DE102019129802A1

DE102019129802A1 - Kapazitive Sensorvorrichtung, Verfahren zum Betrieb einer kapazitiven Sensorvorrichtung, Bedienvorrichtung und Fahrzeug

Info

Publication number: DE102019129802A1
Application number: DE102019129802.4A
Authority: DE
Inventors: Sascha Staude; Raphael Mack; Benjamin Dietz
Original assignee: Valeo Schalter und Sensoren GmbH
Current assignee: Valeo Schalter und Sensoren GmbH
Priority date: 2019-11-05
Filing date: 2019-11-05
Publication date: 2021-05-06

Abstract

Die Erfindung betrifft eine kapazitive Sensorvorrichtung (100) sowie ein Verfahren zum Betrieb einer kapazitiven Sensorvorrichtung (100), wobei die Sensorvorrichtung (100) eine Sensorelektrode (40), eine Steuerungs- und Auswerteeinrichtung (10) mit einem ersten Anschlusskontakt (12) und einem zweiten Anschlusskontakt (13), eine erste Anschlussleitung (14), und eine zweite Anschlussleitung (15) aufweist, wobei die Sensorelektrode (40) einen ersten Elektrodenanschluss (42) und einen zweiten Elektrodenanschluss (43) aufweist und der erste Elektrodenanschluss (42) der Sensorelektrode (40) über die erste Anschlussleitung (14) mit dem ersten Anschlusskontakt (12) verbunden ist und der zweite Elektrodenanschluss (43) über die zweite Anschlussleitung (15) mit dem zweiten Anschlusskontakt (13) verbunden ist, wobei die Sensorvorrichtung (100) ferner eine Referenzkapazität (50) aufweist, die mit der ersten Anschlussleitung (14) elektrisch verbunden ist, wobei die Sensorelektrode (40) über den elektrischen Widerstand (60) mit dem ersten Anschlusskontakt (12) elektrisch verbunden oder verbindbar ist, und wobei die Referenzkapazität (50) zum einen zwischen dem ersten Anschlusskontakt (12) und dem elektrischen Widerstand (60) mit der ersten Anschlussleitung (14) elektrisch verbunden ist und zum anderen mit einem Referenzpotential (GND).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine kapazitive Sensorvorrichtung, zum Erkennen einer Betätigung einer Bedienvorrichtung durch Annäherung und/oder Berührung, insbesondere eine Sensorvorrichtung für eine Bedienvorrichtung eines Fahrzeugs, sowie ein Verfahren zum Betrieb einer solchen Sensorvorrichtung.
Gattungsgemäße Sensorvorrichtungen, insbesondere entsprechende kapazitive Sensorvorrichtungen, sowie entsprechende Verfahren zu deren Betrieb sind aus dem Stand der Technik grundsätzlich bekannt, beispielsweise aus der US 9,823,798 B2 oder der DE 10 2016 124 592 A1 .
Vor diesem Hintergrund ist es eine Aufgabe der Erfindung, eine alternative Sensorvorrichtung, insbesondere eine verbesserte Sensorvorrichtung sowie ein alternatives Verfahren zum Betrieb einer solchen Sensorvorrichtung, insbesondere ein verbessertes Verfahren, bereitzustellen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine erfindungsgemäße Sensorvorrichtung sowie durch ein erfindungsgemäßes Verfahren mit den Merkmalen gemäß den jeweiligen unabhängigen Patentansprüchen gelöst. Vorteilhafte Ausführungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche, der Beschreibung und der Figuren.
Eine erfindungsgemäße, kapazitive Sensorvorrichtung ist zum Erkennen einer Betätigung einer Bedienvorrichtung durch Annäherung ausgebildet und eingerichtet, vorzugsweise für eine Bedienvorrichtung eines Fahrzeugs, wobei die Sensorvorrichtung eine elektrisch leitfähige Sensorelektrode zur Erkennung einer Anwesenheit eines kapazitiv wirksamen Eingabemittels in einem Detektionsbereich der Sensorvorrichtung, eine Steuerungs- und Auswerteeinrichtung mit einem ersten Anschlusskontakt und einem zweiten Anschlusskontakt, eine erste Anschlussleitung, und eine zweite Anschlussleitung aufweist. Dabei bildet die Sensorelektrode mit der Umgebung eine Sensorkapazität aus, welche sich bei einer Anwesenheit eines kapazitiv wirksamen Eingabemittels im Detektionsbereich der Sensorvorrichtung ändert. Die Sensorelektrode weist einen ersten elektrischen Elektrodenanschluss und einen zweiten elektrischen Elektrodenanschluss auf, wobei der erste Elektrodenanschluss der Sensorelektrode über die erste Anschlussleitung mit dem ersten Anschlusskontakt der Steuerungs- und Auswerteeinrichtung elektrisch verbunden oder verbindbar ist und der zweite Elektrodenanschluss über die zweite Anschlussleitung mit dem zweiten Anschlusskontakt der Steuerungs- und Auswerteeinrichtung elektrisch verbunden oder verbindbar ist, so dass die Sensorelektrode zwischen dem ersten Anschlusskontakt und dem zweiten Anschlusskontakt der Steuerungs- und Auswerteeinrichtung mit der ersten Anschlussleitung und der zweiten Anschlussleitung in Reihe geschaltet ist oder in Reihe schaltbar ist.
Erfindungsgemäß weist die Sensorvorrichtung ferner eine Referenzkapazität und einen elektrischen Widerstand auf, insbesondere einen ohmschen Widerstand, wobei die Sensorelektrode über den elektrischen Widerstand mit dem ersten Anschlusskontakt elektrisch verbunden oder verbindbar ist, und wobei die Referenzkapazität zum einen zwischen dem ersten Anschlusskontakt und dem elektrischen Widerstand mit der ersten Anschlussleitung elektrisch verbunden oder verbindbar ist und zum anderen mit einem Referenzpotential.
Die Referenzkapazität dient dabei im Wesentlichen zur Bereitstellung eines definierten Referenzpotenzials für einen Ladungsausgleich, wodurch eine besonders vorteilhafte, insbesondere genaue, Sensorvorrichtung bereitgestellt werden kann.
Der Widerstand ermöglicht ein hierfür erforderliches Aufladen der Referenzkapazität und eine Entkopplung der Referenzkapazität von der Sensorelektrode im Aufladezyklus, insbesondere ein schnelles und präzises Aufladen der Referenzkapazität, wodurch eine besonders gute Erfassungsgenauigkeit erreicht werden kann, insbesondere eine hohe Auflösung beziehungsweise kurze Abtastzyklen.
Ferner kann mit einer erfindungsgemäßen Sensorvorrichtung eine kapazitive Sensorvorrichtung bereitgestellt werden, welche nur eine Sensorelektrode erfordert, wobei die Sensorelektrode derart angeschlossen und mit der Steuerungs- und Auswerteeinrichtung verbunden ist, dass eine Durchgangsprüfung der Sensorelektrode möglich ist.
Eine erfindungsgemäße Sensorvorrichtung ermöglicht ferner den Betrieb einer entsprechenden Sensorvorrichtung gemäß eines im weiteren Verlauf dieser Anmeldung näher beschriebenen, erfindungsgemäßen Verfahrens und damit das Erkennen einer Annäherung und/oder Berührung eines kapazitiv wirksamen Eingabemittels auf eine besonders vorteilhafte Art und Weise.
Ein „kapazitiv wirksames Eingabemittel“ im Sinne der vorliegenden Erfindung ist ein Eingabemittel, dass eine Änderung einer kapazitiven Kopplung einer Umgebung mit der Sensorelektrode bewirkt, wenn es in den Detektionsbereich der Sensorvorrichtung gelangt, wie beispielsweise ein kapazitiver Eingabestift oder eine menschliche Hand oder Teile davon, wie beispielsweise ein Finger einer menschlichen Hand oder dergleichen.
Unter dem Begriff „Detektionsbereich“ wird im Sinne der vorliegenden Erfindung dabei ein Bereich, insbesondere ein räumlicher Bereich verstanden, innerhalb dessen eine Annäherung und/oder Berührung detektiert, d.h. erkannt werden kann.
Unter einer „Steuerungs- und Auswerteinrichtung“ wird im Sinne der vorliegenden Erfindung eine kombinierte Steuerungs- und Auswerteeinrichtung verstanden, welche einerseits dazu eingerichtet ist, die Sensorvorrichtung so anzusteuern, insbesondere einzelne Komponenten der Sensoreinrichtung, insbesondere entsprechende Schaltungseinrichtungen, -anordnungen und/oder dergleichen, dass die Schritte a) bis c) durchgeführt werden, und welche andererseits dazu eingerichtet ist, die erfasste Spannung gemäß Schritt d) auszuwerten. Vorzugsweise ist die Steuerungs- und Auswerteinrichtung ein Microcontroller oder Teil eines Microcontrollers.
Ein „Anschlusskontakt“ im Sinne der vorliegenden Erfindung kann beispielsweise ein Anschlusspin eines entsprechenden Steckerkontakts oder ein Anschlusskontakt einer Leiterplatte sein.
Die Sensorelektrode ist insbesondere zur Erkennung einer Annäherung eines kapazitiv wirkenden Eingabemittels an eine Bedienoberfläche und/oder zur Erkennung einer Berührung einer Bedienoberfläche einer Bedienvorrichtung mit dem Eingabemittel ausgebildet, wobei die Sensorelektrode vorzugsweise eine Sensoroberfläche, insbesondere die Bedienoberfläche der Bedienvorrichtung, bilden kann oder unterhalb von einer Bedienoberfläche in einer zugehörigen Bedienvorrichtung angeordnet werden kann, gegebenenfalls mit einem Dielektrikum dazwischen.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Sensorvorrichtung ist der elektrische Widerstand dabei zwischen einem Anschlussknoten, über welchen die Referenzkapazität mit der ersten Anschlussleitung verbunden ist, und dem ersten Elektrodenanschluss der Sensorelektrode in Reihe geschaltet oder schaltbar. Dadurch kann eine besonders einfache und vorteilhafte Anordnung der einzelnen Komponenten der Sensorvorrichtung erreicht werden.
