Бытовой прибор с сенсорным устройством управления и индикации - RU2586829C2

Чертежи

Описание

Область техники

Изобретение относится к бытовому прибору с сенсорным устройством управления и индикации, которое имеет блок индикатора (дисплей) для отображения пользовательской информации, а также светопропускающий или прозрачный носитель, на котором расположен емкостной электрод-сенсор как часть сенсорного конденсатора. Емкостной электрод-сенсор расположен с наложением на блок индикатора, с одной стороны, а также с наложением на сенсорную поверхность воздействия, или на поверхность касания устройства управления и индикации, с другой стороны. Электрод-сенсор выполняется из прозрачного и электропроводного материала.

Уровень техники

В данном случае интерес направлен, в частности, на светодиодный индикатор с присоединенным к нему емкостным устройством управления. В таких дисплеях применяются световые элементы - светодиоды, посредством которых имеется возможность подсвечивать сзади функциональные обозначения или символы индикатора. Такое устройство управления и индикации известно, например, по патентному документу DE 10236718 A1. Это устройство управления и индикации содержит панель управления, которая представляет собой цельную пластиковую деталь, выполненную методом литья под давлением, изготовленную из акрилонитрил-бутадиенстирола. В панели управления имеется круглая просвечивающая область, в которой толщина материала панели уменьшена по сравнению с обычной толщиной этого материала настолько, что область просвечивания пропускает свет. Эта область просвечивания образует оптическое устройство индикации - на поверхности области просвечивания помещены символы для индикации или функциональные обозначения, которые могут освещаться посредством светового элемента, например светодиода. Световой элемент расположен на печатной плате. Далее, на обратной стороне панели управления помещен электрод-сенсор, который представляет собой составную часть емкостного переключателя или составную часть сенсорного конденсатора. Электрод-сенсор посредством связующего элемента или контактной детали электрически соединен с печатной платой и таким образом с блоком обработки результатов.

Из патентного документа DE 2824973 A1 известно устройство управления и индикации для бытового прибора. На печатную плату, которая соединена с остальными элементами управления бытового прибора посредством ленточного кабеля, помещен двухстрочный дисплей, снабженный надписями и символами. Дисплей покрыт обслуживающей или управляющей пластиной, которая снабжена прозрачными металлическими поверхностями. Эти металлические поверхности образуют с поверхностями, находящимися под ними, емкостной переключающий элемент, который воздействует на команды управления. Дисплей оснащен светящимися элементами, например, светодиодного или жидкокристаллического типа.

В документе ЕР 2107855 A1 описано устройство для приготовления пищи, содержащее следующие узлы: источник тепла для нагрева продукта, верхнюю пластину, предусмотренную на верхней поверхности устройства для приготовления пищи, электродный узел, содержащий электрод-сенсор и контактный электрод на нижней поверхности верхней пластины для установления электрического соединения с электродом-сенсором.

Таким образом, применение прозрачных электродов-сенсоров, расположенных над блоком индикатора (дисплеем) или с наложением на блок индикатора, уже является уровнем техники, например, на основании патентного документа DE 10326684 А1. При таком сенсорном устройстве управления и индикации пользователь имеет возможность для обслуживания бытового прибора касаться сенсорной поверхности воздействия, которая расположена также с наложением на электроды-сенсоры и блок индикатора. С другой стороны, электроды-сенсоры находятся между поверхностью воздействия, с одной стороны, и блоком индикатора, с другой стороны, причем блок индикатора вследствие прозрачности электродов-сенсоров визуально воспринимается пользователем и оптически не скрывается электродами-сенсорами. В рамках уровня техники при этом применяются так называемые слои ITO (оксида индия и олова), которыми образованы электроды-сенсоры. Такие слои большей частью прозрачны для видимого света. Однако использование слоев ITO ограничивается, если они наносятся на трехмерные поверхности. Для этого они подходят лишь условно. В частности, тогда, когда носитель, на котором расположены электроды-сенсоры, имеет искривленную поверхность, например выпуклую или вогнутую, как это бывает в случаях панелей управления бытовых приборов, применение слоев ITO уже не может давать удовлетворительный результат. Кроме того, сырьевые материалы при этом относительно дороги по сравнению с другими электропроводными материалами.

Слои ITO не подходят для применения в емкостных устройствах управления и индикации бытовых приборов, если электрод-сенсор должен наноситься на трехмерные поверхности. Таким образом, в рамках уровня техники невозможно предоставление устройства управления и индикации, обладающего гибкостью при придании ему формы. Гибкость известных устройств управления и индикации ограничивается используемыми в них материалами. Дальнейшее ограничение формообразования сенсорной поверхности воздействия вызвано большим количеством емкостных электродов-сенсоров, которые используются при уровне техники. В уровне техники применяется именно множество таких электродов-сенсоров, которые расположены на расстоянии друг от друга за поверхностью воздействия - между блоком индикатора, с одной стороны, и поверхностью воздействия, с другой стороны. Пользователь может касаться поверхности воздействия только в тех областях, которые накладываются на электроды-сенсоры. Это также ограничивает гибкость устройства управления и индикации с точки зрения его исполнения или придания ему формы.

