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Die Erfindung bezieht sich auf eine Eingabevorrichtung mit haptischer Rückmeldung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
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Eine solche Vorrichtung ist aus der
EP 1 223 541 B1 bekannt. Dort wird zur Steuerung eines Cursors auf einem Anzeigebildschirm ein bewegliches verstellbares Teil mit einem ersten daran befestigten Magneten relativ zu einem zweiten ortsfesten Magneten bewegt und durch Hall-Sensoren das resultierende Magnetfeld gemessen, woraus sich die Position des beweglichen verstellbaren Teiles ermitteln läßt. Durch die Wechselwirkung der beiden Magneten wird das verstellbare Teil bei Fehlen äußerer Krafteinwirkung in eine vorbestimmte Position gebracht. Nur durch äußere Krafteinwirkung, beispielsweise durch einen Finger einer Bedienperson kann das verstellbare Teil aus dieser Ruheposition verschoben werden, wobei die Kraft, die zum Verschieben notwendig ist, von der Position der Magneten zueinander abhängt, so dass der Benutzer eine taktil oder haptisch wahrnehmbare Rückmeldung erhält.
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Es kann auch ein dritter ortsfester Magnet vorgesehen sein, so dass das verstellbare Teil zwischen zwei Ruhepositionen bewegt werden kann, wobei das Verschieben aus beiden Ruhepositionen jeweils eine externe Kraft erfordert.
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Viele Geräte oder Gegenstände des täglichen Lebens werden heute durch Eingabevorrichtungen bedient, wie z. B. elektrische Schalter, Bedienhebel, berührungsempfindliche Bildschirme (Touchscreen), Schieberegler, Tastaturen und ähnliches, bei denen eine Rückmeldung über andere Sinnesorgane erfolgt als die Eingabe. Soll beispielsweise ein Cursor auf einem Bildschirm durch eine sog. Maus gesteuert werden, so erfolgt die Eingabe durch manuelles Bewegen der Maus während die Rückmeldung visuell durch Betrachten des Bildschirmes erfolgt. Soll die Lautstärke eines Radios verändert werden, wird bei vielen Geräten heute nur noch eine Taste gedrückt gehalten, wobei die Dauer des Drückens der Taste das Maß der Lautstärkenänderung bestimmt. Hier erfolgt die Rückmeldung akustisch.
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Wünschenswert ist es, eine unmittelbare haptische Rückmeldung bei taktiler Eingabe zu erhalten, wobei die taktile Eingabe (Kraft, Weg, Richtung) unmittelbar haptisch erfahrbar ist und nicht erst durch ein eventuell zeitverzögertes System erfolgt, wie z. B. über ein nicht unmittelbar im Zusammenhang mit der Eingabe stehendes Signal.
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Hierfür eignen sich magnetisch positionierte Eingabeorgane wie bei dem eingangs geschilderten Stand der Technik beschrieben. Weitere Beispiele von Eingabevorrichtungen mit Magneten sind aus folgenden Schriften bekannt:
DE 10117956 B4 ,
DE 102005018275 A1 ,
DE 102007002189 A1 ,
DE 202005019271 U1 ,
EP 0810544 A2 ,
EP 1901005 A2 ,
JP 06318134 A ,
JP 2005004365 A ,
US 5504502 A ,
US 7187360 B2 ,
US 7489296 B2 ,
US 2002/0054012 A1 ,
US 2002/0125977 A1 ,
US 2004/0252104 A1 ,
US 2005/0068134 A1 ,
US 2006/0209019 A1 ,
WO 03/054782 A1 ,
WO 2006/130723 A2 ,
WO 2006/131520 A1 und
WO 2008/016386 A2 .
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Die meisten der oben genannten Schriften verwenden Hall-Sensoren, die die magnetische Flußdichte messen, woraus ein Signal für die Position des beweglichen Magneten abgeleitet werden kann.
