CN110858110A - 具有能在电容式检测表面上移动的手动部和冗余电容电势耦合的输入设备 - Google Patents

具有能在电容式检测表面上移动的手动部和冗余电容电势耦合的输入设备 Download PDF

Info

Publication number
CN110858110A
CN110858110A CN201910740034.7A CN201910740034A CN110858110A CN 110858110 A CN110858110 A CN 110858110A CN 201910740034 A CN201910740034 A CN 201910740034A CN 110858110 A CN110858110 A CN 110858110A
Authority
CN
China
Prior art keywords
section
electrode
evaluation unit
input device
capacitive
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201910740034.7A
Other languages
English (en)
Other versions
CN110858110B (zh
Inventor
N·鲍尔
T·克勒费尔
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Preh GmbH
Original Assignee
Preh GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Preh GmbH filed Critical Preh GmbH
Publication of CN110858110A publication Critical patent/CN110858110A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN110858110B publication Critical patent/CN110858110B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03K—PULSE TECHNIQUE
    • H03K17/00—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
    • H03K17/94—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the way in which the control signals are generated
    • H03K17/965—Switches controlled by moving an element forming part of the switch
    • H03K17/975—Switches controlled by moving an element forming part of the switch using a capacitive movable element
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/03—Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
    • G06F3/041—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means
    • G06F3/044—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means by capacitive means
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/03—Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
    • G06F3/033—Pointing devices displaced or positioned by the user, e.g. mice, trackballs, pens or joysticks; Accessories therefor
    • G06F3/0354—Pointing devices displaced or positioned by the user, e.g. mice, trackballs, pens or joysticks; Accessories therefor with detection of 2D relative movements between the device, or an operating part thereof, and a plane or surface, e.g. 2D mice, trackballs, pens or pucks
    • G06F3/03547—Touch pads, in which fingers can move on a surface
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/03—Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
    • G06F3/033—Pointing devices displaced or positioned by the user, e.g. mice, trackballs, pens or joysticks; Accessories therefor
    • G06F3/0362—Pointing devices displaced or positioned by the user, e.g. mice, trackballs, pens or joysticks; Accessories therefor with detection of 1D translations or rotations of an operating part of the device, e.g. scroll wheels, sliders, knobs, rollers or belts
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/03—Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
    • G06F3/041—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means
    • G06F3/0412—Digitisers structurally integrated in a display
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03K—PULSE TECHNIQUE
    • H03K17/00—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
    • H03K17/94—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the way in which the control signals are generated
    • H03K17/945—Proximity switches
    • H03K17/955—Proximity switches using a capacitive detector
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03K—PULSE TECHNIQUE
    • H03K2217/00—Indexing scheme related to electronic switching or gating, i.e. not by contact-making or -breaking covered by H03K17/00
    • H03K2217/94—Indexing scheme related to electronic switching or gating, i.e. not by contact-making or -breaking covered by H03K17/00 characterised by the way in which the control signal is generated
    • H03K2217/94057—Rotary switches
    • H03K2217/94073—Rotary switches with capacitive detection

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Human Computer Interaction (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Position Input By Displaying (AREA)
  • Electronic Switches (AREA)

Abstract

本发明涉及一种输入设备(1)，具有：电容式检测装置(2)，该电容式检测装置的检测表面(10)形成与检测表面(10)相关联的电极(5a至5g)阵列；电子评估单元(12)，该电子评估单元与电极(5a至5g)电连接，以便借助电极(5a至5g)阵列形成相关的电测量场阵列，以采用空间分辨的方式检测对检测表面(10)的电容式影响；手动部(3)，该手动部以能沿着调节行程移动的方式设置在检测表面(10)上，以便由操作者(B)借助移动、例如通过触摸手动部(3)而执行操作输入；耦合电极组件(8)，该耦合电极组件至少部分地随同手动部(3)移动并且设置成在操作者(B)触摸手动部(3)期间与操作者电绝缘，并且设置所述手动部(3)的至少一个位置，其中借助该耦合电极组件电容式影响至少两个测量场并且检测这些影响，以便获得位置信息。

