind ebenfalls elektrisch voneinander isoliert. Die gegenüberliegende Teilfläche 21 ist mit einer auf der Grundplatte 1 nach außen geführten Leiterbahn 23 und die gegenüberliegende Teilfläche 22 mit einer ebenfalls nach außen führenden Leiterbahn ! 24 verbunden. Die Teilfläche 2 und die gegenüberliegenden

Teilflächen 21 und 22 steillen ein kapazitives Element dar, wobei die zwischen der Teilfläche 2 und der gegenüberliegenden Teilflächen 21 und 22 liegende Grundplatte 1 das Dielektrikum des Elements bildet. Die gegenüberliegenden Teilfläche 21 und der darüber angeordnete Teil der Teilfläche 2 bilden einen ersten Kondensator und die gegenüberliegende

-8-

Teilflache 22 und der darüber angeordnete Teil der Teilfläche 2 bilden einen zweiten Kondensator. Dabei ist der zweite Kondensator zu dem ersten Kondensator in Reihe geschaltet. Beim Berühren der Teilfläche 2 wird die Kapazität dieser Kondensatoranordnung verschlechtert. Ebenso wie die im Zusammenhang mit der Teilfläche 2 beschriebenen Kondensa toranordnungen sind auch die den anderen Teilflächen 3 bis 9 zugeordnetem Kondensatoranordnungen mit den gegenüberliegenden Teilflächen 21 und 32 bis 91 und 92 und den Leiterbahnen 33 und 34 bis 93 und 94 aufgebaut.

Die Figur 2 zeigt eine Seitenansicht der neuerungsgemäßen Ausführungsform der Figur 1.

Die Grundplatte 1 besteht aus einem elektrisch isolierenden Material, beispielsweise aus Glas, Plexiglas, Pertinax oder einem anderen geeigneten Kunststoff. Auf der Grundplatte 1 können die jeweiligen Teilflächen, die gegenüberliegenden Teilflächen durch eine Metallbedampfung, vorzugsweise durch eine Aluminiumbedampfung, hergestellt sein. Es ist aber auch möglich, diese Elektronen bzw. Leiterbahnen durch aufklebbare metallische Folien zu verwirklichen.

Im folgenden soll nun die Funktionsweise des neuerungsgemäßen Berührschalters anhand der Figur 3 beschrieben werden, über die weiter oben bereits erwähnten Anschlüsse 23 und bis 93 und 94 ist der Berührschalter 1 mit einer Detektorschaltung 10 verbunden. Diese Detektorschaltung 10 erkennt die durch die Berührung der Teilfläche 2 bis 9 kapazitiv erzeugten Signale oder Signaländerungen. Mit der Detektorschaltung 10 ist eine Logikschaltung 11 verbunden, die von der Detektorschaltung 10 ein Signal empfängt, das die Information enthält, welche der Teilflächen des Berührschalters

-9-

in welcher Reihenfolge berührt werden. In Abhängigkeit davon gibt die Logikschaltung 11 Daten an die Maschinen oder Geräteelektronik 13.

In der aus der Figur 3 ersichtlichen Weise ist vorzugsweise mit der Logikschaltung 11 eine Anzeigevorrichtung 12 verbunden.

Zur Eingabe bestimmter Funktionen sind unter anderem die folgenden Bedieneraktionen möglich, die am Beispiel des Einsteilens einer elektronischen Uhr näher erläutert werden sollen.

1. Die einzelnen Teilflächen 2 bis 9 des Berührschalters werden im Uhrzeigersinn bestrichen bzw. aufeinanderfolgend berührt. Im Zusammenhang mit der elektrischen Uhr wird diese Bedieneraktion beispielsweise zum Einstell in der Zeit angewendet. Die Anzeigevorrichtung der Uhr zeigt eine beliebige Zeit an. Durch fortwährendes Bestreichen der Tasten im Uhrzeigersinn wird in der Logikschaltung 11 ein Zähler gestartet, der fortlaufend die von der Anzeigevorrichtung 12 angezeigte Uhrzeit verändert. Sobald die gewünschte, einzustellende Uhrzeit angezeigt wird, wird der Einstellvorgang dadurch beendet, daß die Teilflächen 2 bis 9 nicht mehr bestrichen werden.