Eine erfindungsgemäße Sensorvorrichtung weist in einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung einen ersten Anschlusskontakt und/oder einen zweiten Anschlusskontakt auf, der jeweils als Eingang und/oder als Ausgang schaltbar ist und insbesondere jeweils als ein sogenannter GPIO-Kontakt ausgebildet ist, d.h. insbesondere als ein sogenannter „General Purpose Input Output“-Kontakt, der wahlweise je nach Schaltzustand mit verschiedenen Funktionen bzw. Signalen belegbar ist, wobei die Sensorvorrichtung, insbesondere die Steuerungs- und Auswerteeinrichtung der Sensorvorrichtung, dazu vorzugsweise wenigstens einen Eingangs- und/oder Ausgangs-Port aufweist, insbesondere einen schaltbaren Eingangs- und/oder Ausgangs-Port, welchem der erste Anschlusskontakt und/oder der zweite Anschlusskontakt zugeordnet ist, wobei wenigstens ein Eingangs- und/oder Ausgangs-Port vorzugsweise dazu ausgebildet und eingerichtet ist, eine, insbesondere definierte, Spannung auszugeben, eine Spannung zu erfassen, einen jeweiligen, zugehörigen Anschlusskontakt auf ein, insbesondere definiertes, Referenzpotenzial zu legen und/oder den jeweiligen Anschlusskontakt hochohmig oder niederohmig zu schalten.
Der erste Anschlusskontakt und der zweite Anschlusskontakt können dabei einem gemeinsamen Eingangs- und/oder Ausgangs-Port zugeordnet sein, d.h. einem gemeinsamen Kanal oder unterschiedlichen Eingangs- und Ausgangs-Ports.
Die Steuerungs- und Auswerteeinrichtung ist bevorzugt ein Mikrocontroller oder weist wenigstens einen Mikrocontroller auf. Es können auch mehr als eine Steuerungs- und Auswerteeinrichtung vorgesehen sein.
Beide Anschlusskontakte können bevorzugt gemeinsam jeweils als Ausgang geschaltet werden, insbesondere indem sie niederohmig geschaltet werden, d.h. auf „LOW“, und weiter bevorzugt alternativ wahlweise als Eingang, insbesondere beide gleichzeitig, vorzugsweise indem sie hochohmig geschaltet werden, d.h. auf „HIGH“.
An wenigstens einen Anschlusskontakt, insbesondere an wenigstens einen Anschlusspin eines Eingangs- und/oder Ausgangs-Ports, kann vorzugsweise ein, insbesondere definiertes, Ladepotential angelegt werden, insbesondere an wenigstens den ersten Anschlusskontakt, beispielsweise ein Ladepotential von +5V, insbesondere eine Versorgungsspannung, vorzugsweise die positive Versorgungsspannung der Steuerungs- und Auswerteeinrichtung, und an einen anderen Anschlusskontakt, vorzugsweise wenigstens an den zweiten Anschlusskontakt, insbesondere an wenigstens einen anderen Anschlusspin des Ports, kann ein Referenzpotential angelegt werden, insbesondere von 0V, d.h. vorzugsweise Masse, d.h. GND (Ground).
In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Sensorvorrichtung kann jeweils sowohl an den ersten Anschlusskontakt als auch an den zweiten Anschlusskontakt wahlweise ein definiertes Ladepotential oder ein Referenzpotential angelegt werden.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Sensorvorrichtung, insbesondere in einer Weiterbildung, weist die Sensorvorrichtung wenigstens einen Analog-Digital-Wandler auf, vorzugsweise zur Erfassung wenigstens einer anliegenden Spannung an wenigstens einem Anschlusskontakt, wobei der wenigstens eine Analog-Digital-Wandler insbesondere mit zumindest einem Eingangs- und/oder Ausgangs-Port koppelbar ist, insbesondere elektrisch verbindbar ist, wobei vorzugsweise wenigstens ein Analog-Digital-Wandler über einen Eingangs- und/oder Ausgangs-Port mit dem ersten Anschlusskontakt und/oder mit dem zweiten Anschlusskontakt elektrisch verbindbar ist, insbesondere schaltbar kontaktierbar, so dass insbesondere wenigstens ein Eingang eines Analog-Digital-Wandlers mit wenigstens einem Anschlusskontakt verbindbar ist. Eine erfindungsgemäße Sensorvorrichtung kann auch mehrere Analog-Digital-Wandler aufweisen.
In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Sensorvorrichtung weist die Sensorvorrichtung einen ersten Analog-Digital-Wandler und wenigstens einen vom ersten Analog-Digital-Wandler separat ausgebildeten, zweiten Analog-Digital-Wandler auf, wobei jeder der beiden Analog-Digital-Wandler vorzugsweise jeweils mit wenigstens einem Eingangs- und/oder Ausgangs-Port koppelbar ist, insbesondere elektrisch verbindbar ist.
Sind zwei oder mehr Analog-Digital-Wandler vorgesehen, können diese entweder einem gleichen Eingangs- und/oder Ausgangs-Port, unterschiedlichen Eingangs- und/oder Ausgangs-Ports und/oder unterschiedlichen Steuerungs- und Auswerteinrichtungen zugeordnet sein, wobei für letzteres die Sensorvorrichtung vorzugsweise entsprechend mehr als eine Steuerungs- und Auswerteeinrichtung aufweist.
D.h. mit anderen Worten, dass in einer möglichen, vorteilhaften Ausgestaltung einer Sensorvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung der erste Analog-Digital-Wandler und der zweite Analog-Digital-Wandler einem gleichen Eingangs- und/oder Ausgangs-Port der Steuerungs- und Auswerteeinrichtung zugeordnet sein können und in einer ebenfalls möglichen, auch vorteilhaften, aber alternativen Ausgestaltung einer Sensorvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung der erste Analog-Digital-Wandler und der zweite Analog-Digital-Wandler unterschiedlichen Eingangs- und/oder Ausgangs-Ports der Steuerungs- und Auswerteeinrichtung zugeordnet sein können.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Sensorvorrichtung, insbesondere in einer Weiterbildung, kann die Sensorvorrichtung ferner eine zweite, von der ersten Steuerungs- und Auswerteeinrichtung getrennt ausgebildete Steuerungs- und Auswerteeinrichtung aufweisen, wobei die zweite Steuerungs- und Auswerteeinrichtung insbesondere mittels eines Triggersignals von der ersten Steuerungs- und Auswerteeinrichtung ansteuerbar ist, wobei in diesem Fall die Sensorvorrichtung besonders bevorzugt einen ersten Analog-Digital-Wandler und wenigstens einen zweiten, vom ersten Analog-Digital-Wandler separat ausgebildeten Analog-Digital-Wandler aufweist, wobei der erste Analog-Digital-Wandler und der zweite Analog-Digital-Wandler insbesondere unterschiedlichen Ports der Steuerungs- und Auswerteeinrichtung zugeordnet sind.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Sensorvorrichtung, insbesondere in einer Weiterbildung, weist die Sensorvorrichtung ferner eine elektrisch leitende Abschirmelektrode auf, insbesondere eine zwischen der ersten Anschlussleitung und der zweiten Anschlussleitung angeordnete Abschirmelektrode, wobei die Abschirmelektrode vorzugsweise und bevorzugt zumindest zeitweise, insbesondere dauerhaft, während eines Betriebs der Sensorvorrichtung mit einem definierten elektrischen Potenzial beaufschlagbar ist, insbesondere mit einem dem erfassten Spannungsverlauf über der Zeit nachgeführten Potential, und wobei insbesondere die Steuerungs- und Auswerteeinrichtung dazu eingerichtet ist, zumindest zeitweise, insbesondere dauerhaft, während der Ausführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens die Abschirmelektrode mit einem definierten Potential zu beaufschlagen, insbesondere mit einem dem erfassten Spannungsverlauf über der Zeit nachgeführtem Potential.
In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung einer Sensorvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ist die Sensorvorrichtung insbesondere zur Durchführung eines erfindungsgemäßen, im Folgenden beschriebenen Verfahrens ausgebildet. Dies ermöglicht einen besonders vorteilhaften Betrieb einer Sensorvorrichtung, insbesondere einer erfindungsgemäßen Sensorvorrichtung.
Ein Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung zum Betrieb einer kapazitiven Sensorvorrichtung, die gemäß der vorliegenden Erfindung ausgebildet ist, ist gekennzeichnet durch die Schritte:

a) Aufladen der Referenzkapazität, wobei die Referenzkapazität aufgeladen wird durch
- a1) Anlegen eines Ladepotentials an einen der beiden Anschlusskontakte der Steuerungs- und Auswerteeinrichtung, vorzugsweise an den ersten Anschlusskontakt,
- a2) Anlegen eines Referenzpotentials an den anderen der beiden Anschlusskontakte der Steuerungs- und Auswerteeinrichtung, vorzugsweise an den zweiten Anschlusskontakt
b) Herbeiführen eines Potentialausgleichs zwischen der Referenzkapazität und der Sensorelektrode durch Hochohmigschalten des ersten Anschlusskontaktes und/oder des zweiten Anschlusskontaktes der Steuerungs- und Auswerteinrichtung,
c) Erfassen wenigstens einer anliegenden Spannung an einem der beiden Anschlusskontakte der Steuerungs- und Auswerteeinrichtung, und
d) Auswerten der erfassten Spannung.

