DE112011101362T5

DE112011101362T5 - Multifunktionssensor und Verfahren

Info

Publication number: DE112011101362T5
Application number: DE112011101362T
Authority: DE
Inventors: Ian Sage
Original assignee: Methode Electronics Inc
Current assignee: Methode Electronics Inc
Priority date: 2010-04-19
Filing date: 2011-04-19
Publication date: 2013-01-31
Also published as: US8558561B2; US20140035600A1; US9103861B2; US20110254570A1; WO2011133534A1

Abstract

Eine Multifunktionssensorvorrichtung weist mehrere Abtastelektroden und eine Steuerschaltung auf, die so eingerichtet ist, dass sie Signale von jeder der Abtastelektroden empfängt und feststellt, ob die Abtastelektroden in einem berührten Zustand oder einem unberührten Zustand sind. Die Steuerschaltung ist ferner so eingerichtet, dass sie anhand der Zustände des Sensors und der Art und Weise, in der die Sensoren in solche Zustände gelangt sind, gezielt ein Ausgangssignal abgibt.

Description

Querverweis auf verwandte Anmeldung
Die vorliegende Anmeldung beansprucht die Priorität der am 19. April 2010 eingereichten vorläufigen US-Patentanmeldung Nr. 61/325,651, deren Offenbarung durch Bezugnahme aufgenommen ist.
Hintergrund der Erfindung
Manche Kraftfahrzeuge weisen ein Zugangssystem mit elektrisch betriebenen Türschlössern und -verriegelungen auf. Diese Schlösser und Verriegelungen werden üblicherweise von einer Anzahl elektromechanischer Schalter und/oder elektronischer Sensoren betätigt, die sich im oder am Türgriff befinden. Jeder der Schalter bzw. Sensoren erfüllt eine einzige Funktion. Beispielsweise könnte ein Sensor die Türverriegelung steuern. Dieser Sensor würde bewirken, dass die Türverriegelung gelöst wird, wenn der Sensor die Anwesenheit der Hand eines Benutzers an dem Griff erfasst, wodurch es dem Benutzer ermöglicht wird, die Tür aufzuziehen. Dieser Sensor wäre üblicherweise einer nach außen gewandten Oberfläche des Griffes zugeordnet oder an einer nach innen gewandten Oberfläche des Griffes, zwischen dem Griff und der Türhaut. Ein anderer Sensor könnte die Türschlösser steuern und dabei bewirken, dass sie als Reaktion auf die Berührung eines Benutzers ein Schaltspiel zwischen dem verschlossenen und dem unverschlossenen Zustand ausführen. Dieser Sensor wäre üblicherweise einem anderen Abschnitt des Türgriffs zugeordnet, zum Beispiel dem vorderen oder dem hinteren Abschnitt einer nach außen gewandten Oberfläche des Griffes. Alternativ dazu könnten zwei Sensoren zur Steuerung des Türschlosses vorgesehen sein, wobei einer bewirkt, dass die Tür als Reaktion auf die Berührung eines Benutzers verschlossen wird, und der andere bewirkt, dass die Tür als Reaktion auf die Berührung eines Benutzers aufgeschlossen wird.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1A ist eine Draufsicht auf einen Türgriff 10, der an einer Fahrzeugtür 12 angebracht ist, und auf im Türgriff 10 angeordnete Abtastelektroden E1, E2,
1B ist eine Seitenansicht des Türgriffs 10 von 1A, der an der Fahrzeugtür 12 angebracht ist, und der im Türgriff 10 angeordneten Abtastelektroden E1, E2,
2A ist eine Draufsicht auf einen anderen Türgriff 10, der an einer Fahrzeugtür 12 angebracht ist, und auf im Türgriff 10 angeordnete Abtastelektroden E1, E2,
2B ist eine Seitenansicht des Türgriffs 10 von 2A, der an der Fahrzeugtür 12 angebracht ist, und der im Türgriff 10 angeordneten Abtastelektroden E1, E2,
3A ist eine Perspektivansicht eines Türgriffs 10 und der Hand eines Benutzers, die sich dem Türgriff nähert, als würde sie den Türgriff ergreifen,
3B ist eine Perspektivansicht eines Türgriffs 10 und der Finger eines Benutzers, die über eine Oberseite des Türgriffs gleiten,
4 ist eine Draufsicht auf einen Türgriff 10, der an einer Fahrzeugtür 12 angebracht ist, und auf eine Anordnung 14 von Abtastelektroden E1, E2, E3, die im Türgriff 10 angeordnet sind,
5 ist eine Draufsicht auf eine Anordnung 14 von Abtastelektroden E1 bis E6, und
6 ist eine schematische Darstellung einer Multifunktionssensorvorrichtung, die eine Anordnung 14 von Abtastelektroden E1 bis E10 und eine Steuerschaltung 16 aufweist.
Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen
In den 1A–1B und 2A–2B ist eine Ausführungsform eines an einer Tür 12 eines Fahrzeugs angebrachten Türgriffs 10 veranschaulicht. Der Türgriff 10 hat eine solche Gestalt, dass er von einem Benutzer ohne weiteres ergriffen werden könnte. Der Türgriff 10 trägt zwei in Durchsicht gezeigte Abtastelektroden E1, E2 in Form von dünnen, leitfähigen Elektrodenkontaktflächen. Die Abtastelektroden E1, E2 sind in einer solchen Weise im Türgriff 10 angeordnet, dass sie eine Hand, einen Finger oder einen anderen Gegenstand durch den Türgriff und ein anderes Substrat, auf dem die Abtastelektroden angebracht sein könnten, erfassen können, wie für den Fachmann verständlich ist. Vorzugsweise sind die Abtastelektroden so bemessen, gestaltet und angeordnet, dass jede der beiden Abtastelektroden E1, E2 vom Finger eines Benutzers, den dieser auf eine angrenzende Oberfläche des Türgriffs legt, im Wesentlichen bedeckt sein könnte, und derart, dass beide Abtastelektroden E1, E2 von der Hand eines Benutzers oder einem Teil der Hand, die den Türgriff ergreift, im Wesentlichen bedeckt sein könnte.