Раскрытие изобретения

Задача изобретения состоит в создании бытового прибора с устройством управления и индикации, предоставляющим гибкость в отношении исполнения или формообразования его поверхности воздействия, и в то же время экономичным.

Эта задача решена согласно изобретению бытовым прибором с признаками по пункту 1 формулы изобретения, с одной стороны, а также бытовым прибором с признаками по пункту 3, с другой стороны. Предпочтительные варианты осуществления изобретения являются предметом зависимых пунктов формулы изобретения, а также описания и фигур.

Бытовой прибор согласно первому аспекту изобретения включает в себя сенсорное устройство управления и индикации, которое содержит блок индикатора (дисплей), выполненный для отображения пользовательской информации. Устройство управления и индикации содержит также светопропускающий или прозрачный носитель, на котором расположен электропроводный емкостной электрод-сенсор как часть сенсорного конденсатора (вторую пластину конденсатора образует палец пользователя). Электрод-сенсор расположен с наложением на блок индикатора, с одной стороны, и с наложением на сенсорную поверхность воздействия устройства управления и индикации, с другой стороны. То есть электрод-сенсор находится между блоком индикатора, с одной стороны, и сенсорной поверхностью воздействия, с другой стороны. Поверхность воздействия предоставляет пользователю возможность прикасаться к ней или дотрагиваться до нее для обслуживания бытового прибора. Согласно изобретению предусмотрено, что электрод-сенсор выполнен из лака и/или клея, электропроводного и прозрачного - по меньшей мере, для видимого света, причем лак и/или клей содержат углеродные нанотрубки, так называемые "carbon nano tubes" (CNT).

Таким образом, эффект согласно изобретению достигается применением специального материала для электрода-сенсора, а именно применением светопропускающего и электропроводного клеящего вещества и/или лака. Выяснилось, что такие материалы значительно лучше подходят для нанесения на трехмерные поверхности, чем, например, так называемые слои ITO, которые состоят из окиси олова и индия. Таким образом, бытовой прибор согласно изобретению имеет то преимущество, что имеется возможность без больших затрат поместить по меньшей мере один электрод-сенсор на носителе, также и в том случае, когда сам носитель имеет трехмерную - например, выпуклую - поверхность. В то время как слои, выполненные из окиси олова и индия, только ограниченно пригодны для нанесения на такие поверхности, прозрачные и электропроводные лаки и/или клеи могут наноситься без больших затрат также на вогнутые или выпуклые поверхности. Таким образом, имеется возможность формировать устройство управления и индикации бытового прибора согласно изобретению любым образом - имеется возможность придать ему самые разные геометрические формы, не ограничивая его функциональности из-за материала электрода-сенсора. Прозрачные и электропроводные лаки или клеи, содержащие CNT, также относительно недороги по сравнению с сырьевыми материалами, так что в целом имеется возможность экономить издержки.

Кроме того, вышеупомянутая задача решена бытовым прибором согласно второму аспекту изобретения, имеющим сенсорное устройство управления и индикации, которое содержит блок индикатора для отображения пользовательской информации и светопропускающую или прозрачную носитель, на которой расположен емкостной электрод-сенсор как часть сенсорного конденсатора, расположенного с наложением на блок индикатора, с одной стороны, и с наложением на сенсорную поверхность воздействия устройства управления и индикации, с другой стороны. Электрод-сенсор выполнен из прозрачного и электропроводного материала. Электрод-сенсор - в частности, единственный - проходит, по меньшей мере, на преобладающей части поверхности блока индикатора, в частности по всей области расположения блока индикатора. Устройство управления и индикации включает в себя средства электроснабжения, которые выполнены для подачи электрического напряжения на электрод-сенсор. Устройство управления и индикации имеет также средства отвода, каждое из которых предназначено для отведения соответствующего электрического тока, по меньшей мере, в двух местах отвода электрода-сенсора. Вычислительное устройство в зависимости от отведенных токов определяет место прикосновения, в котором пользователь дотрагивается до поверхности воздействия над электродом-сенсором.

Бытовой прибор согласно второму аспекту изобретения также имеет то преимущество, что с ним становится возможным гибкое или разнообразное исполнение устройства управления и индикации в отношении его формообразования. Это формообразование не ограничивается именно множеством электродов-сенсоров, каждый из которых согласно уровню техники применяется для настройки соответствующего параметра бытового прибора. Устройство управления и индикации бытового прибора согласно изобретению не ограничивается отдельными, заранее определенными поверхностями касания или поверхностями включения. Таким образом, сплошной электрод-сенсор, который проходит на по меньшей мере преобладающей части поверхности блока индикатора, также делает возможным разнообразное исполнение всего устройства управления и индикации. Кроме того, при этом создается преимущество, позволяющее предоставлять в пределах одной последовательности управляющих действий - например, при определении параметров процесса эксплуатации бытового прибора - поверхности воздействия разных размеров, что выглядит особенно удобным для пользователя. Таким образом, возможно приспосабливание устройства управления и индикации к соответствующим пользовательским возможностям или предоставленным опциям управления, имеющим место в каждом случае. Сплошное исполнение электрода-сенсора и предоставляемая согласно изобретению возможность распознавания места воздействия создают также возможность управления или обслуживания бытового прибора с помощью жестов или движений пальцев по поверхности воздействия. Таким образом, возможно включение множества различных функций бытового прибора удобным для пользователя образом.

