DE10022450A1 - Bedieneinheit - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Bedieneinheit zur Steuerung eines Zeigers auf einer Anzeigeeinheit einer Computereinheit. Die Bedieneinheit besteht aus einer Oberschale und einer Unterschale, wobei die Bedieneinheit fest mit ihrer Arbeitsumgebung verbunden ist. In der Unterschale ist eine Sensoreneinheit, bestehend aus mehreren Sensoren, angeordnet, welche die auf die Bedieneinheit ausgeübte Kraft nach Richtung und Betrag erfassen. Eine Steuereinheit wertet die Signale der Sensoren aus und leitet diese an die Computereinheit weiter.
Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Bedieneinheit, insbesondere auf eine
Bedieneinheit für Multimedia-Komponenten in einem Kraftfahrzeug. Die
erfindungsgemäße Bedieneinheit dient zur Eingabe von Daten und zur Auswahl
von Aktionen auf grafisch orientierten Computer-Anzeigeeinheiten.
Verschiedenartige Eingabeeinheiten für Computer-Anzeigeeinheiten sind
bekannt. So ist beispielsweise eine Standard-Mouse als Eingabeeinheit weithin
bekannt. Hierbei wird ein Körper mit der Hand auf einer ebenen Fläche bewegt.
Auf dem Bildschirm wird äquivalent dazu ein Zeiger bewegt. Mit diesem Zeiger
kann durch Betätigen einer Taste am Mouse-Körper eine Funktion aktiviert
werden, auf die der Zeiger gerade zeigt oder eine Dateneingabe durchgeführt
werden. Die Bewegung auf der Fläche wird über eine Erfassung der
Wegstrecke, welcher der Mouse-Körper über die ebene Fläche zurücklegt,
ermittelt und in eine Bewegung auf dem zugehörigen Benutzerinterface
visuallisiert. Nachteilig hierbei ist aber, daß für die Bewegung des Mouse-
Körpers ein gewisser Platzbedarf vorhanden sein muß, sowie eine ebene
Unterlagen, auf welcher die Bewegung durchgeführt wird. Derartige
Eingabeeinheiten - Mouse - sind insbesondere verschmutzungs- und
beschädigungsanfällig. Eine taktile Rückmeldung ist nicht vorgesehen. Im
weiteren ist eine schlechte bzw. eingeschränkte Bedienbarkeit in bewegter
Umgebung, wie beispielsweise in Bahn, Flugzeug oder Auto, nachteilig.
Eine weitere Eingabemöglichkeit stellt ein sogenannter Joystick dar. Hierbei
handelt es sich um einen Stab, welcher an einem Körper derart befestigt ist,
daß er in alle Richtungen, in zwei oder drei Ebenen, bewegt werden kann. Die
Bewegungsrichtung des Joysticks wird in eine Bewegung eines Zeigers auf
dem Bildschirm eines Computers umgesetzt. Zusätzliche Tasten am Joystick
erlauben eine Handhabung wie bei der Mouse. Nachteilig hierbei ist, daß
zumeist eine unergonomische Handhaltung für die Eingabe dem Benutzer
aufgezwungen wird und eine mechanisch aufwendige Realisierung hinter einem
Joystick liegt. Im weiteren stellen derartige Joysticks keine Rückmeldung über
die Eingabe dar.
Weiterhin ist ein sogenanntes Cursorkreuz bekannt. Die Steuerung des Zeigers
wird durch vier kreuzförmig angeordnete Tasten durchgeführt. Die Richtung des
Zeigers auf dem Bildschirm eines Computers wird anhand der
Tastendrucklänge auf dem Cursorkreuz realisiert. Nachteilig hierbei ist, daß
keine analoge Eingabe vorhanden ist. Die Bewegung erfolgt zumeist ruckartig.
Im weiteren ist eine unergonomische Ausgestaltung in Verbindung mit der
Zeigerbewegung vorhanden.
Weiterhin ist ein sogenannter Trackball bekannt. Hierbei wird die Bewegung
des Zeigers auf dem Bildschirm des Computermonitors durch das Drehen an
einem Ball hervorgerufen. Bei einem Trackball handelt es sich um analoge
Eingaben in sämtliche vorhandene Richtungen, jedoch nur zweidimensional.
Nachteilig ist jedoch die Handhabung, da ein Nachgreifen für größere
Bewegungen zwangsmäßig erfolgen muß. Ohne Nachgreifen am Trackball sind
nur kleine Bewegungen des Zeigers realisierbar. Weiter nachteilig ist, daß ein
Trackball eine offene mechanische Umsetzung benötigt, sowie sehr
verschmutzungsanfällig ist. Im weiteren ist nur eine eingeschränkte Bedienung
in bewegter Umgebung, wie in Bahn. Auto, Schiff, Bus oder Flugzeug usw.
vorhanden.
