DE102010028450B4 - Device for regulating a device function - Google Patents

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Abstract

Es wird eine Vorrichtung zum Regeln von Gerätefunktionen vorgeschlagen, die sehr bedienerfreundlich ist, äußerst robust im Gebrauch und sich einfach in digitale Systeme integrieren lässt. Diese Vorrichtung umfasst ein manuell bewegbares Bedienelement (11) und eine Auswerteschaltung, die einerseits mit dem Bedienelement (11) und andererseits mit Mitteln zum Regeln der Gerätefunktion gekoppelt ist. Erfindungsgemäß ist die Lagerung (12, 13, 14) des Bedienelements (11) so ausgestaltet, dass eine Bewegung des Bedienelements (11) ein Bewegungsgeräusch hervorruft. Die Auswerteschaltung umfasst dann mindestens ein MEMS(Micro Electro Mechanical Sensor)-Mikrofon (16) zum Erfassen dieses Bewegungsgeräuschs.A device for regulating device functions is proposed which is very user-friendly, extremely robust in use and can be easily integrated into digital systems. This device comprises a manually movable control element (11) and an evaluation circuit which is coupled on the one hand to the control element (11) and on the other hand to means for regulating the device function. According to the invention, the mounting (12, 13, 14) of the operating element (11) is designed in such a way that a movement of the operating element (11) causes a movement noise. The evaluation circuit then comprises at least one MEMS (Micro Electro Mechanical Sensor) microphone (16) for detecting this movement noise.

Description

Stand der TechnikState of the art

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Regeln einer Gerätefunktion mit einem manuell bewegbaren Bedienelement und mit einer Auswerteschaltung, die einerseits mit dem Bedienelement und andererseits mit Mitteln zum Regeln der Gerätefunktion gekoppelt ist.The invention relates to a device for controlling a device function with a manually movable control element and with an evaluation circuit, which is coupled on the one hand with the control element and on the other hand with means for controlling the device function.

Derartige Regler werden beispielsweise zum Einstellen der Lautstärke von Radios und Stereoanlagen verwendet oder auch in Verbindung mit anderen elektronischen Geräten, wie z. B. zum Einstellen von Oszilloskopen und sonstigen Messgeräten.Such regulators are used for example to adjust the volume of radios and stereos or in conjunction with other electronic devices such. For example, for setting oscilloscopes and other measuring devices.

In der Praxis werden solche Regler häufig in Form von mechanischen Potentiometern realisiert. Diese bestehen üblicherweise aus einem Träger, auf dem ein Widerstandsmaterial aufgebracht ist, zwei Anschlüssen an den beiden Enden dieses Widerstandselements und einem beweglichen, auch als Schleifer bezeichneten Gleitkontakt, der den festen Gesamtwiderstand des Widerstandselements in zwei variable Teilwiderstände aufteilt.In practice, such regulators are often realized in the form of mechanical potentiometers. These usually consist of a carrier, on which a resistance material is applied, two terminals at the two ends of this resistance element and a movable, also referred to as a slider sliding contact, which divides the total resistance of the resistive element into two variable partial resistances.

Derartige Potentiometer sind relativ teuer. Zudem erfordert die Integration eines mechanischen Potentiometers in ein digitales Gerät immer zunächst eine Digitalisierung der analogen Potentiometereinstellung. Aber auch in anderer Hinsicht erweist sich die Verwendung von mechanischen Potentiometern zum Regeln von Gerätefunktionen als problematisch. So sind sie funktionsbedingt Verschleiß unterworfen, da das Widerstandsmaterial auf dem Träger durch den Schleifer abgerieben wird. Außerdem sind mechanische Potentiometer nicht medienresistent, sie sind insbesondere sehr empfindlich gegenüber Feuchtigkeit und Verschmutzung.Such potentiometers are relatively expensive. In addition, the integration of a mechanical potentiometer in a digital device always first requires a digitization of the analog potentiometer setting. But in other ways as well, the use of mechanical potentiometers to control device functions proves problematic. So they are functionally subject to wear, since the resistance material is rubbed on the carrier by the grinder. In addition, mechanical potentiometers are not media-resistant, they are particularly sensitive to moisture and dirt.

Neben den voranstehend beschriebenen mechanischen Potentiometern sind aus der Praxis Tasterlösungen zum Regeln von Gerätefunktionen bekannt. Bei diesem Konzept werden der Regelung die Anzahl und/oder Dauer des Tastendrucks einer „+”-Taste oder einer „–”-Taste zugrundegelegt. Dies erweist sich aber häufig als unergonomisch. So lässt sich beispielsweise die Lautstärke eines Radios wesentlich einfacher mit Hilfe eines Drehknopfs oder eines Schiebers regeln.In addition to the mechanical potentiometers described above, push button solutions for regulating device functions are known from practice. In this concept, the control is based on the number and / or duration of pressing a "+" key or a "-" key. However, this often proves to be unergonomic. For example, it is much easier to control the volume of a radio with the aid of a rotary knob or a slider.

