ELEMENTO DE AJUSTE A BASE DE UN INTERRUPTOR DE MEMBRANA.

Actuador a base de un interruptor de membrana para el mando de un aparato eléctrico controlado electrónicamente,

en el cual una manija (14, 15, 16, 17) está dispuesta de manera móvil en una placa frontal (11) en un orificio (41) previsto dentro de ésta y accionable mecánicamente con posiciones distinguibles visualmente y de manera perceptible, estando fijados unos muelles de contacto (19, 27, 126) elásticos en el lado inferior de la manija (14, 15, 16, 17), así como por debajo de la manija (14, 15, 16, 17) está previsto un elemento conmutador de membrana consistente en una capa de base (21), en una capa superior (23) consistente en un material deformable y en una capa distanciadora (22) elástica, estando la capa de base (21) y la capa superior (23) ocupadas con pistas conductoras, bajo la forma de un circuito impreso, en las superficies opuestas (25, 26), las cuales están dotadas de puntos de contacto (51, 52, 53, 54) en puntos cruzados definidos de las pistas conductoras (25, 26) y la capa distanciadora (22) presenta espacios huecos (24) en estos puntos de contacto (51, 52, 53, 54), y estando previsto un circuito integrado explorando de manera continua en sucesión rápida las conexiones eléctricas de todos los puntos de contacto, caracterizado por el hecho de que el circuito es activo en cualquier momento también en el modo de espera y estando prevista una memoria no volátil, electrónica, empleada para tener disponible la información sobre la respectiva posición de conmutación mecánica de la manija (14, 15, 16, 17)

Elemento de ajuste a base de un interruptor de membrana.

La invención se refiere a un interruptor eléctrico provisto de un actuador para el mando de un aparato eléctrico controlado electrónicamente que funciona a base de un interruptor de membrana, siendo el actuador adecuado para ser agrupado a una unidad funcional con varios actuadores dentro de un pupitre de mando y un procedimiento para la evaluación de los impulsos de conmutación desencadenados por el actuador.

Los aparatos eléctricos con funciones que son accesibles para usuarios disponen de elementos de mando en forma de interruptores y reguladores que convierten un accionamiento en señales eléctricos. Para tales paneles de mando son conocidas una serie de tecnologías.

Las platinas pueden estar equipadas con potenciómetros en ejecución giratoria o deslizante que convierten un mando en una resistencia eléctrica determinada, así como con interruptores que, según la posición, abren o cierran (conmutador) permanentemente determinados circuitos.

Las platinas pueden ser equipadas también con un número de pulsadores que cierran brevemente un contacto al apretarlos, así como con generadores de impulsos giratorios que transforman un movimiento giratorio en un accionamiento repetido de teclas, cuyo número corresponde al movimiento giratorio.

En vez de un equipamiento de platinas, las pistas conductoras desnudas de una platina pueden ser cubiertas también con un teclado numérico flexible, cuyas cubiertas de las teclas disponen de un centro de presión mecánico y que ponen en contacto una superficie eléctricamente conductiva con las pistas conductoras desnudas en caso de un accionamiento.

Dos membranas que están provistas de pistas conductoras eléctricas en el lado interior pueden ser encoladas superficialmente mediante una membrana adicional para el distanciado (inglés: spacer = distanciador), de tal manera que surjan pulsadores en escotaduras definidas de la membrana distanciadora, los cuales cierran a presión un contacto eléctrico.

Las teclas de membrana para su mejor manejo pueden ser equipadas también con cubiertas de teclas mecánicas que transmiten una presión a los pulsadores de membrana. Este diseño también es usual en teclados en una disposición de máquina de escribir para ordenadores.

Los paneles de membrana pueden ser equipados, excepto interruptores, en el sentido de pulsadores también con resistencias dependientes de la fuerza (FSR para Force Sensing Resistors = resistencias de sensor de fuerza) que transforman la fuerza de la presión y en su caso también la posición (ref. potenciómetro lineal) en una resistencia eléctrica definida.

Desde el punto de vista de la ergonomía, las platinas son más favorables con potenciómetros y conmutadores, porque su accionamiento no sólo va acompañado con un movimiento perceptible de los elementos, sino los estados del interruptor también son visibles por la posición de los elementos.

En el tema de ergonomía, las platinas con pulsadores y losgeneradores de impulsos giratorios resultan ser los segundos mejores. También aquí el accionamiento corresponde con un movimiento mecánico apreciable de los elementos, estos sin embargo saltan luego a una posición de reposo, de modo que en la posición de los elementos no es reconocible ningún estado de conmutación.

