DE19939469A1

DE19939469A1 - Eingabetastatur

Info

Publication number: DE19939469A1
Application number: DE1999139469
Authority: DE
Inventors: Jens Weber; Juergen Hoetzel; Axel Fritz
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1999-08-20
Filing date: 1999-08-20
Publication date: 2001-02-22
Also published as: EP1078822A2; DE50013027D1; EP1078822B1; EP1078822A3

Abstract

Eine Eingabetastenanordnung für ein elektronisches oder elektrisches Gerät (12) umfaßt wenigstens eine Taste (2, 3, 4, 6, 7, 8, 11), die zwischen einer Ruhestellung und einer Betätigungsstellung bewegbar ist, einen durch Bewegen der Taste zwischen einem geschlossenen und einem offenen Zustand umschaltbaren Schaltkontakt und eine Verwaltungsschaltung (13, 14, 15) zum Überwachen von Bewegungen der Taste und zum Ausgeben eines die Ergebnisse der Überwachung anzeigenden Ergebnissignals an das elektronische oder elektrische Gerät (12). Die Verwaltungsschaltung liefert kein solches Ergebnissignal, solange der Zustand des Schaltkontakts unverändert bleibt oder von seinem der betätigten Taste zugeordneten Zustand in den der unbetätigten Taste zugeordneten Zustand übergeht. Ein solches Signal wird nur geliefert, wenn der Schaltkontakt von seinem der unbetätigten Taste zugeordneten Zustand in den der betätigten Taste zugeordneten Zustand übergeht.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Eingabeta stenanordnung für ein elektronisches oder elektri sches Gerät mit wenigstens einer durch einen Benut zer betätigbaren Taste, einem durch Betätigen der Taste zwischen zwei Zuständen umschaltbaren Schaltmittel, einer Verwaltungsschaltung zum Über wachen von Betätigungen der Taste und zum Ausgeben eines die Ergebnisse der Überwachung anzeigenden Ergebnissignals an das elektronische oder elektri sche Gerät. Derartige Eingabetastenanordnungen sind als PC-Tastaturen allgemein verbreitet.

Auch an anderen elektrischen oder elektronischen Geräten wie Werkzeugmaschinen, Anlagen etc. sind Eingabetastenanordnungen in vielfältiger Form und Ausprägung bekannt. Diese Tastaturen sind jedoch für eine Anwendung in einer Kraftfahrzeug-Umgebung nicht geeignet, da sich hier spezielle Anforderun gen an eine solche Tastenanordnung ergeben.

So besteht zum Beispiel bei einem Kraftfahrzeug- Computer, der zum Beispiel für Telekommunikations- oder Navigationsaufgaben oder für die Steuerung ei nes im Kraftfahrzeug eingebauten Radios, Musikka setten- oder CD-Abspielgeräts eingesetzt wird, das Problem, daß eine Mehrzahl von Benutzern in der Lage sein soll, Funktionen eines solchen Computers aufzurufen, daß die Personen sich aber innerhalb des Kraftfahrzeugs nicht frei bewegen können, so daß deshalb eine einzelne Tastenanordnung, über de ren Tasten diese Funktionen aufrufbar sind, nicht ausreicht. Eine Parallelschaltung herkömmlicher PC- Tastaturen ist aber nicht möglich, da bei gleich zeitiger Betätigung durch mehrere Benutzer eine korrekte Auswertung der Tasteneingaben durch den Computer nicht möglich ist.

Außerdem sind die Tasten einer solchen Anordnung bei der Verwendung im Kraftfahrzeug erheblich stär ker schädlichen Umwelteinflüssen ausgesetzt, als dies zum Beispiel bei Tastaturen im Wohnbereich der Fall ist. Es besteht daher eine erhebliche Gefahr, daß eine Taste aufgrund von Verschmutzung klemmt, feucht wird oder aus anderen Gründen nicht ord nungsgemäß arbeitet. Wenn eine solche Störung wäh rend des Hochlaufens des Computers auftritt, kann es leicht vorkommen, daß durch die vermeintlich dauernde Betätigung einer Taste ein Tastaturpuffer des Computers überläuft und der Computer seine Hochlaufphase nicht ordnungsgemäß durchläuft und somit möglicherweise in Prüfroutinen stehen bleibt. Dies ist um so störender, als ein Benutzer in der Regel in einem solchen Fall keine Möglichkeit hat, den Grund der Fehlfunktion auszumachen.

