DE102007020593A1

DE102007020593A1 - Eingabeeinrichtung

Info

Publication number: DE102007020593A1
Application number: DE102007020593A
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Richter
Original assignee: Ident Technology AG
Current assignee: Microchip Technology Germany GmbH
Priority date: 2006-05-01
Filing date: 2007-05-02
Publication date: 2007-11-08
Also published as: KR20090035479A; WO2007124955A3; KR101011423B1; US20100044120A1; EP2019983A2; US9250705B2; JP2009535724A; WO2007124955A2

Abstract

Die Erfindung richtet sich auf eine Eingabeeinrichtung zur Durchführung von Schalt-, Stell- und anderweitigen Eingabe- und Selektionsoperationen durch einen Anwender. Derartige Eingabeeinrichtungen sind insbesondere in Form von Schaltern, Schiebern und Touchscreens bei Elektrogeräten sowie anderweitigen Steuerungen, z. B. im Fahrzeugbereich vorgesehen. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Lösungen zu schaffen, die es ermöglichen, mit großer Gestaltungsfreiheit eine für einen Anwender vorteilhaft, insbesondere intuitiv leicht bedienbare Eingabeschnittstelle zu schaffen. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Eingabeeinrichtung zur Bereitstellung einer Eingabeoberfläche zur Generierung von Schalt-, Stell- oder Selektionssignalen nach Maßgabe einer seitens eines Anwenders vorgenommenen Eingabeoperation, mit wenigstens einem Eingabeorgan zur Definition einer zur Generierung jenes Signals vorgesehenen Eingabestelle und einer Auswertungsschaltung zur Erfassung der im Bereich der Eingabestelle vorgenommenen anderweitigen Eingabeoperation, wobei das Eingabeorgan so ausgebildet ist, dass dieses ein haptisches Feedback liefert und die Auswertungsschaltung eine Detektionszone definiert, in welcher sich das Eingabeorgan befindet.

Description

Die Erfindung richtet sich auf eine Eingabeeinrichtung zur Durchführung von Schalt-, Stell- und anderweitigen Eingabe- und Selktionsoperationen durch einen Anwender.
Derartige Eingabeeinrichtungen sind insbesondere in Form von Schaltern, Schiebern und Touchscreens bei Elektrogeräten sowie anderweitigen Steuerungen, z.B. im Fahrzeugbereich vorgesehen.
Jene Touchscreens sind aus dem Trend nach flexibler Maschinen/Gerätebedienung hervorgegangen. Bei der Verwendung von Touchscreens werden auf einem Computerbildschirm „virtuelle Tasten" dargestellt und diese von einem Bediener durch Antippen betätigt werden können. Sowohl die Form als auch die Position der Tasten sowie deren Betätigungsfunktionen sind per Software programmierbar. Schalt- oder Selektionsvorgänge können hierbei durch synthetisch generierte Geräusche dem Anwender kenntlich gemacht werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Lösungen zu schaffen die es ermöglichen, mit großer Gestaltungsfreiheit eine für einen Anwender vorteilhaft, insbesondere intuitiv leicht bedienbare Eingabeschnittstelle zu schaffen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Eingabeeinrichtung mit den in Patentanspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst.
Dadurch wird es auf vorteilhafte Weise möglich, die Gestaltung der Eingabestrukturen und deren Anordnung zueinander anforderungsgemäß zu gestalten, ohne dass hierzu besondere Änderungen am Aufbau der Zwischenschaltung vorgenommen werden müssen. Hierdurch wird es insbesondere möglich, eine verschiedenste Varianten von Eingabeoberflächen unter Rückgriffnahme auf eine als Standardkomponente ausgeführte Basisschaltung zu schaffen. Hierdurch wird es möglich, auf aktuelle Design-Trends mit geringen Produktentwicklungszeiten anzusprechen.
In vorteilhafter Weise wird hierdurch dem Umstand Rechnung getragen, dass mit der Entwicklung des Menschen sich insbesondere auch sein Tastsinn in besonderer Weise ausgeprägt hat und zwar dergestalt, dass die Hände und Finger (von einem Großteil des menschlichen Gehirns gesteuert) den Alltag bestimmbar und erlebbar gestalten. Der als solcher „handelnde Mensch" kann seine Umwelt und die Gegenstände mit denen er sich beschäftigt im wahrsten Sinne des Wortes „begreifen". Bei elektrisch und elektronisch steuerbaren Maschinen/Geräten kann daher mit den erfindungsgemäßen Bedienelementen neben der Schaltfunktion zusätzlich ein ansprechendes haptisches Erlebnis vorteilhaft realisiert werden.
