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本发明涉及一种用于电子的家用器具的操纵元件(12)，其具有：不导电的载体(18)，所述载体确定至少一个优选基本上柱形的探测区段(19)；多个沿载体的探测区段(19)彼此间隔开设置的导电的测量电极(20)；以及优选基本上环形的操作元件(26)，所述操作元件以预先限定的第一距离(a)相对于测量电极(20)设置并且相对于其可运动。操作元件(26)此外具有至少一个传感器区段(28)，所述传感器区段至少部分导电地设计并且以不同于预先限定的第一距离(a)的预先限定的第二距离(b)相对于测量电极(20)设置，从而可以检测传感器区段(28)的运动并且借此检测操作元件(26)相对于测量电极(20)的系统的运动。

1.  操纵元件(12)，尤其是用于电子的家用器具的操纵元件，所述操纵元件具有：
不导电的载体(18)，所述载体限定至少一个探测区段(19)；
多个导电的测量电极(20)，所述测量电极彼此间隔开地沿载体(18)的探测区段(19)设置；以及
操作元件(26)，所述操作元件相对于测量电极(20)以预先限定的第一距离(a)设置并且相对于所述测量电极可运动，
其中，操作元件(26)具有至少一个传感器区段(28)，所述传感器区段至少部分导电地构成并且相对于测量电极(20)以不同于预先限定的第一距离(a)的预先限定的第二距离(b)设置。

2.  按照权利要求1所述的操纵元件，其特征在于，载体(18)的探测区段(19)基本上作为柱体的侧面构造；并且操作元件(26)基本上环形地构造并且基本上同轴于载体(18)的探测区段(19)设置。

3.  按照权利要求1或2所述的操纵元件，其特征在于，操作元件(26)由导电材料形成。

4.  按照上述权利要求之一所述的操纵元件，其特征在于，在测量电极(20)和操作元件(26)之间设置有至少一个不导电的绝缘元件(22)和/或空气隙(24)。

5.  按照上述权利要求之一所述的操纵元件，其特征在于，操作元件(26)至少部分弹性可变形地构造。

6.  按照权利要求5所述的操纵元件，其特征在于，操作元件(26)可变形直至相对于测量电极(20)具有预先限定的第三距离(c)地构造，所述第三距离不同于预先限定的第一距离(a)和预先限定的第二距离(b)。

7.  按照权利要求5或6所述的操纵元件，其特征在于，操作元件(26)只在没有传感器区段(28)设置在该操作元件上的区域中可变形地构造。

8.  按照权利要求5至7之一所述的操纵元件，其特征在于，在测量电极(20)和操作元件(26)之间设置有至少一个可压缩的、不导电的绝缘元件(22)和/或空气隙(24)。

9.  按照上述权利要求之一所述的操纵元件，其特征在于，测量电极(20)与设置在操纵元件(12)中或操纵元件上的控制装置(14)连接。

10.  按照上述权利要求之一所述的操纵元件，其特征在于，操纵元件(12)具有朝向用户的遮盖部(30)，所述遮盖部至少部分透光地构成并且具有至少一个显示元件(34)。

