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Die vorliegende Erfindung betrifft einen kapazitiven Bediensensor für ein Fahrzeug, insbesondere für ein Kraftfahrzeug.
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Derartige Bediensensoren finden als Näherungssensoren und / oder als Berührungssensoren mannigfaltige Anwendung in Kraftfahrzeugen. Der Begriff Bediensensor bezieht sich vorliegend auf jeden Näherungssensor und / oder Berührungssensor, der zur Erkennung der Annäherung eines Fahrzeugnutzers an ein Bedienelement und / oder der Bedienung (d.h. Betätigung) des Bedienelements durch den Fahrzeugnutzer dient. Ein Bedienelement kann jedes Element des Fahrzeugs sein, das zur Bedienung durch einen Fahrzeugnutzer, z.B. einen Fahrzeugführer, dient.
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Beispielsweise werden kapazitive Bediensensoren zur sogenannten Hands-off-Erkennung oder Freihanderkennung verwendet. Dabei wird mittels eines im Lenkrad angeordneten Bediensensors ermittelt, ob der Fahrer mit mindestens einer Hand das Lenkrad berührt.
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Aus der
EP 2 028 078 A1 ist eine Lenkradhandhabe bekannt, bei welcher Mittel zur Erkennung des Kontakts zwischen mindestens einer Hand eines Fahrers und der Lenkradhandhabe vorgesehen sind und die Freihanderkennung mittels eines oder mehrerer in der Lenkradhandhabe angeordneter, elektrisch leitender Metallkörper erfolgt, beispielweise mittels druckresistiver piezoelektrischer Elemente.
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Aus der
DE 102 21 693 A1 ist eine Vorrichtung zur Detektion des Kontakts zwischen Händen und dem Lenkrad mit Mitteln zum Erzeugen eines ersten Signals und einer ersten Frequenz offenbart, wobei die erste Frequenz davon abhängt, ob die Hände Kontakt zum Lenkrad haben oder nicht, mit Mitteln zum Erzeugen eines zweiten Signals und einer zweiten Frequenz und mit Mitteln zum Erzeugen eines Ausgangssignals in Abhängigkeit der ersten und der zweiten Frequenz, wobei sich die ersten Frequenz mit der Kapazität eines Kondensators ändert, welcher am Lenkrad angebracht ist und wobei sich die Kapazität verändert, wenn der Fahrer seine Hände ans Lenkrad legt.
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Die nicht vorveröffentlichte deutsche Anmeldung mit dem Aktenzeichen 102013224512.2 beschreibt ein Verfahren zur Ermittlung eines Schwellenwerts zum Feststellen, ob ein Fahrer ein Element eines Fahrzeugs, insbesondere ein Lenkrad, berührt. Dabei wird zumindest ein Parameter erfasst, welcher charakterisiert, ob der Fahrer das Lenkrad berührt. Auf der Grundlage einer Anzahl von Werten des Parameters werden zwei Gruppen von Werten identifiziert, die jeweils unterschiedlichen Berührungszuständen entsprechen. Der Schwellenwert wird derart festgelegt, dass er zwischen der jeweiligen Mehrzahl der Werte der beiden Gruppen liegt.
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DE 10 2011 109 711 A1 offenbart ein Verfahren zur Hands-off-Erkennung, wobei erste Messsignale, die zur Bestimmung sicherer Hands-on-Situationen dienen, zur Kalibrierung zweiter Messsignale, welche mit der Annäherung einer Hand des Fahrers an das Lenkrad korreliert sind, genutzt werden.
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DE 11 2013 000 931 T5 beschreibt eine kapazitive Erkennungsvorrichtung für ein Fahrzeug mit einer Messelektrode und einer Abschirmelektrode, die auf einer Seite der Messelektrode angeordnet ist, die von dem Erkennungsraum weg weist. Hierdurch wird die Robustheit der Vorrichtung gegenüber elektromagnetischer Beeinflussung gesteigert.
