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Die
Erfindung betrifft einen Start-/Stopp-Schalter zur Aktivierung eines
Fahrzeugmotors mit den Merkmalen des Oberbegriffes des Anspruches
1 mit einem Gehäuse und einem Betätigungselement,
wobei wenigstens ein Schaltsignal für eine Aktivierung
des Fahrzeugmotors erzeugbar ist. Weiterhin betrifft die Erfindung
ein Verfahren zur Aktivierung eines Fahrzeugmotors sowie wenigstens eines
weiteren Verbrauchers mittels eines Start-/Stopp-Schalters gemäß dem
Patentanspruch 12.
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In
der
DE 101 64 558
A1 ist ein Zündschalter – im Folgenden
auch als Start-/Stopp-Schalter bezeichnet – beschrieben,
der zum Starten oder Abschalten eines Fahrzeugmotors dient. Der
Zündschalter ist in der Nähe einer Lenksäule
angeordnet und weist einen, in einem Gehäuse angeordneten, beweglichen
Körper auf. Darüber hinaus ist in dem Zündschalter
ein Schaltkörper integriert, der den beweglichen Körper
beweglich hält und zum Detektieren einer Verschiebung des
beweglichen Körpers dient. Des Weiteren befindet sich ein
Anzeigemittel zum Anzeigen eines Zustandes des Fahrzeuges in der
Nähe des beweglichen Körpers. Bei solcherart Start-/Stopp-Schaltern
schiebt der Fahrer mit seinem Finger den beweglichen Körper
in das Gehäuse ein, wodurch der Schaltkörper den
Motor startet oder abschaltet.
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Als
nachteilig hat es sich bei solcher Art Zündschaltern herausgestellt,
dass mit diesen nur ein Fahrzeugmotor aktiviert werden kann. Es
ist nicht möglich weitere Verbraucher, welche in dem Fahrzeug
angeordnet sind – wie etwa ein Radio – zu aktivieren.
Dazu bedarf es weiterer Schalterelemente, die ebenfalls in das Kraftfahrzeug
integriert werden müssen. Allerdings wird durch die Integration
von zusätzlichen Schaltern neben dem Zündschalter
die Übersichtlichkeit reduziert und die Fehleranfälligkeit erhöht.
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Es
ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung einen Start-/Stopp-Schalter
zur Aktivierung eines Fahrzeugmotors zu schaffen, der die oben genannten
Nachteile überwindet, insbesondere mittels dessen ein Fahrzeugmotor
sowie wenigstens ein weiterer Verbraucher aktiviert werden können.
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Diese
Aufgabe wird durch einen Start-/Stopp-Schalter mit den Merkmalen
des Anspruches 1 in vorteilhafter Weise gelöst. Darüber
hinaus wird die Aufgabe durch ein Verfahren zur Aktivierung eines
Fahrzeugmotors sowie wenigstens eines weiteren Verbrauchers mittels
eines Start-/Stopp-Schalters mit den Merkmalen des Anspruches 12
in vorteilhafter Weise gelöst. Weitere vorteilhafte Ausführungsformen
ergeben sich aus den jeweiligen Unteransprüchen. Merkmale
und Details, die im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen
Start-/Stopp-Schalter beschrieben sind, gelten dabei selbstverständlich
auch im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen
Verfahren und jeweils umgekehrt. Dabei können die in den
Ansprüchen und in der Beschreibung erwähnten Merkmale jeweils
einzeln für sich oder in beliebiger Kombination erfindungswesentlich
sein.
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Der
erfindungsgemäße Start-/Stopp-Schalter zur Aktivierung
eines Fahrzeugmotors zeichnet sich dadurch aus, dass der Start-/Stopp-Schalter
- – einen Bereichssensor aufweist, um
bei einem Eindringen in einen Bereich um das Betätigungselement
ein von einer Eindringdauer abhängiges Sensorsignal zu
erzeugen,
- – ein Auslösemittel aufweist, um bei einer
Betätigung des Betätigungselementes ein zeitlich
unveränderbares, digitales Auslösesignal zu erzeugen,
und
- – ein Logikelement aufweist, um aus einer vorgegebenen
Kombination eine Dauer des Sensorsignals und einer Anzahl des Auslösesignals
unterschiedliche Schaltsignale für die Aktivierung des Fahrzeugmotors
sowie wenigstens einen weiteren Verbraucher zu erzeugen.
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Der
Grundgedanke des erfindungsgemäßen Start-/Stopp-Schalters
besteht darin, dass dieser so ausgestaltet ist, dass mehrere Schaltsignale
an dem Start-/Stopp-Schalter ausgelöst werden können.
Um dieses zu ermöglichen weist der erfindungsgemäße Start-/Stopp-Schalter
zwei in Kombination miteinander wirkende Schaltelemente auf, den
Bereichsensor und das Auslösemittel. Dabei überwacht
der Bereichssensor ein Gebiet vor dem Betätigungselement.
Die Besonderheit des Bereichssensors besteht darin, dass dieser
einen Raum an und/oder um den Start-/Stopp-Schalter überwacht.
Dringt ein Gegenstand, wie etwa eine Hand, in dieses Gebiet ein,
löst der Bereichssensor ein Sensorsignal aus. Solange sich
der Gegenstand in dem Bereich befindet, wird dieses Sensorsignal
erzeugt. Folglich ist eine Dauer des Sensorsignals abhängig
von jener Zeitspanne – auch Eindringdauer –, die
sich der Gegenstand in dem Bereich aufhält. Möchte
zum Beispiel ein Benutzer eines Kraftfahrzeuges seinen Motor starten,
führt er dazu seine Hand in den Bereich des Start-/Stopp-Schalters
ein. Dieses Eindringen in den Bereich um das Betätigungselement
wird von dem Bereichssensor registriert und an das Logikelement gemeldet.
