DE102017216842B3

DE102017216842B3 - Capacitive switching device for switching an electrical device and lighting device and motor vehicle

Info

Publication number: DE102017216842B3
Application number: DE102017216842.0A
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Wörmann
Original assignee: Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 2017-09-22
Filing date: 2017-09-22
Publication date: 2019-03-28
Anticipated expiration: 2037-09-23

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Schaltvorrichtung zum Schalten eines elektrischen Geräts (13), wobei eine elektrische Leitelementanordnung (19) eine elektrische Kapazität bereitstellt, deren Kapazitätswert (23) von einem Abstand (26) eines benutzergeführten Bedienelements (25) zu der Leitelementanordnung (19) abhängig ist, und wobei eine Steuereinrichtung (21) dazu eingerichtet ist, in einem Aktivmodus (29) zu vorbestimmten Messzeitpunkten (33) mittels einer Messschaltung (20) jeweils zu ermitteln, ob der Kapazitätswert ein vorbestimmtes Nahkriterium (38) bezüglich des Bedienelements (25) erfüllt, und bei erfülltem Nahkriterium (38) eine Schalteinstellung des Geräts (13) zu verändern. Die Erfindung sieht vor, dass die Steuereinrichtung (21) dazu eingerichtet ist, in einem Ruhemodus (27) zu vorbestimmten Prüfzeitpunkten (31) mittels der Messschaltung (20) jeweils zu ermitteln, ob der Kapazitätswert ein vorbestimmtes Annäherungskriterium (34) bezüglich des Bedienelements (25) erfüllt, und bei erfülltem Annäherungskriterium (34) den Ruhemodus (27) zu beenden, wobei ein zeitlicher Abstandswert zwischen den aufeinander folgenden Prüfzeitpunkten (31) jeweils größer ist als ein zeitlicher Abstandswert zwischen den aufeinander folgenden Messzeitpunkten (33).The invention relates to a switching device for switching an electrical device (13), wherein an electrical guide element arrangement (19) provides an electrical capacitance whose capacitance value (23) depends on a distance (26) of a user-guided operating element (25) to the guide element arrangement (19) and wherein a control device (21) is set up to respectively determine in an active mode (29) at predetermined measuring times (33) by means of a measuring circuit (20) whether the capacitance value is a predetermined near criterion (38) with respect to the operating element (25). satisfied, and to change a switching setting of the device (13) when met Nahkriterium (38). The invention provides that the control device (21) is adapted to determine in a rest mode (27) at predetermined test times (31) by means of the measuring circuit (20) whether the capacitance value is a predetermined approximation criterion (34) with respect to the operating element (27). 25), and when the approach criterion (34) is satisfied, terminating the sleep mode (27), wherein a time interval value between the successive test times (31) is greater than a time interval value between the consecutive measurement times (33).

Description

Die Erfindung betrifft eine kapazitiv bedienbare Schaltvorrichtung zum Schalten eines elektrischen Geräts. Die kapazitive Bedienbarkeit ergibt sich, indem sich ein Benutzer mit einem Bedienelement, insbesondere eines Fingers oder einer Hand, einer elektrischen Leitelementanordnung der Schaltvorrichtung nähern kann und hierdurch den Kapazitätswert einer elektrischen Kapazität der Leitelementanordnung verändert, was zu einem Schaltvorgang führt. Zu der Erfindung gehört auch eine Beleuchtungsvorrichtung, die mittels der kapazitiv bedienbaren Schaltvorrichtung geschaltet werden kann. Ein Benutzer kann also durch Annähern des Bedienelements an die Beleuchtungsvorrichtung deren Leuchtquelle schalten. Zu der Erfindung gehört auch ein Kraftfahrzeug mit der erfindungsgemäßen Schaltvorrichtung.The invention relates to a capacitively operable switching device for switching an electrical device. The capacitive operability results when a user with an operating element, in particular a finger or a hand, can approach an electrical guide element arrangement of the switching device and thereby changes the capacitance value of an electrical capacitance of the guide element arrangement, which leads to a switching operation. The invention also includes a lighting device which can be switched by means of the capacitively operable switching device. A user can thus switch their light source by approaching the control element to the lighting device. The invention also includes a motor vehicle with the switching device according to the invention.

Die beschriebene kapazitiv bedienbare Schaltvorrichtung erfordert es, dass eine Steuereinrichtung der Schaltvorrichtung regelmäßig den Kapazitätswert der elektrischen Kapazität der Leitelementanordnung überprüft, um eine Kapazitätsänderung zu erkennen, die ein Benutzer durch Annähern eines Bedienelements, beispielsweise seines Fingers oder seiner Hand, bewirkt. Der zeitliche Abstandswert zwischen den Messzeitpunkten muss derart gering sein, dass ein Benutzer nicht den Eindruck erhält, die Schaltvorrichtung reagieren träge oder zögerlich. Um zudem zuverlässig zwischen einer tatsächlichen Annäherung des Bedienelements einerseits und Messschwankungen andererseits unterscheiden zu können, sind für eine zuverlässige Detektion des Bedienelements mehrere aufeinanderfolgende Messungen des Kapazitätswerts gewünscht. Somit ist man daran interessiert, den zeitlichen Abstandswert zwischen aufeinanderfolgenden Messpunkten des Kapazitätswerts möglichst gering zu halten.The described capacitively operable switching device requires that a control device of the switching device regularly checks the capacitance value of the electrical capacitance of the guide element arrangement in order to detect a change in capacitance, which causes a user by approaching an operating element, such as his finger or his hand. The time interval between the measurement times must be so low that a user does not get the impression that the switching device react sluggishly or hesitantly. In addition, in order to be able to distinguish reliably between an actual approach of the operating element on the one hand and measurement fluctuations on the other hand, a plurality of successive measurements of the capacitance value are desired for reliable detection of the operating element. Thus, one is interested in keeping the temporal distance value between successive measuring points of the capacitance value as low as possible.

Andererseits verbraucht jede Messung elektrische Energie, um die Steuereinrichtung, beispielsweise eine Prozessoreinrichtung wie zum Beispiel einen Mikroprozessor, sowie die Messschaltung zum Messen des Kapazitätswerts zu betreiben. Bei einem batteriebetriebenen Gerät, wie beispielsweise einem mobilen Endgerät (zum Beispiel einem Smartphone oder Tablet-PC) oder einem Kraftfahrzeug mit ausgeschaltetem Verbrennungsmotor, sollte aber eine Schaltvorrichtung einen möglichst geringen Energieverbrauch aufweisen. Hier wäre also genau das Gegenteil vorteilhaft, nämlich ein möglichst großer zeitlicher Abstandswert zwischen den Messzeitpunkten.On the other hand, each measurement consumes electrical power to operate the controller, such as a processor device such as a microprocessor, and the measurement circuit for measuring the capacitance value. In a battery-powered device, such as a mobile device (for example, a smartphone or tablet PC) or a motor vehicle with the internal combustion engine off, but a switching device should have the lowest possible energy consumption. In this case, exactly the opposite would be advantageous, namely the greatest possible temporal distance value between the measurement times.

Als Lösung zu diesem Konflikt ist aus der DE 10 2013 222 940 A1 eine Bedieneinheit bekannt, die ein kapazitives Tastfeld für eine Bedienung aufweist. Das kapazitive Tastfeld wird aber nach Möglichkeit in einem Ruhemodus betrieben, nämlich immer dann, wenn der Benutzer die Bedieneinheit gerade nicht bedient. Um eine Annäherung eines Fingers des Benutzers an das Tastfeld zu erkennen, ist deshalb eine zusätzliche kapazitive Sensoreinheit für eine Erkennung der Annäherung bereitgestellt. Diese Lösung erfordert also zwei unterschiedliche Sensoreinrichtungen, nämlich einmal das Tastfeld für die eigentliche Bedienung sowie die zusätzliche kapazitive Sensoreinheit. Dies macht die Bedieneinheit in der Herstellung kostspielig.As a solution to this conflict is out of the DE 10 2013 222 940 A1 a control unit is known, which has a capacitive touch panel for operation. However, the capacitive touch panel is operated as far as possible in a sleep mode, namely whenever the user is not operating the control unit. Therefore, to detect an approach of a user's finger to the touchpad, an additional capacitive sensor unit is provided for recognition of the approach. This solution thus requires two different sensor devices, namely once the touchpad for the actual operation and the additional capacitive sensor unit. This makes the operating unit expensive to manufacture.

