DE112009003296T5

DE112009003296T5 - Steuerknopf

Info

Publication number: DE112009003296T5
Application number: DE112009003296T
Authority: DE
Inventors: Jeffrey Kulczycki; A. Morrison Scott; Michael Schultz
Original assignee: Kelsey Hayes Co
Current assignee: BCS Automotive Interface Solutions US LLC
Priority date: 2008-12-03
Filing date: 2009-12-02
Publication date: 2012-10-04
Anticipated expiration: 2029-12-03
Also published as: WO2010065574A2; WO2010065574A3; US9459787B2; US20110240455A1; DE112009003296B4

Abstract

Ein Steuerknopf weist eine Basis und eine geformte Wand auf. Eine Vielzahl von Sensorelementen ist innerhalb der geformten Wand gelegen und umfangsmäßig um diese herum beabstandet. Eine Prozessorschaltung ist mit der Vielzahl von Sensorelementen verbunden, um ein Endgerät zu steuern. Die Prozessorschaltung fühlt die Berührungsbefehle des Benutzers beidseits der geformten Wand ab und bestimmt vom Benutzer gewünschte Befehle, basierend auf den abgefühlten Berührungsbefehlen des Benutzers.

Description

Verwandte Anmeldung
Diese Anmeldung beansprucht die Priorität der U.S. Provisional Application Nr. 61/119,450, eingereicht am 3. Dezember 2008, deren Gegenstand hierin durch Bezugnahme aufgenommen ist.
Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Bedienungs- bzw. Steuerknöpfe und ist insbesondere auf einen Berührungssteuerknopf gerichtet.
Hintergrund
Steuerknöpfe und insbesondere mechanische drehbare Steuerknöpfe sind bekannt. Derartige drehbare Steuerknöpfe sind mechanisch drehbar und steuern Dinge von einfachen AN/AUS-Funktionen der Vorrichtungen bzw. Geräte bis zur Auswahl von speziellen Sachen wie Fernsehsender, bis zu stufenlos gesteuerten Auswahlen wie beispielsweise die Lautstärke eines Radios. Solche mechanisch drehbare Steuerknöpfe sind bei vielen Anwendungen in Fahrzeugsteuerungsanwendungen zu finden.
Zusammenfassung der Erfindung
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung weist ein Steuerknopf eine Basis und eine geformte Wand auf. Eine Vielzahl von Sensorelementen ist innerhalb der geformten Wand gelegen und auf dem Umfang um diese herum beabstandet. Eine Prozessorschaltung ist mit der Vielzahl von Sensorelementen verbunden, um ein Endgerät zu steuern. Die Prozessorschaltung fühlt die Berührungsbefehle des Benutzers beidseits der geformten Wand ab und bestimmt vom Benutzer gewünschte Befehle, und zwar basierend auf abgefühlten Berührungsbefehlen des Benutzers.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung weist ein Berührungssteuerknopf eine Basis und eine zylindrische Wand auf. Eine Vielzahl von kapazitiven Sensorelementen ist innerhalb der zylindrischen Wand vorgesehen und um den Umfang herum beabstandet. Eine Prozessorschaltung ist mit der Vielzahl von kapazitiven Sensorelementen verbunden, um ein Endgerät zu steuern. Die Prozessorschaltung fühlt die Berührungsbefehle des Benutzers beidseits des Zylinders ab; und bestimmt vom Benutzer gewünschte Befehle, basierend auf abgefühlten Berührungsbefehlen des Benutzers.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren vorgesehen zum Steuern eines Knopfes, welches folgende Schritte aufweist: Detektieren einer Fingerposition auf dem Knopf, Detektieren der Daumenposition auf dem Knopf, Bestimmen einer Bewegung des detektierten Fingers und Daumens auf dem Knopf und Steuern eines Endgerätes ansprechend auf die bestimmte Finger- und Daumenbewegung.
Gemäß noch einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren vorgesehen zum Steuern eines Berührungssteuerknopfes, welches folgende Schritte aufweist: Detektieren einer Fingerposition auf dem Steuerknopf, Messen eines Fingerabstands auf dem Steuerknopf, Bestimmen einer Daumenlage auf dem Knopf ansprechend auf die Position und Breite, Bestimmen einer linken oder rechten Hand eines Benutzers basierend auf einer Daumenlage und Fingerposition auf dem Steuerknopf, und Steuern eines Endgerätes ansprechend auf die bestimmte Hand des Benutzers und eine Finger- und Daumenbewegung.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die vorangegangenen und andere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden den Fachleuten des Gebietes, auf das sich die vorliegende Erfindung bezieht, beim Lesen der folgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen offensichtlich werden, wobei die Figuren Folgendes zeigen:
1 eine perspektivische Ansicht eines Berührungssteuerknopfes, der gemäß einem beispielhaften Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung hergestellt ist;
2 eine perspektivische Ansicht des Berührungssteuerknopfes der 1, welche die Sensorelemente innerhalb der Struktur der Anordnung abbildet;
3 eine Ansicht des Berührungssteuerknopfes der 1 von unten, wobei Teile des Materials der Anordnung entfernt sind, um die Sensorelemente darzustellen;
4 eine schematische Darstellung eines Bedienerfingers, welcher über die Sensorelemente des Berührungssteuerknopfes der 1 gezogen wird, und der Prozessorschaltung, die mit den Sensorelementen verbunden ist; und
5 ein Flussdiagramm eines Steuerprozesses gemäß einem beispielhaften Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zum Gebrauch mit einem Berührungssteuerknopf.
Detaillierte Beschreibung
Unter Bezugnahme auf die 1–3 wird ein Berührungssteuerknopf 10 gezeigt, der gemäß einem beispielhaften Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung hergestellt ist. Der Steuerknopf 10 ist kreisförmig mit einem zylindrischen Wandteil 12, der sich von einer Basis 14 nach außen erstreckt. Die Basis 14 ist geeignet, um auf irgendeiner geeigneten Art und Weise an einer Wandoberfläche 16 angebracht zu werden, wie beispielsweise mit Klebstoff, Schrauben, Nieten usw. Der Berührungssteuerknopf 10 ist kein beweglicher Knopf, sondern reagiert auf Berührung.
Die zylindrische Wand 12 besitzt eine vorbestimmte Dicke, um eine Innenwand 18 mit einem Innendurchmesser und eine Außenwand 20 mit einem Außendurchmesser aufzuweisen. Der Innendurchmesser der Innenwand 18 ist groß genug, um eine durchschnittliche menschliche Fingerspitze aufzunehmen, und um es zu gestatten, dass sich die Fingerspitze kreisförmig gegen die Innenwand 18 des Steuerknopfes 10 bewegen kann.
Zwischen der Innenwand 18 und der Außenwand 20 und umfangsmäßig um den Durchmesser der zylindrischen Wand 30 herum beabstandet befindet sich eine Vielzahl von kapazitiven Sensoren 30. Jeder kapazitive Sensor 30 ist umfangsmäßig geringfügig von den nächsten benachbarten Sensoren auf beiden Seiten beabstandet, damit er von ihnen elektrisch isoliert ist. Die kapazitiven Sensorelemente 30 bilden eine Anordnung von Sensorelementen, die um den Umfang der Innenwand 18 des Sensorknopfes 10 ausgebreitet sind. Jedes Sensorelement 30 besitzt ein Verbindungsende 32, welches mit der Prozessorschaltung verbindbar ist, zur Detektion der Gegenwart eines Fingers oder Daumens auf entweder der Innenwand 18 oder der Außenwand 20 des Sensorknopfes 10.
Bei der Verwendung des Sensorknopfes 10 in einem Fahrzeug kann der Sensorknopf 10 nahe einer zentralen Lage einer vorderen Kabine zwischen dem Fahrer und Beifahrer gelegen sein. Wenn entweder der Fahrer oder Beifahrer den Knopf anfassen, detektiert ein Steuerprozess gemäß einem beispielhaften Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung die Lage jedes Fingers und Daumens und bestimmt, ob es eine rechte Hand oder linke Hand ist. Diese Bestimmung der linke oder rechten Hand wird verwendet, um zu bestimmen, ob der Steuerknopfbenutzer der Fahrer oder der Beifahrer ist.
Unter Bezugnahme auf 4 werden die Sensoren 30, welche Metallstreifen sind, sind mit einer integrierten Schaltung 40 für einen kapazitiven Sensor verbunden, so dass jeder Sensor als ein kapazitiver Sensor fungiert, da der Finger des Benutzers als ein Dielektrikum wirkt. Jeder Ausgang eines kapazitiven Sensors ist mit einem Mikroprozessor oder einem Mikrocomputer 50 zum Verarbeiten der Sensorausgangssignale verbunden. Gemäß einem beispielhaften Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung liefern verschiedene der Sensoren 30 ein Ausgangssignal an den Mikrocontroller bzw. Mikroprozessor 50, wenn der Daumen und die Finger eines Benutzers um die äußere Oberfläche des Steuerknopfes 10 gleiten. Der Mikrocontroller spürt ein spezielles Bewegungsmuster (Fingerbewegung) oder einen stationären Kontaktpunkt (Daumen) auf und bestimmt die Winkel- oder Drehposition der Hand des Anwenders um den Steuerknopf 10. Unter Verwendung dieser Daten bestimmt der Mikrocontroller bzw. Microprozessor, ob der Benutzer den Knopf im Uhrzeigersinn oder gegen den Uhrzeigersinn bewegt. Die Positionsdaten können auch verwendet werden, um die Drehgeschwindigkeit zu bestimmen. Die Drehgeschwindigkeit, wenn ein Benutzer den Knopf loslässt, kann verwendet werden, um eine „Flick-and-Spin”- bzw. Kreiselfunktion vorzusehen. Derartige Information kann verwendet werden, um schnell durch die Auswahlen im Menü voranzukommen.