Es haben beispielsweise Versuche in Verkaufsbereichen, gezeigt, dass Touch-Screen Systeme mit Bildschirmen zur Wareninformation nur bedingt von Konsumenten akzeptiert werden. Dem Umstand, dass ein Kunde lieber die Ware anfasst als sich in einem simulierten Erlebnisbereich darüber zu informieren, kann durch das erfindungsgemäße Konzept in besonderem Maße Rechnung getragen werden. Dabei wird weiterhin der Flexibilitätsgrad, den simulierte Tastenanordnungen versprechen, erhalten. Erfindungsgemäße Tasten und Schalter, Drehelemente müssen abweichend von den bisherigen Konzepten nicht mehr umständlich verdrahtet, und mit Energie versorgt und oft von einem Außenbereich, z.B. einer Maschinenblende, nach innen, z.B. einer elektronischen Platine, geführt werden. Auf Durchbrüche die oftmals kaum wasserdicht (usw.) gemacht werden können kann bei Anwendung des erfindungsgemäßen Konzeptes verzichtet werden.
Durch das erfindungsgemäße Konzept wird es möglich, Tasten und sonstige Bedienelemente in einer realen physikalischen Ausprägung bereitzustellen, aber in ähnlicher Weise wie Touch Systeme flexibel zu gestalten und zu betreiben. Ohne deren Nachteile wird dem Wunsch nach einem haptischen Betätigungserlebnis in besonders vorteilhafter Weise Rechnung getragen.
Vorzugsweise ist mindestens ein Taster oder Schalter oder sonstiges Bedienelement außen auf einer Bedienfläche für einen Benutzer zugänglich angebracht. Die Elektronik aus dem Inneren des zu bedienenden Gerätes bindet diesen Taster in eine Detektionszone ein. Bei Betätigen der Taste durch Bediener werden im Bereich der Detektionszone Zustände derartig verändert, dass dies als Schaltoperation, insbesondere Tastenbetätigung definiert feststellbar ist. Eine geeignete Auswerteschaltung kann daraufhin vorgesehene Funktionen ausführen.
Die Erfindung stellt Alternativen für alle bekannten, berührbaren und verdrahteten Bedienelemente dar, wie z.B. Tasten, Schalter, Wippschalter, Schiebe- Schalter und Regler, Dreh- Schalter oder Regler, Drehräder, Drehknöpfe, Lenkräder, Glidepads, Computermäuse usw.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung sind die Tasten über dieselbe (oder andere) Quelle(n) beleuchtbar, um z.B. Bedienzustände anzeigen zu können (ein – aus, Position usw.). Dabei sind die Bedienelemente in der Lage mindestens eine sensorische Funktion zu erfüllen, z.B. Messen der Betätigungskraft oder Haltekraft, die z.B. von einem Bediener ausgeht. Innerhalb des Bedienbereiches befinden sich elektrische (oder elektromagnetische) Felder, die, von Feldemittern (Feldpunkte) ausgehend, eine elektrische Wechselwirkung untereinander oder nacheinander ausführen. Ein innerhalb solcher Felder angebrachtes erstes erfindungsgemäßes Bedienelement hat nach seiner Anbringung eine, meist differierende räumliche Distanz zu jedem dieser Feldpunkte, deren Punktladungen elektrischer Felder aufgenommen, weitergegeben, ausgesandt oder eingesammelt werden können.