Description

具有能在电容式检测表面上移动的手动部和冗余电容电势耦 合的输入设备
技术领域
本发明涉及一种具有电容式检测装置的输入设备，其中，检测装置的检测表面均形成与该检测表面相关联的电极阵列，且其中，手动部以能移动的方式设置在由检测装置限定的检测表面上，并且检测装置构造用于检测手动部的位置。本发明还涉及一种用于电容式检测位置的相应方法。
背景技术
举例而言，电容式检测装置是电容式触摸板或电容式触摸屏。输入设备进一步具有与电极导电连接的电子评估单元，以便形成优选按时间顺序产生的相关测量电容阵列，以借助电极阵列以空间分辨的方式检测对输入表面的电容式影响。输入设备具有手动部，该手动部以能移动的方式设置在检测表面上，以便在移动手动部期间，特别是由操作者通过触摸手动地移动手动部期间，执行操作输入。手动部进一步包括耦合电极组件，以便引起对其中至少一个测量电容的可检测影响，由此能导出位置信息和/或运动信息。这种触摸板或触摸屏与以能移动的方式设置在其上的手动部的组合日益普及，因为由此产生灵活的输入能力，特别是在触摸屏中，由于手动部的灵活显示能力，能够分配各种功能和功能指令。另一方面，手动部提供习惯的触觉反馈，并且驾驶员可以在没有视线接触的情况下轻松感知。由于期望使用电容式电极结构位于旋转调节器下方并被旋转调节器覆盖的区域来检测位置，需要手动部与电容式触摸屏或触摸板之间的电容耦合。这种耦合例如通过电极设置来提供，该电极设置与抓住手动部的操作者导电接触。经证实，这种接触的产生并不可靠，这样检测手动部的位置也不可靠。
发明内容
在此背景下，需要一种同类型的输入设备，其中电容式检测装置(例如电容式触摸屏)与手动部之间的电容耦合获得改善。本发明用以达成上述目的的解决方案为根据权利要求1所述的输入设备。同样有利的用途以及用于评估位置的方法均为独立权利要求的主题。有利实施例参阅从属权利要求的主题。应当指出，权利要求中单独列出的特征可以采用技术上合理的方式任意组合并表明本发明的其他实施例。本说明书尤其是结合附图补充说明本发明的特征和具体实施方式。
本发明涉及一种输入设备，其包括电容式检测装置，在此情形下，检测装置的检测表面形成与检测表面相关联的电极阵列。这些电极例如设置在共同的平面中或设置在两个或多个平行的平面上。检测装置例如是电容式触摸板或电容式触摸屏。根据本发明，进一步设置与电极电连接、优选导电连接的电子评估单元，以便借助电极阵列形成优选按时间顺序产生并时变的相关电测量场阵列，用于以空间分辨的方式检测对检测表面的电容式影响。举例而言，该检测装置是投射式电容技术中的电容式检测装置，特别是具有自电容构型或互电容构型的电容式检测装置。在所谓的自电容构型中，每一个电极与评估单元电连接，并且在检测期间，评估单元扫描全部电极。如果测量场或测量电容受到物体从外部接近的影响，例如受到下文所述的耦合电极组件接近的影响，则这种影响被检测到并且可以基于与相关电极的单独电连接而关联到检测表面上的位置。在互电容构型中，在两个电绝缘的交叉电极结构之间的交点处产生测量场，从而产生测量电容。评估单元能够测量每一个交点的测量电容。如果相应的测量场受到物体从外部接近的影响，例如受到下文所述的耦合电极组件接近的影响，则由评估单元测量的测量电容在相关的交点处减小并被检测到，并且可以基于按行和列排列的电极结构和交点设置而关联到检测表面上的位置。
根据本发明，所述输入设备具有手动部，该手动部以能沿着调节行程移动的方式设置在检测表面上，以便由操作者在移动中特别是通过触摸手动部而执行操作输入。举例而言，该手动部是沿着与检测表面平行的方向能以平移方式支承的手动部。优选地，手动部以能围绕与检测表面垂直的旋转轴线旋转的方式支承在检测表面上，借此使输入设备有资格作为旋转调节器。
根据本发明，进一步设置耦合电极组件，该耦合电极组件至少部分地随同手动部同步移动，该手动部例如至少部分地、优选全部地紧固至基本上形成手动部的旋钮。耦合电极组件设置成在操作者触摸手动部期间与该操作者电绝缘，从而根据本发明排除了操作者与耦合电极组件之间的电荷平衡。耦合电极组件基本上由导电材料制成。耦合电极组件具有第一区段和至少一个第二区段，它们相互电连接，例如导电耦合或电容耦合。设置手动部沿着因手动部的移动性而产生的调节行程的至少一个位置，其中耦合电极组件的第一区段与阵列中的第一电极相邻设置，以便实现第一区段与第一电极之间的电容耦合，耦合电极组件的至少一个第二区段与阵列中不同于第一电极的第二电极相邻设置，以便实现第二区段与第二电极之间的电容耦合。