Eine weitere bekannte Technologie für Bedieneinheiten ist ein sogenannter
Touchscreen. Hierbei wird über Positionsaufnehmer auf einem Display die
Position eines Fingers oder eines Stiftes ausgewertet und zur Positionierung
oder Bewegung des Stiftzeigers benutzt. Hierbei erfolgt ein direkter
Zusammenhang zwischen der Position des Eingabemediums mit der
angezeigten Information. Nachteilig ist aber, daß das Eingabemedium,
insbesondere die Hand, zumeist einen Teil der Information auf dem Bildschirm
verdeckt. Im weiteren ist durch die Eingabe über den Touchscreen zumeist eine
Gefährdung der Oberfläche gegeben, etwa durch unsachgemäße Bedienung
des Gerätes. Außerdem neigt eine derartige Technologie zur Verschmutzung.
Im weiteren ist für die Ergonomie stets ein Kompromiß zu machen: Entweder ist
die Benutzung optimal für die Eingabe, dann ist aber stets für die visuelle
Aufnahme der Daten ein schlechter Blickwinkel vorhanden, oder der
Touchscreen ist für die Augen optimal angeordnet, dann ist es zumeist
ergonomisch schlecht, diesen mit der Hand zu bedienen. Letztlich ist diese
Technologie sehr teuer.
Aus DE-A-41 20 975 ist eine weitere Bedieneinheit für ein Kraftfahrzeug
bekannt. Bei dieser Bedieneinheit handelt es sich um eine Bedienvorrichtung
für multifunktionale Anzeigen in einem Kraftfahrzeug. Die Bedienvorrichtung ist
am Armaturenbrett oder an der Mittelkonsole befestigt und weist eine nach
oben kalottenförmig gewölbte Handauflage mit eingearbeiteten Griffmulden für
die Finger auf. In den Griffmulden sind Tasten zur Bedienung der
Bedienvorrichtung angeordnet. Nachteilig bei einer derartigen Anordnung ist,
daß moderne Bedienkonzepte, welche beispielsweise bei einer Menüsteuerung
notwendig sind, nicht funktional erfaßt werden.
Aus DE-A-195 08 952 ist eine Schalteinrichtung zum Betätigen mehrerer
Antriebsorgane bekannt. Diese Schalteinrichtung weist ein erstes
Schaltelement oder eine Gruppe von Schaltelementen, die im vorderen Bereich
des Gehäuses angeordnet sind, auf. Mit diesen Schaltelementen werden
selektive Antriebsorgane betätigt. Im weiteren ist ein zweites Schaltelement
angeordnet, um unter den vom ersten Schaltelementen betätigen
Antriebsorganen umschalten zu können. Das erste Schaltelement bzw. die
Gruppe von Schaltelementen sind mit den Fingern einer Hand einer
Bedienungsperson betätigbar während das zweite Schaltelement mit der
Handfläche betätigbar ist. Auch diese Schaltvorrichtung ist nicht für die
Bedienung von Multimediakomponenten und zugehörigen Menüfunktionen
geeignet.
Aus DE-A-44 33 573 ist ein Handschalthebel zum Steuern einer Vielzahl von
Funktionen an einem Nutzfahrzeug bekannt. Der Handschalthebel weist ein
Griffteil und einen Träger für die zur Steuerung der verschiedenen Funktionen
benötigten Schaltelemente auf. Diese Schaltelemente befinden sich in
Reichweite des Daumens der den Handschalthebel erfassenden Hand. Der
Schalthebel ist in seinem freien Endbereich in einen Griffteil mit einer
Auflagefläche für die Hand ausgestaltet, die das Abwälzen der Handfläche
unterstützt und in einem vom Daumen beim Wälzen der Handfläche auf der
Ablagefläche überstrichenen Bereich Schalter anordnet. Auch dieser
Handschalthebel ist nicht ergonomisch auf die Betätigung von Menükonzepten
in Multimediakomponenten in einem Kraftfahrzeug ausgestaltet.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Eingabeeinheit zu schaffen, welche
kostengünstig produzierbar und wartbar ist und den ergonomischen
Anforderungen eines Computereingabemediums bezüglich Handhaltung,
Position und Ergonomie erfüllt. Im weiteren ist es Aufgabe, daß die
Bedieneinheit auch in bewegten Umgebungen, wie Auto, Bahn, Schiff, Omnibus
oder Flugzeug usw. eindeutig bedienbar ist, ohne ungewollte Bewegungen
hervorzurufen.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmaie des Anspruches 1 gelöst. Weitere
vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich anhand der
abhängigen Ansprüche sowie der weiteren Beschreibung.
Die erfindungsgemäße Bedieneinheit ist fest mit ihrer Arbeitsumgebung
verbunden. Hierzu ist sie beispielsweise fest im Armaturenbrett oder in der
Armlehne eines Kraftfahrzeuges integriert. Die Bedieneinheit weist eine
ergonomische, insbesondere für die Hand ergonomisch geformte Bauweise auf.
