Schalttaster- und Sensoreinheit

Die Erfindung betrifft eine Schalttaster- und Sensoreinheit, insbesondere einen stufenlosen Schalttaster, mit dem eine Ausgangsspannung kontinuierlich zwischen einem Minimalwert und einen Maximalwert eingestellt werden kann und der als Mensch-Maschine-Schnittstelle dient sowie eine Sensoreinheit als Maschine- Maschine-Schnittstelle.

Ein typisches Beispiel eines stufenlosen Schalters ist ein Drehschalter mit einem integrierten Drehpotentiometer. Alternativ kann ein Ausgang eines Schalters beziehungsweise Tasters kontinuierlich nachgestellt werden, indem in einem induktiven Schalter ein weichmagnetischer Kern in eine Spulenanordnung ein- oder ausgefahren wird. Ferner kann eine von einem Benutzer aufgebrachte mechanische Spannung am Schalter mittels eines Dehnungsmessstreifens oder dergleichen erfasst und in ein zugeordnetes Ausgangssignal umgesetzt werden.

Zur Bestimmung der Betätigungskraft am Schalter ist es möglich, eine piezoelektrische Komponente in den Schalter zu integrieren. Diese wird bei Druckbeaufschlagung und der daraus resultierenden mechanischen Spannung im piezoelektrischen Material eine messbare Polarisation aufweisen, die wiederum zur Steuerung des Ausgangssignals herangezogen werden kann. Ein Beispiel für einen statisch arbeitenden piezoelektrischer Taster ist in der DE 26 14 106 B1 offenbart. Nachteilig an einer solchen Anordnung ist die beschränkte Sensitivität des Schalters, was insbesondere bei einer schwachen Berührung problematisch ist. Darüber hinaus ist für ein statisch beanspruchtes piezoelektrisches Material eine überwachung des Schalters nur durch zusätzliche Maßnahmen möglich, so dass eine Prüfung der Funktionsfähigkeit des Schalters schwierig ist.

Als Verbesserung wurde durch die DE 26 18 720 B2 ein piezoelektrischer Schalter vorgeschlagen, bei dem für ein piezoelektrisches, thermoplastisches Filmelement ein dynamisches Messprinzip verwendet wird. Dabei wird bei der Schalterbetätigung ein mechanischer Schwinger an das Filmelement 1

angenähert. Als Folge des abnehmenden Abstands zwischen Schwingungserreger und Filmelement wird eine Schwingung im Filmelement mit zunehmender Amplitude angeregt. Aus der Messung des Amplitudensignals am Filmelement wird dann das Signal zur Ansteuerung des Schalterausgangs generiert. Gemäß einer Ausgestaltungsalternative dieses Schalters wird bei einer Schalterbetätigung anstatt der Annäherung zwischen dem Schwingungsgeber und dem sensorisch verwendeten Filmelement ein Kontaktelement zwischen diese beiden eingeschoben, welches bei fortschreitender Stellbewegung den mechanischen Kontakt und damit die Schwingungsübertragung vom Schwingungsgeber auf das Filmelement verstärkt. Nachteilig an der genannten Anordnung ist, dass beim Zustand der Nicht-Betätigung des Schalters am sensorischen Element, dem Filmelement, keine oder nur eine geringe messbare Schwingungsamplitude vorliegt, so dass für diesen Fall zur Ausführung eines Tests zur Bestimmung der Funktionsfähigkeit des Schalters zusätzliche konstruktive Maßnahmen vorgesehen sein müssen.

Des Weiteren wird durch die US 4 546 658 eine Sensoreinheit zur Messung von Drücken offenbart, die einen mechanischen Schwinger und ein passives, zur Schwingungsmessung dienendes Element umfasst, wobei zwischen dem mechanischen Schwinger und dem passiven Element eine elastische

Zwischenlage angeordnet ist. Ferner liegt das passive Element an einem Trägersubstrat an. Zur Druckmessung wird die Druckkraft wenigstens mittelbar dem mechanischen Schwinger so zugeleitet, dass die elastische Zwischenlage komprimiert wird. Als Folge wird die Schwingungskopplung zwischen dem mechanischen Schwinger und dem passiven Sensor verbessert und ein zunehmendes, zur Druckermittlung verarbeitbares Messsignal wird vom passiven Element ausgegeben. Insbesondere im nicht-betätigten Zustand wird die Schwingungsübertragung vom mechanischen Schwinger zum passiven Element aufgrund der Zwischenanordnung der elastischen Zwischenlage gedämpft. Hierdurch sind die Möglichkeiten zur Selbstdiagnose der Sensoreinheit beschränkt. Ferner können vom Substrat aus Schwingungen und Deformationen zum passiven Element eingeleitet werden, die die Schwingungseinkopplung vom

mechanischen Schwinger überlagern und unter Umständen nicht von diesen zu unterscheiden sind.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schalttaster- und Sensoreinheit anzugeben, die interne und/oder externe mechanische Spannungen hochauflösend und mit hoher Reaktionsgeschwindigkeit detektiert. Dabei soll eine Möglichkeit zur Selbstüberwachung gegeben sein, so dass im Sinne einer Lebensdauerüberwachung eine Degradation der Einheit bestimmt werden kann. Für eine Schalttastereinheit als Mensch-Maschine-Schnittstelle sollte in Abhängigkeit der Betätigungsstärke durch einen Benutzer eine stufenlose

Verstellmöglichkeit am Ausgang der Schalttastereinheit gegeben sein. Darüber hinaus sollte für eine Weitergestaltung die Schalttastereinheit ergonomisch gestaltet und so ausgeführt sein, dass eine Rückkopplungsmöglichkeit zum Benutzer realisiert werden kann, so dass die Schalttastereinheit als haptische Mensch-Maschine-Schnittstelle beispielsweise von Sehbehinderten verwendet werden kann. Für eine Ausbildung als Sensoreinheit für eine Maschine-Maschine- Schnittstelle sollte eine einfache Anpassung der Betriebsspannung an das Anlagenpotenzial möglich sein, zum Beispiel an ein 5 Vpp-Signal, so dass eine einfache Integration in eine logische Schaltung oder einen Regelkreis möglich ist. Außerdem sollte sich die Schalttaster- und Sensoreinheit durch konstruktive und fertigungstechnische Einfachheit auszeichnen.