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Die
WO 00/70438 weist darauf hin, dass Hall-Sensoren relativ teuer sind und nur die magnetische Flußdichte messen können, so dass zum Erkennen einer Bewegungsrichtung eines Magneten mindestens zwei Hall-Sensoren erforderlich sind. Diese Schrift schlägt daher vor, als Sensoren Spulen zu verwenden. Wird ein Magnet relativ zur Spule bewegt, so wird in der Spule eine elektrische Spannung induziert, wobei ein Spannungsimpuls auch die Bewegungsrichtung detektieren läßt, da der Spannungsimpuls je nach Bewegungsrichtung mit einer ansteigenden oder absteigenden Flanke beginnt. Nachteilig an dieser Vorrichtung ist jedoch, dass nur eine Bewegung erkannt werden kann und kein statischer Zustand.
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Die
US 5,698,976 A beschreibt eine Eingabeeinrichtung mit einer Platte aus magnetischem Material deren Oberfläche in X- und Y-Richtung regelmäßige jedoch unterschiedliche geometrische Konfiguration in Form von Vertiefungen und Erhebungen hat. Ein Magnet ist relativ zu dieser Platte verschieblich und ein Sensor in Form einer Spule wird zusammen mit dem Magneten bewegt. Durch die unterschiedliche Geometrie der Oberfläche der Platte ändert sich der magnetische Fluß, was von der Spule detektiert wird.
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In der älteren, nicht vorveröffentlichten
deutschen Patentanmeldung 10 2010 012 247 ist eine Eingabeeinrichtung mit haptischer Rückmeldung beschrieben, bei der ein beweglicher Magnet relativ zu einer Leiterbahnplatte linear verschieblich ist und mindestens ein weiterer feststehender Magnet an der dem beweglichen Magneten gegenüberliegenden Unterseite der Leiterbahnplatte befestigt ist. Mehrere auf der Leiterbahnplatte angeordnete Spulen bilden zusammen mit einem Kondensator ein frequenzbestimmendes Glied eines Oszillators. Die Ausgangsfrequenz des Oszillators ist daher eine Größe, die die relative Lage zwischen dem beweglichen Magnet und der mindestens einen Spule kennzeichnet.
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Wünschenswert ist es, nicht nur lineare Bewegungen in einer Ebene mit haptischer Rückmeldung zu detektieren sondern auch Drehbewegungen.
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Aufgabe der Erfindung ist es, die Vorrichtung der eingangs genannten Art dahingehend zu verbessern, dass sie bei geringem Aufwand ein genaues elektrisches Signal für die Bewegung und die Position des magnetischen beweglichen Eingabeorgans liefert und gleichzeitig eine haptisch wahrnehmbare Rückmeldung liefert, wobei auch Drehbewegungen detektierbar sind. Vorzugsweise soll die haptisch wahrnehmbare Rückmeldung einstellbar sein.
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Diese Aufgabe wird durch die im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.
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Das Grundprinzip der Erfindung liegt darin, als Sensoren auf einer Leiterbahnplatte aufgedruckte Spulen zu verwenden, deren Induktivität Teil eines induktiv/-kapazitiven Schwingkreises ist, wobei mindestens einige der Sensoren längs einer Kreisbahn angeordnet sind und vorzugsweise in äquidistanten Abständen zueinander liegen. Ebenfalls längs der Kreisbahn sind feststehende Gegenmagnete oder ferromagnetische Metallteile angeordnet, die in Zusammenwirken mit dem längs der Kreisbahn beweglichen Magneten für die haptische Rückmeldung sorgen und ”Rastpositionen” für ein drehbares Bedienorgan definieren, an dem der bewegliche Magnet befestigt ist. Der Wert der Induktivität ändert sich in Abhängigkeit von der relativen Lage des Magneten zu der Spule bzw. den Spulen, so dass sich die Schwingfrequenz des Schwingkreises in Abhängigkeit von der Lage des Magneten ändert. Hierdurch erhält man zum einen ein statisches Signal, das jederzeit die Position des Magneten relativ zu der oder den Spulen auswerten läßt, als auch die Geschwindigkeit der Bewegung des Magneten aufgrund der Änderung der Schwingfrequenz.