Im weiteren weist sie verschiedene Sensoren für Eingaben auf. In der
Bedieneinheit sind weitere Sensoren angeordnet, über welche eine auf die
Bedieneinheit ausgeübte Kraft, welche von einem Nutzer mit seiner Hand
ausgeübt wird, erkannt und ausgewertet wird. Hierbei wird die Richtung der
Kraft, sowie die Kraft selbst, ausgewertet und in eine Bewegung eines Zeigers
auf einem zugehörigen Bildschirm einer Computereinheit umgesetzt. Im
weiteren ist in der Bedieneinheit eine Steuereinheit angeordnet. Diese
Steuereinheit wertet die Daten der Sensoren der Bedieneinheit, welche zur
Detektion der Kraft, welche von einem Nutzer auf die Bedieneinheit ausgeübt
wird, angeordnet sind, aus. Im weiteren ist ein Aktuator vorgesehen, über
welchen eine Rückmeldung an den Benutzer möglich ist. Dies bedeutet, daß
die Steuereinheit über den Aktuator Vibrationen oder Impulse an die Hand und
somit an die Sensorik des Bedieners leiten kann.
Die weitere Funktionalität der Bedieneinheit, sowie deren Aufbau, wird im
weiteren anhand eines konkreten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Die
Bedieneinheit ist im Ausführungsbeispiel als Bedieneinheit in einem
Kraftfahrzeug für eine dort installierte Multimediakomponente ausgeführt.
Es zeigt:
Fig. 1 eine Draufsicht auf eine erfindungsgemäße Bedieneinheit;
Fig. 2 eine Seitenansicht der Bedieneinheit;
Fig. 3 einen schematischen funktionellen Aufbau der Bedieneinheit.
Die Bedieneinheit 1 besteht aus einer Oberschale 2 und einer Unterschale 5. In
der Oberschale 2 sind die Sensoren 3 und 4 eingearbeitet. Die Oberschale 2 ist
mit der Unterschale 5 fest verbunden. Die Unterschale 5 weist mechanische
Einrichtungen auf, um die Bedieneinheit 1 in einem Kraftfahrzeug zu fixieren.
Die Oberschale 2 der Bedieneinheit 1 ist über eine Sensoreneinheit 6 mit der
Unterschale 5 verbunden. Diese Verbindung ermöglicht es, daß eine Kraft auf
die Oberschale 2 gegenüber der Unterschale 5 ausgeübt werden kann und von
der Sensoreneinheit 6 erfaßt wird.
Die Sensoreneinheit 6 besteht aus den Sensoren 6a, 6b, 6c, 6d. Bei diesen
Sensoren handelt es sich um Druck- bzw. Kraftaufnahmesensoren. Die
Sensoren 6a, 6b, 6c, 6d sind in der Bedieneinheit 1 derart angeordnet, daß bei
Ausübung einer Kraft auf die Bedieneinheit 1 diese Kraft von den Sensoren 6a,
6b, 6c, 6d detektiert wird. Die Bedieneinheit 1 ist bei ihrer Funktionsauslegung
jedoch derart konstruiert, daß ein Nutzer die Bedieneinheit mit einer Hand,
welche er auf die Oberschale 2 auflegt, bedient. Der Nutzer übt dann mit seiner
Hand, wie bei einer herkömmlichen und bekannten Computer-Mouse Kraft auf
die Bedieneinheit 1 aus, um diese zu bewegen. Die Bedieneinheit 1 ist aber mit
der Umgebung - Einbauumgebung fest verbunden, so daß die Kraft, welche
der Nutzer gegen die Bedieneinheit 1 aufwendet, von der Sensoreneinheit 6,
von den Sensoren 6a, 6b, 6c, 6d, detektiert wird.
Im weiteren ist in der Bedieneinheit 1 eine Steuereinheit 8, mit welcher die
Sensoreneinheit 6 nebst Sensoren 6a, 6b, 6c, 6d verbunden ist, angeordnet.
Bei Ausübung einer Kraft auf die Bedieneinheit 1, wird diese Kraft von den
Sensoren 6a, 6b, 6c, 6d detektiert. Die Steuereinheit 8 wertet die Signale der
Sensoren 6a, 6b, 6c, 6d aus. Die Steuereinheit 8 errechnet anhand der von den
Sensoren 6a, 6b, 6c, 6d detektierten Kraft die Richtung der Kraft - in einer 360°
Richtung zum Einbauort der Bedieneinheit 1.
