DE102022118470A1

DE102022118470A1 - Verfahren zum Bestimmen einer manuellen Betätigung eines kapazitiven Sensorelements, Auswerteeinheit hierfür sowie Sensoreinrichtung

Info

Publication number: DE102022118470A1
Application number: DE102022118470.6A
Authority: DE
Inventors: Benjamin Dietz; Raphael Mack; Sascha Staude; Miklos Molnar
Original assignee: Valeo Schalter und Sensoren GmbH
Current assignee: Valeo Schalter und Sensoren GmbH
Priority date: 2022-07-25
Filing date: 2022-07-25
Publication date: 2024-01-25

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bestimmen einer manuellen Betätigung eines kapazitiven Sensorelements (2), wobei das kapazitive Sensorelement (2) auf eine erste elektrische Spannung eingestellt (11) wird und eine elektrische Referenzkapazität (3) auf eine zweite elektrische Spannung, welche von der ersten elektrischen Spannung unterschiedlich ist, eingestellt (12) wird, und in einem zweiten Schritt das kapazitive Sensorelement (2) mit der Referenzkapazität (3) elektrisch parallel gekoppelt (13) wird, um eine Koppelspannung (34) bereitzustellen, wobei das mit der Referenzkapazität (3) elektrisch parallel gekoppelte kapazitive Sensorelement (2) mit einer Auswerteeinheit (4) elektrisch gekoppelt (14) wird.Es wird vorgeschlagen, dass zeitdiskret durch Überabtastung der Koppelspannung (34) Abtastwerte ermittelt werden, wobei zumindest ein maximaler Abtastwert oder ein minimaler Abtastwert bestimmt wird, wobei die durch die Überabtastung ermittelten Abtastwerte mittels der Auswerteeinheit (4) ausgewertet werden, wobei das Auswerten zumindest ohne Berücksichtigung des maximalen der ermittelten Abtastwerte oder zumindest ohne Berücksichtigung des minimalen der ermittelten Abtastwerte erfolgt.

Description

Die Erfindung betrifft gemäß einem ersten Aspekt ein Verfahren zum Bestimmen einer manuellen Betätigung eines kapazitiven Sensorelements, wobei in einem ersten Schritt das kapazitive Sensorelement auf eine erste elektrische Spannung eingestellt wird und eine elektrische Referenzkapazität auf eine zweite elektrische Spannung, welche von der ersten elektrischen Spannung unterschiedlich ist, eingestellt wird, in einem zweiten Schritt das kapazitive Sensorelement mit der Referenzkapazität elektrisch parallel gekoppelt wird, um eine Koppelspannung bereitzustellen, wobei das mit der Referenzkapazität elektrisch parallel gekoppelte kapazitive Sensorelement mit einer Auswerteeinheit elektrisch gekoppelt wird. Weiterhin betrifft die Erfindung gemäß einem zweiten Aspekt ein Verfahren zum Bestimmen einer manuellen Betätigung von kapazitiven Sensorelementen einer wenigstens zwei Sensorelemente aufweisenden Sensoreinrichtung. Die Erfindung betrifft ferner ein Rechnerprogrammprodukt mit Programmcodemitteln. Darüber hinaus betrifft die Erfindung eine Auswerteeinheit zum Bestimmen einer manuellen Betätigung eines kapazitiven Sensorelements, wobei die Auswerteeinheit ausgebildet ist, in einem ersten Schritt das kapazitive Sensorelement auf eine erste elektrische Spannung einzustellen und eine elektrische Referenzkapazität auf eine zweite elektrische Spannung, welche von der ersten elektrischen Spannung unterschiedlich ist, einzustellen, und in einem zweiten Schritt das kapazitive Sensorelement mit der Referenzkapazität elektrisch parallel zu koppeln, um eine Koppelspannung bereitzustellen, wobei die Auswerteeinheit ferner ausgebildet ist, das mit der Referenzkapazität elektrisch parallel gekoppelte kapazitive Sensorelement mit einem Erfassungseingang der Auswerteeinheit elektrisch zu koppeln. Schließlich betrifft die Erfindung auch eine Sensoreinrichtung zum Bestimmen einer manuellen Betätigung, mit wenigstens einer Sensoreinheit und einer Auswerteeinheit, wobei die Sensoreinheit ein kapazitives Sensorelement, eine Referenzkapazität, eine erste Koppeleinheit zum steuerbaren elektrischen Koppeln des kapazitiven Sensorelements mit der Referenzkapazität, eine zweite Koppeleinheit zum steuerbaren elektrischen Koppeln des mit der Referenzkapazität elektrisch parallel gekoppelten kapazitiven Sensorelements mit der Auswerteeinheit aufweist.
Gattungsgemäße Verfahren, Rechnerprogrammprodukte, Auswerteeinheiten und Sensoreinrichtungen sind im Stand der Technik umfänglich bekannt, sodass es diesbezüglich eines druckschriftlichen Nachweises dem Grunde nach nicht bedarf. Sensoreinrichtungen der gattungsgemäßen Art, auch als kapazitive Berührungssensoren bezeichnet, sind Einrichtungen, die auf kapazitiver Basis eine manuelle Betätigung bestimmen können. Hierzu wird unter anderem ausgenutzt, dass ein kapazitives Sensorelement seine Kapazität abhängig von der Nähe zu einem menschlichen Körperteil, insbesondere einem Finger, ändert. Um die manuelle Betätigung bestimmen zu können, ist das kapazitive Sensorelement mit der Auswerteeinheit zumindest teilweise elektrisch gekoppelt, sodass durch geeignetes Auswerten ermittelt werden kann, ob eine manuelle Betätigung der Sensoreinrichtung beziehungsweise des kapazitiven Sensorelements vorliegt oder nicht. Sofern nicht anders ausgeführt, ist in der vorliegenden Offenbarung unter Bestimmen der manuellen Betätigung neben einer tatsächlich vorliegenden Berührung der Sensoreinrichtung beziehungsweise des kapazitiven Sensorelements auch eine Annäherung zu verstehen, bei der nicht zwingend eine tatsächliche manuelle Berührung stattzufinden braucht. Aufgrund der Nähe kann jedoch mittels der Auswerteeinheit eine entsprechende Betätigung bestimmt beziehungsweise ermittelt werden. Eine solche Annäherung eines Körperteils eines Menschen kann gemäß einer Spezifikation oder Konfiguration der Sensoreinrichtung beziehungsweise der Auswerteeinheit als manuelle Betätigung bestimmt sein. Beispielsweise kann eine Betätigung bereits bei einer Entfernung vom kapazitiven Sensorelement von wenigen Millimetern, beispielsweise weniger als 5 mm, oder beispielsweise weniger als 1 mm, ermittelt werden. Dem Grunde nach kann jedoch auch vorgesehen sein, dass nur eine unmittelbare Berührung des kapazitiven Sensorelements als manuelle Betätigung bestimmt wird.
Eine gattungsgemäße Sensorvorrichtung sowie ein gattungsgemäßes Verfahren hierfür s sind zum Beispiel aus der US 9,823,798 B2 bekannt. Der Offenbarungsgehalt dieses Dokuments soll als von dieser Offenbarung umfasst gelten. Weiterhin offenbart die US 8,913,033 B2 eine kapazitive Berührungssensorschaltung. Auch die Offenbarung dieser Druckschrift soll als von dieser Offenbarung umfasst gelten.
Auch wenn sich der vorgenannte Stand der Technik bewährt hat, verbleibt dennoch Verbesserungsbedarf. Der vermehrte Einsatz von Sensoreinrichtungen mit kapazitiven Sensorelementen lässt es wünschenswert erscheinen, das Bestimmen der manuellen Betätigung möglichst schnell und zuverlässig realisieren zu können. Dabei hat sich gezeigt, dass häufig eine nicht unbeachtliche Mehrzahl von wiederholten Durchführungen des Bestimmens der manuellen Betätigung erforderlich ist, um unter Nutzung statistischer Methoden mit möglichst großer Zuverlässigkeit die manuelle Betätigung bestimmen zu können. Hierdurch ist jedoch eine Geschwindigkeit in Bezug auf die Erfassung begrenzt. Für das zuverlässige Bestimmen der manuellen Betätigung sind daher häufig mehrere Zyklen des Bestimmens wiederholt durchzuführen, um eine ausreichende Zuverlässigkeit bei der Bestimmung der manuellen Betätigung erreichen zu können. Dies erfordert einen entsprechenden Zeitaufwand und steht Anwendungen entgegen, die eine möglichst schnelle Reaktion erfordern.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Zuverlässigkeit beim Bestimmen der manuellen Betätigung zu verbessern.
Als Lösung werden mit der Erfindung zwei Verfahren, ein Rechnerprogrammprodukt, eine Auswerteeinheit sowie eine Sensoreinrichtung gemäß den unabhängigen Ansprüchen vorgeschlagen.
Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich durch Merkmale der abhängigen Ansprüche.
In Bezug auf ein gattungsgemäßes Verfahren wird mit der Erfindung in Bezug auf den ersten Aspekt insbesondere vorgeschlagen, dass zeitdiskret durch Überabtastung der Koppelspannung mittels der Auswerteeinheit Abtastwerte ermittelt werden, wobei zumindest wenigstens ein maximaler Abtastwert oder wenigstens ein minimaler Abtastwert bestimmt wird, wobei die durch die Überabtastung ermittelten Abtastwerte mittels der Auswerteeinheit ausgewertet werden, um die manuelle Betätigung des kapazitiven Sensorelements zu bestimmen, wobei das Auswerten zumindest ohne Berücksichtigung des wenigstens einen maximalen der ermittelten Abtastwerte oder zumindest ohne Berücksichtigung des wenigstens einen minimalen der ermittelten Abtastwerte erfolgt.