Vorteilhafterweise kann die Einstellgeschwindigkeit dadurch variiert werden, daß das Bestreichen der Teilflächen 2 bis 9 mit einer unterschiedlichen Geschwindigkeit erfolgt. Dadurch kann beim Einstellen der Uhr zunächst durch ein schnelles aufeinanderfolgendes Berühren der Teilflächen die Uhr von der anfänglich angezeigten Zeit schnell in die Nähe der genau einzu-

ι -10-

stellenden gewünschten Zeit gebracht werden. Dieser Vorgang entspricht einer Grobeinstellung. Durch langsames Berühren der Teilflächen kann dann die Uhr von dem durcl die Grobeinstellung eingestellten Zeitwert präzise,

] auf die Sekunde genau, auf den gewünschten Zeitwert

I eingestellt werden. Dieser Vorgang entspricht dann eine]

I Feineinstellung. Durch das Berühren der Teilflächen im

I Uhrzeigersinn wird der Zähler in der Logikschaltung

f beispielsweise veranlaßt., von dem Ausgangswert aus

I "nach oben" zu größeren Werten hin zu zählen. Dies be-

ί deutet, daß durch das Berühren im Uhrzeigersinn ein

i Zeitwert einstellbar ist, der größer ist als der an-

i fängliche Zeitwert.

\ 2. Die einzelnen Teilflächen 2 bis 9 werden entgegen-

I gesetzt zum Uhrzeigersinn bestrichen. Für das Bei-

ί spiel der elektronischen Uhr bedeutet dies, daß der

Zähler der Logikschaltung ''nach unten" zählt bzw. j daß ein Zeitwert eingestellt wird, der kleiner ist als

der anfänglich von der Anzeigevorrichtung 12 angezeigte

Zeitwert.

3. Es können einzelne Teilflächen der Teilflächen 2 bis 9 berührt bzw. betupft werden. Durch diese Bedieneraktion kann beispielsweise die Anzeigevo-richtung ein- bzw. ausgeschaltet werden.

4. Durch ein kreuzweises Hin- und Herstreichen durch ). den Mittelpunkt des i.euerungsgemäßen Berührungs-

i schalters 1 können sich jeweils gegenüberliegende

• Iff III > · · *

lit III« · · · . < · · ■ I I ♦ · · ·

Teilflachen bestrichen bzw. aufeinanderfolgend berührt werden. Im Beispiel kann durch diese Bedieneraktion beispielsweise der Wecker der elektronischen Uhr ein bzw. ausgeschaltet werden.

Bei den Bedieneraktionen 1 und 2 kann sowohl ein oberer als auch ein unterer elektronischer Anschlag vorgesehen sein. Dies bedeutet, daß, wenn durch das Zählen "nach oben" oder "nach unten" ein vorgegebener Wert erreicht wird, nicht weitergezählt wird und/oder ein Signal erzeugt wird.

Es können die einzelnen Bedieneraktionen, die oben im Zusammenhang mit einer elektronischen Uhr beschrieben wurden, zur Einstellung bzw. Betätigung aller möglichen Vorrichtungen und Geräte angewendet werden. Dabei können dxese Geräte oder Vorrichtungen entweder direkt durch die verschiedenen Bedieneraktionen eingestellt bzw. betätigt werden oder es können an einer Anzeigevorrichtung gewünschte Sollwerte eingestellt werden.

Den einzelnen oben angegebenen Bedieneraktionen lassen sich allgemein beispielsweise die folgenden Funktionen zuordnen:

1. Bestreichen der Teilflächen 2 bis 9 im Uhrzeigersinn: Es werden beliebige Parameter hochgezählt.

2. Bestreichen der Teilflächen 2 bis 9 entgegen dem Uhrzeigersinn:

Es werden beliebige Parameter nach unten gezählt.

