DE102012222153A1 - Haushaltsgerät mit berührungsempfindlicher Sensoreinrichtung - Google Patents

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Abstract

Es wird ein Haushaltsgerät angegeben mit einer berührungsempfindlichen kapazitiven Sensoreinrichtung umfassend eine erste Sendeelektrode (401) und eine zweite Sendeelektrode (402), die jeweils kapazitiv mit einer Empfangselektrode (405) gekoppelt sind, wobei an die erste Sendeelektrode (401) ein erstes Ansteuersignal (406) anlegbar ist und wobei an die zweite Sendeelektrode (402) ein zweites Ansteuersignal (407) anlegbar ist, wobei das erste Ansteuersignal (406) und das zweite Ansteuersignal (407) zueinander orthogonale Signale sind. Das Haushaltsgerät weist ferner einen Korrelationsempfänger auf, anhand dessen ermittelbar ist, ob eine Berührung der Sensoreinrichtung erfolgt ist und, sofern dies der Fall ist, welche Berührung der Sensoreinrichtung erfolgt ist. Weiterhin wird ein Verfahren vorgeschlagen zur Erkennung einer Berührung auf einer berührungsempfindlichen kapazitiven Sensoreinrichtung.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Haushaltsgerät mit einer berührungsempfindlichen Sensoreinrichtung sowie ein Verfahren zur Erkennung einer Berührung auf der Sensoreinrichtung.
  • 1 zeigt ein schematisches Bild eines Touch-Sensors wie er im Handel erhältlich ist. So befindet sich zwei leitfähige Strukturen 101 und 104 (z.B. jeweils aus leitfähigen Schichten) unterhalb eines Substrats 102 (z.B. einem Frontglas). Die leitfähigen Schichten der Strukturen 101, 104 können auf einem Träger 103, z.B. einer Folie, Glasplatte oder auch direkt auf dem Substrat 102 aufgebracht sein. Die Strukturen 101 und 104 sind über den Träger 103 bzw. das Substrat 102 gekoppelt und ergeben somit einen Kondensator mit dem Träger 103 bzw. dem Substrat 102 als Dielektrikum.
  • An die Struktur 101 wird ein Eingangssignal 105, z.B. ein rechteckförmiges Wechselsignal, angelegt und an der Struktur 104 wird ein zugehöriges Ausgangssignal 106 gemessen.
  • Die Feldlinien des Kondensators verlaufen von der Struktur 101 hin zu der Struktur 104 durch das Substrat 102. Wird das Substrat 102 nun mit einem Finger 107 oberhalb der Struktur 101 berührt, so werden die Feldlinien zu dem Finger 107 hin abgelenkt und die Kopplung des Eingangssignals 105 zu dem Ausgangssignal 106 wird verringert. Dadurch sinkt die Kapazität des Kondensators.
  • Der Touch-Sensor wirkt somit als ein Übertragungskanal für das Eingangssignal 105: Wird das Substrat 102 mit dem Finger 107 berührt, so sinkt die Kopplung des als Hochpass wirkenden Übertragungskanals. Das Ausgangssignal 106 hat in diesem Fall eine verringerte Amplitude (angedeutet durch die gestrichelten Linien in dem Ausgangssignal 106).
  • Weiterhin sind orthogonal Signale bekannt und es ist bekannt, CDMA (Code Division Multiple Access) als ein breitbandiges Übertragungssystem, z.B. im Bereich der Mobilkommunikation (z.B. bei UMTS), einzusetzen. Hierbei wird ein schmalbandiges Nutzsignal für die Übertragung auf ein breites Spektrum aufgespreizt, wobei für jeden Kanal ein eigener Spreizcode eingesetzt wird. Durch die Verwendung verschiedener Spreizcodes können die Kanäle voneinander unterschieden werden, obwohl sie im gleichen Frequenz- und Zeitbereich übertragen werden.
