DE10332823A1 - Intelligent operating device for hand-guided machine, automobile steering or control wheel or operating lever for hydraulic plant with grip tube for handgrip acting as part of capacitive sensor - Google Patents
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Abstract
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine intelligente Betätigungsvorrichtung gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung eine Totmannvorrichtung gemäß den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 1.The The present invention relates to an intelligent actuator according to the generic term of claim 1. In particular, the present invention relates a deadman device according to the features the preamble of claim 1.
Die erfindungsgemäßen intelligenten Betätigungsvorrichtungen können dazu verwendet werden, die Berührung eines Griffes, Griffsegments, Bedienhebels oder einer sonstigen handkontaktierten Einrichtung durch den Benutzer dieser Einrichtung festzustellen.The inventive intelligent actuators can be used to the touch a handle, handle segment, operating lever or other hand-contacted device by the user of this device determine.
Anwendungsgebiete für erfindungsgemäße intelligente Betätigunsvorrichtungen sind beispielsweise mitgängergeführte und/oder handgehaltene Maschinen, Lenk- und Steuerräder von Fahrzeugen oder Bedienhebel für die Ansteuerung hydraulischer Aggregate.application areas for intelligent according to the invention Betätigunsvorrichtungen are, for example, pedestrian-controlled and / or Hand-held machines, steering and steering wheels of vehicles or control levers for the Control of hydraulic units.
Der in dieser Anmeldung verwendete Begriff "intelligente Betätigungsvorrichtung" soll insbesondere Totmannvorrichtungen umfassen, bei denen das Signal der intelligenten Betätigungsvorrichtung dazu benutzt wird, die Gefahrenquelle (Maschine, Fahrzeug, Motor, Aggregat, etc.) abzuschalten. Neben den speziellen Anwendungsfällen der Totmannvorichtungen können die erfindungsgemäßen intelligenten Betätigungsvorrichtungen auch für beliebige andere Schalt-, Betätigungs- bzw. Betriebsvorgänge eingesetzt werden, bei denen die Anwesenheit eines Körperteils, beispielsweise der Hand, des Bedieners den Schalt- Betätigungs- bzw. Betriebsvorgang bewirken und/oder auslösen soll.Of the In this application, the term "intelligent actuator" used in particular is intended Totmannvorrichtungen include where the signal of the intelligent Actuator thereto is used, the source of danger (machine, vehicle, engine, aggregate, etc.). In addition to the special applications of Dead man's sightings can the inventive intelligent actuators also for any other switching, actuation or operations used be in which the presence of a body part, such as the Hand, the operator's switch actuation or cause operation and / or trigger.
Der in dieser Anmeldung verwendete Begriff "Handgriff" soll jedwede Vorrichtung umfassen, an der ein Nachweis für die Anwesenheit der Hand einer Bedienperson für die Betriebssicherheit eine Bedeutung haben kann. Beispielsweise sind dies Handgriffe, Lenk- oder Steuerräder oder Bedienelemente für die oben genannten Vorrichtungen.Of the The term "handle" used in this application is intended to include any device at the a proof for the presence of the hand of an operator for the operational safety one Meaning can have. For example, these are handles, steering or steering wheels or controls for the above devices.
Ein
kapazitiver Sensor gemäß dem Oberbegriff
von Anspruch 1 ist in der
Die
dort offenbarte Totmannvorrichtung umfaßt einen Handgriff, bei dem
eine Kupferfolie zwischen zwei Kunststofffolien eingebettet ist.
Wenn der Handgriff auf einen Stahlholm einer Maschinenlenkstange
gestülpt
wird, ergibt sich zwischen der Kupferfolie und der inneren Kunststoffschicht
eine bestimmte Grundkapazität
C0, die einem ersten Kondensator entspricht
und konstant ist. Weiterhin bildet die Kupferfolie mit der äußeren Kunststoffschicht
einen zweiten Kondensator zur Hand des Bedienpersonals mit einer
variablen Kapazität
Cvar. Bei Berührung des Griffs durch eine
Person treten Kapazitätsänderungen
in der Größenordnung
von 10 bis 20 pF auf. Um eine möglichst
große Änderung
des Signals zu erreichen, wird in der
Dieser Stand der Technik hat den Nachteil, daß der Aufbau durch die Vielzahl leitender bzw. dielektrischer Schichten relativ aufwendig ist.This The prior art has the disadvantage that the structure by the plurality conductive or dielectric layers is relatively expensive.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine intelligente Betätigungsvorrichtung anzugeben, die einen einfachen Aufbau aufweist und mit möglichst geringen Aufwand an beliebige Maschinen bzw. Fahrzeuge anpaßbar ist.Of the The invention is therefore based on the object, an intelligent actuator specify that has a simple structure and with as possible low expenditure on any machines or vehicles is adaptable.
