DE102010022337A1 - Optoelectronic detection device for detecting switching positions of guidance stick switch of vehicle, illuminates color areas of color carrier by light beams based on movement of carrier and light source, to recognize switching position - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum optoelektronischen Erfassen von Schaltstellungen eines mechanisch betätigbaren Schaltmittels eines Fahrzeugs.The invention relates to a device for optoelectronic detection of switching positions of a mechanically actuated switching means of a vehicle.
Die Vorrichtung umfasst eine Lichtquelle und einen Lichtdetektor, wobei abhängig von einer durch den Lichtdetektor detektierten Lichtfarbe des Lichtsignals eine der Lichtfarbe zugeordnete Schaltstellung des Schaltmittels erkennbar ist. Die Erfindung betrifft darüber hinaus auch ein Fahrzeug mit einer derartigen Vorrichtung. Ebenso betrifft die Erfindung ein Verfahren zum elektronischen Erfassen von Schaltstellungen eines mechanisch bestätigbaren Schaltmittels eines Fahrzeugs.The device comprises a light source and a light detector, it being possible to detect a switching position of the switching means assigned to the light color as a function of a light color of the light signal detected by the light detector. The invention also relates to a vehicle with such a device. Likewise, the invention relates to a method for electronically detecting switching positions of a mechanically confirmable switching means of a vehicle.
Die Schalterstellungen von Lenkstockschaltern in einem Fahrzeug werden überwiegend mit mechanischen Kontakten ausgewertet. Diese sind immer mit einem gewissen Verschleiß behaftet.The switch positions of steering column switches in a vehicle are mainly evaluated with mechanical contacts. These are always subject to a certain amount of wear.
Darüber hinaus sind auch Vorrichtungen bekannt, bei denen die Schaltstellung eines, Lenkstockschalters mittels Hallsensoren erfasst werden, die mit einem Magneten betätigt werden. Diese Systeme sind dabei jedoch anfällig gegenüber äußeren Magnetfeldern. Dadurch wird die Funktionalität und die Genauigkeit der Schalterstellungsdetektion beeinträchtigt.In addition, devices are known in which the switching position of a steering column switch are detected by means of Hall sensors, which are actuated by a magnet. However, these systems are vulnerable to external magnetic fields. This impairs the functionality and accuracy of the switch position detection.
Darüber hinaus ist aus der
Bei der bekannten Vorrichtung werden jedoch mehrere Lichtquellen unterschiedlicher Lichtfarbe benötigt. Der Aufbau ist daher sehr aufwändig und kostenintensiv.In the known device, however, several light sources of different light color are needed. The structure is therefore very complex and expensive.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine optoelektronisch arbeitende Vorrichtung zur Erfassung von Schalterstellungen eines Schaltmittels zu schaffen, die aufwandsreduziert aufgebaut ist und dennoch eine sehr präzise Detektion gewährleistet. Entsprechend ist es auch Aufgabe ein Fahrzeug mit einer derartigen Vorrichtung sowie ein Verfahren zum optoelektronischen Auswerten von Schalterstellungen zu schaffen.It is an object of the present invention to provide an opto-electronically operating device for detecting switch positions of a switching means, which is constructed with reduced costs and yet ensures a very precise detection. Accordingly, it is also an object to provide a vehicle with such a device and a method for optoelectronic evaluation of switch positions.
Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung, welche die Merkmale nach Anspruch 1 aufweist, ein Fahrzeug, welches die Merkmale nach Anspruch 11 aufweist, und ein Verfahren, welches die Merkmale nach Anspruch 12 aufweist, gelöst.This object is achieved by a device having the features of claim 1, a vehicle having the features of
Eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum optoelektronischen Erfassen von Schaltstellungen eines mechanisch betätigbaren Schaltmittels eines Fahrzeugs umfasst eine Lichtquelle und zumindest einen Lichtdetektor. Abhängig von einer durch den Lichtdetektor detektieren Lichtfarbe eines Lichtsignals ist eine der Lichtfarbe zugeordnete Schaltstellung des Schaltmittels erkennbar. Die Vorrichtung umfasst einen Farbträger, der mehrere Farbbereiche unterschiedlicher Farbe aufweist. Darüber hinaus ist die Vorrichtung so ausgebildet, dass zwischen dem Farbträger und der Lichtquelle eine Relativbewegung initiierbar ist, wobei dies abhängig von der Bewegung des Schaltmittels erfolgt. Der Farbträger ist so angeordnet, dass abhängig von der Relativbewegung des Farbträgers und der Lichtquelle unterschiedliche Farbbereiche mit dem Licht der Lichtquelle anstrahlbar sind und abhängig von den von den Farbbereichen zum Detektor reflektierten Lichtstrahlen mit ihren Lichtfarben die Schaltstellung erkennbar ist. Durch eine derartige Ausgestaltung einer Vorrichtung kann eine hochpräzise Detektion der Schaltstellungen ermöglicht werden, wobei dies mit einer aufwandsarmen und somit auch kostengünstig ausgestalteten Vorrichtung erreicht werden kann.A device according to the invention for the optoelectronic detection of switching positions of a mechanically operable switching means of a vehicle comprises a light source and at least one light detector. Depending on a detected by the light detector light color of a light signal associated with the light color switching position of the switching means is recognizable. The device comprises a color carrier having a plurality of color areas of different colors. In addition, the device is designed so that between the ink carrier and the light source, a relative movement can be initiated, this being done depending on the movement of the switching means. The ink carrier is arranged so that, depending on the relative movement of the ink carrier and the light source, different color regions can be illuminated with the light of the light source and the switching position can be recognized with their light colors, depending on the light rays reflected from the color regions to the detector. By such a configuration of a device, a high-precision detection of the switching positions can be made possible, and this can be achieved with a low-cost and thus also cost-designed device.
Vorzugsweise ist der Farbträger mit der Bewegung des Schaltmittels gekoppelt und die Lichtquelle ortsfest angeordnet. Die Relativbewegung zu dem Farbträger und der Lichtquelle wird somit dahingehend realisiert, dass mit der Bewegung des Schaltmittels auch der Farbträger bewegt wird und somit unterschiedliche Relativpositionen zwischen dem Farbträger und der Lichtquelle einstellbar sind. Ein derartiges Konzept ist gerade im Hinblick auf die Positionierung der elektronischen Komponenten der Lichtquelle des Detektors sehr vorteilhaft, da diese ortsfest angeordnet werden können. Darüber hinaus ist eine derartige Ausgestaltung robust und verschleißarm aufgebaut, da die Farbpalette bzw. der Farbträger als robusteres Bauteil als der Schaltungsträger mit der Lichtquelle ausgebildet werden kann.Preferably, the ink carrier is coupled with the movement of the switching means and the light source is arranged stationary. The relative movement to the ink carrier and the light source is thus realized in that with the movement of the switching means and the ink carrier is moved and thus different relative positions between the ink carrier and the light source can be adjusted. Such a concept is very advantageous, especially with regard to the positioning of the electronic components of the light source of the detector, since these can be arranged in a stationary manner. In addition, such a configuration is robust and constructed with low wear, since the color palette or the color carrier can be designed as a more robust component than the circuit carrier with the light source.
Es kann vorgesehen sein, dass die Lichtquelle zur Emission von weißem Licht ausgebildet ist. Diese Farbneutralität ermöglicht eine besonders geeignete Ausführung, um dann die Farbbereiche des Farbträgers entsprechend anstrahlen zu können und dann die von denen abgestrahlte individuelle Lichtfarbe kräftiger ist und damit die der Farbe zugeordnete Schalterstellung einfach und präzise erkannt werden kann.It can be provided that the light source is designed to emit white light. This color neutrality allows a particularly suitable design, in order to then be able to illuminate the color areas of the color carrier and then the individual light color emitted by them is stronger and thus the switch position assigned to the color can be recognized simply and precisely.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Vorrichtung lediglich eine einzige Lichtquelle aufweist. Dies ist ein besonders vorteilhaftes Konzept, das dann auch sehr aufwandsarm aufgebaut werden kann.It is particularly advantageous if the device has only a single light source. This is a particularly advantageous concept, which can then also be built up with very little effort.
Darüber hinaus ist durch eine derartige Ausgestaltung ein besonders energieeffizienter Betrieb möglich. Die Ansteuerung unterschiedlicher Lichtquellen ist dadurch nicht mehr erforderlich, so dass auch im Hinblick auf das Steuerungskonzept der Lichtquellen, wie es im Stand der Technik erforderlich ist, eine deutliche Aufwandreduzierung erreicht werden kann.In addition, such a configuration is a particularly energy-efficient operation possible. The control of different light sources is thus no longer required, so that a clear reduction in effort can be achieved with regard to the control concept of the light sources, as required in the prior art.