Die Schalttaster- und Sensoreinheit umfasst einen mechanischen Schwinger, der durch ein elektrisches Wechselfeld kontinuierlich zur Ausführung von mechanischen Schwingungen angeregt wird. Diese Schwingungen werden auf einen Sensor übertragen, wobei der Sensor die Schwingungsamplitude erfasst und ein entsprechendes Wechselspannungssignal ausgibt. Dieses Wechselspannungssignal dient als Steuersignal für die Einstellung des Ausgabewerts am Ausgang der Schalttaster- und Sensoreinheit. Hierzu wird bevorzugt das Steuersignal des Sensors einer Leistungsschaltung zugeführt, die dann abhängig vom Steuersignalpegel den Wert der Ausgangsspannung festsetzt.

Der mechanische Schwinger und der Sensor sind möglichst gut mechanisch gekoppelt. Bevorzugt wird eine stoffschlüssige Verbindung, wobei zwischen dem mechanischen Schwinger und dem Sensor für eine bevorzugte Ausgestaltung lediglich die zur Kontaktierung und/oder zur Herstellung des Stoffschlusses notwendigen Komponenten vorgesehen sind. Hiervon ausgehend beruht das Messprinzip der erfindungsgemäßen Schalttaster- und Sensoreinheit auf einer Bestimmung der Veränderung des Schwingungsverhaltens des mechanischen Schwingers aufgrund einer internen oder externen mechanischen Spannung. Dabei können sich die Schwingungsamplitude, die Frequenz, die Güte, die relative Phasenlage oder die dominante Schwingungsmode des mechanischen

Schwingers verändern, wobei diese Veränderung instanten und ohne Vorlast vom Sensor detektiert und als Messsignal weiterverarbeitet wird.

Für die Verwendung als Mensch-Maschine-Schnittstelle wird der Schalttaster- und Sensoreinheit eine mechanische Betätigungseinrichtung zugeordnet, auf die der Benutzer eine Kraft ausübt, wobei die Betätigungseinrichtung wenigstens mittelbar in Verbindung zum mechanischen Schwinger steht, so dass bei deren Betätigung eine Dämpfung am mechanischen Schwinger eintritt. Der Grad der Dämpfung bestimmt die Einstellung des Ausgangswerts der Schalttaster- und Sensoreinheit. Im Fall einer Maschine-Maschine-Schnittstelle ist eine vom menschlichen

Benutzer bedienbare Betätigungseinrichtung nicht notwendig. Stattdessen wird für die jeweilige Verwendung die Einheit aus Substrat und mechanischer Schwinger bezüglich der Charakteristik der Strukturantwort auf eine äußere oder interne Deformation oder Spannung angepasst. Ferner ist ein dritter Verwendungsfall vorgesehen, für den die Betätigungseinrichtung des Schalttasters von einer Maschinenkomponente geschaltet wird. Ein entsprechendes Beispiel ist eine Lagedetektionsvorrichtung für eine Werkzeugmaschine.

Ferner werden erfindungsgemäß der mechanische Schwinger und der Sensor jeweils mittels adaptiver Materialien ausgeführt. Ein adaptives Material ist ein

Werkstoff oder ein Werkstoffverbund, der durch eine äußere Beeinflussung sich wenigstens in einer Materialeigenschaft drastisch verändert. Ein typisches Beispiel

für ein adaptives Material ist ein Piezoelektrika, das gemäß des piezoelektrischen Effekts in einem elektrischen Feld einer Strukturdeformation unterliegt beziehungsweise im umgekehrten Fall eine Deformation aufgrund einer mechanischen Spannung eine elektrische Polarisation erzeugt.

Für die vorliegende Erfindung wird an eine erste adaptive Materialkomponente ein Wechselfeld angelegt, so dass diese eine Schwingung ausgeführt und die aktive Komponente eines mechanischen Schwingers darstellt. Die so erzeugten Schwingungen werden auf eine zweite adaptive Materialkomponente übertragen, die als Sensor in Abhängigkeit der vorliegenden Schwingungsamplitude ein

Steuersignal, bevorzugt in Form eines Wechselspannungssignals, ausgibt, das wiederum der Leistungsschaltung zur Ansteuerung des Ausgangs der Schalttaster- und Sensoreinheit zugeleitet wird.

Bevorzugte adaptive Materialien für die vorliegende Erfindung stellen ferroelektrische Materialien dar. Typische Beispiele sind piezoelektrische Kristalle, denen durch eine Polarisierung piezoelektrische Eigenschaften verliehen wurden. Bevorzugt wird eine Blei-Zirkonat-Titanat-Keramik (PZT) verwendet, wobei es durch spezielle Dotierungen, etwa durch Ni-, Pi-, Sb-, Nb-Ionen möglich ist, die piezoelektrischen und dielektrischen Eigenschaften dieser Materialien einzustellen. Meist weisen piezoelektrische Kristalle eine Perowskitstruktur auf, allerdings sind piezoelektrische Effekte auch bei anderen Strukturformen, zum Beispiel für AIN mit einer Wurzitstruktur bekannt. Ein weiteres Beispiel für ein piezoelektrisches Material ist polarisiertes Polyvinylfluorid.

Zur Ausbildung eines mechanischen Schwingers beziehungsweise eines Sensors aus einem piezoelektrischen Material wird bevorzugt eine mehrlagige, gestapelte Anordnung piezoelektrischer Schichten mit in Form von Zwischenlagen und Außenschichten ausgebildeten Elektroden verwendet. Besonders bevorzugt wird eine Bimorphstruktur für die Aktorik oder Sensorik verwendet, wobei in der vorliegenden Anmeldung unter einer Bimorphstruktur eine piezoelektrische Schicht auf einem Trägersubstrat mit entsprechender Kontaktierung verstanden

wird. Gemäß einer möglichen Weitergestaltung kann eine Stapelanordnung aus zwei piezoelektrischen Dickschichtlagen verwendet werden, wobei zur Aktuation eine Deformation beim Anlegen eines elektrischen Felds entsprechend eines Bimetallstreifens erzeugt wird, beziehungsweise der umgekehrte Effekt sensorisch ausgenutzt wird. Ferner besteht die Möglichkeit, in das aktorische Element den Sensor zu integrieren oder diesen auf einer Aktorfläche auszubilden, was nachfolgend als Huckepackwandler bezeichnet wird. Dabei ist es möglich, dass Aktoren und Sensoren gemeinsame Elektroden, beispielsweise Masseleitungen, aufweisen.

