DE102010034588A1 - Schaltanordnung mit einem Piezotaster sowie Verfahren zum Steuern eines Schaltvorgangs mit Hilfe einer derartigen Schaltanordnung - Google Patents

Abstract

Die Schaltanordnung (2) umfasst einen Piezotaster (4) sowie eine Auswerteeinheit (6), die derart ausgebildet ist, dass bei einer Druckbetätigung des Piezotasters (4) ein EIN-Schaltsignal (S) erzeugt und aufrecht erhalten wird, bis bei Beendigung der Druckbetätigung des Piezotasters (4) ein AUS-Schaltsignal (Sa) bereitgestellt wird. Hierdurch wird das Schaltverhalten eines herkömmlichen mechanisch betätigten Tasters bei Verwendung eines Piezotasters (4) nachgebildet. Die Schaltanordnung (2) ist insbesondere für eine weglose Hupe in einem Kraftfahrzeug vorgesehen.

Description

• Die Erfindung betrifft eine Schaltanordnung mit einem Piezotaster sowie ein Verfahren zum Steuern eines Schaltvorgangs mit Hilfe einer derartigen Schaltanordnung.
• Piezotaster sind allgemein Schalter, die unter Ausnutzung des piezoelektrischen Effekts ein Schaltsignal erzeugen. Bei Betätigen des Piezotasters, in dem auf diesen ein Druck bzw. eine Kraft ausgeübt wird, werden aufgrund des piezoelektrischen Effekts Spannungsimpulse erzeugt. Diese sind vergleichsweise kurz und liegen beispielsweise im Millisekundenbereich. Es können daher mit einem Piezotaster nur vergleichsweise kurze Schaltimpulse erzeugt werden, die teilweise durch elektronische Maßnahmen etwas verlängert werden können. Piezotaster können daher nur zur Erzeugung eines EIN- oder AUS-Schaltsignals herangezogen werden. Hierzu können Schaltanordnungen vorgesehen sein, die beispielsweise beim ersten Tastendruck das EIN-Schaltsignal und bei einem darauf folgenden Tastendruck ein AUS-Schaltsignal erzeugen. Der Taster muss hierbei zwischenzeitig losgelassen und erneut betätigt werden. Die Erzeugung eines Schaltsignals, bei dem beispielsweise die Signaldauer der Dauer entspricht, die der Piezotaster gedrückt gehalten wird, ist somit mit einem herkömmlichen Piezotaster nicht möglich.
• Ausgehend hiervon liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Schaltanordnung sowie ein Verfahren zum Steuern eines Schaltvorgangs mit einer solchen Schaltanordnung anzugeben, wobei unter Verwendung eines Piezotasters ein Schaltvorgang ermöglicht ist, bei dem die Dauer des Schaltsignals der Dauer des Drucks auf den Piezotaster entspricht.
• Die Aufgabe wird gemäß der Erfindung gelöst durch eine Schaltanordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Danach ist vorgesehen, dass einem Piezotaster eine Auswerteeinheit nachgeschaltet ist, die eingangsseitig mit dem Piezotaster verbunden ist und derart ausgebildet ist, dass bei Druckbetätigung des Piezotasters an der Auswerteeinheit ein EIN-Schaltsignal und bei Beendigung der Druckbetätigung ein AUS-Schaltsignal bereitgestellt ist. Unter Druckbetätigung wird hierbei verstanden, dass auf den Piezotaster ein Druck ausgeübt und aufrecht erhalten wird. Dies entspricht daher einem Berühren des Piezotasters mit einem gewissen Druck. Unter Beendigung einer Druckbetätigung wird das anschließende Loslassen des Piezotasters verstanden.