Nachdem der Potentialausgleich herbeigeführt worden ist, ändert sich die durch den Potentialausgleich einstellende und danach anliegende Spannung, welche insbesondere auch als äquivalente Vergleichsspannung bezeichnet wird, wenn ein kapazitiv wirksames Eingabemittel in den Detektionsbereich eindringt, wobei die resultierende Spannungsänderung proportional zum Abstand des Eingabemittels von der Sensorelektrode ist, so dass anhand der erfassten Spannung erkannt werden kann, ob sich ein Eingabemittel im Detektionsbereich der Sensorvorrichtung befindet oder nicht, insbesondere mit welchem Abstand, so dass insbesondere eine Berührung von einer Annäherung unterschieden werden kann. Dementsprechend kann durch ein Auswerten der Spannung bestimmt werden, ob sich ein Eingabemittel, beispielsweise eine menschliche Hand, im Detektionsbereich der Sensorvorrichtung befindet oder nicht.
Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht den Betrieb einer wie vorstehend beschrieben ausgebildeten Sensorvorrichtung mit nur einer Sensorelektrode, die so an die Steuerungs- und Auswerteeinrichtung verbunden ist, dass eine Durchgangsprüfung der Sensorelektrode möglich ist, wie beim sogenannten „Capacitive Voltage Divider-Verfahrens“, welches aus dem Stand der Technik grundsätzlich bekannt ist, beispielsweise aus der vorgenannten US 9,823,798 B2 , ohne eine entsprechende Driftkompensation vorhalten zu müssen, beispielsweise eine Temperaturdriftkompensation oder dergleichen, und damit eine zuverlässige, kapazitive Erkennung einer Annäherung und/oder Berührung auf besonders einfache Art und Weise.
Unter dem Begriff „Ladepotential“ wird im Sinne der Erfindung ein definiertes elektrisches Potential verstanden, welches insbesondere nach Bedarf gewählt werden kann und das beispielsweise auf +5V oder -5V eingestellt werden kann. In einer besonders einfachen Ausgestaltung kann das Ladepotential das Potential einer Versorgungsspannung der Steuerungs- und Auswerteinrichtung sein, beispielsweise das Potential der positiven Versorgungsspannung VDD bzw. VCC, wie sie manchmal auch bezeichnet wird.
Unter dem Begriff „Referenzpotential“ wird im Sinne der Erfindung ein definiertes elektrisches Potential verstanden, wobei das Referenzpotential vorzugsweise 0V beträgt und insbesondere Masse ist, d.h. GND (Ground). Grundsätzlich kann das Referenzpotenzial aber auch ein anderes, vorzugsweise definiertes, insbesondere konstantes, Spannungsniveau aufweisen.
Die Schritte a1) und a2) können dabei gleichzeitig oder nacheinander durchgeführt werden, wobei der Schritt a2) bevorzugt erst nach Schritt a1) durchgeführt wird, während die Schritte b), c) und d) in der genannten Reihenfolge nacheinander durchgeführt werden und insbesondere erst durchgeführt werden, wenn die Schritte a1) und a2) zu Ende durchgeführt worden sind.
In einem weiteren Schritt wird ferner, insbesondere in einer vorteilhaften Ausführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens, in Abhängigkeit vom Auswerteergebnis ein Sensorsignal erzeugt und ausgegeben, welches insbesondere wenigstens eine Signalinformation enthält, ob sich ein Eingabemittel im Detektionsbereich der Sensorvorrichtung befindet oder nicht.
In einer vorteilhaften Ausführung eines Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung werden die Verfahrensschritte a) bis d) insbesondere in einem gemeinsamen Abtastzyklus durchgeführt, Hierdurch kann jeweils eine Spannungsmessung während eines Abtastzyklus und damit innerhalb eines definierten Zeitfensters durchgeführt werden.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung einer Sensorvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ist die Sensorvorrichtung insbesondere derart ausgebildet und eingerichtet, dass die Verfahrensschritte a) bis d) in einem Abtastzyklus durchführbar sind.
In einer vorteilhaften Ausführung eines Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung werden zum Anlegen des Ladepotentials an einen der beiden Anschlusskontakte der Steuerungs- und Auswerteeinrichtung in Schritt a1) der erste Anschlusskontakt und der zweite Anschlusskontakt der Steuerungs- und Auswerteeinrichtung jeweils als Ausgang geschaltet, insbesondere indem der erste Anschlusskontakt und der zweite Anschlusskontakt jeweils niederohmig geschaltet werden, d.h. auf „LOW“. Dies ermöglicht ein besonders effizientes Laden der Referenzkapazität.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung einer Sensorvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ist die Sensorvorrichtung daher insbesondere derart ausgebildet und eingerichtet, dass zum Anlegen des Ladepotentials an einen der beiden Anschlusskontakte der Steuerungs- und Auswerteeinrichtung in Schritt a1) der erste Anschlusskontakt und der zweite Anschlusskontakt der Steuerungs- und Auswerteeinrichtung jeweils als Ausgang schaltbar sind, wobei dazu insbesondere der erste Anschlusskontakt und der zweite Anschlusskontakt jeweils niederohmig schaltbar sind.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführung eines Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung werden insbesondere zum Anlegen des Referenzpotentials an den anderen der beiden Anschlusskontakte der Steuerungs- und Auswerteeinrichtung in Schritt a2) der erste Anschlusskontakt und der zweite Anschlusskontakt der Steuerungs- und Auswerteeinrichtung jeweils als Eingang geschaltet, insbesondere indem der erste Anschlusskontakt und der zweite Anschlusskontakt jeweils hochohmig geschaltet werden, d.h. auf „HIGH“.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung einer Sensorvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ist die Sensorvorrichtung daher bevorzugt derart ausgebildet und eingerichtet, dass zum Anlegen des Referenzpotentials an den anderen der beiden Anschlusskontakte der Steuerungs- und Auswerteeinrichtung in Schritt a2) der erste Anschlusskontakt und der zweite Anschlusskontakt der Steuerungs- und Auswerteeinrichtung jeweils als Eingang schaltbar sind, wobei dazu insbesondere der erste Anschlusskontakt und der zweite Anschlusskontakt jeweils hochohmig schaltbar sind.
Das Schalten der beiden Anschlusskontakte als Ausgang bzw. Eingang lässt sich besonders einfach mittels einer Steuerungs- und Auswerteeinrichtung realisieren, bei welcher der erste Anschlusskontakt und der zweite Anschlusskontakt jeweils Teil eines sogenannten GPIO-Anschlusses („General Purpose Input/Output-Anschluss“) sind, d.h. als ein allgemeiner, schaltbarer Anschlusskontakt, was sich besonders einfach durch eine Zuordnung des jeweiligen Anschlusskontaktes zu einem Eingangs- und/oder Ausgangs-Port, insbesondere einem schaltbaren Eingangs- und/oder Ausgangs-Port erreichen lässt.
Vorzugsweise sind, insbesondere in einer Weiterbildung, der erste Anschlusskontakt und der zweite Anschlusskontakt dabei einem gemeinsamen Eingangs- und/oder Ausgangs-Port zugeordnet, d.h. einem gemeinsamen Kanal, welcher vorzugsweise zwar eine unterschiedliche Belegung ermöglicht, z.B. mit unterschiedlichen Potentialen etc., aber insbesondere logisch nur gemeinsam ansteuerbar ist. Sind der erste Anschlusskontakt und der zweite Anschlusskontakt jeweils ein und demselben Eingangs- und/oder Ausgangs-Port zugeordnet, lässt sich auf besonders einfache Art und Weise eine Synchronisierung der beiden Anschlusskontakte erreichen, wodurch sich kurze Abtastzyklen und damit eine hohe Auflösung erreichen lassen. Ferner lässt sich auf diese Weise eine hohe Sensorempfindlichkeit erreichen, da durch die Synchronisierung jeweils zuverlässig und präzise ein definierter Ausgangszustand vor Beginn einer jeden Messung eingestellt werden kann. Alternativ ist aber auch eine Zuordnung der beiden Anschlusskontakte zu unterschiedlichen Eingangs- und/oder Ausgangs-Ports denkbar.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführung eines Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung wird in einem ersten Abtastzyklus in Schritt a1) das Ladepotential an den ersten Anschlusskontakt angelegt und in Schritt a2) das Referenzpotential an den zweiten Anschlusskontakt, und in einem zweiten Abtastzyklus, insbesondere in einem unmittelbar folgenden Abtastzyklus, wird in Schritt a1) das Ladepotential an den zweiten Anschlusskontakt angelegt und in Schritt a2) das Referenzpotential an den ersten Anschlusskontakt, also umgekehrt. Das hieraus resultierende, invertierte Laden der Referenzkapazität im zweiten Abtastzyklus ermöglicht auf besonders einfache Art und Weise die Realisierung zusätzlicher Funktionsumfänge, beispielsweise die Erkennung und/oder Kompensation von Fehlerströmen und/oder eine Plausibilisierung der erfassten Spannung und/oder des ermittelten Auswerteergebnisses.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung einer Sensorvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ist die Sensorvorrichtung derart ausgebildet und eingerichtet, dass in einem ersten Abtastzyklus in Schritt a1) das Ladepotential an den ersten Anschlusskontakt angelegt wird und in Schritt a2) das Referenzpotential an den zweiten Anschlusskontakt, und in einem zweiten Abtastzyklus, insbesondere in einem unmittelbar folgenden Abtastzyklus, in Schritt a1) das Ladepotential an den zweiten Anschlusskontakt angelegt wird und in Schritt a2) das Referenzpotential an den ersten Anschlusskontakt.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführung eines Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung wird die in Schritt c) im ersten Abtastzyklus erfasste Spannung und/oder ein in Schritt d) im ersten Abtastzyklus ermitteltes Auswerteergebnis wenigstens zwischengespeichert, insbesondere gespeichert, und insbesondere in einem weiteren Schritt, insbesondere nach Schritt c) und/oder nach Schritt d) des zweiten Abtastzyklus, vorzugsweise in einem, insbesondere unmittelbar auf den zweiten Abtastzyklus folgenden Plausibilisierungs-Abtastzyklus, mit der in Schritt c) im zweiten Abtastzyklus erfassten Spannung und/oder einem in Schritt d) im zweiten Abtastzyklus ermittelten Auswerteergebnis verglichen und insbesondere plausibilisiert. Hierdurch können beispielsweise Fehlerströme erkannt und/oder kompensiert werden. Dies ermöglicht die Erfüllung höherer Sicherheitsanforderungen. Infolgedessen eröffnet sich für eine Sensorvorrichtung, die zur Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens ausgebildet ist, ein breiteres Anwendungsspektrum. Sie kann insbesondere in Bedienvorrichtungen eingesetzt werden, an die höhere Sicherheitsanforderungen gestellt werden, beispielsweise in Bedienvorrichtungen für Fahrzeuge, mit denen sicherheitsrelevante Systeme bedient werden können, wie beispielsweise Fahrerassistenzsysteme oder dergleichen.