  • Als Spreizcodes werden zueinander orthogonale Codes verwendet, da diese bei synchron zeitlicher und spektraler Überlagerung eindeutig voneinander unterschieden werden können. Orthogonale Signale ergeben bei der Kreuzkorrelation einen Korrelationsfaktor von 0. Der Korrelationsfaktor ist ein Maß für die Ähnlichkeit zweier Signale, d.h. (streng) orthogonale Signale ähneln sich nicht. Orthogonale Codes sind Folgen mit Werten von –1 und +1 und einer Länge n = 2, 4, 8, 16, 32, ... Bei Verwendung von Spreizcodes mit der Länge n können bis zu n verschiedene orthogonale Codes unterschieden werden.
  • Mit einem Korrelationsempfänger kann nach bestimmten Signalen gesucht werden. Es wird hierbei ein Empfangsalgorithmus eingesetzt, bei dem das Empfangssignal mit dem gesuchten Signal multipliziert und anschließend über die Signalperiode integriert bzw. bei diskreten Signalen summiert wird. Ist das gesuchte Signal enthalten, so erhält man am Empfängerausgang einen maximalen Wert, der proportional zur Länge des gesuchten Signals ist. Der Korrelationsempfänger führt die Kreuzkorrelation zweier Signale durch. Bei der Verwendung von ausschließlich orthogonalen Signalen und bei einem zum Empfangsalgorithmus synchronen Empfangssignal kann ein gesuchtes Signal eindeutig aus einer Summe von mehreren Signalen detektiert werden.
  • 2 zeigt ein Beispiel für unterschiedliche Signale S01(t), S02(t), S03(t) und S04(t) mit einer Länge n = 4. Somit ergibt sich als Ergebnis der Kreuzkorrelation bei einer vollständigen Korrelation ein Wert von 4.
  • Im Beispiel ist der Kreuzkorrelationsempfänger auf das Signal S02(t) eingestellt, kann also genau dieses Signal erkennen.
  • In dem Fall 1 liegt am Eingang des Korrelationsempfängers nur das Signal S02(t) an, d.h. Se(t) = S02(t). Durch die Multiplikation mit dem Signal S02(t), auf das der Korrelationsempfänger eingestellt ist, ergibt sich das in 2 gezeigte multiplizierte Signal, das aufintegriert einen Korrelationswert von 4 liefert. Damit wird das Signal S02(t) erkannt.
  • In dem Fall 2 liegt am Eingang des Korrelationsempfängers eine Kombination aus den Signalen S02(t) und S03(t) an, d.h. Se(t) = S02(t) + S03(t). Es ergibt sich wieder ein Korrelationswert von 4, d.h. auch in diesem Fall wird das Signal S02(t) erkannt.
  • In dem Fall 3 ist das Empfangssignal Se(t) gleich dem Signal S03(t). Durch Multiplikation mit dem Signal S02(t) und anschließender Integration ergibt sich als Korrelationswert 0, d.h. das Signal S02(t) wird nicht erkannt.
  • Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine verbesserte Möglichkeit der Verwendung berührungsempfindlicher Sensoren für Haushaltsgeräte zu schaffen.
  • Diese Aufgabe wird gemäß den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich auch aus den abhängigen Ansprüchen.
  • Zur Lösung der Aufgabe wird ein Haushaltsgerät vorgeschlagen
    • – mit einer berührungsempfindlichen kapazitiven Sensoreinrichtung, umfassend eine erste Sendeelektrode und eine zweite Sendeelektrode, die jeweils kapazitiv mit einer Empfangselektrode gekoppelt sind,
    • – wobei an die erste Sendeelektrode ein erstes Ansteuersignal anlegbar ist und wobei an die zweite Sendeelektrode ein zweites Ansteuersignal anlegbar ist,
    • – wobei das erste und das zweite Ansteuersignal zueinander orthogonale Signale sind,
    • – mit einem Korrelationsempfänger, anhand dessen ermittelbar ist, ob eine Berührung der Sensoreinrichtung erfolgt ist und, sofern dies der Fall ist, welche Berührung der Sensoreinrichtung erfolgt ist.