Durch die vorliegende Erfindung wird eine Eingabe tastenanordnung für ein elektronisches oder elek trisches Gerät geschaffen, die den Anforderungen im KFZ-Bereich in besonderer Weise gerecht wird.

Bei der erfindungsgemäßen Eingabetastenanordnung ist eine Störung des daran angeschlossenen elektro nischen oder elektrischen Geräts infolge eines Tastendefekts dadurch ausgeschlossen, daß die Ver waltungsschaltung solange kein die Betätigung einer Taste anzeigendes Ergebnissignal liefert, wie der Zustand des der Taste zugeordneten Schaltmittels unverändert bleibt oder das Schaltmittel von seinem der betätigten Taste zugeordneten Zustand in den der unbetätigten Taste zugeordneten Zustand über geht; wenn hingegen umgekehrt das Schaltmittel von seinem der unbetätigten Taste zugeordneten Zustand in den der betätigten Taste zugeordneten Zustand übergeht, wird ein solches Ergebnissignal gelie fert. Ein eventuelles Klemmen (oder allgemeiner: Verharren) der Taste im Betätigungszustand wirkt sich auf das Ergebnissignal somit nicht aus, das angeschlossene Gerät verhält sich bei klemmender Taste genauso wie wenn die Taste nicht gedrückt wäre. Wenn die Verharrung sich zu einem späteren Zeitpunkt löst, geschieht ebenfalls nichts, falls aber abermals später die Taste von einem Benutzer betätigt wird, ist das angeschlossene Gerät in der Lage, korrekt darauf zu reagieren.

Um ein Prellen von Tasten zu vermeiden, was insbe sondere bei der Benutzung in einem fahrenden Kraft fahrzeug wichtig ist, ist vorzugsweise vorgesehen, daß die Verwaltungsschaltung im Anschluß an die Lieferung eines Ergebnissignals eine Totphase auf weist, in der sie bei einem erneuten Übergang des Schaltkontakts in den der betätigten Taste zuge ordneten Zustand kein Ergebnissignal liefert.

Ferner ist vorzugsweise jeder Taste ein Adressende coder zugeordnet, der durch die Verwaltungsschal tung adressierbar ist. Eine Betätigung der Taste hat damit keine unmittelbare Auswirkung auf die Verwaltungsschaltung, sondern wird erst dann er faßt, wenn die Taste durch Adressieren abgefragt wird. Dieses Merkmal ermöglicht insbesondere die Vermeidung von Konflikten beim Zugriff mehrerer Be nutzer auf eine gleiche Funktion des angeschlosse nen Geräts über mehrere dem Aufruf dieser Funktion zugeordnete Tasten. Konflikte durch gleichzeitige Betätigung sind ausgeschlossen, da infolge der suk zessiven Abfrage der Tasten eine gleichzeitige Be tätigung nicht erfaßt werden kann, sondern eine Reihenfolge, in der die über die Tasten gegebenen Befehle abgearbeitet werden, durch die Reihenfolge der Abtastung feststeht. Außerdem erlaubt die Zu ordnung einer spezifischen Adresse zu jeder Taste der Verwaltungsschaltung die Unterscheidung, von welcher unter mehreren zum Aufrufen der gleichen Funktion vorgesehenen Tasten ein Funktionsaufruf erfolgt ist, und ermöglicht so eine Entscheidung, ob ein Tastenaufruf eventuell ignoriert wird, weil er von einem Benutzer mit niedriger Priorität stammt. So kann es zum Beispiel in vielen Fällen sinnvoll sein, Tasten für gegebene Funktionen zum Beispiel zur Steuerung von Radio- oder Wiedergabe geräten, die sich im Griffbereich des Fahrzeugfüh rers befinden, eine höhere Priorität einzuräumen als Tasten für gleiche Funktionen, die sich im Griffbereich der Fondpassagiere befinden.

Es ist ferner zweckmäßig, wenn die Adresse, auf die der Adreßdecoder einer Taste anspricht, durch die Überwachungsschaltung programmierbar ist. Dadurch ist es prinzipiell möglich, Funktionen des ange schlossenen Geräts, denen eine bestimmte Adresse zugeordnet ist, dadurch aufrufbar zu machen, daß die Überwachungsschaltung die betreffende Adresse einer gegebenen Taste zuweist. Ein solches Merkmal ist zum Beispiel zweckmäßig im Zusammenhang mit Ta sten zugewiesenen Zweitfunktionen, oder bei der freien Programmierung der Eingabetastenanordnung durch einen Benutzer.