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An dieser Stelle sei darauf hingewiesen, dass die Begriffe Magnet und Gegenmagnet so zu verstehen sind, dass sowohl beide Teile magnetisiert sein können und daher jeweils einen Permanentmagneten bilden, als auch der Fall, dass nur einer von beiden ein Permanentmagnet ist, während der andere aus ferromagnetischem jedoch nicht permanent magnetisiertem Material besteht. Daher wird allgemeiner von ”Magnetteil” bzw. ”Magnetteilen” gesprochen
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Für die Anordnung der Magnetteile und der Spulen sieht die Erfindung verschiedene Varianten vor. Bei einem Ausführungsbeispiel ist das bewegliche Magnetteil gegenüberliegend zu einer ersten Seite der Leiterbahnplatte angeordnet, während der oder die ortsfesten Magnetteile auf der gegenüberliegenden zweiten Seite der Leiterplatte angeordnet sind. Es ist aber auch eine Anordnung aller Magnetteile auf einer Seite der Leiterbahnplatte möglich. Als bewegliche Magnetteile kommen sowohl Scheibenmagnete, ringförmige, kugelförmige oder Zylindermagnete in Frage, als auch rechteckige oder quaderförmige Magnete.
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Als ortsfeste Magnetteile kommen ebenfalls die genannten Formen von Magnetteilen in Frage, wie Scheibenmagnete, sowie auch ein Ringmagnete, ein Ringmagnet mit Mittelmagnet sowie auch mehrere in vorgegebene Muster angeordnete Magneten.
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Zur Einstellung der haptisch wahrnehmbaren Rückmeldung können auch Elektromagnete verwendet werden, deren Erregerstrom geregelt wird, wodurch die zwischen dem Elektronmagneten und den beweglichen Magnetteil auftretenden Kräfte einstellbar sind.
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Die als Sensor dienenden Spulen können in diversen Mustern auf die Leiterbahnplatte aufgebracht werden, und beispielweise aufgedruckt oder mittels Lithographie oder sonstiger bekannter Verfahren hergestellt werden, wobei mehrere Spulen in unterschiedlichen Mustern, wie z. B. einer Matrix aufgebracht werden können, die in Zeilen und Spalten miteinander verbunden sind.
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Durch die Anordnung mehrerer feststehender oder beweglicher Magnetteile werden unterschiedliche Rasterpositionen geschaffen, wodurch beispielsweise unterschiedliche Menüebenen aufgerufen werden können oder unterschiedliche Bedienfunktionen.
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Die Erfindung ist für alle Anwendungsgebiete geeignet, bei denen durch Bewegung eines Bedienorgans Funktionen gesteuert werden sollen, beispielsweise Fernbedienungen, Mausersatz für Computer, Bedienung von Funktionen in Kraftfahrzeugen und Bedienung aller denkbaren elektrisch steuerbaren Maschinen.
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Eine Signalübertragung von der Eingabevorrichtung an zu steuernde Geräte kann durch Infrarot, Kabel, Funk, Ultraschall erfolgen.
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Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von verschiedenen Ausführungsbeispielen der Erfindung, die im Zusammenhang mit der Zeichnung ausführlicher erläutert werden. Es zeigt:
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1 ein Schaltbild der Eingabeeinrichtung nach einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
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2 eine abgeschnittene Draufsicht auf eine Eingabeeinrichtung nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung;
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3 eine Draufsicht auf eine Leiterbahnplatte nach dem Ausführungsbeispiel der 2; und
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4 einen Querschnitt der Eingabeeinrichtung nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung;
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5 ein Schaltbild der Eingabeeinrichtung nach einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
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6 ein Schaltbild der Eingabeeinrichtung nach einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung.
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Im Schaltbild der 1 sind acht parallel geschaltete Induktivitäten L1 bis L8 zu sehen, wobei jede einzelne dargestellte Induktivität eine Spule darstellt, die als Sensor für die Position eines Magnetteils M dient. Die Induktivitäten L1 bis L8 sind jeweils an einen Eingang eines Multiplexer MUX angeschlossen und mit ihrem anderen Ende mit Masse (Gnd) verbunden. Alle Induktivitäten liegen dabei auf einer Kreisbahn K und sind hier in variablen Abständen zueinander angeordnet. Im Innenbereich der Kreisbahn sind hier fünf elektrische Schalter S1 bis S5 angeordnet, deren Anschlüsse wahlweise mit einem Mikroprozessor μP oder einer Treiberschaltung 2 verbunden sein können.