Durch die Sensoren 6a, 6b, 6c, 6d und die Steuereinheit 8 wird diese Kraft
analysiert und ausgewertet. Die Steuereinheit 8 analysiert die einwirkende Kraft
nach Kraftrichtung und Kraft und übermittelt diese Daten an eine
angeschlossene Computereinheit, welche diese Daten in eine Bewegung eines
Zeigers auf dem Bildschirm der Computereinheit umsetzt. Auf diese Weise ist
es möglich, mittels der Bedieneinheit 1 einen Mousezeiger über eine Computer-
Anzeigeeinheit zu steuern.
Die Richtung der auf die Bedieneinheit 1 einwirkenden Kraft wird durch
Anordnung der Sensoren 6a, 6b, 6c, 6d und der Steuereinheit 8 in Grad in
einem Winkelbereich von mindestens 360° Genauigkeit erfaßt. Die Intensität
der von der Hand eines Nutzers auf die Bedieneinheit 1 ausgeübten Kraft wird
ebenfalls durch die Sensoren 6a, 6b, 6c, 6d erfaßt und von der Steuereinheit 8
ausgewertet. Die von der Steuereinheit 8 ermittelten Daten überträgt diese über
ein Interface 7, welches als Sende-Empfangseinheit ausgestaltet ist, an einen
angeschlossenen Computer. Dort wird anhand der übermittelten Daten die
Bewegung eines Zeigers auf einem Bildschirm, welcher an den Computer
angeschlossen ist, dargestellt.
Die Geschwindigkeit, mit welcher sich der Zeiger auf dem Bildschirm bewegt,
wird anhand der vom Nutzer auf die Bedieneinheit 1 ausgeübten Kraft ermittelt.
Je stärker die Krafteinwirkung auf die Bedieneinheit 1 ist, desto schneller
bewegt sich der Zeiger über den Bildschirm. Die Richtung der Bewegung des
Zeigers über den Bildschirm wird durch die Kraftrichtung, wie oben
beschrieben, welche der Nutzer auf die Bedieneinheit 1 ausübt, bestimmt.
Der Einbau der Bedieneinheit 1 bzw. die Fixierung der Bedieneinheit 1 im
Kraftfahrzeug hat in der Weise zu erfolgen, daß diese in ergonomischer Weise
für einen Nutzer erfolgt.
An der Innenseite der Oberschale 2 der Bedieneinheit 1 sind die Sensoren 3. 4
angeordnet. Diese Sensoren 3, 4 sind unterhalb der Oberschale 2 angeordnet
und befinden sich an der Stelle, an der sich üblicherweise Tasten einer
handelsüblichen Computer-Mouse befinden. Diese Sensoren 3, 4 dienen als
Eingabe- bzw. Eingabebestätigungstasten. Dies bedeutet, daß durch Druck auf
die Sensoren 3. 4 mit dem Finger eine Funktion, wie bei einer Computer-
Mouse, ausgelöst wird - bei den Sonsoren 3, 4 handelt es sich um
Drucksensoren. Die Steuereinheit 8 überwacht diese Sensoren 3, 4 und leitet
diese Signale über das Interface 7 an die angeschlossene Computereinheit,
welche die dortigen weiteren Maßnahmen veranlaßt. Zugleich erfaßt die
Steuereinheit 8, wenn eine Kraft auf einen der Sensoren 3, 4 ausgeübt wird und
berücksichtigt diese ausgeübte Kraft auf einer der Sensoren 3, 4 bei der
Berechnung der Kraft in Richtung und Betrag, welche von den Sensoren 6a, 6b,
6c, 6d erfaßt wird. Somit kann eine ungewollte Beeinflussung der
Bewegungssteuerung des Zeigers auf dem Bildschirm der Computereinheit
durch Betätigung eines der Sensoren 3, 4 vermieden werden.
Die Anzahl derartiger Sensoren 3, 4 ist beliebig erweiterbar, so daß in einer
weiteren Ausgestaltung der Erfindung für jeden Finger einer Bedienhand ein
Sensor angeordnet ist. Auf diese Weise ist es möglich, ohne großen Aufwand
die Bedieneinheit 1 auf fünf Funktionstasten, welche über die Sensoren in
beschriebener Weise realisiert sind, zu erweitern.
Die Steuereinheit 8 ist in der Weise ausgestaltet, daß sie die Signale der
Sensoren 6a, 6b, 6c, 6d derart auswertet, daß adaptiv, je nach mechanischer
Umwelt- bzw. Umgebungsbelatung, die Aktivierungsschwelle angepaßt wird.
Bei starken Rüttelbewegungen, welche beispielsweise in bewegter Umgebung
entstehen, kommt es sonst zu Fehlauslösungen und Fehleingaben. Wird die
Eingabeschwelle adaptiv angepaßt, so werden über die Steuereinheit 8 die
Bewegungen, welche in einem bewegten Objekt, wie in einem Kraftfahrzeug
oder Flugzeug ohne Einwirkung eines Nutzers, alleinig durch die
Rüttelbewegung im bewegten Objekt, kompensiert. Über eine stochastische
Signalauswertung der Signale der Sensoren 6a, 6b, 6c, 6d, werden die durch
die mechanische Trägheit des Körper der Bedieneinheit 1 hervorgerufenen
Störungen durch eine Anhebung des Schwellpegels adaptiv eliminiert.