Weitere Einzelheiten und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit der Zeichnung. Es zeigt:
1 eine Schemadarstellung zur Veranschaulichung des Aufbaus eines erfindungsgemäßen Systems zur Generierung von Schaltbefehlen unter Verwendung nicht-verkabelter, kapazitiv erfasster Bedienelemente;
2 eine Schemadarstellung zur Veranschaulichung des Aufbaus eines erfindungsgemäßen Systems bei welchem nach Maßgabe der Drehposition eines Drehknopfes unterschiedliche feldelektrische Ereignisse in einen Anwender eingekoppelt werden, so dass die Position des Drehknopfes anhand der in den Anwender eingekoppelten elektrischen Ereignisse, oder anhand von Eigenschaften eines unter Einschluss des Anwenders gebildeten elektrischen Systems festegestellt werden kann;
3 eine weitere Schemadarstellung zur Veranschaulichung des Aufbaus eines erfindungsgemäßen Systems zur Generierung von Schaltbefehlen unter Verwendung nicht-verkabelter, kapazitiv erfasster Bedienelemente bei welchem der Anwender eine Brücke zwischen einer Feldquelle und einer Auskoppelungsstelle bildet, wobei die elektrischen Übertragungseigenschaften des Anwenders über das von diesem selektiv betätigte Bedienelement verändert werden, so dass die an dem Anwender anliegenden elektrischen Ereignisse Aufschluss über die im Zusammenspiel mit dem Bedienelement abgewickelten Eingabeoperationen liefern;
4 eine weitere Schemadarstellung zur Veranschaulichung des Aufbaus eines erfindungsgemäßen Systems ähnlich 3 bei welchem im Bereich des Bedienelementes optische Effekte generiert werden, indem die hierzu erforderliche elektrische Energie aus den am Anwender anliegenden und durch diesen Anwender in den Bereich des Bedienelementes verbrachten elektrischen Ereignissen bezogen wird;
5 eine weitere Schemadarstellung zur Veranschaulichung des Aufbaus eines erfindungsgemäßen Systems ähnlich den 3 und 4 bei welchem im Rahmen der Betätigung des Bedienelementes ein haptisches Erlebnis generiert wird;
6 eine Schemadarstellung zur Veranschaulichung des Aufbaus eines erfindungsgemäßen Systems bei welchem über das Bedienelement Positionsinformation im zweidimensionalen Bereich gewonnen werden können;
7 eine Schemadarstellung zur Veranschaulichung des Aufbaus eines erfindungsgemäßen Systems bei welchem über das Bedienelement Positionsinformation im eindimensionalen Bereich gewonnen werden können;
8a, 8b und 8c Schemadarstellungen zur weiteren Veranschaulichung des Aufbaus und der Funktionsweise eines erfindungsgemäßen Systems;
9 eine Prinzipskizze zur Veranschaulichung des Einsatzes des erfindungsgemäßen Systems bei einem Kraftfahrzeug bei welchem festegestellt werden kann, ob das Bedienelement von einem Fahrer, oder einem Beifahrer betätigt wird.
1 zeigt eine Schemadarstellung zur Veranschaulichung des Aufbaus eines erfindungsgemäßen Systems zur Generierung von Schaltbefehlen unter Verwendung nicht-verkabelter, kapazitiv erfasster Bedienelemente. Aufgrund differierender, von der Distanz bedingten Spannungspegel oder unterschiedlicher Frequenzen/Phasenlagen kann einer derartigen Taste ein elektrischer Wert zugewiesen werden, der ihrer Anbringungsposition entspricht. Dieser sog. „Positionswert" kann bei taktiler Betätigung des Bedienelementes an ein Auswertesystem übermittelt werden. Dies geschieht drahtlos über die Eigenschaften des elektrischen (oder elektromagnetischen) Wechselfeldes. Entsprechend der übermittelten Position kann eine Auswerteeinrichtung mit Hilfe einer Tabelle (Look-up-Table) Funktionen schalten, die der einer durch Draht verbundenen Taste direkt entsprechen können.
Neben dem Positionswert können auch zusätzlich ein Funktions- oder Zustandswerte übermittelt werden.
Wie aus 2 ersichtlich kann bei Drehschaltern die jeweilige Drehstellung übermittelt werden, indem der Aus- bzw. Einspeisepunkt für elektrische (oder elektromagnetische) Ladungen und Felder drehbar an einer, von der Drehachse entfernten Koppelstelle (z.B. „L"-förmigen Metallstift) angeordnet ist dessen Fläche näher in die Richtung mindestens einer der beispielsweise vier Emitterpunkte (=Messpunkte) deutet als bei den anderen. Aus den unterschiedlichen Signalpegeln und/oder Phasenverläufen lässt sich die Position des Drehschalters ermitteln.
Von besonderer Bedeutung ist die Anwesenheit des Menschen, da er bei Betätigung eines erfindungsgemäßen Bedienelementes einen Wechselspannungskreis gegen Masse (Ground) schließt. Aufgrund der physikalischen Eigenschaften (hochohmig) fließen dabei nur geringste Ströme, sodass es zu keiner Gefährdung kommen kann. Jedoch reichen diese Ströme noch aus, in dem betätigten Bedienelement eine Spannung gleichzurichten und damit beispielsweise einen Kondensator aufzuladen, damit eine eventuell in dem Bedienelement untergebrachte Elektronik versorgt werden kann, beispielsweise ein Signalgeber oder ein Sensorelement oder eine Beleuchtung.