11.  电子的家用器具，其包括操作面板(10，10')和至少一个按照上述权利要求之一所述的操纵元件(12)。

操纵元件
技术领域
本发明涉及一种操纵元件、尤其是这样的旋转操纵元件、尤其是包括电容性的传感机构的这样的操纵元件并且尤其是用于电子的家用器具的这样的操纵元件。
背景技术
在许多电子的家用器具、如炉床、灶台、微波炉、洗碗机、洗衣机、洗涤物干燥器和类似物中经常使用以旋钮或旋转杆、滑动调节器和类似物形式的操纵元件，利用其使用者可以进行确定的仪器调节。具有机械的工作原理的常规的旋转杆具有操作元件，所述操作元件可旋转地支撑在开关轴上，其中该开关轴引导通过操作面板中的贯通孔。
除了具有机械的工作原理的操纵元件之外，在这种情况下也已知操纵元件，所述操纵元件按照电容性的、感应的、光学的、热的和/或压电的工作原理工作。在电容性的操纵元件的情况中，由导电材料制成的测量电极与例如使用者的手指一起通过由电绝缘的材料制成的作为电介质作用的遮盖部形成电容，所述电容对应于操纵元件的操纵是可变的。在测量电极上的电容值的变化对应作用于所属的传感器电路的输出信号，所述输出信号可以由评估/控制电子装置处理和评估，以便必要时检测电容性的操纵元件的操纵。
DE102004013947B3公开一种旋转杆形式的用于玻璃陶瓷灶台的操作装置，其中在旋转杆的下侧上设置具有改变的物理特性的环形的测量条，并且玻璃陶瓷灶台具有至少一个优选光学的或电容性的传感器，以用于检测在旋转杆的侧面上与其相对的物理特性。
WO2010/115014A1公开一种“虚拟的”旋钮，所述旋钮不可相对旋转地设置在操作面板的使用者侧上并且引导使用者沿圆形轨道的 手指运动。使用者的该手指运动通过电容性的传感器电极检测，所述传感器电极圆形地设置在操作面板的背离使用者的一侧上的电路板上。
由EP1704642B1已知一种用于家电的包括电容性的传感元件的操作设备，其中操作通过按压到形状可变的或弹性的、至少在其外侧上导电的包括在操作区下的电容性的传感元件的操作区上和检测传感元件和操作区之间的通过距离变化引起的电容变化而进行。
发明内容
本发明的任务是，提供一种具有电容性的工作原理的改进的操纵元件。
该任务通过具有权利要求1的特征的电容性的操纵元件解决。本发明特别优选的构造和进一步构成是从属权利要求的主题。
本发明的操纵元件具有：不导电的载体，所述载体确定至少一个探测区段；多个导电的测量电极，所述测量电极沿载体的探测区段彼此间隔开地设置；以及操作元件，所述操作元件相对于测量电极(或测量电极的系统)以预先限定的第一距离设置并且相对于测量电极可运动。此外操作元件具有至少一个传感器区段，所述传感器区段至少部分导电地设计并且相对于测量电极(或测量电极的系统)以不同于预先限定的第一距离的预先限定的第二距离设置。
按照本发明的操纵元件按照电容性的工作原理工作，其中测量电极并且操作元件的传感器区段连同在其间的电介质(通过间隔形成)形成电容的电极。在操作元件相对于测量电极的系统的运动时，传感器区段也相对于其运动。借助通过在传感器区段、多个或优选所有的测量电极处的电极之间的距离变化造成的电容值的时间上的变化，能够确定操作元件的运动方向和/或路程。
基于电容性的工作原理，按照本发明的操纵元件低磨损地工作，因为相对于彼此运动的传感器构件不触点接通。此外在操纵元件的按照本发明的设计中可能的是，将可运动的操作元件导电地构成或至少 在其朝向使用者的外侧上导电地(例如金属地)构造。以这种方式能够取得更多设计自由度和/或操作元件对于使用者更好的触感。
载体在这种情况下理解为每种类型的结构性的设备，所述设备适合于，将测量电极保持在预先限定的位置上。载体优选以壳体、框架或基本上实心的基体的形式构成。所述载体由不导电材料、优选塑料材料制造。所述载体优选作为一件式或多件式的注塑件制造。所述载体确定用于检测操作元件相对于载体的运动的一个或多个探测区段。载体优选也设计用于沿预先限定的运动轨道相对于载体引导操作元件。
操纵元件具有多个导电的测量电极。优选设置两个、三个、四个、六个、八个、十二个或十六个测量电极，而本发明不应该限制于这些具体的数量。设置的测量电极越多，在检测操作元件相对于测量电极的系统的运动时可取得的精确性越高。所述多个测量电极彼此间隔开，从而它们彼此电绝缘。在此在各个测量电极之间优选分别设置一个空气隙和/或载体的分离壁区段。所述多个测量电极优选基本上彼此相同地构成并且基本上均匀地彼此间隔开，但在操纵元件中也可以使用测量电极的不同的类型、形状、大小和/或距离。