  • Hierbei ist es von Vorteil, dass durch den Einsatz orthogonaler Codes die verschiedenen Tasten auch ohne zeitlich versetzte Ansteuerung voneinander unterschieden werden können. Daher können solche Tasten nahe beieinander angeordnet sein. Ein Übersprechen zwischen den einzelnen Tasten führt nicht zu Fehlfunktionen.
  • Die Erfindung ermöglicht eine Ansteuerung und Auswertung kapazitiver berührungsempfindlicher Sensoren (auch bezeichnet als Touch-Sensoren) mit einer hohen Unempfindlichkeit gegenüber Übersprechen und Störsignalen. Weiterhin besteht die Möglichkeit, nebeneinander angeordnete diskrete berührungsempfindliche Tasten zu verbinden.
  • Das Haushaltsgerät kann ein Haushaltsgroßgerät (z.B. ein Gargerät, ein Wäschebehandlungsgerät, ein Kältegerät, usw.) oder ein Haushaltskleingerät (z.B. ein Toaster, eine Kaffeemaschine, usw.) sein. Das Gargerät kann insbesondere ein Backofen, ein Dampfgargerät, ein Mikrowellengerät oder eine Kombination daraus, bspw. ein Backofen-/Mikrowellen-Kombinationsgerät, sein.
  • So ist es eine Weiterbildung, dass die berührungsempfindliche kapazitive Sensoreinrichtung mehrere berührungsempfindliche kapazitive Sensoren umfasst, wobei jeder berührungsempfindliche Sensor eine kapazitive Kopplung einer Sendeelektrode mit der Empfangselektrode aufweist.
  • Die berührungsempfindliche kapazitive Sensoreinrichtung weist insbesondere eine Vielzahl von Sendeelektroden auf, die alle kapazitiv mit der Empfangselektrode gekoppelt sein können. Jede solche kapazitiv gekoppelte Einheit aus Sendeelektrode und Empfangselektrode bildet einen berührungslosen Taster, dessen Kapazität sich bei Berührung z.B. eines Fingers ändert. Eine solche Kapazitätsänderung wird anhand des Korrelationsempfängers erkannt.
  • Eine Weiterbildung ist es, dass mehrere Sendeelektroden mit dem gleichen Ansteuersignal ansteuerbar sind.
  • Hierdurch können mehrere berührungsempfindliche Tasten funktional zusammengelegt und somit z.B. eine Taste für die Benutzereingabe vergrößert werden. Beispielsweise können so nebeneinanderliegende Tasten wahlweise als getrennte Tasten mit unterschiedlicher Funktion behandelt oder zu einer Taste zusammengefasst werden.
  • Insbesondere ist es eine Weiterbildung, dass
    • – ein Signal der berührungsempfindlichen kapazitiven Sensoreinrichtung sowie das zu erkennende erste oder zweite Ansteuersignal über einen Differenzverstärker und eine Skaliereinheit einer Multiplikation des Korrelationsempfängers zuführbar ist,
    • – wobei die Multiplikation des Korrelationsempfängers das erste oder zweite Ansteuersignal mit dem Ausgangssignal der Skaliereinheit multipliziert und einer Integriereinheit zuführt, anhand derer ein Korrelationswert ermittelbar ist.
  • Eine Weiterbildung besteht darin, dass das erste oder zweite Ansteuersignal anhand einer Normiereinheit normierbar ist bevor es dem Differenzverstärker zugeführt wird.
  • Anhand der Skaliereinheit und/oder der Normiereinheit ist es möglich, einen Amplitudenunterschied, der durch die Berührung des kapazitiv gekoppelten Sensors zustande kommt, so zu verstärken, dass eine gute Erkennung und Auswertung durch den Korrelationsempfänger möglich ist.
  • Ferner ist es eine Weiterbildung, dass ein Mikrocontroller vorgesehen ist, der mit dem der berührungsempfindlichen kapazitiven Sensoreinrichtung gekoppelt ist, diese mit den orthogonalen Ansteuersignalen versorgt und die Auswertung des von der Sensoreinrichtung gelieferten Signals durchführt.