3 zeigt eine weitere Schemadarstellung zur Veranschaulichung des Aufbaus eines erfindungsgemäßen Systems zur Generierung von Schaltbefehlen unter Verwendung nicht-verkabelter, kapazitiv erfasster Bedienelemente bei welchem der Anwender eine Brücke zwischen einer Feldquelle und einer Auskoppelungsstelle bildet, wobei die elektrischen Übertragungseigenschaften des Anwenders über das von diesem selektiv betätigte Bedienelement verändert werden, so dass die an dem Anwender anliegenden elektrischen Ereignisse Aufschluss über die im Zusammenspiel mit dem Bedienelement abgewickelten Eingabeoperationen liefern. Es ist auch möglich, die Bedienelemente z.B. gegen Masse über ein elektrisches Feld aufzuladen und diese Energie bei einem Bedienvorgang bereitzustellen oder für Beleuchtungszwecke (auch umschaltbar) zu nutzen.
Gemäß der in 4 dargestellten Variante kann über die leitfähige Hautoberfläche eines Bedieners die z.B. kapazitiv mit einem elektrischen Feld beaufschlagt wurde eine entsprechende Energieübertragung erfolgen.
Wie aus 5 ersichtlich können für die Erfindung Phänomene der Photonik verwendet werden etwa dergestalt, dass bei Annäherung menschlicher Gliedmaßen an ein Bedienelement ein in diesem untergebrachtes Gas zu leuchten beginnt und dieser Leuchteffekt eine Triggerung einer elektronischen Verarbeitungsschaltung auslöst. (Dieser Effekt ist z.B. auch bei einem elektrischen Wechselspannungsprüfer sichtbar, der zum Testen von Netzspannung mit einem Widerstand und einer Glimmröhre ausgestattet ist. Der Unterschied zur Erfindung liegt darin, dass diese eine höhere Frequenz verwendet und somit auch kleine Annäherungskapazitäten und eine Entfernung zu einem Bedienelement schon optische Triggereffekte bereitstellen kann.) Der Leuchteffekt kann auch frequenzabhängig sein.
Eine erste beispielhafte Ausführung
Auf einer Bedienblende eines Gerätes z.B. aus Kunststoff (oder anderem isolierendem Material) ist außen an einer Stelle ein erstes schalterähnliches Element aufgebracht. Dies beherbergt in seinem Inneren Elemente, die ein haptisches Feedback simulieren können (Druckpunkte, „Knackfrosch" etc.). Ferner enthält das Bedienelement eine Einkoppelfläche für elektrische Wechselfelder. Diese stammen vom Inneren des zu bedienenden Gerätes und werden von mehreren Punkten, deren Position zueinander bekannt ist, abgestrahlt. Die Koppelfläche des ersten Bedienelementes kann diese Felder aufnehmen aber (noch) nicht weitergeben. Die Weiterleitung geschieht durch eine zweite Koppelfläche dann, wenn ein Mensch dieses Bedienelement berührt, um willentlich einen Schaltvorgang einzuleiten (1). Zum einen werden die Felder dann unterschiedlich bedämpft, was von ihrem Abstand und ihrer Frequenz zu dem erfindungsgemäßen Bedienelement abhängt. Auf diese Weise „erfährt" das Bedienelement auch seine Position. Zum anderen kann ein Teil dieser Wechselfeldladung gleichgerichtet und in einem Energiespeicher (Kondensator, Gold Cup, Akku etc.) gespeichert werden, um eine im Bedienelement enthaltene Elektronik versorgen zu können. Diese Elektronik kann beispielsweise unter anderem aus einem Modulator bestehen, der es gestattet, Daten in den durch den Bediener bei Betätigung des Bedienelementes geschlossenen Wechselspannungskreis aufzumodulieren (Transponderprinzip). Dabei können diese Daten vom Bedienelement selbst stammen, um z.B. eine Identifizierungsnummer oder einen Bedienzustand zu übermitteln oder von einem dem Bedienelement zugeordneten Sensor stammen, der dem Bedienzustand ergänzende Werte ermitteln kann, z.B. Betätigungskraft oder Haltekraft des Bedieners.