为了能够检测若干位置，优选分别设置能由评估单元选择性接触的多个第一电极以及能由评估单元选择性接触的多个第二电极并且它们设置成沿着手动部的调节行程的若干位置在手动部处于相应位置时能被评估单元检测到，即分别设置在从位置到位置不同的相关第一电极并且分别设置从位置到位置不同的相关第二电极来检测相应的位置。
根据本发明，评估单元构造成在第一测量步骤中产生从至少第一电极发出的第一测量场并且对第二电极施加预定的电势(electric potential)，以便借助电容耦合以及与第一区段的电连接来影响由第一电极发出的第一测量场。
根据本发明，评估单元构造成在第二测量步骤中产生从至少第二电极发出的第二测量场并且对第一电极施加预定的电势，以便借助电容耦合以及与第二区段的电连接来影响由第二电极发出的第二测量场。优选地，第一测量步骤和第二测量步骤在时间上分开，即，依序完成。
举例而言，预定的电势是地电势或接地电势或者固定电势，诸如5V、10V或12V。举例而言，预定的电势在第一电极处的测量过程中发生变化，例如，通过使用施密特触发器等。
根据本发明，电子评估单元构造成既确定对第一测量场的影响又确定对第二测量场的影响，并且分别提供相关的检测结果，即，与对第一测量场的影响相关的第一检测结果和与对第二测量场影响相关的第二检测结果。该电子评估单元进一步从第一测量结果和/或第二检测结果、优选从这两个检测结果确定手动部的位置信息和/或运动信息并且输出该信息，以例如采取控制功能或切换功能。举例而言，比较这两个检测结果，并且仅当匹配度最低时输出位置信息或运动信息。在另一种实施例中，通过第一测量结果与第二检测结果的内插来确定位置信息或运动信息。
根据本发明，这样针对至少一个位置，分别设置第一测量步骤和第二测量步骤，其中一方面，通过借助第二电极引起的电容耦合影响返回到第一电极的测量场并且检测这种影响，而且另一方面，通过借助第一电极引起的电容耦合影响返回到第二电极的测量场。这样，参考两个电容不同、优选空间上相互间隔的测量场的冗余电容式影响来进行位置检测，由此能够提高其精度和/或其可靠性。
在该过程中下，借助电极阵列的电容耦合在构思上的优势在于，在恒定且预定的条件下相应的测量场可能受到位置相关影响，从而实现更可靠的位置检测。与耦合电极导电连接到操作者的手相比，这样就能消除操作者与耦合电极之间电连接的质量取决于诸如皮肤电阻等外部条件的问题。根据本发明的解决方案，通过结构上简单的方式提高位置检测的再现性和可靠性，根据本发明的具体方式是，不仅提供第一测量结果和第二检测结果，而且通过对耦合电极组件施加空间上不同的电容来提供这两个检测结果。
由于根据本发明借助耦合电极组件对至少两个测量场进行电容式影响，并且检测这些影响，以便获得位置信息，即由相应电极产生的测量场与相应其他电极的相互影响作为位置检测的基础，可以使用多个尤其等效的检测结果来确定位置信息和/或运动信息，因此提高输入设备的功能安全性。由此，还能实现特别节省空间的输入设备设计，因为无需设置专门为影响测量场提供的附加电极。
本文描述的输入设备还可以自由放置在任何商用标准的触摸板或触摸屏上，例如具有矩形电极格栅，即电极阵列，并且在确定位置信息和/或运动信息期间不会牺牲精确度。
根据所述输入设备的优选实施例，每个位置中检测表面与第二区段之间的净距离以及检测表面与第一区段之间的净距离均小于1mm的最小距离，优选小于0.5mm，更优选小于0.1mm。根据另一种实施例，第一区段与第二区段之间的距离是最小距离的至少两倍。
根据另一种实施例，某个第二区段或全部第二区段相对于与检测表面平行的平面的表面大于第一区段相对于同一平面的表面。
根据优选实施例，在手动部的整个调节范围内，第二电极与第二区段之间形成的耦合场的电容耦合的位置相关变化相当于第一电极与第一区段之间形成的耦合场的电容耦合的变化。“相当于”是指变化的偏差不超过20％，优选10％。
优选，第二区段与第一区段经由耦合电极组件的一个或多个导体区段相互导电连接，所述一个或多个导体区段与检测表面的间隔比第一区段和第二区段更大。
根据另一种实施例，设置多个第二区段来改善耦合，这些第二区段设置成围绕构造为旋转调节器的输入设备的旋转轴线分布。
优选地，第一区段和第二区段设置在与检测表面平行的公共面(common plane)内。
在一种实施例中，除了设置用于产生测量场的第一电极之外，还对多个、优选全部第二电极施加电势。优选地，评估单元构造成根据时间上前一刻的位置检测来确定紧邻第二区段的第二电极，以便对这个确定的第二电极施加预定的电势。
进一步地，本发明还涉及根据前述实施例之一所述的输入设备在机动车辆中的用途。
