DE102021117002A1

DE102021117002A1 - Eingabevorrichtung für ein Kraftfahrzeug mit einer kapazitiven Sensorvorrichtung und Verfahren zur Erkennung der Betätigung einer Sensorelektrode einer entsprechenden Eingabevorrichtung

Info

Publication number: DE102021117002A1
Application number: DE102021117002.8A
Authority: DE
Inventors: Raphael Mack; Sascha Staude; Benjamin Dietz
Original assignee: Valeo Schalter und Sensoren GmbH
Current assignee: Valeo Schalter und Sensoren GmbH
Priority date: 2021-07-01
Filing date: 2021-07-01
Publication date: 2023-01-05
Also published as: WO2023274903A1; EP4364294A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Eingabevorrichtung (1) für ein Kraftfahrzeug mit einer kapazitiven Sensorvorrichtung (2). Die kapazitive Sensorvorrichtung (2) weist eine erste Sensorelektrode (3) auf, welche eine erste Sensorkapazität (3') bei Anwesenheit eines kapazitiv wirksamen Eingabemittels bildet. Außerdem weist die kapazitive Sensorvorrichtung (2) eine Referenzkapazität sowie einen Widerstand (6) auf, wobei der Widerstand (6) mit seinem ersten Anschluss elektrisch mit der ersten Sensorelektrode (3) und mit seinem zweiten Anschluss elektrisch mit der Referenzkapazität verbunden ist. Ferner ist eine Steuer- und Messeinrichtung (9) vorgesehen, welche die Kapazitäten mit unterschiedlichen Potentialen (14, 15) auflädt, um anhand des Ladungsausgleichs auf eine Betätigung der Eingabevorrichtung (1) zu schließen. Aufgabe der Erfindung ist es, die aus dem Stand der Technik bekannten Lösungen derart weiterzuentwickeln, dass diese einen einfacheren und kompakteren Aufbau aufweisen und damit günstiger herzustellen sind. Gelöst wird diese Aufgabe dadurch, dass die Referenzkapazität eine zweite Sensorelektrode (17) zur Bildung einer zweiten Sensorkapazität (17') bei Anwesenheit eines kapazitiv wirksamen Eingabemittels ist und die Betätigung der zweiten Sensorelektrode (17) anhand des Ladungsausgleichs zwischen der ersten Sensorelektrode (3) und der zweiten Sensorelektrode (17) mittels der Steuer- und Messeinrichtung (9) erkennbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Eingabevorrichtung für ein Kraftfahrzeug mit einer kapazitiven Sensorvorrichtung. Die kapazitive Sensorvorrichtung weist eine erste Sensorelektrode auf, welche eine erste Sensorkapazität bei Anwesenheit eines kapazitiv wirksamen Eingabemittels bildet. Außerdem weist die kapazitive Sensorvorrichtung eine Referenzkapazität sowie einen Widerstand auf, wobei der Widerstand mit seinem ersten Anschluss elektrisch mit der ersten Sensorelektrode und mit seinem zweiten Anschluss elektrisch mit der Referenzkapazität verbunden ist. Ferner ist eine Steuer- und Messeinrichtung vorgesehen mit einem ersten Anschluss, der mit der ersten Sensorelektrode elektrisch verbunden ist, so dass ein erster elektrischer Knoten zwischen dem ersten Anschluss der Steuer- und Messeinrichtung, dem ersten Anschluss des Widerstands und der ersten Sensorelektrode gebildet ist. Die Steuer- und Messeinrichtung verfügt des Weiteren über einen zweiten Anschluss, der mit der Referenzkapazität elektrisch verbunden ist. Die Steuer- und Messeinrichtung ist derart ausgebildet, so dass in einem ersten Betriebszustand der erste Anschluss der Steuer- und Messeinrichtung ein erstes elektrisches Potential aufweist und der zweite Anschluss der Steuer- und Messeinrichtung ein zweites elektrisches Potential aufweist. Außerdem ist in einem zweiten Betriebszustand der erste Anschluss der Steuer- und Messeinrichtung als Messeingang ausgeführt, insbesondere ist der erste Anschluss der Steuer- und Messeinrichtung intern mit einem Analog-Digital-Wandler verbunden, und der zweite Anschluss der Steuer- und Messeinrichtung weist einen hochohmigen Eingangszustand auf. Die Betätigung der ersten Sensorelektrode ist anhand des Ladungsausgleichs zwischen der ersten Sensorelektrode und der Referenzkapazität im zweiten Betriebszustand mittels der Steuer- und Messeinrichtung erkennbar.
Eingabevorrichtung für ein Kraftfahrzeug mit einer kapazitiven Sensorvorrichtung sind bereits aus dem Stand der Technik bekannt. So offenbart die US 9 823 798 B2 eine kapazitive Sensorvorrichtung mit einer Sensorelektrode sowie einer Referenzkapazität, die über einen Widerstand miteinander verbunden sind. Die Sensorelektrode und die Referenzkapazität sind mit unterschiedlichen Potentialen beaufschlagbar und die Betätigung der Sensorelektrode ist anhand eines Ladungsausgleichs erkennbar.
Nachteilig ist bei den Lösungen aus dem Stand der Technik, dass die dabei üblicherweise verwendeten Steuer- und Messeinrichtungen eine Vielzahl von Steuer- und Messanschlüssen sowie diverse externe Komponenten für die Erkennung der Betätigung einer Sensorelektrode aufweisen. Dadurch werden die Eingabevorrichtungen komplex und teuer, insbesondere für den Fall, dass eine Vielzahl von Sensorelektroden verwendet wird.
Von daher ist es Aufgabe der Erfindung, die aus dem Stand der Technik bekannten Lösungen derart weiterzuentwickeln, dass diese einen einfacheren und kompakteren Aufbau aufweisen und damit günstiger herzustellen sind. Gelöst wird diese Aufgabe durch die erfindungsgemäße Eingabevorrichtung sowie ein entsprechendes erfindungsgemäßes Verfahren zur Erkennung der Betätigung einer Sensorelektrode gemäß der unabhängigen Ansprüche.
Die erfindungsgemäße Eingabevorrichtung zeichnet sich dadurch aus, dass die Referenzkapazität eine zweite Sensorelektrode zur Bildung einer zweiten Sensorkapazität bei Anwesenheit eines kapazitiv wirksamen Eingabemittels ist und die Betätigung der zweiten Sensorelektrode anhand des Ladungsausgleichs zwischen der ersten Sensorelektrode und der zweiten Sensorelektrode im zweiten Betriebszustand mittels der Steuer- und Messeinrichtung erkennbar ist. Die zweite Sensorelektrode ersetzt somit die ansonsten separat vorhandene Referenzkapazität ohne aber die Funktion als Sensorelektrode zu verlieren.
Die zweite Sensorelektrode übernimmt die Aufgabe einer Referenzkapazität für den Fall, dass die erste Sensorelektrode abgefragt werden soll oder andersherum. Abgefragt bedeutet in diesem Zusammenhang, dass eine der Sensorelektroden dahingehend überprüft werden soll, ob diese betätigt ist oder nicht. Es handelt sich hierbei also um die Erkennung der Betätigung einer der Sensorelemente.
Durch diese Maßnahme kann ein separates Bauteil für die Referenzkapazität eingespart werden. Darüber hinaus werden in dieser Konfiguration mit zwei Sensorelektroden genauso viele Anschlüsse an der Steuer- und Messeinrichtung benötigt wie bei einer bekannten Konfiguration aus dem Stand der Technik mit nur einer Sensorelektrode. Entsprechend kann die erfindungsgemäße Eingabevorrichtung in vorteilhafter Weise einfacher und günstiger bereitgestellt werden.
Die Sensorelektroden sind vorzugsweise als leitfähige Flächen oder Platten ausgeführt und bilden bei Anwesenheit eines kapazitiv wirksamen Eingabemittels, beispielsweise der Hand oder dem Finger eines Benutzers der Eingabevorrichtung mit Kontakt zum Erd- oder Massepotential, eine Sensorkapazität. Die Sensorkapazität bildet sich dabei zwischen der Sensorelektrode und der Umgebung inklusive dem etwaigen vorhandenen kapazitiv wirksamen Eingabemittel aus.
Bei der erfindungsgemäßen Eingabevorrichtung bzw. bei dem erfindungsgemäßen Verfahren führt der Ladungsausgleich im zweiten Betriebsmodus zu einer am ersten elektrischen Knoten messbaren Spannung, die man auch als Ladungsausgleichsspannung bezeichnen kann. Diese Ladungsausgleichsspannung ist über den ersten Anschluss der Steuer- und Messeinrichtung messbar und hinsichtlich der Polarität und/oder des Betrages auswertbar. Die Polarität und/oder der Betrag der Ladungsausgleichsspannung ist ein Maß für die Betätigung der ersten und/oder zweiten Sensorelektrode.
Alternativ oder zusätzlich kann auch eine Gegenelektrode vorgesehen sein. Eine Gegenelektrode kann beispielsweise ebenfalls als leitfähige Fläche, Platte oder Leiterbahn in der Nähe der ersten und/oder zweiten Sensorelektrode ausgeführt sein. Das hat den Vorteil, dass sich die Sensorkapazität zwischen der jeweiligen Sensorelektrode und der Gegenelektrode ausbildet und die Sensorkapazität von dem kapazitiv wirksamen Eingabemittel beeinflusst wird. Die Änderung der Sensorkapazität wirkt sich auf den Ladungsausgleich aus, so dass hierdurch die Betätigung der Sensorelektrode erkennbar ist.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die Steuer- und Messeinrichtung derart ausgelegt, dass im ersten Betriebszustand die erste Sensorelektrode mit einem ersten Potential mit einer ersten Polarität und die zweite Sensorelektrode mit einem zweiten Potential mit einer zweiten Polarität aufladbar ist, so dass im zweiten Betriebszustand die Betätigung der ersten oder zweiten Sensorelektrode anhand der Polarität und/oder des Betrages des Ladungsausgleichs voneinander unterscheidbar sind. Das hat den Vorteil, dass die Sensorelektroden jeweils mit einem deutlich von dem Referenzpotential, vorzugsweise dem Massepotential, unterscheidbaren Potential aufgeladen werden und somit die Eingabevorrichtung insgesamt störunanfälliger wird.