  • Im Rahmen einer zusätzlichen Weiterbildung ist eine Tastenkonfiguration der berührungsempfindlichen kapazitiven Sensoreinrichtung anhand des Mikrocontrollers einstellbar.
  • So kann über den Mikrocontroller eingestellt werden, welche Konfiguration der Tasten der kapazitiven Sensoreinrichtung für eine bestimmte Anwendung oder während einer vorgegebenen Zeitdauer genutzt werden soll.
  • Die Aufgabe wird auch gelöst mittels eines Verfahrens zur Erkennung einer Berührung auf einer berührungsempfindlichen kapazitiven Sensoreinrichtung, umfassend eine erste Sendeelektrode und eine zweite Sendeelektrode, die jeweils kapazitiv mit einer Empfangselektrode gekoppelt sind,
    • – bei dem die erste Sendeelektrode mit einem ersten Ansteuersignal angesteuert wird und bei dem eine zweite Sendeelektrode mit einem zweiten Ansteuersignal angesteuert wird,
    • – wobei das erste und das zweite Ansteuersignal zueinander orthogonale Signale sind,
    • – bei dem die Berührung mittels eines Korrelationsempfangs bestimmt wird.
  • Eine Weiterbildung besteht darin, dass
    • – die Berührung mittels eines Korrelationsempfangs bestimmt wird, indem das von der Sensoreinrichtung bereitgestellte Signal mit dem ersten Ansteuersignal multipliziert wird, das multiplizierte Signal integriert oder addiert wird und anhand des integrierten bzw. addierten Signals mittels eines Schwellwertvergleichs bestimmt wird, ob die kapazitive Kopplung zwischen der ersten Sendeelektrode und der Empfangselektrode verändert wurde,
    • – die Berührung mittels des Korrelationsempfangs bestimmt wird, indem das von der Sensoreinrichtung bereitgestellte Signal mit dem zweiten Ansteuersignal multipliziert wird, das multiplizierte Signal integriert oder addiert wird und anhand des integrierten bzw. addierten Signals mittels eines weiteren Schwellwertvergleichs bestimmt wird, ob die kapazitive Kopplung zwischen der zweiten Sendeelektrode und der Empfangselektrode verändert wurde.
  • Eine Ausgestaltung ist es, dass anhand der Veränderung der kapazitiven Kopplung eine Berührung einer Taste festgestellt wird.
  • Eine alternative Ausführungsform besteht darin, dass anhand der festgestellten berührten Taste das Haushaltsgerät entsprechend angesteuert wird.
  • Hierbei sei angemerkt, dass die Erläuterungen zu der Vorrichtung das Verfahren in entsprechender Weise betreffen und umgekehrt.
  • Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnungen dargestellt und erläutert.
  • Es zeigen:
  • 3 eine beispielhafte schematische Schaltungsanordnung eines erweiterten Korrelationsempfängers, der eine geringe Veränderung einer Amplitude bei dem Berühren einer berührungsempfindlichen Taste verstärkt,
  • 4 eine beispielhafte schematische Anordnung mit maximal vier voneinander getrennt detektierbaren Tasten;
  • 5 ein Beispiel für die Realisierung einer Auswerteelektronik für das Signal eines Touch-Sensors, wobei der Touch-Sensor dabei gemäß der Darstellung in 4 ausgeführt sein kann.
  • Der vorliegende Ansatz schlägt insbesondere eine Berührungssteuerung vor, die als Ansteuersignale einer Sensorfläche zueinander orthogonale Signale verwendet.
  • Eine Auswertung bzw. Erkennung der Ausgangssignale kann mittels einer Kreuzkorrelation z.B. anhand eines Korrelationsempfängers erfolgen.
  • Vorzugsweise kann die Aussteuerung des Korrelationsempfängers auf einen geringen Hub (Amplitudenunterschied) der Signale angepasst werden. So kann der geringe Hub, der zwischen dem Betätigen und dem Nicht-Betätigen einer berührungsempfindlichen Taste liegt, vergrößert und damit die Erkennungsleistung verbessert werden.