In Bezug auf ein gattungsgemäßes Verfahren wird mit der Erfindung in Bezug auf den zweiten Aspekt insbesondere vorgeschlagen, dass für jedes der wenigstens zwei Sensorelemente individuell ein Verfahren gemäß dem ersten Aspekt mittels einer Auswerteeinheit durchgeführt wird.
In Bezug auf ein gattungsgemäßes Rechnerprogrammprodukt wird vorgeschlagen, dass die Programmcodemittel insbesondere in einem rechnerlesbaren Medium gespeichert sind, um das Verfahren zum Bestimmen einer manuellen Betätigung des kapazitiven Sensorelements gemäß der Erfindung durchzuführen, wenn das Rechnerprogrammprodukt auf einer Rechnereinheit einer Auswerteeinheit abgearbeitet wird.
In Bezug auf eine gattungsgemäße Auswerteeinheit wird mit der Erfindung insbesondere vorgeschlagen, dass die Auswerteeinheit weiterhin ausgebildet ist, zeitdiskret durch Überabtastung der Koppelspannung Abtastwerte zu ermitteln, um zumindest wenigstens einen maximalen Abtastwert oder wenigstens einen minimalen Abtastwert zu bestimmen, die durch die Überabtastung ermittelten Abtastwerte auszuwerten, um die manuelle Betätigung des kapazitiven Sensorelements zu bestimmen, wobei das Auswerten zumindest ohne Berücksichtigung des wenigstens einen maximalen der ermittelten Abtastwerte oder zumindest ohne Berücksichtigung des wenigstens einen minimalen der ermittelten Abtastwerte erfolgt.
In Bezug auf eine gattungsgemäße Sensoreinrichtung wird mit der Erfindung insbesondere vorgeschlagen, dass die Auswerteeinheit gemäß der Erfindung ausgebildet ist.
Die Erfindung basiert unter anderem auf dem Gedanken, die Zuverlässigkeit des Bestimmens der manuellen Betätigung dadurch zu verbessern, dass die jeweilige Koppelspannung im Rahmen einer Überabtastung mehrmals abgetastet wird, um entsprechende Abtastwerte bereitzustellen, sodass beispielsweise Störungen oder dergleichen im Rahmen der Auswertung der Abtastwerte für die zuverlässige Bestimmung der manuellen Betätigung berücksichtigt werden können. In diesem Zusammenhang können im Rahmen der Überabtastung mehrere Abtastwerte für eine jeweilige Koppelspannung ermittelt werden. Durch die Überabtastung (englisch: Oversampling) kann mittels geringem Aufwand und mit vergleichsweise großer Geschwindigkeit die Bereitstellung von zusätzlichen Abtastwerten erreicht werden. Die Abtastwerte können dann mittels der Auswerteeinheit insbesondere im Rahmen einer digitalen Datenverarbeitung ausgewertet werden, um das manuelle Betätigen bestimmen zu können. Das Abtasten kann zum Beispiel mittels einer geeigneten elektronischen Analogschaltung als Hardwareschaltung und/der mittels eines Analog-Digital-Wandlers durchgeführt werden. Die Analogschaltung beziehungsweise der Analog-Digital-Wandler kann von der Auswerteeinheit zumindest teilweise umfasst sein.
Im Rahmen der Auswertung, um die Zuverlässigkeit weiter zu verbessern, ist ferner vorgesehen, dass das Auswerten zumindest ohne Berücksichtigung des wenigstens einen maximalen der ermittelten Abtastwerte oder zumindest ohne Berücksichtigung des wenigstens einen minimalen der ermittelten Abtastwerte erfolgt. Natürlich kann auch vorgesehen sein, dass das Auswerten ohne Berücksichtigung des wenigstens einen minimalen der ermittelten Abtastwerte und ohne Berücksichtigung des wenigstens einen minimalen der ermittelten Abtastwerte erfolgt. Dadurch kann erreicht werden, dass im Rahmen des Abtastens unter Störungseinwirkung erhaltene Abtastwerte, die besonders stark vom tatsächlichen, wirklichen Wert der Koppelspannung abweichen, für die Auswertung nicht berücksichtigt werden, wodurch das Auswerten besonders zuverlässig erfolgen kann. Es hat sich nämlich gezeigt, dass nicht nur aber auch beim Überabtasten Abtastwerte nach Art von Ausreißern auftreten können, die die Genauigkeit und die Zuverlässigkeit des Ermittelns der Koppelspannung für das Bestimmen der manuellen Betätigung beeinträchtigen oder sogar stören können. Durch die vorgenannte Filtermethode kann dies reduziert werden. Die Überabtastung kann vorsehen, dass wenigstens zwei Abtastwerte für eine jeweilige Koppelspannung ermittelt werden. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass deutlich mehr Abtastwerte ermittelt werden, beispielsweise acht Abtastwerte, neun Abtastwerte, zehn Abtastwerte oder sogar noch mehr Abtastwerte. Als besonders vorteilhaft für die bestimmungsgemäße Anwendung hat es sich gezeigt, wenn die Überabtastung etwa acht bis zehn Abtastwerte umfasst. Dadurch kann die Verarbeitungsgeschwindigkeit in Bezug auf das Auswerten im Wesentlichen beibehalten werden, sodass das Auswerten ohne signifikanten Zeitverzug zuverlässiger erfolgen kann.
Dem Grunde nach kann natürlich vorgesehen sein, dass genau ein maximaler und/oder genau ein minimaler Abtastwert für die Auswertung außer Betracht bleiben. Es kann aber auch vorgesehen sein, dass mehrere maximale und/oder minimale Abtastwerte für die Auswertung außer Betracht bleiben, beispielsweise zwei maximale Abtastwerte oder zwei minimale Abtastwerte oder dergleichen. Dabei braucht es nicht auf den Wert des Abtastwerts als solchen anzukommen. Es kann auch vorgesehen sein, dass, wenn zwei Abtastwerte im Wesentlichen den gleichen Wert aufweisen, beide Abtastwerte für das Auswerten außer Betracht bleiben. Dies kann sowohl für minimale als auch für maximale Abtastwerte vorgesehen sein.
Die Überabtastung ist eine spezielle Form der Abtastung. Bei einer Überabtastung wird ein abzutastendes Signal, hier die Koppelspannung, mit einer höheren Abtastrate abgetastet, als für die Darstellung einer Signalbandbreite dem Grunde nach erforderlich wäre. Im vorliegenden Fall kann die Überabtastung mittels eines Analog-Digital-Wandlers realisiert sein, der zumindest teilweise von der Auswerteeinheit umfasst sein kann.
Die erste und die zweite elektrische Spannung können elektrische Spannungen sein, die durch eine Versorgungsspannung für die Auswerteeinheit bereitgestellt sind. Beispielsweise kann die erste elektrische Spannung in Bezug auf ein Bezugspotential der Versorgungsspannung 0 V betragen, beziehungsweise einem negativen elektrischen Potential der Versorgungsspannung entsprechen, wohingegen die zweite elektrische Spannung einem hiervon abweichenden positiven elektrischen Potential der Versorgungsspannung entsprechen kann. Es brauchen in diesem Fall also keine separaten Spannungen als erste und zweite elektrische Spannung bereitgestellt zu werden. Je nach Bedarf kann jedoch auch vorgesehen sein, dass die erste und die zweite elektrische Spannung hiervon abweichend elektrische Spannungen sind, die nicht elektrisch miteinander gekoppelt sind. Beim Einstellen der ersten und zweiten elektrischen Spannungen brauchen die Referenzkapazität und das kapazitive Sensorelement nicht miteinander elektrisch verbunden sein, sodass eine potentialfreie Einstellung der elektrischen Spannungen erreicht werden kann. Darüber hinaus kann jedoch auch vorgesehen sein, dass die Referenzkapazität und das kapazitive Sensorelement gemeinsam mit dem Bezugspotential der Versorgungsspannung elektrisch verbunden sind. Das elektrische Koppeln kann mittels elektrischer Schaltelemente realisiert sein, die beispielsweise Transistoren, Thyristoren und/oder dergleichen aufweisen können.
Das elektrische Schaltelement kann zumeist wenigstens ein elektronisches Schaltelement aufweisen, insbesondere einen Transistor, einen Thyristor, oder dergleichen. Der Transistor kann beispielsweise ein bipolarer Transistor, aber auch ein Feldeffekttransistor, insbesondere ein Metaloxide-Semiconductor-Field-Effect-Transistor (MOSFET), ein Insulated-Gate-Bipolar-Transistor (IGBT) oder dergleichen sein. Dem Grunde nach kann als elektronisches Schaltelement aber auch eine Thyristoranordnung, insbesondere ein GTO oder dergleichen zum Einsatz kommen.
Das reversible Herstellen des elektrischen Koppelns kann mittels einer Koppeleinheit realisiert werden, die ein oder mehrere Schaltelemente aufweisen kann. Die Schaltelemente sind steuerbar ausgebildet und können durch eine Steuereinheit, die durch die Auswerteeinheit bereitgestellt sein kann, hinsichtlich ihres Schaltzustands gesteuert werden. Zu diesem Zweck ist ein jeweiliger Steueranschluss eines Schaltelements elektrisch mit der Steuereinheit gekoppelt. Die Koppeleinheit kann neben wenigstens einem Schaltelement auch weitere elektronische Bauteile umfassen, beispielsweise einen oder mehrere elektrische Widerstände, einen oder mehrere elektrische Kondensatoren und/oder dergleichen.