Bei dem ebenfalls in dem Start-/Stopp-Schalter integrierten Auslösemittel
handelt es sich um einen Schalter, der ein von der Betätigungsdauer
unabhängiges Auslösesignal erzeugt. Wird folglich
das Auslösemittel ausgelöst, generiert dieses
ein digitales Auslösesignal. Eine mehrfache Betätigung
des Auslösemittels führt somit zu einer Kette
von Auslösesignalen. Das oder die Auslösesignale
werden ebenfalls an das Logikelement übermittelt. Bei dem
Logikelement handelt es sich vorzugsweise um ein Rechnerelement,
welches die Auswertung des Sensorsignals und des Auslösesignals
vornimmt. Wenn der Start-/Stopp-Schalter für die Aktivierung
des Fahrzeugmotors sowie wenigstens eines weiteren Verbrauchers
genutzt werden soll, muss das Logikelement wenigstens zwei sich
unterscheidende Schaltsignale erzeugen können. Ausgangspunkt
dafür ist die Anzahl der vom Auslösemittel übersandten
Auslösesignale und/oder die von der Eindringdauer abhängige
Dauer des Sensorsignals. Aus einer Kombination der Informationen
bezüglich der Dauer des Sensorsignals und der Anzahl der Auslösesignale
generiert das Logikelement die Schaltsignale. Folglich ist es mit
dem erfindungsgemäßen Start-/Stopp-Schalter nicht
nur möglich einen Fahrzeugmotor zu aktivieren, sondern
auch einen weiteren Verbraucher wie etwa ein Radio, ein GPS-System
und/oder ein Mobiltelefon.
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Eine
vorteilhafte Ausführungsvariante des erfindungsgemäße
Start-/Stopp-Schalters zeichnet sich dadurch aus, dass der Bereichssensor
einen kapazitiven Sensor aufweist. Der kapazitive Sensor erzeugt
dabei ein elektromagnetisches Feld, welches den Bereich um das Betätigungselement überdeckt. Dringt
ein Gegenstand, wie etwa eine Hand, in dieses elektromagnetische
Feld ein, so führt dieses zu einer Veränderung
des Feldes. Jene Veränderung kann von dem kapazitiven Sensor
bestimmt werden und dient dann als Ausgangsbasis für die
Auslösung des von der Eindringdauer abhängigen
Sensorsignals. Die Nutzung eines kapazitiven Sensors als Bereichssensor
weist den Vorteil auf, dass es keiner Berührung eines Gegenstandes,
einer Fläche oder eines Schalters bedarf, um das Sensorsignal
zu generieren. Vielmehr überdeckt das mittels des kapazitiven Sensors
erzeugte elektromagnetische Feld einen Bereich, innerhalb dessen
eine Bewegung eines Gegenstandes registriert werden kann. Als besonders vorteilhaft
hat sich herausgestellt, wenn der Bereichssensor eine Kombination
mehrer kapazitiver Sensoren und/oder optischer Sensoren aufweist,
die es ermöglichen, ein Sensorsignal zu erzeugen, das nicht
nur von der Eindringdauer sondern auch von der Richtung der Eindringbewegung
abhängig ist. So kann beispielsweise ermittelt werden,
ob eine Hand frontal auf den Start-/Stopp-Schalter zu bewegt wird oder
an den Start-/Stopp-Schalter vorbei geführt wird. Die unterschiedlichen
Bewegungsmuster können in sich unterscheidende Sensorsignale
umgesetzt werden, die dann von dem Logikelement in eine Anzahl unterschiedlicher
Schaltsignale umgewandelt werden.
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In
einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen
Start-/Stopp-Schalters ist das Auslösemittel ein Piezoschalter
und/oder weist das Auslösemittel ein Piezoelement auf.
Piezoschalter weisen ein Piezoelement auf und können bei
kurzen Schaltwegen schnelle, klar definierte Auslösesignale
erzeugen. Folglich bedarf es nur einer geringen Betätigung
des Betätigungselementes, um das Auslösesignal
zu erzeugen. Es hat sich dabei als vorteilhaft herausgestellt, den
Piezoschalter innerhalb des Gehäuses des Start-/Stopp-Schalter
an der Rückseite des Betätigungselementes anzuordnen.
So ist eine direkte Kraftübertragung von dem Betätigungselement
auf den Piezoschalter möglich. Diese direkte, unmittelbare Übertragung
einer Bewegung des Betätigungselementes resultiert in einem
schnellen, digitalen Auslösesignal, welches von dem Logikelement verarbeitet
werden kann. Bei dem Piezoelement kann es sich um einen Kristall
oder eine Keramik handeln, die unter mechanischem Druck eine elektrische
Spannung generieren. Der dazu benötigte Effekt der Piezoelektrizität
basiert auf dem Phänomen, dass bei einer Verformung bestimmter
Materialien auf deren Oberflächen eine elektrische Ladung
auftritt. Für das Piezoelement nutzbare Kristall sind insbesondere
Quarz, Lithiumniobat und Galliumorthophosphat. Weiterhin nutzbar
sind Berlinit, Minerale der Turmalingruppe, Seignettesalz und alle
Ferroelektrika, wie Bariumtitanat (BTO). Ebenfalls für
die Verwendung in dem Piezoelement geeignet sind Keramiken aus synthetischen,
anorganischen, ferroelektrischen und polykristallinen Werkstoffen,
wie etwa Blei-Zirkonat-Titanate (PZT) und Blei-Magnesium-Niobate
(PMN).
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Weiterhin
ist es vorteilhaft, wenn das Betätigungselement eine Einschublage
und eine Nulllage aufweist, wobei die Einschublage durch das Einschieben
des Betätigungselementes in das Gehäuse erreichbar
ist und in der Nulllage das Betätigungselement unbetätigt
ist. Eine solcherart gestaltete Vorrichtung kann dadurch ergänzt
werden, dass das Gehäuse einen Kraftspeicher aufweist,
wobei der Kraftspeicher das Betätigungselement reversibel
aus der Einschublage in die Nulllage überführt.
Möchte ein Benutzer das Schaltsignal auslösen,
schiebt dieser das Betätigungselement in das Gehäuse
ein. In der so erreichten Einschublage generiert der Start-/Stopp-Schalter
ein Schaltsignal. Damit im Anschluss der erfindungsgemäße
Start-/Stopp-Schalter für eine erneute Generierung eines
Schaltsignals benutzbar ist, schiebt der Kraftspeicher das Betätigungselement
aus der Einschublage in die Nulllage zurück. Bei dem Kraftspeicher
kann es sich vorteilhafterweise um eine Feder oder ein Elastomerelement
handeln. Ein so gestalteter Start-/Stopp-Schalter ist sehr kompakt.