Sensordaten können auch verwendet werden, um zu bestimmen, wann der Benutzer den Steuerknopf 10 ergreift und wann der Benutzer den Steuerknopf loslässt. Der Mikrocontroller kann die Sensordaten auch dekodieren, um eine „Klopf”-Funktion zu detektieren, wo der Benutzer die Auswahl durch Klopfen mit seinem Zeigefinger trifft, während er den Knopf hält. Dieses Klopfen kann als ein Auswahlmerkmal verwendet werden.
Unter Bezugnahme auf 5 ist ein Steuerprozess 100 gemäß einem beispielhaften Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zum Gebrauch mit einem Berührungssteuerknopf gezeigt, wie er zuvor mit Bezug auf die 1–4 beschrieben wurde. In Schritt 102 startet der Prozess und die internen Speicher werden geleert, initiale Flag-Zustände werden gesetzt usw. In Schritt 104 werden die Ausgangsgrößen der Sensorelemente überwacht, um die Fingerposition(en) auf dem Steuerknopf 10 zu detektieren. In Schritt 106 wird eine Bestimmung gemacht, ob mehr als ein Finger auf dem Steuerknopf 10 detektiert wurden. Gemäß dem vorliegenden Steuerprozess sind der Steuerknopf 10 und der Steuerprozess so ausgelegt, dass sie nicht auf die Berührungen an dem Steuerknopf 10 reagieren, es sei denn es wird entdeckt, dass mehr als ein Finger den Steuerknopf 10 berührt. Dies stellt sicher, dass ein versehentliches Berühren des Steuerknopfes 10 nicht in einer Veränderung des Gerätes resultiert, welches der Steuerknopf letztendlich kontrolliert bzw. steuert, wie beispielsweise ein Radio, ein Heizsystem usw. Wenn die Bestimmung in Schritt 106 negativ ist, läuft der Prozess in einer Schleife zurück zu Schritt 104. Wenn die Bestimmung in Schritt 106 bestätigend ist, schreitet der Prozess zu Schritt 108 voran.
In Schritt 108 wird der Fingerabstand auf dem Steuerknopf 10 gemessen. In Schritt 110 wird eine Bestimmung aus den Messungen in Schritt 108 gemacht, hinsichtlich der wahrscheinlichen Lage des Daumens, der den Steuerknopf 10 berührt, und zwar basierend auf der Fingerposition, Breite und Distanz von den anderen Fingern. Basierend auf diesen Faktoren und vorbestimmter empirischer Information wird die Daumenlage bestimmt.
In Schritt 112 wird ein Daumen-Finger-Muster, basierend auf der wahrscheinlichen Daumenbestimmung in Schritt 112, entwickelt. Mit bekannter Daumenlage zeigen andere überwachte Kontaktpunkte die Fingerlagen. Diese Fingerlagen können dann relativ zu der Daumenlage verwendet werden, um ein erkennbares Muster zu entwickeln, dass auf empirischen Daten oder auf einer Berechnung basieren kann. In Schritt 114 wird dann das in Schritt 112 bestimmte Daumen/Finger-Muster mit einer Vielzahl bekannter Daumen/Finger-Muster verglichen, die in dem Speicher gespeichert sind, um zu bestimmen, ob eine Übereinstimmung gefunden werden kann. Eine Bestimmung wird dann in Schritt 116 gemacht, ob das Muster mit dem der Fahrerhand übereinstimmt.
Wenn die Bestimmung in Schritt 116 bestätigend ist, schreitet der Prozess zu Schritt 118 voran, wo die Fingerbewegung auf dem Steuerknopf 10 überwacht wird, um den Befehl der Fahrerhand zu bestimmen. In Schritt 120 wird der angeforderte Befehl über den Steuerknopf 10 durchgeführt, z. B. wird die Lautstärke des Radios aufgedreht. Der Prozess verläuft in einer Schleife zurück zu Schritt 104.
Wenn die Bestimmung in Schritt 116 negativ ist, nimmt der Prozess an, dass die Hand dem Beifahrer gehört und schreitet zu Schritt 122 voran, wo die Fingerbewegung auf dem Steuerknopf 10 überwacht wird, um den Befehl der Beifahrerhand zu bestimmen. In Schritt 124 wird der angeforderte Befehl über den Steuerknopf 10 durchgeführt, beispielsweise wird die Lautstärke des Radios heruntergedreht. Der Prozess verläuft dann in einer Schleife zurück zu Schritt 104.
Aus der obigen Beschreibung der Erfindung werden Fachleute Verbesserungen, Veränderungen und Modifikationen entnehmen. Der Steuerknopf der vorliegenden Erfindung und das Steuerverfahren der vorliegenden Erfindung können verwendet werden, um irgendeinen derzeitig mechanisch drehbaren Steuerknopf zu ersetzten, sei es in einem Fahrzeugsystem oder mit einem nicht mit Fahrzeugen in Bezug stehenden System. Verbesserungen, Veränderungen und Modifikationen innerhalb des Fachkönnens sollen durch die angehängten Ansprüche abgedeckt werden.