In den 1A–1B ist gezeigt, dass die Abtastelektroden E1, E2 hinter (also unterhalb) der Oberseite des Türgriffs 10 angeordnet sind. Bei dieser Ausführungsform könnten die Abtastelektroden E1, E2 dazu verwendet werden, die Nähe oder Berührung der Finger bzw. der Hand eines Benutzers oder eines anderen Gegenstandes aufzunehmen, der sich nahe der Oberseite des Türgriffs 10 befindet, wie es der Fachmann erkennt und wie weiter unten erläutert wird.
In den 2A–2B ist gezeigt, dass die Abtastelektroden E1, E2 hinter einer nach innen gewandten Oberfläche des Türgriffs 10 angeordnet sind, also hinter einer Oberfläche des Türgriffs, die der Tür 12 zugewandt ist. Bei dieser Ausführungsform könnten die Abtastelektroden E1, E2 dazu verwendet werden, die Nähe oder Berührung der Finger bzw. der Hand eines Benutzers oder eines anderen Gegenstandes aufzunehmen, der sich nahe der nach innen gewandten Oberfläche des Türgriffs 10 befindet.
Bei anderen Ausführungsformen könnten die Abtastelektroden E1, E2 hinter anderen Oberflächen des Türgriffs 10 angeordnet sein. Die Abtastelektroden E1, E2 könnten zum Beispiel hinter einer Unterseite oder nach außen gewandten Oberfläche des Türgriffs 10 angeordnet sein. Bei weiteren Ausführungsformen könnte eine der beiden oder könnten beide Abtastelektroden E1, E2 hinter mehr als einer Oberfläche des Türgriffs 10 angeordnet sein. Beispielsweise könnte eine der beiden Abtastelektroden E1, E2 oder könnten beide einen ersten Abschnitt, der unterhalb der Oberseite des Türgriffs 10 angeordnet ist, und einen zweiten Abschnitt aufweisen, der hinter der nach innen gewandten Oberfläche des Türgriffs 10 angeordnet ist.
In den 1A–1B und 2A–2B ist zwar gezeigt und im vorstehenden Text ist zwar beschrieben, dass die Abtastelektrode E1 hinter der gleichen Oberfläche des Türgriffs 10 wie die Abtastelektrode E2 angeordnet ist, jedoch könnten die zwei Abtastelektroden hinter verschiedenen Oberflächen des Türgriffs 10 angeordnet sein. Die Abtastelektrode E1 könnte zum Beispiel hinter der Oberseite des Türgriffs 10 angeordnet sein, wie in den 1A–1B gezeigt, und die Abtastelektrode E2 könnte hinter der nach innen gewandten Oberfläche des Türgriffs 10 angeordnet sein, wie in den 2A–2B gezeigt.
Es ist zwar gezeigt, dass die Abtastelektroden E1, E2 im Wesentlichen mit den Oberflächen übereinstimmen, hinter denen sie angeordnet sind, jedoch brauchen sie nicht in dieser Weise ausgebildet zu sein. Zum Beispiel könnten einige Abschnitte der Abtastelektroden E1, E2 näher an der Oberfläche bzw. den Oberflächen des Türgriffs 10 liegen, hinter der bzw. denen sie angeordnet sind, als andere Abschnitte der Abtastelektroden.
Bei alternativen Ausführungsformen könnten die Abtastelektroden E1, E2 wenigstens abschnittsweise an der Oberfläche des Türgriffs 10 anstatt im Türgriff 10 angeordnet sein. Bei solchen Ausführungsformen könnte über den an der Oberfläche des Türgriffs 10 angeordneten Abschnitten der Abtastelektroden E1, E2 ein Schutzmaterial liegen, um sie gegen physische Beschädigungen und gegen die Umwelt im Allgemeinen zu schützen.
Die Abtastelektroden E1, E2 könnten über jeweilige elektrische Bahnen T1, T2 oder andere Einrichtungen mit einer Steuerschaltung (hierin manchmal als ”Steuerung” bezeichnet) 16 elektrisch gekoppelt sein, um eine Multifunktionssensorvorrichtung zu bilden. Die Steuerschaltung 16 könnte als diskrete Hardware oder zum Beispiel als Cypress Semiconductor PSOC (programmierbares System auf einem Chip) oder äquivalente Steuerung ausgeführt sein, das bzw. die zur Unterstützung der Erfüllung der nachstehend beschriebenen Funktionen bzw. anderer erwünschter Funktionen mit Software-Algorithmen programmiert ist.