所述多个测量电极在此沿载体的探测区段设置。沿探测区段的系统在这种情况下优选理解为如下系统，其中测量电极的(例如几何)重心处于一条线上，所述线基本上平行于探测区段的平面或表面延伸。这表示，测量电极本身不是必须必然完全平行于探测区段延伸。此外所述多个测量电极优选沿整个探测区段设置，但它们可选地也可以只沿探测区段的部分区段设置。测量电极优选以沿探测区段的一排或两个或更多彼此平行的排设置。
操作元件的传感器区段和测量电极或测量电极的系统之间的预先限定的第二距离不同于操作元件和测量电极或测量电极的系统之间的预先限定的第一距离，即大于或小于所述第一距离地构成。预先限定的第一和第二距离之间的区别越大，则操纵元件的可取得的测量或评估精度越大。预先限定的第二距离优选在整个传感器区段上基本上相 同。在其他按照本发明的设计中，预先限定的第二距离一次或多次、逐级或连续地在传感器区段上改变。
操作元件具有至少一个传感器区段、即优选一个、两个、三个或四个传感器区段。在多个、即两个或更多传感器区段的情况中，相对于测量电极或测量电极的系统的预先限定的第二距离可以对于所有传感器区段基本上彼此相同或在传感器区段之间相区分。
操作元件具有至少一个传感器区段。优选所述传感器区段与操作元件集成地构成(优选以材料加强部、压制部或类似物的形式)或固定与操作元件连接(优选粘接、钎焊、熔焊)。
所述至少一个传感器区段的形状和大小优选基本上与测量电极的形状和/或大小相同，如果在所述多个测量电极之间的形状和/或大小优选分别基本上彼此相同的话。在多个、即两个或更多传感器区段的情况下，所述传感器区段可以具有基本上相同的或不同的形状和/或大小。
在本发明的一种优选的设计中，载体的探测区段基本上作为柱体的侧面构造并且所述操作元件基本上环形地构造并且基本上同轴于载体的探测区段设置。在该构造中，操纵元件具有旋钮的形状。
基本上柱形的探测区段在这种情况下具有基本上柱形的形状，其包括底面和环绕的侧面。在此底面原则上任意地成形，优选是基本上旋转对称或圆形或(通常优选)多边形。侧面在可选地可等于、大于或小于底面的最大的延伸长度(例如对角线)的高度上延伸。侧面从底面出发优选基本上直线地或一次或多次凸或凹地弯曲地延伸。此外侧面从底面出发优选基本上垂直延伸，圆锥形地变细或圆锥形地扩展。此外也可设想探测区段的柱形的形状的在这里所述构造形状的组合。除了探测区段之外，所述载体优选也总体上基本上柱形地设计。
操作元件的环形形状(亦或套筒形、衬套形或管形形状)基本上对应于柱形的探测区段的设计。环的基本形状原则上是任意的，优选其是圆形或(优选通常)是多边形。
在操纵元件作为旋钮的设计中，所述操作元件优选连续或不受限 制地围绕载体的探测区段可旋转。在另一种构造中，优选规定对旋转角的限制。
在本发明的一种优选的设计中，操作元件基本上由导电材料、优选金属(优选优质钢或类似物)形成。
在本发明的一种优选的设计中，测量电极或测量电极的系统和操作元件之间设置有至少一个不导电的绝缘元件和/或至少一个空气隙。所述绝缘元件和/或空气隙形成传感器装置的电容的电介质。所述绝缘元件由不导电的材料、优选由塑料材料制造。所述至少一个绝缘元件的层厚优选(至少稍微)选择得小于预先限定的第一和第二距离中的较小的距离，从而操作元件可以无阻碍地相对于测量电极运动。所述至少一个绝缘元件优选固定地与载体连接(优选通过粘接、锁紧、压紧等)。在基本上柱形的探测区段的情况中，所述至少一个绝缘元件――类似于操作元件――基本上环形地设计。
在本发明的一种优选的设计中，所述操作元件至少部分弹性可变形地设计。优选操作元件可变形直至相对于测量电极或测量电极的系统具有不同于预先限定的第一距离和预先限定的第二距离的预先限定的第三距离地构造。
在操纵元件的该构造中，除了作为旋钮的操纵之外，作为按压按键的操纵也是可能的，从而可以扩大操作或输入可能性。尤其是优选可能的是，操作元件通过压力(例如通过使用者的手指)局部变形并且于是减少操作元件和测量电极之间在该位置上的距离。此外所属的操作面板可以更简单地构想，因为必须集成较少的操纵元件。
预先限定的第三距离优选小于预先限定的第一距离并且大于预先限定的第二距离。
优选操作元件只在与包括传感器区段的区域不同的区域中(即在所述区域中没有设置传感器区段)可变形。优选对于使用者(例如视觉地和/或触觉地)标识操作元件的这些可变形的区域。