Claims

Ein Steuerknopf, der Folgendes aufweist: eine Basis; eine geformte Wand; eine Vielzahl von Sensorelementen, die innerhalb der geformten Wand und umfangsmäßig um diese herum beabstandet sind; und eine Prozessorschaltung, die mit der Vielzahl von Sensorelementen verbunden ist, um ein Endgerät zu steuern, wobei die Prozessorschaltung die Berührungsbefehle des Benutzers auf beiden Seiten der geformten Wand abfühlt und die gewünschten Befehle des Benutzers bestimmt, und zwar basierend auf den abgefühlten Berührungsbefehlen des Benutzers.
Steuerknopf nach Anspruch 1, wobei die geformte Wand eine zylindrische Form besitzt.
Steuerknopf nach Anspruch 1, wobei die Sensorelemente kapazitive Sensoren sind.
Steuerknopf nach Anspruch 1, wobei der Steuerknopf zwischen einer Fahrerposition und einer Beifahrerposition eines Fahrzeugs angebracht ist und wobei die Prozessorschaltung ferner bestimmt, ob der Benutzer der Fahrer oder der Beifahrer ist.
Berührungssteuerknopf, welcher Folgendes aufweist: eine Basis; eine zylindrische Wand; eine Vielzahl von kapazitiven Sensorelementen, die innerhalb der zylindrischen Wand und umfangsmäßig um diese herum beabstandet sind; und eine Prozessorschaltung, die mit der Vielzahl von kapazitiven Sensorelementen verbunden ist, um ein Endgerät zu steuern, wobei die Prozessorschaltung die Berührungsbefehle auf beiden Seiten des Zylinders abfühlt und die gewünschten Befehle, basierend auf den abgefühlten Berührungsbefehlen des Benutzers, bestimmt.
Steuerknopf nach Anspruch 5, wobei der Steuerknopf zwischen einer Fahrerposition und einer Beifahrerposition eines Fahrzeugs angebracht ist und wobei die Prozessorschaltung ferner bestimmt, ob der Benutzer der Fahrer oder der Beifahrer ist.
Verfahren zum Steuern eines Knopfes, welches die folgenden Schritte aufweist: Detektieren der Fingerposition auf dem Knopf; Detektieren der Daumenposition auf dem Knopf; Bestimmen der Bewegung des detektierten Fingers und Daumens auf dem Knopf; und Steuern eines Endgerätes ansprechend auf die bestimmte Finger- und Daumenbewegung.
Verfahren zum Steuern des Knopfes nach Anspruch 7, wobei die Schritte des Detektierens der Fingerposition und der Daumenposition das Überwachen eines dielektrischen Effektes des Fingers und des Daumens auf dem Knopf einschließt.
Verfahren zum Steuern des Knopfes nach Anspruch 7, welches ferner die Schritte des Anbringen des Knopfes zwischen einer Fahrerposition und einer Beifahrerposition eines Fahrzeugs und des Bestimmens, ob der Benutzer der Fahrer oder der Beifahrer ist, aufweist
Verfahren zum Steuern eines Berührungssteuerknopfes, welches folgende Schritte aufweist: Detektieren der Fingerposition auf dem Steuerknopf; Messen des Fingerabstandes auf dem Steuerknopf; Detektieren der Daumenlage auf dem Steuerknopf ansprechend auf die Position und Breite; Bestimmen einer linken oder rechten Hand des Benutzers basierend auf der Daumenlage und der Fingerposition auf dem Steuerknopf; und Steuern eines Endgerätes ansprechend auf die bestimmte Hand des Benutzers und die Finger- und Daumenbewegung.
Verfahren zum Steuern eines Berührungssteuerknopfes nach Anspruch 10, wobei die Schritte des Detektierens der Fingerposition auf dem Steuerknopf, des Messen des Fingerabstandes auf dem Steuerknopf und des Bestimmens der Daumenlage auf dem Steuerknopf jeweils das Überwachen eines dielektrischen Effektes der Finger und des Daumens einschließen.