  • 3 zeigt eine beispielhafte schematische Schaltungsanordnung eines erweiterten Korrelationsempfängers, der eine geringe Veränderung einer Amplitude bei dem Berühren einer berührungsempfindlichen Taste verstärkt.
  • So liefert der (in 3 nicht dargestellte) berührungsempfindliche Sensor ein Signal Se(t) 301, das einem invertierenden Eingang eines Differenzierers 302 zugeführt wird. Ein Sensortreibersignal S02(t) 303 wird über eine Normiereinheit 304 dem nichtinvertierenden Eingang des Differenzierers 302 zugeführt. Der Ausgang des Differenzierers 302 ist über eine Skaliereinheit 305 mit einem Multiplizierer 306 verbunden, der eine Multiplikation mit einem Signal 307 (hier beispielhaft dem Signal S02(t)) durchführt. Das multiplizierte Signal wird in einem Integrierer 308 aufintegriert und als Korrelationswert 309 ausgegeben.
  • Um eine Betätigung zu detektieren wird also in dem Differenzierer 302 die Differenz aus dem Sensorausgang Se(t) 301 und dem mittels der Normiereinheit 304 bereitgestellten skalierten Sensortreibersignal S02(t) 303 gebildet und anschließend in der Skaliereinheit 305 mit einem Faktor Vhub normiert. Dadurch ergibt sich ein invertiertes Eingangssignal Se(t), bereinigt um einen Grundpegel und entsprechend ein hoher Spannungshub des zu detektierenden Signals.
  • Der nachgeschaltete Korrelationsempfänger arbeitet wie eingangs ausgeführt. Ein Signal mit einer Länge von n = 4 wird mindestens viermal abgetastet werden, um eindeutig erkannt zu werden. Auf Vielfache von n sind bei der Abtastung möglich und können eingesetzt werden, um eine fehlerhafte Detektionen zu vermeiden.
  • In 3 ist weiterhin ein Verlauf eines Signals Us mit einer gegenüber dem Signal S02(t) gedämpften Amplitude am Ausgang des Touch-Sensors gezeigt. Ein Verlauf eines Signals Ub entspricht dann einer gedämpften Amplitude bei einer Betätigung des Sensors. Hieraus folgt ein geringer Hub zwischen betätigtem und unbetätigtem Sensor, der anhand der in 3 gezeigten Anordnung wirksam kompensiert, d.h. verstärkt, werden kann. Beispielsweise kann ein Skalierungsfaktor Ds der Normiereinheit 304 wie folgt eingestellt werden: Ds = Us/1V.
  • Weiterhin kann der Faktor Vhub wie folgt eingestellt werden: Vhub = 1V/(Us – Ub).
  • Mit dem vorliegenden Ansatz ist es auch möglich, nebeneinanderliegende Tasten wahlweise als getrennte Tasten mit unterschiedlicher Funktion zu behandeln oder zu einer Taste zusammenzufassen.
  • 4 zeigt eine beispielhafte schematische Anordnung mit maximal vier voneinander getrennt detektierbaren Tasten. Die gezeigte Anordnung kann aber auch als eine einzelne Taste, als zwei Tasten oder als drei Tasten verwendet werden.
  • Gemeinsam genutzte Tasten werden mit dem gleichen Signal und voneinander getrennt zu erkennende Tasten werden mit unterschiedlichen orthogonalen Signalen gespeist. Der kapazitive Touch-Sensor gemäß 4 umfasst vier Sendeelektroden 401 bis 404, die mit den vier orthogonalen Signalen 406 bis 409 ansteuerbar sind. Weiterhin ist eine gemeinsame Empfangselektrode 405 vorgesehen, die mit dem Eingang eines Verstärkers 410 verbunden ist. Der Ausgang des Verstärkers 410 ist über einen Bandpass 411 mit einem Analog-Digital-Wandler 412 verbunden, der ein Signal 413 für einen Kreuzkorrelationsempfänger (nicht in 4 dargestellt) bereitstellt.
  • Hierbei sei angemerkt, dass 4 die Größenverhältnisse des Touch-Sensors nicht zwingend vorgibt; insbesondere kann die Fläche der Sendeelektroden im Vergleich zu der Fläche der Empfangsstruktur groß sein.