• Diese Ausgestaltung beruht auf der Erkenntnis, dass beim Berühren eines Piezotasters, also bei einer Druckbetätigung aufgrund des piezoelektrischen Effekts, ein erster Spannungsimpuls mit einer ersten Polarität erzeugt wird, der von der Auswerteeinheit erfasst und als EIN-Schaltsignal gewertet und ausgangsseitig bereitgestellt wird. Weiterhin geht diese Anordnung von der Erkenntnis aus, dass auch bei der Beendigung der Druckbetätigung, also beim Loslassen, ein zweiter Spannungsimpuls mit einer entgegengesetzten zweiten Polarität erzeugt wird. Dieser wird als AUS-Schaltsignal bewertet und ausgangsseitig bereitgestellt. Die beiden Spannungsimpulse weisen daher charakteristische Unterschiede auf, insbesondere weisen sie eine gegensätzliche Polarität auf. Hierunter wird verstanden, dass bezüglich einer Nulllinie, also bezüglich eines Bezugspotenzials, der erste Spannungsimpuls positiv und der zweite Spannungsimpuls negativ ist oder umgekehrt. Die Auswerteeinheit unterscheidet also zwischen diesen beiden charakteristischen Spannungsimpulsen und wertet die Zeitdauer zwischen diesen beiden Spannungsimpulsen als Schaltdauer, während der das EIN-Schaltsignal aufrecht erhalten wird. Damit wird also ein Steuer- oder Schaltsignal für die Dauer der Druckbetätigung eines Piezotasters generiert.
• Der beim Betätigen (bzw. beim Loslassen) erzeugte Spannungsimpuls zeigt üblicherweise eine steil ansteigende (bzw. steil abfallende) Flanke bis zur maximalen Impulsamplitude, gefolgt von einer etwa exponentiellen, sich dem Bezugspotenzial asymptotisch annähernden abfallenden Flanke. Die Impulsamplitude beträgt hierbei – je nach Ausführungsvariante des Piezotasters und der ausgeübten Druckintensität – bis zu einigen Volt, z. B. 0,5 V bis 2 Volt.
• Somit wird das Schaltverhalten eines herkömmlichen mechanischen Schalters nachgebildet und eine derartige Schaltanordnung kann in vielfältigen Anwendungsgebieten eingesetzt werden, bei denen Schaltsignale über die Dauer der Betätigung eines Tasters aufrecht erhalten bleiben sollen. Ein bevorzugtes Anwendungsgebiet ist beispielsweise eine Hupanordnung in einem Kraftfahrzeug, bei der die Hupe mittels eines piezoelektrischen Tasters aktiviert wird. Der besondere Vorteil ist in dem durch den Piezotaster ermöglichten weglosen Schaltvorgang zu sehen, ohne auf das bekannte Schaltverhalten eines herkömmliches Tasters verzichten zu müssen.
• Vorzugsweise ist daher die Auswerteeinheit allgemein derart ausgebildet, dass sie in Abhängigkeit der eingangsseitig anliegenden Polarität das EIN- oder das AUS-Schaltsignal bereitstellt, wobei das EIN-Schaltsignal so lange bereitgestellt wird, bis eingangsseitig die dem AUS-Schaltsignal zugeordnete zweite Polarität anliegt.
• Die Art der Betätigung des Piezotasters, also beispielsweise die Stärke des ausgeübten Drucks oder auch die Geschwindigkeit, mit der der Druck ausgeübt wird (wie schnell also der Druck aufgebaut wird), beeinflussen den Verlauf des erzeugten ersten Spannungsimpulses, wie beispielsweise die Steilheit des Anstiegs der ansteigenden Flanke, die maximale Impulsamplitude oder auch die Impulsbreite. Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung ist die Auswerteeinheit nunmehr derart eingerichtet, dass das ausgangsseitig bereitgestellte Schaltsignal in Abhängigkeit der Impulsamplitude des ersten Spannungsimpulses bereitgestellt ist. Insbesondere ist hierbei vorgesehen, dass das ausgangsseitig abgegebene Schaltsignal eine Signalamplitude aufweist, die in Abhängigkeit der Impulsamplitude eingestellt ist. Das ausgangsseitige Schaltsignal ist hierbei insbesondere ein analoges Signal und vorzugsweise ein Lautstärkesignal. Der besondere Vorteil bei der Auswertung der Impulsamplitude des Spannungsimpulses ist darin zu sehen, dass die vom Benutzer vorgegebene Art der Druckausübung sich im bereitgestellten Schaltsignal widerspiegelt, so dass beispielsweise bei einer Hupe hierüber eine Lautstärkeregelung vorgenommen wird. So wird beispielsweise bei einer sehr intensiven Druckbetätigung mit einem hohen Druck, was zu einer hohen Impulsamplitude führt, ein lautes Hupsignal bereitgestellt und umgekehrt.