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Der Multiplexer MUX wird von einem Mikroprozessor μP über einen Enable-Eingang (en) aktiviert, wobei über Adreßleitungen A0, A1, A2 bzw. A3 einzelne Eingänge des Multiplexers ausgewählt und auf dessen entsprechenden Ausgang OUT1 durchgeschaltet werden. Der Ausgang OUT1 des Multiplexers MUX ist mit einem Oszillator 1 verbunden, der hier wie folgt aufgebaut ist: Ein Operationsverstärker V1 (z. B. ein Komparator) ist mit seinem positiven Eingang (+) an einen zwischen Versorgungsspannung +Vcc und Masse (Gnd) liegenden Spannungsteiler aus Widerständen R1 und R2 angeschlossen, wobei der gemeinsame Verbindungspunkt der Widerstände R1 und R2 über einen ersten Kondensator C1 mit dem Ausgang OUT1 des Multiplexer MUX1 verbunden ist. Dieser Verbindungspunkt ist über einen zweiten Kondensator C2 mit Masse verbunden. Weiter ist der positive Eingang des Operationsverstärker V1 über einen Rückkopplungskondensator C3 mit dem Ausgang Out2 des Operationsverstärkers V1 verbunden. Der negative Eingang des Operationsverstärkers V1 ist über einen Widerstand R3 mit dem Ausgang des Operationsverstärkers V1 verbunden und über einen Kondensator C4 mit Masse.
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Bei jeweils durchgeschaltetem Eingang eines der Multiplexer liegt somit eine der Induktivitäten L1 bis L8 und der Kondensator C2 in Parallelschaltung zwischen Masse und dem positiven Eingang des Operationsverstärkers V1 und bilden damit ein LC-Glied eines durch den Operationsverstärker vervollständigten Schwingkreises, wobei dieses LC-Glied über den Koppelkondensator C1 mit dem positiven Eingang des Operationsverstärkers V1 verbunden ist.
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Am Ausgang OUT2 des Operationsverstärkers V1 erscheint somit ein Signal, dessen Frequenz in Abhängigkeit von den jeweiligen Werten des LC-Gliedes abhängt. Der Induktivitätswert der Induktivitäten L1 bis L8 wird durch ein in die Nähe der die Induktivitäten bildenden Spulen gebrachtes Magnetfeld, wie z. B. durch ein metallisches Teil, verändert, so dass im Ergebnis die Frequenz des am Ausgang OUT2 ausgegebenen Signals von der relativen Lage zwischen dem metallischen Teil und den Spulen L1 bis L8 abhängt.
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Das Ausgangssignal am Ausgang OUT2 wird dem Mikroprozessor μP zugeführt, dort hinsichtlich seiner Frequenz ausgewertet und je nach Anwendungsfall als Steuersignal an einem Ausgang OUT3 ausgegeben.
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Der Ausgang OUT3 des Mikroprozessors μP kann ein serieller oder paralleler digitaler Ausgang oder auch ein analoger Ausgang sein, der je nach Einsatzzweck Treiberschaltungen 2 und/oder Aktuatoren 3 und ggf. auch einem Display 4 zugeführt wird.
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Der Mikroprozessor μP kann sowohl die Frequenz als auch die zeitliche Änderung der Frequenz auswerten und somit nicht nur ein Signal ausgeben, das die relative Lage des Magnetteils M zu den Einzelspulen L1 bis L8 kennzeichnet sondern auch dessen Bewegungsgeschwindigkeit.
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In Abhängigkeit von der Bewegungsgeschwindigkeit kann auch die Darstellung auf dem Display verzögert oder beschleunigt abgebildet werden, was den zusätzlichen interessanten Effekt bringt, dass das subjektive Empfinden des Benutzers bezüglich der haptischen Rückmeldung der Kraft des Magnetteils durch die Änderungsgeschwindigkeit der Darstellung am Display verändert wird. Es wurde nämlich festgestellt, dass das haptische Empfinden durch eine zusätzliche visuelle Darstellung beeinflußt wird. Diese Funktion wird durch eine Software im Mikroprozessor realisiert.