Auch aus der EP 2 657 813 A2 ist eine Bedienvorrichtung mit einem berührungssensitiven Sensor bekannt, der für eine zusätzliche Plausibilisierung mit einem Näherungssensor gekoppelt ist. Auch hier sind wieder zwei Sensoren notwendig.Also from the EP 2 657 813 A2 For example, an operating device with a touch-sensitive sensor is known, which is coupled to a proximity sensor for additional plausibility. Again, two sensors are necessary again.

Aus der DE 10 2008 026 488 A1 ist ein Detektionssystem zur Annäherungserkennung bekannt, das zweistufig arbeitet, um eine Fernbereichsdetektion und eine Nahbereichsdetektion durchzuführen. Die Fernbereichsdetektion erfolgt mittels einer Infrarot-Lichtschranke. Wird im Fernbereich ein Objekt, beispielsweise ein Finger, erkannt, so wird anschließend die Nahbereichsdetektion aktiviert, die dann mittels einer anderen Sensoreinrichtung die Position des Objekts genau bestimmt. Auch für diese zweistufige Detektion sind zwei unterschiedliche Sensoreinrichtung nötig.From the DE 10 2008 026 488 A1 For example, there is known a proximity detection detection system that operates in two stages to perform far-field detection and close-range detection. The remote area detection is done by means of an infrared light barrier. If an object, for example a finger, is detected in the remote area, the close-range detection is then activated, which then uses a different sensor device to determine the position of the object precisely. Also for this two-stage detection two different sensor device are needed.

Gemäß der DE 10 2016 104 695 A1 wird in einem Kraftfahrzeug für einen berührungssensitiven Schalter immer mit voller Abtastrate geprüft, welche Kapazitätswerte sich ergibt, einer sodass kontinuierliche Verläufe aus den Kapazitätswerten entstehen. Es wird dann zwischen unterschiedlichen Zuständen unterschieden, die durch Werteintervalle für die Kapazitätswerte definiert sind. Die Unterscheidung zwischen den Zuständen wird gemacht, um zu überprüfen, wie schnell sich der Benutzer mit seinem Finger dem Schalter annähert, was anhand der Steigung der kontinuierlichen Verläufe vom Zeitpunkt des Eintritts des Zustands SW_ACTIVE zum Zeitpunkt des Eintritts des Zustands SW_THRESHOLD gemessen wird.According to the DE 10 2016 104 695 A1 For example, in a motor vehicle for a touch-sensitive switch, it is always checked at full sampling rate which capacitance values result, so that continuous gradients arise from the capacitance values. It is then differentiated between different states, which are defined by value intervals for the capacity values. The discrimination between the states is made to check how fast the user is approaching the switch with his finger, which is measured by the slope of the continuous waveforms from the time the state SW_ACTIVE occurs at the time the state SW_THRESHOLD occurs.

Aus der Firmenschrift „Low Power Capacitive Sensing - Application Note AN507“ (SILICON LABS, Rev. 0.2, 7/13, Austin, TX, USA, Silicon Laboratories, 2013) ist bekannt, die Schaltung für einen berührungssensitiven Schalter in einen Ruhemodus zu schalten, wenn kein Objekt erkannt wurde. Im Ruhemodus ist die Abtastrate für die Kapazitätswerte reduziert.From the company publication "Low Power Capacitive Sensing - Application Note AN507" (SILICON LABS, Rev. 0.2, 7/13, Austin, TX, USA, Silicon Laboratories, 2013) it is known to switch the circuit for a touch-sensitive switch to a sleep mode if no object was detected. In idle mode, the sampling rate for the capacitance values is reduced.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, mit geringem Bauteilaufwand eine energiesparende und dennoch reaktionsschnelle kapazitive Schaltvorrichtung zum Schalten eines elektrischen Geräts bereitzustellen.The invention has for its object to provide an energy-saving and yet responsive capacitive switching device for switching an electrical device with low component cost.

Die Aufgabe wird durch die Gegenstände der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind durch die abhängigen Patentansprüche, die folgende Beschreibung sowie die Figur beschrieben. The object is solved by the subject matters of the independent claims. Advantageous developments of the invention are described by the dependent claims, the following description and the figure.

Durch die Erfindung ist eine Schaltvorrichtung zum Schalten eines elektrischen Geräts bereitgestellt. Die Schaltvorrichtung kann beispielsweise zum Schalten einer Beleuchtungsvorrichtung, beispielsweise einer Leuchte oder Innenraumbeleuchtung eines Kraftfahrzeugs vorgesehen sein. Die Schaltvorrichtung kann auch beispielsweise zum Schalten eines mobilen Endgeräts vorgesehen sein, wozu die Schaltvorrichtung in dem mobilen Endgerät integriert sein kann. Die Schaltvorrichtung ist kapazitiv bedienbar, das heißt sie weist eine elektrische Leitelementanordnung auf, die wiederum auf der Grundlage von zumindest einem elektrischen Leitelement eine elektrische Kapazität bereitstellt, deren Kapazitätswert von einem Abstand zwischen einem benutzergeführten Bedienelement und der Leitelementanordnung abhängig ist. Ein Leitelement kann beispielsweise ein Gegenstand aus einem elektrisch leitenden Material, z.B. Metall, oder ein Körper mit einer elektrisch leitenden Beschichtung, z.B. einer Metallbeschichtung, sein. Es kann sich bei dem Leitelement beispielsweise um ein Blech handeln. Das Bedienelement des Benutzers kann beispielsweise eine Hand oder ein Finger des Benutzers sein. Nähert also ein Benutzer das Bedienelement an das zumindest eine elektrische Leitelement der Leitelementanordnung an, so ändert sich deren elektrische Kapazität, was sich in einem veränderten Kapazitätswert wiederspiegelt. Die Schaltvorrichtung weist nun eine Steuereinrichtung auf, die dazu eingerichtet ist, in einem Aktivmodus zu vorbestimmten Messzeitpunkten mittels einer Messschaltung der Schaltvorrichtung jeweils zu ermitteln, ob der Kapazitätswert der Kapazität der Leitelementanordnung ein vorbestimmtes Nahkriterium bezüglich des Bedienelements erfüllt. Das Nahkriterium definiert, unter welcher Bedingung davon ausgegangen wird, dass das Bedienelement als nahe genug angesehen wird, um das Gerät zu schalten. Mittels der Messschaltung wird also der besagte Kapazitätswert zu aufeinander folgenden Messzeitpunkten gemessen. Das überprüfte Nahkriterium gibt vor, ab wann eine Kapazitätsänderung signifikant ist, also auf die Gegenwart des Bedienelements hindeutet. Die Steuereinrichtung ist des Weiteren dazu eingerichtet, bei erfülltem Nahkriterium eine Schalteinstellung des Geräts zu verändern.The invention provides a switching device for switching an electrical device. The switching device can be provided, for example, for switching a lighting device, for example a lamp or interior lighting of a motor vehicle. The switching device can also be provided, for example, for switching a mobile terminal, for which purpose the switching device can be integrated in the mobile terminal. The switching device is capacitively operable, that is, it has an electrical guide element arrangement, which in turn provides on the basis of at least one electrical guide element, an electrical capacitance whose capacity value is dependent on a distance between a user-guided control element and the guide element arrangement. For example, a conductive element may be an article of electrically conductive material, e.g. Metal, or a body having an electrically conductive coating, e.g. a metal coating, his. For example, the guide element may be a sheet metal. For example, the user's control may be a user's hand or finger. Thus, when a user approaches the operating element to the at least one electrical guide element of the guide element arrangement, its electrical capacitance changes, which is reflected in an altered capacitance value. The switching device now has a control device which is set up to determine in an active mode at predetermined measuring times by means of a measuring circuit of the switching device in each case whether the capacitance value of the capacitance of the guide element arrangement fulfills a predetermined near criterion with respect to the operating element. The near criterion defines on what condition it is assumed that the control is considered close enough to switch the device. By means of the measuring circuit so the said capacitance value is measured at successive measuring times. The checked near criterion specifies from when a capacity change is significant, thus indicating the presence of the control element. The control device is furthermore set up to change a switching setting of the device when the near criterion is satisfied.

Im Aktivmodus überwacht die Steuereinrichtung also aktiv, ob das Bedienelement derart nahe an der Leitelementanordnung ist, dass die Veränderung der Schalteinstellung ausgelöst oder vorgenommen werden muss. Der Abstand, innerhalb welchem geschaltet wird, ist durch das Nahkriterium definiert, welches angibt, wie große die Kapazitätsänderung der Kapazität der Leitelementanordnung sein muss, damit die Schalteinstellung des Geräts verändert wird.In the active mode, the control device thus actively monitors whether the operating element is so close to the guide element arrangement that the change in the switching setting must be triggered or made. The distance within which is switched is defined by the near criterion, which indicates how large the capacitance change of the capacitance of the guide element arrangement must be in order to change the switching setting of the device.