优选在操纵元件的该构造中在测量电极或测量电极的系统和操作元件之间设置至少一个可压缩的、不导电的绝缘元件和/或空气隙。所 述绝缘元件和/或空气隙形成传感器装置的电容的电介质。所述绝缘元件由不导电的材料、优选塑料材料或泡沫材料制造。所述至少一个绝缘元件的层厚在未压缩的状态中优选(至少稍微)选择得小于预先限定的第一和第二距离中的较小的距离，从而操作元件可以无阻碍地相对于测量电极运动。
在本发明的一种优选的设计中，测量电极与控制装置连接，所述控制装置设置在操纵元件中/上、特别优选设置在载体内。在本发明的其他构造中，控制装置也可以与操纵元件分开地设置。控制装置优选构造用于评估在多个测量电极上的测量信号。控制装置优选构造用于，基本上彼此并行或顺序检测属于各个测量电极的电容值和其变化。优选控制装置设计用于，借助属于传感元件的电容值或电容值变化检测运动量和/或运动方向、在旋钮的情况下检测操作元件的相对运动的旋转角和/或旋转方向。
在本发明的另一种优选的设计中，操纵元件具有朝向使用者的(端侧的)遮盖部和至少一个显示元件，所述遮盖部至少部分透光地构成。
在该设计中，本发明的操纵元件附加地具有至少一个显示元件。这对于使用者使操纵元件的操作变得容易，因为通过所述至少一个显示元件可以向使用者告知信息(例如调节可能性、当前的规定值、运行状态等)。此外操作单元可以利用操纵元件的该设计较紧凑和较节省空间地构成，因为可以放弃除操纵元件之外的附加的显示元件。此外操作面板可以必要时更简单地设计，因为必须集成较少元件。
显示元件应该在这种情况下理解为每种类型的适合为使用者光学地示出信息的设备。尤其是简单的发光元件(例如发光二极管或发光二极管组)、与发光元件耦合的光导体、显示器(例如LED、LCD等)和类似物属于适合的显示元件。所述至少一个显示元件具有优选一个、两个、三个或四个显示元件或包括两个或更多显示元件的单元。
遮盖部优选由不导电的材料、优选塑料材料制造。遮盖部优选作为一件式或多件式的注塑件制造。所述遮盖部优选可脱开或持久地与紧固元件的载体连接。在遮盖部和载体之间的连接优选借助锁紧、夹 住、粘接、压配合、拧紧或类似方法进行。
本发明的以上所述操纵元件优选在电子的家用器具、例如炉床、灶台、微波炉、洗碗机、洗衣机、洗涤物干燥器和类似物中可使用。本发明的操纵元件在此优选装配在家用器具的操作面板上或穿过这样的操作面板插入。
附图说明
本发明的上述以及其他的特征和优点由对优选的、非限定性的实施例的后续说明借助附图更好地可理解。其中部分示意性地示出：
图1按照本发明的实施例的操纵元件的侧视图，部分以剖面示出；
图2在第一操纵状态中按照图1中的剖切线A-A的在图1中示出的操纵元件的横截面视图；以及
图3在第二操纵状态中按照图1的剖切线A-A的在图1中示出的操纵元件的横截面视图。
具体实施方式
按照本发明的操纵元件以有利的方式在电子的家用器具中可使用，以用于调节和选择不同的运行参数(例如洗涤程序、洗碗程序、离心转速、温度、烹调时间、烹调阶段等)。
操纵元件12例如安装在家用器具的由塑料或金属制造的操作面板10，10'上。在一种变型中，操纵元件12安装到操作面板10的朝向使用者的外侧上(在图1中上方)，其中电的端子引导通过操作面板10的对应的穿通部或设置无线的连接。在另一种变型中，操纵元件12从后面(在图1中下方)移动通过操作面板10'中的穿通部，从而所述操纵元件朝使用者的方向从操作面板10'中突出。在每种情况中，操纵元件12固定地装配在操作面板10，10'上(例如通过粘接、锁紧、压紧、拧紧等)，但为了维修目的优选可脱开。
如在图1中表示的，操纵元件12通过至少一个(导线连接的或无线的)连接导线16与控制装置14连接。控制装置14可以――分别按 照操纵元件12的实施形式――在所述操纵元件本身中集成，直接安装在所述操纵元件上或与所述操纵元件分开地定位。
现在参考图1至3进一步解释按照本发明的操纵元件12的优选的实施例的构造和工作原理。
在该实施例中作为旋钮实施的操纵元件12具有由不导电的塑料材料制成的钮形的载体18，所述载体具有基本上圆柱形的探测区段19，所述探测区段具有基本上圆形的底面和从所述底面基本上直线出发的侧面。沿探测区段19的该侧面在载体18上设置的多个导电的测量电极20。
如在图2中表示的，测量电极20分别接纳在载体18中的空隙或袋中并且以这种方式通过载体的分离壁彼此间隔开并且彼此电绝缘。在该实施例中，总共八个测量电极20围绕侧面的整个周向、即沿整个探测区段19并且成排在一个圆上设置。在该实施例中测量电极分别具有矩形的基本形状并且平行于圆柱形的探测区段的侧面弯曲。
测量电极20分别与控制装置14连接，从而可以在时间上同步或顺序地检测和评估在所有测量电极上的电容值或电容值变化。