Der bevorzugt verwendete Huckepackwandler kann als Stapelsystem aus PZT- Folien ausgebildet sein. Dabei wird auf einem Substrat zunächst eine Elektrodenschicht aufgebracht. Auf diese folgt eine erste PZT-Folienschicht zur Ausbildung des mechanischen Schwingers. Hierauf wird eine Massenelektrode gesetzt, als Nächstes folgt eine zweite PZT-Folienschicht zur Ausbildung des Sensors, die durch eine darüber gelagerte Elektrodenschicht für ihre Kontaktierung komplettiert wird.

Der voranstehend beschriebene Huckepackwandler zur Ausbildung einer erfindungsgemäßen Schalttaster- und Sensoreinheit weist mehrere Vorteile auf. Zum einen ergibt sich aus der Wahl der Struktur eine vom Sensor detektierte Schwingung, die eine Strukturantwort einer kombinierten Einheit darstellt, die aus der Schicht zur Ausbildung des mechanischen Schwingers und dem Substrat besteht, auf das die fremderregte Schwingung eingeleitet wird. Als Folge führen nicht nur durch eine Kraft- beziehungsweise Druckeinwirkung bedingte Deformationen zu einer detektierbaren Veränderung der

Schwingungscharakteristik, sondern auch Temperaturänderungen oder veränderte Randbedingungen, wie eine Veränderung der Einspannung des Substrats oder des mechanischen Schwingers. Eine Krafteinwirkung, die entfernt vom eigentlichen mechanischen Schwinger auf das Substrat und dessen Schwingungsfähigkeit wirkt, kann hierdurch detektiert werden.

Besonders bevorzugt wird ein mechanischer Schwinger, der im Verhältnis zum Substrat tangential schwingt und damit Querkontraktionen beziehungsweise Querelongationen erzeugt. Dies wird vorliegend als Tangentialaktuatorik bezeichnet; ferner wird für einen solchen mechanischen Schwinger der Begriff d ₃ i- Wandler verwendet. Aufgrund der gewählten Krafteinleitungsrichtung stehen Biegemomente im Substrat, die zusätzlich zur Nahfeldwirkung auch die Fernfeldwirkung verbessern. Dies ist darauf zurückzuführen, dass durch eine Tangentialaktuatorik auch für stark dämpfende Materialien Oberflächenwellen angeregt werden können.

Die erfindungsgemäße Verwendung adaptiver Materialien zur Ausbildung der aktiven Komponenten des mechanischen Schwingers und des Sensors eröffnet die Möglichkeit, den gleichen Werkstoff beziehungsweise den gleichen Werkstoffverbund sowohl aktorisch wie auch sensorisch zu verwenden. Dies ermöglicht eine Integration aktorischer und sensorischer Komponenten, wodurch insbesondere ein kleinbauendes und miniaturisierbares System entsteht.

Ferner besteht durch das ständige Vorliegen einer Schwingungsanregung am mechanischen Schwinger der erfindungsgemäßen Schalttaster- und Sensoreinheit eine einfache Möglichkeit zur Funktionsüberwachung. So ist es insbesondere möglich, über den Sensor auch bei Nicht-Betätigung des Schalttasterelements eine Abschwächung des Signalpegels festzustellen, die auf eine möglich Degradation oder den Ausfall der aktiven Komponenten des Schalttastelements hindeutet. Weiterhin ist es möglich, aufgrund der einfachen Miniaturisierbarkeit die aktiven Komponenten, den mechanischen Schwinger und den oder die zugeordneten Sensoren mehrfach auszubilden.

Gemäß einer besonders bevorzugten Ausgestaltung wird eine Vielzahl von Sensoren einem mechanischen Schwinger zugeordnet, wobei wiederum besonders bevorzugt wird, diese Sensoren so anzuordnen, dass sie bei einer vorgegebenen Anregungsfrequenz des mechanischen Schwingers und

insbesondere im Resonanzbetrieb an den Schwingungsbäuchen des Sensors liegen.

Das vom Sensor der erfindungsgemäßen Schalttaster- und Sensoreinheit ausgegebene Wechselspannungssignal wird einer Schaltungsanordnung zugeleitet, die in Abhängigkeit des Signalpegels am Sensor den Ausgang der Schalttaster- und Sensoreinheit einstellt, insbesondere wird an diesem Ausgang in Abhängigkeit des vom Sensor empfangenen Steuersignals eine Ausgangsspannung stufenlos eingestellt. Wird die erfindungsgemäße Schalttaster- und Sensoreinheit für eine Gleichstromanwendung verwendet, ist für die Leistungsschaltung eine Gleichrichterschaltung vorzusehen. Ferner wird für Hochvolt-Anwendungen eine Treiberstrufe verwendet, auch die Verwendung einer Hochfrequenzschaltung gesteuert durch das vom Sensor ausgegebene Wechselspannungssignal ist denkbar. Entsprechende Treiberstufen können für Wechselstromanwendungen vorgesehen sein.

Ferner wird bevorzugt eine Inverterschaltung verwendet, die am Ausgang der Schalttaster- und Sensoreinheit eine kontinuierliche Variation zwischen einem Minimalwert und einem Maximalwert ermöglicht. Typischerweise ist dies eine Leistungsvariation zwischen 0 - 100 %, wobei das vom Sensor der

Leistungsschaltung zugeleitete Steuersignal aus einer Signaldämpfung am mechanischen Schwinger resultiert, welche typischerweise beim Aufbringen einer Maximalkraft auf die Schalttaster- und Sensoreinheit nicht 100% betragen wird. Demnach wird vorteilhafterweise auch bei Maximalkraft die Schwingung des mechanischen Schwingers nicht vollständig zum Erliegen kommen. Als Folge muss das Steuersignal in der Leistungsschaltung verarbeitet werden, um eine Skalierung auf die mögliche Bandbreite des Signals am Ausgang vorzunehmen.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung ist es möglich, über bestimmte Intervalle des Grads der Veränderung der Schwingungscharakteristik einen gleich bleibenden Plateauwert am Ausgang der Schalttaster- und Sensoreinheit vorzusehen, so dass die Schalttaster- und Sensoreinheit bestimmte, vorgegebene

Raststufen realisiert, wobei erfindungsgemäß zwischen diesen ein kontinuierlicher Verlauf der Ausgabewerte vorliegt. Dies kann dadurch realisiert werden, dass über die konstruktive Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Schalttaster- und Sensoreinheit eine gewünschte Kraftdämpfungskennlinie realisiert wird. Zusätzlich oder alternativ kann das Verhältnis zwischen der vom Benutzer auf die

Schalttaster- und Sensorejnheit aufgebrachten Ansteuerungskräfte und dem sich am Ausgang derselben einstellende Ausgabewert über die Verarbeitung des sensorischen Signals in der Leistungsschaltung eingestellt werden.