Um die Größe des Start-/Stopp-Schalters weiter
zu reduzieren, hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn das Auslösemittel derart
angeordnet ist, dass dieses das Auslösesignal bei einem
Einschieben des Betätigungselements in das Gehäuse
erzeugt.
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Eine
weitere vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen
Start-/Stopp-Schalters zeichnet sich dadurch aus, dass das Logikelement
eine Reihenfolge des Sensorsignals und/oder der Auslösesignale
misst. Zum einen bestimmt das Logikelement, ob das Sensorsignal
schon aktiv war bevor das erste Auslösesignal eingetroffen
ist. Darüber hinaus bestimmt das Logikelement die Anzahl
und/oder den zeitlichen Abstand einer Mehrzahl der Auslösesignale.
Dieses weist den Vorteil auf, dass eine Vielzahl von Schaltsignalen
durch unterschiedlichste Kombinationen der bestimmten Größe
erzeugt werden können. Damit das Logikelement diese Aufgaben
erfüllen kann, ist es als ein integrierter Schaltkreis
aufgebaut. So kann es sich bei dem Logikelement beispielsweise um
einen FPGA (Field Programmable Gate Array), einen Mikrocontroller
oder einen sonstigen integrierten Schaltkreis handeln. Auf einem
so ausgestalteten Logikelement kann ein Computerprogramm ablaufen,
welches die noch zu beschreibenden Verfahrensschritte zur Umsetzung
des erfindungsgemäßen Gedankens aufweist. Darüber
hinaus hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn das Logikelement
die Anzahl der während der Eindringdauer und/oder Dauer
ausgelösten Auslösesignale auswertet. Bei dieser
Ausführungsvariante bestimmt das Logikelement die Anzahl
der Auslösesignale, die von einem Benutzer durch eine mehrmalige
Betätigung des Betätigungselementes erzeugt wurden,
während gleichzeitig das Sensorsignal durch ein Eindringen
in den Bereich um das Betätigungselement generiert wurde.
So kann beispielsweise eine Hand eines Benutzers in den überwachten
Bereich um das Betätigungselement eingedrungen sein und
im Anschluss mehrfach das Betätigungselement betätigt
haben. Durch das Eindringen in den überwachten Bereich wurde
von dem Bereichssensor ein Sensorsignal generiert. Das Sensorsignal
führt zu einer entsprechenden Aktivierung des Logikelementes,
welches auf mögliche Auslösesignale wartet. Durch
die parallele Betätigung des Betätigungselementes
durch den Nutzer, wurden die zeitlich fest definierten Auslösesignale
erzeugt. Diese Auslösesignale werden dann in Kombination
mit der Eindringdauer in dem Logikelement ausgewertet, um in Abhängigkeit
von der Anzahl der Auslösesignale ein entsprechend vordefiniertes
Schaltsignal zu erzeugen.
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Es
kann vorgesehen sein, dass das Logikelement nicht nur die Anzahl
der Auslösesignale und/oder die Dauer der Sensorsignale
registriert, sondern diese auch speichert. Die Speicherung in dem
Logikelement kann dabei abhängig sein von der Art der schon
erzeugten Schaltsignale. So kann eine einfache Betätigung
des Start-/Stopp-Schalters unterschiedliche Schaltsignale generieren,
je nachdem, welche Schaltsignale schon an dem Start-/Stopp-Schalter
erzeugt wurden. Ist der elektronische Start-/Stopp-Schalter in einem
Kraftfahrzeug integriert, kann sich beispielsweise folgende Reihenfolge
von Schaltsignalen ergeben:
- – Ein
erstes, einmaliges Betätigen des Betätigungselementes
löst in Kombination mit dem Sensorsignal eine Aktivierung
des Stromkreises des Kraftfahrzeuges aus.
- – Ein zweites, einmaliges Drücken des Betätigungselementes
sorgt in Kombination mit dem Sensorsignal für eine Aktivierung
der Zündung und einen Start eines Fahrzeugmotors.
- – Ein drittes, einmaliges Drücken des Start-/Stopp-Schalters
deaktiviert in Kombination mit dem Sensorsignal den Kraftfahrzeugmotor.
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Bei
jeder der beschriebenen Aktivierungen des Start-/Stopp-Schalters
wurde das Betätigungselement nur jeweils einmal betätigt.
Folglich wurde nur ein Auslösesignal erzeugt. Aufgrund
der im Vorhinein erzeugten und gespeicherten Schaltsignale konnte das
Logikelement aber bestimmen, welches Schaltsignal bei der erneuten
Betätigung des Betätigungselementes erzeugt werden
soll. Optional ist es auch möglich, dass die von der Eindringdauer
abhängige Dauer des Sensorsignals Einfluss auf das erzeugte Schaltsignal
hat. Als Beispiel sollen im Folgenden eine Anzahl von Funktionen
und deren Aktivierung an dem erfindungsgemäßen
Start-/Stopp-Schalter beschrieben werden:
- – Ein
einmaliges Betätigen des Betätigungselementes
mit einer vergleichsweise kurzen Eindringdauer – z. B.
1 Sekunde – kann zu einer Aktivierung eines Radios führen.
- – Ein einmaliges Betätigen des Betätigungselementes
mit einer längeren Dauer des Sensorsignals – z.
B. 2 Sekunden – kann zu einer Aktivierung des Stromes des
Kraftfahrzeuges führen.
- – Ein Sensorsignal mit einer noch längeren
Dauer – z. B. 3 Sekunden – und einem einmaligen
Betätigen des Betätigungselementes kann zu einer Aktivierung
des Motors führen.
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Die
jeweils benötigten Zeitlängen der Sensorsignale
und/oder der Eindringdauer sind dabei vorrangig nach Gründen
der Benutzerfreundlichkeit auszusuchen. So kann das Logikelement
die Dauer des Sensorsignales in Einheiten von Sekunden messen. Folglich
würde ein Sensorsignal von etwa einer Sekunde als ein kurzes
Sensorsignal, ein Sensorsignal mit einer Dauer von etwa drei Sekunden
als ein langes Sensorsignal angesehen werden. In Abhängigkeit
von der zeitlichen Dauer des Sensorsignales ist dann eine Generierung
eines Schaltsignales durch das Logikelement möglich.