Имеется также возможность комбинировать друг с другом бытовой прибор согласно первому аспекту изобретения и бытовой прибор согласно второму аспекту изобретения. Описанные ниже варианты исполнения применимы как для бытового прибора согласно первому аспекту, так и для бытового прибора согласно второму аспекту изобретения.

Под бытовым прибором в данном случае понимается устройство, которое применяется для ведения домашнего хозяйства. Бытовой прибор - это устройство, предназначенное для обработки бытовых предметов, например предметов одежды, посуды, пищевых продуктов и т.п. Он может представлять собой крупное бытовое устройство, такое, как, например, стиральная машина, сушилка для белья, посудомоечная машина, устройство для приготовления пищи, вытяжное вентиляционное устройство, холодильник, комбинированный холодильно-морозильный аппарат или кондиционер. Однако это может быть и малое бытовое устройство - например, кофейный автомат или кухонный комбайн.

Электрод-сенсор наносится на носитель, например, методом распыления, или способом тампонной печати либо трафаретной печати, или путем формования фасонных поверхностей методом напыления, или другим подходящим для этого способом лакирования.

Устройство управления и индикации предпочтительно имеет прозрачную и неэлектропроводную панель форме пластины, лицевая сторона которой образует сенсорную поверхность воздействия, дающую пользователю возможность касаться ее или дотрагиваться до нее для обслуживания бытового прибора. Таким образом, пластина, выполненная из светопропускающего материала, представляет собой панель индикатора. При этом пластина может быть вставлена в сквозное отверстие панели управления бытового прибора; она может быть приварена на панель управления. Вставляя такую пластину, которая расположена с наложением на электрод-сенсор и с наложением на блок индикатора и лицевая сторона которой образует сенсорную поверхность воздействия, получают то преимущество, что, во-первых, имеется возможность защищать блок индикатора от внешних воздействий, и, во-вторых, имеется также возможность самым различным образом создавать визуально привлекательное оформление наружной поверхности устройства управления и индикации, причем независимо от блока индикатора. Так, например, возможны различные предоставляемые варианты устройств с соответственно различными панелями -например, разного цвета - без необходимости переделки всего блока индикатора.

В отношении выбора материала предпочтительным показало себя выполнение пластины из прозрачной пластмассы. Такой материал формуется самым различным образом, делая возможным также трехмерное оформление поверхности воздействия.

Возможно также выполнение пластины из тонированного материала, в частности цветного. Цветной тонированный вариант осуществления пластины основывается на том факте, что применяемые прозрачные и электропроводные лаки и/или клеящие вещества необязательно имеют 100%-ную прозрачность, их прозрачность находится в пределах от 80% до 100%. Если теперь использовать полностью светопропускающую пластину, то при определенных обстоятельствах пользователь визуально воспринимал бы также электроды-сенсоры. Чтобы избежать этого, возможен выбор прозрачности пластины, соответствующей прозрачности электропроводных лаков и/или клеящих веществ. Кроме того, вариантом осуществления пластины из цветного тонированного материала обеспечивается то, что в случае наличия печатных знаков, нанесенных на заднюю сторону этой пластины, они не видны на рабочей стороне, или на стороне поверхности воздействия.

Носитель, на котором расположен электрод-сенсор, может быть образован самой пластиной. При этом варианте исполнения возможно расположение электрода-сенсора на задней - противоположной лицевой стороне - стороне пластины. Расположение электрода-сенсора на пластине дает то преимущество, что становится излишней вставка отдельной детали-носителя, и пластина как бы принимает на себя две разных функции, а именно, с одной стороны, функцию закрывания устройства управления и индикации и, с другой стороны, также функцию несущего элемента для электрода-сенсора. Тем самым сокращается количество деталей.

Возможно такое расположение пластины с прилеганием к блоку индикатора, что электрод-сенсор прилегает с одной стороны к задней стороне пластины, а с другой стороны - к лицевой, обращенной к пластине, стороне блока индикатора. Таким образом, по меньшей мере один электрод-сенсор перекрывает расстояние между блоком индикатора, с одной стороны, и пластиной, с другой стороны, или заполняет это расстояние. Преимущество этого состоит в отсутствии воздушных зазоров, образующихся между поверхностью воздействия, с одной стороны, и электродом-сенсором, с другой стороны, что в принципе ухудшало бы чувствительность емкостного устройства управления и индикации.

Согласно альтернативному варианту исполнения возможно предусмотренное выполнение носителя в виде прозрачной и гибкой пленки, чтобы электрод-сенсор наносился на пленку. Возможно такое расположение пленки в блоке индикатора, что пленка прилегает одной стороной к задней стороне пластины, а другой стороной к блоку индикатора. Электрод-сенсор может быть расположен здесь либо на обращенной к блоку индикатора задней стороне пленки, либо на обращенной к пластине лицевой стороне пленки. Возможно выполнение пленки из пластмассы. Она может представляет собой одинарную или многослойную пленку. Возможно ее приклеивание на пластину или непосредственное нанесение посредством процессов литья под давлением или напыления под давлением. В случае прозрачной пленки с напечатанным изображением отпадает необходимость в печати непосредственно на пластине. У этого варианта исполнения есть также то преимущество, что саму пластину не требуется подгонять к геометрическим параметрам, основываясь на трафаретной печати на ее задней стороне. Это позволяет формировать устройство управления и индикации еще более гибко.