Die erfindungsgemäße Schalttaster- und Sensoreinheit kann auf einfache Weise für unterschiedliche Anlagenspannungen angepasst werden. Dies liegt daran, dass zur Fremderregung des mechanischen Schwingers unterschiedliche Treiberschaltungen verwendet werden können beziehungsweise eine einheitliche Ansteuerung mit einer Spannungsanpassung an die Anlagenspannung versehen werden kann. Eine entsprechende Spannungsanpassung kann ausgangsseitig vorgesehen werden, so dass es möglich ist, die Schalttaster- und Sensoreinheit, zum Beispiel auf einem TTL-Pegel von 5 V und einem CMOS-Pegel von 15 V oder bei der Bordspannung eines Kraftfahrzeugs von 24 V oder in ein 200 bis 230 V- Spannungsnetz zu integrieren. Im Bereich von 5 bis 15 Volt kann bei einer Verwendung eines piezokeramischen Elements als mechanischer Schwinger eine direkte Ansteuerung zur Fremderregung erfolgen.

Zur Aufbringung der Dämpfung auf den mechanischen Schwinger wird gemäß einer bevorzugten Ausgestaltungsvariante der erfindungsgemäßen Schalttaster- und Sensoreinheit eine mechanische Betätigungseinrichtung vorgesehen.

Beispiele hierfür sind ein Druckstößel oder eine Tellerfeder-Stapelanordnung. Weitere Ausgestaltungen können im Rahmen des fachmännischen Könnens gewählt werden, wobei bevorzugt mittels eines elastischen Elements eine Rückstellkraft erzeugt wird, so dass für den Fall, dass keine Bedienung der Schalttaster- und Sensoreinheit vorliegt, die mechanische Betätigungseinrichtung auf eine Neutralposition zurückgeführt wird, um den mechanischen Schwinger dämpfungsfrei zu halten. Für eine vereinfachte Ausführung wird auf eine

Rückholfeder verzichtet und in der Neutralstellung eine lose Berührung zwischen der Betätigungseinrichtung und dem mechanischen Schwinger zugelassen, so dass eine auf wenige Komponenten reduzierte Ausführung der Schalttaster- und Sensoreinheit entsteht, die entsprechend kostengünstig und ausfallsicher ist.

Ferner wird bevorzugt, die mechanische Betätigungseinrichtung so auszubilden, dass eine bestimmte Kraftschwelle überschritten werden muss, um die Schalttaster- und Sensoreinheit in den Ein-Zustand zu versetzen. Dies kann beispielsweise durch ein Membranelement realisiert werden, das eine elastische Gegenkraft erzeugt, die gegen eine Bedienung wirkt und die, bevor eine

Dämpfung am mechanischen Schwinger entsteht, initial überwunden werden muss. Dabei kann das Membranelement nach dem Prinzip eines Knackfroschs funktionieren. Das Membranelement kann außerdem dazu verwendet werden, um als rückstellendes Element zu dienen, so dass auf weitere potenziell verschleißanfällige, elastische Komponenten in der Schalttaster- und Sensoreinheit verzichtet werden kann.

Die erfindungsgemäße Schalttaster- und Sensoreinheit kann auch ohne Betätigungseinrichtung ausgeführt sein, wobei für einen Kurzhubschalter die Schwingungsbeeinflussung durch eine Berührung einer Substratlage erfolgt, die stoffschlüssig mit dem mechanischen Schwinger verbunden ist. Ferner ist ein seitlich steif eingespannter Schwinger ohne Substrat denkbar, der durch eine geringfügige Biegebelastung bei der Betätigung aufschwingt.

Gemäß einer Weitergestaltung kann die erfindungsgemäße Schalttaster- und Sensoreinheit im Multimodenbetrieb verwendet werden, hierbei ist es denkbar, dass der Benutzer eine Wahlmöglichkeit zwischen unterschiedlichen Anregungsfrequenzen und insbesondere Resonanzen des mechanischen Schwingers erhält. Wird zusätzlich eine Vielzahl von Sensoren einem mechanischen Schwinger zugeordnet, die jeweils selektiv einer bestimmten

Schwingungsmode zugeordnet werden können, so ist es möglich, unterschiedliche Sensoren unterschiedlichen Auswerte- und Leistungsschaltungen zuzuordnen und

somit mit einem einzigen Bedienelement eine Vielzahl von unterschiedlichen Ausgängen stufenlos ansteuern zu können. Eine solche Zuordnung zu einer Schwingungsmode kann dadurch erfolgen, dass des Sensor kleinbauend ausgebildet und lokalisiert an einem Bereich angebracht wird, der nur bei einem bestimmten frequenzabhängigen Schwingungsmuster eine hinreichende Schwingungsamplitude aufweist. Folglich können Sensoren einzelnen Schwingungsbäuchen zugeordnet werden, deren Auftreten frequenzselektiv ist. Für einen solchen Multimodenbetrieb kann ein zusätzlicher oder integrierter Wählschalter zur Auswahl der jeweiligen Mode an der erfindungsgemäßen Schalttaster- und Sensoreinheit vorgesehen sein.

Gemäß einer bevorzugten Weitergestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dem Benutzer eine Rückmeldung über die von ihm erzeugte Dämpfung am mechanischen Schwinger zu geben. Im einfachsten Fall wird dies durch ein akustisches Signal bewirkt, dass unmittelbar durch die Schwingungsanregung des mechanischen Schwingers entsteht. Durch die Dämpfung wird der Schallpegel abfallen, so dass eine Bedienung ohne visuelle Kontrolle mittels eines Anzeigeelements möglich ist. Dies ist insbesondere für die Schaffung von Eingabevorrichtungen für technische Geräte zur Bedienung durch Sehbehinderte von Bedeutung. Zur Realisierung einer vibro-taktilen Rückmeldung kann ebenfalls die Schwingungsbewegung des mechanischen Schwingers selbst zum Benutzer zurückgeführt werden. Dies setzt jedoch voraus, dass die Schwingungsamplitude hinreichend groß ist und mit hinreichend niedrigen Schwingungsfrequenzen gearbeitet wird. Gemäß einer alternativen Ausgestaltung ist es denkbar, ein separates Rückkopplungselement vorzusehen, das in Abhängigkeit des

Schwingungszustands ein akustisches oder vibro-taktil wahrnehmbares Signal an der Bedienfläche der Schalttaster- und Sensoreinheit ausgibt. Zur Ansteuerung dieses separaten Rückkopplungselements kann wiederum auf die Signalverarbeitung des vom Sensor erzeugten Steuersignals zurückgegriffen werden.