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung einer Sensorvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ist die Sensorvorrichtung derart ausgebildet und eingerichtet, dass die in Schritt c) im ersten Abtastzyklus erfasste Spannung und/oder ein in Schritt d) im ersten Abtastzyklus ermitteltes Auswerteergebnis wenigstens zwischengespeichert wird, insbesondere gespeichert wird, und insbesondere in einem weiteren Schritt, insbesondere nach Schritt c) und/oder nach Schritt d) des zweiten Abtastzyklus, vorzugsweise in einem, insbesondere unmittelbar auf den zweiten Abtastzyklus folgenden, Plausibilisierungs-Abtastzyklus, mit der in Schritt c) im zweiten Abtastzyklus erfassten Spannung und/oder einem in Schritt d) im zweiten Abtastzyklus ermittelten Auswerteergebnis verglichen wird, insbesondere zur Plausibilisierung und/oder zur insbesondere verbesserten, Erkennung einer Bedieneingabe.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführung eines Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung wird in Schritt c) insbesondere eine anliegende Spannung am ersten Anschlusskontakt der Steuerungs- und Auswerteeinrichtung erfasst und am zweiten Anschlusskontakt der Steuerungs- und Auswerteeinrichtung, wobei die Spannungen zeitlich versetzt, insbesondere nacheinander, oder gleichzeitig erfasst werden können.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung einer Sensorvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ist die Sensorvorrichtung derart ausgebildet und eingerichtet, dass in Schritt c) eine anliegende Spannung am ersten Anschlusskontakt der Steuerungs- und Auswerteeinrichtung erfasst wird und am zweiten Anschlusskontakt der Steuerungs- und Auswerteeinrichtung, insbesondere gleichzeitig.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführung eines Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung erfolgt das Erfassen einer anliegenden Spannung in Schritt c) an einem der beiden Anschlusskontakte der Steuerungs- und Auswerteeinrichtung insbesondere mithilfe wenigstens eines Analog-Digital-Wandlers, wobei dazu die anliegende Spannung insbesondere auf einen Eingang eines Analog-Digital-Wandlers am jeweiligen Anschlusskontakt geschaltet wird, wobei die Sensorvorrichtung dazu wenigstens einen Analog-Digital-Wandler aufweist. Hierdurch kann auf besonders vorteilhafte Art und Weise eine Spannung erfasst werden, da sich ein Analog-Digital-Wandler hierfür, insbesondere in Verbindung mit einem erfindungsgemäßen Verfahren, besonders gut eignet.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführung eines Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung, insbesondere in einer Weiterbildung, erfolgt die Erfassung einer anliegenden Spannung am ersten Anschlusskontakt der Steuerungs- und Auswerteeinrichtung vorzugsweise mithilfe eines ersten Analog-Digital-Wandlers und am zweiten Anschlusskontakt der Steuerungs- und Auswerteeinrichtung insbesondere mithilfe eines zweiten Analog-Digital-Wandlers, wobei die Sensorvorrichtung dazu einen ersten Analog-Digital-Wandler und wenigstens einen zweiten, insbesondere vom ersten Analog-Digital-Wandler separat ausgebildeten Analog-Digital-Wandler aufweist. Dies ermöglicht auf besonders einfache Art und Weise die Realisierung zusätzlicher Funktionsumfänge, beispielsweise die Erkennung und/oder Kompensation eines Bruchs in der Sensorelektrode, insbesondere mittels einer Durchgangsprüfung, sowie eine vorteilhafte Plausibilisierung.
In einer möglichen vorteilhaften Ausführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens können der erste Analog-Digital-Wandler und der zweite Analog-Digital-Wandler, insbesondere hierfür, unterschiedlichen Eingangs- und/oder Ausgangs-Ports der Steuerungs- und Auswerteeinrichtung zugeordnet sein. Dadurch können auf besonders einfache Art und Weise zusätzliche Funktionsumfänge, insbesondere zusätzliche Sicherheitsfunktionen, realisiert werden. Beispielsweise kann der zweite Analog-Digital-Wandler als Redundanz zum ersten Analog-Digital-Wandler vorgesehen sein.
Alternativ können der erste Analog-Digital-Wandler und der zweite Analog-Digital-Wandler einem gleichen Eingangs- und/oder Ausgangs-Port der Steuerungs- und Auswerteeinrichtung zugeordnet sein. D.h., in einer alternativen, aber ebenfalls möglichen Ausführung, insbesondere in einer alternativen Ausführung, eines Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung, können der erste Analog-Digital-Wandler und der zweite Analog-Digital-Wandler einem gleichen Eingangs- und/oder Ausgangs-Port der Steuerungs- und Auswerteeinrichtung zugeordnet sein, wobei der erste Analog-Digital-Wandler und wenigstens der zweite Analog-Digital-Wandler besonders bevorzugt gemeinsam angesteuert werden können. Hierdurch lässt sich eine besonders einfache Synchronisierung der beiden Analog-Digital-Wandler erreichen.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführung eines Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung, wobei die Sensorvorrichtung ferner eine zweite, von der ersten Steuerungs- und Auswerteeinrichtung getrennt ausgebildete Steuerungs- und Auswerteeinrichtung aufweist, wird die zweite Steuerungs- und Auswerteeinrichtung insbesondere mittels eines Triggersignals von der ersten Steuerungs- und Auswerteeinrichtung angesteuert, wobei in diesem Fall die Sensorvorrichtung besonders bevorzugt einen ersten Analog-Digital-Wandler und wenigstens einen zweiten, vom ersten Analog-Digital-Wandler separat ausgebildeten Analog-Digital-Wandler aufweist. Mithilfe des Triggersignals lässt sich eine besonders einfache Synchronisierung der beiden Analog-Digital-Wandler erreichen, die durch die Zuordnung zu unterschiedlichen Steuerungs- und Auswerteeinrichtung nicht von vornherein gegeben ist.
Der erste Analog-Digital-Wandler und der zweite Analog-Digital-Wandler können dabei entweder einem gleichen Eingangs- und/Ausgangs-Port der Steuerungs- und Auswerteeinrichtung zugeordnet sein oder unterschiedlichen Ports, wobei der erste Analog-Digital-Wandler und der zweite Analog-Digital-Wandler in diesem Fall bevorzugt unterschiedlichen Eingangs- und Ausgangs-Ports der Steuerungs- und Auswerteeinrichtung zugeordnet sind, da sich hierdurch zusätzliche Funktionsumfänge realisieren lassen.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführung eines Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung wird in einem weiteren Schritt, insbesondere in einem Plausibilisierungs-Abtastzyklus und/oder in einem Prüf-Abtastzyklus, ferner eine Durchgangsprüfung der Sensorelektrode durchgeführt, wobei hierfür vorzugsweise an einem der beiden Anschlusskontakte der Steuerungs- und Auswerteeinrichtung jeweils ein definiertes Potential angelegt wird und an dem anderen der beiden Anschlusskontakte eine resultierende, anliegende Spannung erfasst wird. Bevorzugt wird das Potential auf einer Anschlussseite der Elektrode dabei über der Zeit verändert und geprüft, ob die Änderung sich auf der anderen Anschlussseite niederschlägt. Hierdurch können Brüche (d.h. elektrische Unterbrechungen) in der Sensorelektrode erkannt werden, wobei für eine besonders hohe Erkennungsrate die Sensorelektrode bevorzugt als Leiterbahn ausgebildet ist, d.h. insbesondere als ein länglicher Leiter, und sich die Elektrodenanschlüsse insbesondere jeweils an den Enden der Leiterbahn befinden. Für einen flächigen Detektionsbereich ist die Sensorelektrode insbesondere mäanderförmig oder zickzack-förmig oder S-schlagförmig angeordnet. Mittels einer derartigen Anordnung kann einerseits ein großer Detektionsbereich erkannt werden, andererseits eine hohe Entdeckungswahrscheinlichkeit eines Bruchs oder einer Beschädigung in der Sensorelektrode erreicht werden.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführung eines Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung wird für die Durchgangsprüfung vorzugsweise an einem der beiden Anschlusskontakte der Steuerungs- und Auswerteeinrichtung ein definierter Potentialverlauf mit einem sich zeitlich ändernden Potential angelegt und an dem anderen der beiden Anschlusskontakte der Steuerungs- und Auswerteeinrichtung ein resultierender Spannungsverlauf erfasst. Ein sich ändernder Potentialverlauf kann z.B. mithilfe eines Offsets, der auf das Potential gegeben wird, dargestellt werden. Ein solcher Offset kann beispielsweise durch Hinzuschalten oder Wegschalten eines sogenannten Pullup-Widerstandes oder eines Pulldown-Widerstandes aufgebracht werden, wie es aus dem Stand der Technik grundsätzlich bekannt ist.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführung eines Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung, wobei die Sensorvorrichtung ferner eine elektrisch leitende Abschirmelektrode aufweist, insbesondere eine räumlich zwischen der ersten Anschlussleitung und der zweiten Anschlussleitung angeordnete Abschirmelektrode, wird die Abschirmelektrode zumindest zeitweise, vorzugsweise dauerhaft, während der Ausführung des Verfahrens mit einem definierten Potential beaufschlagt. Hierdurch kann eine Abschirmung der Sensorelektrode erreicht werden. Besonders bevorzugt wird das Abschirmpotential, das auf die Abschirmelektrode aufgebracht wird, dabei mit einem, dem erfassten Spannungsverlauf über der Zeit nachgeführten Potential beaufschlagt. Hierdurch kann eine besonders vorteilhafte, insbesondere verbesserte, Abschirmung erreicht werden. Die Abschirmelektrode ist dabei insbesondere elektrisch von der Sensorelektrode und den ersten und zweiten Anschlussleitungen isoliert.