Средства отвода могут быть выполнены с возможностью съема электрического тока с электрода-сенсора в четырех разных местах отвода. Тогда вычислительное устройство в зависимости от снятых токов может определять место прикосновения, в котором пользователь дотрагивается до поверхности воздействия. Особенно предпочтительно снятие соответствующих токов на всех четырех углах электрода-сенсора, имеющего форму прямоугольника. Таким путем удается определять место прикосновения с особенно большой точностью. Исходя из токов, снятых на 4 разных местах отвода, могут быть определены две координаты места прикосновения, а именно, с одной стороны, в продольном направлении и, с другой стороны, в поперечном направлении поверхности воздействия. Таким образом, определение места прикосновения не ограничивается единственным направлением, так что имеется возможность также включать множество возможных функций бытового прибора посредством прикосновения к поверхности воздействия.

Каждое из мест отвода электрода-сенсора может быть электрически соединено с соответствующим конденсатором, чтобы обеспечить возможность регистрации каждого из электрических токов как вызванного касанием поверхности воздействия переноса заряда на конденсаторе. Таким образом, имеется возможность измерять токи надежно и эффективно; конденсаторы сначала заряженные по меньшей мере частично разряжаются именно при касании поверхности воздействия, так что через конденсаторы проходит электрический ток. Эти электрические токи могут быть зарегистрированы отдельно друг от друга и использованы для определения места прикосновения. Электрический ток через конденсаторы вызывается тем, что при касании поверхности воздействия образуется сенсорный конденсатор, который имеет в качестве электродов, с одной стороны, электрод-сенсор и, с другой стороны, палец пользователя, несущий электрический потенциал земли (массы). Тогда через этот сенсорный конденсатор также течет электрический ток, так что в конденсаторах на местах отвода электрода-сенсора происходит перенос заряда.

В качестве способов учета для регистрации и оценки токов или изменений соответствующих емкостей конденсаторов в принципе возможно применение любых методов, а именно, в частности, следующих: перенос заряда, или последовательная аппроксимация, или метод сигма-дельта, или измерение взаимной емкости.

Вычислительное устройство может определять место прикосновения в зависимости от соотношения снятых токов. Это реализуется особенно просто, так что место прикосновения устанавливается с незначительными техническими затратами.

Средства снабжения электропитанием предпочтительно выполнены с возможностью приложения электрического напряжения по меньшей мере в двух разных местах электрода-сенсора. В предпочтительном варианте электрическое напряжение при этом прилагается в каждом из четырех разных мест электрода-сенсора. Особенно предпочтительным показывает себя приложение на всех четырех углах электрода-сенсора электрического напряжения прямоугольной формы. Этот вариант исполнения также обеспечивает возможность устанавливать место прикосновения с большой точностью как в продольном, так и в поперечном направлении электрода-сенсора, или рассчитывать две координаты места прикосновения. При приложении электрических напряжений на всех четырех углах электрода-сенсора соединенные с углами конденсаторы заряжаются, так что при касании поверхности воздействия становится возможным перенос заряда.

Электрические напряжения могут представлять собой постоянные напряжения или же переменные напряжения, например напряжения прямоугольной формы.

Если к электроду-сенсору прикладываются переменные напряжения, то эти переменные напряжения могут иметь разную частоту. Таким образом, электрические напряжения, которые прикладываются по меньшей мере в двух местах электрода-сенсора, отличаются друг от друга по частоте. Это позволяет определять места прикосновения специфическим образом: в этом варианте исполнения имеется возможность фильтровать снимаемые токи, чтобы получать и анализировать разные составляющие сигнала с соответственно разными частотами. После этого амплитуды этих разных составляющих сигнала рассматриваются в их соотношении, и в зависимости от этого соотношения устанавливается место прикосновения. Таким способом обеспечивается особенно точное определение места прикосновения.

Принципиально блок индикатора может представлять собой любой дисплей, например дисплей на основе TFT или ЖК-дисплей. Но в данном варианте исполнения предусмотрено, что блок индикатора представляет собой светодиодный дисплей и имеет светопроводящую деталь или световую шахту, которая выполнена для проведения света и на которой расположено по меньшей мере одно функциональное обозначение в качестве пользовательской информации с наложением на электрод-сенсор - позади электрода-сенсора. Возможно также наличие в блоке индикатора осветительного устройства, в частности с по меньшей мере одним светодиодом, служащим для подсвечивания или визуального подчеркивания функционального обозначения, если пользователь касается сенсорной поверхности воздействия в области, перекрывающейся с этим функциональным обозначением. Таким образом, при этом варианте исполнения устройство управления и индикации представляет собой сенсорный светодиодный дисплей, на котором посредством касания функционального обозначения выбирается функция бытового прибора и о выборе функционального обозначения или о прикосновении к нему сигнализируется подсвечиванием этого обозначения. Обслуживание устройства управления и индикации происходит, таким образом, посредством касания поверхности воздействия, а именно касания в области, перекрывающейся с электродом-сенсором и с функциональным обозначением. При этом не требуется совершать какого-либо механического движения кнопки управления. Это означает, в частности, возможность выполнения панелей управления, в которых применяются такие обслуживающие устройства, с закрытой поверхностью без отверстий, что для бытовых приборов представляет собой особенное преимущество, не допуская проникновения загрязнений внутрь устройств и, кроме того, позволяя особенно легко очищать закрытую поверхность.