Die Aufgabe der Erfindung wird mit einer intelligenten Betätigungsvorrichtung gemäß Anspruch 1 bzw. Anspruch 2 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.The The object of the invention is achieved with a smart actuator according to claim 1 or claim 2 solved. Advantageous embodiments of the invention are specified in the dependent claims.
Gemäß einer Ausführung weist die intelligente Betätigungsvorrichtung mindestens einen Griff, der ein Griffrohr umfaßt, insbesondere zum Führen und/oder Halten einer mitgängergeführten und/oder handgehaltenen Bearbeitungsmaschine, einen kapazitiven Sensor und eine Auswerteeinrichtung zur Erfassung einer elektrischen Größe des kapazitiven Sensors auf, wobei die Auswerteeinrichtung in Abhängigkeit von dem Wert der elektrischen Größe ein Signal für die Bearbeitungsmaschine zur Verfügung stellt, wobei der kapazitive Sensor aus dem Griffrohr besteht.According to one execution has the intelligent actuator at least one handle comprising a handle tube, in particular for guiding and / or Keep a pedestrian-controlled and / or hand-held Processing machine, a capacitive sensor and an evaluation device for detecting an electrical quantity of the capacitive sensor on, wherein the evaluation device in dependence on the value of the electric Size a signal for the Machine tool provides, wherein the capacitive sensor consists of the handle tube.
Bei Versuchen hat man überraschenderweise herausgefunden, daß das Griffrohr den kapazitiven Sensor bilden kann und durch die Berührung bzw. das Umgreifen des Griffrohr entstehenden Änderungen der Kapazität erfasst werden können. Dadurch ergibt sich der Vorteil, daß komplizierte und aufwendige Konstruktionen für den Aufbau des kapazitiven Sensors entbehrlich sind. Die Erfindung gemäß dieser Ausführung hat den Vorteil, daß bekannte Griffe einfach gegen Masse isoliert werden können, um einen für die intelligente Betätigung verwendbaren kapazitiven Sensor zu schaffen.at One has to try surprisingly found out that the Handle tube can form the capacitive sensor and by the touch or grasped the encompassing of the handle tube resulting changes in capacity can be. This results in the advantage that complicated and expensive Constructions for the structure of the capacitive sensor are dispensable. The invention according to this execution has the advantage that known handles can be easily isolated against ground to one for the intelligent activity to create usable capacitive sensor.
Zusätzlich bzw. gemäß einer weiteren Ausführung der Erfindung weist die intelligente Betätigungsvorrichtung mindestens einen Griff, der ein Griffrohr umfaßt, insbesondere zum Führen und/oder Halten einer mitgängergeführten und/oder handgehaltenen Bearbeitungsmaschine, einen kapazitiven Sensor und eine Auswerteeinrichtung zur Erfassung einer elektrischen Größe des kapazitiven Sensors auf, wobei die Auswerteeinrichtung in Abhängigkeit von dem Wert der elektrischen Größe ein Signal für die Bearbeitungsmaschine zur Verfügung stellt, wobei das Griffrohr gegen Masse isoliert ist und Teil des kapazitiven Sensors ist.In addition or according to a further embodiment of the invention, the intelligent actuator comprises at least one handle comprising a handle tube, in particular for guiding and / or holding a pedestrian-controlled and / or hand-held processing machine, a capacitive sensor and an evaluation device for detection an electrical variable of the capacitive sensor, wherein the evaluation device in dependence on the value of the electrical quantity provides a signal for the processing machine, wherein the handle tube is insulated from ground and is part of the capacitive sensor.
Bei den Versuchen hat sich weiterhin überraschenderweise gezeigt, daß das gegen Masse isolierte Griffrohr Teil des kapazitiven Sensors sein kann. Mit derartigen kapazitiven Sensoren ließen sich zufriedenstellende Ergebnisse erreichen, die eine sichere und zuverläßige Feststellung ermöglichen, ob das Griffrohr von der Hand eines Bedieners ergriffen ist oder nicht.at the experiments have surprisingly been shown that this insulated against ground handle tube may be part of the capacitive sensor. With such capacitive sensors could be satisfactory Achieve results that are safe and reliable enable, whether the grip tube is gripped by the hand of an operator or Not.