Die Unterbindung bzw. der Ausgleich der mechanischen Umwelteinflüsse, wie
Stoßbelastung bei unebenen Fahrbahnen, Fliehkräfte bei Kurvenfahrten oder
das eigentliche Rütteln des Fahrzeugs selbst bei Geradeauslauf erfolgt durch
folgende Maßnahmen:
Das sogenannte mechanische Rauschen wird durch die Anhebung der
Auswerteschwelle ausgeglichen. Hierbei werden Signale, die durch kleine
Bewegungen der Mouse hervorgerufen werden, ausgeblendet. Das
Grundsignal, welches über die Senoren 6a, 6b, 6c, 6d von der Steuereinheit 8
ständig überwacht wird wird statistisch bewertet. Wird dieses Signal größer
durch Unebenheiten der Fahrbahn, so hebt die Steuereinheit 8 die
Aktivierungslevels an, damit keine fehlerhaften Auslösungen erfolgen. Die
aufzuwendende Aktivierungskraft für den Nutzer wird entsprechend größer, was
dem Nutzer allerdings auch in einer "bewegten" Umgebung, wie in der Bahn, in
einem Kraftfahrzeug, einem Flugzeug usw. ein sicheres Gefühl für die
Bedienung gibt.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung wertet die Impulslängen
aus. Hierbei wird ähnlich wie bei elektromechanischen Tasten vorgegangen. Es
wird davon ausgegangen, daß bereits eine Krafteinwirkung auf die Sensoren
6a, 6b, 6c, 6d, welche durch die Steuereinheit 8 erfaßt wird, ansteht, ehe sich
der Zeiger auf dem Bildschirm der Anzeigeeinheit bewegt. Im Gegensatz zu
einer Tasteneingabe, bei deren Betätigung ein Nutzer eine sofortige Reaktion
erwartet, auch bei kurzzeitigem Betätigen, kann vorliegend das Bewegen des
Zeigers in eine bestimmte Richtung auch erst nach einer Verzögerung erfolgen.
Hierdurch ist es der Steuereinheit 8 möglich, sehr kurze Fehlauslösungen
adaptiv zu unterdrücken. Insbesondere in Verbindung mit der taktilen
Rückmeldung über einen Aktuator 9 und die Steuereinheit 8, welche im
weiteren näher beschrieben wird, wird ein Nutzer die Bedieneinheit solange
drücken, bis er das "Ticken" in der Hand spürt.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird die
Impulsanstiegsgeschwindigkeit zur Anhebung der Auswerteschwelle bzw. zur
Absenkung der Auswerteschwelle herangezogen. Das mechanische System
der menschlichen Hand und des Armes haben eine ähnliche Grenzfrequenz
von ca. 15 Hz. Dadurch ist es nicht möglich, Kraftaufwendungen mit einer
Anstiegsgeschwindigkeit größer als diese Grenzfrequenz von einem Nutzer zu
initiieren. Stellt die Steuereinheit 8 nunmehr Impulse fest, die schneller als die
definierte Geschwindigkeit ansteigen, so bewertet sie diese als ungewollte
Umwelteinflüsse und blendet diese aus.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung arbeitet die
Steuereinheit 8 wie folgt:
Bei Kurvenbewegungen entstehen in der Horizontalen Fliehkräfte, welche auf
die Sensoren 6a, 6b, 6c, 6d einwirken und Signale auslösen. Diese Signale sind
kontinuierlich und nicht von den gewollten Signalen des Bedieners zu
unterscheiden. In vorteilhafter Weise ist daher neben den Sensoren 6a, 6b, 6c,
6d eine weitere Sensoreneinheit, welche unabhängig von der Oberschale 2 und
einer Krafteinwirkung auf diese eine Querbeschleunigung mißt. Diese
Sensoreneinheit wird ebenfalls von der Steuereinheit 8 ausgewertet und
überwacht. Liegt nunmehr eine Krafteinwirkung auf diese Sensoreneinheit vor
und zugleich eine Krafteinwirkung auf die Sensoren 6a, 6b, 6c, 6d, so rechnet
die Steuereinheit 8 diese Fliehkraft aus der errechneten Kraft aus den Sensoren
6a, 6b, 6c, 6d heraus. Auf diese Weise ist es möglich, die Fliehkräfte zu
eliminieren.