本发明还涉及一种用于评估输入设备的手动部的位置的方法，具有以下步骤。在提供步骤中，提供输入设备，其具有：电容式检测装置，该电容式检测装置的检测表面形成与检测表面相关联的电极阵列；电子评估单元，该电子评估单元与电极电连接，以便借助电极阵列形成相关的电测量场阵列，以采用空间分辨的方式检测对检测表面的电容式影响；以及手动部，该手动部以能移动的方式设置在检测表面上，以便在由操作者通过触摸移动手动部期间执行操作输入。所提供的输入设备具有耦合电极组件，该耦合电极组件至少部分地随同手动部移动并且设置成在操作者触摸手动部期间与操作者电绝缘，并且设置手动部的至少一个位置，其中耦合电极组件的第一区段与阵列中的第一电极相邻设置，耦合电极组件的至少一个第二区段与第一电极电连接并且与阵列中不同于第一电极的第二电极相邻设置，以便实现第二区段与第二电极之间的电容耦合。
在第一产生与施加步骤中，借助评估单元产生从第一电极发出的第一电测量场，并且借助评估单元对第二电极施加预定的电势，以便借助电容耦合以及由耦合电极组件提供到第一区段的电连接来影响第一测量场。
在随后的第二产生与施加步骤中，借助评估单元产生从第二电极发出的第二电测量场，并且借助评估单元对第一电极施加预定的电势，以便借助电容耦合以及由耦合电极组件提供到第二区段的电连接来影响第二测量场。
在相应的产生与施加步骤期间，借助评估单元检测对第一测量场和第二测量场的相应影响，并且提供第一测量结果和第二检测结果。在确定步骤中，借助评估单元由第一测量结果和/或第二检测结果确定手动部的位置信息和/或运动信息。
在随后的评估步骤中，使用在在先的检测步骤中所得的数据来获得手动部的位置信息和/或运动信息。
通过根据本发明的解决方案，实现了相应的测量场不仅能在恒定且预定的条件下受到位置相关影响，从而实现更可靠的位置检测。与耦合电极导电连接到操作者的手相比，这样就能消除操作者与耦合电极之间电连接的质量取决于诸如皮肤电阻等外部条件的问题。通过根据本发明的解决方案，还能采用结构上简单的方式提高位置检测的再现性和可靠性，因为这依赖于由相应的电极产生的测量场与相应的其他电极的相互影响。
根据本发明，针对至少一个位置，分别设置第一测量步骤和第二测量步骤，其中一方面，通过借助第二电极引起的电容耦合影响返回到第一电极的测量场并且检测这种影响，而且另一方面，通过借助第一电极引起的电容耦合影响返回到第二电极的测量场。
优选地，沿着手动部的调节行程设置多个这样的位置，其中，分别设置在从位置到位置不同的相关第一电极并且分别设置从位置到位置不同的相关第二电极来检测相应的位置。
这样，参考两个电容不同、优选空间上相互间隔的测量场的冗余电容式影响来进行位置检测，由此能够提高其精度和/或其可靠性。总之，可以使用多个等效的检测结果来确定位置信息和/或运动信息，因此可以提高输入设备的功能安全性。由此，还能实现特别节省空间的输入设备设计，因为无需设置专门为影响测量场提供的附加电极。
本文描述的输入设备还可以自由放置在任何商用标准的触摸板或触摸屏上，例如具有矩形电极格栅，在确定位置信息和/或运动信息期间不会牺牲精确度。
根据上述方法的优选变型方案，设置时间上在施加步骤之前的选择步骤，其中，根据时间上前一刻的位置检测来确定紧邻第二区段的第二电极，以便在随后的施加步骤中，对这个确定的第二电极施加预定的电势。
附图说明
下面将参照附图对本发明予以详述。这些附图仅理解为示例性且仅表示优选实施例。图中：
图1示出根据本发明的输入设备1的一实施例的透视图；
图2示出根据本发明的输入设备1的另一实施例的俯视图；
图3示出如图2所示实施例的剖视图；
图4a示出根据本发明的自电容构型的输入设备基于图3的实施例的等效电路图；
图4b示出根据本发明的互电容构型的输入设备基于图3的实施例的等效电路图；
图5示出根据本发明的输入设备1的另一实施例的剖视图；
图6a示出根据本发明的自电容构型的输入设备基于图5的实施例的等效电路图；
图6b示出根据本发明的互电容构型的输入设备基于图5的实施例的等效电路图。
具体实施方式
图1示出根据本发明的输入设备1，其具有充当电容式检测装置2的触摸屏。检测装置2限定面向操作者B的检测表面10，手动部3以能围绕旋转轴线D旋转的方式支承在该检测表面10上，从而形成所谓的旋转调节器。电容式检测装置2具有电极5a至5g的阵列，该阵列在图中未完整绘制且未按比例绘制并且仅旨在示意性表示基本构型。电子评估单元12与电极5a至5g电连接，该电子评估单元12选择性并按时间顺序对电极分别施加电势V1，以产生相关的测量场，以便根据对这种测量场的影响，检测操作者B的触摸，或者根据相关的电极相对于手动部3的位置，检测手动部3的位置。为了影响相关的测量场，手动部3在其面向检测表面10的一侧具有耦合电极组件8，该耦合电极组件8设置成在操作者B触摸手动部3期间与该操作者B电绝缘。