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Eine
weitere vorteilhafte Ausführungsvariante des erfindungsgemäßen
Start-/Stopp-Schalters zeichnet sich dadurch aus, dass der Start-/Stopp-Schalter
ein Display aufweist. Dabei ist vorteilhafterweise auf dem Display
ein Zustand des Fahrzeuges anzeigbar. So kann insbesondere auf dem
Display eine Start- und/oder Stoppbereitschaft des Motors anzeigbar
sein. Moderne Kraftfahrzeuge weisen eine Vielzahl von Sensoren und
Aktuatoren auf, welche individuell einstellbar sind. Um die Benutzerfreundlichkeit
eines Fahrzeuges zu erhöhen kann auf dem Display des erfindungsgemäßen Start-/Stopp-Schalters
die Einstellungen der einzelnen Sensoren und Aktuatoren des Kraftfahrzeuges angezeigt
werden, sodass eine einfache und eingängige Darstellung
aller wichtigen Einstellungen möglich ist. Insbesondere
das Anzeigen einer Start- und/oder Stoppbereitschaft des Motors
auf dem Display hat sich als vorteilhaft herausgestellt. Moderne Fahrzeugmotoren
sind oftmals sehr leise, weshalb nicht immer durch einen Geräuschpegel
direkt erkennbar ist, ob der Motor läuft. Eine entsprechende Anzeige
durch den Start-/Stopp-Schalter erlaubt einem Benutzer im Fahrzeug
somit eine optische Kontrolle, ob der Motor läuft oder
nicht. Dadurch wird verhindert, dass ein Startvorgang für
den Motor ein zweites Mal ausgelöst wird, was zu einer
Beschädigung eines Motoranlassers führen könnte.
Vorteilhafterweise wird für das Display mindestens eines
der folgenden Mittel verwendet: eine Leuchtdiode (LEDs), eine Organische
Leuchtdiode (OLEDs), eine Flüssigkristallanzeige (LCDs),
einen Plasmabildschirm, eine Kathodenstrahlröhre, ein Surface-Conduction
Electron-Emitter Display (SED) oder einen Feldemissionsbildschirm
(FED).
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Um
eine platzsparende Vorrichtung zu erzielen hat es sich als vorteilhaft
erwiesen, wenn das Auslösemittel folienartig ausgeformt
ist. Dabei kann insbesondere das Auslösemittel zwischen
dem Gehäuse und dem Betätigungselement und/oder
dem Display angeordnet sein. Das Piezoelement des Piezoschalters
kann eine Höhe von nur einigen Millimetern aufweisen und
zwischen dem Betätigungselement und dem Gehäuse
angeordnet sein. Durch die folienartige Ausgestaltung des Auslösemittels
kann insbesondere die gesamt Rückseite des Betätigungselementes
mit dem Piezoschalter versehen werden. Dadurch ist sichergestellt,
dass auch bei einer Berührung in einem Randbereich des
Betätigungselementes das Auslösesignal zuverlässig
generiert wird.
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Der
erfindungsgemäße Start-/Stopp-Schalter soll von
einem Benutzer berührt werden, um ein Schaltsignal und/oder
Auslösesignal auszulösen. Die entsprechende Berührung
soll mittels des Betätigungselementes auf das Auslösemittel übertragen werden.
Folglich hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn das Betätigungselement
eine etwa fingergroße Grundfläche aufweist und
kappenartig ausgestaltet ist. Auf diesem Betätigungselement
kann das Display angeordnet sein. Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform
zeichnet sich dadurch aus, dass das Gehäuse ein Lager aufweist,
wobei das Display in dem Lager angeordnet ist. Aus anatomischen
Gründen kann das Lager des Gehäuses das Display
und das Betätigungselement kranzartig umgeben. Dadurch erfüllt
das Lager nicht nur die Aufgabe, das Betätigungselement
in seiner Bewegung zwischen der Einschublage und der Nulllage zu
führen, sondern schützt auch das Display vor Einwirkungen
im Randbereich.
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Zusätzlich
kann das Lager mit einem Gleitelement des Betätigungselementes
zusammenwirken. Das Gleitelement ist an den Seitenbereichen des
Betätigungselementes angeordnet und ermöglicht
das nahezu reibungsfreie Einschieben des Betätigungselementes
in das Gehäuse. Darüber hinaus dichtet das Gleitelement
das Betätigungselement gegenüber dem Lager ab,
so dass keine Umwelteinflüsse wie Schmutz oder Feuchtigkeit
in das Gehäuseinnere eindringen können.
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Eine
weitere die Erfindung verbessernde Maßnahme sieht vor,
dass das Display über ein Bussystem mit wenigstens einer
Informationsquelle verbunden ist, wobei das Bussystem zum uni- und/oder bidirektionalen
Austausch mindestens einer Information zwischen dem Display und
der Informationsquelle dient, insbesondere dass die Information
auf dem Display anzeigbar ist. Eine solcherart ausgestalteter Start-/Stopp-Schalter
kann weiter dadurch verbessert werden, dass die Information mittels
des Bussystems über eine serielle oder eine parallele Architektur übermittelbar
ist. Alternativ oder ergänzend kann vorgesehen sein, dass
die Informationsquelle mindestens eine der folgenden ist: ein GPS-System,
ein Radio, ein Handy, eine Heizung, insbesondere eine Standheizung,
ein Einparksystem, ein Fahrzeug- oder ein Motormanagement-System.
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Durch
die beschriebene Kombination der verbessernden Maßnahmen
ist es einem Benutzer möglich, über die Einstellung
und/oder den Zustand verschiedener Informationsquellen unterrichtet
zu werden. Dazu kann insbesondere auf dem Display eine Anzahl von
Piktogrammen angezeigt werden, die jeweils mit einer individuellen
Informationsquelle verbunden sind. So ist es einem Benutzer leicht
möglich, beispielsweise die Einstellung der Klimaanlage zu überprüfen.
Es bedarf dazu nicht eines separat ausgestalteten Anzeigeelementes
für diese Informationsquelle. Vielmehr kann der erfindungsgemäße Start-/Stopp-Schalter
dazu dienen, sämtliche Informationen der Informationsquellen
für einen Benutzer einfach zugängig darzustellen.