Vorzugsweise ist die Lichtquelle und der zumindest eine Detektor benachbart zueinander auf einem Schaltungsträger angeordnet. Durch diese örtliche Nähe kann das Abstrahlen des Lichts einerseits und die Detektion andererseits besonders vorteilhaft erfolgen und es sind somit keine unerwünschten anderweitigen Lichtanteile von dem Detektor in unnötig großer und verfälschender Weise erfasst.Preferably, the light source and the at least one detector are arranged adjacent to one another on a circuit carrier. As a result of this local proximity, the emission of the light on the one hand and the detection on the other hand can be carried out particularly advantageously, and thus no unwanted other light components are detected by the detector in an unnecessarily large and falsifying manner.
Vorzugsweise sind die Farbbereiche des Farbträgers in einer Reihe und beabstandet zueinander auf dem Farbträger angeordnet. Gerade im Hinblick auf die Bewegungsführung und die präzise Nichtanstrahlung oder -abstrahlung werden somit sehr exakte Lichtfarben generiert und somit die Erkennung der Schaltstellung besonders präzisiert.Preferably, the color areas of the color carrier are arranged in a row and spaced from each other on the color carrier. Especially with regard to the motion control and the precise Nichtanstrahlung or radiation thus very accurate light colors are generated and thus the detection of the switching position is particularly precise.
Es kann vorgesehen sein, dass die Farbbereiche jeweils ein Material aufweisen, welches zur Absorption des Lichts der Lichtquelle ausgebildet ist und zur Farbkonversion des Lichts der Lichtquelle in ein Lichtsignal mit einer die Farbe des Farbbereichs charakterisierenden Lichtfarbe ausgebildet ist. Eine derartige Ausgestaltung ermöglicht beispielsweise eine individuelle Beschichtung des Farbträgers zur Erzeugung der Farbbereiche. Dadurch kann ein sehr gewichtsreduziertes Bauteil geschaffen werden, welches darüber hinaus auch noch sehr klein und kompakt aufgebaut werden kann.It can be provided that the color areas each comprise a material which is designed to absorb the light of the light source and is designed for color conversion of the light of the light source into a light signal having a color of the color range characterizing light color. Such a configuration allows, for example, an individual coating of the ink carrier for generating the color areas. As a result, a very weight-reduced component can be created, which can also be built very small and compact beyond.
Insbesondere ist vorgesehen, dass die Farbbereiche als Farbfilter ausgebildet sind. Fotodioden mit Farbfiltern ermöglichen eine kostengünstige Realisierung der Farbbestimmung.In particular, it is provided that the color areas are designed as color filters. Photodiodes with color filters enable a cost-effective realization of color determination.
Insbesondere ist die Lichtquelle der Vorrichtung eine Leuchtdiode.In particular, the light source of the device is a light emitting diode.
Besonders bevorzugt ist es, wenn die Lichtquelle, der Detektor und der Farbträger in einem geschlossenen, insbesondere lichtdichten, Gehäuse angeordnet sind. Dadurch kann das Einstrahlen von Fremdlicht verhindert werden und dadurch die Detektion der Schaltstellung nochmals präzisiert werden.It is particularly preferred if the light source, the detector and the color carrier are arranged in a closed, in particular light-tight, housing. As a result, the irradiation of extraneous light can be prevented and thus the detection of the switching position can be specified again.
Insbesondere ist das Schaltmittel ein Lenkstockschalter.In particular, the switching means is a steering column switch.
Durch die erfindungsgemäße Vorrichtung oder eine vorteilhafte Ausgestaltung davon wird die optoelektronische Farbbestimmung mit der Auswerteelektronik des Schaltmittels kombiniert.By the device according to the invention or an advantageous embodiment thereof, the optoelectronic color determination is combined with the evaluation of the switching means.
Insbesondere ist somit der von mechanischen Kontakten her bekannte Schleiferfinger bei Lenkstockschaltern durch eine den Schaltpositionen entsprechende Farbpalette bzw. den Farbträger ersetzt. Insbesondere ist die Farbpalette bzw. der Farbträger durch den Lenkstockschalter bewegt und die einzelnen Farben repräsentieren jeweils eine Schalterstellung.In particular, the known from mechanical contacts ago grinder finger is replaced at steering column switches by a switching positions corresponding color palette or the color carrier. In particular, the color palette or the ink carrier is moved by the steering column switch and the individual colors each represent a switch position.