Im Aktivmodus verbraucht die Steuereinrichtung wie eingangs beschrieben aber elektrische Energie. Wird diese durch eine Batterie des elektrischen Geräts bereitgestellt, so wird diese wiederum mit der Zeit entladen. Um den Energiebedarf der Schaltvorrichtung für das Erkennen oder Detektieren des Bedienelements zu reduzieren, ist erfindungsgemäß aber nun kein zweiter Sensor vorgesehen, wie dies im Stand der Technik der Fall ist, sondern die Schaltvorrichtung weist zusätzlich zu dem Aktivmodus noch einen Ruhemodus auf. Die Steuereinrichtung ist dazu eingerichtet, in dem Ruhemodus zu vorbestimmten Prüfzeitpunkten (im Unterschied zu den Messzeitpunkten) mittels der Messschaltung jeweils zu ermitteln, ob der Kapazitätswert ein vorbestimmtes Annäherungskriterium bezüglich des Bedienelements erfüllt. Das Annäherungskriterium definiert, unter welcher Bedingung davon ausgegangen wird, dass sich gerade ein Bedienelement annähert. Ein wichtiger Unterschied zwischen dem Aktivmodus und dem Ruhemodus ist nun, das ein zeitlicher Abstandswert zwischen aufeinander folgenden Prüfzeitpunkten (das heißt den Zeitpunkten für die Kapazitätsmessung im Ruhemodus) jeweils größer ist als ein zeitlicher Abstandswert zwischen den aufeinander folgenden Messzeitpunkten (das heißt den Zeitpunkten für die Kapazitätsmessung im Aktivmodus). Des Weiteren ist die Steuereinrichtung dazu eingerichtet, bei erfülltem Annäherungskriterium den Ruhemodus zu beenden. Mit anderen Worten wird im Ruhemodus eine Kapazitätsänderung der Kapazität der Leitelementanordnung seltener oder weniger häufig gemessen als im Aktivmodus bezogen auf eine vorgegebene Zeiteinheit. Mit anderen Worten ist im Ruhemodus die Messrate geringer als im Aktivmodus. Der Ruhemodus bleibt solange aktiv, bis anhand des Annäherungskriteriums erkannt ist, dass sich ein Bedienelement eines Benutzers annähert. Das Annäherungskriterium kann dabei derart definiert werden, dass es bereit erfüllt ist, wenn das Bedienelement derart weit weg von der Leitelementanordnung ist, dass noch kein Schaltvorgang vorgesehen ist. Da Bedienelement wird mittels des Annäherungskriteriums bereits während einer zu der Leitelementanordnung gerichteten Annäherungsbewegung detektiert. Dann wird der Ruhemodus beendet. Mit anderen Worten „wacht“ die Steuereinrichtung auf.In the active mode, the control device consumes as described above but electrical energy. If this is provided by a battery of the electrical device, it will in turn be discharged over time. In order to reduce the energy requirement of the switching device for detecting or detecting the operating element, but now no second sensor is provided according to the invention, as is the case in the prior art, but the switching device has in addition to the active mode on a sleep mode. The control device is set up in the idle mode at predetermined test times (in contrast to the measurement times) by means of the measurement circuit to determine whether the capacitance value fulfills a predetermined approximation criterion with respect to the operating element. The approximation criterion defines the condition under which it is assumed that an operating element is approaching. An important difference between the active mode and the sleep mode is that a time interval between successive test times (that is, the times for capacity measurement in sleep mode) is greater than a time interval between the successive measurement times (that is, the times for the Capacity measurement in active mode). Furthermore, the control device is set up to terminate the sleep mode when the approach criterion is met. In other words, in the idle mode, a capacitance change of the capacitance of the guide element arrangement is measured less frequently or less frequently than in the active mode with respect to a predefined time unit. In other words, the measurement rate is lower in idle mode than in active mode. The sleep mode remains active until it is recognized by the proximity criterion that a user's control is approaching. The approach criterion can be defined in such a way that it is already fulfilled if the operating element is so far away from the guide element arrangement that no switching operation is yet provided. Since operating element is detected by means of the approach criterion already during a directed to the guide element assembly approach movement. Then the sleep mode is ended. In other words, the controller "wakes up".

Durch die Erfindung ergibt sich der Vorteil, dass die Schaltvorrichtung im Ruhemodus weniger elektrische Energie pro Zeiteinheit verbraucht als im Aktivmodus. Im Ruhemodus kann die Schaltvorrichtung somit mit reduziertem Energiebedarf oder elektrischem Leistungsbedarf betrieben werden. Durch das Annäherungskriterium kann festgelegt werden, wann die Schaltvorrichtung den Ruhemodus beenden soll. Dann kann sie beispielsweise in den Aktivmodus wechseln. Durch Festlegen eines geeigneten Schwellenwerts für die Kapazitätsänderung im Annäherungskriterium kann dabei der Ruhemodus schon dann beendet werden, wenn ein Abstand des Bedienelements zur Leitelementanordnung derart groß ist, dass ein Benutzer ohnehin noch keine Reaktion der Schaltvorrichtung auf die Annäherung seines Bedienelements erwartet. Hat ein Benutzer dann den Abstand zur Leitelementanordnung derart verringert, dass er eine Reaktion der Schaltvorrichtung, das heißt eine Veränderung der Schalteinstellung des Geräts, erwartet, so kann dann bereits schon der Aktivmodus eingestellt oder aktiviert sein, sodass eine zuverlässige Erkennung des Bedienelements über mehrere Messzeitpunkte hinweg im Aktivmodus (d.h. in schnellerer Folge als im Ruhemodus) durchgeführt oder bestätigt und daraufhin eine Veränderung der Schalteinstellung des Geräts ausgelöst werden kann. Der Benutzer bekommt hierbei nicht mit, dass die Schaltvorrichtung zwischenzeitlich im Ruhemodus betrieben worden ist.The invention provides the advantage that the switching device consumes less electrical energy per unit time in idle mode than in the active mode. In sleep mode, the switching device can thus be operated with reduced energy consumption or electrical power requirement. The approximation criterion can be used to specify when the switching device should quit the sleep mode. Then, for example, she can switch to active mode. By setting a suitable threshold value for the capacity change in the approximation criterion, the idle mode can already be ended when a distance of the operating element to the guide element arrangement is so great that a user expects no reaction of the switching device to the approach of its operating element anyway. If a user has then reduced the distance to the guide element arrangement in such a way that he expects a reaction of the switching device, that is to say a change in the switching setting of the device, then the active mode can already be set or activated so that reliable detection of the operating element takes place over a plurality of measuring times can be performed or confirmed in active mode (ie, faster than in idle mode) and then trigger a change in the switching setting of the device. The user does not get here with that the switching device has been operated in the meantime in sleep mode.

Eine Möglichkeit ist, dass die Steuervorrichtung bei erfülltem Annäherungskriterium von dem Ruhemodus in der beschriebenen Weise in den Aktivmodus wechselt. Mit anderen Worten werden die Zeitabstände zwischen aufeinander folgenden Messungen des Kapazitätswerts verringert, sodass sich anstelle der Prüfzeitpunkte die Messzeitpunkte ergeben. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, dass für den Fall, dass eine Annäherung eines Bedienelements im Ruhemodus erkannt wird, der Aktivmodus aktiviert wird und somit der Aktivmodus bereitsteht, sobald das Bedienelement nahe an der Leitelementanordnung angeordnet ist. Hierdurch reagiert die Schaltvorrichtung innerhalb eines vorgebbaren Zeitraums auf die Gegenwart des einerOne possibility is that the control device changes from the idle mode in the described manner into the active mode when the approach criterion is met. In other words, the time intervals between successive measurements of the capacitance value are reduced so that instead of the test times, the measurement times result. This results in the advantage that in the event that an approach of an operating element is detected in idle mode, the active mode is activated and thus the active mode is ready as soon as the operating element is arranged close to the guide element arrangement. As a result, the switching device reacts within a predeterminable period of time to the presence of the one