Zusätzlich oder alternativ kann die erfindungsmäße Eingabevorrichtung derart ausgestaltet sein, dass die Steuer- und Messeinrichtung einen dritten Anschluss aufweist, welcher mit der ersten Sensorelektrode verbunden ist, wobei die Steuer- und Messeinrichtung derart ausgelegt ist, dass in dem ersten Betriebszustand der dritte Anschluss der Steuer- und Messeinrichtung das erste elektrische Potential aufweist und vorzugsweise der erste Anschluss der Steuer- und Messeinrichtung einen hochohmigen Eingangszustand aufweist und, dass in dem zweiten Betriebszustand der dritte Anschluss der Steuer- und Messeinrichtung einen hochohmigen Eingangszustand aufweist. Durch diese Maßnahme kann in vorteilhafter Art und Weise die erste Sensorelektrode separat durch den dritten Anschluss auf das gewünschte Potential geladen werden, so dass über den ersten Anschluss der Steuer- und Messeinrichtung parallel eine Messung durchgeführt werden kann. Somit kann beispielsweise das Ladeverhalten, also der zeitliche Verlauf der Ladespannung und/oder des Ladestromes, überwacht werden.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Eingabevorrichtung ist der zweite und/oder der dritte Anschluss der Steuer- und Messeinrichtung ein konfigurierbarer Eingang oder Ausgang. Vorzugsweise ist der konfigurierbare Eingang oder Ausgang ein sogenannter GPIO-Port eines Mikrocontrollers. GPIO-Ports, oder auch „General Purpose Input Output Port“, sind übliche konfigurierbare Anschlüsse eines Mikrocontrollers, die als Eingang oder als Ausgang fungieren können. Als dritten Zustand können diese Anschlüsse auch einen hochohmigen Eingangswiderstand aufweisen. Dieser Zustand wird auch als „high-impedance“ bezeichnet. Das hat den Vorteil, dass die erfindungsgemäße Eingabevorrichtung auch mit einem Standardmikrocontroller realisiert werden kann und somit besonders günstig bereitgestellt werden kann.
Alternativ oder zusätzlich kann die erfindungsgemäße Eingabevorrichtung derart ausgebildet sein, dass zwischen der ersten Sensorelektrode und dem dritten Anschluss der Steuer- und Messeinrichtung und/oder der zweiten Sensorelektrode und dem zweiten Anschluss der Steuer- und Messeinrichtung ein Vorwiderstand vorgesehen ist. Der Vorwiderstand hat den Vorteil, dass Störeinflüsse von der ersten und/oder zweiten Sensorelektrode in Richtung der Anschlüsse der Steuer- und Messeinrichtung unterdrückt werden. Dadurch wird die erfindungsgemäße Eingabevorrichtung robuster gegenüber Störeinflüssen, wie beispielsweise Störspannungen oder Störströme, ausgeführt.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Eingabevorrichtung ist ein zweiter Widerstand zwischen dem ersten elektrischen Knoten und der ersten Sensorelektrode vorgesehen. Durch diese Maßnahme wird zum einen der erste elektrische Knoten von der ersten Sensorelektrode elektrisch entkoppelt, so dass sich die während des Ladungsausgleichs am ersten elektrischen Knoten einstellende Spannung robuster ist gegenüber Änderungen an der ersten Sensorelektrode. Des Weiteren wird durch den zweiten Widerstand das zeitliche Ladeverhalten an der ersten Sensorelektrode sowie der zeitliche Verlauf des Ladungsausgleichs zwischen den Sensorelektroden beeinflusst, so dass in vorteilhafter Art und Weise weitere Auswertungen des zeitlichen Verlaufes möglich sind.
Alternativ oder zusätzlich kann die erfindungsgemäße Eingabevorrichtung derart ausgestaltet sein, dass eine zweite Referenzkapazität am ersten Anschluss der Steuer- und Messeinrichtung vorgesehen ist und wobei die Steuer- und Messeinrichtung derart ausgelegt ist, dass die zweite Referenzkapazität und die erste oder zweite Elektrode in einem dritten Betriebszustand mit einem ersten Potential mit einer ersten Polarität aufladbar ist und die jeweils andere Elektrode mit einem zweiten Potential mit einer zweiten Polarität aufladbar ist und dass in einem vierten Betriebszustand der erste Anschluss der Steuer- und Messeinrichtung als Messeingang ausgeführt ist, insbesondere dass der erste Anschluss der Steuer- und Messeinrichtung intern mit einem Analog-Digital-Wandler verbunden ist, und der zweite und dritte Anschluss der Steuer- und Messeinrichtung einen hochohmigen Eingangszustand aufweist, so dass anhand des Ladungsausgleichs zwischen der zweiten Referenzkapazität, der ersten oder zweiten Sensorelektrode und der jeweils anderen Sensorelektrode eine Betätigung einer der Sensorelektroden, insbesondere der im dritten Betriebszustand mit dem zweiten Potential aufgeladenen Sensorelektrode, erkennbar ist. Durch diese Maßnahme kann in vorteilhafter Art und Weise die Genauigkeit der erfindungsgemäßen Eingabevorrichtung erhöht werden, da nun eine größere Ladung zum Potentialausleich zur Verfügung, so dass das zu detektierende ausgeglichene Potential zuverlässigere Werte zur Erkennung der Betätigung von einer der Sensorelektroden liefert.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Eingabevorrichtung weist die erste und/oder zweite Sensorelektrode einen ersten Anschluss auf, über den die erste und/oder zweite Sensorelektrode mit dem ersten elektrischen Knoten und hierüber mit dem ersten Anschluss der Steuer- und Messeinrichtung elektrisch verbunden ist, wobei vorzugsweise zwischen dem ersten Anschluss der ersten Sensorelektrode und dem ersten elektrischen Knoten der zweite Widerstand vorgesehen ist, und die erste und/oder zweite Sensorelektrode einen zweiten Anschluss aufweist über den die erste und/oder zweite Sensorelektrode mit dem zweiten bzw. dritten Anschluss der Steuer- und Messeinrichtung elektrisch verbunden ist, wobei vorzugsweise der erste bzw. zweite Vorwiderstand zwischen dem zweiten Anschluss der ersten und/oder zweiten Sensorelektrode und dem zweiten bzw. dritten Anschluss der Steuer- und Messeinrichtung vorgesehen ist. Durch diese Maßnahme werden die erste und/oder zweite Sensorelektrode in vorteilhafter Art und Weise durch eine separate Leitung mit dem jeweiligen Anschluss der Steuer- und Messeinrichtung kontaktiert, so dass die Ausfallwahrscheinlichkeit der Eingabevorrichtung reduziert ist.
Des Weiteren weist die erfindungsgemäße Eingabevorrichtung in einem weiteren Ausführungsbeispiel zumindest eine weitere Sensorelektrode, vorzugsweise eine Vielzahl von weiteren Sensorelektroden, auf mit einem ersten Anschluss, der über einen weiteren Widerstand mit dem ersten elektrischen Knoten elektrisch verbunden ist und mit einem zweiten Anschluss der zumindest einen weiteren Sensorelektrode, der über einen weiteren Vorwiderstand mit einem weiteren Anschluss der Steuer- und Messeinrichtung elektrisch verbunden ist, und die Steuer- und Messeinrichtung derart ausgelegt ist, dass in dem dritten Betriebszustand die zumindest eine weitere Sensorelektrode auf das erste Potential oder das zweite Potential aufladbar ist und in dem vierten Betriebszustand der weitere Anschluss der Steuer- und Messeinrichtung einen hochohmigen Eingangszustand aufweist, so dass anhand des Ladungsausgleichs zwischen der zweiten Referenzkapazität und/oder der Sensorelektroden eine Betätigung einer der Sensorelektroden, insbesondere der im dritten Betriebszustand mit dem zweiten Potential aufgeladenen Sensorelektrode, erkennbar ist. Durch diese Maßnahme kann die erfindungsgemäße Eingabevorrichtung um eine Vielzahl von Sensorelektroden erweitert werden, so dass die Funktionalität in vorteilhafter Art und Weise verbessert ist. Darüber hinaus ist der Schaltungsauswand gegenüber vergleichbaren Eingabevorrichtungen deutlich reduziert.
Die abzufragende Sensorelektrode, also die Sensorelektrode an der festgestellt werden soll, ob diese von einem Benutzer betätigt wurde oder nicht, wird stets mit einem gegenüber den übrigen Sensorelektroden unterschiedlichen elektrischen Potential aufgeladen. Bei Anwesenheit eines kapazitiv wirksamen Eingabemittels an der oder in der Nähe von der abzufragenden Sensorelektrode wird die Sensorkapazität der betreffenden Sensorelektrode vergrößert. Das hat zur Folge, dass die betreffende Sensorelektrode mehr Ladung aufnehmen kann und der Einfluss dieser Sensorelektrode beim anschließenden Ladungsausgleich ebenfalls vergrößert ist. Diese Änderung im Ladungsausgleich lässt dann auf eine Betätigung der entsprechenden Sensorelektrode schließen.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Eingabevorrichtung weist die erste und zweite Sensorelektrode einen ersten Anschluss auf, über den die erste und/oder zweite Sensorelektrode mit dem ersten Anschluss der Steuer- und Messeinrichtung und mit dem zweiten bzw. dritten Anschluss der Steuer- und Messeinrichtung elektrisch verbunden ist, wobei zwischen dem ersten Anschluss der ersten Sensorelektrode und dem dritten Anschluss der Steuer- und Messeinrichtung ein zweiter elektrischer Knoten vorgesehen ist, der vorzugsweise über den zweiten Widerstand mit dem ersten elektrischen Knoten elektrisch verbunden ist und/oder zwischen dem ersten Anschluss der zweiten Sensorelektrode und dem zweiten Anschluss der Steuer- und Messeinrichtung ein dritter elektrischer Knoten vorgesehen ist, der vorzugsweise über den ersten Widerstand mit dem ersten elektrischen Knoten elektrisch verbunden ist, wobei vorzugsweise der erste bzw. zweite Vorwiderstand zwischen dem ersten Anschluss der ersten und/oder zweiten Sensorelektrode und dem zweiten bzw. dritten elektrischen Knoten vorgesehen ist. Durch diese Art der Schaltung wird die erfindungsgemäße Eingabevorrichtung in vorteilhafter Art und Weise besonders kompakt ausgeführt ohne an Funktionalität einzubüßen.