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Eine
die Erfindung verbessernde Maßnahme sieht vor, dass der
Start-/Stopp-Schalter eine Schnittstelle aufweist, insbesondere
dass die Schnittstelle eine der folgenden Technologien aufweist:
Wireless LAN (IEEE 802.11), FireWire (IEEE 1394), USB (Universal
Serial Bus), HDMI (High Definition Multimedia Interface), IrDA (Infrared
Data Association), Bluetooth, Unilink, ATA/ATAPI (Advanced Technology
Attachment with Packet Interface), IEEE 488 oder IEEE 1284. Die
aufgezählten Schnittstellen können insbesondere
für eine Kommunikation zwischen des Start-/Stopp-Schalters
und einer externen Rechnereinheit genutzt werden. So können
Informationen der Informationsquellen, Daten eines Motors oder eines Anlassers
für den Motor auf die externe Rechnereinheit übertragen
werden. Dieses hat sich insbesondere für eine Suche nach
möglichen Fehlern bei Inspektionen in Werkstätten
als vorteilhaft erwiesen.
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Die
oben genannte Aufgabe wird ebenfalls durch ein erfindungsgemäßes
Verfahren zur Aktivierung eines Fahrzeugmotors sowie wenigstens
eines weiteren Verbrauchers mittels eines Start-/Stopp-Schalters
gelöst. Dieses erfindungsgemäße Verfahren
zeichnet sich dadurch aus, dass der Start-/Stopp-Schalter ein Betätigungselement,
einen Bereichssensor und ein Auslösemittel aufweist, und
- – bei einem Eindringen in einen Bereich
um das Betätigungselement von dem Bereichssensor ein von
einer Eindringdauer abhängiges Sensorsignal erzeugt wird,
- – bei einer Betätigung des Betätigungselementes ein
zeitlich unveränderbares, digitales Auslösesignal
erzeugt wird, und
- – aus einer vorgegebenen Kombination einer Dauer des
Sensorsignals und einer Anzahl des Auslösesignals unterschiedlichen
Schaltsignale für die Aktivierung des Fahrzeugmotors sowie
wenigstens einen weiteren Verbraucher erzeugt wird.
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Die
Besonderheit des erfindungsgemäßen Verfahrens
besteht darin, dass ein Bereich um einen Start-/Stopp-Schalter von
dem Bereichssensor überwacht wird. Dringt nun ein Gegenstand,
wie eine Hand eines Benutzers, in diesen Bereich um das Betätigungselement
des Start-/Stopp-Schalters ein, so wird ein Sensorsignal generiert, welches
so lange Bestand hat, wie der Gegenstand innerhalb des Bereiches
um das Betätigungselement ist. Die Dauer des Sensorsignals
ist also nahezu gleich oder gleich der Eindringdauer des Gegenstandes
in den Bereich. Verlässt der Gegenstand den Bereich um
das Betätigungselement, so wird auch das Sensorsignal nicht weiter
von dem Bereichssensor generiert. Neben diesem Sensorsignal wird
bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ein Auslösesignal
ausgewertet. Dieses Auslösesignal wird durch eine Betätigung
des Betätigungselementes des Start-/Stopp-Schalters generiert.
Im Gegensatz zu dem Sensorsignal ist das Auslösesignal
zeitlich diskret und kann in beliebiger Reihenfolge durch eine entsprechende
Betätigung des Betätigungselementes generiert
werden. Somit finden im Rahmen des erfindungsgemäßen
Verfahrens zwei verschiedene Typen von Signalen Verwendung. Zum
einen das zeitlich andauernde Sensorsignal, welches davon abhängig
ist, ob ein Gegenstand in dem Bereich um das Betätigungselement
angeordnet ist. Zum anderen wird das digitale Auslösesignal ausgewertet,
welches bei einer Betätigung des Betätigungselementes
erzeugt wird. Durch die Kombination dieser beiden Signale – Sensorsignal
und Auslösesignal – können eine Vielzahl
von unterschiedlichen Verbrauchern durch das erfindungsgemäße Verfahren
aktiviert werden. Die Besonderheit des Verfahrens besteht darin,
dass durch eine unterschiedliche Kombination von der Dauer des Sensorsignals – die
abhängig ist von der Eindringdauer – und einer
Anzahl des Auslösesignals verschiedene Schaltsignale generiert
werden können. So kann beispielsweise ein Sensorsignal
von mehreren Sekunden Dauer in Kombination mit zwei Auslösesignalen dazu
führen, dass ein Radio eingeschaltet wird. Wird hingegen
während der Dauer des Sensorsignals nur ein Auslösesignal
erzeugt, so kann dadurch die Aktivierung des Fahrzeugmotors durch
ein entsprechendes Schaltsignal ausgelöst werden. Der so
erzielte Start-/Stopp-Schalter und das Verfahren sind besonders
zugängig für einen Benutzer und weisen weniger
Elemente als bekannte Systeme auf, die zur Aktivierung einer Mehrzahl
von Verbrauchern genutzt werden können. Es ist zu beachten,
dass Merkmale und Details, die im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens
beschrieben werden, selbstverständlich auch für
den erfindungsgemäßen Start-/Stopp-Schalter sowie
umgekehrt gelten.
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Eine
vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen
Verfahrens zeichnet sich dadurch aus, dass nur die Auslösesignale
berücksichtigt werden, die während der Eindringdauer
und/oder Dauer an dem Betätigungselement ausgelöst
werden. Dieser Verfahrensschritt erlaubt eine Erhöhung
der Sicherheit der Nutzung des erfindungsgemäßen Start-/Stopp-Schalters,
da dieser auf einer Redundanz der Signale beruht. Das Betätigungselement kann
nur betätigt werden, wenn ein Gegenstand in den vom Bereichssensor überwachten
Bereich eindringt. Somit ist die logische Konsequenz, dass, wenn
der Bereich um das Betätigungselement überwacht
wird, eine Auslösung der Auslösesignale nur möglich
ist, wenn der Gegenstand in den überwachten Bereich eindringt.
Somit werden nur jene Auslösesignale berücksichtigt,
die während der Eindringdauer an dem Betätigungselement
ausgelöst werden.