Das Schaltelement, kann insbesondere als Halbleiterschaltelement ausgebildet sein, beispielsweise einen Transistor, insbesondere einen Feldeffekttransistor, vorzugsweise einen Metalloxide-Field-Effect-Transistor (MOSFET), einen Insulated-Gate-Bipolar-Transistor (IGBT), aber auch einen Gate-Turn-Off-Thyristor (GTO) und/oder dergleichen oder jeglicher anderen Art von Schaltelementen aufweisen. Diese Schaltelemente sind vorzugsweise in die Auswerteeinheit integriert angeordnet. Sie können aber auch zumindest teilweise als externe Bauteile vorgesehen sein.
Zur Bereitstellung der gewünschten Schaltfunktionalität durch das Schaltelement werden die Halbleiterschaltelemente im Schaltbetrieb betrieben. In Bezug auf ein Halbleiterschaltelement unter Nutzung eines Transistors bedeutet der Schaltbetrieb, dass in einem eingeschalteten Schaltzustand zwischen den eine Schaltstrecke bildenden Anschlüssen des Transistors ein sehr kleiner elektrischer Widerstand bereitgestellt wird, sodass ein hoher Stromfluss bei sehr kleiner Restspannung möglich ist. In einem ausgeschalteten Schaltzustand ist hingegen die Schaltstrecke des Transistors hochohmig, das heißt, sie stellt einen hohen elektrischen Widerstand bereit, sodass auch bei hoher, an der Schaltstrecke anliegender elektrischer Spannung im Wesentlichen kein oder nur ein sehr geringer, insbesondere vernachlässigbarer, Stromfluss vorliegt. Hiervon unterscheidet sich ein Linearbetrieb bei Transistoren.
Die Schaltelemente sind vorzugsweise an wenigstens eine Steuereinheit angeschlossen, die für die Schaltelemente entsprechende Steuersignale bereitstellt, sodass die Schaltelemente den gewünschten Schaltzustand einnehmen. Vorzugsweise ist die Steuereinheit zumindest teilweise in die Auswerteeinheit integriert ausgebildet. Darüber hinaus kann die Auswerteeinheit, insbesondere die Steuereinheit, eine Kommunikationsschnittstelle aufweisen, über die sie mit einer übergeordneten Steuerung, beispielsweise einer Fahrzeugsteuerung, in Kommunikationsverbindung steht.
Das kapazitive Sensorelement kann durch eine oder mehrere elektrisch leitfähige Flächen bereitgestellt sein, die eine vorgegebene beziehungsweise gewünschte Kontur aufweisen. Diese Fläche des Sensorelements ist vorzugsweise im Bereich einer Betätigungsoberfläche der Sensoreinrichtung angeordnet, sodass sie manuell erreicht werden kann. Es kann vorgesehen sein, dass die Betätigungsoberfläche zugleich auch die Oberfläche der Sensoreinrichtung bereitstellt. Es kann aber auch vorgesehen sein, dass die Fläche des Sensorelements mit einer elektrisch isolierenden Beschichtung versehen ist, sodass eine unmittelbare Berührung des kapazitiven Sensorelements nicht möglich ist. Die Fläche beziehungsweise die Kontaktfläche des kapazitiven Sensorelements kann zum Beispiel aus einem elektrisch leitfähigen Werkstoff wie Kupfer, Aluminium, Legierungen hiervon und/oder dergleichen gebildet sein. Dem Grunde nach kann jedoch auch ein elektrisch leitfähiger Kunststoff, ein Verbundwerkstoff mit elektrisch leitfähigen Eigenschaften und/oder dergleichen vorgesehen sein.
Die Referenzkapazität ist vorzugsweise durch ein elektronisches Bauteil nach Art eines elektronischen Kondensators gebildet. In der Regel ist ein Kapazitätswert der Referenzkapazität vergleichsweise klein, beispielsweise im Bereich von wenigen pF, insbesondere weniger als etwa 15 pF, besonders bevorzugt weniger als etwa 10 pF, besonders bevorzugt weniger als etwa 8 pF. Dem Grunde nach kann die Referenzkapazität jedoch auch integral mit einem anderen elektronischen Bauteil zusammen ausgebildet sein, beispielsweise wenn die Auswerteeinheit zumindest teilweise durch eine integrierte Schaltung bereitgestellt ist oder dergleichen. Ist die Auswerteeinheit zumindest teilweise als integrierte Schaltung bereitgestellt, kann die Referenzkapazität durch die Auswerteeinheit selbst bereitgestellt sein.
Die Auswerteeinheit ist vorzugsweise eine elektronische Steuerung, beispielsweise nach Art einer Hardwareschaltung, einer programmgesteuerten Rechnereinheit und/oder dergleichen. Die Auswerteeinheit weist vorzugsweise ein einziges Gehäuse auf, welches entsprechende Anschlusskontakte bereitstellt. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass auch eine oder mehrere der Koppeleinheiten zumindest teilweise durch die Auswerteeinheit bereitgestellt sind. Die Auswerteeinheit kann in diesem Fall zumindest teilweise auch dazu dienen, die jeweiligen elektrischen Verbindungen bereitzustellen.
Die Auswerteeinheit weist ferner den Erfassungseingang auf, der dazu dient, die Koppelspannung zu erfassen. Zu diesem Zweck ist der Erfassungseingang vorzugsweise über ein Schaltelement abhängig von dessen Schaltzustand mit dem mit der Referenzkapazität elektrisch parallel gekoppelten kapazitiven Sensorelement elektrisch koppelbar. Diese Funktionalität kann mittels der Koppeleinheit realisiert sein. Dadurch kann erreicht werden, dass die parasitäre Kapazität des Erfassungseingangs nicht permanent auf die Referenzkapazität und/oder das kapazitive Sensorelement einwirkt. Zugleich kann damit auch gesteuert werden, wann die Auswerteeinheit die Koppelspannung erfasst und auswertet, um die manuelle Betätigung des kapazitiven Sensorelements zu bestimmen. Diese Elemente können sowohl intern als auch extern in Bezug auf die Auswerteeinheit vorgesehen sein. Bei einer externen Anordnung weist die Auswerteeinheit entsprechende Kontaktanschlüsse auf, die mit den entsprechenden Elementen koppelbar sind. Beispielsweise kann der Erfassungseingang ein Anschlusskontakt der Auswerteeinheit an deren Gehäuse sein. Der Erfassungseingang kann aber auch lediglich innerhalb der Auswerteeinheit vorgesehen sein.
Die Auswerteeinheit kann beispielsweise zum Erfassen der Koppelspannung einen oder mehrere Analog-Digital-Wandler aufweisen. Beispielsweise kann ein Eingang des Analog-Digital-Wandlers mit dem Erfassungseingang elektrisch verbunden sein. Der Analog-Digital-Wandler kann mit einer Auswerteschaltung oder einer die Auswertung zumindest teilweise realisierenden Rechnereinheit gekoppelt sein.
Das Einstellen der ersten und zweiten elektrischen Spannung an der Referenzkapazität und dem kapazitiven Sensorelement kann dadurch erreicht werden, dass die Referenzkapazität und das kapazitive Sensorelement über geeignet verschaltete Schaltelemente beziehungsweise eine entsprechende Koppeleinheit mit den entsprechenden Spannungen gekoppelt werden können. Eine der beiden elektrischen Spannungen kann zum Beispiel 0 V sein, das heißt, dass das kapazitive Sensorelement beziehungsweise die Referenzkapazität mittels des elektrischen Schaltelements beziehungsweise der Koppeleinheit kurzgeschlossen wird, sodass der entladene Zustand der jeweiligen Kapazität erreicht werden kann. Die jeweils andere elektrische Spannung kann zum Beispiel eine Betriebsspannung der Auswerteeinheit sein. In diesem Fall kann die jeweils andere Kapazität über jeweilige Schaltelemente beziehungsweise die Koppeleinheit elektrisch mit der Betriebsspannung gekoppelt werden, sodass sie auf diese Spannung aufgeladen wird. Dadurch weisen am Ende des ersten Schritts das kapazitive Sensorelement und die elektrische Referenzkapazität die vorgegebenen voneinander unterschiedlichen elektrischen Spannungen auf.
Gemäß dem zweiten Aspekt kann bei mehreren Sensorelementen das Verfahren des ersten Aspekts individuell für jedes der Sensorelemente durchgeführt werden. Das heißt, die wenigstens zwei Sensorelemente brauchen nicht identisch behandelt zu werden. Sie können unabhängig voneinander behandelt werden. Es kann vorgesehen sein, dass für jedes der wenigstens zwei Sensorelemente oder auch für Gruppen von Sensorelementen das Verfahren des ersten Aspekts individuell, insbesondere unabhängig, durchgeführt wird. Für die Sensorelemente beziehungsweise Gruppen von Sensorelementen können somit voneinander unterschiedliche Einstellungen vorgesehen sein, beispielsweise eine unterschiedliche Überabtastung und/oder dergleichen. Damit kann eine sehr flexible Anpassung erreicht werden.