载体18的探测区段19由塑料材料的环形的、不导电的绝缘元件22包围。绝缘元件22与载体18固定连接，例如插到所述载体上并且在底部区域中与所述载体粘接。
绝缘元件22在载体18的探测区段19的区域中由同样基本上环形的操作元件26全面地包围。操作元件26由导电材料例如金属、优选优质钢制造。如尤其是在图2和3中可看出，操作元件26此外通过空隙24径向与绝缘元件22间隔开。
如在图1中示例性地说明的，操作元件26此外这样成形，使得其可以在绝缘元件22上挂住。操作元件26在此只引导通过绝缘元件22，从而所述操作元件相对于绝缘元件并且借此也相对于载体18、尤其是也相对于测量电极20的系统在载体上围绕载体18可以旋转。操作元件26在此基本上同轴于载体18的探测区段19设置。
操作元件26可以在此分别按照操纵元件的实施形式连续地围绕 载体18旋转或通过一个或多个止挡部在其旋转角方面被限定。
此外操作元件26设有传感器区段28。在该实施例中，该传感器区段28通过金属环26的材料加强部或压制部构成，如在图2和3中示出的。
如果使用者例如以手指32接触金属环26，则其与测量电极20一起分别形成电容，其中，绝缘元件22和空气隙24形成电介质。电容值可以在测量电极20上获取并且由控制装置14评估。
如在图2中示出的，操作元件26与测量电极20的系统沿径向方向以预先限定的第一距离a间隔开。与之相反，操作元件26的传感器区段28与测量电极20的系统沿径向方向以不同于预先限定的第一距离的预先限定的第二距离b(a≠b)间隔开。在本实施例中，预先限定的第二距离b小于预先限定的第一距离a(b<a)。
如果现在使用者以一个或多个手指32使操作元件26围绕载体18旋转，则在操作元件26上的传感器区段28也相对于测量电极20运动。由此在测量电极20上的电容的电容值改变，因为电极20，28之间的距离和在其间的电介质22、24的厚度改变。
因此通过同步地或顺序地查询在测量电极20上的测量值，控制装置14可以确定操作元件26围绕载体18的旋转角和/或旋转方向。借助这样的旋转运动，使用者可以例如选择程序(例如洗涤程序、如热水洗涤、退色衣物洗涤、保护程序等)和/或希望的参数(例如温度、离心转速、烹调时间等)。
为了确认以这种方式涉及的选择可能的是，设置附加的(机械的或接触敏感的)按钮开关。但在本发明的一种优选的实施例中，所述功能性集成到操纵元件12中。
如在图3中表示的，环形的操作元件26在传感器区段28外的区域中弹性可变形。在该情况中，绝缘元件22也可以在操作元件26和测量电极20之间弹性可变形、尤其是可压缩地构成。
通过例如以使用者的手指32压到操作元件26上，在操作元件26和测量电极20的系统之间的距离改变直至预先限定的第三距离c。该 预先限定的第三距离c不仅区别于预先限定的第一距离a而且区别于预先限定的第二距离b(a≠b≠c)。这些预先限定的距离a，b，c彼此越清楚地区分，则在检测操纵元件的操纵时可取得的精确性和可靠性则越大。根据绝缘元件22是否可压缩地构成，预先限定的第三距离c可以可选地大于或小于预先限定的第二距离b(c>b或c<b)地选择。
操作元件26和测量电极20之间的距离变化到预先限定的第三距离c引起在相应的测量电极20上的电容值的对应的变化。该电容变化可以由控制装置14检测并且作为通过使用者对操作元件26的压力操纵例如为了确认其之前通过操作元件26的旋转运动所涉及的选择而被评价。
为了简化操作，为使用者例如视觉和/或触觉地标识操作元件26的可变形的区段或区域。
此外在操纵元件12的朝向使用者的端侧上(在图1中上方)将遮盖部30放置到载体18上。遮盖部30例如是由塑料材料制成的注塑件。此外遮盖部30固定地与载体18连接(例如通过压制、锁紧、粘接等)。
在操纵元件12的一种优选的实施形式中，遮盖部30至少部分透明或透光构成。在载体18内设置有至少一个显示元件34，如在图2和3中表示的。利用显示元件34可以对使用者显示例如关于仪器的当前的参数调节和运行状态的信息。
显示元件34例如是显示器。该显示器34优选由控制装置14控制。除了该显示器34之外可以设置例如发光二极管(组)或与发光二极管(组)耦合的光导体形式的其他显示元件。
附图标记列表
10操作面板
10'操作面板
12操纵元件/旋钮
14控制装置
16连接导线
18载体
19(圆柱形的)探测区段
20测量电极
22绝缘元件
24空气隙
26(环形的)操作元件
28传感器区段26
30(端侧的)遮盖部
32手指
34显示元件