Die Steuerschaltung 16 könnte so eingerichtet sein, dass sie Erregersignale an die abtastenden E1, E2 abgibt und die Kapazität oder Änderungen der Kapazität zwischen den Abtastelektroden E1, E2 und Masse oder einem anderen Referenzpotential erkennt, wie es für den Fachmann verständlich ist. Die Steuerschaltung 16 könnte auch so eingerichtet sein, dass sie die vorstehenden Kapazitätsdaten verwendet, um festzustellen, ob eine der beiden oder die beiden Abtastelektroden E1, E2 in einem so genannten ”berührten” Zustand ist bzw. sind. Zum Beispiel könnte die Steuerschaltung 16 so eingerichtet sein, dass sie feststellt, dass die Abtastelektrode E1 oder E2 in einem berührten Zustand ist, wenn die Kapazität gegen Masse an der Abtastelektrode wenigstens eine vorbestimmte Zeitspanne lang in einem erhöhten Zustand ist. Dieser Zustand könnte auftreten, wenn sich eine Hand oder ein Finger eines Benutzers oder ein anderer Gegenstand wenigstens eine vorbestimmte Zeitspanne lang nahe der jeweiligen Abtastelektrode befindet, wie es der Fall sein könnte, wenn sich ein solcher Gegenstand in der Nähe der oder in Kontakt mit der Oberfläche des Türgriffs 10 befindet, hinter dem die jeweilige Abtastelektrode angeordnet ist. Die vorbestimmte Zeitspanne könnte ganz kurz, wie etwa momentan, oder von einer längeren Dauer sein, die für die Anwendung und die eingesetzte Abtasttechnologie geeignet ist, wie es dem Fachmann verständlich ist. Beispielsweise könnte bei Ausführungsformen, bei denen kapazitive Sensortechnologie zur Anwendung kommt, die vorbestimmte Zeitspanne in der Größenordnung von mehreren Millisekunden bis zu zehn oder mehr Sekunden liegen. Bei Ausführungsformen, bei denen Feldeffektsensortechnologie zum Einsatz kommt, wie weiter unten erläutert wird, könnte die vorbestimmte Zeitspanne im Wesentlichen unbestimmt oder unbegrenzt sein.
Die Steuerschaltung 16 könnte auch so eingerichtet sein, dass sie ein Ausgangssignal abgibt, das anzeigt, ob die Steuerschaltung feststellt, dass eine oder beide der Abtastelektroden E1, E2 in einem berührten Zustand ist bzw. sind, sowie die Art und Weise, in der die Abtastelektrode(n) in den berührten Zustand gelangt ist bzw. sind, wie weiter unten erläutert wird. Die Ausgangssignale der Steuerschaltung 16 könnten direkt oder über ein dazwischen liegendes Steuergerät (zum Beispiel das in der 6 gezeigte LIN-Steuergerät 22) zur Erfüllung einer beliebigen gewünschten Funktion verwendet werden. In der Tat könnten die Abtastelektroden E1, E2 und die Steuerschaltung zusammen verwendet werden, um mehrfache Funktionen zu steuern.
Bei einer veranschaulichenden Ausführungsform könnte die Steuerschaltung 16 ein erstes Ausgangssignal dann abgeben, wenn die Steuerschaltung feststellt, dass eine der beiden oder beide (vorzugsweise beide) der Abtastelektroden E1, E2 wenigstens eine vorbestimmte Zeitspanne lang in einem berührten Zustand ist bzw. sind. Zum Beispiel könnte, wie in 3A gezeigt, die Steuerschaltung 16 ein erstes Ausgangssignal liefern, das bewirkt, dass ein Türschloss aus dem verschlossenen Zustand in den unverschlossenen Zustand wechselt (bzw. im unverschlossenen Zustand bleibt, wenn es bereits im unverschlossenen Zustand ist), und/oder bewirken, dass eine Türverriegelung als Reaktion auf die Näherung eines Gegenstandes oder von Gegenständen an den Türgriff 10 nahe einer der beiden oder beiden (vorzugsweise beiden) der Abtastelektroden E1, E2 für wenigstens eine vorbestimmte Zeit gelöst wird, wie es geschehen könnte, wenn ein Benutzer den Türgriff 10 ergreift, um eine Tür 12 zu öffnen, an der der Türgriff 10 befestigt ist. Die vorbestimmte Zeit könnte ganz kurz, wie momentan, oder von einer größeren Dauer sein, wie oben erörtert. Bei einer Ausführungsform könnte die vorbestimmte Zeit ungefähr 30 bis 50 ms betragen.
Die Steuerschaltung 16 könnte ein zweites Ausgangssignal dann abgeben, wenn die Steuerschaltung zuerst feststellt, dass die Abtastelektrode E1, aber nicht die Abtastelektrode E2 wenigstens eine vorbestimmte Zeit lang in dem berührten Zustand ist, und dann, innerhalb eines vorbestimmten Zeitfensters, feststellt, dass die Abtastelektrode E2, aber nicht die Abtastelektrode E1 in dem berührten Zustand ist. Zum Beispiel könnte, wie in der 3B gezeigt, die Steuerschaltung 16 bewirken, dass das Türschloss aus dem unverschlossenen Zustand in den verschlossenen Zustand wechselt, als Reaktion auf die Nähe eines Gegenstandes an dem Türgriff 10 nahe der Abtastelektrode E1, aber nicht nahe der Abtastelektrode E2, und dann, innerhalb eines vorbestimmten Zeitfensters, die Nähe eines Gegenstands an dem Türgriff 10 nahe der Abtastelektrode E2, aber nicht nahe der Abtastelektrode E1, wie es geschehen könnte, wenn ein Benutzer mit einem Finger oder einer Hand über eine Oberfläche des Türgriffs 10 gleitet, hinter der die Abtastelektroden E1, E2 angeordnet sind. Die vorbestimmte Zeit könnte ganz kurz, wie momentan, oder von einer längeren Dauer sein, wie oben erläutert. Das vorbestimmte Zeitfenster könnte sich zu jeder beliebigen Zeit öffnen, nachdem die Steuerschaltung 16 feststellt, dass die Abtastelektrode E1, nicht aber die Abtastelektrode E2 in einem berührten Zustand ist, und könnte jede beliebige Dauer haben. Bei einer Ausführungsform könnte sich das vorbestimmte Zeitfenster 15 ms, nachdem die Abtastelektrode E1 die Nähe des Gegenstands wahrnimmt, öffnen und sich 50 ms später schließen.