Es wird ferner vorgeschlagen, sowohl das elektrische Koppeln zwischen dem kapazitiven Sensorelement und der Referenzkapazität als auch das elektrische Koppeln mit der Auswerteeinheit unterbrochen wird, nach dem Unterbrechen der vorgenannte erste Schritt und der vorgenannte zweite Schritt wiederholt werden, und dann mittels der Auswerteeinheit die Koppelspannung erfasst und die manuelle Betätigung des kapazitiven Sensorelements bestimmt werden. Diese Weiterbildung basiert unter anderem auf dem weiteren Gedanken, dass das elektrische Koppeln des mit der Referenzkapazität elektrisch parallel gekoppelten kapazitiven Sensorelements mit dem Erfassungseingang der Auswerteeinheit zu einer Verfälschung der Koppelspannung, und damit auch in Bezug auf das Bestimmen der manuellen Betätigung führen kann. Der Erfassungseingang kann eine nicht zu vernachlässigende elektrische Kapazität bereitstellen, die, sobald sie mit dem mit der Referenzkapazität elektrisch parallel gekoppelten kapazitiven Sensorelement elektrisch gekoppelt beziehungsweise verbunden wird, einen weiteren Ladungsausgleich zwischen diesen Kapazitäten zu Folge haben kann, der die Koppelspannung teilweise signifikant beeinflussen kann. Dabei ist zu bedenken, dass diese parasitäre Kapazität des Erfassungseingangs unter Umständen eine sich zumindest teilweise zufällig einstellende Spannung aufweisen kann, die von der Koppelspannung deutlich abweichen kann. Besonders in diesem Fall kann, zumal die parasitäre Kapazität des Erfassungseingangs in der Regel nicht vernachlässigbar ist, eine signifikante Verfälschung in Bezug auf die Koppelspannung und deren Erfassen sowie dem Bestimmen der manuellen Betätigung auftreten. Auch dies kann sich auf die Zuverlässigkeit des Vorgangs des Bestimmens der manuellen Betätigung auswirken. Ein Zyklus kann zum Beispiel dadurch bestimmt sein, dass die Verfahrensführung in dem Zyklus mit dem ersten Schritt beginnt und mit dem Erfassen und/oder Auswerten der Koppelspannung endet, um die manuelle Betätigung des kapazitiven Sensorelements zu bestimmen.
Hier kann zumindest teilweise Abhilfe geschaffen werden. Die Erfindung sieht nämlich vor, dass in einem zweistufigen Verfahrensablauf die parasitäre Kapazität des Erfassungseingangs durch den ersten Kopplungsvorgang zunächst auf einen Spannungswert eingestellt wird, der einem Spannungswert der ursprünglich vor dem Herstellen der elektrischen Kopplung anstehenden Koppelspannung nahekommt. Danach wird dann eine Unterbrechung des elektrischen Koppelns aller Kapazitäten herbeigeführt wird und der erste und der zweite Schritt erneut ausgeführt. Erst dann wird die nunmehr erfasste Koppelspannung von der Auswerteeinheit ausgewertet. Dadurch kann der vorbeschriebene, durch die parasitäre Kapazität bewirkte Fehler erheblich reduziert werden, sodass die Zuverlässigkeit der Bestimmung der manuellen Betätigung deutlich verbessert werden kann, und zwar insbesondere schon beim ersten Zyklus, beispielsweise nach einer Betriebsaufnahme oder dergleichen. Dies erklärt auch, weshalb bereits mit einer ersten Verfahrensdurchführung beziehungsweise einem ersten Zyklus ein hinreichend zuverlässiges Bestimmen der manuellen Betätigung erreicht werden kann. Hierdurch kann der Zeitraum zum Bestimmen der manuellen Betätigung deutlich reduziert werden, wodurch auch die Reaktionsgeschwindigkeit der Sensoreinrichtung erheblich vergrößert werden kann. Beim Überabtasten einer jeweiligen Koppelspannung braucht dies jedoch nur einmal zu Beginn des Ermittelns des ersten Abtastwerts vorgesehen zu sein. Bedarfsweise kann dies jedoch auch mehrfach vorgesehen sein.
Das Unterbrechen des elektrischen Koppelns kann also mittels der Schaltelemente beziehungsweise der Koppeleinheit erreicht werden, die in einen entsprechenden Schaltzustand, beispielsweise den ausgeschalteten Schaltzustand, geschaltet werden. Das elektrische Koppeln kann hingegen durch beispielsweise einen eingeschalteten Schaltzustand der jeweiligen Schaltelemente beziehungsweise der Koppeleinheit erreicht werden.
Insgesamt kann, insbesondere bei einem ersten Zyklus des Bestimmens der manuellen Betätigung, die Zuverlässigkeit deutlich erhöht werden. Dadurch kann die hierfür benötigte Zeit ebenfalls reduziert werden. Die erfindungsgemäße Verfahrensführung ist natürlich nicht auf die Anwendung beim ersten Zyklus beschränkt. Sie kann ebenso bei folgenden Zyklen, insbesondere bei ausgewählten folgenden Zyklen oder auch bei allen folgenden Zyklen zum Einsatz kommen.
Gemäß einer Weiterbildung wird vorgeschlagen, dass bei einem folgenden Zyklus des Erfassens der Koppelspannung durch die Auswerteeinheit im Rahmen des ersten Schritts das kapazitive Sensorelement auf die zweite elektrische Spannung und die Referenzkapazität auf die erste elektrische Spannung eingestellt werden. Dadurch sind die Kapazitäten nunmehr umgekehrt auf die erste und die zweite elektrische Spannung aufgeladen. Dies ermöglicht es, die Zuverlässigkeit des Bestimmens der manuellen Betätigung weiter zu verbessern. Hierfür können entsprechende Kopplungseinheiten vorgesehen sein oder die Kopplungseinheiten entsprechend ausgebildet sein. Es kann vorgesehen sein, dass bei aufeinanderfolgenden Zyklen des Erfassens der Koppelspannung durch die Auswerteeinheit das Einstellen der elektrischen Spannungen am kapazitiven Sensorelement und an der Referenzkapazität jeweils wechseln.
Darüber hinaus wird vorgeschlagen, dass bei dem folgenden Zyklus des Erfassens der Koppelspannung durch die Auswerteeinheit gemäß dem zweiten Schritt das kapazitive Sensorelement mit der Referenzkapazität elektrisch parallel gekoppelt wird, um die Koppelspannung bereitzustellen, wobei das mit der Referenzkapazität elektrisch parallel gekoppelte kapazitive Sensorelement mit der Auswerteeinheit elektrisch gekoppelt wird, und dann mittels der Auswerteeinheit die Koppelspannung erfasst wird. Bei dieser Ausgestaltung ist also vorgesehen, dass der erfindungsgemäße Verfahrensablauf vollständig mit vertauschten elektrischen Spannungen an der Referenzkapazität und dem kapazitiven Sensorelement durchgeführt wird. Dadurch wird auch das Bestimmen der manuellen Betätigung weiter verbessert. Darüber hinaus kann der Einfluss der parasitären Kapazität des Erfassungseingangs zumindest teilweise bestimmt beziehungsweise abgeschätzt werden. Dies kann bei der Auswertung durch die Auswerteeinheit berücksichtigt werden.
Gemäß einer Weiterbildung wird vorgeschlagen, dass das Auswerten der erfassten Koppelspannung mittels der Auswerteeinheit umfasst, dass die Koppelspannung wenigstens mit einem oberen Vergleichswert und/oder einem unteren Vergleichswert verglichen wird. Dadurch kann erreicht werden, dass die erfasste Koppelspannung nur dann für das Auswerten berücksichtigt wird, wenn sie in einem vorgegebenen Bereich ist, der zumindest durch den oberen Vergleichswert und/oder den unteren Vergleichswert bestimmt ist. Durch einen oder beide Vergleichswerte kann also erreicht werden, dass Koppelspannungen, die einen Spannungswert aufweisen, der auf einen Fehler oder eine Störung hindeutet, für die Auswertung nicht herangezogen werden. Eine Störung kann zum Beispiel auch auftreten, wenn externe elektrische oder elektromagnetische Felder auf das kapazitive Sensorelement einwirken und dadurch ein Störsignal hervorrufen. In der Regel handelt es sich hierbei um kurzzeitige Effekte, die durch diese Weiterbildung ausgeblendet werden können. Darüber hinaus können auch weitere unerwünschte Effekte zumindest teilweise unterdrückt werden.
Weiterhin wird vorgeschlagen, dass zum Auswerten der erfassten Koppelspannung mittels der Auswerteeinheit nur erfasste Koppelspannungen herangezogen werden, deren Spannungswert kleiner als der obere Vergleichswert und größer als der untere Vergleichswert ist. Dadurch wird ein Toleranzband geschaffen, in welchem die Auswerteeinheit den Spannungswert der Koppelspannung erwartet. Die Zuverlässigkeit des Bestimmens der manuellen Betätigung kann dadurch weiter verbessert werden. Werden über einen vorgegebenen Zeitraum, insbesondere bei aufeinanderfolgenden Zyklen, keine Spannungswerte der Koppelspannung erfasst, die die vorgenannte Bedingung erfüllen, kann vorgesehen sein, dass die Auswerteeinheit ein Störungssignal abgibt, beispielsweise an eine übergeordnete Steuerung eines Kraftfahrzeugs oder dergleichen.
Weiterhin wird vorgeschlagen, dass wenigstens der obere Vergleichswert und/oder der untere Vergleichswert von der Auswerteeinheit automatisiert angepasst werden. Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass das Auswerteergebnis des Bestimmens der manuellen Betätigung für jeden Zyklus gespeichert wird und durch eine weitere Signalverarbeitung eine entsprechende Anpassung des oberen Vergleichswerts und/oder des unteren Vergleichswerts vorgesehen sein kann. Dadurch kann eine adaptive Anpassung der Vergleichswerte der Sensoreinrichtung erreicht werden. Beispielsweise können hierdurch Temperatureinflüsse, permanent auftretende Störsignale und/oder dergleichen berücksichtigt werden. Die Zuverlässigkeit des Bestimmens des Auswertens kann weiter verbessert werden.
Vorzugsweise wird zum Auswerten eine Differenz zwischen der im ersten Zyklus und der im folgenden Zyklus ermittelten Koppelspannung bestimmt. Eine Berücksichtigung der Differenz beim Auswerten kann das zuverlässige Bestimmen des manuellen Betätigens weiter verbessern. Insbesondere kann eine Auswirkung von Gleichtaktstörungen beim Auswerten reduziert werden.