Возможно помещение на светопроводящей детали тонкой пленки с по меньшей мере одним функциональным обозначением. Это может быть пленка с надписью или фотошаблон. Таким образом, возможно выполнение по меньшей мере одного функционального обозначения самым различным образом, причем независимо от варианта осуществления светопроводящей детали. Таким образом, для вариантов, предназначаемых для разных стран или для различных модификаций устройств, достаточно лишь использовать соответственно разные пленки с надписями, в то время как другие компоненты - в частности, саму светопроводящую деталь - можно оставлять без изменений.

Возможно также расположение на светопроводящей детали с наложением на общий электрод-сенсор - а именно, за электродом-сенсором - множества функциональных обозначений. При касании поверхности воздействия в области перекрытия с одним из функциональных обозначений возможно визуальное подчеркивание этого функционального обозначения посредством осветительного устройства, а именно его выделение по сравнению с другими функциональными обозначениями. Это может выглядеть, например, таким образом, что посредством касания поверхности воздействия в области перекрытия с одним из функциональных обозначений выбирается соответствующее этому функциональному обозначению значение параметра бытового прибора. В результате этого посредством чувствительной к контакту поверхности воздействия и общего, единственного электрода-сенсора возможен выбор самых разных значений параметра или также задание множества параметров бытового прибора.

То есть электроду-сенсору могут быть поставлены в соответствие несколько функциональных обозначений, освещаемых отдельно друг от друга, которые расположены на светопроводящей детали в области, перекрывающейся с одним общим электродом-сенсором - а именно за электродом-сенсором - и каждое из которых символизирует соответствующее значение параметра бытового прибора. Таким образом, каждое из функциональных обозначений может сигнализировать о выборе одного из значений параметра. Выбор значения параметра производится посредством касания одного из функциональных обозначений, или поверхности воздействия в области, перекрывающейся с этим функциональным обозначением. Которого именно из функциональных обозначений касался пользователь, устанавливается при помощи вычислительного устройства на основании снимаемых значений тока - как изложено выше. Для этого определяется место прикосновения, в котором пользователь дотрагивается до поверхности воздействия.

Следовательно, возможно нанесение на светопроводящую деталь самых разных функциональных обозначений, которые могут подсвечиваться посредством осветительного устройства, причем сквозь светопроводящую деталь. Каждое из функциональных обозначений символизирует соответственно одно из различных значений параметра бытового прибора. Наряду с числом или цифрой - например, значением температуры или числа оборотов - под значением параметра в данном случае понимаются также обозначения или последовательности букв, а именно, например, различные программы эксплуатации бытового прибора и/или различные дополнительные функции. Параметр может представлять собой, например, также режим эксплуатации бытового прибора - в качестве значения параметра здесь понимается обозначение конкретной программы эксплуатации. Равным образом возможно также и задание в качестве параметра определенной дополнительной функции бытового устройства, в стиральной машине, например "Для легкого глажения" или "Предварительная стирка". Функциональные обозначения в общем случае включают в себя словесные и/или числовые обозначения и/или символические изображения, то есть пиктограммы, и/или комбинированные сигналы, например значок-изображение с надписью.

Устройство управления и индикации предназначается для настройки по меньшей мере одного из следующих параметров процесса эксплуатации бытового устройства.

Оно может быть предназначено для настройки рабочей температуры как параметра. При этом блок индикатора может иметь множество освещаемых функциональных обозначений, каждое из которых символизирует соответствующее выбираемое значение рабочей температуры. Этот вариант исполнения показывает себя особенно предпочтительным, в частности, в случае бытового прибора для ухода за предметами одежды - например, стиральной машины или сушилки для белья - или же в случае посудомоечной машины или бытового прибора для приготовления пищевых продуктов - например, духовки и/или варочной панели. Пользователь может коснуться желаемого значения температуры на сенсорной поверхности воздействия, чтобы установить это значение температуры.

В качестве дополнения или альтернативы возможно выполнение устройства управления и индикации, с возможностью регулирования скорости движения компонента бытового прибора - например, числа оборотов моечного барабана. Здесь блок индикатора может иметь множество освещаемых функциональных обозначений, каждое из которых символизирует соответствующее выбираемое значение скорости движения. Этот вариант исполнения особенно целесообразен в бытовых приборах, которые имеют подвижный компонент, такой, как, например, моечный барабан или аналогичный.