设置多个、特别是在手动部3的旋转调节范围内均匀分布的位置，图中示出其中每一个可能的位置，并且在这些位置中，耦合电极组件8的第一区段8a与阵列中的第一电极5a相邻设置，以便如此实现第一区段8a与第一电极5a之间的电容耦合，并且耦合电极组件的至少一个第二区段8b经由导体区段8c与第一区段8a电连接并且与阵列中不同于第一电极5a的第二电极5d相邻设置，以便实现第二区段8b与第二电极5d之间的电容耦合。在此情形下，评估单元12构造成产生从第一电极5a发出的第一测量场并且对第二电极5d施加预定的电势V0，以便借助第二电极5d与第二区段8b之间存在的电容耦合并且借助到第一区段8a的电连接8c来影响从第一电极5a发出的第一测量场。此外，评估单元12构造成产生从第二电极5d发出的第二测量场并且对第一电极5a施加预定的电势V0，以便借助第一电极5a与第一区段8a之间存在的电容耦合并且借助到第二区段8b的电连接8c来影响从第二电极5d发出的第二测量场。
电子评估单元12构造成检测对测量场相应的影响，这样就能获得关于手动部3的相应位置的双重冗余位置信息。参照如图2所示的另一种实施方式再次解释根据本发明的原理。
这与如图1所示的实施方式的基本不同之处在于，耦合电极组件8具有不仅一个而是两个第二区段8b，这两个第二区段8b经由多个导体区段8c相互导电连接并且与耦合电极组件8的第一区段8a导电连接。在此情形下，评估单元12构造成借助电势V1产生从至少第一电极5a发出的第一测量场并且对第二电极5b至5d施加预定的电势V0，以便借助第二电极5b至5e、特别是相应紧邻的第二电极5c、5d与相应第二区段8b之间存在的电容耦合并且借助连接到第一区段8a的电连接8c来影响从第一电极5a发出的第一测量场。此外，评估单元12构造成借助电势V1产生从第二电极5c、5d中一个发出的第二测量场并且对第一电极5a施加预定的电势V0，以便借助第一电极5a与第一区段8a之间存在的电容耦合并且借助连接到第二区段8b的电连接8c来影响从这个第二电极5c、5d发出的第二测量场。
电子评估单元12构造成检测相应的测量场影响，从而检测其变化，这样又能获得关于手动部3的双重冗余位置信息。
图3是与图1相关的剖视图。本图基本上用于说明全部紧固至手动部3并因此随之移动的耦合电极组件8。耦合电极组件8以净距离Δa与第一电极5a相对的第一区段8a相对于与检测区域10相关的平面的表面Fa小于第二区段8b相对于同一平面的表面Fb，从而也小于两个第二区段8b的表面Fb的总和。检测表面10与第二区段8b之间的净距离Δa和检测表面10与第一区段8a之间的净距离Δb均小于0.1mm的最小距离。由多个电导体区段8c实现耦合电极组件8的第二区段8b与第一区段8a之间的导电连接，这些电导体区段8c如表示为欧姆电阻R则通常具有损耗。检测装置2具有上方形成检测表面10的透明覆盖层2a、形成电极阵列的透明层2b以及设置在其下方的电子像素矩阵显示层2c。
图4a和图4b中示出等效电路图，根据这些等效电路图再次描述根据本发明的输入设备1的功能。这里，如图4a所示的实施方式是在由电极5a产生测量场时呈现这种自电容构型的检测装置2。该情况下，仅通过对第一电极5a施加电势V1而产生第一电测量场。同样地，完成第二电极5c与耦合电极组件8的第二区段8b之间的电容耦合，从而经由导体区段8c对第一区段8a施加电荷(charged)，以便影响仅由第一电极5a产生的测量场。在如图4b所示的实施方式中，检测装置2在由电极5a产生测量场时呈现互电容构型。也就是说，施加电势V1的第一电极5a与施加反电势E1的对电极相关联，其中，这两个电极之间形成测量场。同样地，第二电极5c与施加电势E0的对电极相关联，并且耦合电极组件8的第二区段8b耦合到这两者之间形成的场，又称耦合场。
图5示出另一种实施方式，其中有别于图1至图4b中的实施方式，耦合电极组件8并不完全而是仅部分地随同手动部3同步移动。耦合电极组件8的静止部分具有针对每个待检测位置设置、相对于检测表面10静止、基本上与检测表面10正交并相互电绝缘的多个导体区段8d，它们的一侧端面紧邻检测装置2的电极5a、5d设置，而它们的反侧端面在手动部2的相应位置紧邻地面向耦合电极组件8附接到手动部的部分。借此，在手动部3的相应位置，耦合电极组件8的静止部分8d与耦合电极组件8的活动部分8c之间均形成电容耦合15a和15b。替选地，这种电容耦合15a和15b可以通过滑动接触、即导电接触来实现。
关于检测装置4的这两种可能构型，即关于自电容构型在图6a中并关于互电容构型在图6b中示出相应的等效电路图，它们与图4a和图4b的等效电路图的区别在于仅由电容耦合15a和15b以及附加电容C11和C01组成。