Besonders vorteilhaft erweist es sich, dass zum Bestimmen der manuellen Betätigung des kapazitiven Sensorelements wenigstens zwei, vorzugsweise aufeinanderfolgende, Zyklen des Erfassens der Koppelspannung von der Auswerteeinheit berücksichtigt werden. Dadurch kann die Zuverlässigkeit weiter verbessert werden. Insbesondere können natürlich auch mehr als zwei Zyklen berücksichtigt werden, beispielsweise fünf Zyklen, zehn Zyklen oder dergleichen. Die Anzahl der berücksichtigten Zyklen wird jedoch in der Regel begrenzt gewählt sein, um ein möglichst schnelles Ergebnis in Bezug auf das manuelle Betätigen zu erhalten.
Es wird ferner vorgeschlagen, dass der erste Schritt, der zweite Schritt und vorzugsweise auch das Auswerten mittels der Auswerteeinheit in einem Zeitraum von weniger als etwa 10 ms, vorzugsweise weniger als etwa 5 ms, besonders bevorzugt weniger als etwa 2 ms durchgeführt wird. Bei einer derartigen Auswertegeschwindigkeit ist es möglich, eine besonders schnelle Reaktion zu erreichen, sodass die Sensoreinrichtung auch bei zeitkritischen Funktionen zum Einsatz kommen kann.
Gemäß einer Weiterbildung wird vorgeschlagen, dass mittels des Auswertens ein der Koppelspannung zugeordneter Betätigungswert bestimmt wird, wobei das Bestimmen der manuellen Betätigung des kapazitiven Sensorelements eine Mehrzahl von Malen vorgenommen wird, wobei bei jedem Mal ein Betätigungswert bestimmt wird, wobei zumindest wenigstens ein maximaler Betätigungswert oder wenigstens ein minimaler Betätigungswert bestimmt wird, wobei zum Bestimmen der manuellen Betätigung des kapazitiven Sensorelements das Auswerten zumindest ohne Berücksichtigung des wenigstens einen maximalen Betätigungswerts oder zumindest ohne Berücksichtigung des wenigstens einen minimalen Betätigungswerts erfolgt. So kann zum Beispiel vorgesehen sein, dass die Koppelspannung gemäß dem ersten und dem zweiten Schritt dreimal, viermal, oder noch mehrmals ermittelt wird, wobei die Koppelspannung jeweils mittels Überabtastung abgetastet wird, um entsprechende Abtastwerte zu erhalten. Auf Basis der Abtastwerte kann dann unter Nicht-Berücksichtigung zumindest des wenigstens einen maximalen Abtastwerts oder zumindest des wenigstens einen minimalen Abtastwerts der Betätigungswert zur jeweiligen Koppelspannung ermittelt werden. Dadurch dass bei einer mehrfachen Ermittlung der Koppelspannung ein oder mehrere Extremwerte der Betätigungswerte nicht berücksichtigt werden, kann die Genauigkeit und die Zuverlässigkeit des Bestimmens der manuellen Betätigung weiter verbessert werden.
Insbesondere ein Bezug auf den zweiten Aspekt wird ferner vorgeschlagen, dass für jedes der wenigstens zwei Sensorelemente mittels einer Auswerteeinheit zeitdiskret durch Überabtastung einer jeweiligen Koppelspannung mittels der Auswerteeinheit jeweilige sensorelementspezifische Abtastwerte ermittelt werden, wobei sensorelementspezifisch jeweils wenigstens ein maximaler Abtastwert oder wenigstens ein minimaler Abtastwert bestimmt wird, wobei die durch die Überabtastung ermittelten Abtastwerte mittels der Auswerteeinheit sensorelementspezifisch ausgewertet werden, um die manuelle Betätigung des jeweiligen kapazitiven Sensorelements zu bestimmen, wobei das sensorelementspezifische Auswerten zumindest ohne Berücksichtigung des wenigstens einen maximalen der sensorelementspezifisch ermittelten Abtastwerte oder zumindest ohne Berücksichtigung des wenigstens einen minimalen der sensorelementspezifisch ermittelten Abtastwerte erfolgt. Diese Weiterbildung ermöglicht es, die Sensorelemente individuell zu behandeln und eine individuelle Auswertung vorzunehmen. Die Gesamtfunktion der Sensoreinrichtung kann dadurch verbessert werden.
Darüber hinaus wird in Bezug auf den zweiten Aspekt vorgeschlagen, dass das sensorelementspezifische Auswerten zumindest ohne Berücksichtigung des wenigstens einen maximalen der sensorelementspezifisch ermittelten Abtastwerte oder zumindest ohne Berücksichtigung des wenigstens einen minimalen der sensorelementspezifisch ermittelten Abtastwerte individuell für das jeweilige der wenigstens zwei kapazitiven Sensorelemente aktiviert wird. Diese Weiterbildung braucht nicht für sämtliche der Sensorelemente gemeinsam vorgesehen zu sein. Vielmehr kann dies individuell für jedes der Sensorelemente oder auch für eine vorgegebene Gruppe von Sensorelementen vorgesehen sein. Insgesamt kann die Zuverlässigkeit des Auswertens weiter verbessert werden.
Weiterhin wird in Bezug auf den zweiten Aspekt vorgeschlagen, mehrere Sensorelemente benachbart zueinander angeordnet sind, um ein Sensorfeld zu ausbilden, die zumindest teilweise gemeinsam manuell betätigbar sind, wobei ein für ein jeweiliges Sensorelement durch das sensorspezifische Auswerten ermitteltes Sensorsignal mit wenigstens einem Sensorsignal eines unmittelbar benachbart angeordneten Sensorelements verglichen wird. Diese Weiterbildung bezieht sich unter anderem auf als Gruppe angeordnete Sensorelemente, wobei die Gruppe das Sensorfeld ausbilden kann. Eine solche Anordnung kann zum Beispiel bei einer berührungssensitiven Anzeigeeinheit, einem berührungssensitiven Schiebesteller oder dergleichen vorliegen. Durch das Vergleichen von Sensorsignalen unmittelbar benachbart angeordneter Sensorelemente kann eine Plausibilität solcher Sensorsignale überwacht werden, insbesondere wenn bei einem manuellen Betätigen, zum Beispiel mittels eines Fingers, mehrere der Sensorelemente gemeinsam betätigt werden. Dadurch kann die Zuverlässigkeit des Auswertens weiter verbessert werden. Das Vergleichen kann ein Vergleichen der Sensorsignale untereinander umfassen. Es kann aber auch vorgesehen sein, dass die Sensorsignale mit einem unteren und/oder einem oberen vorgegebenen Vergleichswert vergleichen werden. Darüber hinaus kann auch vorgesehen sein, dass Werte der Sensorsignale addiert werden und mit einem vorgegebenen einem unteren und/oder einem oberen vorgegebenen Vergleichswert verglichen werden.
Die für die erfindungsgemäßen Verfahren angegebenen Vorteile und Wirkungen gelten natürlich im gleichen Maß entsprechend auch für die erfindungsgemäße Auswerteeinheit, soweit anwendbar, die erfindungsgemäße Sensoreinrichtung, soweit anwendbar, sowie das erfindungsgemäße Rechnerprogrammprodukt und umgekehrt. Insbesondere können daher Verfahrensmerkmale auch als Vorrichtungsmerkmale und umgekehrt formuliert sein.
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, den Figuren und der Figurenbeschreibung. Die 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 verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. Es sind somit auch Ausführungen von der Erfindung als umfasst und offenbart anzusehen, die in den Figuren nicht explizit gezeigt und erläutert sind, jedoch durch separierte Merkmalskombinationen aus den erläuterten Ausführungen hervorgehen und erzeugbar sind. Es sind auch Ausführungen und Merkmalskombinationen als offenbart anzusehen, die somit nicht alle Merkmale eines ursprünglich formulierten unabhängigen Anspruchs aufweisen. Es sind darüber hinaus Ausführungen und Merkmalskombinationen, insbesondere durch die oben dargelegten Ausführungen, als offenbart anzusehen, die über die in den Rückbezügen der Ansprüche dargelegten Merkmalskombinationen hinausgehen oder abweichen.
Es zeigen:

1 eine schematische Schaltbilddarstellung eines Ausschnitts einer Sensoreinrichtung mit einem kapazitiven Sensorelement,
2 in einer schematischen reduzierten Schaltbildansicht einen ersten Zyklus A zum Bestimmen einer Koppelspannung,
3 in einer schematischen Schaltbildansicht wie 2 einen zweiten Zyklus B,
4 eine schematische Diagrammdarstellung von Signalverläufen einer Spannung am kapazitiven Sensorelement und an einer Referenzkapazität, wobei nacheinander der Zyklus A und der Zyklus B ausgeführt werden, wobei das kapazitive Sensorelement nicht manuell betätigt wird,
5 eine schematische Diagrammdarstellung wie 4, bei der das kapazitive Sensorelement manuell betätigt wird,
6 eine schematische Darstellung eines Verfahrensablaufs gemäß der Erfindung,
7 eine schematische Tabellendarstellung von Abtastwerten einer Koppelspannung bei fünf aufeinanderfolgenden Zyklen mit einer Überabtastung,
8 eine schematische Diagrammdarstellung von zeitlich aufeinanderfolgenden Abtastwerten im Rahmen einer Überabtastung, wobei mittels eines Graphen ein Mittelwert dargestellt ist,
9 eine schematische Diagrammdarstellung wie 8, bei der ein maximaler und ein minimaler Abtastwert ermittelt wird und mittels eines weiteren Graphen die Auswirkung auf den Mittelwert dargestellt wird, und
10 eine schematische Diagrammdarstellung wie 9, bei der ein minimaler Abtastwert ermittelt wird.