Des Weiteren weist die erfindungsgemäße Eingabevorrichtung in einem weiteren vorteilhaften Ausführungsbeispiel zumindest eine weitere Sensorelektrode auf, vorzugsweise eine Vielzahl von weiteren Sensorelektroden, mit einem ersten Anschluss über den die zumindest weitere Sensorelektrode mit dem ersten Anschluss der Steuer- und Messeinrichtung und mit einem weiteren Anschluss der Steuer- und Messeinrichtung elektrisch verbunden ist, wobei zwischen dem ersten Anschluss der weiteren Sensorelektrode und dem weiteren Anschluss der Steuer- und Messeinrichtung ein weiterer elektrischer Knoten vorgesehen ist, der vorzugsweise über einen weiteren Widerstand mit dem ersten elektrischen Knoten elektrisch verbunden ist, wobei vorzugsweise ein weiterer Vorwiderstand zwischen dem ersten Anschluss der weiteren Sensorelektrode und dem weiteren elektrischen Knoten vorgesehen ist, und die Steuer- und Messeinrichtung derart ausgelegt ist, dass in dem dritten Betriebszustand die zumindest eine weitere Sensorelektrode auf das erste Potential oder das zweite Potential aufladbar ist und in dem vierten Betriebszustand der weitere Anschluss der Steuer- und Messeinrichtung einen hochohmigen Eingangszustand aufweist, so dass anhand des Ladungsausgleichs zwischen der zweiten Referenzkapazität und den Sensorelektroden eine Betätigung einer der Sensorelektroden, insbesondere der im dritten Betriebszustand mit dem zweiten Potential aufgeladenen Sensorelektrode, erkennbar ist. Durch diese Maßnahme kann die erfindungsgemäße Eingabevorrichtung um eine Vielzahl von Sensorelektroden erweitert werden, so dass die Funktionalität in vorteilhafter Art und Weise verbessert ist. Darüber hinaus ist der Schaltungsauswand gegenüber vergleichbaren Eingabevorrichtungen deutlich reduziert.
Die Erfindung betrifft des Weiteren ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Erkennen der Betätigung einer Sensorelektrode einer Eingabevorrichtung gemäß der Ansprüche 1-11 umfassend die folgenden Schritte:

- Anlegen eines ersten Potentials an den ersten Anschluss der Steuer- und Messeinrichtung und an den oder die Anschlüsse der Steuer- und Messeinrichtung, die den Sensorelektroden zugeordnet sind, welche zur Erkennung der Betätigung der Eingabevorrichtung nicht ausgewertet werden, so dass diese Sensorelektroden und vorzugsweise die zweite Referenzkapazität zumindest zum Teil auf das erste Potential aufgeladen werden,
- Anlegen eines zweiten Potentials an den Anschluss der Steuer- und Messeinrichtung, der der Sensorelektrode zugeordnet ist, welche zur Erkennung der Betätigung der Eingabevorrichtung ausgewertet wird, so dass diese Sensorelektrode zumindest zum Teil auf das zweite Potential aufgeladen wird, wobei dieser Schritt vorzugsweise gleichzeitig mit dem vorherigen Schritt erfolgt,
- Verbringen der Anschlüsse der Steuer- und Messeinrichtung in einen hochohmigen Eingangszustand, so dass es zu einem Ladungsausgleich zwischen den Sensorelektroden und vorzugsweise der zweiten Referenzkapazität kommt,
- Messen der aus dem Ladungsausgleich resultierenden Spannung am ersten Anschluss der Steuer- und Messeinrichtung bzw. am ersten elektrischen Knoten und Erkennen der Betätigung der auszuwertenden Sensorelektrode durch Vergleich der aus dem Ladungsausgleich resultierenden Spannung mit Referenzwerten, wobei vorzugsweise das Messen gleichzeitig mit dem vorherigen Schritt erfolgt, so dass der zeitliche Verlauf des Ladungsausgleichs messbar ist.

Mittels dieses erfindungsgemäßen Verfahrens kann auf vorteilhafter Art und Weise eine Betätigung jeder der Sensorelektroden bei einer erfindungsgemäßen Eingabevorrichtung mit verringertem Aufwand erkannt und diese voneinander unterschieden werden.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens werden alle Sensorelektroden nacheinander und vorzugsweise kontinuierlich ausgewertet werden, um eine Betätigung der jeweiligen Sensorelektrode zu erkennen. Das hat den Vorteil, dass die Betätigung aller Sensorelektroden der erfindungsgemäßen Eingabevorrichtung erkannt werden kann und darüber hinaus auch kontinuierlich, so dass die Erkennung der Betätigung zuverlässiger ist.
Des Weiteren kann das erfindungsgemäße Verfahren alternativ oder zusätzlich derart ausgestaltet sein, dass das erste Potential eine positive Polarität aufweist und das zweite Potential eine negative Polarität aufweist oder andersherum. Das hat den Vorteil, dass die Sensorelektroden jeweils mit einem deutlich von dem Referenzpotential, vorzugsweise dem Massepotential, unterscheidbaren Potential aufgeladen werden und somit die Eingabevorrichtung insgesamt störunanfälliger wird.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens entspricht das erste Potential der positiven Betriebsspannung der Eingabevorrichtung und das zweite Potential entspricht dem Bezugspotential, vorzugsweise dem Massepotential, der Eingabevorrichtung oder andersherum. Das hat den Vorteil, dass das Verfahren sich den von der Steuer- und Messeinrichtung verfügbaren Potentialen bedienen kann und dadurch das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Eingabevorrichtung insgesamt vereinfacht wird.
Die Erfindung wird nun anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele näher erläutert, insbesondere unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen.
Es zeigen:

1a in schematischer Darstellung ein erstes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Eingabevorrichtung,
1b in schematischer Darstellung einen Signalverlauf beim ersten Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Eingabevorrichtung ohne Betätigung,
1c in schematischer Darstellung einen Signalverlauf beim ersten Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Eingabevorrichtung bei Betätigung der ersten Sensorelektrode,
1d in schematischer Darstellung einen Signalverlauf beim ersten Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Eingabevorrichtung bei Betätigung der zweiten Sensorelektrode,
2a in schematischer Darstellung ein zweites Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Eingabevorrichtung,
2b in schematischer Darstellung einen Signalverlauf beim zweiten Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Eingabevorrichtung ohne Betätigung,
3 in schematischer Darstellung ein drittes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Eingabevorrichtung,
4 in schematischer Darstellung ein viertes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Eingabevorrichtung,
5 in schematischer Darstellung ein fünftes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Eingabevorrichtung,
6 in schematischer Darstellung ein sechstes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Eingabevorrichtung,
7 in schematischer Darstellung siebtes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Eingabevorrichtung, und
8 in schematischer Darstellung achtes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Eingabevorrichtung.

1a zeigt schematisch ein erstes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Eingabevorrichtung (1) mit einer kapazitiven Sensorvorrichtung (2). Die kapazitive Sensorvorrichtung (2) weist eine erste Sensorelektrode (3) und eine zweite Sensorelektrode (17) auf, die jeweils in Form eines leitfähigen flächigen Elements ausgebildet sind und mit der Umgebung jeweils eine Sensorkapazität (3', 17') bilden. Bei Annäherung eines kapazitiv wirksamen Eingabemittels (hier nicht dargestellt) verändert sich die jeweilige Sensorkapazität (3', 17').
Die erste Sensorelektrode (3) ist mit ihrem ersten Anschluss (23) über einen zweiten Widerstand (21) mit dem ersten Anschluss (10) der Steuer- und Messeinrichtung (9) elektrisch verbunden. Die zweite Sensorelektrode (17) ist mit ihrem zweiten Anschluss (29) über einen Vorwiderstand (20) mit dem zweiten Anschluss (11) der Steuer- und Messeinrichtung (9) elektrisch verbunden. Die zweite Sensorelektrode (17) weist ferner einen ersten Anschluss (24) der über den ersten Widerstand (6) mit dem ersten Anschluss (10) der Steuer- und Messeinrichtung (9) elektrisch verbunden ist. Dabei bildet sich ein erster elektrischer Knoten (22) zwischen dem ersten und dem zweiten Widerstand (6, 21) und dem ersten Anschluss (10) der Steuer- und Messeinrichtung (9) aus.
Erster und zweiter Widerstand (6, 21) weisen vorzugsweise einen Wert von 1 bis 100 kOhm, insbesondere 10 kOhm, auf. Der Vorwiderstand (20) weist vorzugsweise einen Wert von 0,1 bis 10 kOhm, insbesondere 1 kOhm, auf. Diese Werte gelten auch für die folgenden Ausführungsbeispiele für die entsprechenden Widerstände.