• Weiterhin ist in zweckdienlicher Ausgestaltung die Auswerteeinheit zur Auswertung des zeitlichen Verlaufs des Spannungsimpulses ausgebildet und das ausgangsseitig bereitgestellte Steuersignal wird in Abhängigkeit dieses zeitlichen Verlaufs bereitgestellt. Der zeitliche Verlauf des erzeugten Spannungsimpulses spiegelt insbesondere den zeitlichen Verlauf der Druckbetätigung wider, also die Geschwindigkeit, mit der der Druck erzeugt wird. Bei einem sehr sanften, eher zögerlichen Betätigen des Piezotasters wird daher ein eher langgestreckter Spannungsimpuls erzeugt werden, wohingegen bei einem abrupten, intensiven Betätigen des Drucktasters ein kurzer Spannungsimpuls bereitgestellt wird. Über diesen zeitlichen Verlauf wird insbesondere die Geschwindigkeit des ausgelösten Schaltvorgangs beeinflusst. Bei einem langgestreckten zeitlichen Verlauf, was einem eher zögerlichen Betätigen entspricht, wird beispielsweise die Geschwindigkeit oder Intensität eines durch den Schaltvorgang ausgelösten Vorgangs beeinflusst oder der Schaltvorgang selbst wird zeitlich verzögert. Beispielsweise werden hierdurch Geschwindigkeiten und Drehzahlen von angesteuerten Antrieben/Motoren beeinflusst, beispielsweise bei Haushaltsgeräten oder auch industrielle Stellantriebe z. B. an Manipulatoren oder Mikroskopen. Auch kann hierdurch eine Anstiegsgeschwindigkeit der Leuchtstärke von (Wohnraum-)Leuchten angesteuert werden.
• Um ein zuverlässiges Schalten zu gewährleisten sind in bevorzugter Ausgestaltung Schwellwerte für die Schaltsignale vorgesehen. Erst wenn der erste bzw. zweite Spannungsimpuls den jeweiligen Schwellwert überschreitet wird dies als Betätigen bzw. Loslassen des Piezotasters gewertet. Vorzugsweise sind insbesondere für das EIN-Schaltsignal mehrere Schwellwerte vorgesehen, um z. B. auch die Intensität der Druckbetätigung zu berücksichtigen und hiervon abgeleitet ein entsprechendes Schaltsignal zu erzeugen. Die Schwellwerte sind insbesondere herstellerseitig einmalig eingestellt, können jedoch auch als für den (End-)Benutzer einstellbar ausgebildet sein. Die Schwellwerte liegen dabei beispielsweise einige zehntel Volt bis zu einem Volt über bzw. unter dem Bezugspotenzial (Nulllinie).
• Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung umfasst die Auswerteeinheit eine bistabile Kippstufe, die bei Druckbetätigung in einen ersten Schaltzustand und bei Lösen der Druckbetätigung in einen zweiten Schaltzustand übergeht. Mit Hilfe einer solchen bistabilen Kippstufe wird daher in schaltungstechnisch einfacher Weise ein Schaltsignal für die Dauer der Druckbetätigung aufrecht erhalten und zuverlässig gewährleistet, dass beim Beenden der Druckbetätigung (Loslassen) wieder ein Zurücksetzen in den Ursprungszustand erfolgt. Unter einer bistabilen Kippstufe, auch als Flip-Flop bezeichnet, wird allgemein eine elektronische Schaltung bezeichnet, die zwischen zwei stabilen