Die mit Bezug auf eine erfindungsgemäße Sensorvorrichtung vorgestellten, bevorzugten Ausführungsformen und deren Vorteile gelten entsprechend ebenfalls für ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Betrieb einer erfindungsgemäßen Sensorvorrichtung.
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, den Figuren und der Figurenbeschreibung. Alle vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder aber in Alleinstellung verwendbar, sofern sich technisch ausführbar sind.
Die Erfindung wird nun anhand mehrerer, nicht einschränkender Ausführungsbeispiele sowie unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert, wobei funktionsgleiche Bauteile jeweils mit gleichen Bezugszeichen versehen sind.
Es zeigen:

1 ein Blockschaltbild eines ersten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen, kapazitiven Sensorvorrichtung,
2 ein Flussdiagramm eines besonders bevorzugten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Betrieb einer kapazitiven Sensorvorrichtung, insbesondere einer erfindungsgemäßen Sensorvorrichtung,
3a die Sensorvorrichtung aus 1 in einem Zustand nach Durchführen der Verfahrensschritte S1 und S2,
3b die Sensorvorrichtung aus 1 und 3a in einem Zustand nach Durchführen der Verfahrensschritte S3 und S4,
3c die Sensorvorrichtung aus 1, 3a und 3b während der Durchführung von Schritt S5 und S6,
3d zugehörige, sich an der Sensorvorrichtung aus den 1 und 3a bis 3c bei Durchführung der Verfahrensschritte S1 bis S5 an den Anschlusskontakten der Steuerungs- und Auswerteinrichtung einstellende Spannungsverläufe über der Zeit,
4a einen Bruch in Längsrichtung einer Sensorelektrode für eine erfindungsgemäße Sensorvorrichtung in einer besonders bevorzugten Ausgestaltung,
4b einen Bruch in Querrichtung einer Sensorelektrode für eine erfindungsgemäße Sensorvorrichtung in einer besonders bevorzugten Ausgestaltung, und
5 bis 9 jeweils ein Blockschaltbild eines weiteren Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Sensorvorrichtung.

1 zeigt ein Blockschaltbild eines ersten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen, kapazitiven Sensorvorrichtung 100, wobei die Sensorvorrichtung 100 für eine hier nicht dargestellte Bedienvorrichtung eines Fahrzeugs vorgesehen ist, beispielsweise für eine Lenkrad-Bedienvorrichtung, welche insbesondere zumindest teilweise durch eine Annäherung an eine Bedienoberfläche und/oder durch eine Berührung einer Bedienoberfläche betätigt werden kann, wobei das Erkennen einer Annäherung und/oder einer Berührung der Bedienoberfläche kapazitiv erfolgt.
Erfindungsgemäß weist die Sensorvorrichtung 100 eine elektrisch leitfähige Sensorelektrode 40 zur Erkennung einer Anwesenheit eines kapazitiv wirksamen Eingabemittels, wie beispielsweise einer menschlichen Hand oder einem Finger einer menschlichen Hand, in einem Detektionsbereich der Sensorvorrichtung 100 auf, wobei die Sensorelektrode 40 mit der Umgebung eine Sensorkapazität 41 ausbildet, welche sich bei einer Anwesenheit eines kapazitiv wirksamen Eingabemittels im Detektionsbereich der Sensorvorrichtung 100 ändert, beispielsweise bei Anwesenheit einer menschlichen Hand.
Ferner weist die Sensorvorrichtung 100 eine Steuerungs- und Auswerteeinrichtung 10 mit einem ersten Anschlusskontakt 12 und einem zweiten Anschlusskontakt 13 auf sowie eine erste Anschlussleitung 14 und eine zweite Anschlussleitung 15, wobei die Steuerungs- und Auswerteeinrichtung 10 dazu eingerichtet ist, die Sensorvorrichtung 100 so anzusteuern, insbesondere deren einzelne Komponenten, welche im weiteren Verlauf noch näher beschrieben werden, dass ein erfindungsgemäßes Verfahren durchgeführt werden kann, und derart, dass an wenigstens einem der Anschlusskontakte 12 bzw. 13 eine Spannung erfasst und ausgewertet werden kann, wobei die Steuerungs- und Auswerteeinrichtung 10 in diesem Fall insbesondere ein Microcontroller ist.
Die Sensorelektrode 40 weist zu ihrer elektrischen Kontaktierung einen ersten elektrischen Elektrodenanschluss 42 und einen zweiten elektrischen Elektrodenanschluss 43 auf, wobei der erste Elektrodenanschluss 42 der Sensorelektrode 40 über die erste Anschlussleitung 14 mit dem ersten Anschlusskontakt 12 der Steuerungs- und Auswerteeinrichtung 10 elektrisch verbunden ist und der zweite Elektrodenanschluss 43 der Sensorelektrode 40 über die zweite Anschlussleitung 15 mit dem zweiten Anschlusskontakt 13 der Steuerungs- und Auswerteeinrichtung 10 elektrisch verbunden ist, sodass die Sensorelektrode zwischen 40 zwischen dem ersten Anschlusskontakt 12 und dem zweiten Anschlusskontakt 13 der Steuerungs- und Auswerteeinrichtung 10 mit der ersten Anschlussleitung 14 und der zweiten Anschlussleitung 15 in Reihe geschaltet ist, insbesondere zwischen diesen beiden Anschlussleitungen 14, 15 geschaltet ist.
Erfindungsgemäß weist die Sensorvorrichtung 100 ferner eine Referenzkapazität 50 auf, welche durch einen Kondensator 50 mit definierter Kapazität gebildet ist, und welche mit der ersten Anschlussleitung 14 elektrisch verbunden ist, insbesondere zwischen dem ersten Anschlusskontakt 12 der Steuerungs- und Auswerteeinrichtung 10 sowie der Sensorelektrode 40.
Zwischen der Referenzkapazität 50 und der Sensorelektrode 40 ist gemäß der vorliegenden Erfindung ferner noch ein elektrischer Widerstand 60, in diesem Fall ein ohmscher Widerstand 60, in Reihe geschaltet, insbesondere zwischen dem Anschlussknoten, über welchen die Referenzkapazität 50 mit der ersten Anschlussleitung 14 elektrisch verbunden ist, und dem ersten elektrischen Elektrodenanschluss 42 der Sensorelektrode 40.
Erfindungsgemäß ist die Referenzkapazität 50 dabei zum einen zwischen dem ersten Anschlusskontakt 12 und dem elektrischen Widerstand 60 mit der ersten Anschlussleitung 14 elektrisch verbunden und zum anderen mit einem Referenzpotential GND, welches in diesem Fall Masse (GND) ist und somit 0V beträgt.
Dieses Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Sensorvorrichtung 100 ist zur Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens ausgebildet, welches im weiteren Verlauf anhand eines besonders bevorzugten Ausführungsbeispiels mithilfe von 2, welche ein zugehöriges Flussdiagramm zeigt, sowie anhand der 3a bis 3d noch näher beschrieben wird.
Um die Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens zu ermöglichen, sind bei dieser Sensorvorrichtung 100 der erste Anschlusskontakt 12 und der zweite Anschlusskontakt 13 jeweils Teil eines sogenannten GPIO-Anschlusses, der jeweils einem schaltbaren Eingangs- und/oder Ausgangs-Port 20 bzw. 30 zugeordnet ist und damit jeweils Teil eines allgemeinen, schaltbaren Anschlusses 20 bzw. 30 ist, wobei bei dieser Sensorvorrichtung 100 die Anschlusskontakte 12 und 13 jeweils Anschlusspins 12, 13 eines zugehörigen Steckerkontakts des jeweiligen GPIO-Anschlusses 20 bzw. 30 sind.
Die Anschlusskontakte 12 und 13 und Eingangs- und/oder Ausgangs-Ports 20 und 30 sind dabei einem gemeinsamen Kanal zugeordnet bzw. Teil eines gemeinsamen Ports. dessen Teile nur zum besseren Verständnis mit 20 und 30 bezeichnet sind, wobei die Anschlusskontakte 12 und 13 zwar unterschiedlich belegt werden können, zum Beispiel mit unterschiedlichen Potentialen, aber logisch nur gemeinsam angesteuert werden können, so dass insbesondere keine Synchronisierung einer zugehörigen Ansteuerung erforderlich ist.
Der dem ersten Anschlusskontakt 12 zugeordnete GPIO-Anschluss 20 kann bei diesem Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Sensorvorrichtung 100 beispielsweise zwischen einem nicht näher bezeichneten neutralen Zustand, welcher in 1 durch den nicht näher bezeichneten, nicht weiter verbundenen Kontakt symbolisiert ist, einem Eingangszustand I, in welchem der Anschlusskontakt 12 zur Erfassung einer anliegenden Spannung U_Ref , U_EQ am Anschlusskontakt 12 bzw. der ersten Anschlussleitung 14 mit einem Analog-Digital-Wandler 11 elektrisch verbunden ist, und einem Ausgangszustand O, in welchem der Anschlusskontakt 12 an einer positiven Versorgungsspannung VDD des Microcontrollers, welchem die Steuerungs- und Auswerteeinrichtung 10 zugeordnet ist, anliegt, umgeschaltet werden.