Die Erfindung sieht vor, dass die Steuervorrichtung von dem Ruhemodus in einen Zwischenmodus wechselt. Die Steuervorrichtung ist dazu eingerichtet, in dem Zwischenmodus zu vorbestimmten Verifizierungszeitpunkten mittels der Messschaltung jeweils zu ermitteln, ob der Kapazitätswert ein vorbestimmtes Anwesenheitskriterium bezüglich des Bedienelements erfüllt. Das Anwesenheitskriterium definiert, unter welcher Bedingung davon ausgegangen wird, dass tatsächlich ein Bedienelement anwesend ist. Es wird also nicht unmittelbar vom Ruhemodus in den Aktivmodus gewechselt, sondern es wird zunächst ein Zwischenmodus gewählt, in welchem verifiziert wird, ob der Wechsel aus dem Ruhemodus aufgrund einer Störung (Fehldetektion, Fehlalarm) erfolgte oder nicht. Dies wird durch das Anwesenheitskriterium definiert. Die Steuereinrichtung ist dazu eingerichtet, bei erfülltem Anwesenheitskriterium von dem Zwischenmodus in den Aktivmodus und bei unerfülltem Anwesenheitskriterium in den Ruhemodus zu schalten. Der Zwischenmodus zeichnet sich nun dadurch aus, dass ein zeitlicher Abstandswert zwischen den aufeinander folgenden Verifizierungszeitpunkten jeweils zwischen dem zeitlichen Abstandswert der Messzeitpunkte und dem zeitlichen Abstandswert der Prüfzeitpunkte liegt. Es gibt also drei Stufen für die Messrate der Kapazitätsänderung, nämlich den Ruhemodus, den Zwischenmodus und den Aktivmodus. Bevorzugt ist im Aktivmodus der Abstandswert der Messzeitpunkte kleiner als 10 Millisekunden, im Zwischenmodus der Abstandswert der Verifizierungszeitpunkte in einem Bereich von 10 Millisekunden bis 100 Millisekunden und im Ruhemodus der Abstandswert der Prüfzeitpunkte in einem Bereich von 100 Millisekunden aufwärts, beispielsweise bis 1000 Millisekunden. Das Anwesenheitskriterium des Zwischenmodus kann einen Schwellenwert für die beschriebene Kapazitätsänderung bezüglich des Referenzwerts vorgeben. Durch den Zwischenmodus ergibt sich der Vorteil, dass die Schaltvorrichtung nicht unmittelbar ihren Energieverbrauch erhöht, wenn es im Ruhemodus dazu kommt, dass das Annäherungskriterium erfüllt ist. Stattdessen wird der Energieverbrauch nur soweit erhöht, um zuverlässig mittels des Anwesenheitskriteriums und dem Abstandswert der Verifizierungszeitpunkte ermitteln zu können, ob tatsächlich ein Bedienelement an die Leitelementanordnung angenähert wurde. Durch Verringern des Abstandswerts der Zeitpunkte für die Kapazitätsmessung ergibt sich der Vorteil, dass im Zwischenmodus schneller als im Ruhemodus erkannt werden kann, ob sich ein Bedienelement annähert.The invention provides that the control device changes from the idle mode to an intermediate mode. The control device is set up to respectively determine in the intermediate mode at predetermined verification times by means of the measuring circuit whether the capacitance value fulfills a predetermined presence criterion with respect to the operating element. The presence criterion defines under which condition it is assumed that an operating element is actually present. Thus, it is not changed directly from the sleep mode to the active mode, but it is first selected an intermediate mode, in which it is verified whether the change from the sleep mode due to a fault (misdetection, false alarm) took place or not. This is defined by the presence criterion. The control device is set up to switch from the intermediate mode to the active mode when the presence criterion is met and to the idle mode when the presence criterion is unfulfilled. The intermediate mode is now distinguished by the fact that a temporal distance value between the successive verification times is in each case between the time interval value of the measurement times and the time interval value of the test times. So there are three levels for the rate of change of capacitance, namely sleep mode, intermediate mode and active mode. In the active mode, the distance value of the measurement times is preferably less than 10 milliseconds, in the intermediate mode the distance value of the verification times in a range of 10 milliseconds to 100 milliseconds and in idle mode the distance value of the test times in a range of 100 milliseconds upward, for example up to 1000 milliseconds. The presence criterion of the intermediate mode may specify a threshold for the described capacitance change with respect to the reference value. The intermediate mode has the advantage that the switching device does not immediately increase its energy consumption when, in the sleep mode, the approximation criterion is met. Instead, the energy consumption is increased only so far as to be able to determine reliably by means of the presence criterion and the distance value of the verification times whether an operating element has actually been approximated to the guide element arrangement. By reducing the distance value of the times for the capacitance measurement, there is the advantage that in the intermediate mode it can be detected faster than in idle mode, whether an operating element is approaching.

Zu der Erfindung gehören auch Weiterbildungen, durch die sich zusätzliche Vorteile ergeben.The invention also includes refinements, resulting in additional benefits.

Gemäß einer Ausführungsform gibt das besagte Nahkriterium (für den Aktivmodus) vor, dass bei der Kapazität eine Kapazitätsänderung bezüglich eines vorbestimmten Referenzwerts für eine vorbestimmte erste Mindestanzahl von aufeinander folgenden Messzeitpunkten betragsmäßig größer als ein vorbestimmter erster Schwellenwert sein muss. Der Referenzwert kann beispielsweise der Kapazitätswert der Kapazität sein, wie er sich ergibt, wenn sie kein Bedienelement im Erfassungsbereich der Leitelementanordnung befindet. Die erste Mindestanzahl ist insbesondere größer als 1. Sie kann in einem Bereich von 2 bis 200 liegen. Indem also für mehrere Messzeitpunkte erkannt oder verifiziert sein muss, dass die Kapazitätsänderung größer als der erste Schwellenwert ist, erfolgt das Verändern der Schalteinstellung des Geräts nur, wenn zuverlässig verifiziert ist, dass sich tatsächlich ein Bedienelement an der Leitelementanordnung befindet. Somit sind Fehlauslösungen vermieden.According to one embodiment, said near criterion (for the active mode) specifies that, in the capacity, a capacitance change with respect to a predetermined reference value must be greater than a predetermined first threshold value for a predetermined first minimum number of consecutive measurement instants. The reference value may be, for example, the capacitance value of the capacitance, as it results when it has no operating element in the detection region of the guide element arrangement. In particular, the first minimum number is greater than 1. It can be in a range of 2 to 200. Thus, by having to recognize or verify that the capacitance change is greater than the first threshold value for several measurement times, the switching setting of the device is changed only if it is reliably verified that an operating element is actually located on the guide element arrangement. Thus false alarms are avoided.

Eine Ausführungsform sieht vor, dass das Annäherungskriterium (für den Ruhemodus) vorgibt, dass bei der Kapazität die Kapazitätsänderung bezüglich des Referenzwerts nur einmal oder für eine bezüglich der ersten Mindestanzahl geringere zweite Mindestanzahl von aufeinander folgenden Prüfzeitpunkten betragsmäßig größer als ein vorbestimmter zweiter Schwellenwert sein muss. Im Ruhemodus reagiert die Steuereinrichtung also empfindlicher oder sensitiver, da sie bereits bei einer einmaligen Kapazitätsänderung oder bei einer Kapazitätsänderung bei weniger Messungen als im Falle des Aktivmodus bereits eine Annäherung detektiert. Dies führt aber nicht zu einer Fehlauslösung bezüglich des Veränderns der Schalteinstellung der Geräts, da im Ruhemodus das Gerät nicht geschaltet wird, sondern lediglich der Ruhemodus beendet wird, also beispielsweise in den Aktivmodus gewechselt wird, um die Gegenwart des Bedienelements zu verifizieren. Somit ergibt sich der Vorteil, dass die Schaltvorrichtung auf eine Annäherung des Bedienelements mit der Beendigung des Ruhemodus zuverlässig reagiert.One embodiment provides that the approximation criterion (for the sleep mode) specifies that the capacitance changes the capacity with respect to the reference value only once or for a second minimum number of successive test times which is lower than the first minimum number must be greater in magnitude than a predetermined second threshold value. In the idle mode, the control device thus reacts more sensitively or sensitively, since it already detects an approximation in the case of a single change in capacitance or a change in capacitance with fewer measurements than in the case of the active mode. However, this does not lead to a false trigger with respect to changing the switching setting of the device, since in the idle mode, the device is not switched, but only the sleep mode is terminated, so for example, is switched to the active mode to verify the presence of the control. This results in the advantage that the switching device reliably responds to an approach of the operating element with the termination of the sleep mode.