Zuständen umschaltet. Die bistabile Kippstufe ist hierbei vorzugsweise als ein so genannter RESET/SET-Flip-Flop (RS-Flip-Flop) ausgebildet. Dieser weist allgemein einen SET-Eingang sowie einen RESET-Eingang auf. Diese werden derart beaufschlagt, dass bei einer Druckbetätigung des Piezotasters am SET-Eingang ein Signal anliegt (logische Eins) und gleichzeitig am RESET-Eingang vorzugsweise kein Signal anliegt (logische Null). Hierdurch wird die bistabile Kippstufe in den aktivierten Zustand versetzt und stellt ausgangsseitig ein Schaltsignal bereit (logische Eins). Gleichzeitig ist die Auswerteeinheit derart ausgebildet, dass beim Loslassen des Piezotasters der SET-Eingang signallos ist und der RESET-Eingang mit einem Signal beaufschlagt wird, so dass die bistabile Kippstufe in den zweiten Schaltzustand übergeht, in dem ausgangsseitig kein Schaltsignal mehr bereitgestellt wird (logische Null).
• Um dies zu erreichen, ist der bistabilen Kippstufe an ihren beiden Eingängen vorzugsweise jeweils ein Komparator vorgeschaltet, wobei die Eingänge der beiden Komparatoren jeweils mit den einzelnen Polen des Piezotasters bzw. mit einem Pol und einem Bezugspotenzial gegebenenfalls auch mittelbar verbunden sind. Die Eingänge der beiden Komparatoren sind hierbei gegenläufig mit den Polen bzw. mit dem Bezugspotenzial verbunden. Dadurch sind eindeutige Schaltzustände gewährleistet, da durch die gegenläufige Verbindung gewährleistet ist, dass die beiden Komparatoren ausgangsseitig gegenläufige Spannungssignale (logische Eins bzw. logische Null) bereitstellen, mit denen die Eingänge der bistabilen Kippstufe beaufschlagt werden.
• Um ein eindeutiges Schaltverhalten sicherzustellen ist in zweckdienlicher Ausgestaltung einem der Eingänge zumindest von einem der Komparatoren ein Schwellen-Einstellglied vorgeschaltet, welches eingangsseitig mit einem Pol des Piezotasters verbunden ist. Über dieses Schwellen-Einstellglied wird insbesondere ein Vergleichspotenzial für den jeweiligen Komparator insbesondere im Vergleich zu dem Bezugspotenzial (Nulllinie) des Piezotasters eingestellt. in zweckdienlicher Ausgestaltung ist das Vergleichspotenzial für den einen Komparator bezüglich des Bezugspotenzials erhöht und das Vergleichspotenzial für den anderen Komparator erniedrigt. Dadurch werden gewissermaßen Schaltschwellen für den ersten Spannungsimpuls (positive Polarität bezogen auf Bezugspotenzial) und den zweiten Spannungsimpuls (negative Polarität bezogen auf Bezugspotenzial) eingestellt, ab denen ein jeweiliges Schaltsignal erzeugt wird.
• Die Komparatoren weisen üblicherweise einen positiven, nicht invertierenden Eingang sowie einen negativen, invertierenden Eingang auf. Liegt am positiven Eingang eine höhere Eingangsspannung als am negativen Eingang an, so erzeugt der Komparator eine positive Ausgangsspannung und eine negative Ausgangsspannung im umgekehrten Fall (Spannung am negativen Eingang höher als am positiven). Zweckdienlicherweise ist vorgesehen, dass dem negativen Eingang des einen Komparators und dem positiven Eingang des anderen Komparators jeweils ein Schwellen-Einstellglied vorgeschaltet ist. Die Schwellen-Einstellglieder werden hierbei in Abhängigkeit der für die Schaltanordnung gewählten elektrischen und elektronischen Bauteile vorzugsweise werksseitig einmalig eingestellt. So wird vorzugsweise das Vergleichspotenzial für den negativen Eingang gegenüber dem Bezugspotenzial beispielsweise um 0,5 V m–1 V erhöht und das Vergleichspotenzial für den positiven Eingang gegenüber dem Bezugspotenzial vorzugsweise um den gleichen Betrag verringert.