Der dem zweiten Anschlusskontakt 13 zugeordnete GPIO-Anschluss 30 kann hingegen zwischen einem ebenfalls nicht näher bezeichneten neutralen Zustand, einem Eingangszustand I, in welchem der Anschlusskontakt 13 insbesondere mit dem Anschlusskontakt 12 kurzgeschlossen ist, und einem Ausgangszustand O, in welchem der Anschlusskontakt 13 an Masse GND liegt, insbesondere an einem Potential von 0V, und damit in diesem Fall am Referenzpotential GND, umgeschaltet werden.
Bei der Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens in einer besonders bevorzugten Ausgestaltung werden nach einem Start S0 in einem Schritt S1 die beiden Anschlusskontakte 12 und 13 der Steuerungs- und Auswerteeinrichtung 10 jeweils als Ausgang O geschaltet, wie in 3a gezeigt, wobei dazu insbesondere der erste Anschlusskontakt 12 und der zweite Anschlusskontakt 13 jeweils niederohmig geschaltet werden, d. h. auf „LOW“.
Anschließend wird in einem weiteren Schritt S2 die Referenzkapazität 50 aufgeladen, wobei dazu in einem Schritt S2-1 ein Ladepotential, welches in diesem Fall der positiven Versorgungsspannung VDD der Steuerungs- und Auswerteeinrichtung 10 entspricht, an den ersten Anschlusskontakt 12 angelegt wird, und in einem weiteren Schritt S2-2 ein Referenzpotential GND, welches in diesem Fall 0V beträgt, an den zweiten Anschlusskontakt 13 angelegt. Das Referenzpotential GND wird angelegt, in dem der zweite Anschlusskontakt 13 mithilfe des zugehörigen schaltbaren GPIO-Anschlusses 30 auf Masse gelegt wird. In 3d sind die zugehörigen Spannungsverläufe U_Ref und U_E an den Anschlusskontakten 12 und 13 dargestellt, wobei der Zeitraum bis t1 Schritt S2 aus 2 entspricht und damit dem Aufladen der Referenzkapazität 50.
Alternativ könnten, sofern eine zugehörige Sensorvorrichtung entsprechend ausgebildet ist, insbesondere deren Anschlüsse 20 und 30, die Potentiale auch umgekehrt angelegt werden, beispielsweise das Referenzpotential GND an den ersten Anschlusskontakt 12 und Ladungspotential, insbesondere die positive Versorgungsspannung VDD, an den zweiten Anschlusskontakt 13.
Ist die Referenzkapazität 50 aufgeladen, werden in einem weiteren Schritt S3 die beiden Anschlusskontakte 12 und 13 jeweils als Eingang I geschaltet, wie in 3b dargestellt, wobei die Anschlusskontakte 12 und 13 dazu insbesondere hochohmig geschaltet werden, d.h. auf „HIGH“, und in einem weiteren Schritt S4 ein Potentialausgleich zwischen der Referenzkapazität 50 und der Sensorelektrode 40 herbeigeführt. Dadurch kommt es in der Folge zu einem Ladungsausgleich zwischen den beiden Anschlusskontakten 12 und 13 und an der Sensorelektrode 40 und es stellt sich eine äquivalente Vergleichsspannung U_EQ an den Anschlusskontakten 12 und 13 sowie an der Sensorelektrode 40 ein, was in 3d durch die Spannungsverläufe im Zeitraum zwischen t1 und t2 wiedergegeben ist.
Anschließend wird in einem weiteren Schritt S5 mithilfe des Analog-Digital-Wandlers 11 am ersten Anschlusskontakt 12, der mit dem als Eingang geschalteten Anschlusskontakt 12 elektrisch verbunden ist, und der damit auch mit der ersten Anschlussleitung 14 elektrisch verbunden ist, die an der Sensorelektrode 40 anliegende, äquivalente Vergleichsspannung UEQ erfasst.
Dringt ein kapazitiv wirksames Eingabemittel, wie beispielsweise eine menschliche Hand 44, in den Detektionsbereich der Sensorvorrichtung 100 ein, wie in 3c dargestellt, ändert sich die äquivalente Vergleichsspannung U_EQ , was in 3d durch den Spannungsverlauf im Zeitraum zwischen t3 und t4 symbolisiert ist.
In einem weiteren Schritt S6 wird anschließend die erfasste Spannung(sänderung) U_EQ von der Steuerungs- und Auswerteeinrichtung 10 ausgewertet, wobei optional das Auswerteergebnis als Signalinformation vorzugsweise in einem weiteren Schritt S9 ausgegeben wird.
Besonders bevorzugt werden die Schritte S1 bis S6 dabei in einem gemeinsamen Abtastzyklus T1 durchgeführt. Der Schritt S9 kann auch in dem Abtastzyklus T1 durchgeführt werden, bevorzugt wird der Schritt S9, wie in 2 auch gezeigt, jedoch erst nach weiteren Schritten S7 und S8 durchgeführt, insbesondere erst nach dem eine Plausibilisierung des Auswerteergebnisses in einem weiteren Schritt S7 und/oder eine Durchgangsprüfung der Sensorelektrode 40 in einem weiteren Schritt S8 zur Prüfung der Sensorelektrode 40 durchgeführt worden ist.
Für die Plausibilisierung werden bevorzugt nach Beendigung von Schritt S6 im ersten Abtastzyklus T1 zunächst die Schritte S1 bis S6 wiederholt, vorzugsweise in einem unmittelbar anschließenden Abtastzyklus T2, um einen zweiten, erfassten Spannungswert und/oder ein zweites Auswerteergebnisses zu erhalten.
In Schritt S7 können dann, insbesondere in einem dritten Abtastzyklus T3, die in den vorherigen Abtastzyklen T1 und T2 bzw. ggf. in weiteren, früheren Abtastzyklen erfassten Spannungswerte und/oder Auswerteergebnisse miteinander verglichen und plausibilisiert werden, wenn diese entsprechend gespeichert oder wenigstens zwischengespeichert worden sind. Weichen die in den beiden Abtastzyklen T1 und T2 erfassten Spannungswerte und/oder ermittelten Auswerteergebnisse mehr voneinander ab als zulässig für eine fehlerfreie Funktion der Sensorvorrichtung, wird vorzugsweise ein Fehler erkannt und ein Fehlersignal ausgegeben, insbesondere in Schritt S9, vorzugsweise in einem weiteren Abtastzyklus T5.
Bei einer besonders vorteilhaften Ausführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens werden die Schritte S2-1 und S2-2 dabei im zweiten Abtastzyklus T2 invertiert wiederholt. D.h. bevorzugt wird die Referenzkapazität 50 invertiert geladen, wobei das Referenzpotential GND insbesondere an den Anschlusskontakt 12 angelegt wird anstatt an den Anschlusskontakt 13 und das Ladepotential VDD an den Anschlusskontakt 13 anstatt an den Anschlusskontakt 12. Die übrigen Verfahrensschritte werden wie zuvor beschrieben ausgeführt.
Um die Referenzkapazität 50 zusätzlich invertiert laden zu können, insbesondere in einem weiteren Abtastzyklus T2 wie hier beschrieben, ist allerdings eine Sensorvorrichtung erforderlich, welche dazu auch entsprechend eingerichtet ist, beispielsweise eine wie in 5 abgebildete Sensorvorrichtung 200, bei welcher der GPIO-Anschluss 20 jeweils zusätzlich dazu eingerichtet ist, alternativ den Anschlusskontakt 12 auf Masse GND zu legen, und der GPIO-Anschluss 30 zusätzlich dazu, den Anschlusskontakt 13 alternativ an die positive Versorgungsspannung VDD der Steuerungs- und Auswerteeinrichtung 10 zu legen.
Nach der Plausibilisierung können die Schritte S1 bis S6 (erneut) wiederholt werden, entweder mit dem zuerst beschriebenen Ladevorgang oder invertiert, bevor, bevorzugt erneut, in einem nachfolgenden Abtastzyklus eine Plausibilisierung der erfassten Spannungen oder der ermittelten Auswerteergebnisse erfolgen kann.
Die Plausibilisierung ist nicht zwingend nötig, so dass beispielsweise auch unmittelbar im Anschluss an Verfahrensschritt S6 in einem weiteren Verfahrensschritt S8, insbesondere in einem weiteren Abtastzyklus T4, eine Durchgangsprüfung der Sensorelektrode 40 durchgeführt werden kann, welche ebenfalls optional ist und nicht zwingend erforderlich ist, bevor in einem weiteren Schritt S9 die ermittelten Ergebnisse, insbesondere wenigstens eine Signalinformation, ob eine Annäherung und oder Berührung der Sensorvorrichtung erkannt worden ist oder nicht und gegebenenfalls eine Signalinformation, ob beispielsweise ein Fehler vorliegt oder nicht aufgrund eines negativen Plausibilisierungsergebnisses und/oder einer negativen Durchgangsprüfung, ausgegeben werden kann
Für eine besonders zuverlässige Durchgangsprüfung weist eine erfindungsgemäße Sensorvorrichtung 100 vorzugsweise eine wie in den 4a und 4b ausgestaltete Elektrode 40 auf, welche insbesondere durch eine mäanderförmig angeordnete Leiterbahn gebildet ist mit den Elektrodenanschlüssen 42 und 43 jeweils an den Enden der Leiterbahn. Mit einer derartigen Elektrode 40 kann sowohl ein Bruch B in Längsrichtung (vgl. 4a) als auch in Querrichtung (vgl. 4b) erkannt werden und damit besonders zuverlässig.