Zusätzlich zu der voranstehend dargelegten Verwendung der Schalttaster- und Sensoreinheit als Mensch-Maschine-Schnittstelle kann die Einheit als Maschine- Maschine-Schnittstelle eingesetzt werden. Bevorzugt wird eine Verwendung zur Druckmessung, beispielsweise zur Bestimmung von Reifendrücken. Ferner kann die Einheit aufgrund der hohen Sensitivität, der vereinfachten Selbstüberwachung und der guten Integrierbarkeit für eine Vielzahl weiterer überwachungsaufgaben verwendet werden.

Eine Möglichkeit besteht darin, die Schalttaster- und Sensoreinheit in ein Krankenbett zur Ausbildung einer Bettfluchtüberwachung zu integrieren. Durch das Gewicht des Patienten wirkt eine Kraft auf das Substrat mit dem daran gekoppelten mechanischen Schwinger. Je nach Ausführung kann hierdurch entweder eine Druckkraft, die zu einer Schwingungsdämpfung führt, entstehen oder das Substrat kann so angelegt sein, dass nur bestimmte Bereiche, beispielsweise jene, die mit einer Betttraverse verbunden sind, die Kraftwirkung unmittelbar aufnehmen und eine Materialspannung am Ort des mechanischen Schwingers wirksam wird. Diese wird die Strukturantwort des Gesamtsystems aus Substrat und dem mechanischen Schwinger für die jeweilige Belastung charakteristisch verändern. Dabei ist es auch möglich, dass die veränderten Spannungsbedingungen die Amplitude der fremderregten Schwingungen erhöhen.

Beide Ausbildungen, eine Schwingungsdämpfung oder eine Schwingungsverstärkung aufgrund äußerer Einflüsse, können vom Sensor detektiert und im Fall einer Bettfluchtüberwachung einem bestimmten Ereignis zugeordnet werden. Aufgrund der Sensitivität der Sensoreinheit können noch weitere Messgrößen je nach Anbringungsort der Sensoreinheit in der mit dieser gekoppelten Strukturierung überwacht werden. Zum einen können Veränderungen der Substrattemperatur und der Umgebungsfeuchtigkeit bestimmt werden oder der Sensor kann in ein System zur überwachung der Atmung schlafender Neugeborener integriert sein. Weitere Verwendungen zur Bestimmung von

Schwingungen an Anlagen- oder Maschinenkomponenten sind denkbar, wobei für dieses Anwendungsfeld insbesondere die Fähigkeit zur Selbstüberwachung ein

wesentlicher Vorteil des erfindungsgemäßen Schalttaster- und Sensorelements darstellt.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines bevorzugten Ausgestaltungsbeispiels in Verbindung mit den Figurendarstellungen genauer erläutert, die im Einzelnen Folgendes darstellen:

Figur 1 zeigt für eine Ausgestaltungsvariante den schichtweisen Aufbau der

Schwinger-/Sensoranordnung einer erfindungsgemäßen Schalttaster- und Sensoreinheit.

Figur 2 zeigt eine Schnittansicht durch eine erfindungsgemäße Schalttaster- und Sensoreinheit.

Figur 3 zeigt eine weitere Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Schalttasterund Sensoreinheit.

Figur 4 zeigt in einer Prinzipienskizze den Zusammenhang zwischen den vom

Benutzer aufgebrachten Bedienkräften auf die Schalttaster- und Sensoreinheit und der resultierenden Dämpfung am mechanischen

Schwinger.

Figur 5 zeigt in einer Prinzipienskizze den Zusammenhang zwischen der vom Benutzer aufgebrachten Kraft auf die Schalttaster- und Sensoreinheit und der resultierenden Ausgangsspannung am Ausgang der erfindungsgemäßen Schalttaster- und Sensoreinheit.

Figur 6 zeigt als geteilten Axialschnitt eine erfindungsgemäße Schalttaster- und

Sensoreinheit integriert in den Handgriff einer Maschinenkomponente zur Realisierung eines Totmannschalters.

Figur 1 verdeutlicht den Schichtaufbau eines Teils der erfindungsgemäßen Schalttaster- und Sensoreinheit, wobei auf die Darstellung der Steuerungs- und Auswerteelektronik zur Vereinfachung verzichtet wurde. Gezeigt ist die lageweise Abfolge eines Substrats 18, einer ersten Elektrode des mechanischen Schwingers 3, eines mechanischen Schwingers 2, einer zweiten Elektrode des mechanischen Schwingers 4, die als Masseelektrode einstückig mit der ersten Elektrode des Sensors 6 ausgebildet ist, sowie eines nachfolgenden Sensor 5 und einer zweiten Elektrode des Sensors 7. Zur Montage erfolgt eine stoffschlüssige Verbindung der einzelnen Lagen über die Klebeschichten 19.1 , 19.2, 19.3, 19.4 und 19.5. Bevorzugt wird hierbei ein im ausgehärteten Zustand nicht ausgasender Kleber, insbesondere ein metallhaltiger Kleber, verwendet, so dass die Schalttaster- und Sensoreinheit 1 auch in der Vakuumtechnik eingesetzt werden kann.

Des Weiteren kann der in Figur 1 dargestellte Huckepackwandler auch ohne das Substrat 18 verwendet werden. Darüber hinaus können die einzelnen Elektrodenschichten 3, 4, 6 und 7 an den jeweiligen Anwendungsfall angepasst werden. Dabei ist die gute mechanische Kopplung zwischen dem mechanischen Schwinger 2 und dem Sensor 5 sicherzustellen. Dies gelingt bevorzugt durch den voranstehend dargelegten Stoffschluss über eine zwischenliegende Elektrodenschicht, vorliegend die gemeinsame Masseelektrode.

Eine weitere, bevorzugte Ausgestaltung sieht zusätzlich zur unteren, passiven Substratlage ein Decksubstrat vor, so dass der mechanische Schwinger 2 und der Sensor 5 sowie die zugehörigen Elektrodenschichten zwischen der

Substratdoppellage angeordnet sind. Bevorzugt wird zur Ausbildung des ober- und unterseitigen Substrats eine keramische Schicht mit einer hinreichenden Tragfestigkeit verwendet. Der Vorteil dieser im Einzelnen nicht in Figur 1 dargestellten Ausführungsform besteht darin, dass von außen eingeleitete Punktbelastungen als flächige Kraft auf den mechanischen Schwinger 2 wirken und zugleich der Sensor 5 geschützt ist. Des Weiteren ist es hierdurch möglich, die erfindungsgemäße Schalttaster- und Sensoreinheit vereinfacht herzustellen

und handzuhaben und sicher zur Montage in einer Umgebungsstruktur zu verspannen.