1 zeigt in einer schematischen Schaltbilddarstellung einen reduzierten Ausschnitt aus einer Sensoreinrichtung 1 zum Bestimmen einer manuellen Betätigung. Die Sensoreinrichtung 1 weist ein kapazitives Sensorelement 2, einen Referenzkondensator 3, der eine Referenzkapazität bereitstellt, und eine Auswerteeinheit 4 auf, die vorliegend durch eine elektronische Hardwareschaltung gebildet ist, die als integrierte Schaltung in einem Gehäuse angeordnet ist und als einstückiges Bauteil handhabbar ist. Die Auswerteeinheit 4 weist eine Rechnereinheit 8 auf, die vorliegend der Steuerung der Auswerteeinheit 4 dient und die die entsprechenden Steuerfunktionalitäten für sämtliche Elemente der Sensoreinrichtung 1 bereitstellt.
Die Sensoreinrichtung 1 umfasst ferner eine erste Koppeleinheit zum steuerbaren elektrischen Koppeln des kapazitiven Sensorelements 2 mit dem Referenzkondensator 3. Die erste Koppeleinheit umfasst zwei elektrische Widerstände 6, 7, die in Reihe geschaltet sind, wobei ein Mittelanschluss dieser Reihenschaltung mit einem von der Auswerteeinheit 4 umfassten elektronischen Schaltelement 10 verbunden ist. Die elektrische Kopplung zwischen dem kapazitiven Sensorelement 2 und dem Referenzkondensator 3 stellt sich ein, wenn das Schaltelement 10, welches vorliegend als Feldeffekttransistor, und zwar als MOSFET, ausgebildet ist, im ausgeschalteten Schaltzustand ist. Das Schaltelement 10 ist integral von der Auswerteeinheit 4 umfasst. Widerstandswerte der Widerstände 6 und 7 sind so gewählt, dass ihr Einfluss auf die bestimmungsgemäße Verfahrensführung im Wesentlichen vernachlässigt werden kann.
Die Sensoreinrichtung 1 umfasst ferner eine zweite Koppeleinheit 9 zum steuerbaren elektrischen Koppeln des mit dem Referenzkondensator 3 elektrisch parallel gekoppelten kapazitiven Sensorelements 2 mit der Auswerteeinheit 4. Die zweite Koppeleinheit 9 ist ebenfalls als Schaltelement ausgebildet, welches von der Auswerteeinheit 4 umfasst ist und welches - abhängig von seinem Schaltzustand - eine elektrische Kopplung zu einem Erfassungseingang 35 der Auswerteeinheit 4 herstellt.
Der Erfassungseingang 35 ist an einen von der Auswerteeinheit 4 umfassten Analog-Digital-Wandler 20 angeschlossen, der seinerseits an eine digitale Auswerteschaltung 21 angeschossen ist, die das vom Analog-Digital-Wandler 20 gelieferte Signal auswertet und bestimmt, ob eine manuelle Betätigung am kapazitiven Sensorelement 2 vorliegt oder nicht. Die Auswerteschaltung 21 und die Steuereinheit 8 können dem Grunde nach zumindest teilweise auch einstückig miteinander ausgebildet sein.
Der Analog-Digital-Wandler 20, die Auswerteschaltung 21 sowie die Rechnereinheit 8 sind vorliegend an Anschlüsse 26, 27 angeschlossen, über die der Auswerteeinheit 4 elektrische Energie für den bestimmungsgemäßen Betrieb zugeführt wird. Der Anschluss 26 ist an ein positives elektrisches Potential 30 einer Versorgungsspannung 29 angeschlossen. Ein negatives elektrisches Potential 28 der Versorgungsspannung 29 ist an den Anschluss 27 angeschlossen. Damit ist die Auswerteeinheit 4 mit der Versorgungsspannung 29 für den bestimmungsgemäßen Betrieb beaufschlagt. Im vorliegenden Fall beträgt die Versorgungsspannung etwa 5 V. In alternativen Ausgestaltungen kann diese Spannung natürlich auch abweichend sein, so kann die Versorgungsspannung 29 beispielsweise 3,3 V, 15 V oder dergleichen betragen. Die Versorgungsspannung 29 ist vorzugsweise eine geglättete Gleichspannung.
Der Referenzkondensator 3 ist über ein Schaltelement 22, welches ebenfalls durch einem MOSFET der Auswerteeinheit 4 bereitgestellt ist, hinsichtlich seiner elektrischen Spannung einstellbar. Zum Einstellen der elektrischen Spannung am kapazitiven Sensorelement 2 sowie am Referenzkondensator 3 können die Schaltelemente 10, 22 in den eingeschalteten Schaltzustand geschaltet werden. Vorzugsweise ist das Schaltelement 9 in diesem Betriebszustand im ausgeschalteten Schaltzustand.
Über miteinander gekoppelte Umschaltelemente 23, 24, welche ebenfalls durch einem MOSFET der Auswerteeinheit 4 bereitgestellt sind, kann erreicht werden, dass das kapazitive Sensorelement 2 und der Referenzkondensator 3 jeweils entweder mit der Versorgungsspannung 29 beaufschlagt werden oder kurzgeschlossen werden, um einen entladenen Zustand einzustellen, bei dem eine elektrische Spannung etwa 0 V beträgt. Über die Umschaltelemente 23, 24 kann der einzustellende Spannungszustand jeweils gewechselt werden. Jedenfalls ist entweder das kapazitive Sensorelement 2 oder der Referenzkondensator 3 auf die Versorgungsspannung 29 eingestellt, wohingegen das jeweils andere Element auf 0 V eingestellt ist, wie im Folgenden noch erläutert werden wird.
Am kapazitiven Sensorelement 2 ist ferner ein spannungsabhängiger Widerstand 31 angeschlossen, mit dem ein Überspannungsschutz bereitgestellt wird.
2 zeigt in einer schematischen Schaltbilddarstellung ein Ersatzschaltbild in Bezug auf einen ersten Zyklus A. 6 zeigt in einer schematischen Blockdarstellung einen Ablauf des erfindungsgemäßen Verfahrens.
Wie aus 2 ersichtlich ist, wird in diesem Zyklus Ader Referenzkondensator 3 über das Schaltelement 22 auf die Versorgungsspannung 30 aufgeladen. Vorliegend handelt es sich um eine Gleichspannung von etwa 5 V. Zugleich wird das kapazitive Sensorelement 2 über das Schaltelement 10 kurzgeschlossen, sodass dessen elektrische Spannung etwa null beträgt. Das kapazitive Sensorelement 2 ist somit auf eine erste elektrische Spannung eingestellt, die vorliegend null beträgt (Schritt 11 in 6). Der Referenzkondensator 3 ist auf eine zweite elektrische Spannung eingestellt, die vorliegend der Versorgungsspannung 30 entspricht (gemäß einem Schritt 12 in 6).
Diese Funktionalitäten entsprechen dem ersten Schritt.
In einem zweiten Schritt wird das kapazitive Sensorelement 2 mit dem Referenzkondensator 3 elektrisch parallel gekoppelt, welches einem Schritt 13 in 6 entspricht. Das elektrische Koppeln wird vorliegend dadurch erreicht, dass das Schaltelement 10 in den ausgeschalteten Schaltzustand geschaltet wird. Dadurch wird über die Widerstände 6, 7 eine elektrische Verbindung zwischen dem kapazitiven Sensorelement 2 und dem Referenzkondensator 3 hergestellt. Aufgrund der unterschiedlichen Spannungen erfolgt ein Ladungsausgleich.
Nachdem der Ladungsausgleich im Wesentlichen beendet ist, wird eine Koppelspannung bereitgestellt, die sich aufgrund des Ladungsausgleichs ergibt. Die Koppelspannung ist sowohl am Referenzkondensator 3 als auch am kapazitiven Sensorelement 2 vorhanden. Da das Schaltelement 10 und das Schaltelement 22 im ausgeschalteten Schaltzustand sind, kann in diesem parallel gekoppelten Zustand durch Einschalten des Schaltelements 9 in den eingeschalteten Schaltzustand eine elektrische Verbindung zum Erfassungseingang 35 der Auswerteeinheit hergestellt werden. Damit steht die Koppelspannung am Analog-Digital-Wandler 20 zur Verfügung und kann für die weitere Auswertung durch die Auswerteeinheit 4 beziehungsweise die Auswerteschaltung 21 zur Verfügung gestellt werden.
Sobald die Koppelspannung im ersten Zyklus A ausgewertet worden ist, wird in einem folgenden Zyklus B die vorgeschriebene Verfahrensführung wiederholt, wobei nunmehr die erste elektrische Spannung und die zweite elektrische Spannung vertauscht werden. Dies wird durch Umschalten der Umschaltelemente 23, 24 erreicht. Aus 3 ist ersichtlich, dass nun der Referenzkondensator 3 über das eingeschaltete Schaltelement 22 entladen wird, sodass seine Spannung auf etwa null eingestellt wird. Entsprechend wird nunmehr das kapazitive Sensorelement 2 über das eingeschaltete Schaltelement 10 auf die Versorgungsspannung 30 aufgeladen. Der weitere Verfahrensablauf entspricht dem, wie er bereits zuvor zum Zyklus A erläutert wurde, weshalb auf die entsprechenden Ausführungen verwiesen wird. Auch hier stellt sich wieder eine Koppelspannung ein, die durch den Erfassungseingang 35 erfasst wird.
Die 4 und 5 zeigen Signalverläufe am Referenzkondensator 3 und am kapazitiven Sensorelement 2 abhängig von der Zeit für zwei unmittelbar aufeinanderfolgende Zyklen A und B. In den 4 und 5 sind die Signalverläufe, die vorliegend Spannungsverläufe sind, mit den Graphen 32, 33, 34 dargestellt. Der Graph 32 entspricht dem zeitlichen Spannungsverlauf am Referenzkondensator 3, wohingegen der Graph 33 dem zeitlichen Spannungsverlauf am kapazitiven Sensorelement 2 entspricht. Mit 34 ist die sich am Ende des Zyklus A beziehungsweise B einstellende Koppelspannung bezeichnet.