Aus der DE 201 04 246 U1 ist eine Pedaleinrichtung zum Regeln einer Kraftfahrzeugfunktion bekannt, bei dem die Schwenkstellung eines Pedalhebels durch ein Sensorelement erfasst wird. Obwohl das in der Schrift beschriebene Sensorelement als induktive Sensoreinheit ausgeführt wird, wird auch die Möglichkeit der Verwendung einer akustisch wirkenden Sensoreinheit erwähnt, ohne diese jedoch zu konkretisieren.From the DE 201 04 246 U1 a pedal device for controlling a motor vehicle function is known in which the pivotal position of a pedal lever is detected by a sensor element. Although the sensor element described in the document is designed as an inductive sensor unit, the possibility of using an acoustically acting sensor unit is also mentioned, without, however, specifying it.

Ein derartiges akustisches Sensorelement in Form eines mikromechanischen Mikrofons ist beispielsweise aus der DE 10 2008 040 597 A1 bekannt.Such an acoustic sensor element in the form of a micromechanical microphone is for example from DE 10 2008 040 597 A1 known.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Mit der vorliegenden Erfindung wird eine Vorrichtung zum Regeln von Gerätefunktionen vorgeschlagen, die sehr bedienerfreundlich ist, äußerst robust im Gebrauch und sich einfach in digitale Systeme integrieren lässt.The present invention proposes an apparatus for controlling device functions that is very user-friendly, extremely robust to use, and easy to integrate into digital systems.

Dazu ist die Lagerung des manuell bewegbaren Bedienelements so ausgestaltet, dass eine Bewegung des Bedienelements ein Bewegungsgeräusch hervorruft. Die Auswerteschaltung, die einerseits mit dem Bedienelement und andererseits mit Mitteln zum Regeln der Gerätefunktion gekoppelt ist, umfasst erfindungsgemäß mindestens ein MEMS(Micro Electro Mechanical Sensor)-Mikrofon zum Erfassen des Bewegungsgeräuschs.For this purpose, the mounting of the manually movable control element is designed so that a movement of the operating element causes a movement noise. The evaluation circuit, which is coupled on the one hand with the operating element and on the other hand with means for regulating the device function, comprises according to the invention at least one MEMS (Micro Electro Mechanical Sensor) microphone for detecting the movement noise.

Erfindungsgemäß wird also vorgeschlagen, die Betätigung eines entsprechend gelagerten Bedienelements akustisch, mit Hilfe eines MEMS-Mikrofons zu erfassen. Im Rahmen des erfindungsgemäßen Konzepts können – angepasst an die ergonomischen Anforderungen der jeweiligen Anwendung – ganz unterschiedliche Bedienelemente eingesetzt werden. Da die Bewegung des Bedienelements berührungslos erfasst wird, kann das entsprechende Bauteil, nämlich das MEMS-Mikrofon, zusammen mit der Auswerteschaltung, aber getrennt vom Bedienelement angeordnet werden. Das MEMS-Mikrofon kann also zusammen mit der Auswerteschaltung geschützt vor Umwelteinflüssen, im Innern des Gerätegehäuses angeordnet werden, während das Bedienelement mit seiner Lagerung in die Gehäusefront integriert wird. Dies wirkt sich nicht nur vorteilhaft auf die Zuverlässigkeit und Lebensdauer der erfindungsgemäßen Vorrichtung aus, sondern vereinfacht auch deren Herstellung und Montage an und im Gerätegehäuse.According to the invention, it is therefore proposed to acoustically detect the actuation of a correspondingly mounted operating element with the aid of a MEMS microphone. Within the framework of the inventive concept, completely different operating elements can be used, adapted to the ergonomic requirements of the respective application. Since the movement of the operating element is detected without contact, the corresponding component, namely the MEMS microphone, can be arranged together with the evaluation circuit, but separate from the operating element. The MEMS microphone can thus be arranged together with the evaluation circuit protected from environmental influences, inside the device housing, while the operating element is integrated with its storage in the housing front. This not only has an advantageous effect on the reliability and service life of the device according to the invention, but also simplifies their manufacture and assembly on and in the device housing.

Grundsätzlich gibt es verschiedene Möglichkeiten für die Realisierung der einzelnen Komponenten der erfindungemäßen Vorrichtung zum Regeln einer Gerätefunktion.In principle, there are various possibilities for realizing the individual components of the device according to the invention for controlling a device function.

So kann als Bedienelement beispielsweise ein Drehregler oder auch ein Schieberegler verwendet werden. Dreh- und Schieberegler werden bevorzugt dann eingesetzt, wenn es nicht auf die absolute Winkeleinstellung oder Schieberposition ankommt, sondern auf das Ausmaß der Dreh- bzw. Schiebebewegung des Bedienelements, wie z. B. bei der Lautstärkeregelung. Neben der besonders hohen Ergonomität von Dreh- und Schiebereglern, kann diese Art von Bedienelement auch mit einer besonders hochwertigen optischen und haptischen Anmutung ausgestattet werden.So can be used as a control, for example, a knob or a slider. Turn and slide controls are preferably used when it does not depend on the absolute angle setting or slide position, but on the extent of the rotary or sliding movement of the control element, such. B. in the volume control. In addition to the particularly high Ergonomics of rotary and slide controls, this type of control element can also be equipped with a particularly high-quality optical and haptic appearance.