Vorteilhafterweise kann bei den erfindungsgemäßen intelligenten Betätigungsvorrichtungen das Griffrohr mittels zumindest einem Trennkörper gegen Masse isoliert sein. Diese Ausführung hat den Vorteil, daß ein einfacher Aufbau durch die Doppelfunktion des Trennkörpers erreicht wird, der eine mechanische Verbindung und elektrische Isolierung schafft.advantageously, can in the inventive intelligent actuators the handle tube to be isolated by means of at least one separating body to ground. This execution has the advantage that a simple structure achieved by the dual function of the separator Being a mechanical connection and electrical insulation creates.
Bei einem an zwei Stellen an einem Gerät montierten Griffrohr kann das Griffrohr mittels zweier Trennkörper gegen Masse isoliert sein.at a grip tube mounted in two places on a device can the handle tube be isolated by means of two separating body to ground.
Gemäß einer Ausführung der Erfindung kann das Griffrohr zumindest zwei sensitive Bereiche aufweisen, die gegeneinander mittels eines Trennkörper isoliert sind. Diese Ausführung hat den Vorteil, daß man zwei Bereiche des Griffrohrs getrennt erfassen kann, und beispielsweise als Bedingung der Betätigung einstellen kann, daß jeweils eine Hand in beiden Bereichen erfasst wird.According to one execution the invention, the handle tube at least two sensitive areas have, which isolated from each other by means of a separating body are. This execution has the advantage that one can detect two areas of the handle tube separately, and for example as a condition of operation can set that, respectively a hand is captured in both areas.
Vorteilhafterweise weisen der oder die Trennkörper eine Länge auf, die größer als eine Handbreite ist. Diese Ausführung hat den Vorteil, daß eine falsche Beurteilung leichter vermieden werden kann. Beispielsweise können der oder die Trennkörper eine Länge von 5 bis 15 cm, vorzugsweise 8 bis 12 und insbesondere vorzugsweise von 10 cm aufweisen.advantageously, have the or the separating body a length, the bigger than is a hand width. This execution has the advantage that a misjudgment can be more easily avoided. For example can the separator (s) a length from 5 to 15 cm, preferably 8 to 12 and especially preferably of 10 cm.
Erfindungsgemäß kann das Griffrohr aus einem leitfähigen Material ausgebildet sein. Beispielsweise kann das Griffrohr aus Metall, leitfähigen Kunststoff und/oder leitfähigen Textilien ausgebildet sein.According to the invention that Handle tube made of a conductive Material be formed. For example, the grip tube may be off Metal, conductive plastic and / or conductive Textiles be formed.
Gemäß einer Ausführung der Erfindung kann das Griffrohr ein Vollrohr bzw. Hohlrohr umfassen. Alternativ oder zusätzlich kann das Griffrohr einen mit einem leitfähigen Gewebe verstärkten Schlauch umfassen.According to one execution the invention, the handle tube may comprise a full tube or hollow tube. Alternatively or in addition For example, the grip tube may have a tube reinforced with a conductive tissue include.
Gemäß einer Ausführung der Erfindung kann der Trennkörper einen Griffansatz zur Aufnahme eines passiven Abschnitts des Griffs, einen Griffrohransatz zur Aufnahme des Griffrohrs und ein Mittelstück zur Isolierung des Griffrohrs von dem passiven Abschnitt aufweisen. Dadurch ergibt sich ein besonders einfacher Aufbau und eine leichte Konstruktion. Beispielsweise können handelsübliche Griffrohre verwendet werden, die getrennt und um die Länge des Mittelstücks gekürzt werden, woraufhin die beiden Rohrteile mit dem Trennkörper verbunden werden können, um ein elektrisch gegen Masse isoliertes Griffrohr zu erhalten, daß in den Abmessungen dem handelsüblichen Griffrohr entspricht.According to one execution The invention may be the separating body a handle attachment for receiving a passive portion of the handle, a handle tube attachment for receiving the handle tube and a center piece for insulation of the handle tube from the passive section. This results a particularly simple structure and a lightweight construction. For example, you can commercial Handle tubes are used, which are cut off and shortened by the length of the middle piece, whereupon the two pipe parts can be connected to the separating body to to obtain an electrically insulated against ground handle tube that in the Dimensions of the commercial Handle tube corresponds.
Gemäß einer Ausführung der Erfindung kann der Trennkörper zwei Griffrohransätze zur Aufnahme jeweils eines sensitiven Bereichs des Griffrohrs und ein Mittelstück zur Isolierung der beiden sensitiven Bereiche des Griffrohrs aufweisen. Solche Trennkörper sind für die Trennung von zwei sensitiven Bereichen geeignet.According to one execution The invention may be the separating body two handle tube approaches for receiving in each case a sensitive area of the handle tube and a centerpiece have for isolating the two sensitive areas of the handle tube. Such separators are for the separation of two sensitive areas suitable.