Die Steuer- und Messeinrichtung (9) überprüft kontinuierlich, ob in der Nähe von und/oder an einer der Sensorelektroden (3, 17) ein kapazitiv wirksames Eingabemittel vorhanden ist oder nicht. Aufgrund dieser Auswertung bzw. Abfrage der Sensorelektroden (3,17) schließt die Steuer- und Messeinrichtung (9) auf die Betätigung der Eingabevorrichtung (1). Dazu legt die Steuer- und Messeinrichtung (9) gemäß 1b in einem ersten Betriebszustand (12) an den ersten Anschluss (10) ein erstes positives Potential (14) und an den zweiten Anschluss (11) ein zweites negatives Potential (15) an. Infolgedessen wird die erste Sensorelektrode (3) bzw. dessen Sensorkapazität (3') im Wesentlichen auf das erste Potential (15) gemäß der Ladekurve am ersten Anschluss (23) der ersten Sensorelektrode (3) gemäß 1b geladen. Da die erste Sensorelektrode (3) und die zweite Sensorelektrode (17) über den ersten Widerstand (6) von einander entkoppelt sind, kann gleichzeitig die zweite Sensorelektrode (17) bzw. dessen Sensorkapazität (17') über den zweiten Anschluss (11) der Steuer- und Messeinrichtung (9) auf ein negatives zweites Potential (15) aufgeladen werden gemäß der Ladekurve am zweiten Anschluss (29) der zweiten Sensorelektrode (17).
In dem Ausführungsbeispiel gemäß 1b ist kein kapazitiv wirksames Eingabemittel in der Nähe von oder an einer der Sensorelektroden (3, 17), so dass die entsprechenden Sensorkapazitäten (3', 17') im Wesentlichen identisch sind. Das hat zur Folge, dass beide Sensorkapazitäten (3', 17') dieselbe Ladungsmenge aufnehmen können.
In diesem Ausführungsbeispiel wird die erste Sensorkapazität (3') im Wesentlichen auf das erste positive Potential (14) aufgeladen. Die zweite Sensorkapazität wird auf ein Potential aufgeladen, welches durch den Spannungsteiler von erstem Widerstand (6) und dem Vorwiderstand (20) bestimmt wird. Entsprechend wird in diesem Ausführungsbeispiel die zweite Sensorkapazität (17') nicht exakt auf das zweite negative Potential (15) aufgeladen, sondern auf ein drittes negatives Potential, dass beispielsweise lediglich um einige 100 mV von dem zweiten negativen Potential abweicht.
Im zweiten Betriebszustand (13) gemäß 1b sind der erste und zweite Anschluss (10, 11) der Steuer- und Messeinrichtung (9) in einen hochohmigen Eingangszustand versetzt. Entsprechend ist an dem ersten und zweiten Anschluss (10, 11) der Steuer- und Messeinrichtung (9) kein Potential angelegt. Aufgrund des hochohmigen Eingangszustandes des ersten und zweiten Anschlusses (10, 11) kommt es nun zu einem Ladungsausgleich der ersten und zweiten Sensorelektrode (3, 17) über den ersten Widerstand (6) sowie den Vorwiderstand (21). Bei dem Ladungsausgleich kommt es zu einem Ausgleich zwischen den zuvor in den Sensorkapazitäten (3', 17') der ersten und zweiten Sensorelektrode (3, 17) gespeicherten Ladungen. Da beide Sensorkapazitäten (3', 17') der ersten und zweiten Sensorelektrode (3, 17) im Wesentlichen gleich sind, werden diese gemäß den Entladungskurven in 1b für die Anschlüsse (23, 29) der ersten und zweiten Sensorelektrode (3, 17) entladen. Da in diesem Betriebszustand nach dem Ladungsausgleich die erste und zweite Sensorelektrode (3, 17) auf demselben Potential liegen, ist der Endzustand der Ladungsverläufe von dem ersten Anschluss (23) der ersten Sensorelektrode (3) und dem zweiten Anschluss (29) der zweiten Sensorelektrode (17) gemäß 1b identisch mit der Ladungsausgleichsspannung am ersten elektrischen Knoten. Dieser Zusammenhang gilt auch für die folgenden Ausführungsbeispiele.
Da die Ladungen der beiden Sensorkapazitäten (3', 17') bzw. die jeweils aufgeladenen Potentiale aufgrund des vorherigen Ladevorganges sich betragsmäßig, beispielsweise um einige 100 mV, unterscheiden und eine entgegengesetzte Polarität aufweisen, ist die am ersten elektrischen Knoten (22) aus dem Ladungsausgleich resultierende Spannung nicht null, sondern ist proportional zu oder entspricht der Potentialdifferenz zwischen der ersten und zweiten Sensorkapazität (3', 17'). Diese sogenannte Ladungsausgleichsspannung am ersten elektrischen Knoten (22) ist über den ersten Anschluss (1) der Steuer- und Messeinrichtung (9) messbar. Beispielsweise wird die Spannung am ersten elektrischen Knoten (22) über einen Analog-Digital-Wandler in der Steuer- und Messeinrichtung (9) im zweiten Betriebszustand und/oder im Anschluss daran gemessen. Da die gemessene Ladungsausgleichsspannung im Ausführungsbeispiel gemäß 1b für den unbetätigten Fall bekannt ist, erkennt die Steuer- und Messeinrichtung (9), dass keine Betätigung der Eingabevorrichtung (1) stattgefunden hat.
Die 1c stellt die Signalverläufe an den betreffenden Anschlüssen der Eingabevorrichtung (1) gemäß 1a für den Fall dar, dass ein kapazitiv wirksames Eingabemittel sich in der Nähe von und/oder an der ersten Sensorelektrode (3) befindet. Durch die Anwesenheit des kapazitiv wirksamen Eingabemittels an der ersten Sensorelektrode (3) ist die betreffende Sensorkapazität (3') vergrößert gegenüber der Sensorkapazität (17') der zweiten Sensorelektrode (17). Das hat zur Folge, dass die Sensorkapazität (3') der ersten Sensorelektrode (3) mehr Ladung aufnehmen kann als die Sensorkapazität (17') der zweiten Sensorelektrode (17).
Zur Erkennung der Betätigung der Eingabevorrichtung (1) legt die Steuer- und Messeinrichtung (9) gemäß 1c in einem ersten Betriebszustand (12) an den ersten Anschluss (10) ein erstes positives Potential (14) und an den zweiten Anschluss (11) ein zweites negatives Potential (15) an. Infolgedessen wird die erste Sensorelektrode (3) auf das erste Potential (15) gemäß der Ladekurve am ersten Anschluss (23) der ersten Sensorelektrode (3) gemäß 1c geladen. Da die erste Sensorelektrode (3) und die zweite Sensorelektrode (17) über den ersten Widerstand (6) von einander entkoppelt sind, kann gleichzeitig die zweite Sensorelektrode (17) über den zweiten Anschluss (11) der Steuer- und Messeinrichtung (9) auf ein negatives drittes Potential aufgeladen werden gemäß der Ladekurve am zweiten Anschluss (29) der zweiten Sensorelektrode (17).
Im zweiten Betriebszustand (13) gemäß 1c sind der erste und zweite Anschluss (10, 11) der Steuer- und Messeinrichtung (9) in einen hochohmigen Eingangszustand versetzt. Entsprechend ist an dem ersten und zweiten Anschluss (10, 11) der Steuer- und Messeinrichtung (9) kein Potential angelegt. Aufgrund des hochohmigen Eingangszustandes des ersten und zweiten Anschlusses (10, 11) kommt es nun zu einem Ladungsausgleich über den ersten Widerstand (6).
Bei dem Ladungsausgleich kommt es zu einem Ausgleich zwischen den zuvor in den Sensorkapazitäten (3', 17') der ersten und zweiten Sensorelektrode (3, 17) gespeicherten Ladungen. Da die erste Sensorkapazität (3') der ersten Sensorelektrode (3) größer ist als die zweite Sensorkapazität (17') der zweiten Sensorelektrode (17), werden die beiden Sensorkapazitäten (3', 17') gemäß den Entladungskurven in 1c an den jeweiligen Anschlüssen (22, 29) entladen. Die erste Sensorkapazität (3') entlädt sich dabei bis auf einen verbleibenden positiven Spannungswert. Die zweite Sensorkapazität (17') entlädt sich aufgrund des Ladungsunterschieds von dem ursprünglichen negativen Potential bis auf den verbleibenden positiven Spannungswert der ersten Sensorelektrode (3).
Da der erste Anschluss (23) der ersten Sensorelektrode (3) über den zweiten Widerstand (21) und der erste Anschluss (24) der zweiten Sensorelektrode (17) über den ersten Widerstand (6) mit dem ersten elektrischen Knoten (22) elektrisch verbunden ist, verbleibt am ersten elektrischen Knoten (22) eine positive Ladungsausgleichsspannung (hier nicht dargestellt). Diese positive Ladungsausgleichsspannung ist über den ersten Anschluss (10) der Steuer- und Messeinrichtung (9) messbar. Da die gemessene Ladungsausgleichsspannung im Ausführungsbeispiel gemäß 1c positiv und von der im unbetätigten Zustand Ladungsausgkeichsspannung unterscheidbar ist, erkennt die Steuer- und Messeinrichtung (9), dass eine Betätigung der Eingabevorrichtung (1) an der ersten Sensorelektrode (3) stattgefunden hat.
Die 1d stellt die Signalverläufe an den betreffenden Anschlüssen der Eingabevorrichtung (1) gemäß 1a für den Fall dar, dass ein kapazitiv wirksames Eingabemittel sich in der Nähe von und/oder an der zweiten Sensorelektrode (17) befindet. Durch die Anwesenheit des kapazitiv wirksamen Eingabemittels an der zweiten Sensorelektrode (17) ist die betreffende Sensorkapazität (17') vergrößert gegenüber der Sensorkapazität (3') der ersten Sensorelektrode (3). Das hat zur Folge, dass die Sensorkapazität (17') der zweiten Sensorelektrode (17) mehr Ladung aufnehmen kann als die Sensorkapazität (3') der ersten Sensorelektrode (3).