  • Beispielsweise können an den Sendeelektroden 401 und 402 jeweils ein Signal S03(t), an der Sendeelektrode 403 ein Signal S04(t) und an der Sendeelektrode 404 ein Signal S02(t) anliegen, wobei die Signale zueinander orthogonal sind. Damit entspricht der obere Teil des Touch-Sensors einer ersten Taste und der untere Teil des Touch-Sensors bildet zwei Tasten.
  • 5 zeigt ein Beispiel für die Realisierung einer Auswerteelektronik für das Signal eines Touch-Sensors 502. Der Touch-Sensor 502 kann dabei gemäß 4 ausgeführt sein.
  • Beispielhaft erfolgt die Signalverarbeitung in 5 anhand eines Mikrocontrollers 501. Die einzelnen Tasten bzw. Tastenkombinationen des Touch-Sensors 502 können per Software konfiguriert werden. Entsprechend einer Tastenkonfiguration 503 geben digitale Anschlüsse (Ports) 504 Ansteuersignale S01(t) bis S04(t) an die Sendeelektroden des Touch-Sensors 502. Vorzugsweise sind die Ausgänge der digitalen Anschlüsse 504 über Kondensatoren 505 bis 508 mit den Sendeelektroden des Touch-Sensors 502 verbunden, um ein TTL-Signal der Anschlüsse 504 in ein massesymmetrisches Signal zu konvertieren.
  • Die Differenzverstärker können Teil des Mikrocontrollers 501 bzw. als Software in diesem realisiert sein.
  • Eine Empfangselektrode 517 des Touch-Sensors 502 ist über einen Bandpass 518 und einen Verstärker 519 mit einem Analog-Digital-Wandler 520 des Mikrocontrollers 501 verbunden.
  • Das digitalisierte Ausgangssignal des Analog-Digital-Wandlers 520 wird den invertierenden Eingängen der Differenzverstärker 513 bis 516 zugeführt. Der Ausgang des Differenzverstärkers 513 ist über eine Skaliereinheit 521a mit einem Multiplikator 522a verbunden, bei dem eine Multiplikation mit dem Signal S01(t) erfolgt. Das Ergebnis der Multiplikation wird an einen Integrator 523a geleitet (dort erfolgt eine Addition digitaler Signale) und das Ergebnis (d.h. der Korrelationswert) wird einem Schwellwertvergleich 524a zugeführt anhand dessen ein binärer Wert 525a anzeigt, ob die zu dem Signal S01(t) zugehörige Taste gedrückt wurde. Die Teile des Mikrocontrollers 501 können zumindest teilweise in Software implementiert sein.
  • Diese Ausführungen gelten für die Zweige der verbleibenden Signale S02(t) bis S04(t) entsprechend; dies ist z.B. für den Zweig des Signals S04(t) mit dem Bezugszeichen 521d, 522d, 523d, 524d und 525d angedeutet.
  • Die Verstärkungen der Normiereinheiten 509 bis 512 bzw. der Skaliereinheiten 521a bis 521d können durch Messung der Spannungen Us und Ub (vgl. 3 und zugehörige Erläuterungen) immer wieder neu berechnet werden.
  • Weitere Vorteile und Ausgestaltungen:
  • Durch die Verwendung von streng orthogonalen Codes können die verschiedenen Tasten auch ohne zeitlich versetzte Ansteuerung stets eindeutig voneinander unterschieden werden. Dadurch ist es möglich, die einzelnen Tasten ohne großen Abstand zueinander anzuordnen. Ein Übersprechen zwischen den einzelnen Tasten führt nicht zu Fehlfunktionen.
  • Je nach Ansteuersignal der einzelnen Sendestrukturen können die Tasten verbunden oder getrennt werden. Es stellt auch kein Problem dar, wenn eine verbundene Taste genau an der Verbindungsstelle, also in der Mitte, betätigt wird.