3. Berühren einzelner Teilflächen:

Ss werden erste Sonderfunktionen, wie beispielsweise Einschalten, Ausschalten- Ein/Ausschalten, Parameteranzeige und dergl. ausgeführt.

I f ·
I · '

-Μ

Α. Kreuzweises Hin- und Herbestreichen:

Es werden weitere Sonderfunktionen, wie beispielsweise Parameter auf Null setzen, Ausschalten, Zuschalten anderer Einheiten und dergl. ausgeführt.

Auf diese Weise können im Zusammenhang mit den Ausführungsformen der Figuren 1, 4 und 5 acht verschiedene, im Zusammenhang mit der Figur 6 sieben verschiedene Sonderfunktionen gemäß der dritten Bedieneraktion ausgeführg bzw. aktiviert werden. Die aktivierten Parameter oder angesprochenen Apparaturen können nun mit den Bedieneraktionen 1, 2 und 4 verändert werden.

Für das oben angegebene Beispiel der elektronischen Uhr bedeutet dies, daß durch die Bedieneraktion 3 bei der Verwendung einer Berührtaste nach den Figuren 1, 4 und 5 durch das Berühren der Teilflächen 2 bis 9 jeweils eine Weckzeit angesprochen und angezeigt wird. Mit den Bedieneraktionen 1 und 2 kann dann die Weckzeit nach oben und unten verstellt werden. Mit der Bedieneraktion 4 kann die Weckzeit beispielsweise gelöscht werden.

Eine große Bedeutung kommt der Neuerung dadurch zu. daß die oben angegebenen Funktionen ohne weiteres auch von einem unkundigen Bediener durch einfaches Berühren nur eines Berührschalters ausgeführt werden können. Dadurch, daß der neuerungsgemäße Berührschalter mit den einzelnen Teilflächen beispielsweise, wie dies in den Figuren 4 und 5 dargestellt ist, in einer ringförmigen Vertiefung oder auf einer kugelförmigen Erhöhung oder dergl. angeordnet ist, kann eine Bedienung auch im Dunklen durch einfaches Ertasten erfolgen. Besondere Bedeutung kommt der Erfindung daher da-

— 1 "3 —

durch zu, daß beispielsweise für Blinde die Bedienung von Geräten wesentlich erleichtert wird, da zur Ausführung von unterschiedlichen Funktionen nicht mehrere räumlich voneinander entfernte Schaltelemente mühsam ertastet werden »üssen. Zur Einstellung eines Radioapparates muß nicht, Wie dies bei bekannten Geräten dieser Art der Fall ist, ein •rster Knopf zum Einschalten, ein zweiter Knopf zur Bereichswahl, ein dritter Knopf zur Senderwahl und wenigstens ein vierter Knopf zur Einstellung der Lautstärke betätigt werden. All diese Funktionen können durch die eine wie oben beschriebene einfache Betätigung nur eines neuerungsgemäßen •erührschalters erfolgen.

In der Figur 4 ist eine Ausführungsform des neuerungsgemäßen ierührschalters dargestellt, bei dem die einzelnen Teilflächen 2 bis 9 in einer ringförmigen Vertiefung 12 angeordnet *ind. Beispielsweise ist die ringförmige Vertiefung 12 In der Gehäusewand 11 eines Gerätes enthalten. Zur Erleichterung der Betätigung im Dunklen ist vorzugsweise am Rande der ringförmigen Vertiefung 12 vor wenigstens einer textlache 6 eine muldenförmige Vertiefung 65 angeordnet. Der Boden 13 der ringförmigen Vertiefung 12 ist in der aus der Figur 4 ersichtlichen Weise vorzugsweise ebenfalls mit wenigstens einer Vertiefung 14 versehen, die beispielsweise Von der Teilfläche 6 über den Mittelpunkt des Bodens 13 der Vertiefung 2U der der Teilfläche 6 gegenüberliegenden •eilfläche 2 führt. Durch die Anordnung dieser Mulden 14 Und 65 wird das Hin- und Herstreichen zwischen den Teilflachen 6 und 2 wesentlich erleichtert. Der Bedienende braucht im Dunklen lediglich die am Rande der ringförmigen Vertiefung 12 liegende Mulde 65 zu ertasten, nach unten über die TeilflächeG zu streichen, der Mulde 14 zu folgen und dann über die Teilfläche 2 nach oben zu streichen.