Zur Erkennung der Betätigung der Eingabevorrichtung (1) legt die Steuer- und Messeinrichtung (9) gemäß 1d in einem ersten Betriebszustand (12) an den ersten Anschluss (10) ein positives erstes Potential (14) und an den zweiten Anschluss (11) ein negatives zweites Potential (15) an. Infolgedessen wird die erste Sensorelektrode (3) auf das erste Potential (15) gemäß der Ladekurve am ersten Anschluss (23) der ersten Sensorelektrode (3) gemäß 1d geladen. Da die erste Sensorelektrode (3) und die zweite Sensorelektrode (17) über den ersten Widerstand (6) von einander entkoppelt sind, kann gleichzeitig die zweite Sensorelektrode (17) über den zweiten Anschluss (11) der Steuer- und Messeinrichtung (9) auf ein negatives zweites Potential (15) aufgeladen werden gemäß der Ladekurve am zweiten Anschluss (29) der zweiten Sensorelektrode (17).
Im zweiten Betriebszustand (13) gemäß 1d sind der erste und zweite Anschluss (10, 11) der Steuer- und Messeinrichtung (9) in einen hochohmigen Eingangszustand versetzt. Entsprechend ist an dem ersten und zweiten Anschluss (10, 11) der Steuer- und Messeinrichtung (9) kein Potential angelegt. Aufgrund des hochohmigen Eingangszustandes des ersten und zweiten Anschlusses (10, 11) kommt es nun zu einem Ladungsausgleich über den ersten Widerstand (6).
Bei dem Ladungsausgleich kommt es zu einem Ausgleich zwischen den zuvor in den Sensorkapazitäten (3', 17') der ersten und zweiten Sensorelektrode (3, 17) gespeicherten Ladungen. Da die zweite Sensorkapazität (17') der zweiten Sensorelektrode (17) größer ist als die erste Sensorkapazität (3') der ersten Sensorelektrode (3), werden die beiden Sensorkapazitäten (3', 17') gemäß den Entladungskurven in 1d an den jeweiligen Anschlüssen (22, 24) entladen. Die zweite Sensorkapazität (17') entlädt sich dabei bis auf einen verbleibenden negativen Spannungswert. Die erste Sensorkapazität (3') entlädt sich aufgrund des Ladungsunterschieds von dem ursprünglichen positiven Potential bis auf den verbleibenden negativen Spannungswert der zweiten Sensorelektrode (17). Da der erste Anschluss (23) der ersten Sensorelektrode (3) über den zweiten Widerstand (21) und der erste Anschluss (24) der zweiten Sensorelektrode (17) über den ersten Widerstand (6) mit dem ersten elektrischen Knoten (22) elektrisch verbunden ist, verbleibt am ersten elektrischen Knoten (22) eine negative Ladungsausgleichsspannung. Diese negative Ladungsausgleichsspannung ist über den ersten Anschluss (10) der Steuer- und Messeinrichtung (9) messbar. Da die gemessene Ladungsausgleichsspannung im Ausführungsbeispiel gemäß 1d negativ und von der im unbetätigten Zustand Ladungsausgkeichsspannung unterscheidbar ist, erkennt die zweiten ersten Sensorelektrode (17) stattgefunden hat.
Völlig analog hierzu könnte in den zuvor beschriebenen Ausführungsbeispielen auch das erste Potential (14) ein erster positiver Spannungswert sein und das zweite Potential (15) ein zweiter positiver Spannungswert sein, welcher kleiner als der erste Spannungswert ist. Die Betätigung der Sensorelektroden (3, 17) wäre anhand der jeweils resultierenden Ladungsausgleichspannung zu erkennen. Ohne Betätigung hätte die Ladungsausgleichspannung einen Wert zwischen dem ersten und zweiten Spannungswert. Bei Betätigung der ersten Sensorelektrode (3) hätte die Ladungsausgleichsspannung einen Wert zwischen dem ersten Spannungswert und dem Wert der Ladungsausgleichsspannung ohne Betätigung. Bei Betätigung der zweiten Sensorelektrode (17) hätte die Ladungsausgleichsspannung einen Wert zwischen dem zweiten Spannungswert und dem Wert der Ladungsausgleichsspannung ohne Betätigung.
Die 2a zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Eingabevorrichtung (1), wobei dieses Ausführungsbeispiel im Wesentlichen auf dem ersten Ausführungsbeispiel basiert. Im Gegensatz zum ersten Ausführungsbeispiel weist die zweite Sensorelektrode (17) lediglich einen ersten Anschluss (24) auf, über den die zweite Sensorelektrode (17) mit dem zweiten Anschluss (11) der Steuer- und Messeinrichtung (9) verbunden ist. Zwischen dem ersten Anschluss (11) der Steuer- und Messeinrichtung (9) und dem ersten Anschluss (24) der zweiten Sensorelektrode (17) ist ein Vorwiderstand (20) geschaltet, der üblicherweise einen Wert zwischen 0,1 bis 10 kOhm, vorzugsweise einen Wert von 1 kOhm, aufweist. Der erste Widerstand (6) ist mit seinem zweiten Anschluss (8) mit einem zweiten elektrischen Knoten (30) zwischen dem Vorwiderstand (20) und der Steuer- und Messeinrichtung (9) elektrisch verbunden. Der zweite Widerstand (21) ist in diesem Ausführungsbeispiel vorzugsweise ebenfalls als Vorwiderstand ausgeführt und weist ebenfalls einen Wert zwischen 0,1 bis 10 kOhm, vorzugsweise einen Wert von 1 kOhm, auf. Vorzugsweise kann auch eine zusätzliche Referenzkapazität an dem ersten oder zweiten elektrischen Knoten (22, 30) vorgesehen sein (hier nicht dargestellt).
Die Erkennung einer Betätigung der Sensorelektroden (3, 17) der Eingabevorrichtung (1) erfolgt nach demselben Prinzip wie im ersten Ausführungsbeispiel, wobei im Unterschied zum ersten Ausführungsbeispiel nun aufgrund der Anordnung der Widerstände (6, 20, 21) die erste Sensorkapazität (3') im Wesentlichen auf das erste positive Potential (14) und die zweite Sensorkapazität (17') im Wesentlichen auf das zweite negative Potential aufgeladen wird. Sind das erste und zweite Potential (14, 15) betragsmäßig identisch aber mit unterschiedlicher Polarität wie in 2b gezeigt, so resultiert daraus bei dem entsprechenden Ladungsausgleich im unbetätigten Zustand eine Ladungsausgleichsspannung, welche im Wesentlichen null Volt entspricht. Alternative Potentiale zum Aufladen der ersten und zweiten Sensorkapazität, wie beispielsweise Betriebsspannung und Massepotential, sind in diesem Ausführungsbeispiel analog zum ersten Ausführungsbeispiel ebenfalls möglich.
Die 3 zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Eingabevorrichtung (1). Das dritte Ausführungsbeispiel basiert im Wesentlichen auf dem ersten Ausführungsbeispiel, wobei hier der zweite Widerstand (21) weggelassen wurde. Dadurch wird die erste Sensorelektrode (3) direkt von der Steuer- und Messeinrichtung (9) über dessen ersten Anschluss (10) geladen. Dadurch wird die Ladezeit für die erste Sensorelektrode (3) verkürzt, so dass diese schneller geladen werden kann oder bei unterschiedlichen Größen der Sensorelektroden die Ladezeiten angepasst werden können. Die zweite Sensorelektrode (17) wird nach demselben Prinzip wie im ersten Ausführungsbeispiel geladen.
Die Erkennung einer Betätigung der Sensorelektroden (3, 17) der Eingabevorrichtung (1) erfolgt nach demselben Prinzip wie im ersten Ausführungsbeispiel. Eine der Sensorelektroden (3, 17) wird beispielsweise mit einem positiven ersten Potential (14) und die andere Sensorelektrode (3, 17) mit einem zweiten negativen Potential geladen. Nach dem anschließenden Ladungsausgleich wird die am ersten elektrischen Knoten (22) verbleibende Ladungsausgleichsspannung ausgewertet. Ist in diesem Beispiel die Ladungsausgleichsspannung gleich dem Differenzpotential der Sensorkapazitäten (3', 17') im bekannten unbetätigten Zustand, so erkennt die Steuer- und Messeinrichtung (9), dass keine der Sensorelektroden (3, 17) betätigt wurde. Ist hingegen die Ladungsausgleichsspannung positiv und deutlich unterschiedlich zum oben genannten Differenzpotential, so erkennt die Steuer- und Messeinrichtung (9), dass die erste Sensorelektrode (3) betätigt wurde. Für den Fall, dass die Ladungsausgleichsspannung negativ ist, erkennt die Steuer- und Messeinrichtung (9), dass die zweite Sensorelektrode (17) betätigt wurde. Alternativ können auch zwei positive oder zwei negative Potentiale (14, 15) oder jeweils in Kombination mit dem Massepotential verwendet werden. Die Betätigung wird dann ebenfalls anhand der unterschiedlichen Ladungsausgleichsspannungen erkannt.
Die 4 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Eingabevorrichtung (1). Dieses vierte Ausführungsbeispiel basiert im Wesentlichen auf dem dritten Ausführungsbeispiel, wobei nun die erste Sensorelektrode (3) ebenfalls einen zweiten Anschluss (28) aufweist. Über diesen zweiten Anschluss (28) ist die erste Sensorelektrode (3) mit einem dritten Anschluss (18) der Steuer- und Messeinrichtung (9) verbunden. Dabei ist zwischen dem zweiten Anschluss (28) der ersten Sensorelektrode (3) und dem dritten Anschluss (18) der Steuer- und Messeinrichtung (9) ein Vorwiderstand (19) vorgesehen. Dieser Vorwiderstand dient (19) zum einen zur Störunterdrückung und beeinflusst zum anderen auch die Zeitkonstante beim Laden der ersten Sensorelektrode (3), da die erste Sensorelektrode (3) in diesem vierten Ausführungsbeispiel über den dritten Anschluss (18) der Steuer- und Messeinrichtung (9) aufgeladen wird.