In Bezug auf die beiden Schwellenwerte sieht eine Ausführungsform vor, dass der zweite Schwellenwert (Annäherungskriterium des Ruhemodus) kleiner als der erste Schwellenwert (Nahkriterium des Aktivmodus) ist. Hierdurch wird die Annäherung des Bedienelements bereits in einer größeren Entfernung detektiert als die eigentliche Gegenwart des Bedienelements für das Schalten des Geräts. Der zweite Schwellenwert ist insbesondere derart gewählt, dass die Annäherung in einem Bereich von 10 Zentimeter bis 50 Zentimeter, insbesondere 10 Zentimeter bis 35 Zentimeter detektiert wird. Der erste Schwellenwert ist insbesondere derart gewählt, dass das Schalten des Geräts nur erfolgt, wenn sich das Bedienelement in einem Bereich näher als 10 Zentimeter, insbesondere näher als 5 Zentimeter, zu der Leitelementanordnung befindet.With respect to the two thresholds, one embodiment provides that the second threshold (sleep mode approach criterion) is less than the first threshold (active mode near-end criterion). As a result, the approach of the operating element is already detected at a greater distance than the actual presence of the operating element for switching the device. The second threshold value is chosen in particular such that the approach is detected in a range of 10 centimeters to 50 centimeters, in particular 10 centimeters to 35 centimeters. The first threshold value is chosen in particular such that the switching of the device takes place only if the operating element is located in an area closer than 10 centimeters, in particular closer than 5 centimeters, to the guide element arrangement.

Eine Ausführungsform sieht vor, dass der zeitliche Abstandswert zwischen aufeinander folgenden Messzeitpunkten (Kapazitätsmessung im Aktivmodus) kleiner als 100 Millisekunden, insbesondere kleiner als 60 Millisekunden, ist. Hierdurch kann eine Mehrzahl von Messungen für das Verifizieren der Gegenwart des Bedienelements im Aktivmodus durchgeführt werden, und dennoch innerhalb von weniger als einer Sekunde die Schalteinstellung der Geräts in Reaktion auf ein angenähertes Bedienelement geschaltet werden.One embodiment provides that the time interval value between successive measurement times (capacitance measurement in the active mode) is less than 100 milliseconds, in particular less than 60 milliseconds. This allows a plurality of measurements to be made for verifying the presence of the control in the active mode, yet still within less than a second, to toggle the switch setting of the device in response to an approximate control.

Eine Ausführungsform sieht vor, dass der zeitliche Abstandswert zwischen aufeinander folgenden Prüfzeitpunkten (Kapazitätsmessung im Ruhemodus) größer als 200 Millisekunden, insbesondere größer als 250 Millisekunden, ist. Hierdurch kann der Bedarf an elektrischer Energie pro Zeiteinheit für die Schaltvorrichtung im Ruhemodus im Vergleich zum Aktivmodus gesenkt werden.One embodiment provides that the time interval value between successive test times (capacitance measurement in idle mode) is greater than 200 milliseconds, in particular greater than 250 milliseconds. Thereby, the demand for electrical energy per unit time for the switching device in the sleep mode compared to the active mode can be lowered.

Eine Ausführungsform sieht vor, dass die Steuereinrichtung zwischen den Messzeitpunkten und zwischen den Prüfzeitpunkten jeweils in einem Schlafmodus (Sleep-Mode) betrieben wird, in welchem ein Prozessortakt einer Prozessoreinrichtung der Schaltvorrichtung im Vergleich zum Zeitraum der jeweiligenÜberprüfung des Nahkriteriums und des Annäherungskriteriums reduziert ist. Es wird also beispielsweise ein Systemtakt oder Prozessortakt eines Mikrocontrollers der Steuereinrichtung reduziert. Hierdurch kann der Ruhestrom der Prozessoreinrichtung reduziert werden. Die Stromstärke ist dann insbesondere kleiner als 100 Mikroampere. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, dass auch während des Aktivmodus und zusätzlich auch während des Ruhemodus der Energiebedarf der Schaltvorrichtung weiter reduziert wird.One embodiment provides that the control device is operated in a sleep mode between the measurement times and between the test times, in which a processor clock of a processor device of the switching device is reduced compared to the time period of the respective check of the near criterion and the proximity criterion. Thus, for example, a system clock or processor clock of a microcontroller of the control device is reduced. As a result, the quiescent current of the processor device can be reduced. The current is then in particular less than 100 microamps. This has the advantage that the energy requirement of the switching device is further reduced even during the active mode and additionally also during the sleep mode.

Die erfindungsgemäße Schaltvorrichtung ist insbesondere für eine kapazitiv bedienbare Beleuchtungsvorrichtung geeignet. Die Erfindung sieht entsprechend eine Beleuchtungsvorrichtung mit einer Leuchtquelle zum Erzeugen von Licht vor, wobei zum Schalten der Leuchtquelle eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Schaltvorrichtung bereitgestellt ist. Die Leuchtquelle kann z.B. eine Leuchtdiode oder eine Anordnung aus mehreren Leuchtdioden sein. Die Beleuchtungsvorrichtung kann im ausgeschalteten Zustand (wenn sie kein Licht erzeugt) energiesparend betrieben werden, da die Schaltvorrichtung im Ruhemodus betrieben werden kann. Dennoch kann ohne Reaktionszeitverlust die Leuchtquelle durch die Schaltvorrichtung eingeschaltet werden, sobald ein Benutzer ein Bedienelement, beispielsweise einen Finger oder eine Hand, an eine Leitelementanordnung der Beleuchtungsvorrichtung annähert. Die Leitelementanordnung kann beispielsweise durch einen Reflektor der Leuchtquelle bereitgestellt sein. Die Beleuchtungsvorrichtung stellt dann das oben beschriebene Gerät dar, dessen Schalteinstellung von der Schaltvorrichtung verändert wird, falls das Nahkriterium erfüllt ist.The switching device according to the invention is particularly suitable for a capacitively operated lighting device. The invention accordingly provides a lighting device with a light source for generating light, wherein an embodiment of the switching device according to the invention is provided for switching the light source. The light source may e.g. be a light emitting diode or an array of multiple light emitting diodes. The lighting device can be operated energy-saving in the off state (if it does not generate light), since the switching device can be operated in sleep mode. Nevertheless, the light source can be switched on by the switching device without loss of reaction time as soon as a user approaches an operating element, for example a finger or a hand, to a guide element arrangement of the lighting device. The guide element arrangement can be provided, for example, by a reflector of the light source. The lighting device then represents the device described above, whose switching setting is changed by the switching device, if the Nahkriterium is met.

Durch die Erfindung ist auch ein Kraftfahrzeug bereitgestellt, in welchem eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Schaltvorrichtung bereitgestellt ist. Ein Kraftfahrzeug wird im ausgeschalteten oder geparkten Zustand durch die Batterie des Kraftfahrzeugs mit elektrischer Energie versorgt. Daher ergibt sich bei der Verwendung der erfindungsgemäßen Schaltvorrichtung der Vorteil, dass auch bei ausgeschaltetem Verbrennungsmotors im Kraftfahrzeug ein Benutzer ein elektrisches Gerät mittels der Schaltvorrichtung schalten kann, ohne dass hierbei die Gefahr besteht, dass die Batterie des Kraftfahrzeugs im unbenutzten Zustand des Kraftfahrzeugs, wenn kein Benutzer die Schaltvorrichtung bedient, innerhalb eines Tages oder einer Woche derart weit entladen wird, dass sich der Verbrennungsmotor des Kraftfahrzeugs nicht mehr starten ließe.The invention also provides a motor vehicle in which an embodiment of the switching device according to the invention is provided. A motor vehicle is supplied in the off or parked state by the battery of the motor vehicle with electrical energy. Therefore, when using the switching device according to the invention has the advantage that even with the internal combustion engine in the motor vehicle, a user can switch an electrical device by means of the switching device, without causing the risk that the battery of the motor vehicle in the unused state of the motor vehicle, if no User operated the switching device is discharged within a day or a week so far that the internal combustion engine of the motor vehicle could no longer be started.