Wie bereits erwähnt, bestimmt die konstruktive Ausgestaltung der Lagerung des Bedienelements die Art des zu erfassenden Bewegungsgeräuschs. Besonders vielfältige akustische Möglichkeiten für das Bewegungsgeräusch ergeben sich, wenn die Lagerung des Bedienelements eine erste, feststehende Reibfläche und eine zweite, mit dem Bedienelement bewegbare Reibfläche umfasst und die beiden Reibflächen so zueinander angeordnet sind, dass die zweite Reibfläche mit der Bewegung des Bedienelements über die feststehende Reibfläche schleift. Die beiden Reibflächen können dazu einfach mit einer definierten Rauhigkeit ausgestattet werden, beispielsweise durch geeignete Materialwahl und/oder eine Oberflächenbearbeitung der Reibflächen.As already mentioned, the structural design of the mounting of the operating element determines the type of motion noise to be detected. Particularly diverse acoustic possibilities for the movement noise arise when the bearing of the operating element comprises a first, fixed friction surface and a second, movable with the control friction surface and the two friction surfaces are arranged to each other that the second friction surface with the movement of the operating element on the fixed friction surface grinds. The two friction surfaces can be easily equipped with a defined roughness, for example, by a suitable choice of material and / or a surface treatment of the friction surfaces.

Vorteilhafterweise sind die beiden Reibflächen so beschaffen, dass sich anhand des Bewegungsgeräuschs die Bewegungsrichtung des Bedienelements erkennen lässt. Dazu können die Oberflächen der beiden Reibflächen beispielsweise so beschaffen sein, dass sich das Frequenzspektrum des Bewegungsgeräuschs mit der Bewegungsrichtung des Bedienelements verändert.Advantageously, the two friction surfaces are such that the movement direction of the operating element can be detected on the basis of the movement noise. For this purpose, the surfaces of the two friction surfaces may, for example, be such that the frequency spectrum of the movement noise changes with the direction of movement of the operating element.

Umfasst die erfindungsgemäße Vorrichtung einen Schieberegler als Bedienelement, dann lässt sich die Bewegungsrichtung des Bedienelements auch einfach mit Hilfe des Dopplereffekts erkennen, wenn das MEMS-Mikrofon an einem Ende der Schiebestrecke angeordnet ist.If the device according to the invention comprises a slider as the operating element, then the direction of movement of the operating element can also be easily recognized with the aid of the Doppler effect if the MEMS microphone is arranged at one end of the sliding distance.

Von besonderem Vorteil ist es, wenn die beiden Reibflächen so beschaffen sind, dass sich anhand des Bewegungsgeräuschs sogar die Stellung des Bedienelements abschätzen lässt. Dazu könnte beispielsweise die Größe der Berührungsfläche der beiden Reibflächen abhängig von der Stellung des Bedienelements sein.It is particularly advantageous if the two friction surfaces are such that even the position of the operating element can be estimated on the basis of the movement noise. For this purpose, for example, the size of the contact surface of the two friction surfaces could be dependent on the position of the operating element.

In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind in der Lagerung des Bedienelements Rasten ausgebildet, so dass das Bedienelement bei Erreichen einer Rastenstellung spürbar einrastet. Dieses Einrasten ruft außerdem ein entsprechendes Bewegungsgeräusch hervor, beispielsweise ein „Knacken”, das leicht und eindeutig ausgewertet werden kann. Diese Variante der erfindungsgemäßen Vorrichtung lässt sich sehr einfach über die Anzahl der Rasten für unterschiedliche Anwendungen konfigurieren, indem lediglich die Lagerung des Bedienelements mit der entsprechenden Anzahl von Rasten versehen wird. Die Auswerteschaltung mit dem MEMS-Mikrofon muss hierfür nicht verändert werden.In a particularly advantageous embodiment of the device according to the invention, detents are formed in the bearing of the operating element, so that the operating element engages noticeably upon reaching a detent position. This snap also causes a corresponding movement noise, such as a "cracking" that can be easily and clearly evaluated. This variant of the device according to the invention can be very easily configured on the number of notches for different applications by only the storage of the control element is provided with the appropriate number of notches. The evaluation circuit with the MEMS microphone does not have to be changed for this purpose.

Im Hinblick auf eine zuverlässige Signalerfassung durch das MEMS-Mikrofon erweist es sich als vorteilhaft, wenn die beiden Reibflächen der erfindungsgemäßen Vorrichtung in einem Resonanzraum angeordnet sind, an den das MEMS-Mikrofon akustisch gekoppelt ist. Mit Hilfe des Resonanzraums wird das zu erfassende Bewegungsgeräusch verstärkt. Zudem kann der Einfluss von Störgeräuschen auf die Signalerfassung durch die akustische Ankopplung des MEMS-Mikrofons an den Resonanzraum weitgehend reduziert werden.With regard to a reliable signal detection by the MEMS microphone, it proves to be advantageous if the two friction surfaces of the device according to the invention are arranged in a resonance chamber to which the MEMS microphone is acoustically coupled. With the help of the resonance chamber, the motion noise to be detected is amplified. In addition, the influence of noise on the signal acquisition by the acoustic coupling of the MEMS microphone to the resonance chamber can be largely reduced.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung umfasst die Auswerteschaltung zumindest einen nicht flüchtigen Speicher, in dem die aktuelle Einstellung der Gerätefunktion beim Abschalten des Geräts gespeichert wird. In diesem Fall kann die abgespeicherte Einstellung als Defaultwert für die Gerätefunktion beim Wiedereinschalten des Geräts verwendet werden. Eine etwaige Regelung der Gerätefunktion erfolgt dann ausgehend von diesem Defaultwert.In an advantageous embodiment of the device according to the invention, the evaluation circuit comprises at least one non-volatile memory, in which the current setting of the device function is stored when switching off the device. In this case, the saved setting can be used as the default value for the device function when the device is switched on again. Any regulation of the device function then takes place on the basis of this default value.

Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings

Wie bereits voranstehend erörtert, gibt es verschiedene Möglichkeiten, die Lehre der vorliegenden Erfindung in vorteilhafter Weise auszugestalten und weiterzubilden. Dazu wird einerseits auf die dem unabhängigen Patentanspruch 1 nachgeordneten Patentansprüche verwiesen und andererseits auf die nachfolgende Beschreibung mehrerer Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnungen.As already discussed above, there are various possibilities for embodying and developing the teaching of the present invention in an advantageous manner. For this purpose, reference is made, on the one hand, to the claims subordinate to independent claim 1 and, on the other hand, to the following description of several embodiments of the invention with reference to the drawings.

1 zeigt eine schematische Schnittdarstellung durch eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Drehreglers, 1 shows a schematic sectional view through a first embodiment of a rotary knob according to the invention,

2 zeigt eine Draufsicht auf die beiden Reibflächen eines zweiten erfindungsgemäßen Drehreglers 2 shows a plan view of the two friction surfaces of a second rotary knob according to the invention

3 zeigt eine schematische Schnittdarstellung durch eine zweiten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Drehreglers und 3 shows a schematic sectional view through a second embodiment of a rotary knob according to the invention and

4 veranschaulicht die Funktion des MEMS-Mikrofons anhand eines Blockschaltbilds. 4 illustrates the function of the MEMS microphone using a block diagram.

Ausführungsformen der ErfindungEmbodiments of the invention

In 1 ist eine Vorrichtung zum Regeln einer Gerätefunktion in Form eines Drehreglers 10 dargestellt, der beispielsweise zur Regelung der Lautstärke eines Radios verwendet werden könnte. Als manuell bewegbares Bedienelement umfasst der Drehregler 10 einen Drehknopf 11, der an einem Ende einer Welle 12 befestigt ist. Das andere Ende dieser Welle 12 ist mit einem inneren Gehäuseteil 13 verbunden, das drehbar in einem äußeren Gehäuseteil 14 gelagert ist. Die beiden Gehäuseteile 13 und 14 umschließen einen Resonanzraum 15. Auf der Innenseite der geschlossenen Rückwand 141 des äußeren Gehäuseteils 14 und auf der Außenseite der geöffneten Rückwand 131 des inneren Gehäuseteils 13 befindet sich jeweils ein Reibbelag 142 bzw. 132. Der Reibbelag 142 bildet eine erste, feststehende Reibfläche 142, während der Reibbelag 132 eine zweite, mit dem Drehknopf 11 bewegbare Reibfläche 132 darstellt. Diese beiden Reibflächen 142 und 132 stehen in Berührungskontakt, so dass die zweite Reibfläche 132 mit der Bewegung des Drehknopfs 11 über die feststehende Reibfläche 142 schleift. Das dabei entstehende Bewegungsgeräusch wird im Resonanzraum 15 verstärkt und mit Hilfe eines MEMS-Mikrofons 16 erfasst, das an der Außenseite der Rückwand 141 des äußeren Gehäuseteils 14 angeordnet und dadurch akustisch an den Resonanzraum 15 angekoppelt ist. Das MEMS-Mikrofon 16 ist Teil einer Auswerteschaltung, die mit Mitteln zum Regeln der Gerätefunktion gekoppelt ist, was hier allerdings nicht im Einzelnen dargestellt ist. An dieser Stelle sei angemerkt, dass die Auswerteschaltung ganz oder auch nur teilweise in das MEMS-Bauelement integriert sein kann.In 1 is a device for controlling a device function in the form of a rotary knob 10 represented, for example, could be used to control the volume of a radio. As a manually movable control element comprises the rotary knob 10 a knob 11 that is at one end of a wave 12 is attached. The other end of this wave 12 is with an inner housing part 13 connected, rotatable in an outer housing part 14 is stored. The two housing parts 13 and 14 enclose a resonance chamber 15 , On the inside of the closed back wall 141 of the outer housing part 14 and on the outside of the open back wall 131 of the inner housing part 13 each is a friction lining 142 respectively. 132 , The friction lining 142 forms a first, fixed friction surface 142 while the friction lining 132 a second, with the knob 11 movable friction surface 132 represents. These two friction surfaces 142 and 132 are in touching contact, leaving the second friction surface 132 with the movement of the knob 11 over the fixed friction surface 142 grinds. The resulting motion noise is in the resonance chamber 15 amplified and with the help of a MEMS microphone 16 captured on the outside of the back wall 141 of the outer housing part 14 arranged and thereby acoustically to the resonance chamber 15 is coupled. The MEMS microphone 16 is part of an evaluation circuit, which is coupled with means for controlling the device function, which is not shown here in detail. It should be noted at this point that the evaluation circuit can be completely or even partially integrated into the MEMS component.