• Alternativ oder auch ergänzend zu der Auswerteschaltung enthaltend die bistabile Kippstufe und die Komparatoren, ist in bevorzugter Ausgestaltung ein Mikroprozessor vorgesehen, der die vom Piezotaster abgegebenen Spannungsimpulse auswertet.
• Mit Hilfe des Mikroprozessors besteht die vorteilhafte Möglichkeit einer detaillierten und umfassenden Auswertung beispielsweise des zeitlichen Verlaufs des vom Piezotaster erzeugten Impulssignals und/oder dessen Impulshöhe. Insbesondere ist eine spezielle Auswertesoftware vorgesehen, welche den Kurvenverlauf des erzeugten Spannungsimpulses analysiert und auswertet und in Abhängigkeit des Kurvenverlaufs den Schaltvorgang steuert. Die Anordnung des Mikroprozessors insbesondere mit integrierter Auswerteeinheit ist beispielsweise in Kombination mit der zuvor beschriebenen Auswerteschaltung auf Basis der bistabilen Kippstufe vorgesehen. Über die Schaltung mit der bistabilen Kippstufe wird beispielsweise der EIN- und AUS-Schaltvorgang erzeugt, wohingegen beispielsweise über den Mikroprozessor die Art und Weise des erzeugten Schaltsignals (beispielsweise dessen Amplitude) eingestellt wird.
• Zusammenfassend ist durch die hier beschriebene Auswertung der von einem Piezotaster abgegebenen Spannungsimpulse beim Betätigen sowie beim Loslassen ein ausgangsseitiges Schaltsignal bereitgestellt, welches einen Schaltvorgang generiert, dessen Schaltdauer genau der Dauer des Drucks auf den Piezotaster entspricht. Weiterhin wird durch die Auswertung der Impulsamplitude und/oder der Impulsdauer in bevorzugter Ausgestaltung insbesondere ein analoges Steuersignal/Schaltsignal gewonnen. Durch dieses wird vorzugsweise beispielsweise die Lautstärke einer angesteuerten Hupe variiert oder auch die Geschwindigkeit des durch den Schaltvorgang ausgelösten Vorgangs beeinflusst.
• Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand der Figuren näher erläutert. Es zeigen jeweils in schematischen Darstellungen:
• 1 ein vereinfachtes Schaltbild einer Schaltanordnung in einer ersten Ausführungsvariante und
• 2 eine vereinfachte Blockbild-Darstellung einer Schaltanordnung in einer zweiten Ausführungsvariante.
• In den Figuren sind gleich wirkende Teile mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
• Die in den Figuren dargestellte Schaltanordnung 2 weist jeweils einen Piezotaster 4 sowie eine Auswerteeinheit 6 auf. Sie dient beispielsweise zur Anordnung in einem Kraftfahrzeug und ist mit einer Betriebsspannung Ug (insbesondere Batteriespannung) verbunden. Wie in 1 illustriert ist, umfasst der Piezotaster 4 ein piezoelektrisches Element 8, welches aus einem piezoaktiven Material, beispielsweise einer Piezokeramik sowie Elektroden, etc. in an sich bekannter Weise gebildet ist. Im Ausführungsbeispiel sind im Piezotaster 4 bereits erste elektronische Bauteile integriert, nämlich ein RC-Glied. Der Piezotaster 4 weist zwei Pole 10A, 10B auf, die eingangsseitig mit der Auswerteeinheit 6 verbunden sind, wobei der eine Pol 10B auf einem von der Betriebsspannung abgeleiteten Bezugspotenzial liegt.