Eine Durchgangsprüfung kann beispielsweise durchgeführt werden, in dem über die GPIO-Anschlüsse 20 und 30 das Spannungslevel gezielt verändert wird und mithilfe des Analog-Digital-Wandlers 11 die resultierende Spannung erfasst wird. Ein anderes Spannungslevel kann beispielsweise eingestellt werden bzw. angelegt werden, indem beispielsweise ein sogenannter Pullup- oder Pulldown-Widerstand hinzu geschaltet oder weggeschaltet wird, was insbesondere sogar während einer Messung erfolgen kann. D.h. eine Durchgangsprüfung muss nicht zwingend in einem weiteren Abtastzyklus T4 durchgeführt werden, wie vorstehend beispielhalber erläutert worden ist, sondern kann alternativ oder zusätzlich auch während eines Mess-Abtastzyklus, beispielsweise im Abtastzyklus T1 oder T2, und/oder während einer Plausibilisierung in einem Plausibilisierungs-Abtastzyklus T3 und/oder in einem späteren Abtastzyklus, beispielsweise während einer Signalausgabe in Schritt S9 bzw. im Abtastzyklus T5, erfolgen.
Für eine besonders zuverlässige Durchgangsprüfung bzw. für eine verbesserte Plausibilisierung, weist eine erfindungsgemäße Sensorvorrichtung bevorzugt wie bei den in den 6 bis 8 gezeigten Ausführungsbeispielen von Sensorvorrichtungen 300, 400 und 500 jeweils wenigstens einen zweiten, separaten Analog-Digital-Wandler 31 oder zusätzlich sogar noch einen dritten, separaten Analog-Digital-Wandler 33 auf, um eine anliegende Spannung auf beiden Seiten der Sensorelektrode 40 erfassen zu können, insbesondere über die erste Anschlussleitung 14 und über die zweite Anschlussleitung 15.
Bei dem in 6 gezeigten Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Sensorvorrichtung 300, welche auf der in 5 dargestellten Sensorvorrichtung 200 basiert, kann der zweite Anschlusskontakt 13 an einen Eingang eines zweiten Analog-Digital-Wandlers 31 geschaltet werden. Dies ermöglicht verschiedenste Plausibilisierungen der erfassten Spannung, wobei vorzugsweise für eine Plausibilisierung in einem ersten Abtastzyklus, beispielsweise im ersten Abtastzyklus T1, mithilfe des ersten Analog-Digital-Wandlers 11 am ersten Anschlusskontakt 12 eine Spannung auf der Seite der ersten Anschlussleitung 14 erfasst wird, und in einem zweiten, insbesondere unmittelbar nachfolgenden Abtastzyklus T2, beispielsweise die Spannung auf der Seite der zweiten Anschlussleitung mithilfe des zweiten Analog-Digital-Wandlers 31 am zweiten Anschlusskontakt 13 auf der anderen Seite der Sensorelektrode 40. Die erfassten Spannungswerte und/oder die in Abhängigkeit von diesen ermittelten Auswerteergebnisse können dann verglichen und entsprechend plausibilisiert werden.
Bei dem in 7 gezeigten Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Sensorvorrichtung 400 ist ferner zusätzlich ein dritter Analog-Digital-Wandler 32 vorgesehen, welcher ebenfalls elektrisch mit der zweiten Anschlussleitung 15 kontaktiert ist. Im Unterschied zu dem zweiten Analog-Digital-Wandler 31 ist dieser Analog-Digital-Wandler 32 jedoch einem anderen Kanal zugeordnet als die beiden Analog-Digital-Wandler 11 und 31, insbesondere einem anderen Port, wodurch eine noch weiter verbesserte Plausibilisierung der erfassten Spannungen erreicht werden kann. Infolgedessen lassen sich mit einer derartigen Sensorvorrichtung 400 noch höhere Sicherheitsanforderungen erreichen. Denkbar sind mit einer derartigen Sensorvorrichtung 400 beispielsweise sowohl eine gleichzeitige Erfassung einer anliegenden Spannung über die erste Anschlussleitung 14 am ersten Anschlusskontakt 12 mit dem Analog-Digital-Wandler 11 und über die zweite Anschlussleitung 15 mithilfe der Analog-Digital-Wandler 31 und 33 oder nur eine gleichzeitige Erfassung der Spannung über die zweite Anschlussleitung 15 mithilfe des Analog-Digital-Wandlers 31 und des an einem separaten Port hierzu angeschlossenen Analog-Digital-Wandlers 32 als auch eine zeitlich nacheinander durchgeführte Erfassung.
Bei dem in 8 gezeigten weiteren Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Sensorvorrichtung 500 ist ferner eine zweite, von der ersten Steuerungs- und Auswerteeinrichtung 10 getrennt ausgebildete Steuerungs- und Auswerteeinrichtung 34 vorgesehen, wobei in diesem Fall der dritte Analog-Digital-Wandler 33 und der zweite Analog-Digital-Wandler 31, welche jeweils beide der elektrisch mit der zweiten Anschlussleitung 15 kontaktiert sind bzw. kontaktierbar sind, jeweils unterschiedlichen Steuerungs- und Auswerteeinrichtungen 10 bzw. 34 zugeordnet sind. Hierdurch können noch höhere Sicherheitsanforderungen erfüllt werden, da der dritte Analog-Digital-Wandler 33 insbesondere nicht mehr von der Spannungsversorgung der Steuerungs- und Auswerteeinrichtung 10 abhängt, wodurch eine höhere Verfügbarkeit des Analog-Digital-Wandlers 33 und damit der gesamten Sensorvorrichtung 500 erreicht werden kann.
Die Synchronisierung der beiden Steuerungs- und Auswerteeinrichtung 10 und 34, insbesondere zur Synchronisierung der beiden Analog-Digital-Wandler 31 und 33, kann mithilfe eines Triggersignals CL erreicht werden, welches über einen weiteren Anschlusskontakt 35 und eine weitere Anschlussleitung 36 von der Steuerungs-Auswerteeinrichtung 10 zu der zweiten Steuerungs- und Auswerteeinrichtung 34 übertragen werden kann.
Für eine besonders hohe Erkennungsgenauigkeit einer erfindungsgemäßen Sensorvorrichtung kann eine erfindungsgemäße Sensorvorrichtung wie bei dem in 9 gezeigten Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Sensorvorrichtung 600, welche auf der in 1 abgebildeten Sensorvorrichtung 100 basiert, zusätzlich eine an einem Anschlusskontakt 17 elektrisch kontaktierte Abschirmelektrode 70 aufweisen, welche mit einem Abschirmpotential beaufschlagt werden kann, und welche sich räumlich insbesondere zwischen der ersten Anschlussleitung 14 und der zweiten Anschlussleitung 15 erstreckt.
Beim Betrieb einer erfindungsgemäßen Sensorvorrichtung 600 wird das Abschirmpotential an der Abschirmelektrode 70 insbesondere jeweils einer erfassten Spannung nachgeführt, besonders bevorzugt jeweils parallel während des Betriebs, was durch Schritt S10 in 2 dargestellt ist, insbesondere bis in einem Schritt S11 der Betrieb der Sensorvorrichtung 600 beendet wird.
Bezugszeichenliste

100, 200, ...,500: erfindungsgemäße Sensorvorrichtung
10, 34: Steuerungs- und Auswerteeinrichtung
11, 31, 32, 33: Analog-Digital-Wandler
12: erster Anschlusskontakt
13: zweiter Anschlusskontakt
14: erste Anschlussleitung
15: zweite Anschlussleitung
17: weiterer Anschlusskontakt
20: erster Eingangs- und/oder Ausgangs-Port (erster GPIO-Anschluss)
30: zweiter Eingangs- und/oder Ausgangs-Port (zweiter GPIO-Anschluss
35: weiterer Anschlusskontakt
36: weitere Anschlussleitung
40: Sensorelektrode
41: Sensorkapazität
42: erster Elektrodenanschluss
43: zweiter Elektrodenanschluss
44: Eingabemittel, Finger einer menschlichen Hand
50: Referenzkapazität
60: ohmscher Widerstand
70: Abschirmelektrode
B: Bruchlinie in der Sensorelektrode
CL: Triggersignal
GND: Referenzpotential, Masse
I: Eingang
O: Ausgang
t: Zeit
t1, t2, ..., t4: Zeitpunkte
S1-S11: Verfahrensschritte
T1, T2, ... T5: Abtastzyklen
U: Spannung
UE: am zweiten Anschlusskontakt anliegende Spannung
URef: am ersten Anschlusskontakt anliegende Spannung
UEQ: sich einstellende äquivalente Vergleichsspannung
VDD: Ladepotential, positive Versorgungsspannung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

US 9823798 B2 [0002, 0032]
DE 102016124592 A1 [0002]

Claims

Kapazitive Sensorvorrichtung (100, 200, 300, 400, 500, 600) zum Erkennen einer Betätigung einer Bedienvorrichtung durch Annäherung, vorzugsweise für eine Bedienvorrichtung eines Fahrzeugs, wobei die Sensorvorrichtung (100, 200, 300, 400, 500, 600) aufweist: - eine elektrisch leitfähige Sensorelektrode (40) zur Erkennung einer Anwesenheit eines kapazitiv wirksamen Eingabemittels (44) in einem Detektionsbereich der Sensorvorrichtung (100, 200, 300, 400, 500, 600), - eine Steuerungs- und Auswerteeinrichtung (10) mit einem ersten Anschlusskontakt (12) und einem zweiten Anschlusskontakt (13), - eine erste Anschlussleitung (14), und - eine zweite Anschlussleitung (15), wobei die Sensorelektrode (40) mit der Umgebung eine Sensorkapazität (41) ausbildet, welche sich bei einer Anwesenheit eines kapazitiv wirksamen Eingabemittels (44) im Detektionsbereich der Sensorvorrichtung (100, 200, 300, 400, 500, 600) ändert, und wobei die Sensorelektrode (40) einen ersten elektrischen Elektrodenanschluss (42) und einen zweiten elektrischen Elektrodenanschluss (43) aufweist und der erste Elektrodenanschluss (42) der Sensorelektrode (40) über die erste Anschlussleitung (14) mit dem ersten Anschlusskontakt (12) der Steuerungs- und Auswerteeinrichtung (10) elektrisch verbunden oder verbindbar ist und der zweite Elektrodenanschluss (43) über die zweite Anschlussleitung (15) mit dem zweiten Anschlusskontakt (13) der Steuerungs- und Auswerteeinrichtung (10) elektrisch verbunden oder verbindbar ist, so dass die Sensorelektrode (40) zwischen dem ersten Anschlusskontakt (12) und dem zweiten Anschlusskontakt (13) der Steuerungs- und Auswerteeinrichtung (10) mit der ersten Anschlussleitung (14) und der zweiten Anschlussleitung (15) in Reihe geschaltet ist oder in Reihe schaltbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensorvorrichtung (100, 200, 300, 400, 500, 600) ferner eine Referenzkapazität (50) und einen elektrischen Widerstand (60) aufweist, insbesondere einen ohmschen Widerstand (60), wobei die Sensorelektrode (40) über den elektrischen Widerstand (60) mit dem ersten Anschlusskontakt (12) elektrisch verbunden oder verbindbar ist, und wobei die Referenzkapazität (50) zum einen zwischen dem ersten Anschlusskontakt (12) und dem elektrischen Widerstand (60) mit der ersten Anschlussleitung (14) elektrisch verbunden oder verbindbar ist und zum anderen mit einem Referenzpotential (GND).