Da in einem Wechselspannungskreis die „Kirchhoffschen Gesetze" gelten, kann durch ändern der Impedanz, wie es die Modulationseinrichtung beispielsweise hervorrufen kann, an anderer Stelle ein entsprechender Spannungsabfall (Z.B. Datentelegramm)beobachtet werden, der einer Auswerteeinheit zugeführt wird. Aus Positions-, Bedien- und Sensorsignalen können dann erfindungsgemäß in einer Verarbeitungseinrichtung Schlüsse gezogen werden, die in Form von zu schaltenden Funktionen realisierbar sind (Feedback). Obwohl es sich eigentlich um ein Touch-System handelt, glaubt der Bediener, eine Schaltfunktion durch haptische Betätigung einer Taste, eines Schalter oder eines Hebel usw. (mit taktilem feedback) einzuleiten.
1 zeigt eine erste mögliche Schaltungsauslegung. An den Eckpunkten eines Bedienfeldes werden in dessen Inneren vier Elektroden hochohmig von Oszillatoren mit Wechselspannungssignalen unterschiedlicher Frequenz oder Phase beaufschlagt. Diese Frequenzen werden als elektrische Wechselfelder (sog. Punktladungen) an die Umgebung abgegeben. Innerhalb oder außerhalb dieser vier Ladungs- oder auch „Emitterpunkte" genannten Elektroden kann sich an einer bestimmbaren Position ein erfindungsgemäßes Bedienelement befinden, welches auf der Außenseite der Bedienblende angebracht ist. Es kann also nur eine drahtlose kapazitive Ladungskoppelung stattfinden. Allerdings findet diese in einem kugelförmigen Umgebungsbereich der erfindungsgemäßen Emitterpunkte statt, sodass diese auch relativ nahe zusammen liegend angeordnet sein könnten. Würde man die Einkoppelungskapazität des Bedienelementes nun erden, so würde jedes der von den Emitterpunkten ausgesandten Signale kapazitiv belastet, wobei die Höhe der Belastung auch vom Abstand zum jeweiligen Emitterpunkt abhängt. Entlang von Längswiderständen (R1 bis R4) wird eine Änderung des Pegels messbar, beispielsweise mit Hilfe eines Differenzverstärkers oder eines „differential ADC's". Dieser Effekt tritt auch ein wenn statt der Erdung ein Mensch diesen Schalter betätigt, der eine gewisse Kapazität gegen Erde (Ground Kapazität) von einigen hundert Picofarad aufweist.
Mit Hilfe einer erfindungsgemäßen Mathematik ist es möglich, die Pegelunterschiede in Quotienten zu wandeln, um die Pegelintensität ausklammern zu können, damit unterschiedliche Erdungsbedingungen oder Körpermaße nicht zu einer Verfälschung der Funktionen führen.
Innerhalb des Bedienelementes können mit Resonanz- und/oder Saugkreisen oder speziellen Filtern diese Pegelunterschiede noch dramatischer gestaltet werden, um die Unterscheidung eindeutiger zu machen.
Es ist auch möglich, von der mit dem Bedienelement aufgefangenen Energie in diesem einen Oszillator zu betreiben, der in den Wechselspannungskreis zusätzlich ein frequentes, detektierbares (evtl. Daten moduliertes) Signal einspeist. Dieses Signal könnte auch elektromagnetisch abgegeben, und von Leseeinrichtungen empfangen und bearbeitet werden, wie man sie von herkömmlichen Transpondersystemen kennt. Damit ist die Erfindung geeignet, mit solchen in vorteilhafter Weise zu korrespondieren. Die Ausprägung taktiler und praktischer Erlebniswerte sind eine Besonderheit der Erfindung. Sie liegen in der Ausführung und in der Anordnung der Materialien zueinander. Beispielsweise können im Bedienelement Hohlräume sein, die bei Betätigung Gase entweichen lassen oder Flüssigkeiten umleiten usw. Auch könnten Druckpunkte, ähnlich wie Omegafedern bei Mikroschaltern, umschnappen („Knackfrosch"), um dieses mechanische Gefühl an die Fingernerven des Bedieners weiterzugeben.
Weitere vorteilhafte Schaltungsauslegungen
Ein Mikrocontroller kann an seinen Ausgängen z.B. vier Phasen verschobene Signale bereitstellen (6). Die Phasenverschiebung der Emitterelektroden entspricht dem Schnittwinkel der Diagonalen (z.B. 90° bei einer quadratischen Bedienfläche), dadurch ist die Stromverzweigung in jedem Flächenelement relativ konstant. 2.