Die Erkennung der Betätigung einer der Sensorelektroden (3, 17) der Eingabevorrichtung erfolgt nach demselben Prinzip wie beim ersten bzw. zweiten Ausführungsbeispiel. Die erste Sensorelektrode (3) wird über den dritten Anschluss (18) der Steuer- und Messeinrichtung (9) beispielsweise mit einem positiven ersten Potential (14) aufgeladen. Die zweite Sensorelektrode (17) wird über den zweiten Anschluss (11) der Steuer- und Messeinrichtung (9) mit einem zweiten negativen Potential aufgeladen. Nach dem anschließenden Ladungsausgleich wird die am ersten elektrischen Knoten (22) verbleibende Ladungsausgleichsspannung über den ersten Anschluss (10) der Steuer- und Messeinrichtung (9) ausgewertet. Ist in diesem Beispiel die Ladungsausgleichsspannung null Volt, so erkennt die Steuer- und Messeinrichtung (9), dass keine der Sensorelektroden (3, 17) betätigt wurde. Ist hingegen die Ladungsausgleichsspannung positiv, so erkennt die Steuer- und Messeinrichtung (9), dass die erste Sensorelektrode (3) betätigt wurde. Für den Fall, dass die Ladungsausgleichsspannung negativ ist, erkennt die Steuer- und Messeinrichtung (9), dass die zweite Sensorelektrode (17) betätigt wurde. Alternativ können auch zwei positive oder zwei negative Potentiale (14, 15) verwendet werden. Die Betätigung wird dann ebenfalls anhand der unterschiedlichen Ladungsausgleichsspannungen erkannt.
5 zeigt ein fünftes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Eingabevorrichtung (1), welches im Wesentlichen auf dem vierten Ausführungsbeispiel basiert. Die Eingabevorrichtung (1) gemäß 4 weist ferner einen zweiten Widerstand (21) zwischen dem ersten Anschluss (23) der ersten Sensorelektrode (3) und dem ersten elektrischen Knoten (22) auf. Durch den zweiten Widerstand (21) wird die erste Sensorelektrode (3) vom ersten elektrischen Knoten (22) entkoppelt. Des Weiteren weist die Eingabevorrichtung (1) eine zweite Referenzkapazität (27) am ersten elektrischen Knoten (22) auf.
Die Erkennung einer Betätigung von einer der Sensorelektroden (3, 17) der Eingabevorrichtung (1) erfolgt nach demselben Prinzip wie beim ersten bzw. zweiten Ausführungsbeispiel. Zur Abfrage der ersten Sensorelektrode (3) wird in einem dritten Betriebszustand beispielsweise ein erstes Potential (14) an den dritten Anschluss (18) der Steuer- und Messeinrichtung (9) gelegt, so dass die Sensorkapazität (3') der ersten Sensorelektrode (3) über den Vorwiderstand (19) aufgeladen wird. Gleichzeitig wird gemäß diesem Beispiel die zweite Referenzkapazität (27) über den ersten Anschluss (10) der Steuer- und Messeinrichtung sowie die zweite Sensorkapazität (17') der zweiten Sensorelektrode (17) über den zweiten Anschluss (11) der Steuer- und Messeinrichtung (9) auf ein zweites negatives Potential (15) geladen.
In einem anschließenden vierten Betriebszustand werden der zweite und dritte Anschluss (11, 18) der Steuer- und Messeinrichtung (9) in einen hochohmigen Eingangszustand versetzt. Der erste Anschluss (19) der Steuer- und Messeinrichtung (9) wird ebenfalls in den hochohmigen Eingangszustand versetzt und/oder vorzugsweise als Messeingang ausgeführt. Dadurch kommt es nun zu einem Ladungsausgleich am ersten elektrischen Knoten (22) zwischen der ersten und zweiten Sensorkapazität (3', 17') sowie der zweiten Referenzkapazität (27). Die sich am ersten elektrischen Knoten (22) einstellende Ladungsausgleichsspannung wird über den ersten Anschluss (10) der Steuer- und Messeinrichtung (9) gemessen. Wie in den vorherigen Ausführungsbeispielen auch ermittelt die Steuer- und Messeinrichtung (9) anhand des Wertes der Ladungsausgleichsspannung, ob eine Betätigung einer der Sensorelektroden (3, 17) erfolgt ist oder nicht. In diesem Beispiel wäre eine verbleibende positive Ladungsausgleichsspannung ein Indikator für die Betätigung der ersten Sensorelektrode (3). Alternativ kann die zweite Referenzkapazität (27) in diesem Ausführungsbeispiel weggelassen werden.
Da in diesem Beispiel die zweite Referenzkapazität (27) und die zweite Sensorkapazität (17') auf ein negatives Potential aufgeladen wurde und diese Kapazitäten insgesamt mehr Ladung aufgenommen haben als die erste Sensorkapazität (3'), wäre die sich am ersten elektrischen Knoten (22) einstellende Ladungsausgleichspannung in den Fällen der Nichtbetätigung beider Sensorelektroden (3, 17) oder der Betätigung der zweiten Sensorelektrode (17) stets negativ. Somit kann eindeutig eine Betätigung der ersten Sensorelektrode (3) von den übrigen Betätigungszuständen von der Steuer- und Messeinrichtung (9) unterschieden werden. Entsprechendes gilt, wenn lediglich die zweite Sensorelektrode (17) gegenüber der ersten Sensorelektrode (3) und der zweiten Referenzkapazität (27) auf ein unterscheidbares Potential aufgeladen wird. Dann ist ebenfalls die Betätigung der zweiten Sensorelektrode (17) von den übrigen Betätigungszuständen von der Steuer- und Messeinrichtung (9) unterscheidbar.
6 zeigt ein sechstes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Eingabevorrichtung (1). Dieses Ausführungsbeispiel entspricht im Wesentlichen dem fünften Ausführungsbeispiel, wobei die Eingabevorrichtung (1) um eine weitere Sensorelektrode (32) erweitert wurde. Die weitere Sensorelektrode (32) weist einen ersten Anschluss (33) und einen zweiten Anschluss (35) auf. Über einen weiteren Vorwiderstand (36) ist der zweite Anschluss (35) der weiteren Sensorelektrode (32) mit einem weiteren Anschluss (37) der Steuer- und Messeinrichtung (9) elektrisch verbunden. Wie in den vorherigen Ausführungsbeispielen auch weist der weitere Vorwiderstand (36) vorzugsweise einen Wert zwischen 0,1 bis 10 kOhm, insbesondere 1 kOhm, auf. Die weitere Sensorelektrode (32) ist mit ihrem ersten Anschluss (33) über einen weiteren Widerstand (34) mit dem ersten elektrischen Knoten (22) verbunden. Wie in den vorherigen Ausführungsbeispielen auch weist der weitere Widerstand (34) vorzugsweise einen Wert zwischen 1 bis 100 kOhm, insbesondere 10 kOhm, auf.
Das Ausführungsbeispiel gemäß 5 verdeutlicht, wie die Eingabevorrichtung (1) gemäß 4 durch weitere Sensorelektroden (32) erweitert werden kann. Der Betrieb der Eingabevorrichtung (1) ist dabei völlig analog zum fünften Ausführungsbeispiel. Die weitere Sensorelektrode (32) wird über den weiteren Vorwiderstand (36) von dem weiteren Anschluss (37) der Steuer- und Messeinrichtung (9) auf das jeweilige Potential geladen. Der anschließende Ladungsausgleich am ersten elektrischen Knoten (22) erfolgt entsprechend über den weiteren Widerstand (34).
7 zeigt ein siebtes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Eingabevorrichtung (1). Die erste und zweite Sensorelektrode (3,17) sind jeweils über einen Vorwiderstand (19, 20) mit einem Anschluss (18, 11) der Steuer- und Messeinrichtung (9) elektrisch verbunden. Die Vorwiderstände (19, 20) weisen vorzugsweise einen Wert von 0,1 bis 10 kOhm, insbesondere 4,7 kOhm, auf. Bei der ersten Sensorelektrode (3) ist der erste Vorwiderstand (19) zwischen dem ersten Anschluss (23) der ersten Sensorelektrode (3) und einem zweiten elektrischen Knoten (30) vorgesehen. Der zweite elektrische Knoten (30) ist dabei mit dem dritten Anschluss (18) der Steuer- und Messeinrichtung (9) verbunden. Bei der zweiten Sensorelektrode (17) ist der zweite Vorwiderstand (20) zwischen dem ersten Anschluss (24) der zweiten Sensorelektrode (17) und einem dritten elektrischen Knoten (31) vorgesehen. Der dritte elektrische Knoten (31) ist dabei mit dem zweiten Anschluss (11) der Steuer- und Messeinrichtung (9) verbunden.
Die Steuer- und Messeinrichtung (9) weist ferner einen ersten Anschluss (10) auf, an dem eine zweite Referenzkapazität (29) vorgesehen ist. Vorzugsweise weist die zweite Referenzkapazität einen Wert von 1 pF bis 150 pF auf, wobei dieser Wertebereich auch für die übrigen Ausführungsbeispiele, sofern zutreffend, analog gilt. Alternativ kann diese zweite Referenzkapazität (29) aber auch weggelassen werden. Des Weiteren ist der erste Anschluss (10) der Steuer- und Messeinrichtung (9) mit einem ersten elektrischen Knoten (22) verbunden. Der erste elektrische Knoten (22) ist über einen ersten Widerstand (6) mit dem dritten elektrischen Knoten (31) und über einen zweiten elektrischen Widerstand (21) mit dem zweiten elektrischen Knoten (30) elektrisch verbunden. Erster und zweiter Widerstand (6, 21) weisen vorzugsweise einen Wert von 1 bis 100 kOhm, insbesondere 4,7 kOhm, auf.