Claims (14)

1.一种输入设备(1)，包括：
电容式检测装置(2)，所述电容式检测装置(2)的检测表面(10)形成与所述检测表面(10)相关联的电极(5a至5g)阵列；
电子评估单元(12)，所述电子评估单元(12)与所述电极(5a至5g)电连接，以便借助所述电极(5a至5g)阵列形成相关的电测量场阵列，以采用空间分辨的方式检测对所述检测表面(10)的电容式影响；
手动部(3)，所述手动部以能够沿着调节行程移动的方式设置在所述检测表面(10)上，以便由操作者(B)借助移动来执行操作输入，例如通过触摸所述手动部(3)而执行操作输入；
耦合电极组件(8)，所述耦合电极组件(8)至少部分地随同所述手动部(3)移动并且设置成在所述操作者(B)触摸所述手动部(3)期间与所述操作者电绝缘，并且设置所述手动部(3)的至少一个位置，其中所述耦合电极组件(8)的第一区段(8a)与阵列中的第一电极(5a)相邻设置，以便实现所述第一区段(8a)与所述第一电极(5a)之间的电容耦合，所述耦合电极组件(8)的至少一个第二区段(8b)与所述第一区段(8a)电连接并且与阵列中不同于所述第一电极(5a)的第二电极(5c、5d)相邻设置，以便实现所述第二区段(8b)与所述第二电极(5c、5d)之间的电容耦合，
其中，所述评估单元(12)构造成在第一测量步骤中产生从至少所述第一电极(5a)发出的第一测量场并且对所述第二电极(5c、5d)施加预定的电势(V0)，以借助电容耦合以及由所述耦合电极组件(8)提供到所述第一区段(8a)的电连接来影响所述第一测量场；
其中，所述评估单元(12)构造成在第二测量步骤中产生从所述第二电极(5c、5d)发出的第二测量场并且对所述第一电极(5a)施加预定的电势(V0)，以借助电容耦合以及由所述耦合电极组件(8)提供到所述第二区段(8b)的电连接来影响所述第二测量场；
其中，所述电子评估单元(12)进一步设置成确定对所述第一测量场的影响以及对所述第二测量场的影响并将该影响关联到第一检测结果和第二检测结果，并且从所述第一检测结果和/或第二检测结果获得并输出所述手动部(3)的位置信息和/或运动信息。
2.根据前述权利要求所述的输入设备(1)，其中，所述检测表面(10)与所述第二区段(8b)之间的距离(Δb)和所述检测表面(10)与所述第一区段(8a)之间的距离(Δa)均小于1mm的最小距离，优选小于0.5mm，更优选小于0.1mm。
3.根据前述权利要求所述的输入设备(1)，其中，所述第一区段(8a)与所述第二区段(8b)之间在与所述检测表面(10)正交的方向上的距离至少是所述最小距离的两倍。
4.根据前述权利要求中任一项所述的输入设备(1)，其中，相对于与所述检测表面(10)平行的平面，某第二区段(8b)或全部第二区段(8b)具有表面(Fb)，该表面(Fb)大于所述第一区段(8a)相对于同一平面的表面(Fa)。
5.根据前述权利要求中任一项所述的输入设备(1)，其中，所述第二区段(8b)与所述第一区段(8a)经由所述耦合电极组件(8)的一个或多个导体区段(8c)电连接，所述一个或多个导体区段(8c)与所述检测表面(10)的间隔比所述第一区段(8a)和所述第二区段(8b)更大。
6.根据前述权利要求中任一项所述的输入设备(1)，其中，所述手动部以能够绕与所述检测表面(10)正交的旋转轴线(10)移动的方式安装在所述检测表面(10)上。
7.根据前述权利要求所述的输入设备(1)，其中，设置绕所述旋转轴线(D)分布的多个第二区段(8b)。
8.根据前述权利要求中任一项所述的输入设备(1)，其中，所述第一区段(8a)和所述第二区段(8b)设置在与所述检测表面(10)平行的公共面内。
9.根据前述权利要求中任一项所述的输入设备(1)，其中，所述评估单元(12)构造成根据时间上前一刻的位置检测来确定最紧邻所述第二区段(8b)的第二电极(5c、5d)，以便对该确定的第二电极(5c、5d)施加预定的电势(V0)。