Über Messwiderstände oder einen resistiven Touch-Bereich wird diese Wechselspannung zu Feldemittern geführt. Es ist möglich, den Pegel mit Hilfe von Serienresonanzkreisen zu erhöhen. Eine eingebrachte kapazitive Belastung wird z.B. durch einen menschlichen Finger erzeugt, der ein erfindungsgemäßes Bedienelement berührt, welches von den Emittern unterschiedlich weit entfernt sein kann. Dadurch entstehen unterschiedliche kapazitive Belastungen, die während der jeweiligen Phase des betreffenden Signals messbar sind.
Beispielsweise kann die Messung durch einen im Mikrocontroller vorhandenen mehrkanaligen ADC geschehen, um somit ohne größeren Bauteilaufwand eine erfindungsgemäße Ausprägung zu realisieren. Ein zusätzlicher Eingang des Controllers gestattet es, die vom bedienten Element ausgehenden Signale zusätzlich zu empfangen (Schalterstellungen, Bedienkräfte etc.).
Berührgespeiste sensorische Transponder können beispielsweise auf einem flachen Polymerstreifen hergestellt und aneinandergereiht in einem KFZ-Lenkrad angebracht werden.
Ein Fahrer kann mit einem Wechselspannungssignal beaufschlagt werden, dessen Quelle z. B. aus dem Sitz, der Türverkleidung, Mittelkonsole, Fußraum stammen kann. Bei Berührung des Lenkrades werden kapazitive Kopplungen wirksam. Die erfindungsgemäßen Sensorstreifen richten die Wechselspannung gleich und schalten mit dieser Energie positionsbestimmende Signalgeber ein, die sich ebenfalls auf dem Streifen befinden (z.B. in Form von Polymerer Elektronik). Diese Signale können an anderer Stelle ausgewertet werden, es ist auch möglich sie über die Haut des Fahrers weiterzuleiten (2). Die speisende Wechselspannung wird dann als Trägerfrequenz verwendet, die durch das Sensorsignal moduliert wird. Letzteres kann auch durch die Art und Weise verändert werden (z.B. PWM, dutycycle etc), je nach dem wie (und wo) der Fahrer das Lenkrad taktil (haptisch) handhabt (oder wenn er gar mit den Knien lenkt). 7 zeigt beispielhaft eine Schaltung eines Streifensensors mit Elektronik. Nach der Gleichrichtung der Versorgungsspannung wird damit ein RC-Oszillator betrieben (z.B. mit Schmitt-Trigger-Inverter), dessen resistive und/oder kapazitive Komponente auf die Umschließung mit einer Hand und den dabei auftretenden haptischen Effekten (z.B. Haltekraft) mit einer resultierenden Signalform reagieren. 8a zeigt einen möglichen Versorgungs- und 8b einen Auswertestromkreis, der die gemessenen Pegel als PWM ausgibt (s. 8c).
Eine Bedienkonsole in einem Kfz kann unterscheidbare Wechselspannungssignale kapazitiv auf die Beine von Fahrer (linker Emitter) oder Beifahrer (rechter Emitter) aufprägen (9). Die Signale können in Frequenz, Phase oder Modulation unterschiedlich sein. Auf der Konsole befinden sich erfindungsgemäße Bedienelemente, die bei Betätigung neben dem Positionssignal und/oder dem Funktionswert auch das die Bedienperson identifizierende Wechselspannungssignal an eine Auswerteeinrichtung weitergeben. Kapazitive Koppelstellen in der Konsole können die Signale aufnehmen und zu Dekodier- oder Auswerteeinrichtungen weiterleiten. Soll nur ermittelt werden, wer die Bedienelemente betätigt (Fahrer/Beifahrerunterscheidung) können diese auch konventionell verdrahtet und versorgt werden. In diesem Fall wird das durch Fahrer oder Beifahrer beigebrachte beaufschlagte Wechselspannungssignal zusätzlich zu den Schaltstellungen der Bedienelemente ausgewertet.
Erfindungsgemäße Drehschalter können mindestens eine Koppelfläche vorweisen, die von der Drehachse versetzt angeordnet ist (2) Je nach Drehstellung (Winkel) ist die Koppelfläche näher an manchen Emitterpunkten als an anderen. Dies bedeutet, dass das resultierende Positionssignal je nach Schalterstellung bestimmbar variiert. Das gleiche gilt für Schiebeschalter. Die Positionssignale entstehen vorzugsweise nur, wenn ein Bediener durch haptische Betätigung (Berührung) den Wechselspannungskreis schließt oder belastet oder eine beaufschlagte Wechselspannung einbringt.