• Die Auswerteeinheit 6 umfasst im in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel eine bistabile Kippstufe 12, die insbesondere als so genannter RS-Flip-Flop ausgebildet ist. In der 1 ist das Schaltsymbol eines RS-Flip-Flops mit einer so genannten Taktpegelsteuerung mit zusätzlichem D-Eingang dargestellt. In der in 1 dargestellten Ausführungsvariante ist jedoch lediglich ein SET-Eingang 14 sowie ein RESET-Eingang 16 belegt. An einem Q-Ausgang 18 des Flip-Flops wird entweder ein EIN-Schaltsignal S_e oder ein AUS-Schaltsignal S_a bereitgestellt.
• Den beiden Eingängen 14, 16 der bistabilen Kippstufe 12 ist jeweils ein Komparator 20, 22 vorgeschaltet. Diese weisen jeweils einen positiven Eingang 24 sowie einen negativen Eingang 26 auf. Der positive Eingang 24 des ersten Komparators 20 ist mit dem ersten Pol 10A des Piezotasters 4 unmittelbar verbunden. Sein negativer Eingang 26 ist mit einem ersten Schwellen-Einstellglied 28A einer Schwellen-Einstelleinrichtung 28 verbunden und über diese mittelbar mit dem zweiten Pol 10B des Piezotasters 4 verbunden. Die Eingänge 24, 26 des zweiten Komparators 22 sind umgekehrt geschaltet, d. h. der negative Eingang 26 ist mit dem ersten Pol 10A verschaltet und der positive Eingang 24 mit einem zweiten Schwellen-Einstellglied 28B.
• Die Schwellen-Einstellanordnung 28 umfasst ein drittes Schwellen-Einstellglied 28C. Die einzelnen Einstellglieder 28A, B, C sind beispielsweise jeweils als Potentiometer ausgebildet, deren Spannungsabgriff 30 im Falle der Schwellen-Einstellglieder 28A, B mit den Komparatoren 20, 22 verbunden sind. Im Falle des dritten Einstellglieds 28C ist der Abgriff 30 mit dem zweiten Pol 10B verbunden. Über das Einstellglied 28 werden das Bezugspotenzial für den Piezotaster 8 am Pol 10B sowie Vergleichspotenziale an den jeweiligen Eingängen 26, 24 der Komparatoren 20, 22 eingestellt. Im Falle einer im Ausführungsbeispiel dargestellten unipolaren Gleichspannungsquelle wird über das Schwellen-Einstellglied 28C ein Bezugspotenzial z. B. von Ug/2, z. B. 6 V eingestellt. Dadurch kann der am Pol 10B erzeugte Spannungsimpuls sowohl negative als auch positive Werte bezüglich des Bezugspotenzials (Nulllinie) annehmen. Das Vergleichspotenzial für den Eingang 26 des ersten Komparators 20 wird gegenüber diesem Bezugspotenzial mit Hilfe des Einstellglieds 28A etwas, beispielsweise um 0,5 V erhöht, bsp. auf 6,5 V. Das Vergleichspotenzial für den Eingang 24 des zweiten Komparators 22 wird demgegenüber mit Hilfe des Einstellglieds 28A gegenüber dem Bezugspotenzial erniedrigt, z. B. auf 5,5 V.
• Die Funktionsweise der in 1 dargestellten Schaltanordnung 2 ist wie folgt:
  Bei einer Druckbetätigung des Piezotasters 4 wird ein erster Spannungsimpuls 32A mit im Ausführungsbeispiel positiver Polarität bezüglich des eingestellten Bezugspotenzials erzeugt, so dass am ersten Pol 10A ein positiver Spannungsimpuls anliegt, beispielsweise von +1 V gegenüber dem Bezugspotenzial. Am zweiten Pol 10B des Piezotasters 4 liegt das Bezugspotenzial an.
• Durch die in der 1 dargestellte Verschaltung der Komparatoren 20, 22 liegt daher beim Komparator 20 ein positives Ausgangssignal und am Komparator 22 ein negatives Ausgangssignal an. Das positive Ausgangssignal des ersten Komparators 20 liegt am SET-Eingang 14 und das negative Ausgangssignal des zweiten Komparators 22 am RESET-Eingang 16 an und bewirkt somit, dass am Q-Ausgang 18 der Kippstufe 12 ein positives Schaltsignal erzeugt wird, welches das EIN-Schaltsignal S_e bildet und beispielsweise zum Aktivieren eines mechanischen oder elektronischen Schalters herangezogen wird, um beispielsweise die Bestromung einer elektrischen Komponente, wie beispielsweise Motor oder Hupe, etc. zu veranlassen. Alternativ wird die Komponente unmittelbar mit dem EIN-Schaltsignal gesteuert.