Die Steuerschaltung 16 könnte ein drittes Ausgangssignal dann abgeben, wenn die Steuerschaltung zuerst feststellt, dass die Abtastelektrode E2, aber nicht die Abtastelektrode E1 wenigstens eine vorbestimmte Zeit lang in dem berührten Zustand ist, und dann, innerhalb eines vorbestimmten Zeitfensters, feststellt, dass die Abtastelektrode E1, aber nicht die Abtastelektrode E2 in dem berührten Zustand ist. Zum Beispiel könnte die Steuerschaltung 16 bewirken, dass das Türschloss aus dem verschlossenen Zustand in den unverschlossenen Zustand wechselt, ohne dass die Tür entriegelt wird, als Reaktion auf die Nähe eines Gegenstands an dem Türgriff 10 nahe der Abtastelektrode E2, aber nicht nahe der Abtastelektrode E1, und dann, innerhalb eines vorbestimmten Zeitfensters, die Nähe eines Gegenstands an dem Türgriff 10 nahe der Abtastelektrode E1, aber nicht nahe der Abtastelektrode E2, wie es geschehen könnte, wenn ein Benutzer mit einem Finger oder einer Hand über eine Oberfläche des Türgriffs 10 gleitet, hinter der die Abtastelektroden E1, E2 angeordnet sind. Die vorbestimmte Zeit könnte ganz kurz, wie momentan, oder von einer längeren Dauer sein, wie oben erörtert. Das vorbestimmte Zeitfenster könnte sich zu jeder beliebigen Zeit öffnen, nachdem die Steuerschaltung 16 feststellt, dass die Abtastelektrode E2, nicht aber die Abtastelektrode E1 in einem berührten Zustand ist, und könnte jede beliebige Dauer haben, wie oben erläutert.
Bei anderen Ausführungsformen könnte es andere Wirkungen haben, wenn man den Türgriff 10 ergreift oder darüberstreicht. Beispielsweise könnte, wenn man den Türgriff ergreift, dadurch veranlasst werden, dass das Türschloss in einen verschlossenen Zustand wechselt (bzw. im verschlossenen Zustand bleibt, wenn es sich bereits im verschlossenen Zustand befindet), und wenn man über den Griff streicht, könnte dies ein Aufschließen und/oder Entriegeln veranlassen. Alternativ oder zusätzlich könnten, wenn man den Türgriff 10 ergreift oder über diesen streicht, dadurch Lichter des Fahrzeugs ein- oder ausgeschaltet werden, eine Tür oder Heckklappe sich öffnen oder schließen, oder könnten andere Wirkungen veranlasst werden.
Die Steuerschaltung 16 könnte so ausgebildet sein, dass sie zwischen einem echten Berührungsereignis, zum Beispiel einer bewussten und absichtlichen Berührung des Türgriffs 10 nahe einer Abtastelektrode Ex durch einen Benutzer, und einem unechten Berührungsereignis, zum Beispiel dem Vorhandensein von Wasser, das sich angesammelt hat, oder eines anderen Fremdstoffs in der Nähe der Abtastelektrode E_x unterscheidet. Die Steuerschaltung 16 könnte ferner so ausgebildet sein, dass sie nur als Reaktion auf ein echtes Berührungsereignis feststellt, dass eine Abtastelektrode E_x in einem berührten Zustand ist, und die oben genannten Ausgangssignale somit nur als Reaktion auf echte Berührungsereignisse abgibt.
Die Steuerschaltung 16 könnte beispielsweise so ausgebildet sein, dass sie einen gleitenden Mittelwert der Kapazität gegen Masse oder ein anderes Referenzpotential an jeder Abtastelektrode Ex durch Mehrfachabfrage bestimmt, indem sie periodisch die Kapazität an der Abtastelektrode Ex abfragt, die von der vorherigen Anzahl y von Abfragewerten erhaltenen Kapazitäten addiert und durch y dividiert. Bei einer veranschaulichenden Ausführungsform könnte y gleich 500 sein, und der Abfragezeitraum könnte gleich 10 Millisekunden sein. Bei anderen Ausführungsformen könnte y einen größeren oder kleineren Wert haben, und der Abfragezeitraum könnte länger oder kürzer sein. Die Steuerschaltung 16 könnte so ausgebildet sein, dass sie nur dann feststellt, dass die Abtastelektrode Ex im berührten Zustand ist, wenn die gegenwärtige Kapazität an dieser Abtastelektrode den gegenwärtigen Mehrfachabfrage-Gleitmittelwert um wenigstens einen vorbestimmten Schwellenbetrag übersteigt. Bei einer veranschaulichenden Ausführungsform, bei der die Steuerschaltung 16 als Cypress PSOC (programmierbares System auf einem Chip) ausgeführt ist, könnte dieser Schwellenbetrag zum Beispiel gleich 100 Rohzählungen sein, wie es für den Fachmann verständlich ist. Bei anderen Ausführungsformen könnte dieser Schwellenbetrag einen größeren oder kleineren Wert haben, der eventuell in Abhängigkeit von der Empfindlichkeit und der Baugröße der Abtastelektroden ausgewählt ist.
Das vorstehende Prinzip zur Unterscheidung zwischen echten und unechten Berührungsereignissen könnte im Zusammenhang mit einem Multifunktionssensor zur Anwendung gelangen, der nur zwei Abtastelektroden E1, E2 hat, zum Beispiel wie in den 1A–1B dargestellt. Der Fachmann erkennt jedoch, dass eine solche Ausführungsform empfindlicher gegenüber Regen und Sprühwasser sein könnte als erwünscht ist. Die Leistung einer Multifunktionssensorvorrichtung, in der das vorstehende Prinzip ausgeführt ist, könnte durch die Aufnahme von mehr als zwei Abtastelektroden und/oder die Verwendung von Abtastelektroden mit bestimmten Formen gesteigert werden.