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Im Stand der Technik sind somit zahlreiche Varianten kapazitiver Bediensensoren beschrieben. Es besteht jedoch weiterhin ein Bedarf an Bediensensoren mit erhöhter Erkennungsgenauigkeit. Ferner bieten die bekannten Bediensensoren keinen Schutz gegen Missbrauch. So können beispielsweise bekannte zur Freihanderkennung genutzte kapazitive Bediensensoren getäuscht werden, indem beispielsweise das Lenkrad direkt mit der Fahrzeugmasse verbunden wird.
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Ausgehend vom Stand der Technik stellt sich die Aufgabe, einen kapazitiven Bediensensor mit verbesserter Zuverlässigkeit der Erkennung einer Annäherung und / oder Berührung sowie mit verbessertem Schutz gegen Missbrauch bereitzustellen.
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Die Aufgabe wird gelöst bei einem kapazitiven Bediensensor mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstände der abhängigen Ansprüche. Die Erfindung wird ferner gebildet durch ein Fahrzeug mit einem erfindungsgemäßen Bediensensor.
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Ein gattungsbildender kapazitiver Bediensensor für ein Fahrzeug weist einen Mess-Schwingkreis zur Erzeugung eines Signals mit in Abhängigkeit einer Kapazität des Mess-Schwingkreises veränderlicher Frequenz auf, wobei eine Elektrode der Kapazität des Mess-Schwingkreises derart in oder an einem Bedienteil des Fahrzeugs angeordnet ist, dass eine Annäherung an das Bedienteil und / oder eine Berührung des Bedienteils mit einer Hand eine Veränderung der Kapazität bewirkt. Hierzu kann vorgesehen sein, dass die Kapazität des Mess-Schwingkreises durch die in oder an dem Bedienteil des Fahrzeugs angeordnete Elektrode einerseits und die Fahrzeugmasse andererseits gebildet wird. Die in oder an dem Bedienteil des Fahrzeugs angeordnete Elektrode ist nicht offen angeordnet, sondern durch ein Dielektrikum vor einer unmittelbaren Berührung geschützt. Das Dielektrikum kann beispielsweise eine Oberflächenschicht des Bedienteils sein. Die Fahrzeuginsassen sind durch den Kontakt mit Elementen des Fahrzeugs wie beispielsweise den Sitzen, den Pedalen und dem Fußboden elektrisch mit der Fahrzeugmasse verbunden, so dass sie das elektrische Potenzial der Fahrzeugmasse aufweisen. Sobald die Hand des Fahrers oder eines anderen Fahrzeuginsassen sich dem Bedienteil nähert oder dieses berührt, ändert sich dadurch die Kapazität des Mess-Schwingkreises, wodurch sich wiederum die Frequenz des Mess-Schwingkreises ändert.
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Das von dem Messschwingkreis erzeugte Signal umfasst ein Nutzsignal und ein Rauschsignal. Das Nutzsignal gibt die angeregten Frequenzen des Mess-Schwingkreises wieder. Schwingt beispielsweise der Mess-Schwingkreis mit einer bestimmten konstanten Frequenz, so kann das Nutzsignal ebenfalls durch eine konstante Schwingung gebildet sein, wobei die angeregte Frequenz des Mess-Schwingkreises und die Frequenz des Nutzsignals unterschiedlich sein können. Unter realen Bedingungen besteht das Nutzsignal aus einem verglichen mit einer konstanten Schwingung komplexeren Signal. Dies liegt insbesondere daran, dass die gemessene Kapazität aufgrund der Bewegung der Fahrzeuginsassen im Fahrzeug zeitlich veränderlich ist. Es können jedoch Erfahrungswerte dazu bestimmt werden, in welchem Frequenzband oder in welchen Frequenzbändern die wesentlichen spektralen Anteil des Nutzsignals enthalten sind. Hierzu kann eine Analyse des Leistungsdichtespektrums des Signals durchgeführt werden. Das Rauschsignal kann seine Ursache in Rauschprozessen haben, die innerhalb des Mess-Schwingkreises auftreten. Eine weitere Quelle für das Rauschsignal stellen äußere Einflüsse wie elektromagnetische Felder dar. Das Rauschsignal ist in der Regel wesentlich breitbandiger als das Nutzsignal. Es kann beispielsweise in guter Näherung als weißes Rauschen modelliert werden.