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Im Zusammenhang mit der 1 ist festzuhalten, dass die Anzahl der Induktivitäten L1 bis L8 sowie die Anzahl der Multiplexer beliebig gewählt werden kann und jeweils dem Anwendungszweck anzupassen ist.
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Für manche Anwendungsfälle ist es wünschenswert, einfache Schaltbefehle zu erzeugen, die lediglich die Zustände EIN oder AUS einnehmen, beispielsweise für die Steuerung eines Cursors auf einem Bildschirm mit den vier Bewegungsrichtungen auf, ab, links und rechts sowie einen Bestätigungsbefehl für eine Auswahl, der durch eine sog. o. k.-Taste erzeugt wird. Zu diesem Zwecke sind im Inneren der Kreisbahn K der 1 vier Schalter S1 bis S5 angeordnet, die hier unmittelbar mit der Treiberschaltung 2 verbunden sind. Dem Fachmann ist klar, dass die Ausgänge der Schalter S1 bis S5 auch dem Mikroprozessor μP zugeführt werden können. Im dargestellten Ausführungsbeispiel wird durch Schließen der Schalter Massepotential an den Ausgang der Schalter gelegt. Selbstverständlich ist es auch möglich, die Schalter elektrisch so anzuschließen, dass bei ihrer Betätigung ein anderes Potential, wie beispielsweise positive oder negative Versorgungsspannung am Ausgang ansteht.
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Die 2 zeigt eine Draufsicht auf Betätigungsorgane der Eingabevorrichtung nach der Erfindung. In eine Gehäusewand 5 ist ein Drehring 6 eingelassen, der eine Vielzahl von Greifvorsprüngen 7 oder eine anderweitige Oberflächenstruktur aufweist und durch den Bediener um eine senkrecht zur Zeichenebene der 2 stehende Achse gedreht werden kann. Der mechanische Aufbau wird weiter unten im Zusammenhang mit 4 beschrieben. Im Inneren des Drehringes 6 ist ein sog. Cursorring 8 angeordnet, der an den mit Pfeilen 9, 10, 11, 12 gekennzeichneten Stellen niederdrückbar ist, um die Schalter S2, S3, S4 bzw. S5 zu betätigen.
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Im Inneren des Cursorrings 8 ist ein Druckknopf 13 angeordnet, mit dem der Schalter S1 betätigt wird.
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Am Drehring 6 ist mindestens ein Magnetteil befestigt, das zusammen mit dem Drehring auf einer Kreisbahn bewegt wird, wenn der Drehring gedreht wird.
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3 zeigt eine Leiterbahnplatte 15, die unterhalb der in 2 gezeigten Anordnung liegt.
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In 3 sind mehrere auf die Leiterbahnplatte 15 aufgedruckte Spulen L1 bis L8 als gestrichelt dargestellte Rechtecke angedeutet, welche in einer Schaltung gemäß der 1 verschaltet sind. Die Spulen L1 bis L8 sind in variablen Abständen längs einer Kreisbahn K verteilt angeordnet, wobei die Kreisbahn K von dem Drehring 6 (2) überdeckt ist. Wird der Drehring 6 mit einem oder mehreren Magnetteilen gedreht, so verändern die Magnetteile ihre relative Lage zu den Spulen L1 bis L8, wobei die Schaltung der 1 dann die genaue Position des oder der Magnetteile M feststellt.
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An der Leiterbahnplatte 15 sind mehrere feststehende Gegenmagnetteile M1 bis M8 angebracht, die ebenfalls in variablen Abständen längs der Kreisbahn K angeordnet sind und sich hier jeweils zwischen benachbarten Spulen L1 bis L8 befinden. Wie schon eingangs gesagt, können die Gegenmagnetteile Permanentmagnete sein oder ferromagnetische Metallteile, wobei der oder die an dem Drehring 6 angebrachten Magnetteile M ebenfalls Permanentmagnete sein können oder ferromagnetische Teile, wobei jeweils nur eines der Magnetteile bzw. Gegenmagnetteile ein Permanentmagnet sein muß. Schließlich können die an der Leiterbahnplatte 15 angebrachten Gegenmagnetteile auch Elektromagneten sein, deren Magnetfeld durch den durch den Elektromagneten fließenden elektrischen Strom veränderbar ist.
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Die Gegenmagnete M1 bis M8 definieren ”Rastpositionen” für den Drehring 6 und erzeugen in Zusammenwirken mit dem Magnetteil M am Drehring 6 auch eine haptisch wahrnehmbare Kraft.
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Im Inneren der Kreisbahn K sind auf der Leiterbahnplatte 15 elektrische Schaltkontakte für die Schalter S1 bis S5 zu sehen, die im dargestellten Ausführungsbeispiel elektrisch leitfähige Kreisringe sind und in der Mitte dieser Kreisringe eine Gegenkontaktfläche aufweisen, die durch ein mechanisch zu betätigendes Schaltelement (4) elektrisch miteinander verbunden werden. Die Schalter S2 bis S5 liegen auf einer inneren Kreisbahn K2, die konzentrisch zur Kreisbahn K ist. Der Schalter S1 liegt im Zentrum der Kreisbahnen. Die Schaltkontaktflächen der Schalter S1 bis S5 und die Anschlüsse der Sensoren L1 bis L8 sind über Leiterbahnen zu den elektrischen Bauelementen der 1 wie z. B. dem Multiplexer MUX oder der Treiberschaltung 2 geführt.
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4 zeigt einen Querschnitt des mechanischen Aufbaus der Eingabevorrichtung nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.
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Die Leiterbahnplatte 15 ist hier in ein Gehäuse 16 eingesetzt, dessen Gehäusedeckel die Gehäusewand 5 der 2 ist. Die Gehäusewand 5 ist im montierten Zustand fest mit dem Gehäuse 16 verbunden. Sie weist eine Kreisrunde Öffnung 17 auf, in die der Drehring 6 eingreift, wobei die Oberseite 18 des Drehringes 6 über die Oberseite 19 der Gehäusewand 5 vorsteht. Die Gehäusewand 5 hat einen radial nach innen vorspringenden Lagerring 20 an dem Kugellager 21, 22 befestigt sind. Die Innenringe der Kugellager 21 und 22 sind mit dem Drehring 6 verbunden. Somit kann der Drehring 6 leichtgängig gegenüber dem Gehäuse 16 und der Gehäusewand 5 verdreht werden. Dem Fachmann ist klar, dass auch eine Variante ohne Kugellager möglich ist.
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Der Drehring 6 ist hier drehfest mit einem Magnetträgerring 23 verbunden, an dem ein oder mehrere Magnetteile M befestigt sind, die sich somit zusammen mit dem Drehring 6 längs der Kreisbahn K drehen können.
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In die Leiterbahnplatte 15 sind hier Gegenmagnetteile eingelassen, wobei die Gegenmagnetteile M2 und M6 sichtbar sind, die ebenfalls in einer Kreisbahn angeordnet sind.
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Die Sensoren L1 bis L8 liegen neben den Gegenmagnetteilen und sind in 4 nicht sichtbar.
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Der Drehring 6 hat eine mittige Öffnung 25 für Betätigungsorgane der Schalter S1 bis S5. Diese Schalter sind im Ausführungsbeispiel der 4 als Schaltdome bekannter Bauart ausgebildet, die durch Schaltstößel 26, 27 bzw. 28 betätigt werden. Die Schaltdome können Metalldome, sog. Polydome oder sonstige bekannte Schaltelemente sein. Die Schaltstößel 26 bis 28 sind mit Kappen 29, 30, 31 abgedeckt, die einzeln in Richtung zur Leiterbahnplatte 15 niedergedrückt werden können. Die Schaltstößel 26, 27, 28 sind in Führungselementen 32 geführt, die mit der Leiterbahnplatte 15 verbunden sind, so dass sie nur vertikal in Richtung zur Leiterbahnplatte hin und von dieser fort bewegt werden können, sich jedoch nicht mit dem Drehring 6 verdrehen können.