In dieser Hinsicht ist in 4 eine Multifunktionssensorvorrichtung dargestellt, die eine Anordnung 14 aus drei rechteckigen Abtastelektroden E1 bis E3, die in einem Türgriff 10 angeordnet sind, und einer Steuerschaltung 16 aufweist, die so eingerichtet ist, dass sie von jeder der Abtastelektroden E1 bis E3 Signale empfängt und verarbeitet. In 5 ist eine Ausführungsform einer Multifunktionssensorvorrichtung dargestellt, die sechs zickzackförmige Abtastelektroden E1 bis E6 und eine Steuerschaltung 16 aufweist, die so eingerichtet ist, dass sie von jeder der Abtastelektroden E1 bis E6 Signale empfängt und verarbeitet. In 6 ist eine Ausführungsform einer Multifunktionssensorvorrichtung dargestellt, die zehn Abtastelektroden E1 bis E10 und eine Steuerschaltung 16 aufweist, die so eingerichtet ist, dass sie von jeder der Abtastelektroden E1 bis E10 Signale empfängt und verarbeitet. Andere Ausführungsformen könnten mehr oder weniger Abtastelektroden E1 bis En mit jeder gewünschten Form und eine Steuerschaltung 16 aufweisen, die sich zur Verwendung damit eignet. Jede oder alle der Abtastelektroden E1 bis En könnte bzw. könnten am oder im Türgriff 10 angeordnet sein, wie oben dargelegt. In den 4 bis 6 sind die Abtastelektroden E1 bis En zwar als in linearen Anordnungen angeordnet dargestellt, jedoch könnten die Anordnungen gekrümmte oder andere Formen haben, wie es für eine bestimmte Anwendung erwünscht sein könnte.
Bei Ausführungsformen mit drei Abtastelektroden E1 bis E3 könnte die Steuerschaltung 16 so eingerichtet sein, dass sie als Reaktion darauf, dass die Steuerschaltung feststellt, dass zwei beliebige der Abtastelektroden E1 bis E3 wenigstens eine vorbestimmte Zeit lang in einem berührten Zustand sind, ein erstes Ausgangssignal abgibt, zum Beispiel ein Türaufschließ- und -entriegelungssignal. Die Steuerschaltung 16 könnte auch so eingerichtet sein, dass sie als Reaktion darauf, dass die Steuerschaltung feststellt, dass zwei der drei Abtastelektroden E1 bis E3 in einer ersten vorbestimmten Abfolge innerhalb eines vorbestimmten Zeitfensters, wie oben erläutert, in einem berührten Zustand sind, ein zweites Ausgangssignal abgibt, zum Beispiel ein Türverschließsignal. Die Steuerschaltung 16 könnte ferner so eingerichtet sein, dass sie als Reaktion darauf, dass die Steuerschaltung feststellt, dass zwei der drei Abtastelektroden E1 bis E3 in einer zweiten vorbestimmten Abfolge innerhalb eines vorbestimmten Zeitfensters in einem berührten Zustand sind, ein drittes Ausgangssignal abgibt, zum Beispiel ein Türaufschließ-, aber nicht -entriegelungssignal. Die Steuerschaltung 16 könnte so eingerichtet sein, dass sie als Reaktion auf diese oder andere Eingangssignale auch andere Ausgangssignale abgibt. Die vorbestimmte Zeit, Abfolgen und Zeitfenster, die vorstehend genannt sind, könnten beliebig ausgewählt werden. Die erste Abfolge entspricht üblicherweise, aber nicht unbedingt, dem Pfad, dem ein Benutzer folgt, der in einer ersten Richtung über den Türgriff 10 streicht, wie es beispielsweise in der 3B gezeigt ist. Die zweite Abfolge entspricht üblicherweise, aber nicht unbedingt, dem Pfad, dem ein Benutzer folgt, der in einer zweiten, zum Beispiel entgegengesetzten Richtung über den Türgriff 10 streicht.
Bei Ausführungsformen mit mehr als drei Abtastelektroden E1 bis En könnte die Steuerschaltung 16 so eingerichtet sein, dass sie als Reaktion darauf, dass die Steuerschaltung feststellt, dass wenigstens einige der (zum Beispiel drei beliebige von sechs oder fünf von zehn) Abtastelektroden E1 bis En wenigstens eine vorbestimmte Zeit lang, wie oben erläutert, im berührten Zustand sind, ein erstes Ausgangssignal abgibt, zum Beispiel ein Türaufschließ- und -entriegelungssignal. Die Steuerschaltung 16 könnte auch so eingerichtet sein, dass sie als Reaktion darauf, dass die Steuerschaltung feststellt, dass wenigstens einige der (zum Beispiel drei beliebige von sechs oder fünf von zehn) Abtastelektroden E1 bis En in einer vorbestimmten Abfolge innerhalb eines vorbestimmten Zeitfensters, wie oben erläutert, in einem berührten Zustand sind, ein zweites Ausgangssignal abgibt, zum Beispiel ein Türverschließsignal. Die Steuerschaltung 16 könnte ferner so eingerichtet sein, dass sie als Reaktion darauf, dass die Steuerschaltung feststellt, dass wenigstens einige der (zum Beispiel drei beliebige von sechs oder fünf von zehn) Abtastelektroden E1 bis E_n in einer anderen vorbestimmten Abfolge innerhalb eines vorbestimmten Zeitfensters, wie oben erläutert, in einem berührten Zustand sind, ein drittes Ausgangssignal abgibt, zum Beispiel ein Türaufschließ-, aber nicht -entriegelungssignal. Die Steuerschaltung 16 könnte so eingerichtet sein, dass sie als Reaktion auf diese oder andere Eingangssignale auch andere Ausgangssignale abgibt. Die vorbestimmte Zeit, Abfolgen und Zeitfenster, die vorstehend genannt sind, könnten beliebig ausgewählt werden. Die erste Abfolge entspricht üblicherweise, aber nicht unbedingt, dem Pfad, dem ein Benutzer folgt, der in einer ersten Richtung über den Türgriff 10 streicht, wie es beispielsweise in der 3B gezeigt ist. Die zweite Abfolge entspricht üblicherweise, aber nicht unbedingt, dem Pfad, dem ein Benutzer folgt, der in einer zweiten, zum Beispiel entgegengesetzten Richtung über den Türgriff 10 streicht.