Sensorvorrichtung (100, 200, 300, 400, 500, 600) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Anschlusskontakt (12) und/oder der zweite Anschlusskontakt (13) jeweils als Eingang (I) und/oder als Ausgang (O) schaltbar ist, wobei die Sensorvorrichtung (100, 200, 300, 400, 500, 600) dazu vorzugsweise wenigstens einen Eingangs- und/oder Ausgangs-Port (20, 30) aufweist, welchem der erste Anschlusskontakt (12) und/oder der zweite Anschlusskontakt (13) zugeordnet ist, wobei wenigstens ein Eingangs- und/oder Ausgangs-Port (20, 30) dazu ausgebildet und eingerichtet ist, eine Spannung auszugeben, eine Spannung zu erfassen, einen jeweiligen, zugehörigen Anschlusskontakt auf ein Referenzpotenzial zu legen und/oder den jeweiligen Anschlusskontakt hochohmig oder niederohmig zu schalten.
Sensorvorrichtung (300, 400, 500) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensorvorrichtung (100, 200, 300, 400, 500, 600) wenigstens einen Analog-Digital-Wandler (11, 31, 32, 33) aufweist, welcher mit zumindest einem Eingangs- und/oder Ausgangs-Port (20, 30) koppelbar ist, insbesondere elektrisch verbindbar, wobei vorzugsweise wenigstens ein Analog-Digital-Wandler (11, 31, 32, 33) über einen Eingangs- und/oder Ausgangs-Port (20, 30) mit dem ersten Anschlusskontakt (12) und/oder mit dem zweiten Anschlusskontakt (13) elektrisch verbindbar ist.
Sensorvorrichtung (300, 400, 500) nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensorvorrichtung (300, 400, 500) einen ersten Analog-Digital-Wandler (11) und wenigstens einen vom ersten Analog-Digital-Wandler (11) separat ausgebildeten, zweiten Analog-Digital-Wandler (31, 32, 33) aufweist, wobei jeder der beiden Analog-Digital-Wandler (31, 32, 33) vorzugsweise jeweils mit wenigstens einem Eingangs- und/oder Ausgangs-Port (20, 30) koppelbar ist, insbesondere elektrisch verbindbar.
Sensorvorrichtung (300, 400, 500) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Analog-Digital-Wandler (11) und der zweite Analog-Digital-Wandler (31) einem gleichen Eingangs- und/oder Ausgangs-Port (20, 30) der Steuerungs- und Auswerteeinrichtung (10) zugeordnet sind.
Sensorvorrichtung (500) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensorvorrichtung (500) ferner eine zweite, von der ersten Steuerungs- und Auswerteeinrichtung (10) getrennt ausgebildete Steuerungs- und Auswerteeinrichtung (34) aufweist, wobei die zweite Steuerungs- und Auswerteeinrichtung (34) insbesondere mittels eines Triggersignals (CL) von der ersten Steuerungs- und Auswerteeinrichtung (10) ansteuerbar ist.
Sensorvorrichtung (600) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensorvorrichtung (600) ferner eine elektrisch leitende Abschirmelektrode (70) aufweist, insbesondere eine zwischen der ersten Anschlussleitung (14) und der zweiten Anschlussleitung (15) angeordnete Abschirmelektrode (70), wobei die Abschirmelektrode (70) vorzugsweise mit einem definierten, elektrischen Potenzial beaufschlagbar ist.
Verfahren zum Betrieb einer kapazitiven Sensorvorrichtung (100, 200, 300, 400, 500, 600), die nach einem der Ansprüche 1 bis 7 ausgebildet ist, gekennzeichnet durch die Schritte: a) Aufladen (S2) der Referenzkapazität (50), wobei die Referenzkapazität (50) aufgeladen wird durch a1) Anlegen (S2-1) eines Ladepotentials (VDD) an einen der beiden Anschlusskontakte (12, 13) der Steuerungs- und Auswerteeinrichtung (10), vorzugsweise an den ersten Anschlusskontakt (12), a2) Anlegen (S2-2) eines Referenzpotentials (GND) an den anderen der beiden Anschlusskontakte (13, 12) der Steuerungs- und Auswerteeinrichtung (10), vorzugsweise an den zweiten Anschlusskontakt (13), b) Herbeiführen (S4) eines Potentialausgleichs zwischen der Referenzkapazität (50) und der Sensorelektrode (40) durch Hochohmigschalten des ersten Anschlusskontaktes (12) und/oder des zweiten Anschlusskontaktes (13) der Steuerungs- und Auswerteeinrichtung (10), c) Erfassen wenigstens einer anliegenden Spannung (U_E, U_Ref, U_EQ) an einem der beiden Anschlusskontakte (12, 13) der Steuerungs- und Auswerteeinrichtung (10), und d) Auswerten der erfassten Spannung (U_E, U_Ref, U_EQ).
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Verfahrensschritte a) bis d) in einem Abtastzyklus (T1) durchgeführt werden.
Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die in Schritt c) (S5) im ersten Abtastzyklus (T1) erfasste Spannung (U_E, U_Ref, U_EQ) und/oder ein in Schritt d) (S6) im ersten Abtastzyklus (T1) ermitteltes Auswerteergebnis wenigstens zwischengespeichert wird, insbesondere gespeichert wird, und insbesondere in einem weiteren Schritt (S7), insbesondere nach Schritt c) (S5) und/oder nach Schritt d) (S6) des zweiten Abtastzyklus (T2), vorzugsweise in einem, insbesondere unmittelbar auf den zweiten Abtastzyklus (T2) folgenden, Plausibilisierungs-Abtastzyklus (T3), mit der in Schritt c) (S5) im zweiten Abtastzyklus (T2) erfassten Spannung (U_E, U_REF, U_EQ) und/oder einem in Schritt d) (S6) im zweiten Abtastzyklus (UE, URef, UEQ) ermittelten Auswerteergebnis verglichen wird, insbesondere zur Plausibilisierung und/oder zur Erkennung einer Bedieneingabe.
Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass in Schritt c) (S5) eine anliegende Spannung (U_E, U_Ref, U_EQ) am ersten Anschlusskontakt (12) der Steuerungs- und Auswerteeinrichtung (10) erfasst wird und am zweiten Anschlusskontakt (13) der Steuerungs- und Auswerteeinrichtung (13), insbesondere gleichzeitig.
Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Erfassen einer anliegenden Spannung (U_E, U_Ref, U_EQ) in Schritt c) (S5) an einem der beiden Anschlusskontakte (12, 13) der Steuerungs- und Auswerteeinrichtung (10) mithilfe wenigstens eines Analog-Digital-Wandlers (11, 31, 32, 33) erfolgt, wobei dazu insbesondere der jeweilige Anschlusskontakt (12, 13) auf einen Eingang eines zugehörigen Analog-Digital-Wandlers (11, 31, 32, 33) geschaltet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 12, wobei die Sensorvorrichtung (500) nach Anspruch 6 ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Steuerungs- und Auswerteeinrichtung (34) insbesondere mittels eines Triggersignals (CL) von der ersten Steuerungs- und Auswerteeinrichtung (10) angesteuert wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass in einem weiteren Schritt (S7), insbesondere in einem Plausibilisierungs-Abtastzyklus (T3) und/oder in einem Prüf-Abtastzyklus (T4), eine Durchgangsprüfung der Sensorelektrode (40) durchgeführt wird, wobei hierfür an einem der beiden Anschlusskontakte (12, 13) der Steuerungs- und Auswerteeinrichtung (10) ein definiertes Potential angelegt wird und an dem anderen der beiden Anschlusskontakte (12, 13) eine resultierende, anliegende Spannung (U_E, U_Ref, U_EQ) erfasst wird.
Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass für die Durchgangsprüfung an einem der beiden Anschlusskontakte (12, 13) der Steuerungs- und Auswerteeinrichtung (10) ein definierter Potentialverlauf mit einem sich zeitlich ändernden Potential angelegt wird und an dem anderen der beiden Anschlusskontakte (12, 13) ein resultierender Spannungsverlauf (UE, URef, UEQ) erfasst wird.