Insbesondere ist vorgesehen, eine Innenraumbeleuchtung des Kraftfahrzeugs mit der Schaltvorrichtung zu schalten. Entsprechend sieht eine Ausführungsform vor, dass in dem Kraftfahrzeug eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Beleuchtungsvorrichtung bereitgestellt ist. Die Beleuchtungsvorrichtung kann beispielsweise in einem Dachmodul des Kraftfahrzeugs integriert sein. Es handelt sich dann also um eine Innenraumbeleuchtung eines Fahrgastraums des Kraftfahrzeugs. Das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug ist bevorzugt als Kraftwagen, insbesondere als Personenkraftwagen oder Lastkraftwagen ausgestaltet. In particular, it is provided to switch an interior lighting of the motor vehicle with the switching device. Accordingly, an embodiment provides that in the motor vehicle, an embodiment of the lighting device according to the invention is provided. The lighting device may for example be integrated in a roof module of the motor vehicle. It is then an interior lighting of a passenger compartment of the motor vehicle. The motor vehicle according to the invention is preferably designed as a motor vehicle, in particular as a passenger car or truck.

Im Folgenden sind Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben. Hierzu zeigt die einzige Figur (Fig.) eine schematische Darstellung einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs.In the following, embodiments of the invention are described. For this purpose, the single FIGURE (FIG.) Shows a schematic representation of an embodiment of the motor vehicle according to the invention.

Bei den im Folgenden erläuterten Ausführungsbeispielen handelt es sich um bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung. Bei den Ausführungsbeispielen stellen die beschriebenen Komponenten der Ausführungsformen jeweils einzelne, unabhängig voneinander zu betrachtende Merkmale der Erfindung dar, welche die Erfindung jeweils auch unabhängig voneinander weiterbilden und damit auch einzeln oder in einer anderen als der gezeigten Kombination als Bestandteil der Erfindung anzusehen sind. Des Weiteren sind die beschriebenen Ausführungsformen auch durch weitere der bereits beschriebenen Merkmale der Erfindung ergänzbar.The exemplary embodiments explained below are preferred embodiments of the invention. In the exemplary embodiments, the described components of the embodiments each represent individual features of the invention, which are to be considered independently of one another, which each further develop the invention independently of one another and thus also individually or in a different combination than the one shown as part of the invention. Furthermore, the described embodiments can also be supplemented by further features of the invention already described.

1 zeigt ein Kraftfahrzeug 10, bei dem es sich um einen Kraftwagen, insbesondere einen Personenkraftwagen oder Lastkraftwagen, handeln kann. Dargestellt sind eine Windschutzscheibe 11, ein Lenkrad 12 und eine Beleuchtungsvorrichtung 13, die beispielsweise als ein Dachmodul bereitgestellt sein kann, an welchem beispielsweise auch ein Rückspiegel des Kraftfahrzeugs angeordnet sein kann. Die Beleuchtungsvorrichtung 13 repräsentiert beispielhaft ein Gerät im Sinne der Erfindung. Die Beleuchtungsvorrichtung 13 kann eine Leuchtquelle 14 aufweisen, die beispielsweise auf der Grundlage einer Leuchtdiode oder mehrere Leuchtdioden bereitgestellt sein kann. Ein Licht 15 der Leuchtquelle 14 kann mittels eines Reflektors 16 hin zu einem Innenraum 17 des Kraftfahrzeugs 10 reflektiert werden. Der Reflektor 16 kann aus einem elektrisch leitfähigen Material, beispielsweise einem Metall, gefertigt sein. 1 shows a motor vehicle 10 , which may be a motor vehicle, especially a passenger car or truck. Shown are a windshield 11 , a steering wheel 12 and a lighting device 13 , which may be provided, for example, as a roof module on which, for example, a rearview mirror of the motor vehicle may be arranged. The lighting device 13 exemplifies a device in the context of the invention. The lighting device 13 can be a light source 14 may be provided, for example, on the basis of a light emitting diode or a plurality of light emitting diodes. A light 15 the light source 14 can by means of a reflector 16 towards an interior 17 of the motor vehicle 10 be reflected. The reflector 16 can be made of an electrically conductive material, such as a metal.

Zum Schalten der Beleuchtungsvorrichtung 13 kann diese eine Schaltvorrichtung 18 aufweisen, die eine elektrische oder elektrisch leitfähige Leitelementanordnung 19, eine Messschaltung 20 und eine Steuereinrichtung 21 aufweisen kann. Die elektrische Leitelementanordnung 19 kann zumindest ein elektrisch leitfähiges oder elektrisches Leitelement 22 umfassen oder aufweisen. Bei dem Leitelement 22 kann es sich um den Reflektor 16 handeln. Mittels der Messschaltung 20 kann in an sich bekannter Weise für ein kapazitives Schalten der Beleuchtungsvorrichtung 13 ein Kapazitätswert 23 der Leitelementanordnung 19 ermittelt werden. Die Steuereinrichtung 21 kann in Abhängigkeit von dem Kapazitätswert 23 mehrerer aufeinander folgender Messungen ein Schaltsignal 24 für die Leuchtquelle 14 erzeugen.For switching the lighting device 13 This can be a switching device 18 comprising an electrically or electrically conductive guide element arrangement 19 , a measuring circuit 20 and a controller 21 can have. The electrical guide element arrangement 19 may be at least one electrically conductive or electrical guide element 22 include or have. At the guide element 22 it can be the reflector 16 act. By means of the measuring circuit 20 can in a conventional manner for a capacitive switching of the lighting device 13 a capacity value 23 the guide element arrangement 19 be determined. The control device 21 can depend on the capacity value 23 several consecutive measurements a switching signal 24 for the light source 14 produce.

Um mittels der Schaltvorrichtung 18 die Leuchtquelle 14 zu schalten, kann ein Benutzer ein Bedienelement 25, beispielsweise einen Finger oder eine Hand, an die Leitelementanordnung 19 annähern, also beispielsweise an das Leitelement 22 in Form des Reflektors 16. Sobald ein Abstand 26 des Bedienelements 25 zur Leitelementanordnung 19 innerhalb eines vorbestimmten Nahbereichs 35 liegt, wird das Schaltsignal 24 erzeugt. Bei eingeschalteter Leuchtquelle 14 wird diese dabei ausgeschaltet, bei ausgeschalteter Leuchtquelle 14 wird diese eingeschaltet. Die Beleuchtungsvorrichtung 13 repräsentiert also beispielhaft ein elektrisches Gerät im Sinne der Erfindung dar, dass durch die Schaltvorrichtung 18 geschaltet wird, das heißt dessen Schalteinstellung verändert wird.To by means of the switching device 18 the light source 14 To switch, a user can use a control 25 For example, a finger or a hand, to the guide element arrangement 19 approach, so for example to the guide element 22 in the form of the reflector 16 , Once a distance 26 of the operating element 25 to the guide element arrangement 19 within a predetermined near range 35 is the switching signal 24 generated. When the light source is switched on 14 this is switched off, with the light source switched off 14 this is turned on. The lighting device 13 So represents an example of an electrical device in the sense of the invention is that by the switching device 18 is switched, that is, whose switching setting is changed.

Der Betrieb der Messschaltung 20 und insbesondere der Steuereinrichtung 21, benötigt elektrische Energie. Falls ein Verbrennungsmotor des Kraftfahrzeugs 10 abgeschaltet ist, muss diese elektrische Energie aus einer Batterie des Kraftfahrzeugs 10 bereitgestellt werden. Damit die Batterie durch die Überwachung oder Überprüfung der Kapazitätswerte 23 nicht unnötig schnell entladen wird, kann die Steuereinrichtung einen Ruhemodus 27, einen Zwischenmodus 28 und einen Aktivmodus 29 aufweisen. Die Modi 27, 28, 29 können durch einen Mikroprozessor oder Mikrocontroller 30 der Steuereinrichtung 21 realisiert sein. Mit anderen Worten kann es sich um eine rein softwaretechnische Lösung handeln.The operation of the measuring circuit 20 and in particular the control device 21 , requires electrical energy. If an internal combustion engine of the motor vehicle 10 is switched off, this electrical energy from a battery of the motor vehicle 10 to be provided. So that the battery by monitoring or checking the capacity values 23 is not unloaded unnecessarily fast, the controller can a sleep mode 27 , an intermediate mode 28 and an active mode 29 exhibit. The modes 27 . 28 . 29 can be through a microprocessor or microcontroller 30 the control device 21 be realized. In other words, it can be a purely software-technical solution.