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Der kapazitive Bediensensor umfasst ferner eine Auswerteschaltung zur Auswertung des Signals, wobei die Auswerteschaltung eingerichtet ist, anhand des Signals zu entscheiden, ob eine Annäherung an das Bedienteil und / oder eine Berührung des Bedienteils mit einer Hand erfolgt ist. Beispielsweise wird bei einem aus dem Stand der Technik bekannten gattungsbildenden Bediensensor eine Hauptfrequenz des Signals ausgewertet, um anhand eines vorbestimmten Schwellenwerts zu entscheiden, ob die Hand das Bedienteil berührt oder nicht.
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Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteschaltung eine erste Auswerteteilschaltung umfasst, wobei die erste Auswerteteilschaltung eingerichtet ist, anhand des Rauschsignals zu entscheiden, ob eine Annäherung an das Bedienteil und / oder eine Berührung des Bedienteils mit einer Hand erfolgt ist.
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Die Erfinder haben erkannt, dass das Rauschsignal zur Entscheidung über eine Annäherung und / oder eine Berührung des Bedienteils genutzt werden kann. Im bisherigen Stand der Technik blieb das Rauschsignal hingegen ungenutzt und wurde ausschließlich als Störgröße betrachtet. Die Erfinder haben dagegen erkannt, dass das Rauschsignal Informationen über die Annäherung an das Bedienteil und / oder die Berührung des Bedienteils beinhaltet. Dem liegt die Erkenntnis zugrunde, dass ein Fahrzeuginsasse als Antenne wirkt, die insbesondere bei einer Berührung des Bedienteils kapazitiv mit dem Mess-Schwingkreis verbunden ist und aus der Umwelt empfangene elektromagnetische Wellen in den Mess-Schwingkreis einkoppelt.
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Die Erfindung ermöglicht eine zuverlässige Erkennung der Annäherung an das Bedienteil und / oder der Berührung des Bedienteils. Zugleich erschwert sie aufgrund der unterschiedlichen Antennenwirkung des Kabels und eines Fahrzeuginsassen die Möglichkeit, eine Berührungserkennung, beispielsweise eine Freihanderkennung, zu täuschen, indem beispielsweise das Bedienteil direkt mit der Fahrzeugmasse verbunden wird.
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Dem Fachmann ist geläufig, dass, obwohl sich das Signal signaltheoretisch aus einer Überlagerung eines idealen Nutzsignals und eines idealen Rauschsignals zusammensetzt und diese Bestandteile somit in der Theorie trennbar sind, in der Praxis eine vollständige Trennung von Nutzsignal und Rauschsignal nicht möglich ist. Es versteht sich daher, dass die Nutzung des Nutzsignals bzw. des Rauschsignals im Rahmen der Erfindung dahingehend zu verstehen ist, dass das Signal mittels an sich im Stand der Technik bekannter Methoden in ein reales Nutzsignal und ein reales Rauschsignal getrennt wird, welche erfindungsgemäß verarbeitet werden. Dabei ist es unvermeidlich, dass jedes der (realen) Signale noch Bestandteile des jeweils anderen (idealen) Signals aufweist. Da dieser Sachverhalt dem Fachmann geläufig ist, wird in der weiteren Beschreibung zwischen den idealen und den realen Signalen nicht unterschieden.
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In vorteilhafter Weiterbildung ist die erste Auswerteteilschaltung eingerichtet, eine Signalleistung des Rauschsignals zu bestimmen und abhängig davon, ob die Signalleistung des Rauschsignals einen vorbestimmten Schwellenwert der Signalleistung des Rauschsignals überschreitet, zu entscheiden, ob eine Annäherung an das Bedienteil und / oder eine Berührung des Bedienteils mit einer Hand erfolgt ist. Diese Ausführungsform erlaubt eine besonders einfache Umsetzung der Erfindung, da nicht das Rauschsignal an sich analysiert werden muss, sondern nur dessen Signalleistung. Die Signalleistung des Rauschsignals, die mittels unterschiedlicher an sich im Stand der Technik bekannter Verfahren ermittelt werden kann, lässt Rückschlüsse auf die mit dem kapazitiven Bediensensor verbundene Antenne zu. Berührt beispielsweise die Hand des Fahrers das Bedienteil, so ist eine wesentlich stärkere Antennenwirkung zu erwarten als wenn die Hand das Bedienteil nicht berührt oder als wenn das Bedienteil beispielsweise mittels eines Kabels direkt mit der Fahrzeugmasse verbunden wird. Durch die stärkere Antennenwirkung können elektromagnetische Felder aus der Umwelt besser empfangen werden, so dass die Signalleistung des Rauschsignals steigt. Der vorbestimmte Schwellenwert kann beispielsweise aufgrund von bei Versuchen festgestellter Messwerte der Rauschleistung festgelegt werden.