Teclados numéricos sobre platinas ofrecen aún un centro de presión apreciable, sin embargo este es evidentemente más esponjoso e impreciso debido al material más suave. Un movimiento giratorio no puede ser realizado por teclados numéricos. Teclados de membrana proveen una retroseñal aún más débil y apenas notable a su accionamiento, porque el recorrido de disparo es del orden de sólo un milímetro. Para que el accionamiento sea reconocible, las teclas de membrana son equipadas a menudo con un emisor de señales acústico que acusa recibo de cada presión de teclas con un "pitido" silencioso. Sin embargo esto es solamente una solución de emergencia que realmente es inferior a elementos de mando móviles mecánicamente.

Sensores de fuerza en forma de láminas hasta ahora no ofrecieron retroseñal perceptible alguna y son por lo tanto manejables solamente de manera muy dificultosa y aún no han logrado ninguna importancia esencial.

Todas estas técnicas para paneles de mando se pueden combinar también, lo cual sin embargo ocurre raras veces. Las calidades técnicas y económicas lamentablemente proceden contrariamente a las calidades ergonómicas: el potenciómetro y el conmutador son complicados, caros y vulnerables para el accionamiento de la electrónica digital moderna. Pulsadores mecánicos y generadores de impulsos giratorios aún son ergonómicamente ventajosos, pero relativamente difíciles, grandes y caros.

Los teclados numéricos son más planos, más ligeros y económicos, pero ofrecen solamente una retroseñal mecánica de segunda clase. Las teclas de membrana son extremadamente planas, ligeras y económicas y bien adecuadas para la combinación con circuitos digitales, sin embargo ofrecen solamente un confort mínimo.

Las platinas con potenciómetros y conmutadores son rechazadas con aumento por las platinas con pulsadores y generadores de impulsos giratorios.

Los teclados de membrana se han establecido para aplicaciones, en las que se requiere un diseño especialmente plano o solamente muy pocas inserciones de datos sean necesarias (fotocopiadora, cajeros automáticos) por una persona.

El documento US-A-6031190 divulga un actuador según el preámbulo de la reivindicación 1.

La invención se propone un interruptor eléctrico provisto de un actuador para el mando de un aparato eléctrico controlado electrónicamente que funcione a base de un interruptor de membrana, siendo el actuador adecuado para ser agrupado a una unidad funcional con diferentes formas de carcasa dentro de un pupitre de mando y comprendiendo varios actuadores, que sea plano, ligero, resistente a roturas, robusto con respecto a las influencias ambientales, como la humedad, que pueda ser usado de manera resistente al desgaste y fabricado a ser posible en un procedimiento completamente automatizado y controlado en autómatas correspondientes.

La invención se basa en la misión de desarrollar un actuador que pueda ser fabricado ahorrando espacio y que sea económico para el mando de un aparato eléctrico controlado electrónicamente que funcione a base de un interruptor de membrana y que sea adecuado para la combinación directa con circuitos digitales y que ofrezca una multitud de elementos de mando diferentes que proveen una retroseñal mecánicamente perceptible y cuya posición sobre el panel puede señalar los diversos estados del interruptor, así como un procedimiento para la evaluación de los impulsos de conmutación desencadenados por el actuador. La tarea es solucionada por las características citadas en la parte específica de las reivindicaciones independientes.

Una placa frontal fija elementos de mando sobre una membrana con interruptores de membrana, de tal manera que permanezcan móviles para el mando. El lado inferior de los elementos de mando está equipado con activadores mecánicos que activan brevemente los interruptores en el elemento conmutador de membrana con un movimiento de los elementos de mando. Mediante un circuito matricial, como en el caso de teclados, la activación de interruptores es asignada a la respectiva función de un elemento de mando.

Por consiguiente, un panel de mando desde el exterior tiene la apariencia de reguladores e interruptores convencionales, mientras que las características eléctricas son idénticas a las de los teclados. El circuito de membrana ofrece un diseño especialmente robusto, económico y plano.

Todas las demás características divulgadas en las reivindicaciones de la invención sirven para la solución y la configuración de la invención.

En lo sucesivo la invención debe ser descrita más en detalle en un ejemplo de realización. En el dibujo correspondiente se muestran:

Fig. 1 actuadores como componentes de un panel de mando,

Fig. 2 un interruptor de membrana en estado de reposo y en estado activado,

Fig. 3 una vista del panel de mando de una lavadora según la invención,

Fig. 4 una placa frontal del panel de mando sin actuadores,

Fig. 5 estados de conmutación...