Bevorzugt werden der mechanische Schwinger 2 und der Sensor 5 aus einer piezoelektrischen Keramik hergestellt. Dabei kann durch die Materialwahl eine gewünschte Materialhärte zur Festlegung der Schwingungscharakteristik eingestellt werden. Für ein Ausgestaltungsbeispiel wird PZT PIC 255 als Scheibenmaterial mit einem Durchmesser von 10 mm und einer Dicke von 0,2 mm eingesetzt. Die bevorzugte Polarisationsrichtung verläuft in Richtung der Normale der Scheibenflächen. Entsprechend wird der mechanische Schwinger relativ zum Substrat 18 tangential schwingen.

Figur 2 zeigt schematisch vereinfacht in einer Schnittdarstellung eine Ausgestaltungsvariante der erfindungsgemäßen Schalttaster- und Sensoreinheit 1. Ein mechanischer Schwinger 2 mit einer ersten adaptiven Materialkomponente wird mittels einer Steuerungs- und Auswerteelektronik 10 zu dauerhaften Schwingungen angeregt. Gemäß des dargestellten vorteilhaften Ausführungsbeispiels wird als erste adaptive Materialkomponente ein piezoelektrisches Material verwendet, das in der Form eines flächigen Elements gestaltet ist. Dieses flächige Element wird spielfrei im Gehäusekörper 9 der Schalttaster- und Sensoreinheit 1 fixiert und umfasst piezoelektrische Dickschichten.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung ist eine Vielzahl von Sensoren zur Aufnahme der Schwingungsamplitude am mechanischen Schwinger 2 vorgesehen. In Figur 2 ist hierzu exemplarisch ein zweiter Sensor 5.2 dargestellt, der entsprechend lateral versetzt zum ersten Sensor 5 als Huckepackwandler ausgebildet ist. Jeder der Sensoren 5, 5.2 kann im Bereich eines Schwingungsbauchs des mechanischen Schwingers 2 positioniert werden. Weiterhin ist es denkbar, die Sensoren 5, 5.2 so anzuordnen und in ihrer

Ausdehnung zu begrenzen, dass diese im Wesentlichen nur bei einer bestimmten Schwingungsmode ein signifikantes sensorisches Signal erzeugen, so dass durch

die Wahl der Anregungsfrequenz für die mechanischen Schwinger ein Multimodenbetrieb der erfindungsgemäßen Schalttaster- und Sensoreinheit 1 möglich ist. Nachfolgend wird ein solchermaßen ausgestalteter Schalter als Multischalter bezeichnet.

Das vom Sensor 5, 5.2 erzeugte Wechselspannungssignal wird als Steuersignal einer Leistungsschaltung 11 zugeordnet, die wiederum, wie in Figur 2 dargestellt, Teil der Steuerungs- und Auswerteelektronik 10 sein kann. In Abhängigkeit des Signalpegels des Steuersignals wird der Ausgang der Schalttaster- und Sensoreinheit auf einen bestimmten Wert eingestellt. üblicherweise wird dies die Festlegung einer bestimmten Ausgangsspannung an den Ausgangselektroden der Schalttaster- und Sensoreinheit 12.1, 12.2 sein.

Mittels einer mechanischen Betätigungseinrichtung 8, die nachfolgend noch genauer erläutert wird, kann vom Benutzer eine bestimmte Bedienkraft auf die

Schalttaster- und Sensoreinheit 1 ausgeübt werden. Dies führt wiederum zu einer Dämpfung des mechanischen Schwingers 2, die in eine kontinuierliche Variation der Ausgangsspannung für die Schalttaster- und Sensoreinheit 2 umgesetzt wird. Nachfolgend wird dies anhand der Figuren 4 und 5 erläutert. In Figur 4 ist die vom Benutzer aufgebrachte Bedienkraft F gegen die Dämpfung D des mechanischen Schwingers aufgetragen. Bevorzugt wird die mechanische Betätigungseinrichtung 8 so ausgebildet, dass eine bestimmte Kraftschwelle überwunden werden muss, bevor eine Beeinflussung des mechanischen Schwingers eintritt. In Figur 4 ist hierzu dargestellt, dass bis zu einer Bedienkraft F ₁ keine Dämpfung am mechanischen Schwinger 2 vorliegt. Diese initial zu überwindende Kraftschwelle dient dazu, einen definierten Ein-/Auszustand für die Schalttaster- und Sensoreinheit 1 festzulegen. Eine konstruktive Möglichkeit zur Realisierung einer solchen Kraftschwelle besteht darin, an der Schalttaster- und Sensoreinheit 1 ein Membranelement 16 anzubringen, das auf der Außenseite der Schalttaster- und Sensoreinheit 1 vorliegt. Dieses Membranelement 16 ist nach außen gewölbt, so dass ein Benutzer zunächst eine Kraftschwelle überwinden muss, um das Membranelement 16 nach innen zu biegen, wobei es erst dann mit

dem Stößel 17 einer mechanischen Betätigungseinrichtung in Kontakt kommt und diesen bei zunehmender Druckbeaufschlagung durch den Bediener axial in Richtung des mechanischen Schwingers 2 bewegt. Auch das Vorsehen einer Schalthysterese zur Festlegung des Ein-/Aus-Zustands ist denkbar, jedoch im Einzelnen nicht in den Figuren dargestellt.

Beim Inkontakttreten einer Dämpfungslage 15 im Verlauf der Druckbeaufschlagung durch einen Bediener mit dem mechanischen Schwinger 2 tritt ein zunehmender Dämpfungseffekt ein. Dies ist in Figur 4 dargestellt, wobei gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung in einem Kraftintervall zwischen Fi und F ₂ ein linearer Zusammenhang zwischen Bedienkraft und Dämpfung vorliegt und auch für Maximalkräfte eine Beschränkung der Dämpfung besteht. Hierbei ist es denkbar, die jeweils gewünschte Kraft-Dämpfungs-Kennlinie durch eine entsprechende konstruktive Gestaltung der mechanischen Betätigungseinrichtung 8 einzustellen. In Figur 2 ist hierzu exemplarisch eine elastische Lage 14 zwischen der Dämpfungslage 15 und dem Stößel der mechanischen Betätigungseinrichtung 8 vorgesehen. Zusätzlich wird bevorzugt, zur Rückstellung der mechanischen Betätigungseinrichtung 8 auf eine Neutralstellung bei Nicht-Betätigung ein elastisches Element 13, wie die in Figur 2 skizzierte Schraubenfeder, vorzusehen.