Eine Multifunktionssensorvorrichtung könnte außerdem diverse elektronische Peripheriekomponenten, zusätzliche Abtastelektroden (zum Beispiel einen Sensor zum ”Wecken” der vorstehenden Sensoren und der Steuerschaltung aus einem ”Schlaf” modus), Schutzelektroden, die die Abtastelektroden E1 bis En voneinander und/oder anderen Elektroden und/oder einer HF-Schlüsselanhängerantenne trennen, einen Träger (zum Beispiel eine gedruckte Leiterplatte, einen flexiblen Schaltungsträger oder ein anderes Kunststoff- oder Glassubstrat) für die Elektroden und/oder die Elektronik, ein Kabel/einen Anschluss und ein Haftmittel oder ein anderes Mittel aufweisen, mit dem die Multifunktionssensorvorrichtung oder Komponenten davon haftend mit der Türgriffbaugruppe verbunden werden. Das Haftmittel könnte weggelassen werden, wenn die Sensorbaugruppe durch Umspritzen in die Griffbaugruppe eingesetzt oder durch Schnappverbindung, Presspassung, Heißverprägung oder anderweitig an dieser befestigt werden würde.
Die Abtastelektroden E1 bis En sind bis hier als eine Form eines kapazitiven Sensors beschrieben worden. Bei alternativen Ausführungsformen könnten die Abtastelektroden E1 bis En als Feldeffektsensoren ausgeführt sein, zum Beispiel Feldeffektsensoren, wie sie im US-Patent Nr. 6,320,282 offenbart sind, das an die TouchSensor Technologies, LLC, Wheaton, IL, USA übertragen ist, und/oder Feldeffektsensoren, die von TouchSensor unter der Marke TouchCell vertrieben werden, in denen eine integrierte Schaltung TouchSensor T5100 aufgenommen ist.
Eine Multifunktionssensorvorrichtung könnte im Zusammenhang mit einem passiven Kraftfahrzeug-Funkzentralverriegelungssystem verwendet werden. Bei einem solchen System trägt ein Benutzer einen Schlüsselanhänger oder eine andere Vorrichtung bei sich, der bzw. die innerhalb eines bestimmten Abstands vom Fahrzeug in eine HF-Signal-Wechselwirkung mit dem Sicherheitssystem des Fahrzeugs tritt. Nähert sich der Benutzer (im Besitz des Schlüsselanhängers) dem Fahrzeug, so erkennt das Sicherheitssystem mittels der HF-Signal-Wechselwirkung den Benutzer als zum Fahrzeug zutrittsberechtigt. Das Sicherheitssystem könnte, muss aber nicht, das Fahrzeug dann aufschließen. Erfolgt dies nicht, so könnte der Benutzer die Multifunktionssensorvorrichtung bedienen, um das Fahrzeug aufzuschließen, wie oben dargelegt.
Der Türgriff 10 ist als herkömmlicher Türgriff gezeigt, der von einem Benutzer ergriffen werden könnte. Der Türgriff 10 könnte auch auf andere Arten ausgeführt sein. Zum Beispiel könnte der Türgriff 10 als scharnierartig angelenkter, paddelartiger Griff ausgeführt sein, und die Abtastelektroden E1 bis En könnten hinter der Oberfläche bzw. den Oberflächen angeordnet sein, die der Benutzer mit den Fingern berühren könnte. Alternativ dazu könnte der Türgriff 10 weggelassen werden, und die Abtastelektroden E1 bis En könnten in oder an einer Lippe in der Fahrzeugkarosserie oder -zierleiste angeordnet sein, unter die ein Benutzer einen Finger bzw. die Finger legen könnte, um an der Tür zu ziehen. Eine solche ”Zieh” struktur könnte bei Ausführungsformen, die einen Mechanismus zum Öffnen der Tür als Reaktion auf ein Entriegelungssignal aufweisen, weggelassen werden. Ein solcher Mechanismus könnte zum Beispiel als federbelastete Türverriegelung, die die Tür aufspringen lassen würde, was es dem Benutzer ermöglicht, die Türkante zu greifen und die Tür aufzuziehen, oder als Motor zum Öffnen der Tür ausgeführt sein. Der Türgriff 10 (bzw. die vorgenannte alternative Struktur) könnte an einer Beifahrertür, Hubtür, Heckklappe, Ladeklappe oder an anderer Stelle am Fahrzeug angebracht sein.
Die oben beschriebene Multifunktionssensorvorrichtung kann mit einer leichten Berührung bedient werden, ohne dass ein Druck aufgebracht zu werden braucht. Von daher ist eine taktile oder andere Rückmeldung, mit der die Betätigung der Vorrichtung bestätigt wird, eventuell nicht von sich aus vorgesehen. Es könnte eine Beleuchtung oder eine Einrichtung, die eine haptische Rückmeldung liefert, aufgenommen werden, um anzuzeigen, dass eine Funktion ausgeführt worden ist, und/oder um anzuzeigen, welche Funktion ausgeführt worden ist. Es könnte auch eine Beleuchtung vorgesehen sein, die den Bereich um den Türgriff 10 herum beleuchtet. In dieser Hinsicht sind in der 5 eine Paddel-LED 18 zur Beleuchtung des Bereichs um den Türgriff 10 sowie eine Anzeige-LED 20 dargestellt, die eine optische Anzeige des Status des Schlossmechanismus, eine optische Bestätigung, dass der Schlossmechanismus betätigt worden ist, eine optische Bestätigung, dass die Steuerschaltung 16 festgestellt hat, dass eine oder mehrere der Abtastelektroden E1 bis E_n in dem berührten Zustand ist bzw. sind, und/oder andere Informationen liefert.