Vorzugsweise ist die erfindungsgemäße intelligente Betä tigungsvorrichtung zumindest Teil einer Totmannvorrichtung.Preferably is the intelligent invention Actuation device at least part of a deadman device.
Die Erfindung betrifft auch die Handgriffe für eine der oben genannten Ausführungen der Erfindung. Um den kapazitiven Sensor auszubilden, kann der Handgriff beispielsweise auf ein Metallrohr der Vorrichtung aufgestülpt werden. Alternativ oder zusätzlich kann die bezogen auf den Handgriff innerste leitfähige Lage auch in den Handgriff integriert sein.The The invention also relates to the handles for one of the above embodiments the invention. To form the capacitive sensor, the handle can for example, be slipped on a metal tube of the device. Alternatively or in addition can the innermost conductive position relative to the handle also be integrated in the handle.
Die Erfindung wird anhand der in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispiele im folgenden beschrieben.The Invention will be with reference to the embodiments shown in the figures described below.
Von
der intelligenten Betätigungsvorrichtung wird
im folgenden nur ein Teil des kapazitiven Sensors gezeigt und beschrieben.
Weitere weder gezeigte noch beschriebene Komponenten sind dem Fachmann
beispielsweise aus der
Das
Griffrohr
Auswertevorrichtungen zur Unterscheidung zwischen zwei Kapazitäten eines Sensors sind dem Fachmann bekannt. Vorzugsweise wird die Messung mittels einer Referenzkapazität durchgeführt, wobei die zu messende Kapazität mehrfach aufgeladen und die Ladung auf die vorteilhafterweise wesentlich größere Referenzkapazität übertragen wird. Durch dem Fachmann bekannte Auswertungen kann auf die zu bestimmende Kapazität geschlossen werden (Ladungsumsetzung).evaluation devices to distinguish between two capacitances of a sensor are those skilled in the art known. Preferably, the measurement is performed by means of a reference capacitance, wherein the Capacity to be measured multiply charged and the charge on the advantageously substantially transfer larger reference capacity becomes. By evaluations known in the art can be applied to the capacity closed (charge conversion).
Das Griffrohr kann gemäß weiteren Ausführungsformen als Vollrohr ausgebildet sein. Als Material kann ein geeigneter leitfähiger Kunststoff oder ein Metall gewählt werden. Außerdem ist es möglich das Rohr mit einem leitfähigen Kunststoff oder leitfähigen Textilprodukt zu überziehen. In diesem Fall ist es nicht notwendig, daß das Rohr selber leitfähig ist.The Handle tube can according to others embodiments be designed as a full tube. As a material can be a suitable conductive Plastic or a metal chosen become. Furthermore Is it possible the pipe with a conductive Plastic or conductive textile product to coat. In this case, it is not necessary that the pipe itself be conductive.
Die
passiven Bereiche
Vorteilhafterweise
ist die Länge
des Trennkörpers
Alternativ
kann die Länge
des Trennkörpers
Vorteilhafterweise kann die Auswertung auch derart durchgeführt werden, daß nur hinreichend große Hände als Berührung des sensitiven Bereichs erfaßt werden. Auf diese Weise kann beispielsweise eine Kindersicherung bzw. Kleinkindersicherung realisiert werden.advantageously, the evaluation can also be carried out in such a way that only sufficient size Hands as contact of the sensitive area become. In this way, for example, a child safety or infant protection can be realized.
Der
Trennkörper
weist ein Mittelstück
Der
Trennkörper
Auf
der anderen Seite des Mittelstücks
Der
Trennkörper
In
dem Hohlrohrabschnitt
Als
Verbindungsteil ist eine elektrisch isolierende Hülse
An
dem mit dem Hohlrohrabschnitt
Die
Funktion der erfindungsgemäßen intelligenten
Betätigung
wird im folgenden beschrieben:
Bei Berührung des Griffrohrs durch
eine Person ergibt sich eine Kapazitätsänderung, weil durch die Berührung des
Bedieners das äußere Dielektrikum
einen deutlich größeren Wert
im Vergleich zur Luft annimmt. Diese Änderung der Kapazität wird durch
eine geeignete Auswerteelektronik erfasst und auf bekannte Weise
in ein Informationssignal zur Weiterverarbeitung umgewandelt.The function of the intelligent actuation according to the invention is described below:
When the handlebar is touched by a person, there is a change in capacitance because the touch of the operator causes the outer dielectric to assume a significantly greater value in comparison to the air. This change in capacity is detected by a suitable evaluation and known manner in an information signal to Weiterver work converted.