10.根据前述权利要求中任一项所述的输入设备(1)，其中，分别设置能由评估单元(12)选择性接触的多个第一电极(5a)以及能由评估单元(12)选择性接触的多个第二电极(5c、5d)，并且它们设置成使得在所述手动部(3)处于相应位置时，沿着所述手动部(3)的调节行程的若干位置能被所述评估单元(12)检测。
11.根据前述权利要求中任一项所述的输入设备(1)，其中，所述电容式检测装置(2)是触摸板或触摸屏。
12.一种根据前述权利要求中任一项所述的输入设备(1)在机动车辆中的用途。
13.一种用于评估输入设备(1)的手动部(3)的位置的方法，包括以下步骤：
提供输入设备(1)，所述输入设备(1)具有：电容式检测装置(2)，所述电容式检测装置(2)的检测表面(10)形成与所述检测表面(10)相关联的电极(5a至5g)阵列；电子评估单元(12)，所述电子评估单元(12)与电极(5a至5g)电连接，以借助电极(5a至5g)阵列形成相关的电测量场阵列，以采用空间分辨的方式检测对检测表面(10)的电容式影响；以及手动部(3)，所述手动部以能沿着调节行程移动的方式设置在检测表面(10)上，以便在由操作者(B)特别是通过触摸移动手动部(3)期间执行操作输入；耦合电极组件(8)，所述耦合电极组件至少部分地随同所述手动部(3)移动并且设置成在所述操作者(B)触摸所述手动部(3)期间与所述操作者电绝缘，并且设置所述手动部(3)的至少一个位置，其中所述耦合电极组件(8)的第一区段(8a)与阵列中的第一电极(5a)相邻设置，以便实现所述第一区段(8a)与所述第一电极(5a)之间的电容耦合，所述耦合电极组件(8)的至少一个第二区段(8b)与所述第一区段(8a)电连接并且与阵列中不同于所述第一电极(5a)的第二电极(5c、5d)相邻设置，以便实现所述第二区段(8b)与所述第二电极(5c、5d)之间的电容耦合；
在第一测量步骤中，借助所述评估单元(12)产生从所述第一电极(5a)发出的第一电测量场，并且借助所述评估单元(12)对所述第二电极(5c、5d)施加预定的电势(V0)，以便借助电容耦合以及由所述耦合电极组件(8)提供到所述第一区段(8a)的电连接来影响所述第一测量场；
在第二测量步骤中，借助所述评估单元(12)产生从所述第二电极(5c、5d)发出的第二电测量场，并且借助所述评估单元(12)对所述第一电极(5a)施加预定的电势(V0)，以便借助电容耦合以及由所述耦合电极组件(8)提供到所述第二区段(8b)的电连接来影响所述第二测量场；
借助所述评估单元(12)确定对所述第一测量场的影响以及对所述第二测量场的影响，并且提供相关的第一测量结果和第二检测结果；
借助所述评估单元(12)从所述第一测量结果和/或所述第二检测结果确定所述手动部(3)的位置信息和/或运动信息。
14.根据前述权利要求所述的方法，包括对于应用在时间上直接在先的选择步骤，其中，根据在时间上直接在先的位置检测来确定最紧邻所述第二区段(8b)的第二电极(5c、5d)，以便在随后的施加步骤中，对该确定的第二电极(5c、5d)施加预定的电势(V0)。
CN201910740034.7A 2018-08-23 2019-08-12 具有能在电容式检测表面上移动的手动部和冗余电容电势耦合的输入设备 Active CN110858110B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102018120576.7 2018-08-23
DE102018120576.7A DE102018120576B3 (de) 2018-08-23 2018-08-23 Eingabevorrichtung mit beweglicher Handhabe auf kapazitiver Detektionsfläche und redundanter kapazitiver Potenzialeinkopplung