• Dieser Schaltzustand wird beibehalten, solange der Piezotaster betätigt ist. Beim Loslassen des Piezotasters wird ein zweiter Spannungsimpuls 32B nunmehr mit umgekehrter Polarität erzeugt, so dass sich die Verhältnisse umkehren. Der Spannungsimpuls 32B weist beispielsweise eine Amplitude von –1 V bezogen auf das Bezugspotenzial auf (d. h. z. B. 5 V). Dadurch liegt nunmehr am SET-Eingang ein negativer Signalpegel und am RESET-Eingang 16 ein positiver Signalpegel an, so dass die Kippstufe 12 in ihren zweiten Schaltungszustand (Ausgangszustand) zurückkehrt und das Schaltsignal seinen Zustand ändert, was als AUS-Schaltsignal S_a gewertet wird.
• Bei der Ausführungsvariante gemäß 2 ist anstelle der Verwendung der beschriebenen elektronischen Bauteile ein Mikroprozessor 34 vorgesehen, dem ein Analog/Digitalwandler 36 vorgeschaltet ist.
• Während bei der in 1 dargestellten Schaltanordnung lediglich ein EIN-Schaltsignal S_e sowie ein AUS-Schaltsignal S_a erzeugt wird, bietet die Verwendung eines Mikroprozessors mit integrierter Auswerteeinheit den Vorteil, dass auch eine Amplitude sowie eine Impulsdauer insbesondere des ersten Spannungsimpulses 32A ausgewertet werden kann und auch wird. In Abhängigkeit der Impulsamplitude und/oder der Impulsdauer wird das von dem Mikroprozessor 34 erzeugte Schalt- oder Steuersignal S_e ausgebildet. Das Schaltsignal S_e wird beispielsweise als analoges Signal bereitgestellt. In diesem Fall ist dem Mikroprozessor 34 ein Digital-/Analogwandler nachgeschaltet (nicht dargestellt). Die Höhe dieses analogen Schaltsignals S_e richtet sich beispielsweise nach der Amplitudenhöhe des Impulssignals 32A, um beispielsweise eine Lautstärkesteuerung für eine Hupe vorzusehen, die über die Schaltanordnung 2 angesteuert wird.
• Der Mikroprozessor 34 wertet hierzu beispielsweise anhand von hinterlegten mathematischen Algorithmen/Modellen den Verlauf des Spannungsimpulses 32A aus und erzeugt beispielsweise auf Grundlage von hinterlegten Kennlinien das Schaltsignal S in Abhängigkeit hiervon.
• Mit der hier beschriebenen Schaltanordnung 2 wird insgesamt der besondere Vorteil erzielt, dass mit Hilfe eines Piezotasters 4 ein Schaltverhalten eines herkömmlichen mechanischen Tasters nachgebildet wird, was beispielsweise bedeutet, dass während der gesamten Dauer der Betätigung des Tasters 4 ein EIN-Schaltsignal S_e am Ausgang der Schaltanordnung 2 bereitgestellt wird. Dieses Schaltsignal S ist analog oder digital und kann beispielsweise als direktes Schaltsignal für die Betätigung einer Hupe 38 herangezogen werden oder auch als Steuersignal für eine weitere Schaltkomponente wie beispielsweise einen elektronischen Schalter oder auch ein Relais. Eine derartige Schaltanordnung 2 ist insbesondere zur Verwendung bei einer Hupanordnung in einem Kraftfahrzeug vorgesehen. Eine derartige Hupanordnung zeichnet sich insbesondere dadurch aus, dass die Betätigung der Hupe weglos erfolgt, dass also ein Betätigungshub nicht erforderlich ist, da beim Piezotaster 4 lediglich eine Druckausübung ohne Stellbewegung. erforderlich ist.
• Bezugszeichenliste