Es ist möglich in die erfindungsgemäßen Bedienelemente oder in der Bedienblende luminiszierende Stoffe (z.B. Gase, Neon, OLED etc.) einzubringen, die eine Schalter- Stellung/Position optisch anzeigen können (durch leuchten, blitzen oder glimmen). Bei Annäherung einer Hand können diese Stoffe Ihre Helligkeit oder Farbe ändern, weil die Koppelkapazität größer wird. Dies hilft auch, z.B. bei Dunkelheit ein Bedienelement zu finden. Die photonischen Effekte können auch frequenzabhängig sein. Durch optische LCD-Filter können beispielsweise auch darunter liegende Leuchtfarben sichtbar oder verdeckt werden. Die Lichteffekte können auch in Innern einer Bedienblende genutzt werden z.B. zur Triggerung optoelektrischer Bauteile. Es ist auch möglich, die Position des Lichtpunktes im Geräteinnern festzustellen und dadurch ein Bedienelement zu identifizieren.
Bedienelemente können auch als Gleitflächen (Regler) ausgelegt sein, z.B. durch einen resistiven Farbauftrag als Koppelfläche (oder anderes flächiges resistive Material). Beim Überstreichen mit dem Finger entstehen positionsbedingte Spannungsabfälle die sich als Stellgrößen erfindungsgemäß auswerten lassen. Die Gleitflächen können innerhalb oder außerhalb der Bedienblende auf diese aufgebracht sein. Je nach Ausführung ist eine ein- zwei oder dreidimensionale Bedienung möglich.
Die erfindungsgemäßen Bedienelemente sind auf transparenten Materialien und/oder Flachbildschirmen anbringbar was den Erlebniswert noch steigert.
Piezoeffekte sind in den Bedienelementen erfindungsgemäß zusätzlich nutzbar um Positionssignale oder Stellwerte oder Leuchteffekte zu verstärken.
Die taktilen Bedienelemente können auch eine Nadel aufweisen, die bei Betätigung durch ein Loch der Bedienblende ins Innere stößt und dadurch eine stärkere Einkopplung von Punkt-(Wechsel-) Ladungen erlaubt. Die Bedienblende kann so auch aus Metall bestehen, dessen Leitfähigkeit auch genutzt werden kann.
Es ist auch möglich, durch Verwendung von Magneten in den Bedienelementen den haptischen Erlebniswert zu steigern. Sie dienen zum einen zur Arretierung und/oder Auslösung von arretierten Bedienelementen, anderseits ist auch eine magnetisch bedingte Positions- und Funktionsmessung möglich.
Die Weiterleitung gemessener Pegel- Frequenz- oder Phasenverschiebungen an Auswerteeinrichtungen kann digital oder analog erfolgen.
Die erfindungsgemäße Auswerteeinrichtung kann dazu geeignet sein zwischen Annäherung an ein Bedienelement und dessen Berührung durch einen Bediener zu unterscheiden. Die durch diese Unterscheidung generierte Information kann schaltungstechnisch weiter berücksichtigt werden.
Es ist möglich, über die Bedienelemente festzustellen, ob der Anwender ein mobiles Kommunikationsgerät, insbesondere ein WLAN-fähiges oder insbesondere mit einem Bluetooth-System ausgestattetes Mobiltelefon mit sich trägt. Über das Bedienelement kann ein Signal generiert werden, das verbindungsrelevante, insbesondere für das Mobiltelefon spezifische Signale erkennt und auf feldelektrischem Wege einer Kommunikationseinheit übermittelt. Dem Anwender können auf Grundlage dieses Konzeptes unmittelbar nach Betätigung der Bedienelemente produktspezifische, oder durch den Zweck des Bedienelementes bestimmte Informationen auf dessen Mobiltelefon, PDA, Blackberry, i-phone oder dgl. zugeführt werden.
Die Bedienelemente können als Low-cost Schaltungen ausgeführ und unmittelbar an der Warenverpackung, einer Warenauslage oder einem Bildträger angebracht sein. Die zum Auslesen der Betätigungsinformationen vorgesehene Elektrodenstruktur ist vorzugsweise so angeordnet, dass durch den Anwender eine wirkungsvolle Feldüberbrückung erreicht wird.
Die erfindungsgemäße Bedienelementschaltung kann insbesondere als Unterfunktionsbaugruppe eines WLANS-Systems fungieren und hierbei dazu dienen durch intuitiv sicher beherrschbare Tätigkeiten – z.B. das Berühren eines auf einer Verpackung angeordneten Knopfsysmbols – komplexere Signal- und Datentransfervorgänge abzuwickeln.