Um eine fehlerfreie Funktionsweise und ein reproduzierbares Ansprechverhalten, vor allem auch im Hinblick auf die Abhängigkeit von Umwelteinflüssen, sicherzustellen, ist die Auswertevorrichtung vorzugsweise derart ausgelegt, daß sie Umweltbedingungen und Drifterscheinungen kompensieren kann. Beispielsweise kann die Auswertevorrichtung nach dem Einschalten zunächst einen ersten Messwert als Referenzwert ermitteln und speichern. Nachfolgende Messungen werden mit dem gespeicherten Wert verglichen und nur Abweichungen, welche eine große Änderung hervorrufen, werden als eine Handberührung interpretiert. Kleinere relative Änderungen werden als Drifterscheinung, hervorgerufen durch Änderungen der Umweltbedingungen, interpretiert und wirken erhöhend oder erniedrigend auf den gespeicherten Referenzwert. Dieses Verfahren ist besonders geeignet, weil sich die Werte der relativen Dielektrizitätskonstante zwischen εr von Luft und εr bei einer Handberührung deutlich unterscheiden.In order to ensure error-free operation and a reproducible response, especially with regard to the dependence on environmental influences, the evaluation device is preferably designed so that it can compensate for environmental conditions and drift phenomena. For example, after switching on, the evaluation device can first determine and store a first measured value as a reference value. Subsequent measurements are compared to the stored value and only deviations that cause a large change are interpreted as a hand touch. Smaller relative changes are interpreted as drift effects caused by changes in environmental conditions and have an increasing or decreasing effect on the stored reference value. This method is particularly suitable because the values of the relative dielectric constant between ε r of air and ε r differ significantly in the case of a hand touch.
- 1010
- Griffrohrhandle tube
- 10A10A
- sensitiver Bereichsensitive Area
- 10B10B
- sensitiver Bereichsensitive Area
- 1111
- passiver Abschnittpassive section
- 1212
- passiver Abschnittpassive section
- 2020
- Trennkörperseparating body
- 2121
- Griffansatzhandle attachment
- 2222
- Mittelstückcenterpiece
- 2323
- GriffrohransatzHandle tube approach
- 231231
- Aussparungrecess
- 3131
- Kontaktelementcontact element
- 311311
- KontaktfedereinrichtungContact spring device
- 3232
- Leitungmanagement
- 4040
- Auswerteeinrichtungevaluation
- 4141
- Schaltkreiscircuit
- 4242
- Platinecircuit board
- 5151
- HohlrohrabschnittHollow tube section
- 5252
- Bohrungdrilling
- 5353
- Bolzenbolt
- 5454
- Bolzenkopfbolt head
- 5555
- Hülseshell
- 5656
- Bohrungdrilling
- 5757
- Wandungwall
- 5858
- Flanschflange
- 5959
- Fortsatzextension
- 6060
- Auskleidunglining
- 6161
- Bohrungdrilling
- 6262
- VollrohrabschnittFull pipe section
- 6363
- Bolzenkopfbolt head
Claims (16)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE2003132823 DE10332823A1 (en) | 2003-07-18 | 2003-07-18 | Intelligent operating device for hand-guided machine, automobile steering or control wheel or operating lever for hydraulic plant with grip tube for handgrip acting as part of capacitive sensor |
Applications Claiming Priority (1)
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---|---|---|---|
DE2003132823 DE10332823A1 (en) | 2003-07-18 | 2003-07-18 | Intelligent operating device for hand-guided machine, automobile steering or control wheel or operating lever for hydraulic plant with grip tube for handgrip acting as part of capacitive sensor |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE10332823A1 true DE10332823A1 (en) | 2005-02-10 |
Family
ID=34041947
Family Applications (1)
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DE2003132823 Withdrawn DE10332823A1 (en) | 2003-07-18 | 2003-07-18 | Intelligent operating device for hand-guided machine, automobile steering or control wheel or operating lever for hydraulic plant with grip tube for handgrip acting as part of capacitive sensor |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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8110 | Request for examination paragraph 44 | ||
R082 | Change of representative |
Representative=s name: ANDRAE WESTENDORP PATENTANWAELTE PARTNERSCHAFT, DE |
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R119 | Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee | ||
R119 | Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee |
Effective date: 20150203 |