2

Schaltanordnung

4

Piezotaster

6

Auswerteeinheit

8

piezoelektrisches Element

10A, 10B

Pole

12

bistabile Kippstufe

14

SET-Eingang

16

RESET-Eingang

18

Ausgang

20

erster Komparator

22

zweiter Komparator

24

positiver Eingang

26

negativer Eingang

28

Schwellen-Einstelleinrichtung

28A, B, C

Schwellen-Einstellglied

30

Abgriff

32A

erster Spannungsimpuls

32B

zweiter Spannungsimpuls

34

Mikroprozessor

36

Analog-/Digitalwandler

38

Hupe

Ug

Betriebsspannung

A

Amplitude

S_e

EIN-Schaltsignal

S_a

AUS-Schaltsignal

T

Impulsdauer

Claims (11)

1. Schaltanordnung (2) mit einem Piezotaster (4), der bei einer Druckbetätigung einen ersten Spannungsimpuls (32A) mit einer ersten Polarität und bei einer Beendigung der Druckbetätigung einen zweiten Spannungsimpuls (32B) mit einer entgegengesetzten zweiten Polarität erzeugt, wobei dem Piezotaster (4) eine Auswerteeinheit (6) nachgeschaltet ist, die eingangsseitig mit dem Piezotaster (4) verbunden und derart ausgebildet ist, dass bei Druckbetätigung an der Auswerteeinheit (6) ausgangseitig Schaltsignale, nämlich ein EIN-Schaltsignal (S_e) und bei Beendigung der Druckbetätigung ein AUS-Schaltsignal (S_a) bereitgestellt ist.
2. Schaltanordnung (2) nach Anspruch 1, bei der die Auswerteeinheit (6) derart ausgebildet ist, dass in Abhängigkeit der eingangsseitig anliegenden Polarität das EIN-Schaltsignal (S_e) oder das AUS-Schaltsignal (S_a) bereitgestellt wird.
3. Schaltanordnung (2) nach Anspruch 1 oder 2, bei der die Spannungsimpulse (32A, B) eine Impulsamplitude haben und die Auswerteeinheit (6) derart eingerichtet ist, dass ausgangsseitig das EIN-Schaltsignal (S_e) in Abhängigkeit der Impulsamplitude bereitgestellt ist.
4. Schaltanordnung (2) nach Anspruch 3, bei der das EIN-Schaltsignal (S_e) eine Signalamplitude aufweist, die in Abhängigkeit der Impulsamplitude eingestellt ist und insbesondere ein Lautstärkesignal ist.
5. Schaltanordnung (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Auswerteeinheit (6) zur Auswertung des zeitlichen Verlaufs des Spannungsimpulses (32A, B) ausgebildet ist und ausgangsseitig das Schaltsignal (32A, B) in Abhängigkeit dieses zeitlichen Verlaufs bereitgestellt ist.
6. Schaltanordnung (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der zumindest ein Auslöse-Schwellwert für das jeweilige Schaltsignal (S_e, S_a) vorgesehen ist.
7. Schaltanordnung (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Auswerteeinheit (6) eine bistabile Kippstufe (12) aufweist, die bei Druckbetätigung in einen ersten Schaltzustand und bei Lösen der Druckbetätigung in einen zweiten Schaltzustand übergeht.
8. Schaltanordnung (2) nach Anspruch 7, bei der einem SET-Eingang (14) sowie einem RESET-Eingang (16) der bistabilen Kippstufe (12) jeweils ein Komparator (20, 22) vorgeschaltet ist, deren Eingänge (24, 26) mit Polen (10A, B) des Piezotasters (4) verbunden sind, wobei die Eingänge (24, 26) der beiden Komparatoren (20, 22) gegenläufig mit den Polen (10A, B) verbunden sind.
9. Schaltanordnung (2) nach Anspruch 8, bei der einem der Eingänge (24, 26) zumindest von einem der Komparatoren (20, 22) ein Schwellen-Einstellglied (28A, B, C) vorgeschaltet ist, das eingangsseitig mit einem Pol (10A, B) des Piezotasters (4) verbunden ist.
10. Schaltanordnung (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Auswerteschaltung (6) einen Mikroprozessor (34) zur Auswertung des von dem Piezotaster (4) abgegebenen Spannungsimpulses (32A, B) umfasst.
11. Verfahren zum Steuern eines Schaltvorgangs mit Hilfe einer Schaltanordnung (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüchen, bei dem bei einer Druckbetätigung eines Piezotasters (4) ein erster Spannungsimpuls (32A) mit einer ersten Polarität und bei einer Beendigung der Druckbetätigung ein zweiter Spannungsimpuls (32B) mit einer entgegengesetzten zweiten Polarität erzeugt wird, wobei bei einer Druckbetätigung ein EIN-Schaltsignal (S_e) und bei Beendigung der Druckbetätigung ein AUS-Schaltsignal (S_a) erzeugt wird.

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