1. Actuador a base de un interruptor de membrana para el mando de un aparato eléctrico controlado electrónicamente, en el cual una manija (14, 15, 16, 17) está dispuesta de manera móvil en una placa frontal (11) en un orificio (41) previsto dentro de ésta y accionable mecánicamente con posiciones distinguibles visualmente y de manera perceptible, estando fijados unos muelles de contacto (19, 27, 126) elásticos en el lado inferior de la manija (14, 15, 16, 17), así como por debajo de la manija (14, 15, 16, 17) está previsto un elemento conmutador de membrana consistente en una capa de base (21), en una capa superior (23) consistente en un material deformable y en una capa distanciadora (22) elástica, estando la capa de base (21) y la capa superior (23) ocupadas con pistas conductoras, bajo la forma de un circuito impreso, en las superficies opuestas (25, 26), las cuales están dotadas de puntos de contacto (51, 52, 53, 54) en puntos cruzados definidos de las pistas conductoras (25, 26) y la capa distanciadora (22) presenta espacios huecos (24) en estos puntos de contacto (51, 52, 53, 54), y estando previsto un circuito integrado explorando de manera continua en sucesión rápida las conexiones eléctricas de todos los puntos de contacto, caracterizado por el hecho de que el circuito es activo en cualquier momento también en el modo de espera y estando prevista una memoria no volátil, electrónica, empleada para tener disponible la información sobre la respectiva posición de conmutación mecánica de la manija (14, 15, 16, 17).

2. Actuador según la reivindicación 1, caracterizado por el hecho de que la manija (14, 15, 16, 17) por debajo del canto del orificio (41) en la placa frontal (11) está provista de un borde (18) sobresaliente que impide la caída de la manija (14, 15, 16, 17) fuera de la placa frontal (11).

3. Actuador según la reivindicación 1 y 2, caracterizado por el hecho de que la manija (14, 15, 16, 17) del actuador presenta un muelle (84) con una pieza antagonista (81) unida con la placa frontal (11) que, con el movimiento de la manija en posiciones en las que el muelle engrana en muescas redondeadas de la pieza antagonista (81), producen una o varias posiciones de enclavamiento.

4. Actuador según la reivindicación 1 a 3, caracterizado por el hecho de que la manija (14) está formada de manera giratoria como regulador giratorio con una multitud de posiciones de enclavamiento apenas perceptibles para una regulación aproximadamente continua.

5. Actuador según la reivindicación 1 a 3, caracterizado por el hecho de que la manija (16) está formada como regulador deslizante con una multitud de posiciones de enclavamiento apenas perceptibles para una regulación aproximadamente continua para el movimiento sobre un eje dentro de un orificio más largo rectangular de una placa frontal.

6. Actuador según la reivindicación 1 a 3, caracterizado por el hecho de que la manija (15) está formada de manera giratoria como interruptor giratorio con un número reducido de posiciones de enclavamiento claramente perceptibles para una conmutación entre las diferentes posiciones.

7. Actuador según la reivindicación 1 a 3, caracterizado por el hecho de que la manija (17) está formada como interruptor deslizante con un número reducido de posiciones de enclavamiento claramente perceptibles para una conmutación entre diferentes posiciones para el movimiento sobre un eje dentro de un orificio de placa frontal rectangular.

8. Actuador según la reivindicación 1 y 2, caracterizado por el hecho de que la manija (14, 15, 16, 17, 121) está dispuesta de manera móvil aprox. 0,5 a 4 mm en la dirección de una membrana de conmutación (13, 125) situada debajo de la manija.

9. Actuador según la reivindicación 1, 2 y 8, caracterizado por el hecho de que la manija (16, 112, 113, 121) en el borde exterior (18) y el lado inferior de los bordes de los orificios (41) de la placa frontal (11, 123) están dotados de dientes (122) y la manija desplazable (16, 112, 113, 121) está provista en su lado inferior de un muelle (124) que está presionando la manija (16, 112, 113, 121) en la dirección de la placa frontal con una fuerza mínima, con lo cual en el estado de reposo del actuador los dientes (122) de la manija (16, 112, 113, 121) se hallan en una posición de engrane protegiendo la manija (16, 112, 113, 121) contra un desplazamiento involuntario, mientras que con un accionamiento del actuador la manija (16, 112, 113, 121) se desplaza aprox. 0,5 a 4 mm en la dirección de la membrana de conmutación (13, 125) situada debajo de la manija, de modo que se deshace el engrane (122) y por consiguiente la manija del actuador puede ser libremente desplazada hacia el lado dentro del orificio (41) durante el accionamiento.

10. Actuador según la reivindicación 1, 2, 8 y 9, caracterizado por el hecho de que el actuador está formado de manera giratoria como regulador giratorio plano para una regulación aproximadamente continua.

11. Actuador según la reivindicación 1, 2, 8 y 9, caracterizado por el hecho de que el actuador está formado como regulador deslizante plano para una regulación aproximadamente continua para el movimiento sobre un eje dentro de un orificio más largo rectangular de una placa frontal.

12. Actuador según la reivindicación 1, 2, 8 y 9, caracterizado por el hecho de que el actuador está formado de manera giratoria como interruptor giratorio plano para una conmutación entre diferentes posiciones.