Im Falle des in 1 dargestellten Drehreglers 10 wird das Bewegungsgeräusch durch zwei in Berührungskontakt stehende, deckungsgleiche, kreisringförmige Reibflächen 142 und 132 hervorgerufen, die mit der Betätigung des Drehknopfs 11 gegeneinander verdreht werden. Die Reibflächen können beispielsweise mittels einer geeigneten Beschichtung mit einer definierten Rauhigkeit realisiert sein oder auch durch eine Oberflächenbearbeitung der Gehäuseteile 14 und 13, bei denen es sich beispielsweise um Kunststoffspritzteile handeln kann. Zur Bestimmung der Drehrichtung des Drehknopfs 11 sind die Reibflächen 142 und 132 vorteilhafterweise so beschaffen, dass je nach Drehrichtung Bewegungsgeräusche mit unterschiedlichen Frequenzspektren entstehen. In den Reibflächen 142 und 132 können alternativ oder auch zusätzlich Rasten ausgebildet sein, so dass der Drehknopf in bestimmten Winkelstellungen spürbar einrastet, was bevorzugt auch von einem entsprechenden Knacken” begleitet wird. Zum einen lässt sich diese Art von Bewegungsgeräusch besonders einfach auswerten, zum anderen vermitteln derartige Drehknöpfe dem Benutzer eine qualitativ besonders hochwertige Anmutung.In the case of in 1 illustrated rotary control 10 the movement noise is due to two in contact, congruent, annular friction surfaces 142 and 132 caused by the operation of the knob 11 be twisted against each other. The friction surfaces can be realized for example by means of a suitable coating with a defined roughness or by a surface treatment of the housing parts 14 and 13 , which may be, for example, plastic injection molded parts. To determine the direction of rotation of the knob 11 are the friction surfaces 142 and 132 advantageously designed so that depending on the direction of rotation movement noise with different frequency spectrums arise. In the friction surfaces 142 and 132 may alternatively or additionally be formed detents, so that the knob noticeably engages in certain angular positions, which is preferably accompanied by a corresponding crack ". On the one hand, this type of motion noise is particularly easy to evaluate, on the other convey such knobs to the user a high quality appearance.

Analog zum beschriebenen Drehregler ist auch ein Schieberegler darstellbar, die Reibflächen und Raster sind dann nicht ringförmig sondern abgerollt angeordnet.Analogous to the described knob is also a slider can be displayed, the friction surfaces and grid are then not ring-shaped but unrolled.

Mit Hilfe der in 2 dargestellten Ausgestaltung der Reibflächen 24 und 23 lässt sich neben der Drehrichtung sogar in gewissen Grenzen die Winkelstellung des Drehknopfs bestimmen. Die feststehende Reibfläche 24 erstreckt sich hier ebenfalls über den Umfang eines Kreises, wobei die Kreisringbreite der Reibfläche 24 je nach Drehrichtung stetig zu- bzw. abnimmt. Die mit dem Drehknopf bzw. der Welle 22 gekoppelte bewegbare Reibfläche 23 ist rechteckig und deckt lediglich ein relativ kleines Kreissegment der Reibfläche 24 ab. Dementsprechend sind die Berührungsfläche der beiden Reibflächen 24 und 23 und damit auch das Bewegungsgeräusch abhängig von der Drehstellung des Drehknopfs. Dies wird in 2 durch die Darstellung der Reibfläche 23 in unterschiedlichen Drehstellungen der Welle 22 veranschaulicht.With the help of in 2 illustrated embodiment of the friction surfaces 24 and 23 can be determined in addition to the direction of rotation even within certain limits, the angular position of the knob. The fixed friction surface 24 extends here also over the circumference of a circle, wherein the annulus width of the friction surface 24 steadily increasing or decreasing depending on the direction of rotation. The with the knob or the shaft 22 coupled movable friction surface 23 is rectangular and only covers a relatively small circle segment of the friction surface 24 from. Accordingly, the contact surface of the two friction surfaces 24 and 23 and thus also the movement noise depending on the rotational position of the knob. This will be in 2 by the representation of the friction surface 23 in different rotational positions of the shaft 22 illustrated.

Analog zum beschriebenen Drehregler ist auch ein Schieberegler darstellbar, die Reibflächen sind dann nicht ringförmig sondern abgerollt angeordnet.Analogous to the described knob is also a slider can be displayed, the friction surfaces are then not ring-shaped but unrolled.