В качестве дополнения или альтернативы возможно также выполнение устройства управления и индикации, с возможностью задания программы эксплуатации в качестве параметра. В этом варианте исполнения блок индикатора возможно наличие в нем множества освещаемых функциональных обозначений, каждое из которых символизирует соответствующие им различные программы эксплуатации. То же относится соответствующим образом к дополнительным функциям бытового прибора. Таким образом, каждое из функциональных обозначений может характеризовать соответствующие им различные дополнительные функции бытового прибора.

Дальнейшие признаки изобретения следуют из пунктов формулы, фигур и их описания. Все признаки и сочетания признаков, указанные выше в описании, а также указанные ниже в описании фигур и/или только показанные на фигурах, применимы не только в каждой из указанных комбинаций, но и в других комбинациях или же по отдельности.

Краткий комментарий к фигурам чертежей

В дальнейшем изобретение более подробно разъясняется на основе отдельных предпочтительных вариантов осуществления, а также ссылок на прилагаемые чертежи.

На них показаны:

Фиг. 1 - устройство управления и индикации бытового прибора согласно первому варианту исполнения изобретения, в схематичном изображении;

Фиг. 2 - устройство управления и индикации бытового прибора согласно второму варианту исполнения изобретения, в схематичном изображении; и

Фиг. 3 - принципиальная схема, посредством которой более подробно разъясняется метод определения места прикосновения.

Осуществление изобретения

На фиг. 1 представлено в схематичном изображении устройство 1′ управления и индикации бытового прибора, не показанного на фигурах более детально - а именно, в данном варианте осуществления стиральной машины. Устройство 1 управления и индикации представляет собой сенсорный светодиодный дисплей, на котором имеется множество функциональных обозначений с возможностью их подсвечивания. Устройство 1 управления и индикации включает в себя следующие компоненты: светопроводящую деталь 2 с помещенной на ней функциональными обозначениями, а также пластину 3.

Светопроводящая деталь 2 представляет собой световую шахту, которая предназначена для прохождения света. На лицевой стороне 4 светопроводящей детали 2, обращенной к пластине 3, расположена пленка 5 с изображением, которая представляет собой, например, фотошаблон. На пленке 5 имеется множество функциональных обозначений, а именно, в данном варианте осуществления, три столбца функциональных обозначений: первый столбец функциональных обозначений 6, второй столбец функциональных обозначений 7, а также третий столбец функциональных обозначений 8. Функциональные обозначения 6 первого столбца символизируют соответственно другое значение от рабочей температуры стиральной машины. Каждое из функциональных обозначений 6 первого столбца представляет одно из различных значений параметра "Рабочая температура". Каждое из функциональных обозначений 7 второго столбца символизирует одно из различных значений числа оборотов моечного барабана для режима отжима стиральной машины. То есть функциональные обозначения 7 представляют значения параметра "Число оборотов". Третий столбец функциональных обозначений 8 содержит множество различных обозначений для дополнительных функций стиральной машины. Это: "Быстрая стирка", "Легкое глажение", "Вода плюс", "Полоскание плюс", "Интенсивная стирка" и "Предварительная стирка".

Функциональные обозначения 6, 7, 8 выполнены с возможностью их подсвечивания независимо друг от друга по отдельности, а именно с помощью осветительного устройства (не показано). Возможно наличие в этом осветительном устройстве множества светодиодов, которые расположены на задней стороне светопроводящей детали 2, например на плате. При этом возможно присоединение соответствующих светодиодов к каждому из функциональных обозначений 6, 7, 8.

Пластина 3 представляет собой прозрачную или светопропускающую пластину, которая выполняется, например, из прозрачной пластмассы. Возможно ее выполнение с цветным тонированием. Пластина 3 - это элемент в виде панели, плоский и обладающий собственной жесткостью. Лицевая сторона 9 пластины 3 одновременно образует сенсорную поверхность 10 воздействия, к которой пользователь имеет возможность прикасаться для выбора значения параметра. Касаясь поверхности 10 воздействия, пользователь имеет возможность устанавливать вышеназванные параметры стиральной машины или выбирать упомянутые значения параметра. Это производится посредством простого касания функциональных обозначений 6, 7, 8.

Светопроводящая деталь 2 с помещенными на ней функциональными обозначениями 6, 7, 8 и с другими компонентами при их наличии, такими, как, например, упомянутое осветительное устройство, образуют в целом блок 11 индикатора, который служит для показания пользовательской информации, а именно для индикации соответственно выбранных значений параметров.

На задней стороне 12 пластины 3, противоположной лицевой стороне 9, помещен единственный, покрывающий всю заднюю сторону 12 пластины, электропроводный и прозрачный электрод-сенсор 13 как часть сенсорного конденсатора. В варианте осуществления электрод-сенсор 13 распространяется, таким образом, на всю поверхность задней стороны 12 и тем самым также на всю область распространения блока 11 индикатора. Электрод-сенсор 13 в смонтированном состоянии прилегает с одной стороны к задней стороне пластины 3 и с другой стороны к лицевой стороне 4 светопроводящей детали 2. Таким образом, электрод-сенсор 13 перемыкает расстояние между пластиной 3, с одной стороны, и светопроводящей деталью 2, с другой стороны.