Im weiteren ist der Aktuator 9 an der Unterseite der Oberschale 2 der
Bedieneinheit 1 angeordnet. Dieser Aktuator 9 ist mit der Steuereinheit 8
verbunden. Die Steuereinheit 8 steuert den Aktuator 9 in der Weise, daß von
der Computereinheit über das Interface 7 übertragene Signale von der
Steuereinheit 8 ausgewertet werden und den Aktuator 9 steuern. Hierdurch ist
eine taktile Rückmeldung der Computereinheit an den Nutzer möglich.
Hierdurch können beispielsweise das Fortschreiten im Menü, die
Erfolgsmeldung über eine durchgeführte Aktion durch Einzelimpulse oder eine
Bewegung des Zeigers auf der Anzeigeeinheit selbst durch eine kontinuierliche
Impulsfolge angezeigt werden. Es ist auch im weiteren möglich über eine
Änderung der Impulsfolgen und/oder Impulsfreqzenzfolgen den Übergang von
einem Areal auf der Anzeigeeinheit auf ein anderes dem Nutzer mitzuteilen.
Beim Interface 7 handelt es sich vorzugsweise um eine RS-232 Schnittstelle
eine USB-Schnittstelle, eine Funkschnittstelle, insbesondere eine Bluetooth-
Schnittstelle oder eine IrDa-Schnittstelle.
Im weiteren ist ein Fingerprintsensor 11 im Bereich des Zeigefingers
angeordnet. Dieser Fingerprintsensor 11, welcher über die Steuereinheit 8
angeschlossen ist, ermöglicht es, einen Nutzer zu identifizieren. Hierdurch kann
ein Menü der Computereinheit auf den Benutzer optimiert und abgespeichert
werden. So können die Schwell- bzw. Schwellenwerte für die Sensoren 6a, 6b,
6c, 6d für einen Nutzer spezifisch angepaßt werden. Im weiteren kann durch
den Fingerprintsensor 11 auch eine Zugangskontrolle geschaffen werden.
Die Bedieneinheit 1 ist durch die Bauart bedingt extrem widerstandsfähig gegen
Vandalismus und Witterung. Das resultiert aus der Technik der Kraftaufnehmer,
der Sensoren 6a, 6b, 6c, 6d, welche in vorteilhafter Ausgestaltung als
Piezoelektrik oder Dehnungsmeßstreifen ohne bewegte Teile und offene
Kontakte realisiert sind und der Auswertung von aufgewendeten Kräften, wobei
keine mechanischen Wege der Bedienelemente, damit folglich keine Schlitze in
der Oberfläche vorhanden sind. Die Bedieneinheit kann praktisch mit einer
geschlossenen, glatten Oberfläche verbaut werden, so daß eine
Beeinträchtigung von Außen durch Flüssigkeiten oder andere Stoffe
ausgeschlossen ist. Der Verbau kann mit einer relativ runden Oberfläche so fest
an einen Einbauort erfolgen, daß mutwilliges Entfernen oder Zerstören der
Bedieneinheit verhindert wird. Durch den Einsatz von "Lowpower-Elektronik"
und festeingebauten, praktisch verschleißfreien Kraftaufnehmern ist das
Medium weitgehend wartungsfrei.
Hieraus ergeben sich eine Vielzahl von weiteren Einsatzfeldern. Wie im
Medizinbereich, bei Bankautomaten, bei Auskunfts- und Fahrscheinterminals.
Im Medizinbereich wird eine extreme Anforderung an Hygiene und
Reinigbarkeit gestellt. Durch die geschlossene beispielsweise mit Metall
ausgeführte Oberfläche, erfüllt die Bedieneinheit ideal diese Anforderung bei
Steuern von jeder Art medizinischer Technik, die in Verbindung mit einem
Bildschirm arbeitet.
Bei Bankautomaten, die in der Gegenwart und nahen Zukunft immer mehr in
den Bankbereich vordringen und die Alltagsgeschäfte durch einen Nutzer
erledigen, ist die Bedieneinheit in besonders vorteilhafter Weise einsetzbar. Der
Bankautomat der nicht fernen Zukunft wird einem PC mit seinen Möglichkeiten
und einer Web-Browser-Bedienoberfläche sehr ähnlich kommen. Hierdurch ist
es notwendig, eine Bedieneinheit 1 zu schaffen, welche einen Kunden- und
Nutzer Komfort bietet. Dies erzeugt automatisch die Notwendigkeit eines
vandalismussicheren Mousersatzes, welcher durch die erfindungsgemäße
Bedieneinheit realisiert ist.