Die vorstehenden Strukturen und Techniken könnten auch bei anderen Anwendungen als im Kraftfahrzeugbereich und als bei der Zugangssteuerung zum Einsatz kommen. In der Tat könnte die Multifunktionssensorvorrichtung bei den verschiedensten Anwendungen zur Steuerung vieler verschiedener Funktionen verwendet werden, wie der Fachmann erkennen wird.
Hierin sind bestimmte veranschaulichende Ausführungsformen einer Multifunktionssensorvorrichtung offenbart. Der Fachmann erkennt, dass diese Ausführungsformen abgeändert werden könnten, ohne vom Umfang der Erfindung, wie in den nachstehenden Ansprüchen dargelegt, abzuweichen. Von daher sollten die hierin offenbarten Ausführungsformen nicht als den Umfang der Erfindung wie beansprucht einschränkend betrachtet werden.
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 6320282 [0033]

Claims

Multifunktionssensorvorrichtung mit: einer ersten Abtastelektrode, einer zweiten Abtastelektrode und einer Steuerschaltung, die so eingerichtet ist, dass sie: Signale von der ersten Abtastelektrode empfängt, Signale von der zweiten Abtastelektrode empfängt, feststellt, ob die erste Abtastelektrode in einem berührten Zustand ist, feststellt, ob die zweite Abtastelektrode in einem berührten Zustand ist, und ein Ausgangssignal abgibt, wobei das Ausgangssignal der Steuerschaltung anzeigt, dass die Steuerschaltung: feststellt, dass weniger als sowohl die erste als auch die zweite Abtastelektrode in einem berührten Zustand sind, feststellt, dass sowohl die erste als auch die zweite Abtastelektrode wenigstens einen vorbestimmten Zeitraum lang gleichzeitig in einem berührten Zustand sind, oder feststellt, dass die erste oder die zweite Abtastelektrode in einem berührten Zustand ist, und dann, nach Ablauf eines zweiten vorbestimmten Zeitraums, aber vor Ablauf eines dritten vorbestimmten Zeitraums, feststellt, dass die jeweils andere, die zweite oder die erste Abtastelektrode, in einem berührten Zustand ist.
Multifunktionssensorvorrichtung nach Anspruch 1, bei der die Steuerschaltung periodisch Signale von der ersten Abtastelektrode empfängt und feststellt, dass die erste Abtastelektrode dann in einem berührten Zustand ist, wenn ein Wert, der einem von der ersten Abtastelektrode empfangenen Signal entspricht, den Durchschnitt von Werten, die einer vorbestimmten vorherigen Anzahl von von der ersten Abtastelektrode empfangenen Signalen entsprechen, um einen vorbestimmten Schwellenbetrag übersteigt.
Multifunktionssensorvorrichtung nach Anspruch 1, ferner mit einer dritten Abtastelektrode, wobei die Steuerschaltung ferner so eingerichtet ist, dass sie Signale von der dritten Abtastelektrode empfängt und feststellt, ob die dritte Abtastelektrode in einem berührten Zustand ist, und wobei das Ausgangssignal der Steuerschaltung ferner anzeigt, dass die Steuerschaltung: feststellt, dass weniger als zwei aus der ersten, der zweiten und der dritten Abtastelektrode in einem berührten Zustand sind, feststellt, dass wenigstens zwei aus der ersten, der zweiten und der dritten Abtastelektrode wenigstens den vorbestimmten Zeitraum lang gleichzeitig in einem berührten Zustand sind, oder feststellt, dass die erste oder die zweite oder die dritte Abtastelektrode in einem berührten Zustand ist und dann, nach Ablauf eines zweiten vorbestimmten Zeitraums, aber vor Ablauf eines dritten vorbestimmten Zeitraums feststellt, dass eine andere aus der ersten, der zweiten oder der dritten Abtastelektrode in einem berührten Zustand ist.
Multifunktionssensorvorrichtung nach Anspruch 3, ferner mit einer vierten Abtastelektrode, wobei die Steuerschaltung ferner so eingerichtet ist, dass sie Signale von der vierten Abtastelektrode empfängt und feststellt, ob die vierte Abtastelektrode in einem berührten Zustand ist, und wobei das Ausgangssignal der Steuerung anzeigt, dass die Steuerschaltung: feststellt, dass weniger als drei aus der ersten, der zweiten, der dritten und der vierten Abtastelektrode in einem berührten Zustand sind, feststellt, dass wenigstens drei aus der ersten, der zweiten, der dritten und der vierten Abtastelektrode wenigstens den vorbestimmten Zeitraum lang gleichzeitig in einem berührten Zustand sind, oder feststellt, dass die erste oder die zweite oder die dritte oder die vierte Abtastelektrode in einem berührten Zustand ist, und dann, nach Ablauf eines zweiten vorbestimmten Zeitraums, aber vor Ablauf eines dritten vorbestimmten Zeitraums, feststellt, dass eine andere aus der ersten, der zweiten, der dritten oder der vierten Abtastelektrode in einem berührten Zustand ist, und dann, nach Ablauf eines vierten Zeitraums, aber vor Ablauf eines fünften Zeitraums, feststellt, dass eine noch andere aus der ersten, der zweiten, der dritten oder der vierten Abtastelektrode in einem berührten Zustand ist.