Zur Abfrage der ersten Sensorelektrode (3), ob diese durch ein kapazitiv wirksames Eingabemittel (hier nicht dargestellt) betätigt wurde, wird beispielsweise in einem dritten Betriebszustand an den dritten Anschluss (18) der Steuer- und Messeinrichtung (9) ein positives erstes Potential (14) und an den ersten und zweiten Anschluss (10 ,11) der Steuer- und Messeinrichtung (9) ein negatives zweites Potential (15) angelegt. Das hat zur Folge, dass die erste Sensorkapazität (3') zumindest teilweise auf das positive erste Potential (14) und die zweite Referenzkapazität (29) sowie die zweite Sensorkapazität (17') zumindest teilweise auf das zweite negative Potential (15) aufgeladen wird. In dem anschließenden vierten Betriebszustand werden der zweite und dritte Anschluss (11, 18) der Steuer- und Messeinrichtung (9) in einen hochohmigen Eingangszustand versetzt. Der erste Anschluss (10) der Steuer- und Messeinrichtung (9) wird ebenfalls in einen hochohmigen Eingangszustand und/oder als Messeingang ausgeführt. Das hat zur Folge, dass es nun zu einem Ladungsausgleich zwischen der ersten und zweiten Sensorelektrode (3, 17) sowie der zweiten Referenzkapazität (9) kommt.
Bei Betätigung der ersten Sensorelektrode (3) vergrößert sich dessen Sensorkapazität (3') durch die Anwesenheit des kapazitiv wirksamen Eingabemittels. Das hat zur Folge, dass die resultierende Ladungsausgleichsspannung am ersten elektrischen Knoten (22) gemäß dem vorgenannten Beispiel positiv ist oder, dass sich die resultierende Ladungsausgleichsspannung am ersten elektrischen Knoten (22) deutlich von dem zuvor aufgeladenen zweiten negativen Potential unterscheidet. Maßgeblich für die resultierende Ladungsausgleichsspannung ist, wie in den vorhergehenden Ausführungsbeispielen auch, das Verhältnis zwischen der Kapazität der abzufragenden Sensorelektrode (3) zu der oder den übrigen Sensorelektroden (17) und der optionalen zweiten Referenzkapazität (29). Entsprechend vergleicht die Steuer- und Messeinrichtung (9) die gemessene Ladungsausgleichsspannung mit Referenzwerten um zu entscheiden, ob die jeweils abgefragte Sensorelektrode (3, 17) betätigt wurde oder nicht.
8 zeigt ein achtes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Eingabevorrichtung (1), welches im Wesentlichen auf dem siebten Ausführungsbeispiel beruht. In diesem Ausführungsbeispiel weist die Eingabevorrichtung (1) eine weitere Sensorelektrode (32) auf, welche über den weiteren Vorwiderstand (36) mit einem weiteren Anschluss (37) der Steuer- und Messeinrichtung (9) verbunden ist. Auch dieser weitere Vorwiderstand (36) weist vorzugsweise einen Wert zwischen 0,1 und 10 kOhm, insbesondere 1 kOhm, auf. Zwischen dem weiteren Vorwiderstand (36) und dem weiteren Anschluss (37) der Steuer- und Messeinrichtung (9) ist ein dritter elektrischer Knoten (31) vorgesehen. Dieser dritte elektrische Knoten (31) ist über einen weiteren Widerstand (34) mit dem ersten elektrischen Knoten (22) elektrisch verbunden. Dieser weitere Widerstand (34) weist vorzugsweise einen Wert von 1 bis 100 kOhm, insbesondere 4,7 kOhm oder 10 kOhm, auf.
Dieses Ausführungsbeispiel gemäß 8 offenbart, wie die erfindungsgemäße Eingabevorrichtung (1) um weitere Sensorelektroden (32) erweitert werden kann. Die Eingabevorrichtung (1) wird völlig analog zum vorherigen Ausführungsbeispiel betrieben. Entsprechend wird die weitere Sensorelektrode (32) über den weiteren Anschluss (37) der Steuer- und Messeinrichtung (9) in dem dritten Betriebszustand auf das erste oder zweiten Potential (14, 15) geladen. Im vierten Betriebszustand erfolgt der Ladungsausgleich über den weiteren Widerstand (34) und die Steuer- und Messeinrichtung (9) kann die sich am ersten elektrischen Knoten (22) einstellende Ladungsausgleichsspannung auswerten.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 9823798 B2 [0002]

Claims

Eingabevorrichtung (1) für ein Kraftfahrzeug mit einer kapazitiven Sensorvorrichtung (2) mit einer ersten Sensorelektrode (3) zur Bildung einer ersten Sensorkapazität (3') bei Anwesenheit eines kapazitiv wirksamen Eingabemittels (4), mit einer Referenzkapazität (5), mit einem Widerstand (6), wobei der Widerstand (6) mit seinem ersten Anschluss (7) elektrisch mit der ersten Sensorelektrode und mit seinem zweiten Anschluss (8) elektrisch mit der Referenzkapazität (5) verbunden ist, mit einer Steuer- und Messeinrichtung (9) mit einem ersten Anschluss (10) der mit der ersten Sensorelektrode (3) elektrisch verbunden ist, so dass ein erster elektrischer Knoten (22) zwischen dem ersten Anschluss (10) der Steuer- und Messeinrichtung (9), dem ersten Anschluss (7) des Widerstands (6) und der ersten Sensorelektrode (3) gebildet ist, und mit einem zweiten Anschluss (11) der Steuer- und Messeinrichtung (9), der mit der Referenzkapazität (5) elektrisch verbunden ist, wobei die Steuer- und Messeinrichtung (9) derart ausgebildet ist, so dass in einem ersten Betriebszustand (12) der erste Anschluss (10) der Steuer- und Messeinrichtung (9) ein erstes elektrisches Potential (14) aufweist und der zweite Anschluss (11) der Steuer- und Messeinrichtung (9) ein zweites elektrisches Potential (15) aufweist und, dass in einem zweiten Betriebszustand (13) der erste Anschluss (10) der Steuer- und Messeinrichtung (9) als Messeingang ausgeführt ist, insbesondere dass der erste Anschluss (10) der Steuer- und Messeinrichtung (9) intern mit einem Analog-Digital-Wandler (16) verbunden ist, und der zweite Anschluss (10) der Steuer- und Messeinrichtung (9) einen hochohmigen Eingangszustand aufweist, wobei die Betätigung der ersten Sensorelektrode (3) anhand des Ladungsausgleichs zwischen der ersten Sensorelektrode (3) und der Referenzkapazität (5) im zweiten Betriebszustand (13) mittels der Steuer- und Messeinrichtung (9) erkennbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Referenzkapazität (5) eine zweite Sensorelektrode (17) zur Bildung einer zweiten Sensorkapazität bei Anwesenheit eines kapazitiv wirksamen Eingabemittels (4) ist und die Betätigung der zweiten Sensorelektrode (17) anhand des Ladungsausgleichs zwischen der ersten Sensorelektrode (3) und der zweiten Sensorelektrode (17) im zweiten Betriebszustand (13) mittels der Steuer- und Messeinrichtung (9) erkennbar ist.
Eingabevorrichtung (1) nach Anspruch 1, wobei die Steuer- und Messeinrichtung (9) derart ausgelegt ist, dass im ersten Betriebszustand (12) die erste Sensorelektrode (3) mit einem ersten Potential (14) mit einer ersten Polarität und/oder einem ersten Betrag und die zweite Sensorelektrode (17) mit einem zweiten Potential (15) mit einer zweiten Polarität und/oder einem zweiten Betrag, wobei der zweite Betrag vorzugsweise kleiner ist als der erste Betrag, aufladbar ist, so dass im zweiten Betriebszustand (13) die Betätigung der ersten oder zweiten Sensorelektrode (3, 17) anhand der Polarität und/oder des Betrages des Ladungsausgleichs voneinander unterscheidbar sind.
Eingabevorrichtung (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wonach die Steuer- und Messeinrichtung (9) einen dritten Anschluss (18) aufweist, welcher mit der ersten Sensorelektrode (3) verbunden ist, wobei die Steuer- und Messeinrichtung (9) derart ausgelegt ist, dass in dem ersten Betriebszustand (12) der dritte Anschluss (18) der Steuer- und Messeinrichtung (9) das erste elektrische Potential (14) aufweist und vorzugsweise der erste Anschluss (10) der Steuer- und Messeinrichtung (9) einen hochohmigen Eingangszustand aufweist und, dass in dem zweiten Betriebszustand (13) der dritte Anschluss (18) der Steuer- und Messeinrichtung (9) einen hochohmigen Eingangszustand aufweist.
Eingabevorrichtung (1) einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der zweite und/oder der dritte Anschluss (11, 18) der Steuer- und Messeinrichtung (9) ein konfigurierbarer Eingang oder Ausgang, vorzugsweise ein sogenannter GPIO-Port, eines Mikrocontrollers ist.
Eingabevorrichtung (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei zwischen der ersten Sensorelektrode (3) und dem dritten Anschluss (18) der Steuer- und Messeinrichtung (9) und/oder der zweiten Sensorelektrode (17) und dem zweiten Anschluss (11) der Steuer- und Messeinrichtung (9) ein Vorwiderstand (19, 20) vorgesehen ist.
Eingabevorrichtung (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei ein zweiter Widerstand (21) zwischen dem ersten elektrischen Knoten (22) und der ersten Sensorelektrode (3) vorgesehen ist.
