-
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Anordnung zur Kraft- und Positionsmessung, insbesondere zum Bestimmen einer auf ein berührungsempfindliches Display ausgeübten Kraft sowie zum Bestimmen der Position auf dem Display an welcher die Kraft ausgeübt wurde.
-
Es sind Anordnungen mit berührungsempfindlichen Displays bekannt, welche ein haptisches Feedback erzeugen, wenn ein Nutzer unter Aufbringung einer vorgegebenen Kraft auf das Display drückt. Um zu bestimmen, ob eine Kraft auf das Display ausgeübt wird und ob diese Kraft den vorgegebenen Schwellwert übersteigt, sind Kraftmessanordnungen erforderlich.
-
Eine Anordnung weist ein berührungsempfindliches Display, das dazu ausgebildet ist Inhalte anzuzeigen und Berührungen zu detektieren, eine Leiterplatte, die entfernt von und parallel zu dem berührungsempfindlichen Display angeordnet ist, wenigstens eineKraft- und Positionsmesseinheit, die mit der Leiterplatte verbunden und dazu ausgebildet ist, eine auf das berührungsempfindliche Display ausgeübte Kraft zu bestimmen, und wenigstens einen Aktuator auf, der dazu ausgebildet ist ein haptisches Feedback zu erzeugen, wenn die mittels der wenigstens einen Kraft- und Positionsmesseinheit bestimmte Kraft einen vorgegebenen Schwellwert überschreitet.
-
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Beispielen und Bezugnahme auf die Figuren näher erläutert. Dabei bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche Elemente. Die Darstellung in den Figuren ist nicht maßstäblich.
- 1 zeigt beispielhaft einen Querschnitt durch eine Anordnung mit einem berührungsempfindlichen Display;
- 2, umfassend die 2A und 2B, zeigt beispielhaft Querschnitte durch eine Anordnung mit einem berührungsempfindlichen Display und einer Kraft- und Positionsmesseinheit in einem unbelasteten und einem belasteten Zustand;
- 3, umfassend die 3A und 3B, zeigt beispielhaft Draufsichten auf eine Leiterplatte mit einer oder mehreren Kraft- und Positionsmesseinheiten;
- 4 zeigt einen Querschnitt durch eine Anordnung mit einem berührungsempfindlichen Display und einer Kraft- und Positionsmesseinheit gemäß einem weiteren Beispiel;
- 5 zeigt eine perspektivische Ansicht einer Anordnung mit einem berührungsempfindlichen Display und einer Kraft- und Positionsmesseinheit gemäß einem weiteren Beispiel;
- 6 zeigt beispielhaft eine Draufsicht auf die Anordnung aus 5;
- 7, umfassend die 7A und 7B, zeigt Querschnitte einer Anordnung gemäß einem weiteren Beispiel in einem unbelasteten und einem belasteten Zustand; und
- 8, umfassend die 8A und 8B, zeigt Querschnitte der Kraft- und Positionsmesseinheit aus 7 in einem unbelasteten und einem belasteten Zustand.
-
In der nachfolgenden ausführlichen Beschreibung wird anhand konkreter Beispiele veranschaulicht, wie die Erfindung realisiert werden kann. Es versteht sich, dass die Merkmale der verschiedenen hierin beschriebenen Beispiele, sofern nicht anderweitig erwähnt, miteinander kombiniert werden können. Sofern bestimmte Elemente als „erstes Element“, „zweites Element“ oder dergleichen bezeichnet werden, dient die Angabe „erstes“, „zweites“, etc. lediglich dazu, verschiedene Elemente voneinander zu unterscheiden. Eine Reihenfolge oder Aufzählung ist mit dieser Angabe nicht verbunden. Das bedeutet, dass beispielsweise ein „zweites Element“ auch dann vorhanden sein kann, wenn kein „erstes Element“ vorhanden ist.
-
1 zeigt schematisch einen Querschnitt durch eine Anordnung mit einem berührungsempfindlichen Display 12. Das berührungsempfindliche Display 12 ist ein kombiniertes Ein- und Ausgabegerät das dazu ausgebildet ist, einerseits Inhalte grafisch darzustellen und andererseits Berührungen durch einen Nutzer zu detektieren. Anhand der Position der detektierten Berührung auf dem Display 12 sowie der ausgeführten Bewegung (z.B. Drückbewegung, Gleitbewegung, etc.) kann ein Programmablauf eines mit dem Display 12 verbundenen technischen Gerätes (nicht dargestellt) gesteuert werden.
-
Für die Funktion des Displays 12 erforderliche elektronische Komponenten sind auf einer Leiterplatte 14 angeordnet (elektronische Komponenten in 1 nicht explizit dargestellt). Die Leiterplatte 14 ist entfernt von dem berührungsempfindlichen Display 12 angeordnet. Die Leiterplatte 14 ist dabei in der Regel im Wesentlichen parallel zu dem Display 12 angeordnet. Die Anordnung weist weiterhin einen Aktuator 16 auf. Der Aktuator 16 ist dazu ausgebildet ein haptisches Feedback zu erzeugen, welches durch den Nutzer wahrnehmbar ist, wenn dieser das Display berührt. Hierfür ist der Aktuator 16 zwischen der Leiterplatte 14 und dem Display angeordnet. Der Aktuator 16 kann dabei insbesondere mit dem Display 12 direkt verbunden sein, so dass durch den Aktuator 16 erzeugte Bewegungen (z.B. Vibrationen) direkt auf das Display 12 übertragen werden können und so vom Nutzer wahrnehmbar sind. Mit der Leiterplatte 14 kann der Aktuator 16 ebenfalls direkt verbunden sein, dies ist jedoch nicht zwingend erforderlich. Der Aktuator 16 kann auch entfernt von der Leiterplatte 14 angeordnet sein. Der Aktuator 16 kann beispielsweise ein piezoelektrischer Aktuator sein.
-
Der Aktuator 16 wird in der Regel erst dann aktiviert, wenn der von einem Nutzer auf das Display 12 ausgeübte Druck (Kraft) einen vorgegebenen Schwellwert überschreitet. Daher ist es erforderlich, die auf das Display 12 ausgeübte Kraft zu bestimmen. Hierfür kann die Anordnung eine Kraft- und Positionsmesseinheit aufweisen (in 1 nicht explizit dargestellt). Die Kraft- und Positionsmesseinheit kann dabei einen genauen Wert der ausgeübten Kraft bestimmen. Es ist jedoch auch möglich, dass die Kraft- und Positionsmesseinheit keinen genauen Wert bestimmt, sondern lediglich in der Lage ist zu bestimmen, ob ein Grenzwert überschritten wird oder nicht.
-
Eine Kraft- und Positionsmesseinheit 20 gemäß einem ersten Beispiel ist in 2 dargestellt, wobei 2A die Anordnung in einem unbelasteten, und 2B die Anordnung in einem belasteten Zustand zeigt. In der in 2 dargestellten Anordnung weist der Aktuator 16 keinen direkten Kontakt zu der Leiterplatte 14 auf. Dieser ist vielmehr beabstandet von der Leiterplatte 14 angeordnet. Die Kraft- und Positionsmesseinheit 20 ist in dem Bereich zwischen dem Aktuator 16 und der Leiterplatte 14 angeordnet. In dem in 2 dargestellten Beispiel weist die Kraft- und Positionsmesseinheit 20 eine Federzunge 22 auf. Die Federzunge 22 weist ein erstes, mit der Leiterplatte 14 verbundenes, und ein zweites, freies Ende auf. Das zweite Ende ist dabei beabstandet von der Leiterplatte 14 angeordnet, so dass sich die Federzunge 22 in einem bestimmten Winkel von der Leiterplatte 14 weg erstreckt. Die Federzunge 22 ist dabei beweglich. Das heißt, wird von oben in Richtung der Leiterplatte 14 eine Kraft auf die Federzunge 22 ausgeübt, wird das zweite Ende in Richtung der Leiterplatte 14 gedrückt. Das heißt, der Abstand zwischen dem zweiten Ende und der Leiterplatte 14 verringert sich.
-
Auf der Federzunge 22 ist wenigstens ein Dehnungsmessstreifen 24 angeordnet. Wird die Federzunge 22 in Richtung der Leiterplatte 14 gedrückt, resultiert dies in einer Dehnung oder Stauchung der Federzunge 22. Der wenigstens eine auf der Federzunge 22 angeordnete Dehnungsmessstreifen 24 ist dazu ausgebildet diese Dehnung oder Stauchung zu detektieren. Je größer die Kraft ist, welche auf das Display 12 in Richtung der Leiterplatte 14 ausgeübt wird, umso größer ist auch die durch den Dehnungsmessstreifen 24 detektierte Dehnung/Stauchung. Das heißt, dass aus der detektierten Dehnung/Stauchung direkt auf die auf das Display 12 ausgeübte Kraft geschlossen werden kann.
-
In dem Beispiel in 2 ist der Dehnungsmessstreifen 22 auf einer Oberseite der Federzunge 22 angeordnet. Dies ist jedoch leidglich ein Beispiel. Der Dehnungsmessstreifen 24 kann alternativ beispielsweise auch auf der Unterseite der Federzunge 22 angeordnet sein.
-
Der Abstand zwischen dem Display 12 und der Leiterplatte 14 ist groß im Verhältnis zu dem Abstand zwischen dem zweiten Ende der Federzunge 22 und der Leiterplatte 14. Die Kraft, welche auf das Display 12 ausgeübt werden müsste, damit die Federzunge 22 direkt durch das Display 12 selbst in Richtung der Leiterplatte 14 gedrückt wird ist daher sehr groß. Aus diesem Grund ist der Aktuator 16 zwischen dem Display 12 und der Federzunge 22 angeordnet. Der Abstand zwischen einer Unterseite des Aktuators 16 und der Federzunge 22 ist wesentlich geringer als der Abstand zwischen dem Display 12 und der Federzunge 22. Die Unterseite des Aktuators 16 berührt das zweite, freie Ende der Federzunge 22 daher wesentlich früher sobald eine Kraft auf das Display 12 ausgeübt wird. Die Federzunge 22 kann dadurch relativ klein gehalten werden. Dadurch verringert sich die Gefahr die Federzunge 22 zu beschädigen und die Messgenauigkeit erhöht sich.
-
Sobald sich die auf das Display 12 ausgeübte Kraft verringert, vergrößert sich der Abstand zwischen dem zweiten Ende der Federzunge 22 und der Leiterplatte 14 wieder, bis die Federzunge 22 wieder in ihre Ausgangsposition zurückkehrt.
-
Die Anordnung kann dabei eine, oder mehrere Kraft- und Positionsmesseinheiten 20 aufweisen, von welchen jede jeweils eine Federzunge 22 aufweist. In der in 3A dargestellten Draufsicht weist die Anordnung beispielsweise eine einzige Kraft- und Positionsmesseinheit 20, und somit nur eine einzige Federzunge 22 auf. Die Draufsicht in 3A zeigt eine rechteckige Leiterplatte 14. In der Mitte der Leiterplatte 14 ist die einzige Federzunge 22 angeordnet. Auf diese Art und Weise können Berührungen in der Mitte des Displays 12 (Display ist 3A nicht dargestellt) sehr gut erkannt werden. Jedoch wird der über der Federzunge 22 angeordnete Aktuator 16 (in 3 nicht explizit dargestellt) auch zu einem gewissen Grad in Richtung der Leiterplatte 14 bewegt, wenn im Randbereich des Displays 12 eine Kraft ausgeübt wird. Das berührungsempfindliche Display 12 kann beispielsweise erkennen, an welcher Position auf dem Display 12 eine Berührung stattfindet. Diese Information kann, sofern vorhanden, bei der Bestimmung der Kraft mit einbezogen werden.
-
Die in 3A dargestellte Anordnung ist jedoch lediglich ein Beispiel. 3B zeigt ein Beispiel einer ebenfalls rechteckigen Leiterplatte 14 mit drei darauf angeordneten Kraft- und Positionsmesseinheiten 20. Diese Kraft- und Positionsmesseinheiten 20 sind dabei in einem Dreieck angeordnet. Dadurch können auf das Display 12 ausgeübte Kräfte an verschiedenen Stellen des Displays 12 detektiert werden. Die Anordnung kann dabei mehr als einen Aktuator 16 aufweisen. Beispielsweise kann zwischen jeder der Federzungen 22 und dem Display 12 ein Aktuator 16 angeordnet sein. Die Zahl der Aktuatoren 16 kann jedoch auch größer sein als die Zahl der Federzungen 22.
-
Die in 3 dargestellten Anordnungen sind jedoch lediglich Beispiele. Grundsätzlich kann die Anordnung jegliche beliebige Anzahl N an Kraft- und Positionsmesseinheiten 20 aufweisen, mit 1 < N. Die Leiterplatte 14 kann eine rechteckige oder jegliche andere geeignete Form aufweisen. Die Anordnung der wenigstens einen Kraft- und Positionsmesseinheit 20 auf der Leiterplatte 14 kann derart gewählt werden, dass eine möglichst genaue und zuverlässige Bestimmung der auf das Display 12 ausgeübten Kraft möglich ist, z.B. Anordnung im Rechteck, Anordnung im Dreieck, kreuzförmige Anordnung, etc..
-
Jede der Federzungen 22 kann dabei ein zusätzliches Element sein, welches mit der Leiterplatte 14 mittels einer geeigneten Verbindung verbunden wird. Beispielsweise könnte eine Federzunge 22 geeignet aufgelötet werden. Die Federzunge 22 kann beispielsweise eine metallische Federzunge 22 sein oder aus demselben Material bestehen wie die Leiterplatte 14. Die Federzunge 22 als zusätzliches Element auszubilden ist jedoch umständlich und kann die Kosten der Anordnung deutlich erhöhen. Alternativ kann die wenigstens eine Federzunge 22 daher direkt aus einem Teil der Leiterplatte 14 selbst geformt werden. Beispielsweise kann ein Teil der Federzunge 22 herausgefräst werden, so dass dieses mit der Leiterplatte 14 an einer Stelle noch verbunden bleibt. Das Stück Leiterplatte kann dann mit seinem freien Ende von der Leiterplatte 14 weg gebogen werden, so dass dieses Ende von der Leiterplatte 14 absteht. Dies kann die Kosten der Herstellung der Federzunge 22 und somit der gesamten Anordnung reduzieren. Die wenigstens eine Federzunge 22 kann jedoch auch auf jegliche andere geeignete Art und Weise hergestellt und, sofern erforderlich, mit der Leiterplatte 14 verbunden werden.
-
Nun Bezug nehmend auf 4, ist ein weiteres Beispiel einer Anordnung dargestellt. Die Anordnung gleicht im Wesentlichen der Anordnung aus 3. An der Unterseite des Aktuators 16 ist jedoch ein Druckelement 28 angeordnet. Das Druckelement 28 kann beispielsweise ein Stößel oder eine Wölbung an der Unterseite des Aktuators 16 sein. Das Druckelement 28 kann eine abgerundete Form aufweisen. Wird ein Druck auf das Display 12 ausgeübt und bewegt sich der Aktuator 16 in Richtung der Federzunge 22, berührt die Unterseite des Druckelementes 28 zuerst die Federzunge 22. Die Kraft wird somit nur punktuell auf die Federzunge 22 übertragen. Das Druckelement 28 ist jedoch lediglich optional.
-
Nun Bezug nehmend auf 5, wird eine Kraft- und Positionsmesseinheit 30 anhand eines weiteren Beispiels beschrieben. 5 zeigt dabei eine perspektivische Ansicht der Anordnung. Die Anordnung weist ein berührungsempfindliches Display 12 und eine Leiterplatte 14 auf, wie in 1 oben beschrieben. Die Leiterplatte 14 weist in diesem Beispiel eine im Wesentlichen dreieckige Form auf. Die Anordnung weist weiterhin drei Aktuatoren 16 auf, die zwischen der Leiterplatte 14 und dem Display 12 angeordnet sind. In der perspektivischen Ansicht in 5 sind die im Bereich der Ecken der Leiterplatte 14 angeordneten Aktuatoren 16 im Wesentlichen von der Leiterplatte 14 verdeckt. Die Kraft- und Positionsmesseinheit 30 weist eine Taumelscheibe auf mit einem Ring 32 und drei Stegen 361, 362, 363. Der Ring 32 ist über die drei Stege 361, 362, 363 mit der Leiterplatte 14 verbunden. Beispielsweise kann die Leiterplatte 14 eine Öffnung oder Aussparung aufweisen. Die Taumelscheibe kann im Bereich dieser Aussparung angeordnet sein.
-
Die Anordnung kann in einem Gehäuse Angeordnet sein. Ein Gehäuse ist in 5 jedoch nicht explizit dargestellt. Die Stege 361, 362, 363 können im Wesentlichen in einer Ebene mit der Leiterplatte 14 angeordnet sein. Der Ring 32 kann wenigstens teilweise über die Ebene in der die Leiterplatte 14 angeordnet ist hinaus ragen. Insbesondere kann der Ring 32 zwischen der Leiterplatte 14 und einer Rückwand eines Gehäuses angeordnet sein. Der Ring 32 kann insbesondere mit einer Rückwand des Gehäuses verbunden sein und die Leiterplatte 14 über der Rückwand halten. Das heißt, die Leiterplatte 14 weist einen bestimmten Abstand von der Rückwand auf und wird durch die Kraft- und Positionsmesseinheit 30 gehalten. Die drei Stege 361, 362, 363 sind beispielsweise jeweils in einem Winkel von 120° gleichmäßig um den Umfang des Rings 32 herum angeordnet. Weist die Anordnung mehr als drei Stege 361, 362, 363 auf, können unterschiedliche Winkel zwischen den Stegen 361, 362, 363 vorgesehen sein, um eine gleichmäßige Verteilung um den Umfang des Ringes 32 herum zu gewährleisten. Unterschiedliche Winkel zwischen den verschiedenen Stegen 361, 362, 363 sind jedoch ebenfalls möglich, das heißt, die wenigstens drei Stege 361, 362, 363 können ungleichmäßig um den Umfang des Rings herum angeordnet sein.
-
Wird durch einen Nutzer eine Kraft auf das Display 12 ausgeübt, werden ein oder mehrere der Aktuatoren 16 in Richtung der Leiterplatte 16 gedrückt. Die Aktuatoren 16 können dabei bei entsprechend großer Kraft auch an die Leiterplatte 14 stoßen und diese in Richtung der Rückwand drücken (in 5 durch die Pfeile angedeutet). Dabei Dehnen/Stauchen sich die Stege 361, 362, 363 entsprechend der von der Leiterplatte 14 ausgeführten Kippbewegung. Wird die Kraft mittig auf das Display 12 ausgeübt, direkt über der Kraft- und Positionsmesseinheit 30, werden alle Stege 361, 362, 363 in gleichem Maße gedehnt. Wird die Kraft an irgendeiner anderen Stelle auf dem Display 12 ausgeübt, können sich die Stege 361, 362, 363 unterschiedlich stark dehnen/stauchen. Das heißt, es kann anhand der auf jeden der wenigstens drei Stege 361, 362, 363 ausgeübten Kräfte und deren Verhältnis zueinander bestimmt werden, an welcher Position auf dem berührungsempfindlichen Display 12 die Kraft ausgeübt wird.
-
Auf jedem der Stege 361, 362, 363 ist dabei wenigstens ein Dehnungsmessstreifen 34 angeordnet. Jeder dieser Dehnungsmessstreifen 34 ist dazu ausgebildet eine Dehnung/Stauchung des entsprechenden Steges 361, 362, 363 zu detektieren. Da die Dehnung/Stauchung der verschiedenen Stege 361, 362, 363 von der Stärke sowie von der Position abhängt, an welcher die Kraft ausgeübt wird, ist es mit dieser Anordnung nicht nur möglich die Kraft zu bestimmen, sondern auch die Position an welcher diese ausgeübt wird.
-
Dies wird anhand von 6 beispielhaft erläutert. 6 zeigt eine Draufsicht auf das Display 12. Da die Kraftmessanordnung 30 und die Leiterplatte 14 in dieser Ansicht von dem Display 12 verdeckt werden, sind die Kraftmessanordnung 30 und die Leiterplatte 14 in gestrichelten Linien dargestellt. Wird beispielsweise an der Position A eine Kraft auf das Display 12 ausgeübt, wird die Leiterplatte 14 in diesem Bereich in Richtung der Rückwand des Gehäuses gedrückt, während sich die Leiterplatte 14 an den Positionen B und C vielmehr in Richtung des Displays 12 bewegt (von der Rückwand weg). Das heißt, der auf dem ersten Steg 361 angebrachte Dehnungsmessstreifen 34 detektiert beispielsweise eine Dehnung, während die auf den zweiten und dritten Stegen 362, 363 angebrachten Dehnungsmessstreifen 34 eine geringere Dehnung oder sogar eine Stauchung detektieren. Aus den von den jeweiligen Dehnungsmessstreifen 34 bestimmten Dehnungen/Stauchungen kann nun geschlossen werden, dass der Druck im Bereich der Position A ausgeübt wurde. Zudem kann auch bestimmt werden, wie viel Kraft an der Position A ausgeübt wurde.
-
Der Ring 32 kann beispielsweise auf einer Kugel gelagert sein (nicht explizit dargestellt). Hierfür kann der Ring 32 beispielsweise einen entsprechenden inneren Umfang aufweisen, welcher kleiner ist als ein Umfang der Kugel. So kann der Ring 32 auf der Kugel gelagert sein, ohne dass die Kugel durch den Ring 32 hindurch rutschen kann.
-
Die in den 5 und 6 beschriebene Anordnung kann beispielsweise auch mit der in den 2 bis 4 beschriebenen Anordnung kombiniert werden. So können beispielsweise an verschiedenen Stellen auf der Leiterplatte 14 Federzungen 22 angeordnet werden. Je nachdem an welcher Position eine Kraft auf das Display 12 ausgeübt wird, werden die entsprechenden Federzungen 22 mehr oder weniger in Richtung der Leiterplatte 14 gedrückt. Das heißt, abhängig davon, welche einer Vielzahl von auf der Leiterplatte 14 verteilt angeordneten Federzungen 22 wie viel in Richtung der Leiterplatte 14 bewegt wird, kann eine Position der Berührung noch wesentlich genauer bestimmt werden als mit der Anordnung der 5 und 6 alleine. Die Federzungen 22 können wie oben beschrieben wiederum zwischen den Aktuatoren 16 und der Leiterplatte 14 angeordnet sein.
-
Nun Bezug nehmend auf 7 wird eine Anordnung gemäß einem weiteren Beispiel schematisch dargestellt. Dabei zeigt 7A die Anordnung in einem unbelasteten und 7B in einem belasteten Zustand. Die in 7 dargestellte Anordnung weist neben dem berührungsempfindlichen Display 12 und der Leiterplatte 14 zwei Aktuatoren 16 auf, die zwischen dem Display 12 und der Leiterplatte 14 angeordnet sind. Wie bereits weiter oben beschrieben, kann die Anordnung jedoch auch nur einen Aktuator 16 oder mehr als zwei Aktuatoren 16 aufweisen.
-
Zwei Kraft- und Positionsmesseinheiten 40 sind neben den Aktuatoren 16 zwischen dem Display 12 und der Leiterplatte 14 angeordnet. Die Kraft- und Positionsmesseinheiten 40 in diesem Beispiel sind dazu ausgebildet zu detektieren, ob die auf das Display 12 ausgeübte Kraft einen definierten Schwellwert überschreitet oder nicht. Die Kraft- und Positionsmesseinheiten 40 sind hierfür als eine Art von Schalter ausgebildet. Dabei wird ein elektrischer Kontakt hergestellt (Schalter geschlossen), wenn der definierte Schwellwert überschritten wird. Ist die Kraft geringer als der Schwellwert, wird kein elektrischer Kontakt hergestellt (Schalter geschlossen).
-
Dies ist in 8 beispielhaft dargestellt, wobei 8A eine Kraft- und Positionsmesseinheit 40 in einem unbelasteten und 8B die Kraft- und Positionsmesseinheit 40 in einem belasteten Zustand zeigt. Die Kraft- und Positionsmesseinheit 40 weist zwei auf der Leiterplatte 14 entfernt voneinander angeordnete elektrisch leitfähige Bereiche 50 auf. Diese elektrisch leitfähigen Bereiche 50 weisen keine direkte elektrische Verbindung zueinander auf. Die elektrisch leitfähigen Bereiche 50 können beispielsweise als metallische Leiterbahnen auf der Leiterplatte 14 implementiert werden. Beispielsweise können solche Leiterbahnen aus Kupfer oder Aluminium hergestellt werden. Über diesen elektrisch leitfähigen Bereichen 50 ist ein Dom 52 angeordnet, der sich über die beiden elektrisch leitfähigen Bereiche 50 hinweg erstreckt. An zwei Punkten ist der Dom 52 mit der Leiterplatte 14 verbunden. Die beiden elektrisch leitfähigen Bereiche 50 sind zwischen diesen beiden Befestigungspunkten des Domes 52 angeordnet. An einer Unterseite des Domes 52 ist zwischen dem Dom 52 und den elektrisch leitfähigen Bereichen 50 eine elektrisch leitende Kontaktpille 54 angeordnet. Eine Unterseite des Domes 52 ist dabei eine Seite welche den elektrisch leitfähigen Bereichen 50 zugewandt ist. Wird nun eine Kraft von oben auf den Dom 52 ausgeübt (in 8B mit einem Pfeil angedeutet), wird dieser in Richtung der elektrisch leitfähigen Bereiche 50 gedrückt. Übersteigt diese Kraft einen bestimmten Schwellwert, wird der Dom 52 so weit in Richtung der elektrisch leitfähigen Bereiche 50 gedrückt, dass die Kontaktpille 54 auf die elektrisch leitfähigen Bereiche 50 gedrückt wird und einen elektrischen Kontakt zwischen den elektrisch leitfähigen Bereichen 50 herstellt. Auf diese Art und Weise kann sehr einfach bestimmt werden ob ein Schwellwert erreicht wurde (Kontakt geschlossen), oder nicht (Kontakt offen).
-
Der Schwellwert kann durch verschiedenste Parameter eingestellt werden. So hängt die Kraft die erforderlich ist um einen Kontakt zwischen den beiden elektrisch leitfähigen Bereichen 50 herzustellen beispielsweise von dem für den Dom 52 verwendeten Material, der Geometrie und Dicke des Domes 52, und dem Abstand zwischen der Kontaktpille 54 und den elektrisch leitfähigen Bereichen 50 ab. Der Schwellwert kann jedoch auch noch von vielen weiteren Faktoren abhängen. Eine genaue Bestimmung der auf das Display 12 ausgeübten Kraft ist mit dieser Art von Kraft- und Positionsmesseinheit 40 nicht möglich. Dies ist jedoch auch nicht in jedem Fall erforderlich. Um beispielsweise das Display 12 zu aktivieren kann es ausreichend sein zu bestimmen, ob ein bestimmter Schwellwert erreicht wurde oder nicht. Wie groß die ausgeübte Kraft genau ist, ist in vielen Fällen vollkommen irrelevant.
-
Die oben beschriebenen Anordnungen können beispielsweise in einem Fahrzeug angeordnet sein. Viele Fahrzeuge weisen heutzutage ein oder mehrere Displays auf. Dabei finden auch immer häufiger berührungsempfindliche Displays 12 Verwendung. Um dem Nutzer entsprechende Rückmeldung auf seine Berührungen mit dem Display zu geben, können auch Anordnungen zum Erzeugen eines haptischen Feedbacks Verwendung finden. Beispielsweise kann einem Nutzer durch Erzeugen einer Vibration angezeigt werden, dass das Display aktiviert, oder eine Eingabe des Nutzers angenommen wurde. Viele weitere Anwendungen sind dabei denkbar. Bei den verschiedenen oben beschriebenen Beispielen erfolgt eine Bestimmung der auf das Display 12 ausgeübten Kraft nicht kapazitiv, sondern entweder mittels Dehnungsmessstreifen 24, 34 oder mittels einer geeigneten SchalterAnordnung (umgangssprachlich auch als „Knackfrosch“ bezeichnet). Kapazitive Anordnungen sind oft aufwendig und nur mit verhältnismäßig hohem Kostenaufwand realisierbar. Zudem schwanken die Sensorkennlinien kapazitiver Sensoren häufig in Abhängigkeit von den Umgebungsbedingungen, so dass eine Kraftmessung bei veränderlichen Umgebungsbedingungen verfälscht werden kann. Die oben beschriebenen Anordnungen sind dagegen verhältnismäßig einfach und kostengünstig realisierbar. Zudem ist der Platzbedarf bei den oben beschriebenen Anordnungen verhältnismäßig gering und die Messung ist nicht oder nur minimal von Umgebungsbedingungen abhängig.