Die Kommunikation der Eingabetastenanordnung mit dem angeschlossenen Gerät erfolgt vorzugsweise über eine standardisierte Busschnittstelle, insbesondere für einen CAN- oder USB-Bus.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Aus führungsbeispiels mit Bezug auf die beigefügte Fi gur.

Figur

Die Figur zeigt ein vereinfachtes Blockschaltbild eines KFZ-Computersystems mit erfindungsgemäßen Eingabetastenanordnungen.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels

Die Figur zeigt einen Computer 12, der beispiels weise für Kommunikationssteuerungsaufgaben, für den Betrieb eines Satellitennavigationssytems oder zur Steuerung diverser elektronischer Geräte oder Sub systeme des Kraftfahrzeugs wie zum Beispiel Radio oder Kassetten- beziehungsweise CD-Wiedergabegeräte einsetzbar ist. Der Computer 12 ist über einen CAN- oder USB-Bus 16 mit einer Mehrzahl von Controller schaltungen 13, 14, 15 verbunden, denen jeweils die Überwachung diverser daran angeschlossener Tasten obliegt.

Die Tasten sind hier durch einen Benutzer von einer Ruhestellung in eine Betätigungsstellung bewegbare Körper, deren Bewegung bei ordnungsgemäßem Funktio nieren einen Schaltkontakt öffnet oder schließt.

Der Controller 13 verwaltet zum Beispiel Tasten 2 und 3, die an einem Lenkrad 1 des Kraftfahrzeugs montiert sind. Funktionen dieser Tasten können zum Beispiel das Annehmen eines eintreffenden Telefon gesprächs im Freisprechmodus, das Weiterschalten zwischen verschiedenen von einem Satellitennaviga tionsprogramm auf einem Bildschirm 5 angezeigten Kartenausschnitten etc. sein. Der Controller 14 verwaltet eine Anordnung 4 von Grundwahltasten, die zum Beispiel zusammen mit dem Bildschirm 5 in einer Mittelkonsole des Kraftfahrzeugs untergebracht sind und so für den Zugriff durch Fahrer und Beifahrer gleichzeitig zur Verfügung stehen. Diese Tasten können zum Beispiel für komplexere Steuerungsvor gänge, die die volle Aufmerksamkeit eines Benutzers erfordern und nicht vom Fahrer während der Fahrt durchgeführt werden sollten, eingesetzt werden, so etwa die Verwaltung von Zugriffsrechten bestimmter Tastenfelder auf Funktionen des Computers, um zum Beispiel Kinder im Fond des Fahrzeugs vom Zugriff auf Radio oder Abspielgeräte auszuschließen. Wei tere Funktionstastenfelder 6,8 sowie ein Ziffern block 7, zum Beispiel für die Wahl von Telefonnum mern, sind ebenfalls zweckmäßigerweise in der Mit telkonsole untergebracht, so daß sie für Fahrer und Beifahrer erreichbar sind, und werden vom Control ler 14 verwaltet. Des weiteren ist eine Tastatur 11 vorgesehen, deren Controller 15 über eine drahtlose Übertragungsstrecke 10 mit einer Sender- /Empfängereinheit 9 am Bus 16 kommuniziert. Die Schnurlosigkeit der Tastatur 11 hat den Vorteil, daß sie an einen beliebigen Passagier des Fahr zeugs, der sie benötigt, weitergereicht werden kann.

Bei allen Tasten dieses Systems, insbesondere bei der Tastatur 11, besteht die Gefahr, daß diese auf grund von Verschmutzung klemmen und so in ihrer Be tätigungsstellung hängenbleiben, ohne gedrückt zu sein, oder durch Kondenswasser feucht werden, so daß ein durch die Taste zu betätigender Schaltkon takt nicht mehr korrekt öffnet oder schließt. Es gibt daher insgesamt vier typische Betriebssitua tionen für eine Taste:

a) Der Zustand des Schaltkontakts ändert sich nie. Dies kann der Fall sein, wenn die Taste hängt, sich Wasser darin befindet, die Taste mechanisch defekt ist oder nie benutzt wird.
b) Der Schaltkontakt wechselt in seinen der Ruhezu stand der Taste zugeordneten Zustand. Dies kann auf eine defekte Taste oder auf Kontakt mit Wasser zu rückzuführen sein.
c) Der Schaltkontakt wechselt in seinen der betä tigten Taste zugeordneten Zustand und verharrt dort, zum Beispiel weil die Taste klemmt, und
d) Der Schaltkontakt wechselt in den der betätigten Taste zugeordneten Zustand und kehrt nach einer gewissen Zeit in ihren Ruhezustand zurück. Dieser letzte Fall entspricht einer korrekten Funktion der Taste. Dementsprechend gibt es vier Paare von Zuständen des Schaltkontakts, die beim sukzessiven Abfragen einer Taste durch den zugeordneten Con troller erfaßt werden können:
- - Der Schaltkontakt befindet sich beide Male im Ru hezustand (2 × low), das heißt Nichtbetätigung,
- - er wechselt vom Nichtbetätigungs- in den Betäti gungszustand (low nach high), in diesem Fall wird eine Betätigung der Taste erfaßt,
- - das Erfassungsergebnis ist 2 × high, dies kann ei ner klemmenden Taste oder einer vom Benutzer zeit weilig gedrückt gehaltenen Taste entsprechen, hier auf erfolgt keine Reaktion, oder
- - Übergang von high nach low, was üblicherweise dem Loslassen einer Taste durch einen Benutzer entspre chen wird. Auch hier erfolgt keine Reaktion. Ledig lich der Beginn des Drückens einer Taste wird von einem der Controller an den Computer 12 gemeldet.

Durch das zyklische Abfragen des Zustands der ein zelnen Tasten ist gleichzeitig gewährleistet, daß Zustandswechsel der Taste, die innerhalb einer Tot zeit zwischen zwei Abfragezeitpunkten auftreten, nicht erfaßt werden. Auf diese Weise ergibt sich eine gewisse Entprellung der Tasten automatisch. Wenn die Betätigung einer Taste erfaßt worden ist, kann ein Controller die Taste im Laufe mehrerer nachfolgender Abfragezyklen überspringen, um so eine längere Totzeit im Bereich von Zehntelsekunden für die Entprellung zu realisieren, oder er kann erfaßte Zustandswechsel für die gewünschte Dauer der Totzeit ignorieren.

Die Abfrage des Zustands jeder einzelnen Taste er folgt mit Hilfe eines an sich bekannten, in der Fi gur nicht dargestellten Adreßdecoders, der die Adressierung jedes einzelnen Schaltelements in gleicher Weise wie die hinlänglich bekannte Adres sierung von Zellen eines Speichers ermöglicht.

Das Ergebnissignal, das bei Betätigung einer Taste vom Controller an den Computer 12 geliefert wird, kann - je nach vom Computer ausgeführtem Programm - eine Angabe über die Adresse der Taste sein, die dann vom Computer in die der Taste zugeordnete Funktion umgesetzt wird, es kann sich aber auch um eine direkte Angabe der auszuführenden Funktion handeln, wobei die Umsetzung von der Adresse in die Funktionsangabe vom Controller vorgenommen wird. Da jede Tastenadresse eindeutig ist, ist ausgeschlos sen, daß der Computer kollidierende Ergebnissignale von mehreren Tasten mit gleicher Funktion erhält.

Die Adressen der Tasten können fest vorgegeben sein, es ist aber auch denkbar, daß die Adressen, auf die der Adreßdecoder einer gegebenen Taste an spricht, jeweils über einen Controller zum Beispiel mit Hilfe der Funktionstasten 4 programmierbar sind. Diese Programmierung erfolgt zweckmäßiger weise während der Hochlaufphase des Computers und ermöglicht es, zusätzliche Tasten in das System einzufügen, wobei die notwendige Konfigurierung dieser Tasten allein auf Softwarebene vorgenommen werden kann. Es ist auch denkbar, im laufenden Be trieb des Systems Adressen von Tasten zu verändern, in dem zum Beispiel vorab bestimmten Funktionen des Computers eine oder mehrere Adressen zugeordnet werden und bei laufendem System diese Adressen je weils dynamisch Tasten zugewiesen werden, über die die betreffenden Funktionen aufrufbar sein sollen. Dadurch wird einem Benutzer zum Beispiel die Mög lichkeit eröffnet, Funktionen eines vom Computer ausgeführten Programms, die durch eine Tastenbetä tigung aufrufbar sind, nach seinem Gutdünken vor handenen Tasten zuzuweisen, ohne daß hierfür irgendeine Anpassung auf Seiten des Computers beziehungsweise des darauf laufenden Programms erforderlich sind.

Die Erfindung ist auch vorteilhaft anwendbar auf Sensortasten, insbesondere solche mit kapazitiver oder resistiver Erfassung, die keine beweglichen Teile aufweisen, sondern durch einfache Berührung seitens des Benutzers betätigt werden. Diese Tasten besitzen als Schaltmittel meist einen Transistor oder Operationsverstärker. Auch bei solchen Tasten stellt sich das Problem, daß durch Eindringen von Feuchtigkeit oder durch einfachen Niederschlag von Luftfeuchtigkeit auf der Sensoroberfläche der Taste das vom Sensor gelieferte Erfassungssignal ver fälscht wird, das heißt nicht dem tatsächlichen Betätigungszustand der Taste entspricht, und die Taste somit nicht ordnungsgemäß arbeitet. Insbeson dere beim Start eines Fahrzeugs bei feucht-kühler Witterung kann dies leicht vorkommen. Solange diese Feuchtigkeit vorhanden ist und die Erfassung beein trächtigt, schützt die oben beschriebene Eingabeta stenanordnung den Computer davor, falsche Tasten eingaben angezeigt zu bekommen. Wenn sich aber das Fahrzeug aufwärmt und die Feuchtigkeit verdunstet, können die Tasten ihre ordnungsgemäße Funktion auf nehmen. Eine mit der Funktionsaufnahme gegebenen falls verbundene Zustandsänderung des Schaltmittels wird von der Verwaltungsschaltung nicht an den Com puter weitergegeben, so daß Fehlfunktionen des Com puters durch "Scheinbetätigungen" ausgeschlossen sind.

Claims

1. Eingabetastenanordnung für ein elektronisches oder elektrisches Gerät (12) mit wenigstens einer durch einen Benutzer betätigbaren Taste (2, 3, 4, 6, 7, 8, 11), einem durch Betätigen der Taste zwischen zwei Zuständen umschaltbaren elektrischen Schaltmittel, einer Verwaltungsschaltung (13, 14, 15) zum Überwachen von Betätigungen der Taste und zum Ausgeben eines die Ergebnisse der Überwachung anzeigenden Ergebnissignals an das elektronische oder elektrische Gerät (12), dadurch gekennzeich net, daß die Verwaltungsschaltung (13, 14, 15) kein Ergebnissignal liefert, solange der Zustand des Schaltmittels unverändert bleibt oder von seinem der betätigten Taste zugeordneten Zustand in den der unbetätigten Taste zugeordneten Zustand über geht, und daß sie ein Ergebnissignal liefert, wenn der Schaltkontakt von seinem der unbetätigten Taste zugeordneten Zustand in den der betätigten Taste zugeordneten Zustand übergeht.

2. Eingabetastenanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verwaltungsschaltung im An schluß an die Lieferung eines Ergebnissignals eine Totphase aufweist, in der sie bei einem erneuten Übergang der Taste in den der betätigten Taste zugeordneten Zustand kein Ergebnissignal liefert.

3. Eingabetastenanordnung nach einem der vorherge henden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Taste ein Adressendecoder zugeordnet ist, der durch die Verwaltungsschaltung (13, 14, 15) adressierbar ist.

4. Eingabetastenanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß sie mehrere Tasten zum Auslösen einer gleichen Funktion des elektronischen oder elektrischen Geräts (12) aufweist, deren Adressen unterschiedlich sind.

5. Eingabetastenanordnung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine Adresse, auf die der Adreßdecoder anspricht, durch die Überwachungs schaltung (13, 14, 15) programmierbar ist.

6. Eingabetastenanordnung nach einem der vorherge henden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Busschnittstelle, insbesondere für einen CAN- oder USB-Bus (16), für die Kommunikation mit dem elektronischen oder elektrischen Gerät (12) umfaßt.

7. Eingabetastenanordnung nach einem der vorherge henden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Taste ein zwischen einer Ruhestellung und einer Betätigungsstellung bewegbarer Körper ist und das Schaltmittel durch Bewegen der Taste umschaltbar ist.

8. Eingabetastenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Taste eine Sensortaste, insbesondere vom kapazitiven oder resistiven Typ ist, und daß das Schaltmittel seinen Zustand in Abhängigkeit von einer durch Berühren veränderbaren elektrischen Eigenschaft der Taste ändert.