  • Da kein Zeitmultiplex der Ansteuersignale einzelner Tasten notwendig ist, können die einzelnen Sensoren ständig ausgewertet werden; damit ist es möglich, Detektionsfehler deutlich zu verringern.
  • Die Anzahl der Tasten kann durch längere orthogonale Codes beliebig erweitert werden. Störungen in verschiedenen Frequenzbereichen können durch Änderung der Grundfrequenz der Ansteuersignale umgangen werden.
  • Störsignale haben oft ein sehr begrenztes Frequenzspektrum bei hoher Amplitude. Durch das Codemultiplex-Verfahren liegen die Ansteuersignale in einem vergleichsweise breiten Frequenzspektrum. Ein Störsignal hat somit nur einen begrenzten Einfluss auf das Nutzsignal und verfälscht das Nutzsignal somit nur in geringerem Umfang.
  • Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass die Energie des Sendesignals verringert werden kann, da sie sich auf ein breiteres Spektrum aufteilt. Dadurch reduziert sich auch eine potentielle Störung durch die berührungsempfindlichen Tasten selbst, die somit lediglich Signale mit geringen Amplituden aussenden.
  • Bezugszeichenliste
  • 101
    leitfähige Struktur
    102
    Substrat
    103
    Träger
    104
    leitfähige Struktur
    105
    Eingangssignal
    106
    Ausgangssignal
    107
    Finger
    301
    Signal des berührungsempfindlichen Sensors Se(t)
    302
    Differenzverstärker
    303
    Sensortreibersignal S02(t)
    304
    Normiereinheit
    305
    Skaliereinheit
    306
    Multiplizierer
    307
    Signal mit dem eine Korrelation hergestellt werden soll (hier beispielhaft S02(t))
    308
    Integrierer
    309
    Korrelationswert
    401 bis 404
    Sendeelektrode
    405
    Empfangselektrode
    406 bis 409
    Ansteuersignal (zueinander orthogonale Signale, auch bezeichnet als "Codes")
    410
    Verstärker
    411
    Bandpass (Filter)
    412
    Analog-Digital-Wandler
    413
    Signal für (Kreuz)Korrelationsempfänger
    501
    Mikrocontroller
    502
    Touch-Sensor
    503
    Tastenkonfiguration
    504
    digitale Anschlüsse (Ports) des Mikrocontrollers 501
    505 bis 508
    Kondensator
    509 bis 512
    Normiereinheit (Verstärker)
    513 bis 516
    Differenzverstärker
    517
    Empfangselektrode
    518
    Bandpass (Filter)
    519
    Verstärker
    520
    Analog-Digital-Wandler
    521a bis 521d
    Skaliereinheit
    522a bis 522d
    Multiplikator
    523a bis 523d
    Integrator (Addiereinheit)
    524a bis 524d
    Schwellwertvergleich
    525a bis 525d
    Ausgangssignal (binär)

Claims (11)

  1. Haushaltsgerät – mit einer berührungsempfindlichen kapazitiven Sensoreinrichtung umfassend eine erste Sendeelektrode (401) und eine zweite Sendeelektrode (402), die jeweils kapazitiv mit einer Empfangselektrode (405) gekoppelt sind, – wobei an die erste Sendeelektrode (401) ein erstes Ansteuersignal (406) anlegbar ist und wobei an die zweite Sendeelektrode (402) ein zweites Ansteuersignal (407) anlegbar ist, – wobei das erste Ansteuersignal (406) und das zweite Ansteuersignal (407) zueinander orthogonale Signale sind, – mit einem Korrelationsempfänger, anhand dessen ermittelbar ist, ob eine Berührung der Sensoreinrichtung erfolgt ist und, sofern dies der Fall ist, welche Berührung der Sensoreinrichtung erfolgt ist.
  2. Haushaltsgerät nach Anspruch 1, bei dem die berührungsempfindliche kapazitive Sensoreinrichtung mehrere berührungsempfindliche kapazitive Sensoren umfasst, wobei jeder berührungsempfindliche Sensor eine kapazitive Kopplung einer Sendeelektrode mit der Empfangselektrode aufweist.