Figur 3 zeigt ein weiteres Ausgestaltungsbeispiel, bei dem auf ein elastisches Element zur Erzeugung einer Rückstellkraft auf die mechanische Betätigungseinrichtung 8 verzichtet wird. Stattdessen ruht im betätigungsfreien Zustand der Stößel 17 mit einer Dämpfungslage 15 auf dem mechanischen Schwinger 2. Die so erzeugte Grunddämpfung wird durch einen angepassten

Dämpfungs-Kennlinienverlauf in der Leistungsschaltung 11 berücksichtigt, die das Steuersignal vom Sensor 5 verarbeitet. Zur Schalterbetätigung ist zunächst eine Kraftschwelle zu überwinden, die durch das Membranelement 16 bewirkt wird, das nach dem Knackfroschprinzip ausgestaltet ist. Nach dem Umklappen des Membranelements 16 wird ein weiter zunehmender Betätigungsdruck zu einer

Axialbewegung des im Gehäusekörper 9 vorzugsweise formschlüssig gelagerten Stößels und damit zu einer höheren Anlagekraft der Dämpfungslage 15 gegen den

mechanischen Schwinger 2 führen. Die dadurch zunehmende Dämpfung des mechanischen Schwingers 2 wird wiederum durch den Sensor 5 des Huckepackwandlers detektiert. Das Ausführungsbeispiel gemäß Figur 3 zeichnet sich durch eine Reduktion der Komponentenanzahl aus, insbesondere wird auf verschleißanfällige Komponenten wie Rückstellfedern etc. verzichtet, so dass eine robuste Schalttaster- und Sensoreinheit 1 resultiert.

Eine in den Figuren im Einzelnen nicht dargestellte Weitergestaltung sieht eine Betätigungseinrichtung vor, die nicht durch einen menschlichen Benutzer, sondern durch einen Umgebungsparameter gesteuert wird. Dies kann beispielsweise die Temperatur oder die Feuchtigkeit der Umgebung oder eine Beleuchtung oder eine Strahlungseinwirkung sein, die zu einer Stellbewegung der Betätigungseinrichtung führt. Beispielsweise können Formgedächtnismaterialien oder elektrochrome beziehungsweise photochrome Materialien zur Realisierung eines solchen Betätigungselements verwendet werden.

Ausgehend von einer am mechanischen Schwinger 2 aufgebrachten Dämpfung und einer daraus resultierenden Variation des vom Sensor ausgegebenen Wechselspannungssignals (Steuersignal) wird in der Leistungsschaltung eine bestimmte Ausgangsspannung für die Schalttaster- und Sensoreinheit 1 zugeordnet. Dies ist exemplarisch in Figur 5 skizziert. Gezeigt wird eine Skalierung einer Schwingungsdämpfung D zwischen 0 % und 80 % auf eine Ausgangsspannung zwischen dem Minimalwert Ui (typischerweise 0 Volt) und einem Maximalwert U ₃ . Ferner ist in Figur 5 ein Beispiel gezeigt, bei dem bei einem bestimmten Wert der Ausgangsspannung (U ₂ ) ein Plateau vorgesehen ist, bei dem ein vorgegebenes Intervall an Dämpfungswerten ein konstantes Ausgangssignal zugeordnet wird. Dieses Plateau bei U ₂ stellt eine bestimmte Raststellung dar, die entsprechend durch die Gestaltung der mechanischen Betätigungseinrichtung 8 abgebildet werden kann, so dass der Benutzer beispielsweise wiederum eine bestimmte Kraftschwelle überwinden muss, um diese Raststellung zu verlassen. Dies kann beispielsweise durch ein Richtgesperre ausgeführt sein.

Je nach Anwendungsfall wird die Leistungsschaltung 11 unterschiedlich gestaltet sein. Bei Gleichstromanwendungen wird typischerweise das Wechselspannungssignal vom Sensor 5 gleichgerichtet und eventuell in einer Treiberstufe, beispielsweise für eine Hochvoltapplikation, verarbeitet. Außerdem ist es denkbar, je nach Anwendung eine Folgeschaltung, beispielsweise für den Hochfrequenzbereich, vorzusehen. Entsprechende Treiberstufen können für Wechselstromanwendungen verwendet werden. Darüber hinaus kann eine Skalierung beziehungsweise ein gewünschter Kennlinienverlauf zur Zuordnung eines bestimmten Steuersignals durch den Sensor zu einem bestimmten Pegel am Ausgang der Schalttaster- und Sensoreinheit 1 durch die Leistungsschaltung umgesetzt werden.

Neben der Funktion der Schwingungsanregung übernimmt die Steuerungs- und Auswerteelektronik 10 gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung zusätzlich die

Aufgabe, die ordnungsgemäße Funktion der Schalttaster- und Sensoreinheit 1 zu überwachen. Hierzu wird das vom Sensor 5 aufgenommene Signal verarbeitet und beispielsweise eine Frequenzdrift oder eine dauerhafte Signalabschwächung, die auf eine Degradation des adaptiven Materials oder das Losreißen von Verankerungspunkten hindeutet, erkannt. Ferner kann eine Strukturüberwachung ausgeführt werden, das heißt es werden Veränderungen in der Umgebung der Schalttaster- und Sensoreinheit 1 , die Einfluss auf die Schwingung des mechanischen Schwingers 2 nehmen und beispielsweise einen Hinweis auf eine Materialermüdung liefern, gemessen. Zusätzlich ist es denkbar, eine redundante Anordnung durch eine Vielzahl mechanischer Schwinger und entsprechend eine Vielzahl von zugeordneten Sensoren vorzusehen, was insbesondere in Verbindung mit der systembedingt vereinfachten überwachung ihrer Funktion für eine sicherheitskritische Anwendung der erfindungsgemäßen Schalttaster- und Sensoreinheit 1 relevant ist.