Aus den Signalverläufen gemäß 4 ergibt sich, dass sich im Zyklus A nach einer Zeit von etwa 11 µs eine Koppelspannung 34 von etwa 2,5 V einstellt, was etwa einem Spannungswert der halben Versorgungsspannung 30 entspricht, die vorliegend etwa 5 V beträgt. Im Zyklus B werden der Referenzkondensator 3 und das kapazitive Sensorelement 2 auf die jeweils anderen elektrischen Spannungen eingestellt. Auch hier ergibt sich am Ende des Zyklus B eine Koppelspannung von etwa 2,5 V. Sowohl beim Zyklus A als auch beim Zyklus B sind die jeweiligen Kopplungsspannungen 34 im Wesentlichen gleich. Daraus kann mittels der Auswerteeinheit 4 ermittelt werden, dass keine manuelle Betätigung am kapazitiven Sensorelement 2 vorliegt.
5 zeigt in einer weiteren schematischen Diagrammdarstellung wie 4 die Situation, wenn eine manuelle Betätigung des kapazitiven Sensorelements 2 vorliegt. In Bezug auf den Zyklus A, der sich in einem Zeitraum von etwa null bis etwa 11 µs erstreckt, ist ersichtlich, dass die Koppelspannung 34 in diesem Fall lediglich etwa 2 V beträgt. Am Ende des Zyklus B beträgt die Koppelspannung 34 etwa 3 V. Dadurch ergibt sich eine Spannungsdifferenz bei den im Rahmen der unmittelbar aufeinanderfolgenden Zyklen A und B ermittelten Kopplungsspannungen von etwa 1 V. Diese Spannungsdifferenz kann von der Auswerteeinheit 4 ermittelt werden, woraus die Auswerteeinheit 4 dann eine manuelle Betätigung bestimmt. Die Auswerteeinheit 4 kann dann ein entsprechendes Ausgangssignal (in den Fig. nicht dargestellt) abgeben, beispielsweise an eine übergeordnete Steuerung eines Kraftfahrzeugs oder dergleichen.
Wie aus 1 ersichtlich ist, weist der Erfassungseingang 35 eine parasitäre Kapazität 25 auf. Diese parasitäre Kapazität 25 kann eine zufällige elektrische Spannung aufweisen. Besonders, wenn die zufällige elektrische Spannung der parasitären Kapazität 25 deutlich von der zu erfassenden Koppelspannung 34 abweicht, kann dies zu einer Verfälschung bei der Erfassung der Koppelspannung 34 führen. Die parasitäre Kapazität 25 hat in der Regel einen Wert, der nicht zu vernachlässigen ist. Daher ist gemäß der Erfindung ein Verfahrensablauf wie folgend anhand von 6 erläutert beschrieben. Die folgende Erläuterung bezieht sich auf einen Zyklus A wie zuvor erläutert. Dem Grunde nach kann dieses Verfahren entsprechend angepasst jedoch auch für den Zyklus B genutzt werden.
Im ersten Schritt wird das kapazitive Sensorelement 2 auf die erste elektrische Spannung eingestellt (Schritt 11). Ferner wird der Referenzkondensator 3 auf die zweite elektrische Spannung eingestellt (Schritt 12). Dies kann zeitgleich oder zumindest teilweise zeitversetzt im ersten Schritt durchgeführt werden. Im zweiten Schritt wird das kapazitive Sensorelement 2 mit der Referenzkapazität 3 elektrisch parallel gekoppelt (Schritt 13). Dadurch wird die Koppelspannung 34 bereitgestellt.
Das mit der Referenzkapazität 3 elektrisch parallel gekoppelte kapazitive Sensorelement 2 wird mit der Auswerteeinheit 4 elektrisch gekoppelt, was vorliegend dadurch realisiert ist, dass eine elektrische Kopplung zum Erfassungseingang 35 hergestellt wird (Schritt 14). Daraufhin wird in einem Schritt 15 sowohl das elektrische Koppeln zwischen dem kapazitiven Sensorelement 2 und dem Referenzkondensator 3 als auch das elektrische Koppeln mit der Auswerteeinheit 4, insbesondere deren Erfassungseingang 35, unterbrochen. Nach dem Unterbrechen werden die vorgenannten ersten und zweiten Schritte wiederholt (Schritt 16). Dann wird mittels der Auswerteeinheit 4 die Koppelspannung 34 erfasst (Schritt 17) und die manuelle Betätigung des kapazitiven Sensorelements 2 bestimmt (Schritt 18).
Der erfasste Spannungswert der Koppelspannung 34 wird dann durch die Auswerteschaltung 21 mit einem oberen und einem unteren Vergleichswert in einem Schritt 19 verglichen. Sofern der Spannungswert zwischen dem oberen und dem unteren Vergleichswert ist, wird der Spannungswert der erfassten Koppelspannung 34 für die weitere Auswertung genutzt. Weicht der Spannungswert dagegen so weit ab, dass er größer als der obere Vergleichswert oder kleiner als der untere Vergleichswert ist, wird dieser Spannungswert für die Auswertung nicht genutzt. Je nach Bedarf kann vorgesehen sein, dass eine entsprechende Signalisierung beziehungsweise Meldung an die übergeordnete Steuerung erfolgt.
7 zeigt eine schematische Tabellendarstellung von Abtastwerten einer Koppelspannung bei fünf aufeinanderfolgenden Zyklen mit einer Überabtastung. Beispielhaft ein Teil des Auswertens dargestellt, wobei in einem jeweiligen Zyklus ein maximaler der ermittelten Abtastwerte und ein minimaler der ermittelten Abtastwerte für das Auswerten nicht in Betracht gezogen werden. In einer mit dem Bezugszeichen 36 bezeichneten Zeile sind fünf aufeinanderfolgende Zyklen bezeichnet, die mit 0 bis 4 gekennzeichnet sind. In einer linken Spalte, die mit dem Bezugszeichen 37 gekennzeichnet ist, sind für jeden Zyklus 13 Abtastwerte im Rahmen der Überabtastung dargestellt. Die abgetasteten Werte sind in der durch die Zeile 36 und die Spalte 37 aufgespannten Tabelle dargestellt. In der Tabelle ist jeweils ein maximaler und ein minimaler Abtastwert gekennzeichnet. In der Spalte 0 ist der minimale Wert zum Beispiel viermal vertreten. Für die Auswertung wird jedoch nur einer dieser vier Abtastwerte außer Betracht gelassen, wie im Folgenden noch erläutert. In einer Zeile unterhalb der Tabelle ist für jede der durch 0 bis 4 gekennzeichneten Spalten eine Summe der Abtastwerte angegeben, wobei der jeweils markierte minimale Wert und der jeweils markierte maximale Wert außer Betracht geblieben sind. In der mit 38 bezeichneten Zeile sind die für die jeweiligen Zyklen 0 bis 4 angegebenen ermittelten Summen ersichtlich. Eine jeweilige der Summen kann einen jeweiligen Betätigungswert bilden. Auf Basis der jeweiligen Summenwerte beziehungsweise Betätigungswerte kann die weitere Auswertung zum Bestimmen der manuellen Betätigung erfolgen. Durch diese Verfahrensführung kann das Auswerten insgesamt weiter verbessert werden. Handelt es sich bei den Betätigungswerten um solche, die in aufeinanderfolgenden Zyklen für eine einzige Koppelspannung 34 ermittelt wurden, kann eine ergänzende Filterung derart vorgesehen sein, dass ein maximaler und/oder ein minimaler der Betätigungswerte für das Bestimmen der manuellen Betätigung nicht berücksichtigt wird.
8 zeigt noch einmal anhand einer weiteren Ausgestaltung in einer schematischen Diagrammdarstellung mittels Überabtastung ermittelte Abtastwerte zu einer Koppelspannung 34, wobei die Abtastwerte mittels Punkten im Diagramm dargestellt sind. Eine Ordinate ist dem jeweils ermittelten diskreten Wert des Abtastwerts zugeordnet, wohingegen eine Abszisse einer Nummer des Abtastwerts zugeordnet ist. Mit einem Graphen 39 ist ein Mittelwert der Abtastwerte dargestellt. Hier ist ersichtlich, dass der Mittelwert in einem durch die Abtastwerte aufgespannten Bereich etwa mittig angeordnet ist.
9 zeigt nun eine Diagrammdarstellung wie 8, bei der jedoch an der Position 3 sowie an der Position 22 jeweils ein minimaler beziehungsweise ein maximaler Abtastwert aufgetreten ist. Mittels eines Graphen 40 ist der Mittelwert unter Berücksichtigung dieser beiden Ausreißerwerte dargestellt. Werden der minimale Abtastwert und der maximale Abtastwert außer Betracht gelassen, stellt sich ein Mittelwert wie mit dem Graphen 39 dargestellt sein, der im Wesentlichen dem Mittelwert 39 gemäß 8 entspricht.
10 zeigt eine entsprechende Darstellung wie 9, bei der lediglich ein minimaler Abtastwert an der Position 3 vorliegt. Zu erkennen ist, dass sich der minimale Abtastwert durch eine Verschiebung des Mittelwerts gemäß dem Graphen 40 zu einem kleineren Mittelwert gegenüber dem Mittelwert gemäß dem Graphen 40 in 9 auswirkt.
Insgesamt kann hierdurch das Auswerten verbessert werden, indem wenigstens ein maximaler Abtastwert und/oder ein minimaler Abtastwert für das Auswerten nicht berücksichtigt werden. Dadurch kann die Zuverlässigkeit des Bestimmens des manuellen Betätigens des Sensorelements deutlich verbessert werden.
Die Ausführungsbeispiele dienen ausschließlich der Erläuterung der Erfindung und sollen diese nicht beschränken.
