DE69700422T2

DE69700422T2 - Berührungssensor ohne Kissen

Info

Publication number: DE69700422T2
Application number: DE69700422T
Authority: DE
Inventors: Pierre Repper; Miro Senk
Original assignee: PRESSENK INSTR Inc
Current assignee: Senk Miro St Laurent Quebec Ca
Priority date: 1996-04-15
Filing date: 1997-04-15
Publication date: 2000-03-02
Anticipated expiration: 2017-04-16
Also published as: US5760715A; DE69700422D1; CA2202789C; DE802500T1; CA2202789A1; EP0802500A3; EP0802500A2; EP0802500B1

Description

Herkömmliche kapazitive Berührungserfassungssysteme verwenden eine passive Form der Erfassung. Bei einem derartigen Sensor wird ein bestehender kapazitiver Schaltkreis durch ein Source-Signal betätigt. Eine Tastenberührung, die eine Änderung der Schaltkreiskapazität darstellt, führt zu einer Dämpfung des Potentials, und eine daraus resultierende Spannungsniveauänderung zeigt eine Tastenberührung an. Dieser kapazitiver Schaltkreis ist normalerweise unter Aufbringung von einander gegenüberliegenden leitfähigen Tasten-Pads auf gegenüberliegende Seiten eines dielektrischen Elements ausgeführt.
Fig. 1 zeigt ein Beispiel eines herkömmlichen kapazitiv gekoppelten Berührungssensors gemäß dem Stand der Technik. Fig. 2 zeigt die Ersatzschaltung des in Fig. 1 gezeigten Sensors.
Ein Problem bei herkömmlichen Sensoren besteht darin, daß die Ansammlung von Fremdablagerungen auf den Tasten- Pads den Nachteil besitzt, daß dadurch die Wirkung einer Berührung durch den Benutzer nicht zustande kommt. Chemikalien sowie Abrieb der freiliegenden Tasten-Pads können ebenfalls die Leistung beeinträchtigen. Unterschiedliche Dielektrizitätseigenschaften, wie z. B. die Dicke und die Dielektrizitätskonstante, führen jedoch zu dem Erfordernis, die Größe der Tasten-Pads zu ändern oder neu auszubilden, um dieselbe Kapazität für ein anderes dielektrisches Element bei identischen Anwendungen zu erzielen.
Ein weiterer Typ eines herkömmlichen Erfassungssystems ist ein Membranschalter aus Kunststoff. Kunststoff- Membranschalter sind nicht für Anwendungen geeignet, bei denen sie nahe bei hohen Temperaturen aufweisenden Quellen angeordnet sind, wie z. B. auf einer Herdoberfläche. Wenn eine Kunststoffmembran in der Nähe einer Wärmequelle angeordnet ist, besitzt diese eine Tendenz zu Verwerfungen oder einer Trennung. Außerdem sind sie für eine leichte Beschädigung durch Wärme und Abrieb in solchen Situationen anfällig, in denen es normal ist, daß Gegenstände in der Nähe der Membran benutzt oder auf die Membran plaziert werden können. Die Betätigung dieses Schalter-Typs ist mechanischer Art, wobei die Zuverlässigkeit im Verlauf des Gebrauchs in inhärenter Weise geringer wird.
Infrarot-Erfassungsverfahren sprechen auf Fremdlichtquellen oder sogar Umgebungslichtquellen an. Die Ansammlung von Fremdstoffen oder von fremden Gegenständen über den Taststellen kann die Ansprechempfindlichkeit beeinträchtigen oder fehlerhafte Erfassungen ergeben. Außerdem muß die Frontplatte oder Fronttafel vor den Infrarot-Sendern und Detektoren transparent sein, damit die Technik funktionieren kann.
Die US-A-3 857 I00 offenbart eine elektronische Schaltanordnung mit einem Berührungskontakt, insbesondere zum Umschalten von ausgewählten Kanälen in Rundfunk- oder Fernsehempfängern. Die wechselnde Spannung, die über dem Kontakt bei Berührung desselben auftritt, wird in einem Gleichrichter gleichgerichtet, der eine derart lange Ladezeitkonstante besitzt, daß ein Umschalten nach einer Mehrzahl von Zyklen der wechselnden Spannungen erfolgt.

Kurzbeschreibung der Erfindung

Das Ziel der vorliegenden Erfindung besteht in der Schaffung ein padlosen Berührungssensors, der eine direkte kapazitive Kopplung unter einem dielektrischen Element verwendet, wie z. B. einem Glasfenster, einer keramischen Platte, usw.. Dieser Sensor und das entsprechende Verfahren beinhalten mehrere wesentliche Vorteile gegenüber den bereits beschriebenen, herkömmlichen Berührungserfassungssystemen und -verfahren.
Gemäß der vorliegenden Erfindung werden Prüfimpulse an Erde geschickt, und wenn ein Benutzer, der neben einem Sensor steht, das dielektrische Element an einer Taststelle berührt, werden Impulse an eine leitfähige Platte geliefert, die sich unter dem dielektrischen Element befindet und mit der Taststelle ausgefluchtet ist. Diese Impulse sind bedingt durch kapazitive Reaktion des Körpers des Benutzers mit den an Erde geschickten Prüfimpulsen. Auf diese Weise wird ein Kopplungsweg durch die Körperkapazität gegenüber der Erde gebildet.
Einer der wesentlichen Vorteile der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß es lediglich die von dem Benutzer vorgenommene Berührung ist, die den Schaltkreis aktiv koppelt und den Sensor aktiviert, im Gegensatz zu herkömmlichen Erfassungssystemen, die unter Einflußnahme auf eine vorhandene kapazitive Schaltung arbeiten.
Der vorgeschlagene Berührungssensor und das vorgeschlagene Verfahren besitzen mehrere wesentlichen Auswirkungen auf die Ausbildung des Gesamtsystems. Es brauchen keine leitfähigen Pads über der Taststelle des dielektrischen Elements aufgebracht zu werden, damit das System oder das Verfahren funktioniert. Die leitfähige Platte jedes Sensors ist stattdessen in engem Kontakt mit der gegenüberliegenden Seite des dielektrischen Elements vorgesehen. Dies führt zu größerer Einfachheit und Flexibilität hinsichtlich der Erzeugung und Montage einer Tastatur, in der ein oder eine Mehrzahl von Sensoren kombiniert ist. Im Vergleich zu herkömmlichen kapazitiven Erfassungssystemen sind eine größere Tastendichte sowie beträchtlich kleinere Taststellen möglich.
Im spezielleren schafft die vorliegende Erfindung einen padlosen Berührungssensor zum Erfassen einer Berührung an einer Taststelle an einem dielektrischen Element durch einen Benutzer, der mit Erde Verbindung hat. Der Sensor besitzt eine leitfähige Platte, die unter dem dielektrischen Element angebracht ist und mit der Taststelle ausgerichtet ist. Es ist eine Einrichtung vorhanden zum Anlegen eines vorbestimmten Potentials an die leitfähige Platte. Prüfimpulse werden unter Verwendung einer Prüfimpuls-Erzeugungseinrichtung zur Erde geschickt, und eine auf eine Potentialänderung in der leitfähigen Platte ansprechende Einrichtung erzeugt ein Ausgangssignal, das diese Änderung anzeigt. Wenn der Benutzer im Gebrauch das dielektrische Element an der Taststelle berührt, tritt eine Potentialänderung in der leitfähigen Platte während eines Prüfimpulses aufgrund eines kapazitiven Schaltkreises auf, der zwischen Erde, dem Benutzer und der auf die Potentialänderung ansprechenden Einrichtung gebildet wird.
Die vorliegende Erfindung schafft ferner einen padlosen Berührungssensor zum Erfassen einer Berührung an Taststellen auf einem dielektrischen Element durch einen Benutzer, der mit Erde Verbindung hat. Der Sensor weist eine Mehrzahl leitfähiger Platten auf, und zwar je eine für jede Taststelle. Jede leitfähige Platte ist unter dem dielektrischen Element sowie in Ausrichtung mit einer jeweiligen Taststelle angebracht. Ein vorbestimmtes Potential wird sukzessive unmittelbar an eine der leitfähigen Platten angelegt. Es wird ein Prüfimpuls zur Erde erzeugt, während eine der leitfähigen Platten mit dem vorbestimmten Potential beaufschlagt wird. Eine auf eine Potentialänderung in der leitfähigen Platte mit dem vorbestimmten Potential ansprechende Einrichtung ist dann zum Erzeugen eines Ausgangssignals vorgesehen, das die Potentialänderung in dieser leitfähigen Platte anzeigt.
Die vorliegende Erfindung schafft außerdem einen padlosen Berührungssensor zum Erfassen einer Berührung an Taststellen auf einem dielektrischen Element durch einen Benutzer, der mit Erde Verbindung hat. Der Sensor weist eine Mehrzahl leitfähiger Platten auf, und zwar je eine für jede Taststelle. Jede leitfähige Platte ist unter dem dielektrischen Element in Ausrichtung mit einer jeweiligen Taststelle angebracht. Es ist eine Einrichtung zum Anlegen eines vorbestimmten Potentials an die leitfähigen Platten vorgesehen, und Prüfimpulse werden zur Erde geschickt. Eine auf eine Potentialänderung in den leitfähigen Platten mit dem vorbestimmten Potential ansprechende Einrichtung ist dann zum Erzeugen von Ausgangssignalen vorgesehen, die die Potentialänderung in jeder der leitfähigen Platten anzeigen.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird auch ein Verfahren zum Erfassen einer Berührung an einer Taststelle auf einem dielektrischen Element durch einen Benutzer geschaffen, der mit Erde Verbindung hat. Das Verfahren beinhaltet das Anlegen eines vorbestimmten Potentials an eine leitfähige Platte, die unter dem dielektrischen Element und in Ausrichtung mit der Taststelle angebracht ist. Es werden Prüfimpulse zur Erde erzeugt, und eine Potentialänderung an der leitfähigen Platte wird erfaßt. Dann wird ein Ausgangssignal erzeugt, das die Potentialänderung anzeigt.
Gemäß einem weiteren Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung wird auch ein Verfahren zum Erfassen einer Berührung an Taststellen auf einem dielektrischen Element durch einen Benutzer geschaffen, der mit Erde Verbindung hat. Jede Taststelle ist mit einer entsprechenden leitfähigen Platte versehen, die unter dem dielektrischen Element und in Ausrichtung mit der jeweiligen Taststelle angebracht ist. Das Verfahren beinhaltet das sukzessive Anlegen eines vorbestimmten Potentials unmittelbar an eine der leitfähigen Platten. Es wird ein Prüfimpuls zur Erde erzeugt, jedesmal wenn das vorbestimmte Potential an eine leitfähige Platte angelegt wird. Eine Potentialänderung an jeder der leitfähigen Platten wird erfaßt, während das vorbestimmte Potential an diese angelegt wird. Danach wird ein Ausgangssignal erzeugt. Das Ausgangssignal zeigt die Potentialänderung bei jeder der leitfähigen Platten an, während das vorbestimmte Potential einzeln an diese angelegt wird.
Gemäß einem weiteren Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Erfassen einer Berührung an Taststellen auf einem dielektrischen Element durch einen Benutzer geschaffen, der mit Erde Verbindung hat, wobei jede Taststelle mit einer entsprechenden leitfähigen Platte versehen ist, die unter dem dielektrischen Element und in Ausrichtung mit der jeweiligen Taststelle angebracht ist, wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist:
- Anlegen eines vorbestimmten Potentials an die leitfähigen Platten;
- Erzeugen von Prüfimpulsen zur Erde;
- Erfassen einer Potentialänderung an jeder der leitfähigen Platten; und
- Erzeugen von Ausgangssignalen, die die Potentialänderung bei jeder der leitfähigen Platten beim Tasten derselben anzeigen.
Es folgt nun eine nichteinschränkende Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen.

Kurzbeschreibung der Zeichnungen

Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung eines kapazitiv gekoppelten Berührungssensors gemäß dem Stand der Technik;
Fig. 2 ein schematisches Schaltungsdiagramm der Ersatzschaltung des in Fig. 1 gezeigten Sensors;
Fig. 3 eine schematische Ansicht eines grundlegenden padlosen Berührungssensors gemäß einer möglichen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
Fig. 4 ein schematisches Schaltungsdiagramm der Ersatz-Schaltung des in Fig. 3 gezeigten grundlegenden Sensors;
Fig. 5A eine grafische Darstellung eines Beispiels des Impulssignals Vp gegenüber der Zeit bei dem Sensor der Fig. 3;
Fig. 5B eine grafische Darstellung eines Beispiels des Impuls-Prüfsignals Vt gegenüber der Zeit bei dem Sensor der Fig. 3;
Fig. 5C eine schematische Darstellung eines Beispiels eines Tastenberührungsvorgangs gegenüber der Zeit;
Fig. 5D eine grafische Darstellung eines Beispiels des Eingangssignals Vi, das das Potential der leitfähigen Platte darstellt, gegenüber der Zeit bei dem Sensor der Fig. 3 sowie während des Tastenberührungsvorgangs der Fig. 5C;
Fig. 5E eine grafische Darstellung eines Beispiels des Ausgangssignals Vo, das das Potential am Ausgang des Transistors Q2 darstellt, gegenüber der Zeit bei dem Sensor der Fig. 3 sowie ansprechend auf das in Fig. 5D gezeigte Eingangssignal Vi;
Fig. 6 eine schematische Darstellung eines padlosen Berührungssensors mit mehreren Tasten gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, wobei in der Darstellung der Prüfimpuls-Signalgenerator nicht gezeigt ist;
Fig. 7A eine schematische Darstellung der Auswahl der ersten Taste der Fig. 6 gegenüber der Zeit;
Fig. 7B eine schematische Darstellung der Auswahl der zweiten Taste der Fig. 6 gegenüber der Zeit;
Fig. 7C eine schematische Darstellung der Auswahl der dritten Taste der Fig. 6 gegenüber der Zeit;
Fig. 7D eine grafische Darstellung eines Beispiels des Eingangssignals Vi, das das Potential der leitfähigen Platte der ersten Taste der Fig. 6 dar stellt, gegenüber der Zeit sowie nach der in Fig. 7A gezeigten Tastenauswahl;
Fig. 7E eine grafische Darstellung eines Beispiels des Eingangssignals Vi, das das Potential der leitfähigen Platte der zweiten Taste der Fig. 6 darstellt, gegenüber der Zeit sowie nach der in Fig. 7B gezeigten Tastenauswahl;
Fig. 7F eine grafische Darstellung eines Beispiels des Eingangssignals Vi, das das Potential der leitfähigen Platte der dritten Taste der Fig. 6 darstellt, gegenüber der Zeit sowie im Anschluß an die in Fig. 7C gezeigte Tastenauswahl;
Fig. 7 G eine grafische Darstellung eines Beispiels des resultierenden Ausgangssignals Vo, das das Potential am Ausgang des Transistors Q2 darstellt, gegenüber der Zeit bei dem Sensor der Fig. 6 sowie in Abhängigkeit von den Eingangssignalen Vi, wie sie in den Fig. 7D, 7E und 7F gezeigt sind,
Fig. 8 eine schematische Darstellung eines Beispiels einer Berührung an einer Taststelle, die verschiedene Bahnen überlappt;
Fig. 9 ein schematisches Schaltungsdiagramm der Ersatzschaltung des in Fig. 8 gezeigten Sensors;
Fig. 10 eine schematische Darstellung eines Beispiels eines Sensors mit einer Erdungsplatte;
Fig. 11 ein schematisches Schaltungsdiagramm der Ersatzschaltung des in Fig. 10 gezeigten Sensors;
Fig. 12 eine schematische Darstellung eines Sensors mit einer Mehrzahl von Tasten gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.

Beschreibung

Unter Bezugnahme auf Fig. 3 ist ein grundlegender Sensor (10) gemäß einer möglichen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt. Der grundlegende Sensor (10) ist unter einem dielektrischen Element (20) angebracht und ist in einem "Berührungszustand" dargestellt, da die Taststelle (22) auf dem dielektrischen Element (20) durch einen Finger (24) eines Benutzers berührt wird.
Der grundlegende Sensor (10) kann in zwei Hauptteile unterteilt werden, nämlich einen Prüfimpuls-Erzeugungsabschnitt sowie einen Empfängerabschnitt. Diese Teile werden nachfolgend ausführlich beschrieben.
Der Prüfimpuls-Erzeugungsabschnitt erzeugt Prüfimpulse zur Erde. Vorzugsweise weist die Prüfimpuls-Erzeugungseinrichtung einen Widerstand auf, der einen mit einer Gleichstromquelle verbundenen Eingangsanschluß und einen mit Erde verbundenen Ausgangsanschluß aufweist. Der Ausgangsanschluß des Widerstands ist ferner mit dem Kollektor eines Transistors verbunden. Der Emitter des Transistors ist dann mit Schaltungsmasse verbunden. Ein Impulssignal wird an der Basis des Transistors erzeugt. Die Fig. 3, 4 und 5 zeigen eine derartige Konstruktion. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird ein Gleichspannungspotential von +24 Volt über einen Widerstand R1 angelegt, der mit Erde verbunden ist. Ein typischer Wert für den Widerstand R1 wäre 10 kOhm. Ein Transistor Q1 schafft abwechselnd eine Verbindung und eine Trennung der Schaltungsmasse mit Erde bzw. von Erde. Ein Impulssignal p von beispielsweise +5 Volt gelangt zur Basis des Transistors Q1. Die Schaltungsmasse und Erde werden jedes Mal voneinander getrennt, wenn Vp auf 0 Volt absinkt. Dadurch werden in bezug auf die Schaltungsmasse +24 Volt an der gegenüberliegenden Seite des Widerstands R1 angelegt. Sobald das Impulssignal Vp wieder zurück auf dem Niveau +5 Volt ist, wird der Transistor Q1 wieder eingeschaltet und Schaltungsmasse und Erde werden zusammengeschaltet, wodurch Vt auf 0 Volt abfällt. Die Fig. 5A und 5B zeigen das Impulssignal Vp bzw. das resultierende Prüfimpulssignal Vt, das zur Erde geschickt wird.
Im Kontext der vorliegenden Erfindung ist unter dem Begriff Erde die echte Erde oder eine beliebige andere Masse zu verstehen, die als effektive Masse wirkt. Bei einem Gerät z. B. kann der Sensor mit echter Erde mittels eines Drahts verbunden werden, der mit dem Erdungsanschluß des Geräts elektrisch verbunden ist, das wiederum mit dem Erdungsdraht des Gebäudes verbunden ist. Was die effektive Masse anbelangt, so könnte dies beispielsweise die Metallkarosserie eines Fahrzeugs sein.
Der Empfängerabschnitt des grundlegenden Sensors (10) weist eine leitfähige Platte (30) auf, die sich unter dem dielektrischen Element (20) befindet. Die Platte (30) ist mit der Taststelle (22) auf dem dielektrischen Element (20) ausgerichtet. Die Taststelle (22) und die entsprechende leitfähige Platte (30) werden auch als "Taste" bezeichnet. Falls geeignet, können Markierungen vorgesehen sein, um dem Benutzer die exakte Lage anzuzeigen, wo der Finger (24) eine Berührung auf der Taste zur Erzielung eines Berührungszustands ausführen muß. Für einen Fachmann ist natürlich erkennbar, daß der Begriff "Finger" durch jedes beliebige andere Körperteil ersetzt werden kann, das zur Berührung einer Taste verwendet werden kann. Eine behinderte Person z. B. müßte ihre Fußzehen anstatt eines Fingers benutzen. Die vorliegende Erfindung kann auch bei Anwendungen mit Tieren arbeiten.
Der Empfängerabschnitt weist ferner eine Einrichtung zum Anlegen eines vorbestimmten Potentials an die Platte (30) auf. Dadurch wird eine Bezugsspannung festgelegt, die als Bezugspegel bzw. Referenzpegel "keine Berührung" bezeichnet wird. Anschließend wird eine auf eine Potentialänderung in der Platte (30) ansprechende Einrichtung zum Erzeugen eines Signals verwendet, das die Potentialänderung anzeigt. Es ist dieses Signal, das für die Bestimmung verwendet wird, ob ein Berührungszustand vorhanden ist oder nicht.
Wie bereits erwähnt wurde, ist die Platte (30) unter dem dielektrischen Element (20) angebracht. Es sind viele verschiedene Weisen zum Erzielen der Verbindung möglich. Eine besteht darin, die Platte (30) auf einer Schaltungsplatte (32) vorzusehen und die Schaltungsplatte (32) beispielsweise mittels eines Klebestreifens (34) oder mittels Schrauben (nicht gezeigt) anzubringen. Selbstverständlich können auch andere Arten der Befestigung in Abhängigkeit von den speziellen Bedürfnissen und der speziellen Umgebung verwendet werden.
Fig. 3 zeigt eine mögliche Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, bei der die Einrichtung zum Anlegen eines vorbestimmten Potentials sowie die auf eine Potentialänderung in der Platte (30) ansprechende Einrichtung unter Verwendung eines Transistors Q2 miteinander kombiniert sind. Fig. 4 zeigt das Ersatzschaltbild bei Vorhandensein eines Berührungszustands, wobei dies auch als "Tastenberührung" bezeichnet wird.
Der Transistor Q2 ist in einer Emitterfolgerkonfiguration mit hoher Eingangsimpedanz geschaltet. Die Spannungsverstärkung des Schaltkreises ist geringfügig niedriger als 1. Ein Widerstand Rb ist zwischen die Basis des Transistors Q2 und eine zweite Versorgungsspannungsquelle geschaltet. Der Widerstand Rb dient als abschließende Einrichtung und Vorspannung für den Eingang und setzt den Bezugspegel "keine Berührung" an einem Ausgangswiderstand R&sub0;. Das andere Ende des Widerstands ist mit Schaltungsmasse verbunden.
Eine typische zweite Versorgungsspannung wäre +5 Volt Gleichstrom. Der Eingangswiderstand Rin an der Basis des Transistors Q2 ergibt sich in etwa durch die Formel hFE x R&sub0;. Der Eingangswiderstand Rin liegt dann etwa zwischen 0,5 MOhm und 2 MOhm für einen typischen Transistor, wenn der Widerstand R&sub0; 4,7 kOhm beträgt und hFE zwischen 100 und 400 liegt. Durch Vermindern des Werts des Widerstands Rb steigt das Potential an der Basis des Transistors Q2, wobei auch der Bezugspegel "keine Berührung" steigt. Dieser Pegel kann z. B. von +0,6 Volt auf +3,4 Volt eingestellt werden, indem der Widerstand Rb von 5,6 MOhm auf 200 kOhm eingestellt wird. Der Erfassungspegel an dem Ausgangswiderstand R&sub0; kann auch durch Ändern des Werts des Widerstands Rb eingestellt werden, um unterschiedlichen Kopplungspegeln für verschiedene Größen der leitfähigen Platten (30) Rechnung zu tragen. Es kann jeder zweckdienliche Bezugspegel in Abhängigkeit von der Anwendung und der verfügbaren Stromversorgungsspannung gewählt werden.
Im Gebrauch steuert das Prüfimpulssignal Vp den Transistor Q1 an, der die Schaltungsmasse abwechselnd mit Erde verbindet und von dieser trennt. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel beträgt die erste Versor gungsspannung +24 Volt Gleichstrom, und wenn der Transistor Q1 ausgeschaltet ist, werden die +24 Volt Gleichstrom über den Widerstand R1 an Erde angelegt, um das Prüfimpulssignal Vt zu erzeugen. Die Fig. 5A und 5B zeigen die typischen Wellenformen. Vorzugsweise wird das Prüfimpulssignal Vt einmal pro ms angelegt.
Das Prüfimpulssignal Vt wird von Erde mit der Kapazität CB des Körperbenutzers gekoppelt. Wenn keine Tastenberührung vorliegt, ändert sich das Potential an der leitfähigen Platte (30) nicht. Trotzdem wird der Prüfimpuls stets zur Masse geleitet und mit dem Körper des Benutzers gekoppelt. Experimente haben gezeigt, daß die Distanz zwischen dem Benutzer und dem Prüfimpuls-Erzeugungsabschnitt bis zu 50 Meter betragen kann. Zum Verbinden der Platte (30) mit der abgelegenen Schaltungsplatte (32) wurde ein abgeschirmtes Kabel verwendet.
Wenn eine Tastenberührung vorhanden ist, wie in den Fig. 3 und 4, wird die Erfassung der Berührung durch Koppeln des Prüfimpulssignals von +24 Volt Gleichstrom durch die effektive Körperkapazität des Benutzers hindurch über die Erde mit der Platte (30) erzielt. Das Prüfimpulssignal Vt wird an Erde sowie an eine Seite der Körperkapazität CB angelegt. Der Wert der Kapazität. CB liegt typischerweise zwischen 200 und 500 pF. Während einer Tastenberührung wird die Kapazität CB mit der Kapazität CF in Reihe geschaltet, die die Kapazität darstellt, die durch die von dem Benutzer berührte Berührungsfläche an der Taststelle (22), das dielektrische Element (20) sowie die leitfähige Platte (30) gebildet wird. Ein typischer Wert für die Kapazität CF beträgt 20 pF für ein Glaskeramikmaterial mit einer Dicke von 3 mm (1/8 Inch) und einer Dielektrizitätskonstante von 22 sowie einer Plattenfläche von etwa 3 mm² (0,5 Inch²). Ein Material mit einer höheren relativen Dielektrizitätskonstante erhöht die Kapazität CF und erzeugt eine verbesserte Signalkopplung mit dem Sensor oder gestattet alternativ hierzu die Verwendung eines dickeren dielektrsichen Elements (20). Durch Steigern der Dicke des dielektrischen Elements (20) bei konstant bleibender Fläche der Platte (30) ergibt sich eine Verminderung des Werts von CF sowie der resultierenden Kopplung mit dem Sensor.
Die Kapazität bzw. der kapazitive Widerstand für parallele Platten ist in der nachfolgenden allgemeinen Formel angegeben:
C = keA/d
dabei bedeuten:
A die Fläche der Platten,
d die Distanz zwischen den Platten,
e eine Konstante und
k die relative Dielektrizitätskonstante.
Es ist zu sehen, daß bei einem dielektrischen Element mit einer bestimmten Dicke die Fläche der leitfähigen Platte (30) sowie die Kontaktfläche des Fingers (24) den Wert der Kapazität CF bestimmen. Durch Erhöhen der Kontaktfläche ergibt sich eine Zunahme der Kapazität sowie eine Verbesserung der Kopplung des Prüfimpulssignals Vt mit dem Sensor. Die maximale Fläche ist jedoch durch die Berührungsfläche eines typischen menschlichen Fingers begrenzt, über die hinaus die Vergrößerung der Fläche der Platte (30) keine Wirkung zeigt. Eine kreisförmige Platte mit einem Durchmesser von 13 mm (1/2 Inch) stellt ein angemessenes maximal verwendbares Limit dar, das für eine Fingerbetätigung einzustellen ist. Eine Platte mit einem Durchmesser von 6 mm (1/4 Inch) arbeitet jedoch sehr zuverlässig.
Wenn das Prüfimpulssignal Vt sich von 0 Volt auf +24 Volt ändert, wirkt die Kapazität CB und CF sofort als "Kurzschluß", und normalerweise würden +24 Volt an die Basis des Transistors Q2 angelegt werden. Die effektive Kapazität CB und CF in dem Beispiel beträgt etwa 18 pF. Da die Eingangs-Basiskapazität Cin des Transistors Q2, die bei einem typischen Transistor im Bereich von 5 pF bis 10 pF liegt, mit der kombinierten Kopplungskapazität von CB und CF vergleichbar ist, ist der dem Transistor Q2 zugeführte Signalpegel tatsächlich niedriger als +24 Volt. Der Eingangswiderstand des Transistors Q2 bewirkt auch eine Reduzierung des Pegels in Abhängigkeit von dem Kopplungswiderstand. Die Anstiegszeit des Prüfimpulssignals Vt bewirkt ebenfalls eine weitere Reduzierung dieses Pegels. Wenn diese Zeit vergleichbar mit oder größer als die Zeitkonstante des Eingangswiderstands des Transistors Q2 sowie der Kopplungskapazität (CB und CF) ist, wird der gekoppelte Signalpegel weiter reduziert. Das von Erde übertragene Prüfimpulssignal Vt besitzt im allgemeinen keine sehr steile Anstiegszeit. Das mit dem Transistor Q2 gekoppelte effektive Signal ist somit viel geringer als +24 Volt und beträgt typischerweise ±0,3 Volt.
Fig. 5C zeigt ein Beispiel einer Tastenberührungsperiode in bezug auf das in Fig. 5B gezeigte Prüfimpulssignal Vt. Fig. 5D zeigt dann die resultierende Änderung des Potentials in der Platte (30). Fig. 5E veranschaulicht, wie sich die Potentialänderung am Emitter des Transistors Q2 bemerkbar macht. Das Ausgangssignal V&sub0; wird zu einer geeigneten Vorrichtung geschickt, um zu bestimmen, ob oder ob nicht die Potentialänderung ausreichend ist, um einen positiven Tastenberührungsstatus zu initiieren und beispielsweise einen entsprechenden Schalter (nicht gezeigt) zu betätigen.
Fig. 6 zeigt eine Tastenkonfiguration mit einer Mehrzahl von Tasten. Die Tasten werden jeweils einzeln abgetastet, um zu bestimmen, ob eine Tastenberührung vorliegt oder nicht. Der Eingang zu der Basis des Transistors der ausgewählten Taste bleibt aktiv (aktiviert), während die Eingänge zu den anderen Tasten dadurch deaktiviert werden, daß ihre Eingangsbasen über einen Multiplexer mit Masse verbunden werden. Der einzelne Tastentransistor Q2 und der Widerstand Rb werden als "Selektor" bezeichnet.
Die Fig. 7A, 7B und 7C veranschaulichen schematisch die Auswahl der einzelnen Tasten. Bei Wahl einer Taste wird das Prüfimpulssignal nur dann mit dieser Taste gekoppelt, wenn an der entsprechenden Taststelle eine Berührung erfolgt. Es ist darauf hinzuweisen, daß in Fig. 6 aus Gründen der Vereinfachung der Prüfimpuls-Erzeugungsabschnitt weggelassen ist. Fig. 12 zeigt das vollständige System mit "N" Tasten.
Fig. 7D zeigt ein Beispiel der Eingangsspannung Vi für die erste Taste. Bei dem dargestellten Beispiel wird die erste Taste bei den ersten beiden Tastvorgängen dieser Taste berührt, während keine Tastenberührung bei den anderen Tastvorgängen stattfindet. Fig. 7E zeigt die Eingangsspannung Vi für die zweite Taste, und zwar unter Darstellung des Signals, wenn nur die zweite Taste während des zweiten Tastvorgangs berührt wird. Fig. 7F zeigt die Ausgangsspannung Vi für die dritte Taste und zwar für die Darstellung des Signals, wenn nur die dritte Taste während der beiden letzten Tastvorgänge berührt wird.
Fig. 7G zeigt das resultierende Ausgangssignal V&sub0; als Funktion der Zeit. Es ist darauf hinzuweisen, daß jegliche Streukopplung oder unbeabsichtigte Kopplung mit irgendeiner der anderen, deaktivierten Tasten keine Auswirkung auf die Ausgangsspannung V&sub0; an dem Widerstand für diejenige Zeitdauer hat, für die beispielsweise die erste Taste ausgewählt ist. Nur die erste Taste trägt zu der Spannung V&sub0; für diese Zeitdauer bei. Alle anderen Tasten werden dann nacheinander in ähnlicher Weise mit dem Spannungspegel abgetastet, der an einem gemeinsamen Ausgangswiderstand R&sub0; vorhanden ist und der das Vorhandensein einer Tastenberührung für diese spezielle Taste anzeigt. Wenn keine Tastenberührung vorliegt, bleibt das Ausgangssignal V&sub0; auf seinem Referenzpegel "keine Berührung" für die abgetastete Taste. Es ist an dieser Stelle darauf hinzuweisen, daß es möglich ist, einen Ausgangswiderstand R&sub0; für jede Taste vorzusehen.
Einer der Vorteile der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß keine Aufbringung von leitfähigen Schichten auf das dielektrische Element (20) oder andere Spezialverfahren erforderlich sind. Das dielektrische Element (20) schützt nicht nur den Sensor gegenüber der externen Betriebsumgebung, sondern es ist auch beim Vervollständigen der Kapazitätskonstruktion von CF wirksam. Die einzigen leitfähigen Platten, die zu der Kopplungskapazität beitragen, befinden sich hinter dem dielektrischen Element (20) und sind somit vor der Wirkung von Chemikalien sowie Abrieb geschützt.
Wärmeempfindlichkeit ist kein Problem. Zum Beispiel weist die Schaltungsplatte (32) nicht dieselbe Tendenz zu Verzerrungen oder Verziehen wie die herkömmliche Membranschalterkonstruktion aus Kunststoff auf. Außerdem entsteht durch Fremdkörper oder Gegenstände, die direkt auf der Oberseite des dielektrischen Elements (20) plaziert werden, keine fehlerhafte Betätigung irgendeiner Taste. Systeme auf Infrarotbasis schließen diese Möglichkeit nicht aus.
Wie bei traditionellen kapazitiven Berührungserfassungssystemen müssen bei der Ausbildung der Schaltungsplatte (32) bestimmte Faktoren berücksichtigt werden. Wie in Fig. 8 gezeigt ist, kann dann, wenn eine mit einer leitfähigen Platte (30) verbundene Leiterbahn (36) nahe bei einer anderen Platte (30) verläuft, eine Tastenberührung an einer bestimmten Taststelle (22) eine andere Sensor- Leiterbahn (36) überlappen. Die dielektrische Kapazität CF von dem Benutzer zu der überlappten, benachbarten Leiterbahn könnte einen Teil des Signals Vi mit der entsprechenden Taste (CFC) koppeln, wie dies in Fig. 9 gezeigt ist. Bemühungen zur Reduzierung dieses Effekts soweit wie möglich führen zu einer verbesserten Bestimmung einer Tastenberührung. Dieser Effekt wird dadurch auf ein Minimum reduziert, daß die Leiterbahnen (36) so dünn wie möglich ausgebildet werden, wodurch eine unerwünschte kapazitive Kopplung vermindert wird. Ein Umgeben der Taststellen (22) an der nach außen weisenden Seite oder Benutzerseite der Schaltungsplatte (32) durch eine Schaltungsmassen-Ebene (40), wie sie in den Fig. 10 und 11 gezeigt ist, hat die Wirkung, daß alle dahinter befindlichen Leiterbahnen abgeschirmt werden. Eine Tastenberührung an einer Taststelle (22), die ebenfalls eine weitere Leiterbahn überlappt, führt nun dazu, daß ihre Kapazität CFC gegenüber der überlappten Leiterbahn (36) mit Schaltungsmasse gekoppelt wird. Außerdem sollte eine Mindestanzahl von Leiterbahnen (36) auf der nach außen weisenden Seite der Tastatur verlaufen, damit die Abschirmung in effektiver Weise verwendet werden kann.
Fig. 12 zeigt leitfähige Platten (30) sowie eine Schaltungsmassen-Ebene (40), die in die nach außen weisende Seite einer Schaltungsplatte (32) geätzt sind. Ein dielektrisches Element (20) bedeckt die Tasten und befindet sich in enger Berührung mit diesen. Die Ausgänge von allen entsprechenden Selektoren sind mit einem gemeinsamen Ausgangswiderstand R&sub0; verbunden. Wie bereits erwähnt wurde, ist es möglich, einen separaten Ausgangswiderstand R&sub0; für jede Taste vorzusehen. Dies würde jedoch mehr als einen Ausgangskanal erforderlich machen. Eine Mikrosteuereinheit liefert die erforderlichen Signale zum Abtasten des Selektors jeder Taste der Anordnung. Die Messung und die Analyse der Potentialänderungen an dem Ausgangswiderstand R0 werden durch die Mikrosteuereinheit ausgeführt. Anschließend erfolgt eine Bestimmung, ob eine gültige Tastenberührung empfangen bzw. gemeldet worden ist, worauf die entsprechende Reaktion erfolgt.
Im Gebrauch werden die Tasten in Fig. 12 sukzessive abgetastet, und zwar in einer Reihenfolge, die von dem Programm der Mikrosteuereinheit vorgegeben ist. Zu Beginn des Prozesses schickt die Mikrosteuereinheit einen Impuls zu dem Transistor Q1. Der Transistor Q1 hebt das Erde-Potential auf +24 Volt über Schaltungsmasse an, wenn der Eingangsimpuls Vp 0 Volt beträgt. Wenn eine bestimmte Taste abgetastet wird, deaktiviert die Mikrosteuereinheit alle anderen Tasten. Dies kann dadurch erfolgen, daß jede Transistorbasis der Selektoren mit Masse verbunden wird, und zwar mit Ausnahme derjenigen, die gerade abtastet, ob ein Ausgangswiderstand R&sub0; in Verwendung ist.
Die Ausgangsspannung V&sub0; wird in den A/D-Eingangskanal der Mikrosteuereinheit eingespeist, worauf ein Lesen derselben und ein Aufzeichnen derselben in einem Speicher er folgen. Die Mikrosteuereinheit gibt dann die nächste Taste frei und deaktiviert alle anderen Tasten und fährt in derselben Weise fort, wie dies vorstehend beschrieben wurde, bis alle der Tasten abgetastet worden sind. Die Mikrosteuereinheit setzt dann das Abtasten aus, um die Potentialpegel für V&sub0; auszuwerten, die während jeder Tastenabtastperiode erfaßt worden sind. Die Mikrosteuereinheit zeichnet zu Beginn den Bezugspegel V&sub0; "keine Tastenberührung" für jede Taste auf. Der aktuelle aufgezeichnete Pegel V&sub0; für eine bestimmte Taste wird dann mit dem Bezugswert "keine Tastenberührung" verglichen. Wenn das Potential V&sub0; höher ist als die Referenz durch einen vorbestimmten Referenzwert, wird dies so gewertet, daß eine "mögliche Tastenberührung" stattgefunden hat. Dieser "Referenzpegel" stellt den Detektionspegelbereich für die Taste dar. Die Potentialänderungen für eine mögliche "Tastenberührung" für jede der anderen Tasten während ihrer Abtastperiode werden in ähnlicher Weise erzeugt. Die Taste mit der größten Potentialänderung wird dann so gewertet, daß sie "sehr wahrscheinlich" berührt worden ist. Diese Abfolge von Vorgängen wird mehrmals durchgeführt. Wenn eine bestimmte Taste in konsistenter Weise die größte Potentialänderung erzeugt, wird von der entsprechenden Taste angenommen, daß diese "berührt" worden ist. Typischerweise erzeugt ein Differenzpegel von +0,2 Volt akzeptable Ergebnisse.
Wenn die Mikrosteuereinheit auf eine Situation mit mehrfacher "Tastenberührung" auftrifft, wird der aufgezeichnete Referenzpegel "keine Tastenberührung" in dem Speicher für die jeweiligen Tasten auf einen neuen Wert eingestellt, so daß die von der Mikrosteuereinheit berechnete Potentialänderung stets geringer ist als der Erfassungsbereich für eine "mögliche Tastenberührung". Diese Tasten werden somit zwangsweise als "nicht berührt" gewertet und werden wirksam blockiert. Das Abtasten der Tasten erfolgt dann in normaler Weise. Wenn der Zustand einer Mehrfachtastenberührung verschwindet, werden die Referenzpegel "keine Berührung" für diese Tasten auf ihre normalen Werte zurückgesetzt.
Die Mikrosteuereinheit ist mit einem geeigneten Programm zum Durchführen der Schritte des Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung ausgestattet. Ein Beispiel für ein solches Programm ist wie folgt. Diese Programm wurde für einen Sensor geschrieben, der in Verbindung mit einem Elektroherd mit keramischem Kochfeld verwendet wird.

Claims

1. Padloser Berührungssensor (10) zum Erfassen einer Berührung an einer Taststelle (22) durch einen Benutzer (24), der mit Erde Verbindung hat, wobei der Sensor (10) dadurch gekennzeichnet ist, daß er folgendes aufweist:

- ein dielektrisches Element (20);

- eine leitfähige Platte (30);

- eine Einrichtung zum Anbringen der leitfähigen Platte (30) unter dem dielektrischen Element (20) und in Ausrichtung mit der Taststelle (22);

- eine Einrichtung zum Anlegen eines vorbestimmten Potentials an die leitfähige Platte (30);

- eine Prüfimpuls-Erzeugungseinrichtung zum Erzeugen von Prüfimpulsen (Vt) zur Erde; und

- eine auf eine Potentialänderung in der leitfähigen Platte (30) ansprechende Einrichtung zum Erzeugen eines Ausgangssignals (V&sub0;), das die Potentialänderung anzeigt;

wodurch bei Berührung des dielektrischen Elements (20) an der Taststelle (22) durch den Benutzer (24) eine Potentialänderung in der leitfähigen Platte (30) während eines Prüfimpulses (Vt) aufgrund eines kapazitiven Schaltkreises auftritt, der zwischen Erde, dem Benutzer (24) und der auf die Potentialänderung ansprechenden Einrichtung gebildet wird.

2. Padloser Berührungssensor (10) nach Anspruch 1, wobei die Prüfimpuls-Erzeugungseinrichtung folgendes aufweist:

- einen Widerstand (R1) mit einem Eingangsanschluß und einem Ausgangsanschluß, wobei der Eingangsanschluß mit einer Gleichstromquelle verbunden ist und der Ausgangsanschluß mit Erde verbunden ist;

- einen Transistor (Q1) mit einem Kollektor, einem Emitter und einer Basis, wobei der Kollektor mit dem Ausgangsanschluß des Widerstands (R1) verbunden ist und der Emitter mit Schaltungsmasse verbunden ist; und

- eine Einrichtung zum Erzeugen eines Impulssignals (Vp) an der Basis des Transistors (Q1).

3. Padloser Berührungssensor (10) nach Anspruch 1 oder 2,

wobei die Einrichtung zum Anlegen eines vorbestimmten Potentials und die auf eine Potentialänderung ansprechende Einrichtung folgendes aufweisen:

- einen ersten Widerstand (Rb) mit einem Eingangsanschluß und einem Ausgangsanschluß, wobei der Eingangsanschluß des ersten Widerstands (Rb) mit einer Gleichstromquelle verbunden ist und der Ausgangsanschluß des ersten Widerstands (Rb) mit der leitfähigen Platte (30) verbunden ist;

- einen Transistor (Q2) mit einem Kollektor, einem Emitter und einer Basis, wobei der Kollektor mit der Gleichstromquelle verbunden ist und die Basis mit der leitfähigen Platte (30) und mit dem Ausgangsanschluß des ersten Widerstands (Rb) verbunden ist; und

- einen zweiten Widerstand (R&sub0;) mit einem Eingangsanschluß und einem Ausgangsanschluß, wobei der Eingangsanschluß des zweiten Widerstands (R&sub0;) mit dem Emitter des Transistors verbunden ist und der Ausgangsanschluß des zweiten Widerstands (R&sub0;) mit Schaltungsmasse verbunden ist;

wodurch das Ausgangssignal (V&sub0;) an dem Eingangsanschluß des zweiten Widerstands (R&sub0;) abgenommen wird.

4. Padloser Berührungssensor (10) zum Erfassen einer Berührung an Taststellen (22) durch einen Benutzer (24), der mit Erde Verbindung hat, wobei der Sensor (10) dadurch gekennzeichnet ist, daß er folgendes aufweist:

- ein dielektrisches Element (20);

- eine Mehrzahl leitfähiger Platten (30), und zwar je eine für jede Taststelle (22);

- eine Einrichtung zum Anbringen jeder leitfähigen Platte (30) unter dem dielektrischen Element (20) und in Ausrichtung mit einer jeweiligen Taststelle (22);

- eine Einrichtung zum sukzessive Anlegen eines vorbestimmten Potentials unmittelbar an eine der leitfähigen Platten (30);

- eine Prüfimpuls-Erzeugungseinrichtung zum Erzeugen eines Prüfimpulses (Vt) zur Erde, während eine der leitfähigen Platten (30) mit dem vorbestimmten Potential beaufschlagt wird; und

- eine auf eine Potentialänderung in der leitfähigen Platte (30) mit dem vorbestimmten Potential ansprechende Einrichtung zum Erzeugen eines Ausgangssignals (V&sub0;), das die Potentialänderung in dieser leitfähigen Platte (30) anzeigt;

wodurch bei Berührung des dielektrischen Elements (20) an einer der Taststellen (22) durch den Benutzer (24) eine Potentialänderung in der leitfähigen Platte (30) während eines Prüfimpulses (Vt) aufgrund eines kapazitiven Schaltkreises auftritt, der zwischen Erde, dem Benutzer (24) und der auf die Potentialänderung ansprechenden Einrichtung gebildet wird.

5. Padloser Berührungssensor (10) nach Anspruch 4, wobei die Prüfimpuls-Erzeugungseinrichtung folgendes aufweist:

6. Padloser Berührungssensor (10) nach Anspruch 4 oder 5,

- eine Mehrzahl erster Widerstände (Rb) mit jeweils einem Eingangsanschluß und einem Ausgangsanschluß, wobei der Eingangsanschluß jedes ersten Widerstands (Rb) mit einer Gleichstromquelle verbunden ist und der Ausgangsanschluß jedes ersten Widerstands (Rb) mit einer jeweiligen leitfähigen Platte (30) verbunden ist;

- eine Mehrzahl von Transistoren (Q2), deren jeder einen Kollektor, einen Emitter und eine Basis aufweist, wobei der Kollektor jedes Transistors (Q2) mit der Gleichstromquelle verbunden ist und die Basis jedes Transistors (Q2) mit einer jeweiligen leitfähigen Platte (30) und mit dem Ausgangsanschluß des jeweiligen ersten Widerstands (Rb) verbunden ist;

- einen zweiten Widerstand (R&sub0;) mit einem Eingangsanschluß und einem Ausgangsanschluß, wobei der Eingangsanschluß des zweiten Widerstands (R&sub0;) mit dem Emitter jedes Transistors (Q2) verbunden ist und der Ausgangsanschluß des zweiten Widerstands (R&sub0;) mit Schaltungsmasse verbunden ist; und

- eine Einrichtung zum selektiven Verbinden der leitfähigen Platten (30), mit Ausnahme von derjenigen mit dem vorbestimmten Potential, mit Schaltungsmasse;

7. Padloser Berührungssensor (10) nach Anspruch 4, 5 oder 6, weiterhin mit einer Schaltungserdungsebene (40), die die Taststellen (22) umgibt, um von den leitfähigen Platten (30) wegführende Leiterbahnen (36) abzuschirmen.

8. Padloser Berührungssensor (10) zum Erfassen einer Berührung an Taststellen (22) durch einen Benutzer (24), der mit Erde Verbindung hat, wobei der Sensor (10) dadurch gekennzeichnet ist, daß er folgendes aufweist:

- ein dielektrisches Element (20);

- eine Einrichtung zum Anlegen eines vorbestimmten Potentials an die leitfähigen Platten (30);

- eine auf eine Potentialänderung in den leitfähigen Platten (30) mit dem vorbestimmten Potential ansprechende Einrichtung zum Erzeugen von Ausgangs signalen (V&sub0;), die die Potentialänderung in jeder der leitfähigen Platten (30) anzeigen;

wodurch bei Berührung des dielektrischen Elements (20) an einer der Taststellen (22) durch den Benutzer (24) eine Potentialänderung in der entsprechenden leitfähigen Platte (30) während eines Prüfimpulses (Vt) aufgrund eines kapazitiven Schaltkreises auftritt, der zwischen Erde, dem Benutzer (24) und der auf die Potentialänderung ansprechenden Einrichtung gebildet wird.

9. Padloser Berührungssensor (10) nach Anspruch 8, wobei die Prüfimpuls-Erzeugungseinrichtung folgendes aufweist:

10. Padloser Berührungssensor (10) nach Anspruch 8 oder 9, weiterhin mit einer Schaltungserdungsebene (40), die die Taststellen (22) umgibt, um von den leitfähigen Platten (30) wegführende Leiterbahnen (36) abzuschirmen.

11. Verfahren zum Erfassen einer Berührung an einer Taststelle (22) auf einem dielektrischen Element (20) durch einen Benutzer (24), der mit Erde Ver bindung hat, wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist:

- Anlegen eines vorbestimmten Potentials an eine leitfähige Platte (30), die unter dem dielektrischen Element (20) und in Ausrichtung mit der Taststelle (22) angebracht ist;

- Erzeugen von Prüfimpulsen (Vt) zur Erde;

- Erfassen einer Potentialänderung an der leitfähigen Platte (30); und

- Erzeugen eines Ausgangssignals (V&sub0;), das die Potentialänderung anzeigt.

12. Verfahren zum Erfassen einer Berührung nach Anspruch 11, weiterhin mit folgenden Schritten:

- Vergleichen des Ausgangssignals (V&sub0;) mit einem Bezugspegel; und

- Erzeugen eines eine Berührung an der Taststelle (22) anzeigenden Signals, wenn die Potentialänderung an der leitfähigen Platte (30) größer ist als der Bezugspegel.

13. Verfahren zum Erfassen einer Berührung an Taststellen (22) auf einem dielektrischen Element (20) durch einen Benutzer (24), der mit Erde Verbindung hat, wobei jede Taststelle (22) mit einer entsprechenden leitfähigen Platte (30) versehen ist, die unter dem dielektrischen Element (20) und in Ausrichtung mit der jeweiligen Taststelle (22) angebracht ist, wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist:

- sukzessives Anlegen eines vorbestimmten Potentials unmittelbar an eine der leitfähigen Platten (30);

- Erzeugen eines Prüfimpulses (Vt) zur Erde, während das vorbestimmte Potential an eine leitfähige Platte (30) angelegt wird;

- Erfassen einer Potentialänderung an jeder der leitfähigen Platten (30), während das vorbestimmte Potential an diese angelegt wird; und

- Erzeugen eines Ausgangssignals (V&sub0;), das die Potentialänderung bei jeder der leitfähigen Platten (30) anzeigt, während das vorbestimmte Potential einzeln an diese angelegt wird.

14. Verfahren zum Erfassen einer Berührung nach Anspruch 13, wobei der Schritt des sukzessiven Anlegens eines vorbestimmten Potentials unmittelbar an eine der leitfähigen Platten (30) ein Verbinden der leitfähigen Platten (30), mit Ausnahme von derjenigen mit dem vorbestimmten Potential, mit Schaltungsmasse beinhaltet.

15. Verfahren zum Erfassen einer Berührung nach Anspruch 13 oder 14,

weiterhin mit folgenden Schritten:

- Vergleichen des Ausgangssignals (V&sub0;) mit einem Bezugspegel; und

- Erzeugen eines eine Berührung an einer der Taststellen (22) anzeigenden Signals, wenn die Potentialänderung an der entsprechenden leitfähigen Platte (30) größer ist als der Bezugspegel.

16. Verfahren zum Erfassen einer Berührung an Taststellen (22) auf einem dielektrischen Element (20) durch einen Benutzer (24), der mit Erde Verbindung hat, wobei jede Taststelle (22) mit einer entsprechenden leitfähigen Platte (30) versehen ist, die unter dem dielektrischen Element (20) und in Ausrichtung mit der jeweiligen Taststelle (22) angebracht ist, wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist:

- Anlegen eines vorbestimmten Potentials an die leitfähigen Platten (30);

- Erzeugen von Prüfimpulsen (Vt) zur Erde;

- Erfassen einer Potentialänderung an jeder der leitfähigen Platten (30); und

- Erzeugen von Ausgangssignalen (V&sub0;), die die Potentialänderung bei jeder der leitfähigen Platten (30) beim Tasten derselben anzeigen.

17. Verfahren zum Erfassen einer Berührung nach Anspruch 16,

weiterhin mit folgenden Schritten:

- Vergleichen der Ausgangssignale (V&sub0;) mit einem Bezugspegel; und