Ί I I I ·»»·',

-14-

In der Figur 5 igt eine weitere Ausführungsform der Neuerung dargestellt, bei der dis Teilflächen 2 bis S auf einer erhabenen Fläche bzw. Erhöhung, die beispielsweise an der Gehäusawand 11 eines Geräts angeordnet ist, aufgebracht sind.

Vorzugsweise handelt es sich bei der Erhöhung um eine halbkugelförmige Fläche. Wie dies schon im Zusammenhang mit der Figur 4 beschrieben wurde, kann am Rande der Erhöhung vor wenigstens einer Teilfläche eine muldenförmige Vertiefung zur Erleichterung der Bedienung der Berührtaste vorgesehen sein. Beispielsweise ist vor der Teilfläche 2 in aus der Figur 5 ersichtlichen Weise die muldenförmige Vertiefung 25 vorgesehen. Ebenfalls zur Erleichterung der Bedienung kann in der aus der Figur 5 ersichtlichen Weise an dem oberen Teil der halbkugelförmigen Erhöhung eine muldenförmige Vertiefung 12 vorgesehen sein.

In der Figur 6 ist eine besonders einfache Ausführungsform der Neuerung schematisch dargestellt, bei der die einzelnen Teilflächen 2' bis 7' in einer Ebene nebeneinanderliegend angeordnet sind. Eei einer solchen Ausführungsform entfällt allerdings die Bedieneraktion 4.

In den Figuren 4 bis 6 sind der Einfachheit halber die den Teilflächen 2 bis 9 jeweils gegenüberliegenden Teill'lächen, das sie trennende Dielektrikum und die Anschlußleiterbahnen nicht dargestellt.

Im Rahmen der Neuerung kann den einzelnen Teilflächen 2 bis auch jeweils nur eine gegenüberliegende Teilfläche zugeordnet sein. Auf diese Weise wird aus der Teilfläche, der gegenüberliegenden Teilfläche und dem dazwischenliegenden Dielektrikum ebenfalls ein kapazitives Element gebildet.

r» ti ■< · * ■ ■»·♦§!

lit· t · t * st<

_(t rail · · ι

-15-

Ebenfalls im Rahmen der vorliegenden Erfindung können anstell der kapazitiven Teilelt;mente des Berührschalters auch andere Elemente vorgesehen sein, die geeignet sind, eine Berührung
anzuzeigen. Wie eingangs bereits erwähnt, eignen sich dafür
insbesondere Widerstandselemente oder mechanische Elemente,
bei denen es sich beispielsweise um piezoelektrische Elemente handeln kann.

Claims (17)

Nikolaus von PuttfcänVer" ' ' ' " Patentanwalt Maximilianstrasse 15 D-8C00 München 22 Tel.: (089) 225064 Telex: 523514 Telegr.: NOVAPAT Peter Glasmacher, Boxbergerstr. 11, 8000 München 45 Schutzansprüche

1. Berührtaste mit einer auf einer Seite eines Substrats angeordneten Berührfläche, die Teil eines Berührelementes ist, wobei beim Berühren dieser Berührfläche durch das Berührelement ein die Berührung anzeigendes Signal erzeugbar ist, dadurch gekennzeich net , daß auf dem Substrat (1) mehrere nebeneinander, elektrisch voneinander isolierte Teilflächen (2; 3; 4; 5; 6; 7; 8; 9) als Berührflächen vorgesehen sind.

2. Taste nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilflächen (2; 3; 4; 5; 6; 7; 8; 9) jeweils Kreissegmente sind, daß die Kreissegmente so angeordnet sind, daß sie eine Kreisfläche bilden und sich von dem Umfang dieser Kreisfläche ausgehend eine vorgegebene Strecke in Richtung auf den Mittelpunkt der Kreisfläche erstrecken.