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Der Bediensensor kann als Berührungssensor eingesetzt werden. Der vorbestimmte Schwellenwert wird dann vorzugsweise so festgelegt, dass zwischen den Fällen „Berührung des Bedienteils“ und „keine Berührung des Bedienteils“ unterschieden werden kann.
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Der Bediensensor kann alternativ oder zusätzlich als Näherungssensor eingesetzt werden. Der vorbestimmte Schwellenwert kann dann vorzugsweise so festgelegt werden, dass entschieden werden kann, ob eine vorbestimmte Annäherungsdistanz erreicht oder überschritten ist. Der vorbestimmte Schwellenwert kann beispielsweise so festgelegt werden, dass die Signalleistung der Rauschleistung dem Schwellenwert gleicht, wenn die Hand des Fahrers sich in einer Annäherungsdistanz von 2 cm von dem Bedienteil befindet. Es können mit weiterem Vorteil auch mehrere Schwellenwerte vorbestimmt werden, wobei jeder der mehreren Schwellenwerte einer vorbestimmten Annäherungsdistanz entspricht. Auf diese Weise kann die Erfindung nicht nur genutzt werden um zu entscheiden, ob eine Annäherung an das Bedienteil erfolgt ist, sondern auch, wie weit die Annäherung erfolgt ist, d.h. in welchem Abstand zum Bedienteil sich die Hand befindet.
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Mit besonderem Vorteil ist der vorbestimmte Schwellenwert der Signalleistung des Rauschsignals einstellbar. Der vorbestimmte Schwellenwert wird dann also nicht einmalig festgelegt und bleibt fortan unveränderlich. Vielmehr kann der vorbestimmte Schwellenwert eingestellt werden. Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass für unterschiedliche Fahrer unterschiedliche Schwellenwerte gespeichert sind. Mittels einer Fahrererkennung des Fahrzeugs kann der jeweilige Fahrer ermittelt werden, woraufhin der dem ermittelten Fahrer zugeordnete vorbestimmte Schwellenwert eingestellt wird. Es kann auch vorgesehen sein, dass der Schwellenwert mittels eines Messverfahrens festgestellt wird. Hierzu kann der Fahrer beispielsweise aufgefordert werden, zunächst beide Hände von dem Bedienteil zu entfernen, dann eine Hand und / oder beide Hände an das Bedienteil anzunähern und schließlich das Bedienteil zu berühren. Ebenfalls ist es denkbar, die beiden Situationen „Hand am Bedienteil“ und „Hände weg vom Bedienteil“ anhand eines weiteren Fahrzeugsystems, z.B. einer Innenraumkamera, zu detektieren. Mittels der währenddessen jeweils gemessenen Signalleistungen des Rauschsignals kann ein Schwellenwert oder können mehrere Schwellenwerte bestimmt und eingestellt werden. Dies ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn ein unbekannter Fahrer das Fahrzeug nutzt, also ein Fahrer, zu dem bisher noch kein Schwellenwert gespeichert ist.