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Das
erfindungsgemäße Verfahren kann in einer weiteren
vorteilhaften Ausgestaltung dadurch erweitert werden, dass die Anzahl
der während der Eindringdauer ausgelösten Auslösesignale
mit einer vorgegebenen Folge verglichen werden. In dem Logikelement
können entsprechende Listen hinterlegt sein, bei denen
unterschieden wird, in welchen Zeitabständen und/oder welche
Anzahl das Auslösesignalen registriert wird, um ein entsprechendes
Schaltsignal zu erzeugen. Somit ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass
bei einer Übereinstimmung der Anzahl der Auslösesignale
mit der im Logikelement hinterlegten Folge das zugeordnete Schaltsignal
für die Aktivierung des Fahrzeugmotors und/oder des wenigstens
einen weiteren Verbrauchers erzeugt wird.
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Als
besonders vorteilhaft hat es sich herausgestellt, wenn der oben
beschriebene Start-/Stopp-Schalter nach einem der beschriebenen Verfahren
betreibbar ist.
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Weitere
Maßnahmen und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den
Ansprüchen, der nachfolgenden Beschreibung und den Zeichnungen.
In den Zeichnungen ist die Erfindung in mehreren Ausführungsbeispielen
dargestellt. Sämtliche aus den Ansprüchen, der
Beschreibung oder der Zeichnung hervorgehende Merkmale und/oder
Vorteile, einschließlich konstruktiver Einzelheiten, räumliche
Anordnungen und Verfahrensschritte, können sowohl für
sich als auch in den verschiedensten Kombinationen erfindungswesentlich
sein. Es zeigen:
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1 eine
schematische Schnittzeichnung eines erfindungsgemäßen
Start-/Stopp-Schalters,
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2 der
Start-/Stopp-Schalter aus 1 während
ein Gegenstand in einen überwachten Bereich eindringt,
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3 der
Start-/Stopp-Schalter in einer Betätigungslage,
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4 unterschiedliche
Kombinationen von mittels des Start-/Stopp-Schalters generierten
Sensorsignalen und Auslösesignalen,
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5 eine
weitere Ausführungsvariante des erfindungsgemäßen
Start-/Stopp-Schalters,
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6 der
erfindungsgemäße Start-/Stopp-Schalter und ein
Bussystem und
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7 eine
Frontansicht des erfindungsgemäßen Start-/Stopp-Schalters.
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In 1 ist
eine erste vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen
Start-/Stopp-Schalters 10 zur Aktivierung eines Fahrzeugmotors
sowie wenigstens eines weiteren Verbrauchers dargestellt. Der gezeigte
Start-/Stopp-Schalter 10 weist ein tonnenförmiges
Gehäuse 20 auf, in welchem ein Betätigungselement 30 gelagert
ist. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel befindet
sich das Betätigungselement 30 in einer Nulllage.
Innerhalb des Gehäuses 20 wird das Betätigungselement 30 durch
einen Kraftspeicher 21 – hier eine Feder – in
seiner Nulllage gehalten. Innerhalb des Gehäuses 20 ist
ein Auslösemittel 40 angeordnet. Dieses Auslösemittel 40 ist
mit dem Betätigungselement 30 verbunden. Bei einem Betätigen
des Betätigungselementes 30 erzeugt das Auslösemittel 40 ein
zeitlich unveränderbares, digitales Auslösesignal.
In dem dargestellten Ausführungsbeispiel handelt es sich
bei dem Auslösemittel 40 um einen Piezoschalter.
Eine mechanische Deformation eines Piezoelementes innerhalb des
Piezoschalters erzeugt das Auslösesignal. Folglich wird
bei einer Bewegung des Betätigungselementes in das Gehäuse 20 hinein
das Auslösesignal durch das Auslösemittel 40 generiert.
An dem Gehäuse 20 angeordnet ist außerdem
ein Bereichssensor 60. Dieser Bereichssensor 60 überwacht
einen Bereich 62 des Start-/Stopp-Schalters 10.
In dem dargestellten Ausführungsbeispiel überdeckt
der Bereich 62, welcher von dem Bereichssensor 60 kontrolliert
wird, eine Vorderseite des Betätigungselementes 30.
Der Bereichssensor 60 dient dazu, ein Eindringen eines
Gegenstandes 100, wie etwa einer Hand, an und/oder um den
Bereich 62 um das Betätigungselement 30 zu registrieren.
Wie im Folgenden noch dargelegt, wird bei einem Eindringen eines
Gegenstandes 100 in den Bereich 62 ein Sensorsignal
erzeugt. Verbunden sind sowohl das Auslösemittel 40 als
auch der Bereichssensor 60 mit einem Logikelement 70.
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Dringt 63 nun
ein Gegenstand 100 – hier eine Hand eines Benutzers – in
Bereich 62 ein, so erzeugt der Bereichssensor 60 das
Sensorsignal 61 und übersendet dieses an das Logikelement 70,
was 2 verdeutlicht. Trotz des Eindringens des Gegenstandes 100 in
den Bereich 62 befindet sich das Betätigungselement 30 weiterhin
in seiner Nulllage. Das bedeutet, es wird von dem Auslösemittel 40 noch
kein Auslösesignal generiert. Solange sich der Gegenstand 100 in
dem Bereich 62 vor dem Betätigungselement 30 befindet,
wird das Sensorsignal 61 erzeugt. Folglich ist die Dauer 64 des
Sensorsignals 61 abhängig von einer Eindringdauer
des Gegenstandes 100 in den Bereich 62. Das Logikelement 70 empfängt
ein Sensorsignal 61 so lange, wie der Gegenstand 100 sich
innerhalb des vom Bereichssensor 60 überwachten
Bereiches 62 befindet. Das Sensorsignal 61 wird
in dem Logikelement 70 ab jenem Zeitpunkt ausgelöst,
ab dem der Gegenstand 100 in den Bereich 62 eindringt,
wie der Bewegungspfeil 63 verdeutlichen soll. Wird der
Gegenstand 100 aus dem Bereich 62 wieder herausgenommen,
endet das Sensorsignal 61.