3. Taste nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kreissegmente etwa gleich groß sind und daß bezüglich

-2-

des Mittelpunkts der Kreisfläche sich jeweils zwei Kreisflächen gegenüberliegen.

4. Taste nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils auf der anderen Seite des Substrats (D jeweils einer Teilfläche (2; 3; 4; 5; 6; 7; 8; 9) etwa deckungsgleich zwei etwa gleich große weitere Teilflächen (21, 22; 31, 32; 41, 42; 51, 52; 61, 62; 71, 72; 81/ 82; 91, 92) zugeordnet sind, die elektrisch voneinander isoliert sind, und daß jeweils eine Teilflache und die ihr gegenüberliegenden weiteren Teilflächen ein kapazitives Berühre leinen t bilden.

5. Taste nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Substrat (11) eine Mulde (12) aufweist, daß die Teilflächen (2; 3; 4; 5; 6; 7; 8; 9) entlang

der Innenwand dieser Mulde (12) angeordnet sind, daß sich jeweils eine Teilfläche von dem- oberen Rand der Mulde aus eine vorgegebene Strecke in die Mulde hinein erstreckt, und daß die Teilflächen entlang der Innenwand der Mulde so angeordnet sind, daß sie nebeneinander angeordnet und elektrisch voneinander isoliert die gesamte Innenwand der Mulde bis zur Höhe der vorgegebenen Strecke überdecken.

6. Taste nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß an dem oberen Rand, der Mulde wenigstens dem oberen Ende einer sich in die Mulde erstreckenden Teilfläche (6) eine Tastmulde (65) vorgesehen ist, und daß sich von dem unteren Ende dieser Teilfläche (6) ausgehend eine Rinne (14) bis zu dem unteren Ende einer, der einen Teilfläche (6) gegenüberliegenden Tüilfläche (2)_/ erstreckt.

Pi » t · · i · a » ι ι ι

• · r

-3-

7. Taste nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß an
dem oberen Ende der gegenüberliegenden Teilfläche (2)
an dem Rand vor der Mulde (12) eine weitere Tastmulde
vorgesehen ist.

8. Taste nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Substrat (11) eine halbkugelförmige \ Erhebung aufweist, daß an der Außenfläche dieser Erhebung f die Teilflächen (2 bis 9) nebeneinander und elektrisch I voneinander isoliert angeordnet sind, daß sich die Teil- | flächen von dem unteren Rand der Erhebung ausgehend bis $ zu einer vorbestimmten Höhe nach oben erstrecken, daß die | gesamte Außenfläche der Erhebung bis zu dieser Höhe mit I Teilflächen überdeckt ist, uiwi daß sich an dem oberen |

Ende der Erhebung, das nicht von Teilflächen überdeckt f

ist, eine zentrische Tastmulde (12) befindet. |

9. Taste nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß vor | wenigstens einer Teilfläche (2) an dem unteren Rand dieser J Teilfläche eine Tastmulde (25) angeordnet ist. |

10. Taste nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß vor
der, der einen Teilfläche (2) an. der Erhebung gegenüberliegenden Teilfläche ebenfalls eine Tastmulde vorgesehen
ist.

11. Taste nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Substrat aus Glas, Plexiglas, Pertinax
besteht.

12. Taste nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Substrat aus einem isolierenden Kunststoff besteht.

-4-

13. Taste nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilflächen und die weiteren Teilflächen auf das Substrat aufgedampft sind.

14. Taste nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilflächen und die weiteren Teilflächen aus Aluminium bestehen.

15. Taste nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilflächen aus einer dünnen Metallfolie bestehen und auf dem Substrat aufgeklebt sind.

16. Taste nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilflächen (2¹ bis 7¹) jeweils eine rechtwinkelige Fläche aufweisen und in einer Reihe nebeneinander angeordnet sind.

17. Taste nach einem der Ansprüche t bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilflächen Teil eines mechanischen Berührelements oder eines resistiven Berührelementes sind.