Ein weiterer Einsatzbereich bietet sich im Bereich der Auskunfts- und
Fahrscheinterminals an. Fahrkarten werden heute schon wahlweise über das
Internet oder über Automaten verkauft. Diese Automaten sind häufig mit einer
sehr schlechten Bedienoberfläche ausgestattet, so daß auch dies in Zukunft
durch die aus dem Internet bekannten Techniken ersetzt werden wird. Bei
diesen Automaten werden wohl zukünftig neben dem weinen Verkauf von
Fahrkarten auch Auskünfte und weitere Buchungen direkt vom Automaten
durchgeführt und über Kreditkarten oder andere Zahlungsverfahren
abgerechnet werden können. Auch hierbei bietet sich die Bedieneinheit 1 als
Eingabemedium für ein derartiges Auskunfts- und Fahrscheinterminal an. Die
erfindungsgemäße Bedieneinheit ist wartungsarm, vandalismussicher und stellt
in Verbindung mit einem derartigen Terminal eine benutzerfreundliche
Eingabemöglichkeit dar.
1
Bedieneinheit
2
Oberschale
3
,
4
Sensoren
5
Unterschale
6
Sensoreneinheit
6
a,
6
b,
6
c,
6
d Sensoren
7
Interface
8
Steuereinheit
9
Aktuator
11
Fingerprintsensor
Claims (26)
1. Bedieneinheit (1) zur Steuerung eines Zeigers auf einer Anzeigeeinheit einer
Computereinheit bestehend aus einer Oberschale (2) und einer Unterschale
(5), wobei die Bedieneinheit (1) fest mit ihrer Arbeitsumgebung verbunden
und in der Unterschale (5) eine Sensoreneinheit (6), bestehend aus
mindestens zwei Sensoren (6a, 6b, 6c, 6d), angeordnet ist, welche die auf
die Bedieneinheit (1) einwirkende Kraft nach Richtung und Betrag erfassen
und eine Steuereinheit (8) die Signale der Sensoren (6a, 6b, 6c, 6d)
auswertet und an die Computereinheit leitet.
2. Bedieneinheit (1) nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Sensoren (6a, 6b, 6c, 6d) in einem definierten Winkel zueinander
angeordnet sind.
3. Bedieneinheit (1) nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Sensoren (6a, 6b, 6c, 6d) Kraft- oder Drucksensoren sind und die
Steuereinheit (8) die Kraft, welche auf die Bedieneinheit (1) ausgeübt wird
über die Sensoren (6a, 6b, 6c, 6d) in Richtung und Intensität auswertet.
4. Bedieneinheit (1) nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Bedieneinheit (1) ergonomische zur Benutzung mit einer Hand
ausgestaltet ist.
5. Bedieneinheit (1) nach einem oder mehreren der vorhergehenden
Ansprüche
dadurch gekennzeichnet, daß
in die Oberschale (2) mindestens ein weiterer Sensor (3, 4) eingearbeitet ist
und dieser Sensor (3, 4) mit der Steuereinheit (8) verbunden ist.
6. Bedieneinheit (1) nach einem oder mehreren der vorhergehenden
Ansprüche
dadurch gekennzeichnet, daß
die Bedieneinheit (1) in einem Kraftfahrzeug angeordnet ist.
7. Bedieneinheit (1) nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Bedieneinheit (1) in der Mittelarmlehne, im Armaturenbrett oder in der
Mittelkonsole angeordnet ist:
8. Bedieneinheit (1) nach einem oder mehreren der vorhergehenden
Ansprüche
dadurch gekennzeichnet, daß
die Bedieneinheit (1) in bzw. an einem tragbaren Computer, an einem
Verkaufsautomaten oder einem Informationsautomaten angeordnet ist:
9. Bedieneinheit (1) nach einem oder mehreren der vorhergehenden
Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß
in der Oberschale (2) ein Aktuator (9) angeordnet ist, welcher mit der
Steuereinheit (8) verbunden ist.
10. Bedieneinheit (1) nach Anspruch 9,
dadurch gekennzeichnet, daß
der Aktuator (9) eine taktile Rückmeldung an den Nutzer gibt, indem der
Aktuator (9) Vibrationen oder Impulse an die Hand eines Nutzers übertägt.
11. Bedieneinheit (1) nach Anspruch 10,
dadurch gekennzeichnet, daß
mittels des Aktuators (9) an den Nutzer ein Fortschreiten des Menüs auf der
Anzeigevorrichtung der Computereinheit, eine Erfolgsmeldung über eine
durchgeführte Aktion durch Einzelimpulse oder die Bewegung des Zeigers
selbst durch eine kontinuierliche Impulsfolge mitgeteilt wird.
12. Bedieneinheit (1) nach einem oder mehreren der vorhergehenden
Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Kommunikation zwischen der Bedieneinheit (1) und der Computereinheit
über ein Interface (7), welches an die Steuereinheit (8) angeschlossen ist,
erfolgt.
13. Bedieneinheit (1) nach einem oder mehreren der vorhergehenden
Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Geschwindigkeit der Bewegung des Zeigers auf der Anzeigeeinheit der
Computereinheit in Abhängigkeit von der einwirkenden Kraft auf die
Bedieneinheit (1) erfolgt.