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 [0003]
US 8913033 B2 [0003]

Claims

Verfahren zum Bestimmen einer manuellen Betätigung eines kapazitiven Sensorelements (2), wobei in einem ersten Schritt das kapazitive Sensorelement (2) auf eine erste elektrische Spannung eingestellt (11) wird und eine elektrische Referenzkapazität (3) auf eine zweite elektrische Spannung, welche von der ersten elektrischen Spannung unterschiedlich ist, eingestellt (12) wird, und in einem zweiten Schritt das kapazitive Sensorelement (2) mit der Referenzkapazität (3) elektrisch parallel gekoppelt (13) wird, um eine Koppelspannung (34) bereitzustellen, wobei das mit der Referenzkapazität (3) elektrisch parallel gekoppelte kapazitive Sensorelement (2) mit einer Auswerteeinheit (4) elektrisch gekoppelt (14) wird, dadurch gekennzeichnet, dass zeitdiskret durch Überabtastung der Koppelspannung (34) mittels der Auswerteeinheit (4) Abtastwerte ermittelt werden, wobei zumindest wenigstens ein maximaler Abtastwert oder wenigstens ein minimaler Abtastwert bestimmt wird, wobei die durch die Überabtastung ermittelten Abtastwerte mittels der Auswerteeinheit (4) ausgewertet werden, um die manuelle Betätigung des kapazitiven Sensorelements (2) zu bestimmen (18), wobei das Auswerten zumindest ohne Berücksichtigung des wenigstens einen maximalen der ermittelten Abtastwerte oder zumindest ohne Berücksichtigung des wenigstens einen minimalen der ermittelten Abtastwerte erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sowohl das elektrische Koppeln zwischen dem kapazitiven Sensorelement (2) und der Referenzkapazität (3) als auch das elektrische Koppeln mit der Auswerteeinheit (4) unterbrochen (15) wird, nach dem Unterbrechen der vorgenannte erste Schritt und der vorgenannte zweite Schritt wiederholt (16) werden, und dann mittels der Auswerteeinheit (4) die Koppelspannung (34) erfasst (17) und die manuelle Betätigung des kapazitiven Sensorelements (2) bestimmt (18) werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem folgenden Zyklus des Erfassens der Koppelspannung (34) durch die Auswerteeinheit (4) im Rahmen des ersten Schritts das kapazitive Sensorelement (2) auf die zweite elektrische Spannung und die Referenzkapazität (3) auf die erste elektrische Spannung eingestellt werden.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass bei dem folgenden Zyklus des Erfassens der Koppelspannung (34) durch die Auswerteeinheit (4) gemäß dem zweiten Schritt das kapazitive Sensorelement (2) mit der Referenzkapazität (3) elektrisch parallel gekoppelt wird, um die Koppelspannung (34) bereitzustellen, wobei das mit der Referenzkapazität (3) elektrisch parallel gekoppelte kapazitive Sensorelement (2) mit der Auswerteeinheit (4) elektrisch gekoppelt wird, und dann mittels der Auswerteeinheit (4) die Koppelspannung (34) erfasst wird.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass zum Auswerten eine Differenz zwischen der im ersten Zyklus und der im folgenden Zyklus ermittelten Koppelspannung (34) bestimmt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zum Bestimmen der manuellen Betätigung des kapazitiven Sensorelements (2) wenigstens zwei Zyklen des Erfassens der Koppelspannung (34) von der Auswerteeinheit (4) berücksichtigt werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Schritt, der zweite Schritt und vorzugsweise auch das Auswerten mittels der Auswerteeinheit (4) in einem Zeitraum von weniger als etwa 10 ms, vorzugsweise weniger als etwa 5 ms, besonders bevorzugt weniger als etwa 2 ms, durchgeführt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mittels des Auswertens ein der Koppelspannung (34) zugeordneter Betätigungswert bestimmt wird, wobei das Bestimmen der manuellen Betätigung des kapazitiven Sensorelements (2) eine Mehrzahl von Malen vorgenommen wird, wobei bei jedem Mal ein Betätigungswert bestimmt wird, wobei zumindest wenigstens ein maximaler Betätigungswert oder wenigstens ein minimaler Betätigungswert bestimmt wird, wobei zum Bestimmen der manuellen Betätigung des kapazitiven Sensorelements (2) das Auswerten zumindest ohne Berücksichtigung des wenigstens einen maximalen Betätigungswerts oder zumindest ohne Berücksichtigung des wenigstens einen minimalen Betätigungswerts erfolgt.
Verfahren zum Bestimmen einer manuellen Betätigung von kapazitiven Sensorelementen (2) einer wenigstens zwei Sensorelemente (2) aufweisenden Sensoreinrichtung (1), dadurch gekennzeichnet, dass für jedes der wenigstens zwei Sensorelemente (2) individuell ein Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche mittels einer Auswerteeinheit (4) durchgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass für jedes der wenigstens zwei Sensorelemente (2) mittels einer Auswerteeinheit (4) zeitdiskret durch Überabtastung einer jeweiligen Koppelspannung (34) mittels der Auswerteeinheit (4) jeweilige sensorelementspezifische Abtastwerte ermittelt werden, wobei sensorelementspezifisch jeweils wenigstens ein maximaler Abtastwert oder wenigstens ein minimaler Abtastwert bestimmt wird, wobei die durch die Überabtastung ermittelten Abtastwerte mittels der Auswerteeinheit (4) sensorelementspezifisch ausgewertet werden, um die manuelle Betätigung des jeweiligen kapazitiven Sensorelements (2) zu bestimmen (18), wobei das sensorelementspezifische Auswerten zumindest ohne Berücksichtigung des wenigstens einen maximalen der sensorelementspezifisch ermittelten Abtastwerte oder zumindest ohne Berücksichtigung des wenigstens einen minimalen der sensorelementspezifisch ermittelten Abtastwerte erfolgt, wobei vorzugsweise das sensorelementspezifische Auswerten zumindest ohne Berücksichtigung des wenigstens einen maximalen der sensorelementspezifisch ermittelten Abtastwerte oder zumindest ohne Berücksichtigung des wenigstens einen minimalen der sensorelementspezifisch ermittelten Abtastwerte individuell für das jeweilige der wenigstens zwei kapazitiven Sensorelemente (2) aktiviert wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Sensorelemente (2) benachbart zueinander angeordnet sind, um ein Sensorfeld zu ausbilden, die zumindest teilweise gemeinsam manuell betätigbar sind, wobei ein für ein jeweiliges Sensorelement durch das sensorspezifische Auswerten ermitteltes Sensorsignal mit wenigstens einem Sensorsignal eines unmittelbar benachbart angeordneten Sensorelements verglichen wird.
Rechnerprogrammprodukt mit Programmcodemitteln, welche insbesondere in einem rechnerlesbaren Medium gespeichert sind, um das Verfahren zum Bestimmen einer manuellen Betätigung eines kapazitiven Sensorelements (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche zumindest teilweise durchzuführen, wenn das Rechnerprogrammprodukt auf einer Rechnereinheit einer Auswerteeinheit (4) abgearbeitet wird.
Auswerteeinheit (4) zum Bestimmen einer manuellen Betätigung eines kapazitiven Sensorelements (2), wobei die Auswerteeinheit (4) ausgebildet ist, in einem ersten Schritt das kapazitive Sensorelement (2) auf eine erste elektrische Spannung einzustellen und eine elektrische Referenzkapazität (3) auf eine zweite elektrische Spannung, welche von der ersten elektrischen Spannung unterschiedlich ist, einzustellen, und in einem zweiten Schritt das kapazitive Sensorelement (2) mit der Referenzkapazität (3) elektrisch parallel zu koppeln, um eine Koppelspannung (34) bereitzustellen, wobei die Auswerteeinheit (4) ferner ausgebildet ist, das mit der Referenzkapazität (3) elektrisch parallel gekoppelte kapazitive Sensorelement (2) mit einem Erfassungseingang (35) der Auswerteeinheit (4) elektrisch zu koppeln, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinheit (4) weiterhin ausgebildet ist, zeitdiskret durch Überabtastung der Koppelspannung (34) Abtastwerte zu ermitteln, um zumindest wenigstens einen maximalen Abtastwert oder wenigstens einen minimalen Abtastwert zu bestimmen, die durch die Überabtastung ermittelten Abtastwerte auszuwerten, um die manuelle Betätigung des kapazitiven Sensorelements (2) zu bestimmen (18), wobei das Auswerten zumindest ohne Berücksichtigung des wenigstens einen maximalen der ermittelten Abtastwerte oder zumindest ohne Berücksichtigung des wenigstens einen minimalen der ermittelten Abtastwerte erfolgt.
Auswerteeinheit (4) nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinheit (4) zum Bestimmen einer manuellen Betätigung von kapazitiven Sensorelementen (2) einer wenigstens zwei Sensorelemente (2) aufweisenden Sensoreinrichtung (1) ausgebildet ist, wobei die Auswerteeinheit (4) ausgebildet ist, für jedes der wenigstens zwei Sensorelemente (2) individuell ein Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche1 bis 7 durchzuführen.
Sensoreinrichtung (1) zum Bestimmen einer manuellen Betätigung, mit wenigstens einer Sensoreinheit und einer Auswerteeinheit (4), wobei die Sensoreinheit ein kapazitives Sensorelement (2), eine Referenzkapazität (3), eine erste Koppeleinheit (6, 7, 10) zum steuerbaren elektrischen Koppeln des kapazitiven Sensorelements (2) mit der Referenzkapazität (3), eine zweite Koppeleinheit (9) zum steuerbaren elektrischen Koppeln des mit der Referenzkapazität (3) elektrisch parallel gekoppelten kapazitiven Sensorelements (2) mit der Auswerteeinheit (4) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinheit (4) nach Anspruch 13 oder 14 ausgebildet ist.