Eingabevorrichtung (1) nach Anspruch 6, wobei eine zweite Referenzkapazität (23) am ersten Anschluss (10) der Steuer- und Messeinrichtung (9) vorgesehen ist und wobei die Steuer- und Messeinrichtung (9) derart ausgelegt ist, dass die zweite Referenzkapazität (27) und die erste oder zweite Elektrode (3, 4) in einem dritten Betriebszustand (25) mit einem ersten Potential (14) mit einer ersten Polarität und/oder einem ersten Betrag aufladbar ist und die jeweils andere Elektrode (3, 4) mit einem zweiten Potential (15) mit einer zweiten Polarität und/oder einem zweiten Betrag aufladbar ist und dass in einem vierten Betriebszustand (26) der erste Anschluss (10) der Steuer- und Messeinrichtung (9) als Messeingang ausgeführt ist, insbesondere dass der erste Anschluss (10) der Steuer- und Messeinrichtung (9) intern mit einem Analog-Digital-Wandler (16) verbunden ist, und der zweite und dritte Anschluss (10, 18) der Steuer- und Messeinrichtung (9) einen hochohmigen Eingangszustand aufweist, so dass anhand des Ladungsausgleichs zwischen der zweiten Referenzkapazität (27), der ersten oder zweiten Sensorelektrode (3, 4) und der jeweils anderen Sensorelektrode (3, 4) eine Betätigung einer der Sensorelektroden (3, 4), insbesondere der im dritten Betriebszustand mit dem zweiten Potential (15) aufgeladenen Sensorelektrode (3, 4), erkennbar ist.
Eingabevorrichtung (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die erste und/oder zweite Sensorelektrode (3, 17) einen ersten Anschluss (23, 24) aufweisen über den die erste und/oder zweite Sensorelektrode (3, 17) mit dem ersten elektrischen Knoten (22) und hierüber mit dem ersten Anschluss (10) der Steuer- und Messeinrichtung (9) elektrisch verbunden ist, wobei vorzugsweise zwischen dem ersten Anschluss (23) der ersten Sensorelektrode (3) und dem ersten elektrischen Knoten (22) der zweite Widerstand (21) vorgesehen ist, und die erste und/oder zweite Sensorelektrode (3,17) einen zweiten Anschluss (28, 29) aufweist über den die erste und/oder zweite Sensorelektrode (3, 17) mit dem zweiten bzw. dritten Anschluss (11, 18) der Steuer- und Messeinrichtung (9) elektrisch verbunden ist, wobei vorzugsweise der erste bzw. zweite Vorwiderstand (19, 20) zwischen dem zweiten Anschluss (28, 29) der ersten und/oder zweiten Sensorelektrode (3, 17) und dem zweiten bzw. dritten Anschluss (11, 18) der Steuer- und Messeinrichtung (9) vorgesehen ist.
Eingabevorrichtung (1) nach Anspruch 8, wobei zumindest eine weitere Sensorelektrode (32) vorgesehen ist, vorzugsweise eine Vielzahl von weiteren Sensorelektroden vorgesehen sind, mit einem ersten Anschluss (33), der über einen weiteren Widerstand (34) mit dem ersten elektrischen Knoten (22) elektrisch verbunden ist und mit einem zweiten Anschluss (35) der zumindest einen weiteren Sensorelektrode (32), der über einen weiteren Vorwiderstand (36) mit einem weiteren Anschluss (37) der Steuer- und Messeinrichtung (9) elektrisch verbunden ist, und die Steuer- und Messeinrichtung (9) derart ausgelegt ist, dass in dem dritten Betriebszustand (25) die zumindest eine weitere Sensorelektrode (32) auf das erste Potential (14) oder das zweite Potential (15) aufladbar ist und in dem vierten Betriebszustand (26) der weitere Anschluss (37) der Steuer- und Messeinrichtung (9) einen hochohmigen Eingangszustand aufweist, so dass anhand des Ladungsausgleichs zwischen der zweiten Referenzkapazität (27) und der Sensorelektroden (3, 4, 32) eine Betätigung einer der Sensorelektroden (3, 4, 32), insbesondere der im dritten Betriebszustand (25) mit dem zweiten Potential (15) aufgeladenen Sensorelektrode (3, 4, 32), erkennbar ist.
Eingabevorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1-7 wobei die erste und/oder zweite Sensorelektrode (3, 17) einen ersten Anschluss (23, 24) aufweisen über den die erste und/oder zweite Sensorelektrode (3, 17) mit dem ersten Anschluss (10) der Steuer- und Messeinrichtung (9) und mit dem zweiten bzw. dritten Anschluss (11, 18) der Steuer- und Messeinrichtung (9) elektrisch verbunden ist, wobei zwischen dem ersten Anschluss (23) der ersten Sensorelektrode (3) und dem dritten Anschluss (18) der Steuer- und Messeinrichtung (9) ein zweiter elektrischer Knoten (30) vorgesehen ist, der vorzugsweise über den zweiten Widerstand (21) mit dem ersten elektrischen Knoten (22) elektrisch verbunden ist und/oder zwischen dem ersten Anschluss (23) der zweiten Sensorelektrode (17) und dem zweiten Anschluss (11) der Steuer- und Messeinrichtung (9) ein dritter elektrischer Knoten (31) vorgesehen ist, der vorzugsweise über den ersten Widerstand (6) mit dem ersten elektrischen Knoten (22) elektrisch verbunden ist, wobei vorzugsweise der erste bzw. zweite Vorwiderstand (19, 20) zwischen dem ersten Anschluss (23, 24) der ersten und/oder zweiten Sensorelektrode (3, 17) und dem zweiten bzw. dritten elektrischen Knoten (30, 31) vorgesehen ist.
Eingabevorrichtung (1) nach Anspruch 10, wobei zumindest eine weitere Sensorelektrode (32) vorgesehen ist, vorzugsweise eine Vielzahl von weiteren Sensorelektroden vorgesehen sind, mit einem ersten Anschluss (33) über den die weitere Sensorelektrode (32) mit dem ersten Anschluss (10) der Steuer- und Messeinrichtung (9) und mit einem weiteren Anschluss (37) der Steuer- und Messeinrichtung (9) elektrisch verbunden ist, wobei zwischen dem ersten Anschluss (33) der weiteren Sensorelektrode (32) und dem weiteren Anschluss (37) der Steuer- und Messeinrichtung (9) ein weiterer elektrischer Knoten (38) vorgesehen ist, der vorzugsweise über einen weiteren Widerstand (34) mit dem ersten elektrischen Knoten (22) elektrisch verbunden ist, wobei vorzugsweise ein weiterer Vorwiderstand (36) zwischen dem ersten Anschluss (33) der weiteren Sensorelektrode (32) und dem weiteren elektrischen Knoten (38) vorgesehen ist, und die Steuer- und Messeinrichtung (9) derart ausgelegt ist, dass in dem dritten Betriebszustand (25) die zumindest eine weitere Sensorelektrode (32) auf das erste Potential (14) oder das zweite Potential (15) aufladbar ist und in dem vierten Betriebszustand (26) der weitere Anschluss (37) der Steuer- und Messeinrichtung (9) einen hochohmigen Eingangszustand aufweist, so dass anhand des Ladungsausgleichs zwischen der zweiten Referenzkapazität (27) und den Sensorelektroden (3, 4, 32) eine Betätigung einer der Sensorelektroden (3, 4, 32), insbesondere der im dritten Betriebszustand (25) mit dem zweiten Potential (15) aufgeladenen Sensorelektrode (3, 4, 32), erkennbar ist.
Verfahren zum Erkennen der Betätigung einer Sensorelektrode (3, 17, 32) einer Eingabevorrichtung (1) gemäß der Ansprüche 1-11 umfassend die folgenden Schritte: - Anlegen eines ersten Potentials (14) an den ersten Anschluss (10) der Steuer- und Messeinrichtung (9) und an den oder die Anschlüsse (10, 11, 37) der Steuer- und Messeinrichtung (9), die den Sensorelektroden (3, 17, 32) zugeordnet sind, welche zur Erkennung der Betätigung der Eingabevorrichtung (1) nicht ausgewertet werden, so dass diese Sensorelektroden (3, 17, 32) und vorzugsweise die zweite Referenzkapazität (27) zumindest zum Teil auf das erste Potential (14) aufgeladen werden, - Anlegen eines zweiten Potentials (15) an den Anschluss (10, 11, 37) der Steuer- und Messeinrichtung (9), der der Sensorelektrode (3, 17, 32) zugeordnet ist, welche zur Erkennung der Betätigung der Eingabevorrichtung (1) ausgewertet wird, so dass diese Sensorelektrode (3, 17, 32) zumindest zum Teil auf das zweite Potential (15) aufgeladen wird, wobei dieser Schritt vorzugsweise gleichzeitig mit dem vorherigen Schritt erfolgt, - Verbringen der Anschlüsse (10, 11, 37) der Steuer- und Messeinrichtung (9) in einen hochohmigen Eingangszustand, so dass es zu einem Ladungsausgleich zwischen den Sensorelektroden (3, 17, 32) und vorzugsweise der zweiten Referenzkapazität (27) kommt, - Messen der aus dem Ladungsausgleich resultierenden Spannung am ersten Anschluss (10) der Steuer- und Messeinrichtung (9) bzw. am ersten elektrischen Knoten (21) und Erkennen der Betätigung der auszuwertenden Sensorelektrode (3, 17, 32) durch Vergleich der aus dem Ladungsausgleich resultierenden Spannung mit Referenzwerten, wobei vorzugsweise das Messen gleichzeitig mit dem vorherigen Schritt erfolgt, so dass der zeitliche Verlauf des Ladungsausgleichs messbar ist.
Verfahren nach Anspruch 12, wobei alle Sensorelektroden (3, 17, 32) nacheinander und vorzugsweise kontinuierlich ausgewertet werden, um eine Betätigung der jeweiligen Sensorelektrode (3, 17, 32) zu erkennen.
Verfahren nach Anspruch 12 oder 13, wobei das erste Potential (14) eine positive Polarität und/oder einen ersten Betrag aufweist und das zweite Potential (15) eine negative Polarität und/oder einen zweiten Betrag aufweist oder andersherum.
Verfahren nach Anspruch 14, wobei das erste Potential (14) der positiven Betriebsspannung der Eingabevorrichtung (1) entspricht und das zweite Potential (15) dem Bezugspotential, vorzugsweise der Masse, der Eingabevorrichtung (1) entspricht oder andersherum.