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Bei einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die Auswerteschaltung ein Bandstoppfilter zur Erzeugung des Rauschsignals aus dem Signal umfasst, wobei ein Sperrbereich des Bandstoppfilters das Nutzsignal enthaltende Frequenzbereiche umfasst. Es ist also mit anderen Worten vorgesehen, Rauschsignal und Nutzsignal zu trennen, indem die das Nutzsignal enthaltenden Frequenzbereiche durch das Bandstoppfilter entfernt oder zumindest stark gedämpft werden. Der Sperrbereich kann an zusammenhängender Frequenzbereich sein, der vorteilhafterweise alle Frequenzen umfasst, die wesentliche Teile des Nutzsignals aufweisen. Der Sperrbereich kann alternativ auch mindestens zwei nicht zusammenhängende Frequenzbereiche aufweisen. Beispielsweise kann das Nutzsignal Frequenzanteile in zwei voneinander getrennten Frequenzbereichen aufweisen. Beispielsweise kann das Nutzsignal Anteile bei und nahe einer ersten Frequenz, die einer Nicht-Berührung des Bedienteils entspricht, sowie bei und nahe einer zweiten Frequenz, die einer Berührung des Bedienteils entspricht, aufweisen. Das Bandstoppfilter kann dann so eingerichtet sein, dass der Sperrbereich den ersten und den zweiten Frequenzbereich umfasst. Zwischen dem ersten und dem zweiten Frequenzbereich liegende Frequenzbereiche können hingegen vom Sperrbereich ausgenommen sein, also mit anderen Worten von einem Durchlassbereich des Bandstoppfilters umfasst sein.
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Es sei zur Wiederholung darauf hingewiesen, dass mittels eines Bandstoppfilters nicht das ideale Rauschsignal extrahiert werden kann. Beispielsweise können Teile des idealen Rauschsignales in den unterdrückten Frequenzbereichen liegen, so dass diese Teile durch das Bandstoppfilter unterdrückt werden. Das Bandstoppfilter kann jedoch mittels dem Fachmann geläufiger Maßnahmen so ausgelegt werden, dass es das Nutzsignal und das Rauschsignal möglichst gut trennt.
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Bei einer weiteren Ausführungsform umfasst die Auswerteschaltung ein Bandpassfilter zur Erzeugung des Nutzsignals aus dem Signal, wobei ein Durchlassbereich des Bandpassfilters das Nutzsignal enthaltende Frequenzbereiche umfasst. Das Bandpassfilter kann komplementär zu dem Bandstoppfilter sein. Mit anderen Worten kann das Bandpassfilter eine zu dem Bandstoppfilter im Wesentlichen inverse Übertragungscharakteristik aufweisen, so dass das Bandpassfilter jene Frequenzbereiche passieren lässt, die das Bandstoppfilter unterdrückt. Die Auswerteschaltung umfasst eine zweite Auswerteteilschaltung, wobei die zweite Auswerteteilschaltung eingerichtet ist, eine Hauptfrequenz des Nutzsignals zu bestimmen und abhängig davon, ob die Hauptfrequenz des Nutzsignals einen vorbestimmten Schwellenwert der Hauptfrequenz des Nutzsignals überschreitet, zu entscheiden, ob eine Annäherung an das Bedienteil und / oder eine Berührung des Bedienteils mit einer Hand erfolgt ist. Eine solche Auswerteschaltung ist aus dem Stand der Technik bekannt. Das Kennzeichen der vorliegenden Ausführungsform besteht darin, dass die Auswerteschaltung ein Und-Gatter zur logischen Verknüpfung der Entscheidungen der ersten und zweiten Auswerteteilschaltung umfasst. Mit anderen Worten ist vorgesehen, dass die Entscheidungen der beiden Auswerteteilschaltungen, von denen die eine auf dem Nutzsignal und die andere auf dem Rauschsignal basiert, miteinander verknüpft werden. Auf diese Weise wird mit besonderem Vorteil die Zuverlässigkeit des kapazitiven Bediensensors erhöht.
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Der erfindungsgemäße kapazitive Bediensensor kann mit besonderem Vorteil zur Freihanderkennung eingesetzt werden, wobei das Bedienteil ein Lenkrad ist. Zur Umsetzung der Erfindung können dabei aus dem Stand der Technik bekannte Bediensensoren modifiziert werden. Dies erfordert keine Anpassung des in dem Lenkrad angeordneten Mess-Schwingkreises. Lediglich die Auswerteschaltung muss erfindungsgemäß umgestaltet werden, was jedoch mit geringem Aufwand möglich ist. Häufig verfügen als Auswerteschaltungen genutzte Fahrzeugsteuergeräte über programmierbare Signalverarbeitungseinheiten, so dass die Erfindung durch eine Anpassung der Programmierung der Auswerteschaltung umgesetzt werden kann.