14. Bedieneinheit (1) nach einem oder mehreren der vorhergehenden
Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Richtung der Bewegung des Zeigers auf der Anzeigeeinheit der
Computereinheit in Abhängigkeit von der Richtung der einwirkenden Kraft
auf die Bedieneinheit (1) erfolgt.
15. Bedieneinheit (1) nach einem oder mehreren der vorhergehenden
Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Sensoren (3, 4) als Eingabetasten nutzbar sind.
16. Bedieneinheit (1) nach einem oder mehreren der vorhergehenden
Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Steuereinheit (8) erkennt, wenn ein Nutzer die Sensoren (3, 4) als
Eingabetasten nutzt und diese einwirkende Kraft auf die Bedieneinheit (1)
bei der Analyse der Krafteinwirkung auf die Sensoren (6a, 6b, 6c, 6d)
berücksichtigt und somit eine ungewollte Beeinflussung der
Bewegungssteuerung des Zeigers auf der Anzeigeeinheit der
Computereinheit vermeidet.
17. Bedieneinheit (1) nach einem oder mehreren der vorhergehenden
Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Steuereinheit (8) die jeweiligen mechanischen
Umgebungsbeeinflussungen der Bedieneinheit (1) über eine adaptive
Anpassung der Aktivierungsschwelle der Sensoren (6a, 6b, 6c, 6d) ausfiltert.
18. Bedieneinheit (1) nach einem oder mehreren der vorhergehenden
Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Steuereinheit (8) über eine stochastische Signalauswertung der Signale
der Sensoren (6a, 6b, 6c, 6d) die durch die Trägheit des Körpers der
Bedieneinheit (1) hervorgerufenen Störungen durch eine Anhebung der
Aktivierungsschwelle der Sensoren (6a, 6b, 6c, 6d) adaptiv eliminiert.
19. Bedieneinheit (1) nach einem oder mehreren der vorhergehenden
Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Steuereinheit (8) bereits eine Krafteinwirkung auf die Sensoren (6a, 6b,
6c, 6d) anstehen läßt, bevor die Steuereinheit (8) Auswertungssignale an
weiterleitet, wodurch Fehlauslösungen vermieden werden.
20. Bedieneinheit (1) nach einem oder mehreren der vorhergehenden
Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Steuereinheit (8) anhand der Impulsanstiegsgeschwindigkeit erkennt, ob
eine Fehlauslösung vorliegt.
21. Bedieneinheit (1) nach einem oder mehreren der vorhergehenden
Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß
eine weitere Sensoreneinheit neben den Sensoren (6a, 6b, 6c, 6d) in der
Bedieneinheit (1) integriert ist, welche keine mechanische Verbindung zur
Oberschale (2) aufweist und Querbeschleunigungen mißt und die
Steuereinheit (8) eine Fehlauslösung erkennt, wenn die Steuereinheit (8) an
der Sensoreneinheit eine Krafteinwirkung feststellt und zugleich an den
Sensoren (6a, 6b, 6c, 6d) keine Krafteinwirkung feststellt, welche größer als
diejenige der Soensoreneinheit ist.
22. Bedieneinheit (1) nach Anspruch 21,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Steuereinheit (8) die gemessene Querbeschleunigung aus der
Krafteinwirkung auf die Sensoren (6a, 6b, 6c, 6d) herausrechnet.
23. Bedieneinheit (1) nach einem oder mehreren der vorhergehenden
Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß
in der Oberschale (2) der Bedieneinheit (1) ein Fingerprintsensor (11)
angeordnet ist.
24. Bedieneinheit (1) nach Anspruch 23,
dadurch gekennzeichnet, daß
der Fingerprintsensor (11), welcher über die Steuereinheit (8)
angeschlossen ist, eine Identifizierung eines Nutzers ermöglicht.
25. Bedieneinheit (1) nach einem oder mehreren der vorhergehenden
Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß
für einen Nutzer jeweils ein spezifisches Benutzerprofil zur Bedienung der
Bedieneinheit (1) abgespeichert werden kann, wobei die Schwellenwerte für
die Sensoren (6a, 6b, 6c, 6d) individuell angepaßt werden können.
26. Bedieneinheit (1) nach einem oder mehreren der vorhergehenden
Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß
das Interface (7) eine RS-232 Schnittstelle, eine USB-Schnittstelle, eine
Funkschnittstelle, insbesondere eine Bluetooth-Schnittstelle oder eine IrDa-
Schnittstelle ist.
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D2 | Grant after examination | ||
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8327 | Change in the person/name/address of the patent owner |
Owner name: INTERESSENGEMEINSCHAFT FUER RUNDFUNKSCHUTZRECHTE GM |
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8320 | Willingness to grant licences declared (paragraph 23) | ||
R119 | Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee |
Effective date: 20111201 |