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5 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung, die sich von dem der 1 dadurch unterscheidet dass anstelle der Schalter S1 bis S5 Spulen L9 bis L13 in entsprechender Anordnung der Schalter S1 bis S5 angebracht sind, die elektrisch zwischen Masse und dem Multiplexer liegen. An den Stößeln 26, 27, 28 der 4 sind dann Magnete angebracht und an der Leiterbahnplatte 15 sind im Bereich der Spulen L9 bis L13 Gegenmagnete angebracht, wobei die Magnetteile an den Stößeln und die Gegenmagnetteile so magnetisiert sind, dass sie sich gegenseitig abstoßen. Durch Niederdrücken der Stößel ändert sich das Magnetfeld an den Spulen L9 bis L13, was zu einer Änderung des Induktivitätswertes der Spulen führt. Hierdurch kann ein Niederdrücken der Stößel erfaßt werden, wobei der Hub des Niederdrückens und die Geschwindigkeit ausgewertet werden können, wobei auch hier durch die Magnetteile eine haptisch wahrnehmbare Kraft auftritt.
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Der Mikroprozessor μP schaltet zyklisch die einzelnen Eingänge des Multiplexers MUX zu dem Ausgang OUT1 durch und damit zum Oszillator 1, so dass alle Spulen L1 bis L13 kontinuierlich abwechselnd abgefragt werden.
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6 zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel der Erfindung, dass sich von dem der 1 und 5 im wesentlichen durch den Oszillator 1 unterscheidet. Die Schalter S1 bis S5 und die Spulen L9 bis L13 der 1 bzw. 5 sind hier der Einfachheit halber fortgelassen. Selbstverständlich können diese auch bei der Schaltung der 6 in gleicher Weise vorgesehen sein. Der Oszillator 1 ist hier so aufgebaut, dass die beiden Eingänge (+) und (–) des Verstärkers V1 durch Spannungsteiler R1, R2 und R3, R4 jeweils auf der halben Versorgungsspannung +CV liegen. Der negative Eingang des Verstärkers V1 ist über einen Koppelkondensator C1 mit dem Ausgang OUT1 des Multiplexers MUX verbunden. Weiter ist der negative Eingang des Verstärkers V1 über einen Rückkopplungskondensator C3 mit dem Ausgang OUT2 des Verstärkers V1 verbunden. Der Ausgang des Multiplexers MUX ist zusätzlich über einen Kondensator C2 mit Masse verbunden und über einen Kondensator C4 mit dem Mikroprozessor μP. Über diesen Kondensator C4 erhält der Oszillator 1 vom Mikroprozessor μP einen Startimpuls, der ein sicheres Anschwingen gewährleistet, wobei dieser Impuls mit dem jeweiligen Umschalten des Multiplexers MUX synchronisiert ist.
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Der Multiplexer MUX wird in gleicher Weise wie beim Ausführungsbeispiel der 1 und 5 über einen ”Enable-Eingang(en) und Adreßleitungen A0, A1, A2 angesteuert. An den Ausgang OUT3 des Mikroprozessors μP sind in gleicher Weise wie im Ausführungsbeispiel der 1 Peripheriegeräte, wie Treiberschaltungen, ein Monitor oder ähnliches angeschlossen.
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Die Schaltung des Oszillators 1 der 6 zeichnet sich durch einen geringeren Stromverbrauch und ein sicheres Anschwingen aufgrund des Impulses auf dem Kondensator C4 aus. Am Rande sei noch erwähnt, dass der Verstärker V1 ein Komparator sein kann, der durch die externe Schaltung und die RC-Glieder der Spulen L1 bis L8 mit dem Kondensator C2 einen Schwingkreis bildet. Schließlich sei darauf hingewiesen, dass die Versorgungsspannung CV+ des Oszillators 1 ebenfalls vom Mikroprozessor μP angelegt werden kann und dadurch vom Mikroprozessor geschaltet wird. Im Mikroprozessor μP findet auch hier eine Auswertung der Frequenz des Oszillators statt, was ebenfalls sowohl hinsichtlich des Wertes der Frequenz als auch hinsichtlich der Änderung der Frequenz durchgeführt werden kann.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 10117956 B4 [0006]
- DE 102005018275 A1 [0006]
- DE 102007002189 A1 [0006]
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- EP 0810544 A2 [0006]
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- US 7187360 B2 [0006]
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