Im Ruhemodus 27 kann vorgesehen sein, dass die Kapazitätswerte 23 nur zu vorbestimmten Prüfzeitpunkten 31 erfasst oder geprüft werden, während im Zwischenmodus 28 vorgesehen sein kann, das die Kapazitätswerte 23 zu vorbestimmten Verifizierungszeitpunkte 32 erfasst oder geprüft werden, die zeitlich dichter liegen als die Prüfzeitpunkte 31. Im Aktivmodus 29 kann vorgesehen sein, dass die Kapazitätswerte 23 zu vorbestimmten Messzeitpunkten 33 erfasst oder geprüft werden, die wiederum zeitlich dichter liegen als die Verifizierungszeitpunkte 32.In sleep mode 27 can be provided that the capacity values 23 only at predetermined test times 31 recorded or checked while in intermediate mode 28 It may be provided that the capacity values 23 at predetermined verification times 32 be recorded or tested, which are more in time than the inspection times 31 , In active mode 29 can be provided that the capacity values 23 at predetermined measuring times 33 recorded or checked, which in turn are more dense than the verification times 32 ,

Im Ruhemodus 27 kann hierbei vorgesehen sein, dass die Kapazitätswerte 23 auf ein Annäherungskriterium 34 hin geprüft werden, das bereits dann erfüllt ist, wenn der Abstand 26 noch außerhalb des Nahbereichs 35 liegt, das heißt der Abstand 26 derart groß ist, dass die Schaltvorrichtung 18 noch kein Schaltsignal 24 erzeugen soll, selbst wenn sich das Bedienelement 25 annähert. Der Schwellenwert für den Abstand 26, das heißt die Grenze des Nahbereichs 35, kann größer als 5 Zentimeter sein. Ein entsprechender Schwellenwert für den Kapazitätswert 23 kann durch das Annäherungskriterium 34 vorgegeben sein. Ist das Annäherungskriterium 34 erfüllt, kann in den Zwischenmodus 28 geschaltet werden.In sleep mode 27 can be provided here that the capacity values 23 on an approximation criterion 34 be checked, which is already met when the distance 26 still outside the vicinity 35 lies, that is the distance 26 is so large that the switching device 18 yet no switching signal 24 should generate, even if the operating element 25 approaches. The threshold for the distance 26 that is the limit of the near range 35 , may be larger than 5 inches. An appropriate threshold for the capacity value 23 can by the approximation criterion 34 be predetermined. Is the approximation criterion 34 met, can in the intermediate mode 28 be switched.

Im Zwischenmodus 28 kann ein Verifizierungskriterium 36 vorgesehen sein, welches beispielsweise vorgeben kann, dass mehrere Kapazitätswerte 23 hintereinander eine solche Veränderung der Kapazität der Leitelementanordnung 19 signalisieren muss, wie sie sich bei einer Gegenwart eines Bedienelements 25 innerhalb eines Annäherungsbereichs 37 ergeben muss. Der Annäherungsbereich 37 kann in einem Bereich von dem Nahbereich 35 bis beispielsweise 30 Zentimeter oder 25 Zentimeter liegen.In intermediate mode 28 can be a verification criterion 36 be provided, which may for example pretend that several capacity values 23 successively such a change in the capacity of the guide element arrangement 19 It must signal how it interacts with a presence of a control element 25 within a proximity 37 must result. The approach area 37 can be in an area of the near area 35 until, for example, 30 centimeters or 25 centimeters.

Ist das Verifizierungskriterium 36 nicht erfüllt, kann zurück in den Ruhemodus 27 geschaltet werden. Ist das Verifizierungskriterium 36 erfüllt, kann in den Aktivmodus 29 geschaltet werden. Im Aktivmodus 29 kann ein Nahkriterium 38 überprüft werden, welches für die Kapazitätswerte 23 für eine vorbestimmte Mindestanzahl an Messzeitpunkten 33 vorgibt, dass ein Bedienelement 25 innerhalb des Nahbereichs 35 detektiert worden sein muss. Man versucht also über mehrere Messzyklen hinweg (mehrmaliges Messen der kapazitiv geänderten Leitelementanordnung) zu entscheiden, ob es sich wirklich um ein echtes Gut-Signal (Annäherung einer Hand an die sensitive Fläche) oder nur um ein Störsignal handelt (z.B. aufgrund eines Privatfunksenders). Dazu braucht man die schnellen Messzyklen, um möglichst viele Messwerte für die Gut-Signal/Störsignal-Auswertung oder Gut-Signal-Störsignal-Unterscheidung zu haben.Is the verification criterion 36 not satisfied, can go back to sleep mode 27 be switched. Is the verification criterion 36 fulfilled, can in the active mode 29 be switched. In active mode 29 can be a near criterion 38 which are checked for the capacity values 23 for a predetermined minimum number of measuring times 33 pretends that a control 25 within the vicinity 35 must have been detected. So you try over several measuring cycles away (repeated measurements of the capacitively changed guide element arrangement) to decide whether it is really a real good signal (approach of a hand to the sensitive area) or just an interference signal (eg due to a private radio station). This requires the fast measuring cycles in order to have as many measured values as possible for the good signal / interference signal evaluation or good signal / interference signal differentiation.

Für eine erfolgreiche oder positive Detektion kann das Nahkriterium 38 einen entsprechenden Schwellenwert vorgeben. Ist das Nahkriterium 38 erfüllt, wird das Schaltsignal 24 erzeugt. Andernfalls kann zurück in den Zwischenmodus 28 oder in den Ruhemodus 27 geschaltet werden.For a successful or positive detection, the Nahkriterium 38 specify an appropriate threshold. Is the near criterion 38 fulfilled, the switching signal 24 generated. Otherwise, you can go back to the intermediate mode 28 or in hibernation mode 27 be switched.

Zwischen den jeweiligen Zeitpunkten 31, 32, 33 der Messung der Kapazitätswerte 23 kann der Mikroprozessor 30 in einen Schlafmodus oder Sleep-Mode SL schalten, in welchem ein Prozessortakt oder Systemtakt des Mikroprozessors 30 im Vergleich zu seinem Aktivzustand verringert ist.Between the respective times 31 . 32 . 33 the measurement of the capacitance values 23 can the microprocessor 30 switch to a sleep mode or sleep mode SL, in which a processor clock or system clock of the microprocessor 30 is reduced compared to its active state.

Diese rein softwaretechnische Lösung zum Verringern eines Energieverbrauchs der Schaltvorrichtung 18 verringert den Ruhestromverbrauch bei einem kapazitiv bedienbaren Gerät, beispielsweise einer Beleuchtungsvorrichtung 13, wie sie für den Innenraum 17 des Kraftfahrzeugs 10 bereitgestellt sein kann. Dennoch ergibt sich kein Reaktionszeitverlust beim Schalten, da sich bereits bei einer Annäherung des Bedienelements 25 im Bereich zwischen Nahbereich 35 und der äußeren Grenze des Annäherungsbereichs 37 eine rechtzeitige Detektion ergibt, wo noch kein Schalten erwartet wird, aber aus dem Ruhemodus 27 herausgeschaltet werden kann.This purely software solution for reducing power consumption of the switching device 18 reduces the quiescent current consumption in a capacitive device, such as a lighting device 13 as for the interior 17 of the motor vehicle 10 can be provided. Nevertheless, there is no loss of reaction time when switching, as already at an approach of the control 25 in the area between close range 35 and the outer boundary of the approach area 37 a timely detection results, where no switching is expected, but from the sleep mode 27 can be switched off.

Hierzu wird beispielsweise in einem Dachmodul eine Mikrocontrollergesteuerte Elektronik samt Software bereitgestellt, welche unter anderem die kapazitive Veränderung in der Nähe der Lichtaustrittsfläche (Reflektor 16 oder auch mehrere Reflektoren) überwacht und bei entsprechender Kapazitätsveränderung einen Schaltvorgang mittels des Schaltsignals 24 auslöst (Licht ein/aus).For this purpose, for example, a microcontroller-controlled electronics including software is provided in a roof module, which among other things, the capacitive change in the vicinity of the light exit surface (reflector 16 or several reflectors) monitors and with a corresponding change in capacitance a switching operation by means of the switching signal 24 triggers (light on / off).