Таким образом, электрод-сенсор 13 расположен с наложением на функциональные обозначения 6, 7, 8. Другими словами, электрод-сенсор 13 находится над функциональными обозначениями 6, 7, 8, так, что, касаясь поверхности 10 воздействия в области ее наложения на одно из функциональных обозначений 6, 7, 8, можно выбирать соответствующее этому функциональному обозначению 6, 7, 8 значение параметра, о чем сигнализируется, например, подсвечиванием этого выбранного функционального обозначения 6, 7, 8. Для определения места соприкосновения, в котором пользователь касается поверхности 10 воздействия, предоставлено вычислительное устройство, на фиг. 1 не показанное.

На правой стороне светопроводящей детали 2 имеются также дальнейшие символы 14, которые символизируют разные фазы моющего процесса. Подсвечивание этих символов 14 возможно посредством отдельных светодиодов.

Ниже символов 14 находится область показаний 15 с четырьмя семисегментными индикаторами, которые служат для показания промежутка времени, остающегося до окончания моющего процесса. Посредством области показаний 15 сообщается остаточное время моющего процесса.

Пластина 3 из прозрачной пластмассы приваривается на панель управления стиральной машины. Нанесение электрода-сенсора 13 на пластину 3 сталкивается с ограничениями, налагаемыми уровнем техники, если пластина 3 или ее задняя сторона 12 выполнена трехмерной, или если пластина 3 выполнена вогнутой или выпуклой. Здесь уровень техники заставляет взвешивать возможности, выбирая между гибкостью и формой устройства 1 управления и индикации, с одной стороны, и технической возможностью нанесения электрода-сенсора 13, с другой стороны. В уровне техники используются так называемые слои ITO (окись олова и индия). Этот материал не может наноситься на любые поверхности, так что пришлось находить новое решение, чтобы иметь возможность наносить электрод-сенсор 13 также на пластины 3, имеющие любую форму.

В варианте осуществления электрод-сенсор 13 выполнен из прозрачного и электропроводного лака и/или прозрачного и электропроводного клеящего вещества. Выяснилось, что такие материалы особенно легко наносятся на трехмерные поверхности - например, на изогнутые или выпуклые пластины 3 - без необходимости принимать во внимание ограничения, относящиеся к формообразованию устройства 1 управления и индикации. С одной стороны, это позволяет выполнять устройство 1 управления и индикации или пластину 3 любой формы или вида; с другой стороны, делается возможным также эффективное и надежное нанесение электрода-сенсора 13 на пластину 3.

Кроме того, выбранные материалы электродов-сенсоров содержат углеродные нанотрубки, так называемые "carbon nano tubes" (CNT). Прозрачность и электропроводность таких материалов изменяется в зависимости от распределения наночастиц в материале и/или от организации их сети. Под нанотрубкой при этом понимаются вытянутые углеродные структуры, которые в направлении, перпендикулярном их продольному направлению, имеют размер порядка нескольких нанометров, в частности от 1 до 2 нм.

По сравнению с сырьевыми материалами, которые относительно дороги, электропроводные и прозрачные лаки, а также клеящие вещества, которые содержат CNT, представляют собой значительно лучшую и более экономичную альтернативу.

Повышение гибкости формы устройства 1 управления и индикации достигается также благодаря тому, что в отличие от уровня техники - там используется множество меньших, расположенных рядом друг с другом электродов-сенсоров - здесь применяется единственный, большой электрод-сенсор 13, который распространяется по существу на всю поверхность блока 11 индикатора. С таким электродом-сенсором 13, в отличие от уровня техники, уже нет риска возникновения короткого замыкания между двумя соседними электродами-сенсорами - например, из-за сложного формообразования пластины 3. В данном случае имеется возможность просто оснастить всю заднюю сторону 12 электропроводным слоем (электродом-сенсором 13), не ограничивая формообразование пластины 3 из-за множества электродов-сенсоров.

На фиг. 2 представлено устройство 1′ управления и индикации /!/ стиральной машины согласно второму варианту исполнения изобретения. Устройство 1′ управления и индикации по существу соответствует устройству 1 управления и индикации согласно фиг. 1, так что ниже более подробно разъясняются лишь различия между ними.

В варианте осуществления согласно фиг. 2 электрод-сенсор 13' нанесен на гибкую выполненную из пластмассы пленку 16, которая может представляет собой однослойную или многослойную пленку. Пленка 16 выполнена - как и пластина 3′ - из прозрачного материала. Электрод-сенсор 13′ может распространяться, например, на всю поверхность пленки 16. Электрод-сенсор 13′ предпочтительно нанесен на заднюю сторону пленки 16, которая обращена к светопроводящей детали 2′. Таким образом, возможно электрическое соединение электрода-сенсора 13′ с упомянутым вычислительным устройством без больших затрат.

В смонтированном состоянии пленка 16 прилегает одной стороной к задней стороне 12′ пластины 3′, а другой стороной - к лицевой стороне 4′ светопроводящей детали 2′.

Таким образом, пластина 3′ не имеет электропроводных элементов.

Как и в варианте осуществления согласно фиг. 1, в варианте осуществления согласно фиг. 2 электрод-сенсор 13′ тоже выполнен из электропроводного и прозрачного лака и/или клея, предпочтительно содержащего CNT.