  3. Haushaltsgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem mehrere Sendeelektroden mit dem gleichen Ansteuersignal ansteuerbar sind.
  4. Haushaltsgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, – bei dem ein Signal der berührungsempfindlichen kapazitiven Sensoreinrichtung (301) sowie das zu erkennende erste (303) oder zweite Ansteuersignal über einen Differenzverstärker (302) und eine Skaliereinheit (305) einer Multiplikation (306) des Korrelationsempfängers zuführbar ist, – wobei die Multiplikation (306) des Korrelationsempfängers das erste (307 = 303) oder zweite Ansteuersignal mit dem Ausgangssignal der Skaliereinheit multipliziert und einer Integriereinheit (308) zuführt, anhand derer ein Korrelationswert (309) ermittelbar ist.
  5. Haushaltsgerät nach Anspruch 4, bei dem das erste oder zweite Ansteuersignal anhand einer Normiereinheit (304) normierbar ist bevor es dem Differenzverstärker (302) zugeführt wird.
  6. Haushaltsgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit einem Mikrocontroller (501), der mit dem der berührungsempfindlichen kapazitiven Sensoreinrichtung (502) gekoppelt ist, diese mit den orthogonalen Ansteuersignalen versorgt und die Auswertung des von der Sensoreinrichtung gelieferten Signals (517, 518, 519) durchführt.
  7. Haushaltsgerät nach Anspruch 6, bei dem eine Tastenkonfiguration (503) der berührungsempfindlichen kapazitiven Sensoreinrichtung anhand des Mikrocontrollers (501) einstellbar ist.
  8. Verfahren zur Erkennung einer Berührung auf einer berührungsempfindlichen kapazitiven Sensoreinrichtung umfassend eine erste Sendeelektrode (401) und eine zweite Sendeelektrode (402), die jeweils kapazitiv mit einer Empfangselektrode (405) gekoppelt sind, – bei dem die erste Sendeelektrode (401) mit einem ersten Ansteuersignal (406) angesteuert wird und bei dem eine zweite Sendeelektrode (402) mit einem zweiten Ansteuersignal (407) angesteuert wird, – wobei das erste Ansteuersignal (406) und das zweite Ansteuersignal (407) zueinander orthogonale Signale sind, – bei dem die Berührung mittels eines Korrelationsempfangs bestimmt wird.
  9. Verfahren nach Anspruch 8, – bei dem die Berührung mittels eines Korrelationsempfangs bestimmt wird, indem das von der Sensoreinrichtung bereitgestellte Signal mit dem ersten Ansteuersignal (multipliziert wird, das multiplizierte Signale integriert oder addiert wird und anhand des integrierten bzw. addierten Signals mittels eines Schwellwertvergleichs bestimmt wird, ob die kapazitive Kopplung zwischen der ersten Sendeelektrode und der Empfangselektrode verändert wurde, – bei dem die Berührung mittels des Korrelationsempfangs bestimmt wird, indem das von der Sensoreinrichtung bereitgestellte Signal mit dem zweiten Ansteuersignal multipliziert wird, das multiplizierte Signale integriert oder addiert wird und anhand des integrierten bzw. addierten Signals mittels eines weiteren Schwellwertvergleichs bestimmt wird, ob die kapazitive Kopplung zwischen der zweiten Sendeelektrode und der Empfangselektrode verändert wurde.
  10. Verfahren nach Anspruch 9, bei dem anhand der Veränderung der kapazitiven Kopplung eine Berührung einer Taste festgestellt wird.
  11. Verfahren nach Anspruch 10, bei dem anhand der festgestellten berührten Taste das Haushaltsgerät entsprechend angesteuert wird.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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DE19813013A1 (de) * 1998-03-25 1999-09-30 Ifm Electronic Gmbh Verfahren zum Betreiben eines kapazitiven Näherungsschalters und Schaltungsanordnung eines kapazitiven Näherungsschalters
DE102006001506A1 (de) * 2006-01-11 2007-09-27 Ident Technology Ag Verfahren und System zur Detektion einer Annäherung an stellvorgansbedingt bewegte Komponenten

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