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Der
erfindungsgemäße Start-/Stopp-Schalter 10 zeichnet
sich durch die Kombination des Bereichssensors 60 und des
Auslösemittels 40 aus. Wie die 3 verdeutlicht,
kann nach dem Eindringen 63 des Gegenstandes 100 in
den Bereich 62 der Gegenstand das Betätigungselement 30 in
das Gehäuse 20 einschieben 31. Durch
das Überführen des Betätigungselementes 30 aus
der Nulllage in die in 3 gezeigte Einschublage wird
in dem Auslösemittel 40 ein Auslösesignal 41 erzeugt.
Im Gegensatz zu dem zeitlich von der Eindringdauer abhängigen
Sensorsignale 61 ist das Auslösesignal zeitlich
diskret. Es kann somit durch eine Betätigung des Betätigungselementes 30 nur
ein Auslösesignal erzeugt werden. Möchte der Benutzer
eine Mehrzahl von Auslösesignalen erzeugen, bedarf es mehrfachen
Einschiebens 31 des Betätigungselementes 30,
also eines mehrfachen Überführens des Betätigungselementes
aus der Nulllage in die Einschublage. Durch den eingezeichneten
Kraftspeicher 21 wird das Betätigungselement reversibel
und selbstständig aus der Einschublage in die Nulllage
zurück geführt.
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In
dem Gehäuse 20 ist ein Lager 22 mit entsprechenden
Lagerelementen angeordnet. Innerhalb dieses Lagers 22 ist
das Betätigungselement 30 angeordnet, wobei die
Lagerelemente für eine Führung des Betätigungselementes 30 bei
der Überführung aus einer Einschub- in eine Nulllage
und umgekehrt sorgen. Dazu weist das Betätigungselement 30 mit den
Lagerelementen zusammenwirkende Gleitelement 32 auf.
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In
dem Logikelement 70 findet eine Auswertung des Auslösesignals 41 sowie
des Sensorsignals 61 statt. Im Rahmen des erfindungsgemäßen
Verfahrens ist dabei vorgesehen, dass nur jene Auslösesignale 41 berücksichtigt
werden, die während der Eindringdauer an dem Betätigungselement 30 ausgelöst werden.
Somit werden nur jene Auslösesignale 41 berücksichtigt,
die in einem Zeitrahmen eintreffen, in dem auch ein Sensorsignal 61 innerhalb
des Logikelementes 70 vorhanden ist. Zusätzlich
kann das Logikelement 70 über eine Rechnereinheit
und/oder eine Speichereinheit verfügen, innerhalb derer
eine Folge von vorgegeben Kombinationen von Auslösesignalen 41 und
Sensorsignalen 61 hinterlegt sind. Die empfangenen Signale
des Bereichssensors 60 und des Auslösemittels 40 werden
mit dem vorgegebenen Folgen verglichen, um im Anschluss daran ein Schaltsignal 17 zu
erzeugen. Je nach empfangener Anzahl von Auslösesignalen 41 und/oder
von der Dauer 64 des Sensorsignals 61 und/oder
einer Kombination dieser Informationen können so unterschiedliche
Schaltsignale 17 erzeugt werden. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel
ist der Gegenstand 100 in dem Bereich 62 eingedrungen
und hat ein entsprechendes Sensorsignal 61 erzeugt. Durch
eine einmalige Betätigung des Betätigungselementes 30 wurde ein
Auslösesignal 41 erzeugt. Die Kombination dieser
beiden Signale kann dazu führen, dass in dem Logikelement 70 das
gezeigte Schaltsignal 17 erzeugt wird. Mittels dieses gezeigten
Schaltsignals 17 kann beispielsweise der Motor des Fahrzeuges
aktiviert werden.
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In 4 sind
beispielhaft eine Mehrzahl von möglichen Kombinationen
des Sensorsignals 61 und des Auslösesignals 41 dargestellt.
Aufgetragen sind die Signale 41, 61 als Funktion
der Zeit. Die mit dem Bezugszeichen 61 versehenen Balken
sollen das Sensorsignal 61 sowie dessen Dauer 64,
die durch die Eindringdauer des Gegenstandes 100 in dem
Bereich 62 bestimmt wird, widerspiegeln. Die mit dem Bezugszeichen 41 versehenen
Punkte sollen die Auslösesignale 41 repräsentieren.
Durch die punktförmige Darstellung soll verdeutlicht werden,
dass es sich um zeitlich diskrete, digitale Auslösesignale 41 handelt.
Innerhalb des Logikelementes 40 wird jeweils überprüft,
ob ein Schaltsignal 17 ausgelöst werden kann.
In dem mit dem Großbuchstaben A gekennzeichneten Beispiel,
wird ein Auslösesignal 41 innerhalb des durch
das Sensorsignal 61 vorgegebenen Zeitfensters ausgelöst.
Durch einen möglichen Vergleich mit einer vorgegebenen
Folge von Signalen, kann in dem Logikelement 70 bestimmt
werden, dass aus dieser Kombination der beiden Signale 41, 61 ein
Schaltsignal 17 erzeugt werden. Wird innerhalb der Dauer 64 des
Sensorsignals 61 das Betätigungselement 30 zweimal
betätigt, werden zwei Auslösesignale 41 erzeugt,
wie es das Beispiel mit dem Großbuchstaben B verdeutlicht.