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Weitere Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend anhand beispielhafter Darstellungen erläutert. Es zeigen
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1 einen kapazitiven Bediensensor gemäß dem Stand der Technik und
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2 einen erfindungsgemäßen kapazitiven Bediensensor in einer Ausführungsform.
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Gleiche Bezugszeichen kennzeichnen in den Figuren gleiche oder gleichartige Merkmale der dargestellten Ausführungsformen der Erfindung. Es wird darauf hingewiesen, dass es sich bei den dargestellten Figuren sowie der zugehörigen Beschreibung lediglich um Ausführungsbeispiele der Erfindung handelt. Insbesondere sind Darstellungen von Merkmalskombinationen in den Figuren und / oder der Figurenbeschreibung nicht dahingehend auszulegen, dass die Erfindung zwingend die Verwirklichung aller genannten Merkmale erfordert. Andere Ausführungsformen der Erfindung können weniger, mehr und / oder andere Merkmale enthalten. Der Schutzbereich und die Offenbarung der Erfindung ergeben sich aus den beiliegenden Patentansprüchen und der vollständigen Beschreibung. Es wird zudem darauf hingewiesen, dass es sich bei den Darstellungen um Prinzipdarstellungen von Ausführungsformen der Erfindung handelt. Die Anordnung der einzelnen dargestellten Elemente zueinander ist nur beispielhaft gewählt und kann bei anderen Ausführungsformen der Erfindung anders gewählt werden.
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Der in 1 dargestellte kapazitive Bediensensor weist einen Mess-Schwingkreis 1 mit einer Kapazität C auf. Eine erste Elektrode der Kapazität C ist derart in einem nicht dargestellten Lenkrad angeordnet, dass eine Berührung des Lenkrads mit einer Hand 3 eine Veränderung der Kapazität C bewirkt. Dies rührt daher, dass die zweite Elektrode der Kapazität durch die Fahrzeugmasse gebildet wird, mit der der Fahrer des Fahrzeugs elektrisch leitend verbunden ist. Berührt der Fahrer mit seiner Hand das Lenkrad, so nimmt der Abstand der ersten Elektrode zur Fahrzeugmasse (bzw. zur Hand 3, die das elektrische Potenzial der Fahrzeugmasse hat) ein Minimum ein. Hierdurch wird die Kapazität C verändert, was sich auf die Schwingungsfrequenz des Mess-Schwingkreises 1 auswirkt. Der Mess-Schwingkreis 1 erzeugt ein Signal s, welches an einem nicht gesondert bezeichneten Eingang der Auswerteschaltung 2 anliegt. Das Signal s wird in der Auswerteschaltung 2 durch ein Bandpassfilter 4 geführt. Dieses dient dazu, nur die das Nutzsignal enthaltenden Frequenzbereiche durchzulassen und somit die Rauschleistung, d.h. die Signalleistung des in der Regel im Vergleich zum Nutzsignal breitbandigen Rauschsignals, zu verringern. Dadurch wird das Verhältnis von Signalleistung zu Rauschleistung (engl. signal-to-noise ratio, SNR) erhöht. Das gefilterte Nutzsignal s1 wird zum Eingang einer zweiten Auswerteteilschaltung 5 geführt. Diese ist eingerichtet, eine Hauptfrequenz des Nutzsignals s1 zu bestimmen und abhängig davon, ob die Hauptfrequenz des Nutzsignals s1 einen vorbestimmten Schwellenwert der Hauptfrequenz des Nutzsignals s1 überschreitet, zu entscheiden, ob eine Berührung des Lenkrads mit der Hand 3 erfolgt ist. Ein Ausgang der Auswerteteilschaltung 5 der zugleich auch ein Ausgang der Auswerteschaltung 2 ist, kann als logischer Ausgang ausgestaltet sein, so dass an dem Ausgang ein digitales, z.B. binäres, Signal ausgegeben werden kann.