Bei der in 3 dargestellten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Drehreglers 30 sind die mechanischen Bestandteile und das akustische MEMS-Mikrofon mit der Auswerteschaltung als getrennte Einheiten realisiert, die erst beim Zusammenbau des zu bestückenden Geräts, also beispielsweise eines Autoradios, mittels einer akustischen Brücke zu einer funktionalen Einheit zusammengefügt werden.At the in 3 illustrated embodiment of a rotary knob according to the invention 30 the mechanical components and the acoustic MEMS microphone with the evaluation circuit are realized as separate units which are joined together to form a functional unit by means of an acoustic bridge only during assembly of the device to be equipped, for example a car radio.

Der Drehknopf 31 ist hier als ein erstes Gehäuseteil realisiert, das in Form und Funktion dem inneren Gehäuseteil 13 mit der Welle 12 und dem Drehknopf 11 des in 1 dargestellten Drehreglers 10 entspricht. Das Drehknopf-Gehäuseteil 31 ist drehbar in einem weiteren Gehäuseteil 32 gelagert und umschließt mit diesem zusammen einen Resonanzraum 33. Wie im Fall des Drehreglers 10 befinden sich auf der Innenseite der geschlossenen Rückwand 321 des Gehäuseteils 32 und auf der Außenseite der geöffneten Rückwand 311 des Drehknopf-Gehäuseteils 31 Reibflächen 322 und 312 zum Erzeugen von Bewegungsgeräuschen beim Verdrehen des Drehknopf-Gehäuseteils 31.The knob 31 is realized here as a first housing part, in the form and function of the inner housing part 13 with the wave 12 and the knob 11 of in 1 illustrated rotary control 10 equivalent. The knob housing part 31 is rotatable in another housing part 32 stored and encloses with this together a resonance chamber 33 , As in the case of the rotary knob 10 are located on the inside of the closed back wall 321 of the housing part 32 and on the outside of the open back wall 311 of the knob housing part 31 friction surfaces 322 and 312 for generating movement noise during rotation of the knob housing part 31 ,

Das Gehäuseteil 32 ist in die Gehäusefront 34 des zu bedienenden Geräts, beispielsweise eines Autoradios, integriert, kann also im gleichen Herstellungsschritt gefertigt werden wie die Gehäusefront 34. Das bewegliche Drehknopf-Gehäuseteil 31 wird hier einfach in das Gehäuseteil 32 eingeclipst. Die dafür erforderlichen Rastnasen 35 sind ebenfalls in der Gehäusefront 34 ausgebildet. Diese Variante ist besonders kostengünstig und eignet sich deshalb gut für Volumenprodukte.The housing part 32 is in the housing front 34 the device to be operated, for example, a car radio integrated, so it can be made in the same manufacturing step as the front of the housing 34 , The movable knob housing part 31 here is simply in the housing part 32 clipped. The required locking lugs 35 are also in the housing front 34 educated. This variant is particularly cost-effective and is therefore well suited for volume products.

Das MEMS-Mikrofon 35 zum Erfassen der Bewegungsgeräusche des Drehknopf-Gehäuseteils 31 ist zusammen mit der Auswerteschaltung und ggf. weiteren Elektronikkomponenten des Autoradios auf einer Platine 36 im Innern des Gerätegehäuses und getrennt von den mechanischen Bestandteilen des Drehreglers 30 angeordnet. Das MEMS-Mikrofon 35 ist hier lediglich über eine akustische Brücke 37 mit dem Resonanzraum 33 verbunden, durch den die Bewegungsgeräusche des Drehknopf-Gehäuseteils 31 verstärkt werden.The MEMS microphone 35 for detecting the movement noise of the rotary knob housing part 31 is together with the evaluation circuit and possibly other electronic components of the car radio on a circuit board 36 inside the unit housing and separate from the mechanical components of the knob 30 arranged. The MEMS microphone 35 Here is just an acoustic bridge 37 with the resonance chamber 33 connected by the motion noise of the knob housing part 31 be strengthened.

Analog zum beschriebenen Drehregler ist auch ein Schieberegler darstellbar, der in den wesentlichen Komponenten vergleichbar aufgebaut ist.Analogous to the rotary knob described is also a slider can be displayed, which is constructed comparable in the essential components.

Die Funktion des MEMS-Mikrofons eines erfindungsgemäßen Reglers wird nachfolgend anhand des Blockschaltbildes der 4 näher erläutert.The function of the MEMS microphone of a controller according to the invention is described below with reference to the block diagram of 4 explained in more detail.