Как уже указывалось, вычислительное устройство может устанавливать место соприкосновения, в котором пользователь дотрагивается до поверхности 10 воздействия 10′, чтобы выбрать одно из названных значений параметра. Принципиальное изображение для пояснения процесса определения места соприкосновения представлено на фиг. 3. Показан электрод-сенсор 13, 13′, который имеет определенное омическое сопротивление, как это показано символами 17 сопротивления. Когда пользователь прикасается к поверхности 10, 10′ воздействия, создается сенсорный конденсатор 18, который образован, с одной стороны, электродом-сенсором 13, 13′ и, с другой стороны, пальцем 19 пользователя. Прямоугольный электрод-сенсор 13, 13′ имеет четыре угла 20, 21, 22, 23. Каждый угол 20-23 электрически соединен с вычислительным устройством 24, которое электрически соединено с массой (землей) 25. Пользователь тоже несет электрический потенциал земли.

В вычислительном устройстве имеется также источник электропитания, а также средство отвода 26, которые предназначены для приложения электрического напряжения к электроду-сенсору 13, 13′, а также для снятия электрических токов на электроде-сенсоре 13, 13′. А именно, к каждому из углов 20-23 прикладывается соответствующее электрическое напряжение V относительно массы 25. Эти электрические напряжения могут представлять собой одни и те же напряжения или же напряжения с соответственно разной амплитудой. Напряжения V могут быть постоянными напряжениями или же переменными напряжениями. Кроме того, каждый угол 20-23 соединен с соответствующим конденсатором 27, 28, 29, 30. С другой стороны конденсаторы 27-30 соединяются с массой 25.

Благодаря наличию омического сопротивления электрода-сенсора 13, 13′ не требуется включение дополнительного сопротивления последовательно к конденсаторам от 27 до 30.

Итак, вычислительное устройство 24 регистрирует электрические токи в углах 20-23 электрода-сенсора 13, 13′. В зависимости от этих токов - например, в зависимости от соотношения этих токов - вычислительное устройство 24 в состоянии определять место соприкосновения. Если к поверхности 10 воздействия 10′ не прикасаться, через электрод-сенсор 13, 13′ не проходит электрический ток, и конденсаторы 27-30 заряжены. Теперь, если коснуться поверхности 10, 10′ воздействия, то образуется сенсорный конденсатор 18. Токи от конденсаторов 27-30 идут к сенсорному конденсатору 18 и после этого дальше на массу 25, причем через палец 19. Теперь эти токи или перенос заряда на конденсаторах 27-30 регистрируются вычислительным устройством 24, например, по так называемой технологии переноса заряда. Когда эти токи зарегистрированы, вычислительное устройство 24 может установить место соприкосновения, например, на основании таблицы или формулы. Возможно его определение, например, по двум координатам, а именно в продольном направлении и в поперечном направлении электрода-сенсора 13, 13′.

Если к углам 20-23 прикладываются переменные напряжения, то возможны также разные частоты, предусмотренные для каждого из этих напряжений. В этом случае регистрируемые токи имеют разные составляющие сигналов с соответственно разными частотами. Тогда имеется возможность подвергать эти токи фильтрованию по частоте, чтобы устанавливать амплитуду каждой части сигнала, или частотной составляющей. После этого возможно определение места прикосновения в зависимости от соотношения амплитуд разных частотных составляющих.

Обозначения

1, 1′ устройство управления и индикации

2, 2' светопроводящая деталь

3,3′ пластина

4, 4′ лицевая сторона

5, 5′ пленка с изображением

6, 7, 8, 6′, 7′, 8′ функциональные обозначения

9, 9′ лицевая сторона

10,10′ поверхность воздействия

11, 11′ блок индикатора

12,12′ задняя сторона

19

13, 13′ электрод-сенсор

14, 14′ символ

15, 15′ область показаний

16 пленка

17 символ сопротивления

18 сенсорный конденсатор

19 палец

20-23 углы

24 вычислительное устройство

25 масса

26 источник электропитания, средства отвода

27-30 конденсатор V напряжение

Реферат

Изобретение относится к бытовому прибору с сенсорным устройством управления и индикации, которое содержит блок индикатора для отображения пользовательской информации и прозрачный носитель, на котором помещен емкостной электрод-сенсор как часть сенсорного конденсатора, расположенный с наложением на блок индикатора и с наложением на сенсорную поверхность воздействия устройства управления и индикации, причем электрод-сенсор выполнен из прозрачного и электропроводного лака и/или клея, содержащего углеродные нанотрубки. Согласно второму аспекту изобретения электрод-сенсор проходит, по меньшей мере, на преобладающую часть области распространения блока индикатора, а устройство управления и индикации включает в себя источник электропитания для приложения электрического напряжения к электроду-сенсору, средства отвода для снятия электрического тока по меньшей мере в двух местах отвода электрода-сенсора и вычислительное устройство, определяющее в зависимости от снятых токов место прикосновения, в котором пользователь касается поверхности воздействия. 2 н. и 13 з.п. ф-лы, 3 ил.

Формула