Gemäß einer Weitergestaltung der erfindungsgemäßen Schalttaster- und Sensoreinheit 1 ist eine Rückkopplung für den Benutzer vorgesehen, wobei diese

im einfachsten Fall die Schwingungen des mechanischen Schwingers in ein akustisches Signal umsetzt, so dass bei der Bedienung die Dämpfung der Schwingungsamplitude des mechanischen Schwingers 2 als Lautstärkeabnahme wahrgenommen werden kann. Bei langsamen Frequenzen und großen Amplituden ist es denkbar, die Schwingungsbewegung des mechanischen

Schwingers 2 unmittelbar bei der Berührung der Schalttaster- und Sensoreinheit 1 wahrzunehmen. Wird allerdings mit hohen Frequenzen und kleinen Amplituden gearbeitet, so ist es vorteilhaft, dem Benutzer eine indirekte Rückkopplung zu geben, indem ein separates Rückkopplungselement 21 vorgesehen ist, das akustische oder vibro-taktile Signale an einen Benutzer ausgibt, die in

Abhängigkeit zum Signalpegel am Sensor 5 stehen. In Figur 2 ist ein solches separates Rückkopplungselement 21 vorgesehen, das unterhalb des Membranelements 16 angeordnet ist und das vom Benutzer beim Bedienen der Schalttaster- und Sensoreinheit erfüllt werden kann. Dieses separate Rückkopplungselement 21 steht über die Steuerleitung 20 in Verbindung zur

Steuerungs- und Auswerteelektronik 10 und kann wie voranstehend dargelegt in Abhängigkeit des Steuersignals vom Sensor 5 mit einem entsprechenden Rückkopplungssignal belegt werden.

Die erfindungsgemäße Schalttaster- und Sensoreinheit 1 kann vorteilhaft als Mensch-Maschinen-Schnittstelle verwendet werden, bei der neben der Anforderung an eine intuitive, stufenlosen Bedienung eine komplexe Steuerungsaufgabe zu lösen ist, die eine kontinuierliche Geräteeinstellung notwendig macht. Damit wird insbesondere eine ergonomische Schalttasteinheit offenbart, die für eine Vielzahl von Anwendungsfeldern geeignet ist. Beispiele hierfür sind Bedienelemente von Fahrzeugen, Haushaltsgeräten, Werkzeugmaschinen oder Vorrichtungen die in einen Wirkkontakt zu einem menschlichen Körper treten, etwa Prothesen oder Geräte für medizinisch/diagnostische Zwecke oder für Massagen. Vorteilhaft für diese Anwendungen ist insbesondere die stufenlose Einstellbarkeit, die konstruktionsbedingt einfache Möglichkeit zur Miniaturisierung, Funktionsüberwachung und zur Realisierung einer Rückkopplung zur jeweiligen

Schaltstellung durch die erfindungsgemäße Schalttaster- und Sensoreinheit, die darüber hinaus im Multimodenbetrieb verwendet werden kann.

Figur 6 zeigt ein weiteres Anwendungsbeispiel der erfindungsgemäßen Schalttaster- und Sensoreinheit 1 zur Realisierung eines Sicherheitsschalters für Bediengeräte. Dargestellt ist der Haltegriff 22 einer Maschine, beispielsweise eines Rasenmähers. Dieser weist eine innere Tragstruktur 24 auf, die in einem Teilabschnitt mit einer Ausnehmung 25 versehen ist. In diese Ausnehmung 25 ist eine schematisch vereinfacht dargestellte Schalttaster- und Sensoreinheit 1 integriert. Zur Vereinfachung sind nur der mechanische Schwinger 2 und der Sensor 5 skizziert. Dabei ist der mechanische Schwinger 2 substratseitig angeordnet, das heißt er steht über im Einzelnen nicht dargestellte zwischengelagerte Elektrodenschichten zur Kontaktierung im stoffschlüssigen Kontakt mit dem Bodenbereich der Ausnehmung 25 der inneren Tragstruktur 24. Bei einer Schwingungsanregung des mechanischen Schwingers 2 koppelt dieser, insbesondere bei einer Ausgestaltung in Tangentialaktuaktorik, Schwingungen in den Haltegriff 22 ein. Dies gelingt auch für ein stark dämpfendes Material wie Kunststoff für den Haltegriff 22, da im Fernfeld vorwiegend Oberflächenschwingungen vorliegen, die eine Amplitude im Mikrometerbereich aufweisen.

Wird der Haltegriff 22 bei der Bedienung von der Hand des Benutzers umfasst, tritt eine über den Sensor 5 detektierbare änderung der Schwingungscharakteristik des gesamten Systems aus mechanischem Schwinger 2 und dem Haltegriff 22 ein, die zur Realisierung einer Totmannfunktion verwendet werden kann.

Des Weiteren kann die erfindungsgemäße Schalttaster- und Sensoreinheit 1 für eine Vielzahl weiterer Maschine-Maschine-Schnittstellen Verwendung finden, für die eine äußere oder innere Zustandsänderung vorliegt, die zu Spannungen im mechanischen Schwinger 2 oder in den mit diesem verbundenen Strukturen führt. Dies können ein Veränderung des Drucks, der Temperatur, des Feuchtegrads oder von mechanischen Spannungen oder Deformationen sein. Hierdurch ist es

möglich, die erfindungsgemäße Schalttaster- und Sensoreinheit 1 zur Strukturüberwachung, beispielsweise für stark belastete und einer Alterung unterliegende Tragstrukturen eines Gebäudes, zu verwenden. Die Steuerungsund Auswerteelektronik 10 der Schalttaster- und Sensoreinheit 1 kann dann bei einem Schwellwert, einem bestimmten Ereignis oder aufgrund einer bestimmten Belastungshistorie eine Warnmeldung ausgeben.

Bezugszeichenliste

1 Schalttaster- und Sensoreinheit

2 mechanischer Schwinger

3 erste Elektrode des mechanischen Schwingers

4 zweite Elektrode des mechanischen Schwingers

5, 5.2 Sensor

6 erste Elektrode des Sensors

7, 7.2 zweite Elektrode des Sensors

8 mechanische Betätigungseinrichtung

9 Gehäusekörper

10 Steuerungs- und Auswertelektronik

11 Leistungsschaltung

12.1, 12.2 Ausgangselektroden der Schalttaster- und Sensoreinheit

13 elastisches Element

14 elastische Lage

15 Dämpfungslage

16 Membranelement

17 Stößel

18 Substrat

19.1 , 19.2, 19.3,

19.4, 19.5 Klebeschicht

20 Steuerleitung

21 seperates Rückkopplungselement

22 Haltegriff

23 Längsachse

24 innere Tragstruktur

25 Ausnehmung