Die Bewegungsgeräusche des Bedienelements, also beispielsweise eines Drehknopfs oder eines Schiebers, werden mit Hilfe der Mikrofonkomponente 1 in ein analoges elektrisches Signal umgewandelt, das zunächst digitalisiert wird. Dazu wird das analoge Mikrofonsignal über einen Vorverstärker 2 einem AD-Wandler 3 zugeführt. Das digitale Ausgangssignal des AD-Wandlers 3 wird nun parallel den beiden Signalverarbeitungskomponenten 4 und 5 zugeleitet. Im hier dargestellten Ausführungsbeispiel wird mit der Signalverarbeitungskomponente 4 eine Fast Fourier Transformation des digitalen Signals berechnet, um anhand des Frequenzmusters die Drehrichtung im Falle eines Drehknopfs oder die Bewegungsrichtung im Falle eines Schiebers zu erkennen. Je nach Art des Bewegungsgeräuschs kann durch entsprechende Auswertung des Frequenzmusters auch die Bewegungsgeschwindigkeit des Bedienelements ermittelt werden. Dazu können beispielsweise definierte Frequenzmuster zum Vergleich mit den jeweils ermittelten Frequenzmustern hinterlegt sein. Im Rahmen der Auswertung können auch programmierbare Vergleichs-Frequenzmuster verwendet werden.The motion noise of the control element, so for example a knob or a slider, using the microphone component 1 converted into an analog electrical signal that is first digitized. To do this, the analog microphone signal is sent via a preamplifier 2 an AD converter 3 fed. The digital output signal of the AD converter 3 will now be parallel to the two signal processing components 4 and 5 fed. In the embodiment shown here is with the signal processing component 4 calculates a Fast Fourier Transformation of the digital signal to detect the direction of rotation in the case of a rotary knob or the direction of movement in the case of a slider based on the frequency pattern. Depending on the nature of the movement noise, the movement speed of the operating element can also be determined by appropriate evaluation of the frequency pattern. For this purpose, for example, defined frequency patterns can be stored for comparison with the respectively determined frequency patterns. Programmable comparison frequency patterns can also be used in the evaluation.

Die Signalverarbeitungskomponente 5 führt eine Klassifizierung der Signalamplituden durch, die beispielsweise im Falle eines Schiebereglers einer Bewegungsrichtungserkennung zugrunde gelegt werden kann.The signal processing component 5 performs a classification of the signal amplitudes, which can be used, for example, in the case of a slider control direction detection.

Des Weiteren kann im Rahmen der digitalen Signalverarbeitung bzw. Signalauswertung ein Abgleich vorgenommen werden, beispielsweise um einem bestimmten Drehwinkel eines Drehreglers ein bestimmtes digitales Inkrement zuzuordnen.Furthermore, in the context of digital signal processing or signal evaluation, an adjustment can be made, for example in order to assign a specific digital increment to a specific rotation angle of a rotary knob.

Die in 4 dargestellte Schaltungsanordnung 40 umfasst schließlich noch einen nicht flüchtigen Speicher 7, in dem die aktuelle Einstellung der zu regelnden Gerätefunktion beim Abschalten des Geräts abgespeichert wird. Diese Einstellung kann dann beim erneuten Einschalten des Geräts als Defaultwert für die Einstellung der zu regelnden Gerätefunktion abgerufen werden.In the 4 illustrated circuit arrangement 40 finally includes a non-volatile memory 7 , in which the current setting of the device function to be controlled is stored when the device is switched off. This setting can then be called up as the default value for the setting of the device function to be controlled when the device is switched on again.

Im hier beschriebenen Ausführungsbeispiel sind die voranstehend beschriebenen Schaltungskomponenten zur Signalverarbeitung bzw. -auswertung und Speicherung, d. h. die Komponenten 2, 3, 4, 5 und 7, in ein MEMS-Mikrofonbauelement bzw. ein der mikromechanischen Mikrofonkomponente 1 angegliedertes ASIC-Bauelement integriert. Der Zeichnungsblock 6 stellt die Ausgangspins des MEMS-Mikrofonbauelements bzw. des ASICs dar, an die ein Steuergerät (z. B. μC) zur Weiterverarbeitung der Ausgangssignale angeschlossen wird. Idealerweise kann für ein Inkrement oder ein Dekrement ein Ausgang zur Verfügung stehen, der immer dann den Digitalpegel wechselt, wenn ein Dreh- oder Schiebeschritt in der entsprechenden Richtung erkannt wurde. Diese Information kann von Ports eines μC ausgewertet werden.In the exemplary embodiment described here, the circuit components described above are for signal processing or evaluation and storage, ie the components 2 . 3 . 4 . 5 and 7 , in a MEMS microphone component or one of the micromechanical microphone component 1 integrated ASIC component integrated. The drawing block 6 represents the output pins of the MEMS microphone component or the ASIC, to which a control device (eg μC) is connected for further processing of the output signals. Ideally, an output may be available for an increment or a decrement, which always changes the digital level if a turn or a slide step has been detected in the corresponding direction. This information can be evaluated by ports of a μC.

Die Ausgangssignale können aber auch auf einen Bus mit einer bestimmten Breite (z. B. 8 Bit) ausgegeben werden, um die Richtungsanzeige über eine Zweierkomplement Kodierung zu realisieren.The output signals can also be output to a bus of a certain width (eg 8 bits) in order to realize the direction indication via a two's complement encoding.

Denkbar ist z. B. auch, dass ein Pin „Geschwindigkeitserkennung” digital die Dreh- oder Schiebeschritteincremente anzeigt, und die Richtungsanzeige separat über die Pins „Frequenzmuster” vorwärts und rückwärts erfolgt.It is conceivable z. Also, for example, a speed detection pin digitally displays the rotary or sliding increments, and the direction indicator is separately forward and reverse through the frequency pattern pins.