Insbesondere wird durch die Vorrichtung erreicht, dass keine Veränderung der elektrisch leitenden Strukturen bei der Schalterbewegung erforderlich sind, so dass eine stabilere elektromagnetische Verträglichkeit erreicht wird.In particular, it is achieved by the device that no change in the electrically conductive structures in the switch movement are required, so that a more stable electromagnetic compatibility is achieved.
Darüber hinaus wird auch ein höherer Integrationsgrad möglich, da keine Schalterflächen-Arrays verdrahtet werden müssen. Darüber hinaus sind gerade bei Lenkstockschaltern Stellungen nach oben und nach unten sowie Drücken und Ziehen auf einer entsprechenden Layoutseite des Farbträgers realisierbar.In addition, a higher degree of integration becomes possible because no switch surface arrays need to be wired. In addition, just in steering column switches positions up and down and pressing and pulling on a corresponding layout page of the color carrier can be realized.
Die Erfindung betrifft darüber hinaus auch ein Fahrzeug mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung und einer vorteilhaften Ausgestaltung davon.The invention also relates to a vehicle with a device according to the invention and an advantageous embodiment thereof.
Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zum optoelektronischen Erfassen von Schaltstellungen eines mechanisch betätigbaren Schaltmittels eines Fahrzeugs, mit zumindest einer Lichtquelle und einem Lichtdetektor. Abhängig von einer durch den Lichtdetektor detektierten Lichtfarbe eines Lichtsignals wird eine der Lichtfarbe zugeordnete Schaltstellung des Schaltmittels erkannt.Furthermore, the invention relates to a method for the optoelectronic detection of switching positions of a mechanically actuable switching means of a vehicle, with at least one light source and a light detector. Depending on a detected by the light detector light color of a light signal associated with the light color switching position of the switching means is detected.
Es wird ein Farbträger ausgebildet und abhängig von der Bewegung des Schaltmittels eine Relativbewegung zwischen dem Farbträger und der Lichtquelle durchgeführt. Auf dem Farbträger werden Farbbereiche unterschiedlicher Farbe ausgebildet und abhängig von der Relativbewegung des Farbträgers und der Lichtquelle werden unterschiedliche Farbbereiche von dem Licht der Lichtquelle angestrahlt. Abhängig von den von den Farbbereichen zum Detektor reflektierten Lichtstrahlen wird abhängig von den Lichtfarben der reflektierten Lichtstrahlen die Schaltstellung des Schaltmittels erkannt.A color carrier is formed and, depending on the movement of the switching means, a relative movement is carried out between the color carrier and the light source. Color regions of different color are formed on the ink carrier, and depending on the relative movement of the ink carrier and the light source, different color regions are illuminated by the light of the light source. Depending on the light rays reflected from the color regions to the detector, the switching position of the switching means is detected depending on the light colors of the reflected light rays.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind als vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens anzusehen.Advantageous embodiments of the device according to the invention are to be regarded as an advantageous embodiment of the method according to the invention.
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der Ansprüchen, den Figuren und der Figurenbeschreibung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen, als auch die in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen und/oder alleine in der Figurenbeschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen, sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand einer schematischen Zeichnung näher erläutert.Further features of the invention will become apparent from the claims, the figures and the description of the figures. The features and feature combinations mentioned above in the description, as well as the features and feature combinations shown in the figures alone and / or features and combinations of features mentioned solely in the description of the figures can be used not only in the particular combination indicated, but also in other combinations or in isolation, without departing from the scope of the invention. An embodiment of the invention will be explained in more detail with reference to a schematic drawing.
Die einzige Figur zeigt in vereinfachter schematischer Darstellung ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung.The single FIGURE shows a simplified schematic representation of an embodiment of a device according to the invention.
Die Vorrichtung
Durch Betätigung des Lenkstockschalters
Die Richtung der Lichtemission der Lichtquelle
Durch die Anordnung des Schaltungsträgers
Sowohl die Anzahl der Farbbereiche
Im Hinblick auf die Bewegungsmöglichkeit des Farbträgers
Im Hinblick auf die Detektion der Schalterstellung des Lenkstockschalters
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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