13. Actuador según la reivindicación 1, 2, 8 y 9, caracterizado por el hecho de que el actuador con manija está formado como interruptor deslizante plano para una conmutación entre diferentes posiciones para el movimiento sobre un eje dentro de un orificio rectangular de la placa frontal.

14. Actuador según la reivindicación 1, 2, 8 y 9, caracterizado por el hecho de que varios actuadores están agrupados dentro de un pupitre de mando.

15. Actuador según la reivindicación 1 a 14, caracterizado por el hecho de que los puntos de contacto (51, 52, 53, 54) de los actuadores agrupados dentro de un pupitre de mando están agrupados mediante las pistas conductoras (25, 26) bajo la forma de una matriz de teclado que puede ser explorada electrónicamente, donde el número de las pistas conductoras (25, 26) necesarias sobre la capa de base (21) y sobre la capa superior (23) supone al menos en cada caso la raíz cuadrada del número de los puntos de contacto (51, 52, 53, 54) utilizados.

16. Procedimiento de generación de impulsos de mando por medio de los actuadores dispuestos dentro de un pupitre de mando según la reivindicación 1 a 7, 14 y 15, caracterizado por el hecho de que la manija (14, 15, 16, 17) de los actuadores con un accionamiento en los lados ejecuta un movimiento lateral correspondiente y al soltarse, llega a pararse en posiciones de enclavamiento definidas por las muescas de la pieza antagonista (81), con lo cual durante el movimiento sobre la mitad del trayecto entre cada posición de enclavamiento se establece una conexión eléctrica diferente, específica para la posición, durante un tiempo breve por una presión mecánica del muelle de contacto (19) entre las pistas conductoras por el accionamiento de los interruptores de membrana en los puntos de contacto (51, 52, 53, 54) como en una matriz de teclado, mientras que después de desbloquear los contactos eléctricos los mismos se abren y permanecen abiertos.

17. Procedimiento para generar impulsos de mando por los actuadores dispuestos dentro de un pupitre de mando según la reivindicación 1, 2, 8 a 15, caracterizado por el hecho de que la manija plana del actuador (121) con un accionamiento en la parte superior se desplaza contra la fuerza de un muelle (124) de manera insignificante aprox. 0,5 a 4 mm en dirección de la membrana de conmutación (125) y por ello durante el accionamiento un muelle de contacto (126) ejerce una presión mecánica sobre determinados puntos de contacto (51, 52, 53, 54) en la membrana de conmutación en dependencia de la posición del actuador y por ello cada vez se establecen conexiones eléctricas, específicas para la posición, entre las pistas conductoras por el accionamiento del interruptor de membrana en estos puntos de contacto (51, 52, 53, 54) como en una matriz de teclado, mientras que la manija, después de soltarla, se eleva de nuevo aprox. 0,5 a 4 mm en su posición de reposo y así una vez soltada se abren todos los contactos eléctricos y permanecen abiertos.

18. Procedimiento para generar impulsos de mando análogos por los actuadores dispuestos dentro de un pupitre de mando según la reivindicación 1, 2, 8, 15 a 17, caracterizado por el hecho de que la manija plana del actuador (121) con un accionamiento en la parte superior se mueve de manera insignificante contra la fuerza de un muelle (124) aprox. 0,5 a 4 mm en la dirección de la membrana de conmutación (125) y un muelle de contacto (126) ejerce por ello durante el accionamiento una presión mecánica sobre determinadas posiciones de la pista conductora en la capa superior de la membrana de conmutación en dependencia de la posición del actuador, la cual en consecuencia establece en este punto un contacto eléctrico con una resistencia eléctrica en forma de tira sobre la superficie de la capa inferior de la membrana de conmutación y esta conexión eléctrica presenta por ello una resistencia eléctrica específica para la posición del actuador, de modo que el actuador presenta durante el accionamiento una resistencia variable similar a un potenciómetro convencional en dependencia de la posición de la manija, mientras que la manija después de soltarla se alza de nuevo aprox. 0,5 a 4 mm en su posición de reposo y una vez soltada, se abren todos los contactos eléctricos.

19. Procedimiento para la evaluación de impulsos de mando por los actuadores dispuestos dentro de un pupitre de mando según la reivindicación 1 a 18, caracterizado por el hecho de que un circuito integrado controla en cualquier momento las conexiones eléctricas una por una en cuanto al cierre del contacto entre las pistas conductoras, también en un estado de reposo del aparato electrónico, como en una matriz de teclado en una sucesión rápida de aprox. 20 a 1000 veces por segundo, averiguando con ayuda de la información sobre la posición anterior de la manija del actuador y del último contacto cerrado en un movimiento de la manija la posición nueva de la manija y escribe esta posición actual de la manija en una memoria no volátil y la mantiene allí disponible para su elaboración ulterior.