Claims (10)

Vorrichtung zum Regeln einer Gerätefunktion mit einem manuell bewegbaren Bedienelement (11) und mit einer Auswerteschaltung, die einerseits mit dem Bedienelement (11) und andererseits mit Mitteln zum Regeln der Gerätefunktion gekoppelt ist; dadurch gekennzeichnet, dass die Lagerung (12, 13, 14) des Bedienelements (11) so ausgestaltet ist, dass eine Bewegung des Bedienelements (11) ein Bewegungsgeräusch hervorruft, und dass die Auswerteschaltung mindestens ein MEMS(Micro Electro Mechanical Sensor)-Mikrofon (16) zum Erfassen des Bewegungsgeräuschs umfasst.Device for regulating a device function with a manually movable operating element ( 11 ) and with an evaluation circuit, on the one hand with the operating element ( 11 ) and on the other hand coupled with means for controlling the device function; characterized in that the storage ( 12 . 13 . 14 ) of the operating element ( 11 ) is configured so that a movement of the operating element ( 11 ) causes a movement noise, and that the evaluation circuit at least one MEMS (Micro Electro Mechanical Sensor) microphone ( 16 ) for detecting the movement noise. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Bedienelement (11) um einen Drehregler oder einen Schieberegler handelt.Apparatus according to claim 1, characterized in that it is in the operating element ( 11 ) is a knob or slider. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagerung (12, 13, 14) des Bedienelements (11) eine erste, feststehende Reibfläche (142) und eine zweite, mit dem Bedienelement (11) bewegbare Reibfläche (132) umfasst, und dass die beiden Reibflächen (132, 142) so zueinander angeordnet sind, dass die zweite Reibfläche (132) mit der Bewegung des Bedienelements (11) über die feststehende Reibfläche (142) schleift.Device according to one of claims 1 or 2, characterized in that the storage ( 12 . 13 . 14 ) of the operating element ( 11 ) a first, fixed friction surface ( 142 ) and a second, with the control ( 11 ) movable friction surface ( 132 ), and that the two friction surfaces ( 132 . 142 ) are arranged to one another such that the second friction surface ( 132 ) with the movement of the operating element ( 11 ) over the fixed friction surface ( 142 ) grinds. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Reibflächen so beschaffen sind, dass sich anhand des Bewegungsgeräuschs die Bewegungsrichtung des Bedienelements erkennen lässt. Apparatus according to claim 3, characterized in that the two friction surfaces are such that can be seen on the basis of the movement noise, the direction of movement of the operating element. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4 mit einem Schieberegler als Bedienelement, dadurch gekennzeichnet, dass das MEMS-Mikrofon an einem Ende der Schiebestrecke angeordnet ist, so dass sich die Bewegungsrichtung des Bedienelements erkennen lässt.Device according to one of claims 1 to 4 with a slider as the operating element, characterized in that the MEMS microphone is arranged at one end of the sliding distance, so that the direction of movement of the operating element can be seen. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Reibflächen (24, 23) so beschaffen sind, dass sich anhand des Bewegungsgeräuschs die Stellung des Bedienelements (22) abschätzen lässt.Device according to one of claims 3 to 5, characterized in that the two friction surfaces ( 24 . 23 ) are such that based on the movement noise, the position of the operating element ( 22 ) can be estimated. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass in der Lagerung des Bedienelements Rasten ausgebildet sind, so dass das Bedienelement bei Erreichen einer Rastenstellung spürbar einrastet, und dass dieses Einrasten ein entsprechendes Bewegungsgeräusch hervorruft.Device according to one of claims 1 to 6, characterized in that in the storage of the operating element detents are formed so that the operating element engages noticeably upon reaching a notch position, and that this locking causes a corresponding movement noise. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Reibflächen (132, 142) in einem Resonanzraum (15) angeordnet sind und dass das MEMS-Mikrofon (16) akustisch an den Resonanzraum (15) gekoppelt ist.Device according to one of claims 3 to 7, characterized in that the two friction surfaces ( 132 . 142 ) in a resonance chamber ( 15 ) and that the MEMS microphone ( 16 ) acoustically to the resonance space ( 15 ) is coupled. Vorrichtung (30) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagerung des Bedienelements (31) in einem Gehäuseteil (32, 34) unabhängig von der Auswerteschaltung mit dem MEMS-Mikrofon (35) realisiert ist und dass das MEMS-Mikrofon (35) lediglich über eine akustische Brücke (37) an die Lagerung des Bedienelements (31) gekoppelt ist.Contraption ( 30 ) according to one of claims 1 to 8, characterized in that the storage of the operating element ( 31 ) in a housing part ( 32 . 34 ) independent of the evaluation circuit with the MEMS microphone ( 35 ) and that the MEMS microphone ( 35 ) only via an acoustic bridge ( 37 ) to the bearing of the operating element ( 31 ) is coupled. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteschaltung (40) zumindest einen nicht flüchtigen Speicher (7) umfasst, in dem die aktuelle Einstellung der Gerätefunktion beim Abschalten des Geräts gespeichert wird, so dass diese letzte Einstellung der Gerätefunktion beim erneuten Einschalten des Geräts abrufbar ist.Device according to one of claims 1 to 9, characterized in that the evaluation circuit ( 40 ) at least one non-volatile memory ( 7 ), which stores the current setting of the device function when the device is switched off, so that this last setting of the device function can be called up when the device is switched on again.
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