Damit nun keine wirklich wahrnehmbare Zeitverzögerung zwischen der Annäherung des Bedienelements 25 in den Nahbereich 35 mittels eines Bedienelements 25 (zum Beispiel Finger) hin zur Leitelementanordnung 19 und dem darauffolgenden Schaltzeitpunkt der Leuchtquelle 14 entsteht, muss die Elektronik in sehr kurzen Zeitabständen immer wieder aus dem Sleep-Mode SL aufwachen und messen, ob eine Kapazitätsveränderung stattgefunden hat (Handannäherung oder Fingerannäherung). Solche nichtwahrnehmbaren Zeitabstände (Zeitabstände kleiner als zum Beispiel 100 Millisekunden oder 50 Millisekunden) sind bei einem nicht-trägen System, wie dem Schalten einer Leuchtquelle 14, notwendig und müssen bevorzugt kleiner als 100 Millisekunden sein. Dieses ständige Aufwachen aus dem Sleep-Mode SL und Messen beziehungsweise dem Laden/Entladen der Kapazität der Leitelementanordnung 19 führt zu einem hohen Ruhestromverbrauch, wenn es durchgehend auch dann durchgeführt wird, wenn überhaupt kein Bedienelement 25 präsent ist.So now no really noticeable time delay between the approach of the control 25 in the vicinity 35 by means of a control element 25 (For example, fingers) towards the guide element arrangement 19 and the subsequent switching time of the light source 14 arises, the electronics must wake up in very short intervals again and again from the sleep mode SL and measure whether a capacity change has taken place (hand approach or finger approach). Such inaudible time intervals (time intervals less than, for example, 100 milliseconds or 50 milliseconds) are in a non-inertial system, such as switching a light source 14 , necessary and must preferably be less than 100 milliseconds. This constant awakening from the sleep mode SL and measuring or charging / discharging the capacity of the guide element arrangement 19 leads to a high quiescent current consumption, if it is carried out continuously even if no operating element at all 25 is present.

Das hier eingesetzte kapazitive Messverfahren zum Erfassen eines Kapazitätswerts 23, anhand welchem die Kapazitätsveränderung erkannt werden kann, reagiert bereits aufgrund einer Annäherung eines Bedienelements 25 in einem Abstand von 25 Zentimeter bis 30 Zentimeter, was aber per Software in einer Grobauswertung der Messschaltung 20 erfolgt, wozu das zyklische Aufwachen und Messen nur zu Prüfzeitpunkten 31 stattfindet, durch welche die Zeit zwischen dem Unterbrechen des Sleep-Modes SL, das heißt zwischen zwei Aufwachvorgängen auf mehr als 100 Millisekunden, beispielsweise 250 Millisekunden bis 350 Millisekunden, erhöht wird. Dies wirkt sich natürlich direkt auf den Ruhestromverbrauch aus. Beträgt der zeitliche Abstand der Messzeitpunkte 23 im Aktivmodus 29 oder der Verifizierungszeitpunkt 32 im Zwischenmodus 28 beispielsweise 60 Millisekunden, so ergibt sich eine Verringerung des Ruhestromverbrauchs auf 20 Prozent, falls der Abstandswert der Prüfzeitpunkte 31 im Ruhemodus 27 300 Millisekunden beträgt.The capacitive measuring method used here for detecting a capacitance value 23 , on the basis of which the capacitance change can be detected, is already responding due to an approach of a control element 25 at a distance of 25 centimeters to 30 centimeters, but by software in a rough evaluation of the measuring circuit 20 takes place, including the cyclical awakening and measuring only at test times 31 takes place, by which the time between the interruption of the sleep mode SL, that is, between two wakeups is increased to more than 100 milliseconds, for example 250 milliseconds to 350 milliseconds. Of course, this directly affects the quiescent current consumption. Is the time interval of the measurement times 23 in active mode 29 or the verification time 32 in intermediate mode 28 For example, 60 milliseconds, so there is a reduction of the quiescent current consumption to 20 percent, if the distance value of the test times 31 in sleep mode 27 300 Milliseconds.

Wird nun in dem beschriebenen, langsamen Messzyklus des Ruhemodus 27 eine Signalveränderung detektiert, das heißt eine Veränderung der Kapazitätswerte 23 (weil beispielsweise eine Hand in einem Abstand von 20 Zentimeter bis 30 Zentimeter vorhanden ist), schaltet die Software des Mikrocontrollers 30 in einen schnellen Messzyklus zurück, beispielsweise mit Messzeitpunkten 33 im zeitlichen Abstand von 50 Millisekunden. Mit anderen Worten wird der Aktivmodus 29 ausgewählt. Im folgenden Zeitfenster kann nun eine genaue, mehrfach verifizierte und damit gefilterte Auswertung der Kapazitätswerte 23 durchgeführt werden. Erst hier in diesem Aktivmodus wird ausgewertet, ob es sich wirklich um einen Schaltvorgang handelt oder womöglich eine Störung oder ein Fehlalarm vorgelegen hat. Anschließend kann wieder in den Ruhemodus 27 zurückgeschaltet werden.Will now in the described, slow measurement cycle of sleep mode 27 detects a signal change, that is a change in the capacitance values 23 (For example, because a hand is present at a distance of 20 centimeters to 30 centimeters), the software of the microcontroller switches 30 in a fast measuring cycle, for example, with measuring times 33 at intervals of 50 milliseconds. In other words, the active mode 29 selected. In the following time window can now be an accurate, multi-verified and thus filtered evaluation of the capacitance values 23 be performed. Only here in this active mode is evaluated whether it is really a switching operation or possibly a fault or a false alarm has been present. Then you can go back to sleep mode 27 be switched back.

Insgesamt zeigen die Beispiele, wie durch die Erfindung ein Ruhestromoptimierung und Reaktionszeitverkürzung an einem kapazitiv schaltbaren Innenlichtsystem bereitgestellt werden kann.Overall, the examples show how a quiescent current optimization and reaction time reduction on a capacitively switchable interior light system can be provided by the invention.

Claims

A switching device (18) for switching an electrical device (13), wherein an electrical guide element arrangement (19) of the switching device (18) on the basis of at least one electrical guide element (22) provides an electrical capacitance whose capacitance value (23) is spaced from ( 26) of a user-guided operating element (25) to the guide element arrangement (19) is dependent, and wherein a control device (21) of the switching device (19) is adapted, in an active mode (29) at predetermined measuring times (33) by means of a measuring circuit (20 ) of the switching device (18) in each case to determine whether the capacitance value (23) fulfills a predetermined near criterion (38) with respect to the operating element (25), and to change a switching setting of the device (13) when the near criterion (38) is satisfied, characterized the control device (21) is set up in a rest mode (27) at predetermined test times (31) by means of the measuring circuit (20) respectively to determine whether the capacitance value (23) satisfies a predetermined approximation criterion (34) with respect to the operating element (25), and to end the sleep mode (27) when the approximation criterion (34) is satisfied, wherein a temporal distance value between the successive ones Each of the test times (31) is greater than a time interval value between the successive measurement times (33), and to change from the sleep mode (27) to an intermediate mode (28), wherein the control device (21) is set up in the intermediate mode ( 28) at predetermined Verifizierungszeitpunkten (32) by means of the measuring circuit (20) respectively to determine whether the capacitance value (23) a predetermined presence criterion (36) with respect to the operating element (25) meets, and when satisfied presence criterion (36) of the intermediate mode (28 ) in the active mode (29) and in the case of unfulfilled presence criterion (36) in the sleep mode (27), wherein a time interval dswert between consecutive Verifizierungszeitpunkten (32) in each case between the temporal distance value of the measuring times (33) and the temporal distance value of the Prüfzeitpunkte (31).

Switching device (18) after Claim 1 wherein the near criterion (38) specifies that the capacitance must have a capacitance change with respect to a predetermined reference value for a predetermined first minimum number of consecutive measurement times (33) in magnitude greater than a predetermined first threshold value.

Switching device (18) after Claim 2 wherein the approximation criterion (34) dictates that the capacity change in the capacitance with respect to the reference value only once or must be greater than a predetermined second threshold value for a second minimum number of successive test times (31) lower than the first minimum number.

Switching device (18) after Claim 3 , wherein the second threshold is less than the first threshold.

Switching device (18) according to one of the preceding claims, wherein the time interval value between the consecutive measuring times (33) is less than 100 milliseconds, in particular less than 60 milliseconds.

Switching device (18) according to one of the preceding claims, wherein the time interval value between the successive test times (31) is greater than 200 milliseconds.

Switching device (18) according to one of the preceding claims, wherein the control device (21) between the measuring times (33) and between the Prüfzeitpunkten (31) each in a sleep mode (SL) is operated, in which a processor clock of a processor device (30) of the switching device (21) is reduced compared to the period of the respective review of the near criterion (38) and the approximation criterion (34).

Lighting device (13) with a light source (14) for generating light (15), characterized in that for switching the Light source (14) is provided a switching device (18) according to one of the preceding claims.

Motor vehicle (10) with a switching device (18) according to one of Claims 1 to 7 and / or with a lighting device (13) Claim 8 ,