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2 zeigt eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen kapazitiven Bediensensors. Der Mess-Schwingkreis 1 ist gleich dem in 1 dargestellten Mess-Schwingkreis 1. Hingegen ist die Auswerteschaltung 2 gegenüber dem Stand der Technik verändert. Sie 2 weist jedoch wie vorstehend mit Bezug zu 1 erläutert einen Eingang für das Signal s sowie einen Ausgang auf, der ein logischer Ausgang sein kann. Das Signal s wird in der Auswerteschaltung 2 auf zwei parallele Pfade aufgeteilt. Ein Pfad führt das Signal s wie mit Bezug zu 1 beschrieben zu einem Bandpassfilter 4, an dessen Ausgang das Nutzsignal s1 abgegriffen und zur zweiten Auswerteschaltung 5 geführt wird. Diese ist wie vorstehend erläutert eingerichtet, zu entscheiden, ob eine Berührung des Lenkrads mit der Hand 3 erfolgt ist. Ein weiterer Pfad führt das Signal s zu einem Bandstoppfilter 6. Das Bandstoppfilter 6 ist so eingerichtet, dass sein Sperrbereich die das Nutzsignal enthaltenden Frequenzbereiche umfasst. Mit anderen Worten filtert das Bandstoppfilter die Frequenzbereiche aus, in denen das Nutzsignal s1 liegt. Die beiden Filter 4, 6 können zueinander komplementär sein, so dass der Durchlassbereich des Bandpassfilters 4 im Wesentlichen dem Sperrbereich des Bandstoppfilters 6 entspricht. Im Rahmen schaltungstechnischer Genauigkeit entspräche dann die Überlagerung des Nutzsignals s1 und des Rauschsignals s2 dem ursprünglichen Signal s.
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Das Rauschsignal s2 wird zu einer ersten Auswerteteilschaltung 7 geführt. Diese ist eingerichtet, eine Signalleistung des Rauschsignals s2 zu bestimmen. Hierzu kann beispielsweise vorgesehen sein, die momentane Rauschleistung zu erfassen und jeweils über einen Zeitraum von z.B. einer Sekunde zu mitteln. Die so bestimmte Signalleistung des Rauschsignals s2 wird mit einem vorbestimmten Schwellenwert verglichen. Wenn die Signalleistung des Rauschsignals s2 den vorbestimmten Schwellenwert überschreitet, entscheidet die erste Auswerteteilschaltung 7, dass eine Berührung des Lenkrads mit der Hand 3 erfolgt ist. Diese Entscheidung wird an dem nicht gesondert bezeichneten Ausgang der ersten Auswerteteilschaltung 7 ausgegeben.
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Um die Zuverlässigkeit des kapazitiven Bediensensors zu erhöhen, wird sowohl das Nutzsignal s1 als auch das Rauschsignal s2 in der jeweiligen Auswerteteilschaltung 5, 7 analysiert. Die Ausgänge der Auswerteteilschaltung 5, 7 werden in einem Und-Gatter 8 verknüpft, dessen Ausgang zugleich den Ausgang der Auswerteschaltung 2 bildet. Ein positives Signal (z.B. eine logische Eins), das einer erkannten Berührung des Lenkrads mit der Hand 3 entspricht, liegt genau dann am Ausgang des Und-Gatters an, wenn beide Auswerteteilschaltungen 5, 7 jeweils ein positives Signal ausgeben. Mit anderen Worten entscheidet die Auswerteschaltung 2 genau dann, dass eine Berührung des Lenkrads mit der Hand 3 erfolgt ist, wenn dies sowohl die zweite Auswerteteilschaltung 5 als auch die erste Auswerteteilschaltung 7 entschieden haben.
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Der Ausgang der Auswerteschaltung 2 kann zu einem Fahrzeugsteuergerät geführt werden, das eine weitere Verarbeitung der Entscheidungsinformation durchführt. Beispielsweise kann das Fahrzeug dazu eingerichtet sein, bei einer erfolgten Freihanderkennung eine Warninformation auszugeben.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Mess-Schwingkreis
- 2
- Auswerteschaltung
- 3
- Hand
- 4
- Bandpassfilter
- 5
- Zweite Auswerteteilschaltung
- 6
- Bandstoppfilter
- 7
- Erste Auswerteteilschaltung
- 8
- Und-Gatter
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- EP 2028078 A1 [0004]
- DE 10221693 A1 [0005]
- DE 102011109711 A1 [0007]
- DE 112013000931 T5 [0008]