Die vorgenannte Low-Cost Schaltung kann insbesondere als gedruckte Schaltung ausgeführt sein die sich unmittelbar auf der Ware, bzw.- Warenverpackung befindet.

Claims

Eingabeeinrichtung zur Bereitstellung einer Eingabeoberfläche zur Generierung von Schalt-, Stell-, oder Selektionssignalen, nach Maßgabe einer seitens eines Anwenders vorgenommenen Eingabeoperation, mit: – wenigstens einem Eingabeorgan zur Definition einer zur Generierung jenes Signals vorgesehenen Eingabestelle, und – einer Auswertungsschaltung zur Erfassung der im Bereich der Eingabestelle vorgenommenen anwenderseitigen Eingabeoperation, – wobei das Eingabeorgan so ausgebildet ist, dass dieses ein haptisches Feedback liefert, und – die Auswertungsschaltung eine Detektionszone definiert in welcher sich das Eingabeorgan befindet.
Eingabeeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in der Detektionszone Bewegungen detektiert werden die durch den Anwender im Rahmen der Betätigung des Eingabeorgans vorgenommen werden.
Eingabeeinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Bewegungsverlauf analysiert wird und aus dem Bewegungsverlauf Eingabebefehle abgeleitet werden.
Eingabeeinrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Detektionszone als Zone generiert ist innerhalb welcher feldelektrische Änderungen erfasst werden können.
Eingabeeinrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswertungsschaltung ein Kondensatorsystem umfasst dessen Kapazität oder Potential durch das Eindringen des Anwenders in die Detektionszone beeinflusst wird, und dass Änderungen der Kapazität oder des Potentiales des Kondensatorsystems schaltungstechnisch erfasst und ausgewertet werden.
Eingabeeinrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass im Zusammenspiel mit der Auswertungsschaltung, kontaktlose Bedienelemente die in einem Bedienbereich angeordnet werden.
Eingabeeinrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass über die Auswertungsschaltung ein für das Eingabeorgan, oder mehrere Eingabeorgan jeweils spezifischer und durch die Anbringungsposition des Eingabeorgans festgelegter Identifikations- oder erfasst wird.
Eingabeeinrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Annäherung des Anwenders an das Eingabeorgan, oder die Berührung desselben durch den Anwender über die Auswerteschaltung erfasst und bei der Generierung des Schaltsignales berücksichtigt wird.
Eingabeeinrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Eingabeorgane je nach Betätigung, insbesondere Schalterstellung einen Funktionswert (z.B. Betätigungswert, Drehwinkelwert) weitergeben.
Eingabeeinrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Eingabeorgane kontaktlos mit Energie versorgt werden.
Eingabeeinrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Eingabeorgane sensorische Aufgaben übernehmen können z.B. Kräfte-, oder Temperaturmessung.
Eingabeeinrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Eingabeorgane haptische Eigenschaften haben, z.B. Knacken, mechanische Widerstände, Geräusche etc.
Eingabeeinrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Eingabeorgane über elektrische Felder Energie zur Beleuchtung derselben erhalten.
Eingabeeinrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Eingabeorgane bei Annäherung oder Berührung optische Triggereffekte auslösen können.
Bedienpaneel für ein Elektrogerät mit einer Eingabeeinrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 14, das als solches mehrere Eingabeorgane aufweist.
Bedienpaneel nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass dieses Bestandteil eines Haushaltsgerätes bildet.
Fahrzeugcockpit mit einer Eingabeeinrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 14.
Fahrzeugcockpit nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass über die Eingabeorgane eine Sitzeinstellung, eine Spiegeleinstellung, eine Belüftungsdüseneinstellung eine Audio/Videoeinstellung, und/oder eine Navigationssystemeinstellung abwickelbar ist.
Fahrzeugcockpit nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass dieses eine Displayeinrichtung umfasst, und dass über die Displayeinrichtung die Schaltoperation oder eine durch das Eingabeorgan veranlassbare Schaltoption visualisiert wird.
Fahrzeugcockpit nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass eine Insassenunterscheidung erfolgt und die Schaltbefehlzuordnung für den jeweiligen Insassen erfolgt.
Fahrzeugcockpit nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Insassenunterscheindung bei Annäherung einer Hand des jeweiligen Insassen anhand des erfassten Bahnverlaufes erfolgt.