Multifunktionssensorvorrichtung nach Anspruch 3, ferner mit zusätzlichen Abtastelektroden, wobei die Steuerschaltung ferner so eingerichtet ist, dass sie Signale von den zusätzlichen Abtastelektroden empfängt und feststellt, ob die zusätzlichen Abtastelektroden in einem berührten Zustand sind, und wobei das Ausgangssignal der Steuerschaltung anzeigt, dass die Steuerschaltung: feststellt, dass weniger als alle aus der ersten, der zweiten, der dritten und den zusätzlichen Abtastelektroden in einem berührten Zustand sind, feststellt, dass wenigstens drei aus der ersten, der zweiten, der dritten und den zusätzlichen Abtastelektroden wenigstens den vorbestimmten Zeitraum lang gleichzeitig in einem berührten Zustand sind, oder feststellt, dass die erste oder die zweite oder die dritte oder eine der zusätzlichen Abtastelektroden in einem berührten Zustand ist, und dann, nach Ablauf eines zweiten vorbestimmten Zeitraums, aber vor Ablauf eines dritten vorbestimmten Zeitraums, feststellt, dass eine andere aus der ersten, der zweiten, der dritten oder den zusätzlichen Abtastelektroden in einem berührten Zustand ist, und dann, nach Ablauf eines vierten Zeitraums, aber vor Ablauf eines fünften Zeitraums, feststellt, dass eine noch andere aus der ersten, der zweiten, der dritten oder den zusätzlichen Abtastelektroden in einem berührten Zustand ist.
Multifunktionssensorvorrichtung nach Anspruch 5, bei der die erste, die zweite, die dritte und die zusätzlichen Abtastelektroden der Reihe nach an oder hinter einer Oberfläche in einem Muster angeordnet sind, welches einen Pfad festlegt, der vom Finger eines Benutzers oder von einem anderen Gegenstand ohne weiteres verfolgt werden kann, ohne von der Oberfläche abzuweichen und ohne den Pfad zu kreuzen.
Multifunktionssensorvorrichtung nach Anspruch 6, bei der der Pfad im Wesentlichen durchgehend ist.
Multifunktionssensorvorrichtung nach Anspruch 6, bei der wenigstens ein Abschnitt des Pfades im Wesentlichen geradlinig ist.
Multifunktionssensorvorrichtung nach Anspruch 6, bei der wenigstens ein Abschnitt des Pfades gekrümmt ist.
Multifunktionssensorvorrichtung nach Anspruch 3, bei der die erste, die zweite und die dritte Abtastelektrode der Reihe nach an oder hinter einer Oberfläche in einem Muster angeordnet sind, welches einen Pfad festlegt, der vom Finger eines Benutzers oder von einem anderen Gegenstand ohne weiteres verfolgt werden kann, ohne von der Oberfläche abzuweichen, ohne von der Oberfläche abzuweichen und ohne den Pfad zu kreuzen.
Multifunktionssensorvorrichtung nach Anspruch 10, bei der der Pfad im Wesentlichen durchgehend ist.
Multifunktionssensorvorrichtung nach Anspruch 10, bei der wenigstens ein Abschnitt des Pfades im Wesentlichen geradlinig ist.
Multifunktionssensorvorrichtung nach Anspruch 10, bei der wenigstens ein Abschnitt des Pfades gekrümmt ist.
Multifunktionssensorvorrichtung nach Anspruch 3, bei der die Steuerschaltung periodisch Signale jeweils von der ersten, der zweiten und der dritten Abtastelektrode empfängt und feststellt, dass jede der jeweiligen Abtastelektroden in einem berührten Zustand ist, wenn ein Wert, der einem von der jeweiligen Abtastelektrode empfangenen Signal entspricht, den Durchschnitt von Werten, die einer vorbestimmten vorherigen Anzahl von von der jeweiligen Abtastelektrode empfangenen Signalen entsprechen, um einen vorbestimmten Schwellenbetrag übersteigt.
Multifunktionssensorvorrichtung nach Anspruch 1, ferner mit einer dritten Abtastelektrode, wobei die Steuerschaltung ferner so eingerichtet ist, dass sie Signale von der dritten Abtastelektrode empfängt und feststellt, ob die dritte Abtastelektrode in einem berührten Zustand ist, und wobei das Ausgangssignal der Steuerschaltung ferner anzeigt, dass die Steuerschaltung: feststellt, dass weniger als alle drei aus der ersten, der zweiten und der dritten Abtastelektrode in einem berührten Zustand sind, feststellt, dass die erste, die zweite und die dritte Abtastelektrode wenigstens den vorbestimmten Zeitraum lang gleichzeitig alle in einem berührten Zustand sind, oder feststellt, dass die erste oder die zweite oder die dritte Abtastelektrode in einem berührten Zustand ist und dann, nach Ablauf eines zweiten vorbestimmten Zeitraums, aber vor Ablauf eines dritten vorbestimmten Zeitraums, feststellt, dass eine andere aus der ersten, der zweiten oder der dritten Abtastelektrode in einem berührten Zustand ist, und dann, nach Ablauf eines vierten Zeitraums, aber vor Ablauf eines fünften Zeitraums, feststellt, dass eine noch andere aus der ersten, der zweiten oder der dritten Abtastelektrode in einem berührten Zustand ist.
Multifunktionssensorvorrichtung nach Anspruch 1, bei der die erste Abtastelektrode und die zweite Abtastelektrode in oder an einem Substrat angeordnet sind.
Multifunktionssensorvorrichtung nach Anspruch 15, bei der das Substrat einen Türgriff umfasst.