Aus einer solchen Kombination von Signalen kann das Logikelement 70 ein
abweichendes neues Schaltsignal 17' generieren. Dieses
zweite Schaltsignal 17' kann beispielsweise zur Aktivierung
eines weiteren Verbrauchers, wie eines Radios, eines GPS-Systems
oder eines Handys benutzt werden. Eine dreifache Betätigung des
Auslösemittels 40 bei gleichzeitigem Eindringen in
den Bereich 62 des Betätigungselementes 30 sorgt für
die Generierung eines weiteren Schaltsignals 17', wie das
mit dem Buchstaben C gekennzeichnete Beispiel zeigt. Die drei Beispiele – A,
B, C – zeigen alle, dass nur jene Auslösesignale 41 berücksichtigt
werden, die während der Eindringdauer an dem Betätigungselement 30 ausgelöst
werden. Folglich muss das Auslösesignal 41 in
dem Logikelement 70 zu einem Zeitpunkt eintreffen, in dem
auch ein Sensorsignal 61 vorliegt. Bei einer Ausgestaltung
des Start-/Stopp-Schalters 10 gemäß den
vorherigen Figuren kann das Auslösesignal 41 nur
dann willentlich erzeugt worden sein, wenn ein Gegenstand 100 in den
Bereich 62 um das Betätigungselement 30 eingedrungen
ist. Folglich würde der Empfang eines Auslösesignals 41 durch
das Logikelement 70 ohne gleichzeitigen Empfang eines Sensorsignals 61 auf eine
Fehlsignal 18 hindeuten. Dieses verdeutlicht das mit dem
Großbuchstaben D gekennzeichnete Beispiel. Auch zu einem
Fehlsignal 18' führt ein Sensorsignal 61 dem
kein Auslösesignal 41 folgt. So ein Sensorsignal 61 kann
beispielsweise durch ein Eindringen in den Bereich 62 um
das Betätigungselement 30 durch den Gegenstand 100 erzeugt
werden. Allerdings wurde keine willentliche Betätigung
des Betätigungselementes 30 ausgelöst.
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In 5 ist
eine weitere Ausführungsvariante des erfindungsgemäßen
Start-/Stopp-Schalter 10' dargestellt. Dieser Start-/Stopp-Schalter 10' unterscheidet
sich von dem vorherigen Ausführungsbeispiel dadurch, dass
auf dem Betätigungselement 30 ein Display 50 angeordnet
ist. Das Display 50 kann dazu dienen, Informationen des
Kraftfahrzeuges, in welchem der Start-/Stopp-Schalter 10' integriert
ist darzustellen. Gesteuert wird das Display 50 durch eine
Steuereinheit 15. Darüber hinaus ist das Auslösemittel 40 folienartig
ausgeformt und zwischen dem Gehäuse 20 und dem
Betätigungselement 30 angeordnet. Diese Anordnung
des Auslösemittels 40 weist den Vorteil auf, dass
auch bei einer Betätigung des Betätigungselementes 30 in
einem der Randbereiche das Auslösesignal 41 zuverlässig
erzeugt wird.
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Wie 6 verdeutlicht,
kann in einer vorteilhaften Ausführungsvariante die erfindungsgemäße Schaltvorrichtung 10 an
ein Bussystem 75 angeschlossen sein, welches die Schaltvorrichtung 10' mit einer
Informationsquelle 80 verbindet. Dabei ermöglicht
das Bussystem 75 einen uni- und/oder bidirektionalen Austausch
mindestens einer Information 81. Bei dem Bussystem 75 kann
es sich um ein leitungsgebundenes oder um ein funkwellenbasiertes
Bussystem handeln. Folglich können von der Informationsquelle 80,
wie etwa einem Sensor und/oder Aktuator, Informationen 81 an
das Display 50 über das Bussystem 75 gesandt
werden. Bei diesen Informationen 81 kann es sich um Einstellungen
der Aktuatoren oder Messwerte der Sensoren handeln. In einer vorteilhaften
Variante dieser Ausführungsform können die Informationen 81 dann
auf dem Display 50 angezeigt werden, um eine visuelle Darstellung
zu erzielen. Um die Information 81 zu übermitteln,
hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn das Bussystem 75 eine
serielle oder eine parallele Architektur aufweist. Eine parallele
Architektur bezeichnet dabei eine digitale Übertragung
bei der mehrere Bits gleichzeitig – also parallel – übertragen
werden. Im Gegensatz dazu wird bei der seriellen Datenübertragung
die Information bitweise hintereinander über das Datenübertragungsmedium übertragen.
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Im
Gehäuse 20 des dargestellten Start-/Stopp-Schalter 10' oder
extern am Bussystem 75 kann weiterhin eine Rechnereinheit 16 angeordnet
sein. Dabei kann es sich um einen Mikrocontroller, FPGA (Field programmable
gate array) oder einen Digital Signal Processor (DSP) handeln. Darüber hinaus
können in der Rechnereinheit 16 Computerprogrammprodukte
integriert sein, welche die jeweils angeschlossenen Informationsquellen
erkennen und in regelmäßigen Zeitabschnitten nach
Informationen befragen. Dadurch ist eine zentrale Steuerung des Datenflusses
innerhalb des Bussystems 75 durch die Rechnereinheit 16 sichergestellt.
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In 7 ist
eine Aufsicht auf eine Vorderseite des erfindungsgemäßen
Start-/Stopp-Schalters 10' dargestellt. Das kranzförmige
Gehäuse 20 umschließt das Display 50.
Auf dem Display 50 ist zum einen die Information 81 der
Informationsquelle 80 dargestellt. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel handelt
es sich um die aktuelle Temperatur der Klimaanlage. Darüber
hinaus sind eine Start- und/oder Stoppbereitschaft 82, 82' eines
Motors des Kraftfahrzeuges angezeigt. In dem Ausführungsbeispiel
ist angenommen, dass der Motor läuft. Folglich kann durch
die Schaltvorrichtung 10' nur ein Stoppsignal 82' übersandt
werden. Um dieses Faktum optisch zu bestätigen, ist die
Stoppbereitschaft 82' auf dem dargestellten Display 50 farblich
hinterlegt. Folglich ist einem Benutzer klar, dass ein Eindrücken
des Displays 50 zu einem entsprechenden Anhalten des Motors
führt.
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- 10,
10'
- Start-/Stopp-Schalter
- 15
- Steuereinheit
- 16
- Rechnereinheit
- 17,
17', 17''
- Schaltsignal
- 18,
18'
- Fehlsignale
- 20
- Gehäuse
- 21
- Kraftspeicher
- 22
- Lager
für das Betätigungselement 30
- 30
- Betätigungselement
- 31
- Einschieben
des Betätigungselementes
- 32
- Gleitelement
- 40
- Auslösemittel
- 41
- Auslösesignal
- 50
- Display
- 60
- Bereichssensor
- 61
- Sensorsignal
- 62
- Bereich
- 63
- Eindringen
in den Bereich 62
- 64
- Dauer
- 70
- Logikelement
- 75
- Bussystem
- 80
- Informationsquelle
- 81
- Information
- 82,
82'
- Start-
und/oder Stoppbereitschaft
- 100
- Gegenstand
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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