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN110858110A true CN110858110A (zh) 2020-03-03
CN110858110B CN110858110B (zh) 2023-05-23

Family

ID=69148833

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201910740034.7A Active CN110858110B (zh) 2018-08-23 2019-08-12 具有能在电容式检测表面上移动的手动部和冗余电容电势耦合的输入设备

Country Status (3)

Country Link
US (1) US10775950B2 (zh)
CN (1) CN110858110B (zh)
DE (1) DE102018120576B3 (zh)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102020001780A1 (de) * 2020-03-18 2021-09-23 Kostal Automobil Elektrik Gmbh & Co. Kg Drehstelleranordnung
EP3936983A1 (en) 2020-07-06 2022-01-12 Advanced Silicon SA System for detecting a clicked state and an unclicked state of a button for capacitive touch device
US11416089B2 (en) 2020-07-20 2022-08-16 Himax Technologies Limited Knob device applicable to touch panel
JP2022110503A (ja) * 2021-01-18 2022-07-29 株式会社ジャパンディスプレイ 入力検出システム
US11209919B1 (en) * 2021-03-03 2021-12-28 Himax Technologies Limited Knob device applicable to touch panel

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2010089206A1 (de) * 2009-02-06 2010-08-12 Preh Gmbh Kapazitiver berührungssensor
US20120081328A1 (en) * 2009-06-24 2012-04-05 Thomas Kandziora Electrode arrangement for display device
CN102713811A (zh) * 2009-08-21 2012-10-03 苹果公司 用于电容感测的方法和装置
CN102859477A (zh) * 2010-04-16 2013-01-02 微晶片科技德国第二公司 Tft显示器、oled接口及用于在安置于显示器上游的空间区域中检测边沿的空间位置的方法
WO2014009206A1 (de) * 2012-07-09 2014-01-16 Preh Gmbh Berührungsempfindliche bedieneinheit mit rotierender berührschicht
CN108432138A (zh) * 2016-05-04 2018-08-21 普瑞有限公司 具有根据电容式测量的操作力进行的功能触发或控制和通过电容式触摸检测进行的适配的输入装置

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102011007112A1 (de) * 2011-04-11 2012-10-11 E.G.O. Elektro-Gerätebau GmbH Bedieneinrichtung für ein Elektrogerät
DE102015118083A1 (de) * 2015-10-23 2017-04-27 Miele & Cie. Kg Verfahren und Drehwinkelsensor zum Messen einer Winkelstellung einer drehbaren Gebereinheit
EP3822753B1 (de) * 2017-01-25 2022-10-26 Behr-Hella Thermocontrol GmbH Bedienvorrichtung für ein kraftfahrzeug

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2010089206A1 (de) * 2009-02-06 2010-08-12 Preh Gmbh Kapazitiver berührungssensor
CN102265517A (zh) * 2009-02-06 2011-11-30 普瑞有限公司 电容接触式传感器
US20120081328A1 (en) * 2009-06-24 2012-04-05 Thomas Kandziora Electrode arrangement for display device
CN102713811A (zh) * 2009-08-21 2012-10-03 苹果公司 用于电容感测的方法和装置
CN102859477A (zh) * 2010-04-16 2013-01-02 微晶片科技德国第二公司 Tft显示器、oled接口及用于在安置于显示器上游的空间区域中检测边沿的空间位置的方法
WO2014009206A1 (de) * 2012-07-09 2014-01-16 Preh Gmbh Berührungsempfindliche bedieneinheit mit rotierender berührschicht
CN108432138A (zh) * 2016-05-04 2018-08-21 普瑞有限公司 具有根据电容式测量的操作力进行的功能触发或控制和通过电容式触摸检测进行的适配的输入装置

Also Published As

Publication number Publication date
DE102018120576B3 (de) 2020-01-30
US10775950B2 (en) 2020-09-15
US20200064951A1 (en) 2020-02-27
CN110858110B (zh) 2023-05-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN110858110B (zh) 具有能在电容式检测表面上移动的手动部和冗余电容电势耦合的输入设备
US10754451B2 (en) Operating device for a motor vehicle
CN108351664B (zh) 包括致动元件和旋转调节器的操作装置
CN102804114B (zh) 用于显示装置的电极装置
US8487901B2 (en) Display device
US9690397B2 (en) System and method for detecting an active pen with a matrix sensor
JP4848457B2 (ja) 静電容量センサ、位置センサ
EP1298803A2 (en) Multiple input proximity detector and touchpad system
WO2015047801A1 (en) Matrix sensor for image touch sensing
JP2014503888A (ja) 線形投影型単層容量センサ
CN111527471B (zh) 具有可在电容探测面上移动的手柄和电容耦合装置的输入设备
CN108432138B (zh) 具有根据电容式测量的操作力进行的功能触发或控制和通过电容式触摸检测进行的适配的输入装置
CN113544632A (zh) 力感测触控面板
CN103329078A (zh) 操作装置
US20120229415A1 (en) System and method for determining user input and interference on an input device
WO2013128981A1 (ja) タッチセンサ付携帯型装置及び表示装置
US20100141604A1 (en) Resistive multi touch screen
US11861083B2 (en) Input device having a movable handle on a capacitive detection surface and having capacitive coupling apparatuses
US9891757B2 (en) Elastive sensing
US11816276B2 (en) Input device with movable handle on capacitive detection surface and capacitive coupling devices
CN211015436U (zh) 具有电容检测装置的输入设备
CN109845109A (zh) 具有致动部件和用于确定致动部件的位置参数的磁性测量场的输入设备
KR20140127531A (ko) 정전식 터치 모듈 검사 장치 및 검사 방법
JP6894984B2 (ja) 静電センサ
WO2023203358A1 (en) Control input device for a capacitive touch screen

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant