WO2012175370A1 - Schaltungsanordnung, system und verfahren zur auswertung eines moduls - Google Patents

Schaltungsanordnung, system und verfahren zur auswertung eines moduls Download PDF

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    • H03K17/96—Touch switches
    • H03K17/962—Capacitive touch switches
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    • G01R27/02—Measuring real or complex resistance, reactance, impedance, or other two-pole characteristics derived therefrom, e.g. time constant
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    • H01H3/02—Operating parts, i.e. for operating driving mechanism by a mechanical force external to the switch
    • H01H2003/0293—Operating parts, i.e. for operating driving mechanism by a mechanical force external to the switch with an integrated touch switch
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    • H03K2217/94—Indexing scheme related to electronic switching or gating, i.e. not by contact-making or -breaking covered by H03K17/00 characterised by the way in which the control signal is generated
    • H03K2217/96—Touch switches
    • H03K2217/9607—Capacitive touch switches
    • H03K2217/960755—Constructional details of capacitive touch and proximity switches
    • H03K2217/960775—Emitter-receiver or "fringe" type detection, i.e. one or more field emitting electrodes and corresponding one or more receiving electrodes

Definitions

  • the invention relates to a circuit arrangement, a system, and a method for evaluating a module having a first mechanical switch and an electrode.
  • Electronic devices such as mobile phones, cordless phones, personal digital assistants, PDAs, and the like, also referred to as terminals, are increasingly in demand for smaller and smaller devices. Reducing the size of the devices greatly limits the space available for controls such as various buttons. This also applies to proximity sensors, for example, capacitive proximity sensors, which are now also implemented as controls in such devices. The electrodes required for these sensors take up extra space on the outside of the devices, which runs counter to the trend towards ever smaller devices.
  • An object is therefore to provide a space-saving solution for the implementation of a capacitive proximity sensor, for example.
  • a circuit arrangement has a connection designed for connection to a connectable module, a drive unit, a first and a drive unit second evaluation on.
  • the connectable module comprises a first mechanical switch and an electrode.
  • the drive unit and the first evaluation unit are each connected to the terminal.
  • the drive unit is designed to provide a drive signal. From the first ⁇ evaluation unit is designed for key recognition.
  • the second evaluation unit is connected to the first evaluation unit and is designed for approach recognition.
  • the drive signal is set up to control one electrode of a capacitive proximity sensor in the connectable module.
  • the first evaluation unit is set up to provide a touch signal as a function of an actuation of the connectable module by a person.
  • the second evaluation ⁇ unit is arranged for providing a proximity signal in dependence of a person approaches the connectable module.
  • the connectable module is controlled by the drive unit by means of the drive signal.
  • the drive unit operates the electrode of the connectable module as the electrode of a capacitive proximity sensor. Pressing the anschippoba ⁇ ren module by a person is detected by the first evaluation unit and reproduced in the form of the probe signal. The approach of a person to the connectable module is detected by the second evaluation unit and represented by means of Ansuing approximately ⁇ signal.
  • the connectable module combines the mechanical switch and the electrode.
  • the combined module can be reliably evaluated with the specified circuit arrangement due to the separate evaluation units for proximity detection and key recognition. This allows a space-saving solution for the implementation of a proximity sensor. It is also possible with advantage an existing at an end ⁇ device electrode of a proximity sensor with playing as combining with ⁇ a mechanical switch without the need for additional space would be required on the outside of the device.
  • the switch and the electrode of CONNECTING ⁇ cash module are mechanically connected to each other, for example glued. A contact of the switch is driven elekt ⁇ connected to the electrode.
  • the circuit arrangement has an interrupt generator, which is set up to provide an interrupt signal as a function of the approach signal and / or the key signal. The interrupt generator generates the interrupt signal whose
  • Pulses the approach of a person to the connectable Mo ⁇ dul / or show the actuation of the module can be connected by one person.
  • a higher-level circuit can thus react to the ⁇ se Interruptimpulse.
  • the circuit arrangement has a further connection, which is set up for connection to the connectable module.
  • the second evaluation unit is additionally connected in this embodiment with the further connection.
  • the proximity detection takes place as a function of a signal at the further connection of the circuit arrangement.
  • a system comprises a circuit arrangement described above and the module with the first mecha- nischen switch and the electrode.
  • the module is connected to the terminal of the circuit arrangement.
  • a contact of the first switch of the module is electrically connected to the electrode of the module.
  • the module comprises the mechanical switch and the electrode, and is operated and evaluated by the circuit arrangement described above is advantageous ⁇ enough, no additional space on the outside of an overall Raets needed.
  • the contact of the first switch forms the electrode.
  • a contact of the first switch is used as the electrode of the near ⁇ proximity sensor and operated with the driving signal entspre ⁇ accordingly.
  • the first switch is implemented within the electrode.
  • the switch and electrode are arranged so that the mechanical switch is mounted, for example glued, in the region of the electrode.
  • the approach signal is provided as a function of a change in a value of a ground capacitance between the module and a reference potential terminal.
  • the module is designed in this embodiment as a proximity sensor according to the principle of so-called loading mode and operated with the drive signal in a suitable manner.
  • a change in a capacitance which is due to the Anêtsignais between the electrode of the module and ei ⁇ nem ground potential of the environment of the device in which the scarf ⁇ tion arrangement and the module are operated, evaluated.
  • the approach of a person to the device causes such a change in capacity.
  • the module has a second mechanical switch which is coupled to the first and the second evaluation unit of the circuit arrangement, and a two- ⁇ te electrode. A contact of the second switch is electrically connected to the second electrode.
  • This embodiment of the module includes a proximity sensor that operates in the transmission or absorption mode.
  • the module or the sensor comprises two electrodes.
  • the module is operated so that between the first and second electrode, an electric field and a capacitance, here referred to as transmit-receive capacitance, from ⁇ form.
  • the contact of the second switch forms the second electrode.
  • the second electrode in the form of a contact of the second scarf ⁇ ters, ie that contact of the switch, which is located on the surface of the device realized.
  • the first and second switches are preferably each designed as a switch with pressure point.
  • the switches each have a dome-shaped mechanical structure and an underlying central pressure point. Due to their shape, they are also called an English thorn switch. These switches are also known by the name "crackpot”.
  • rackpot On the outside of the device, therefore, a kuppeniför ⁇ shaped switch surface is seen, which is used in some of the ⁇ be described embodiments as an electrode of the capacitive proximity sensor.
  • the second switch is implemented within the second electrode.
  • the second switch which is also realized here as a dome switch, is mounted in this embodiment within the area of the second electrode.
  • the approach signal is provided as a function of a change in a value of a transmission / reception capacity between the first switch and the second switch or between the first electrode and the second electrode of the module.
  • the proximity signal indicates a change in a capacitance is formed between first and second electrodes due to the drive signal, al ⁇ so the transmission / reception capacity at.
  • the key signal is provided in response to an actuation of the second switch by a person.
  • the key signal in this case also indicates the actuation of the second switch.
  • the system has a third mechanical switch, which is arranged within the first electrode of the module and is connected via a resistor to the reference potential terminal, and a fourth mechanical switch, which is arranged within the second electrode of the module and connected via a further resistor to the reference potential terminal on.
  • the Tastsig ⁇ nal is the third in response to an activation
  • an additional mechanical switch is advantageously realized within the area of the first and second electrodes in a space-saving manner.
  • the evaluation of the third and / or fourth switch in the key signal is possible.
  • the third and the fourth switch is in each case realized similar to the first and second switch as a switch with pressure point.
  • a method for evaluating a module with a first mechanical switch and an electrode comprises the following steps:
  • Figure 1 illustrates an exemplary embodiment of a circuit arrangement and a system according to the pre-chosen ⁇ principle
  • FIG. 2 shows exemplary signal diagrams for the embodiment of FIG. 1,
  • FIG. 4 shows a third exemplary embodiment of the invention
  • Figure 5 shows a fourth exemplary embodiment of
  • Figure 6 shows a fifth exemplary embodiment of
  • Figure 7 shows an exemplary embodiment of a design for a module according to the proposed principle.
  • FIG. 1 shows a first exemplary embodiment of a circuit arrangement and a system according to the proposed principle.
  • the circuitry 8 includes a drive unit A, a first evaluation unit B for key recognition, a second evaluation unit C to approach detection and a terminal 9.
  • the drive unit A, the first evaluation ⁇ unit B and the second evaluation unit C are respectively connected to the terminal 9 .
  • the circuit ⁇ arrangement 8 comprises an interrupt generator D, which is connected to the first and the second evaluation unit A, B.
  • the An ⁇ control unit A is set up to provide a Anêtsignais Sa.
  • the first evaluation unit B is set up to provide a key signal Sb.
  • the second Auswer ⁇ teech C is arranged for providing a proximity signal Sc.
  • a connectable module M which comprises an electrode El and a first mechanical switch S1.
  • the connectable module M can be connected to the connection 9 of the circuit arrangement 8. Unless module M and the Circuitry 8 are connected together, they together form the system according to the proposed principle.
  • a contact of the first switch Sl is in this exporting ⁇ approximate form the electrode El.
  • the other contact of the first switch Sl is ver ⁇ connected with a reference potential terminal 10.
  • the drive unit A generates the driving signal Sa by means of a first transistor Tl and a second transistor T2, which ver switches connected in series between a supply voltage terminal ⁇ VBat and the reference potential terminal 10 and are controlled by the control circuit A.
  • the drive signal Sa is generated in such a way that the electrode El of the module M is controlled as the electrode of a capacitive proximity sensor.
  • a mass capacitance forms between the electrode El and an external reference potential 10 '.
  • the module M is therefore operated in this embodiment as a capacitive proximity sensor in the so-called loading mode and at the same time as a mechanical switch Sl. Recognizing a rimpedement of a person or pressing the person
  • Switch Sl by a person is carried out by evaluating a phase signal which is tapped at a coupled to the terminal 9 ⁇ th resistor Ra.
  • the first evaluation unit B for key recognition evaluates a current signal I at the resistor Ra.
  • the key signal Sb indicates an operation of the first switch Sl by a person.
  • the signal Sb is additionally passed to the interrupt generator D, which generates a corresponding interrupt signal Si.
  • the second evaluation unit C to approach detection ermit ⁇ telt a change of the earth capacitance and represents the An clergy ⁇ approximately ready signal Sc.
  • the proximity signal Sc shows the on ⁇ approximation of a person to the module M in particular to the Electrode El on.
  • the approach signal Sc is also forwarded to the interrupt generator D, which indicates an approach by a corresponding pulse of the interrupt signal Si.
  • Figure 2 shows exemplary signal diagrams for execution ⁇ form shown in Figure 1.
  • the various signals are each t in line with each other dargterrorism over time.
  • the first line shows the driving signal Sa
  • the second line indicates a phase signal Sk
  • the third row shows the current ⁇ signal I
  • the fourth line shows the proximity signal Sc
  • the fifth line shows the key signal Sb
  • the sixth line shows the interrupt signal Si.
  • the drive signal Sa comprises trapezoidal pulses, which are emitted periodically by means of the electrode El.
  • the second evaluation unit C of FIG. 1 checks the phase of the phase signal Sk at the resistor Ra. Exceeds the change in the phase of a certain limit G, which is shown here by dashed lines, so the approach of a person has been found that causes a change in capacity and thus a Pha ⁇ sen intendedung. This is represented by means of a pulse of the approximation signal Sc.
  • the amplitude of the current signal I at the resistor Ra increases rapidly. This increase is detected by the first evaluation unit B and represented by means of a pulse of the signal Sb.
  • the interrupt signal Si is low active. At each occurring pulse of the approach signal Sc and the key signal Sb one pulse of the interrupt signal Si is triggered in each case.
  • the in ⁇ gence of the circuit 8 in particular Interruptgenerators D ensured here that even when gedschreib ⁇ tem switch SI no further movement is detected in the time in which an approach can not be detected, directly after releasing of the first switch SI.
  • Figure 3 shows a second exemplary embodiment of the circuit arrangement and the system according to the proposed principle.
  • This embodiment is consistent with that of Figure 1 consistent with the difference that the first switch SI in ⁇ nerrenz the electrode El of the module M is realized.
  • the electrode El is also controlled in this example as a capacitive proximity sensor in the so-called loading mode. The detection of an approximation is based on a change in the mass capacitance between electrode El and the external reference ⁇ potential 10 'of the environment of the electronic device, so for example a ground potential.
  • Figure 4 shows a third exemplary embodiment of the circuit arrangement and the system according to the proposed principle.
  • the module M realizes a proximity sensor in
  • the module M comprises a second switch S2, whose one contact is designed as an electrode E2 of the capacitive proximity sensor is.
  • Switches S2 are coupled to the circuit arrangement 8 via a further connection 11.
  • the second evaluation unit C for proximity recognition is coupled to the further terminal 11.
  • the phase signal Sk is tapped here on further to ⁇ circuit.
  • the second evaluation unit C essentially comprises an operational amplifier PDA and a downstream analog-to-digital converter ADC.
  • the operational amplifier PDA converts the phase signal Sk from one
  • FIG. 5 shows a fourth exemplary embodiment of the circuit arrangement and the system according to the proposed principle. This embodiment is identical to that of FIG. 4, with the difference that in module M the first and the second electrodes E1 and E2 are designed with a larger area.
  • the first switch S1 is realized within the area of the electrode.
  • the second switch S2 is realized within the range of the second electrode E2.
  • FIG. 6 shows a fifth exemplary embodiment of the circuit arrangement and the system according to the proposed principle. This embodiment corresponds to that of Figure 5, wherein within the first electrode El, an additional third switch S3 is provided and within the second electrode E2, an additional fourth switch S4 is provided. A contact of the third switch S3 is coupled to the reference potential terminal 10 via a resistor R3. The other contact of the third switch S3 is with the
  • a contact of the fourth switch S4 is connected to the reference potential terminal via a resistor R4
  • the key signal Sb shows in addition to detection of an actuation of the first and second switches Sl, S2, a Be ⁇ actuation of the third and fourth switches S3, S4. With the resistors R3 and R4 is set, which
  • Amplitude of the current signal I or I 'at the respective input of the first evaluation unit B a pulse that indicates the detection of a depressed switch Sl, S2, S3 or S4 triggers.
  • FIG. 7 shows an exemplary embodiment of a De ⁇ signs for a module according to the principle proposed. Illustrated by way of example here is the first electrode El within ⁇ half of the first and third switches Sl, S3 are realized- Siert. As can be seen from the image, the first and the third switch Sl, S3 are glued to the surface of the electrode El. This makes it particularly clear how much space is saved.

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Abstract

In einer Ausführungsform weist eine Schaltungsanordnung (8) einen Anschluss (9), der zum Verbinden mit einem anschließbaren Modul (M), welches einen ersten mechanischen Schalter (S1) und eine Elektrode (E1) umfasst, ausgelegt ist, eine mit dem Anschluss (9) verbundene Ansteuereinheit (A) zum Bereitstellen eines Ansteuersignais (Sa), eine mit dem Anschluss (9) verbundene erste Auswerteeinheit (B) zur Tastenerkennung, und eine mit der ersten Auswerteeinheit (B) verbundene zweite Auswerteeinheit (C) zur Annäherungserkennung, auf, wobei das Ansteuersignal (Sa) eingerichtet ist, eine Elektrode (El) eines kapazitiven Näherungssensors in dem anschließbaren Modul (M) auszusteuern, wobei die erste Auswerteeinheit (B) zum Bereitstellen eines Tastsignals (Sb) in Abhängigkeit einer Betätigung des anschließbaren Moduls (M) durch eine Person eingerichtet ist, und wobei die zweite Auswerteeinheit (C) zum Bereitstellen eines Annäherungssignals (Sc) in Abhängigkeit einer Annäherung einer Person an das anschließbare Modul (M) eingerichtet ist. Des Weiteren sind ein System und ein Verfahren zur Auswertung des Moduls angegeben.

Description

Beschreibung
Schaltungsanordnung, System und Verfahren zur Auswertung eines Moduls
Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung, ein System, und ein Verfahren zur Auswertung eines Moduls mit einem ersten mechanischen Schalter und einer Elektrode. Bei elektronischen Geräten, wie zum Beispiel Mobiltelefonen, Schnurlostelefonen, Personal Digital Assistants, PDA, und ähnlichen, die auch als Endgeräte bezeichnet werden, steigt die Nachfrage nach immer kleineren Geräten. Durch die Verkleinerung der Geräte ist der Platz, der für Bedienelemente, wie verschiedene Tasten verfügbar ist, stark begrenzt. Dies gilt auch für Näherungssensoren, beispielsweise kapazitive Näherungssensoren, die inzwischen ebenfalls als Bedienelemente in solchen Endgeräten implementiert werden. Die für diese Sensoren benötigten Elektroden beanspruchen zusätzlichen Platz an der Außenseite der Geräte, was der Entwicklung in Richtung immer kleinerer Geräte zuwiderläuft.
Eine Aufgabe ist es daher, eine platzsparende Lösung für die Implementierung eines beispielsweise kapazitiven Näherungs- sensors anzugeben.
Die Aufgabe wird gelöst mit den Gegenständen der unabhängigen Patentansprüche. Weiterbildungen und Ausgestaltungen sind jeweils Gegenstände der abhängigen Ansprüche.
In einer Ausführungsform weist eine Schaltungsanordnung einen Anschluss, der zum Verbinden mit einem anschließbaren Modul ausgelegt ist, eine Ansteuereinheit , eine erste und eine zweite Auswerteeinheit auf. Das anschließbare Modul umfasst einen ersten mechanischen Schalter und eine Elektrode. Die Ansteuereinheit und die erste Auswerteeinheit sind jeweils mit dem Anschluss verbunden. Die Ansteuereinheit ist zum Be- reitstellen eines Ansteuersignais ausgelegt. Die erste Aus¬ werteeinheit ist zur Tastenerkennung ausgelegt. Die zweite Auswerteeinheit ist mit der ersten Auswerteeinheit verbunden und ist zur Annäherungserkennung ausgelegt. Das Ansteuersig- nal ist dazu eingerichtet, eine Elektrode eines kapazitiven Näherungssensors in dem anschließbaren Modul auszusteuern. Die erste Auswerteeinheit ist zum Bereitstellen eines Tast¬ signals in Abhängigkeit einer Betätigung des anschließbaren Moduls durch eine Person eingerichtet. Die zweite Auswerte¬ einheit ist zum Bereitstellen eines Annäherungssignals in Ab- hängigkeit einer Annäherung einer Person an das anschließbare Modul eingerichtet.
Das anschließbare Modul wird von der Ansteuereinheit mittels des Ansteuersignais gesteuert. Die Ansteuereinheit betreibt die Elektrode des anschließbaren Moduls als Elektrode eines kapazitiven Näherungssensors. Das Betätigen des anschließba¬ ren Moduls durch eine Person wird von der ersten Auswerteeinheit erkannt und in Form des Tastsignals wiedergegeben. Die Annäherung einer Person an das anschließbare Modul wird von der zweiten Auswerteeinheit erkannt und mittels des Annähe¬ rungssignals dargestellt.
Das anschließbare Modul vereint den mechanischen Schalter und die Elektrode. Das kombinierte Modul kann mit der angegebenen Schaltungsanordnung aufgrund der getrennten Auswerteeinheiten für Annäherungserkennung und Tastenerkennung zuverlässig ausgewertet werden. Dies ermöglicht eine platzsparende Lösung für die Implementierung eines Näherungssensors. Zudem ist es mit Vorteil möglich, eine bereits in einem End¬ gerät vorhandene Elektrode eines Näherungssensors mit bei¬ spielsweise einem mechanischen Schalter zu kombinieren, ohne dass dafür zusätzlicher Platz an der Außenseite des Geräts benötigt würde. Der Schalter und die Elektrode des anschlie߬ baren Moduls sind dabei mechanisch miteinander verbunden, beispielsweise verklebt. Ein Kontakt des Schalters ist elekt¬ risch mit der Elektrode verbunden. In einer weiteren Ausführungsform weist die Schaltungsanordnung einen Interruptgenerator auf, welcher zum Bereitstellen eines Interruptsignals in Abhängigkeit des Annäherungssignals und/oder des Tastsignals eingerichtet ist. Der Interruptgenerator erzeugt das Interruptsignal, dessen
Impulse die Annäherung einer Person an das anschließbare Mo¬ dul oder/und das Betätigen des anschließbaren Moduls durch eine Person anzeigen. Eine übergeordnete Schaltung kann somit entsprechend auf die¬ se Interruptimpulse reagieren.
In einer Weiterbildung weist die Schaltungsanordnung einen weiteren Anschluss auf, der zum Verbinden mit dem anschließ- baren Modul eingerichtet ist. Die zweite Auswerteeinheit ist in dieser Ausführungsform zusätzlich mit dem weiteren Anschluss verbunden.
Die Annäherungserkennung erfolgt in Abhängigkeit eines Sig- nals am weiteren Anschluss der Schaltungsanordnung.
In einer Ausführungsform weist ein System eine oben beschriebene Schaltungsanordnung und das Modul mit dem ersten mecha- nischen Schalter und der Elektrode auf. Das Modul ist mit dem Anschluss der Schaltungsanordnung verbunden. Ein Kontakt des ersten Schalters des Moduls ist elektrisch mit der Elektrode des Moduls verbunden.
Dadurch, dass das Modul den mechanischen Schalter und die Elektrode umfasst und von der Schaltungsanordnung wie oben beschrieben betrieben und ausgewertet wird, wird vorteilhaft¬ erweise kein zusätzlicher Platz an der Außenseite eines Ge- räts benötigt.
In einer Weiterbildung bildet der Kontakt des ersten Schalters die Elektrode. Bei dieser besonders platzsparenden Ausgestaltung wird der eine Kontakt des ersten Schalters als Elektrode des Nähe¬ rungssensors verwendet und mit dem Ansteuersignal entspre¬ chend betrieben. In einer alternativen Ausführungsform ist der erste Schalter innerhalb der Elektrode implementiert.
In dieser Ausführungsform sind Schalter und Elektrode so angeordnet, dass der mechanische Schalter im Bereich der Elekt- rode angebracht, zum Beispiel aufgeklebt, ist.
Dadurch ist es mit Vorteil möglich, den Platz der sonst durch einen zusätzlichen mechanischen Schalter benötigt würde, einzusparen und für andere Funktionen freizulassen.
In einer Weiterbildung ist das Annäherungssignal in Abhängigkeit einer Änderung eines Werts einer Massekapazität zwischen dem Modul und einem Bezugspotentialanschluss bereitgestellt. Das Modul wird in dieser Ausführungsform als Näherungssensor nach dem Prinzip des sogenannten Loading-Mode ausgeführt und mit dem Ansteuersignal in geeigneter Art und Weise betrieben. Dabei wird eine Änderung einer Kapazität, die sich aufgrund des Ansteuersignais zwischen der Elektrode des Moduls und ei¬ nem Massepotential der Umgebung des Geräts, in dem die Schal¬ tungsanordnung und das Modul betrieben werden, ausgewertet. Die Annäherung einer Person an das Gerät bewirkt eine solche Änderung der Kapazität.
In einer Weiterbildung weist das Modul einen zweiten mechanischen Schalter, der mit der ersten und der zweiten Auswerteeinheit der Schaltungsanordnung gekoppelt ist, und eine zwei¬ te Elektrode auf. Ein Kontakt des zweiten Schalters ist elektrisch mit der zweiten Elektrode verbunden.
Diese Ausführungsform des Moduls umfasst einen Näherungssensor, der im Transmissions- oder Absorptionsmodus betrieben wird. Demzufolge umfasst das Modul beziehungsweise der Sensor zwei Elektroden. Mittels des Ansteuersignais der Schaltungs¬ anordnung wird das Modul so betrieben, dass sich zwischen erster und zweiter Elektrode ein elektrisches Feld und eine Kapazität, hier bezeichnet als Sende-Empfangs-Kapazität , aus¬ bilden .
In einer weiteren Ausführungsform bildet der Kontakt des zweiten Schalters die zweite Elektrode.
In dieser besonders platzsparenden Ausführungsform ist die zweite Elektrode in Form eines Kontakts des zweiten Schal¬ ters, also desjenigen Kontakts des Schalters, der sich an der Oberfläche des Geräts befindet, realisiert. Der erste und der zweite Schalter sind vorzugsweise jeweils als Schalter mit Druckpunkt ausgeführt. Die Schalter weisen jeweils einen kuppeiförmigen mechanischen Aufbau und einen darunter liegenden zentralen Druckpunkt auf. Aufgrund ihrer Form werden sie auch als englisch dorne switch bezeichnet. Diese Schalter sind zudem unter dem Namen "Knackfrosch" bekannt. An der Außenseite des Geräts ist also eine kuppeiför¬ mige Schalteroberfläche zu sehen, welche in manchen der be¬ schriebenen Ausführungsformen als Elektrode des kapazitiven Näherungssensors verwendet wird.
In einer alternativen Ausführungsform ist der zweite Schalter innerhalb der zweiten Elektrode implementiert. Der zweite Schalter, welcher auch hier als Kuppelschalter realisiert ist, wird in dieser Ausführungsform innerhalb der Fläche der zweiten Elektrode angebracht.
In einer Weiterbildung ist das Annäherungssignal in Abhängig- keit einer Änderung eines Werts einer Sende-/Empfangs- kapazität zwischen dem ersten Schalter und dem zweiten Schalter oder zwischen der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode des Moduls bereitgestellt. Bei der Ausführung des Moduls als Näherungssensor im Transmissions- oder Absorptionsmodus zeigt das Annäherungssignal eine Änderung einer Kapazität, die sich zwischen erster und zweiter Elektrode aufgrund des Ansteuersignais ausbildet, al¬ so der Sende-/Empfangskapazität , an.
In einer weiteren Ausführungsform ist das Tastsignal in Abhängigkeit einer Betätigung des zweiten Schalters durch eine Person bereitgestellt. Das Tastsignal zeigt in diesem Fall auch die Betätigung des zweiten Schalters an.
In einer Weiterbildung weist das System einen dritten mecha- nischen Schalter, der innerhalb der ersten Elektrode des Moduls angeordnet ist und über einen Widerstand mit dem Bezugs- potentialanschluss verbunden ist, und einen vierten mechanischen Schalter, der innerhalb der zweiten Elektrode des Moduls angeordnet ist und über einen weiteren Widerstand mit dem Bezugspotentialanschluss verbunden ist, auf. Das Tastsig¬ nal ist in Abhängigkeit einer Aktivierung des dritten
und/oder vierten Schalters durch eine Person bereitgestellt.
In dieser Ausführungsform wird vorteilhafterweise innerhalb der Fläche der ersten und zweiten Elektrode jeweils noch ein zusätzlicher mechanischer Schalter in platzsparender Art und Weise realisiert. Mit Hilfe des jeweiligen Widerstandes ist die Auswertung des dritten und/oder vierten Schalters im Tastsignal möglich. Der dritte und der vierte Schalter ist jeweils ähnlich dem ersten und zweiten Schalter als Schalter mit Druckpunkt realisiert.
In einer Ausführungsform weist ein Verfahren zur Auswertung eines Moduls mit einem ersten mechanischen Schalter und einer Elektrode folgende Schritte auf:
- Zuführen eines Ansteuersignais zu der Elektrode des Moduls zur Aussteuerung der Elektrode als Elektrode eines kapaziti¬ ven Näherungssensors,
- Erfassen einer Änderung eines Kapazitätswerts an dem Modul in Abhängigkeit einer Annäherung einer Person an das Modul, - Bereitstellen eines Annäherungssignals in Abhängigkeit der Änderung des Kapazitätswerts,
- Erfassen einer Änderung einer Amplitude eines Stromsignals an dem Modul in Abhängigkeit einer Betätigung des Moduls durch eine Person, und
- Bereitstellen eines Tastsignals in Abhängigkeit der Ampli¬ tudenänderung des Stromsignals.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Figuren näher erläutert. Funktions- beziehungsweise wirkungsgleiche Bauele¬ mente und Schaltungsteile tragen gleiche Bezugszeichen. Inso weit sich Schaltungsteile oder Bauelemente in ihrer Funktion entsprechen, wird deren Beschreibung nicht in jeder der folgenden Figuren wiederholt.
Es zeigen:
Figur 1 eine beispielhafte Ausführungsform einer Schaltungsanordnung und eines Systems nach dem vorge¬ schlagenen Prinzip,
Figur 2 beispielhafte Signaldiagramme zur Ausführungsform von Figur 1,
Figur 3 eine zweite beispielhafte Ausführungsform der
Schaltungsanordnung und des Systems nach dem vorge schlagenen Prinzip,
Figur 4 eine dritte beispielhafte Ausführungsform der
Schaltungsanordnung und des Systems nach dem vorgeschlagenen Prinzip, Figur 5 eine vierte beispielhafte Ausführungsform der
Schaltungsanordnung und des Systems nach dem vorgeschlagenen Prinzip,
Figur 6 eine fünfte beispielhafte Ausführungsform der
Schaltungsanordnung und des Systems nach dem vorgeschlagenen Prinzip, und Figur 7 eine beispielhafte Ausführungsform eines Designs für ein Modul nach dem vorgeschlagenen Prinzip.
Figur 1 zeigt eine erste beispielhafte Ausführungsform einer Schaltungsanordnung und eines Systems nach dem vorgeschlage- nen Prinzip. Die Schaltungsanordnung 8 umfasst eine Ansteuer- einheit A, eine erste Auswerteeinheit B zur Tastenerkennung, eine zweite Auswerteeinheit C zur Annäherungserkennung sowie einen Anschluss 9. Die Ansteuereinheit A, die erste Auswerte¬ einheit B und die zweite Auswerteeinheit C sind jeweils mit dem Anschluss 9 verbunden. Zusätzlich umfasst die Schaltungs¬ anordnung 8 einen Interruptgenerator D, der mit der ersten und der zweiten Auswerteeinheit A, B verbunden ist. Die An¬ Steuereinheit A ist zum Bereitstellen eines Ansteuersignais Sa eingerichtet. Die erste Auswerteeinheit B ist zum Bereit- stellen eines Tastsignals Sb eingerichtet. Die zweite Auswer¬ teeinheit C ist zum Bereitstellen eines Annäherungssignal Sc eingerichtet .
Des Weiteren ist dargestellt ein anschließbares Modul M, wel- ches eine Elektrode El und einen ersten mechanischen Schalter Sl umfasst. Das anschließbare Modul M ist mit dem Anschluss 9 der Schaltungsanordnung 8 verbindbar. Sofern Modul M und die Schaltungsanordnung 8 miteinander verbunden sind, bilden sie zusammen das System nach dem vorgeschlagenen Prinzip.
Ein Kontakt des ersten Schalters Sl bildet in dieser Ausfüh¬ rungsform die Elektrode El. Der andere Kontakt des ersten Schalters Sl ist mit einem Bezugspotentialanschluss 10 ver¬ bunden .
Die Ansteuereinheit A erzeugt das Ansteuersignal Sa mit Hilfe eines ersten Transistors Tl und eines zweiten Transistors T2, welche zwischen einem Versorgungsspannungsanschluss VBat und dem Bezugspotentialanschluss 10 miteinander in Reihe ver¬ schaltet und von der Ansteuerschaltung A gesteuert sind. Das Ansteuersignal Sa wird derartig erzeugt, dass die Elektrode El des Moduls M als Elektrode eines kapazitiven Näherungssen- sors ausgesteuert wird. Es bildet sich eine Massekapazität zwischen der Elektrode El und einem externen Bezugspotential 10' aus. Das Modul M wird in dieser Ausführungsform also als kapazitiver Näherungssensor im so genannten Loading-Mode und gleichzeitig als mechanischer Schalter Sl betrieben. Das Er- kennen einer Annäherung einer Person oder Betätigen des
Schalters Sl durch eine Person erfolgt durch Auswertung eines Phasensignals, welches an einem mit dem Anschluss 9 gekoppel¬ ten Widerstand Ra abgegriffen wird. Die erste Auswerteeinheit B zur Tastenerkennung wertet dazu ein Stromsignal I am Wider- stand Ra aus. Das Tastsignal Sb zeigt eine Betätigung des ersten Schalters Sl durch eine Person an. Das Signal Sb wird zusätzlich an den Interruptgenerator D geleitet, welcher ein entsprechendes Interruptsignal Si erzeugt. Die zweite Auswerteeinheit C zur Annäherungserkennung ermit¬ telt eine Änderung der Massekapazität und stellt das Annähe¬ rungssignal Sc bereit. Das Annäherungssignal Sc zeigt die An¬ näherung einer Person an das Modul M insbesondere an die Elektrode El an. Das Annäherungssignal Sc wird ebenfalls an den Interruptgenerator D weitergeleitet, welcher eine Annäherung durch einen entsprechenden Impuls des Interruptsignals Si anzeigt.
Durch die vorteilhafte Realisierung des kapazitiven Näherungssensors im Modul M in Form eines Kontakts des Schalters Sl ist es in Verbindung mit der Schaltungsanordnung 8 möglich, Platz an der Oberfläche eines elektronischen Geräts einzusparen und dabei trotz allem eine große Vielfalt an Funktionen anzubieten.
Figur 2 zeigt beispielhafte Signaldiagramme zur Ausführungs¬ form von Figur 1. Die verschiedenen Signale sind jeweils im Verlauf der Zeit t in Zeilen untereinander dargstellt. Die erste Zeile zeigt das Ansteuersignal Sa, die zweite Zeile zeigt ein Phasensignal Sk, die dritte Zeile zeigt das Strom¬ signal I, die vierte Zeile zeigt das Annäherungssignal Sc, die fünfte Zeile zeigt das Tastsignal Sb und die sechste Zei- le zeigt das Interruptsignal Si.
Das Ansteuersignal Sa umfasst trapezförmige Impulse, welche periodisch mittels der Elektrode El ausgesendet werden. Die zweite Auswerteeinheit C von Figur 1 überprüft die Phase des Phasensignals Sk am Widerstand Ra . Überschreitet die Änderung der Phase einen gewissen Grenzwert G, welcher hier gestrichelt dargestellt ist, so wurde die Annäherung einer Person festgestellt, die eine Kapazitätsänderung und damit eine Pha¬ senänderung bewirkt. Dies wird mittels eines Impulses des An- näherungssignals Sc dargestellt.
Sobald die Person den ersten Schalter Sl drückt, steigt der die Amplitude des Stromsignals I am Widerstand Ra rapide an. Dieser Anstieg wird von der ersten Auswerteeinheit B erkannt und mittels eines Impulses des Signals Sb dargestellt.
Das Interruptsignal Si ist low aktiv. Bei jedem auftretenden Impuls des Annäherungssignals Sc und des Tastsignals Sb wird jeweils ein Impuls des Interruptsignals Si ausgelöst. Die In¬ telligenz der Schaltungsanordnung 8 insbesondere des Interruptgenerators D gewährleistet dabei, dass auch bei gedrück¬ tem Schalter S I in der Zeit, in der eine Annäherung nicht erkannt werden kann, direkt nach Loslassen des ersten Schalters S I keine weitere Annäherung erkannt wird.
Figur 3 zeigt eine zweite beispielhafte Ausführungsform der Schaltungsanordnung und des Systems nach dem vorgeschlagenen Prinzip. Diese Ausführungsform stimmt mit der von Figur 1 überein, mit dem Unterschied, dass der erste Schalter S I in¬ nerhalb der Elektrode El des Moduls M realisiert ist. Dies bedeutet, wie oben bereits beschrieben, dass der Schalter S I mit der Elektrode El, welche in dem elektronischen Gerät be¬ reits vorhanden ist, mechanisch und elektrisch verbunden ist. Die Elektrode El ist auch in diesem Beispiel als kapazitiver Näherungssensor im so genannten Loading-Mode angesteuert. Die Erkennung einer Annäherung basiert auf einer Änderung der Massekapazität zwischen Elektrode El und dem externen Bezugs¬ potential 10' der Umgebung des elektronischen Geräts, also beispielsweise einem Massepotential.
Figur 4 zeigt eine dritte beispielhafte Ausführungsform der Schaltungsanordnung und des Systems nach dem vorgeschlagenen Prinzip. Im Unterschied zu den Ausführungsformen von Figur 1 und Figur 3 realisiert das Modul M einen Näherungssensor im
Transmissions- beziehungsweise Absorptionsmodus. Dazu umfasst das Modul M einen zweiten Schalter S2, dessen einer Kontakt als Elektrode E2 des kapazitiven Näherungssensors ausgeführt ist. Die zweite Elektrode E2 beziehungsweise der zweite
Schalter S2 sind über einen weiteren Anschluss 11 mit der Schaltungsanordnung 8 gekoppelt. Die zweite Auswerteeinheit C zur Annäherungserkennung ist mit dem weiteren Anschluss 11 gekoppelt. Das Phasensignal Sk wird hier am weiteren An¬ schluss 11 abgegriffen. Die zweite Auswerteeinheit C umfasst im Wesentlichen einen Operationsverstärker PDA und einen diesem nachgeschalteten Analog-Digital-Wandler ADC. Der Operationsverstärker PDA wandelt das Phasensignal Sk von einem
Strom- in ein Spannungssignal um, welches dem Analog-Digital- Wandler ADC zugeführt wird. Wird das Modul M im Transmissi¬ onsmodus betrieben, so steigt die Amplitude des Phasensignals Sk bei Annäherung einer Person. Wird das Modul M im Absorptionsmodus betrieben, so sinkt die Amplitude des Phasensignals Sk bei Annäherung einer Person. Die dargestellte Ausführungs¬ form ist für beide Anwendungsfälle geeignet. Das Annäherungs¬ signal Sc zeigt in jedem Fall die Annäherung einer Person an das Modul M an. Figur 5 zeigt eine vierte beispielhafte Ausführungsform der Schaltungsanordnung und des Systems nach dem vorgeschlagenen Prinzip. Diese Ausführungsform stimmt mit der von Figur 4 überein, mit dem Unterschied, dass beim Modul M die erste und die zweite Elektrode El und E2 mit größerer Fläche ausgebil- det ist. Der erste Schalter Sl ist innerhalb des Bereichs der Elektrode realisiert. Der zweite Schalter S2 ist innerhalb des Bereichs der zweiten Elektrode E2 realisiert.
Somit werden bereits im Gerät vorhandene Elektroden El und E2 mit den mechanischen Schaltern Sl und S2 kombiniert, wodurch vorteilhafterweise Platz eingespart wird. Figur 6 zeigt eine fünfte beispielhafte Ausführungsform der Schaltungsanordnung und des Systems nach dem vorgeschlagenen Prinzip. Diese Ausführungsform entspricht der von Figur 5, wobei innerhalb der ersten Elektrode El ein zusätzlicher dritter Schalter S3 vorgesehen ist und innerhalb der zweiten Elektrode E2 ein zusätzlicher vierter Schalter S4 vorgesehen ist. Ein Kontakt des dritten Schalters S3 ist über einen Wi¬ derstand R3 mit dem Bezugspotentialanschluss 10 gekoppelt. Der andere Kontakt des dritten Schalters S3 ist mit der
Elektrode El verbunden. Ein Kontakt des vierten Schalters S4 ist über einen Widerstand R4 mit dem Bezugspotentialanschluss
10 verbunden. Der andere Kontakt des vierten Schalters S4 ist mit der zweiten Elektrode E2 verbunden. Am weiteren Anschluss
11 wird ein weiteres Stromsignal I' abgegriffen und der ers- ten Auswerteeinheit B zur Tastenerkennung zugeführt.
Das Tastsignal Sb zeigt zusätzlich zur Erkennung einer Betätigung des ersten und zweiten Schalters Sl, S2 auch eine Be¬ tätigung des dritten und des vierten Schalters S3, S4 an. Mit den Widerständen R3 und R4 wird dabei eingestellt, welche
Amplitude des Stromsignals I beziehungsweise I' am jeweiligen Eingang der ersten Auswerteeinheit B einen Impuls, der die Erkennung eines gedrückten Schalters Sl, S2, S3 oder S4 anzeigt, auslöst.
Vorteilhafterweise werden hier platzsparend mehrere mechani¬ sche Schalter innerhalb der bereits vorhandenen Elektrodenflächen realisiert. Die Realisierung weiterer mechanischer Schalter innerhalb der Elektrodenflächen mit Hilfe geeigneter Widerstände ist für einen Fachmann unter analoger Anwendung der obigen Beschreibung möglich. Figur 7 zeigt eine beispielhafte Ausführungsform eines De¬ signs für ein Modul nach dem vorgeschlagenen Prinzip. Beispielhaft dargestellt ist hier die erste Elektrode El inner¬ halb der der erster und der dritter Schalter Sl, S3 reali- siert sind. Wie aus dem Bild zu erkennen ist, sind der erste und der dritte Schalter Sl, S3 auf die Fläche der Elektrode El aufgeklebt. Damit wird besonders deutlich, wie viel Platz eingespart wird.
Bezugs zeichenliste
8 Sehaltungsanordnung
9, 11 Anschluss
10 Bezugspotentialanschluss 10 ' externes Bezugspotential
A Ansteuereinheit
ADC Analog-Digital-Wandler
B, C Auswerteeinheit
D Interruptgenerator
El, E2 Elektrode
G Grenzwert
I, I' Stromsignal
M Modul
PGA Verstärker
Ra, R3, R4 Widerstand
Sl, S2, S3, S4 Schalter
Sa, Sb, Sc, Sk Signal
Tl, T2 Transistor
VBat Versorgungsspannungsanschluss

Claims

Patentansprüche
Schaltungsanordnung aufweisend
- einen Anschluss (9), der zum Verbinden mit einem anschließbaren Modul (M) , welches einen ersten mechanischen Schalter (Sl) und eine Elektrode (El) umfasst, ausgelegt ist,
- eine mit dem Anschluss (9) verbundene Ansteuereinheit (A) zum Bereitstellen eines Ansteuersignais (Sa) ,
- eine mit dem Anschluss (9) verbundene erste Auswerte¬ einheit (B) zur Tastenerkennung, und
- eine mit der ersten Auswerteeinheit (B) verbundene zweite Auswerteeinheit (C) zur Annäherungserkennung,
- wobei das Ansteuersignal (Sa) eingerichtet ist, eine Elektrode (El) eines kapazitiven Näherungssensors in dem anschließbaren Modul (M) auszusteuern,
- wobei die erste Auswerteeinheit (B) zum Bereitstellen eines Tastsignals (Sb) in Abhängigkeit einer Betätigung des anschließbaren Moduls (M) durch eine Person eingerichtet ist, und
- wobei die zweite Auswerteeinheit (C) zum Bereitstellen eines Annäherungssignals (Sc) in Abhängigkeit einer An¬ näherung einer Person an das anschließbare Modul (M) eingerichtet ist.
Schaltungsanordnung nach Anspruch 1,
weiter aufweisend einen Interruptgenerator (D) , welcher zum Bereitstellen eines Interruptsignals (Si) in Abhän¬ gigkeit des Annäherungssignals (Sc) und/oder des Tast¬ signals (Sb) eingerichtet ist.
3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, weiter aufweisend einen weiteren Anschluss (11), der zum Verbinden mit dem anschließbaren Modul (M) eingerichtet ist, wobei die zweite Auswerteeinheit (C) zusätzlich mit dem weiteren Anschluss (11) verbunden ist.
4. System aufweisend
- eine Schaltungsanordnung (8) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, und
das Modul (M) , das einen ersten mechanischen Schalter
(51) und eine Elektrode (El) umfasst,
wobei das Modul (M) mit dem Anschluss (9) der Schal¬ tungsanordnung (8) verbunden ist und wobei ein Kontakt des ersten Schalters (Sl) des Moduls (M) elektrisch mit der Elektrode (El) des Moduls (M) verbunden ist.
5. System nach Anspruch 4,
wobei der Kontakt des ersten Schalters (Sl) die Elektro¬ de (El) bildet.
6. System nach Anspruch 4,
wobei der erste Schalter (Sl) innerhalb der Elektrode (El) implementiert ist.
7. System nach einem der Ansprüche 4 bis 6,
wobei das Annäherungssignal (Sc) in Abhängigkeit einer Änderung eines Werts einer Massekapazität zwischen dem Modul (M) und einem Bezugspotentialanschluss (10) be¬ reitgestellt ist.
8. System nach Anspruch 4,
wobei das Modul (M) einen zweiten mechanischen Schalter
(52) , der mit der ersten und der zweiten Auswerteeinheit (B, C) der Schaltungsanordnung (8) gekoppelt ist, und eine zweite Elektrode (E2) aufweist, und wobei ein Kon¬ takt des zweiten Schalters (S2) elektrisch mit der zwei¬ ten Elektrode (E2) verbunden ist.
9. System nach Anspruch 8,
wobei der Kontakt des zweiten Schalters (S2) die zweite Elektrode (E2) bildet.
10. System nach Anspruch 8,
wobei der zweite Schalter (S2) innerhalb der zweiten Elektrode (E2) implementiert ist.
11. System nach einem der Ansprüche 8 bis 10,
wobei das Annäherungssignal (Sc) in Abhängigkeit einer Änderung eines Werts einer Sende-Empfangs-Kapazität zwi¬ schen dem ersten Schalter (Sl) und dem zweiten Schalter (S2) oder zwischen der ersten Elektrode (El) und der zweiten Elektrode (E2) des Moduls (M) bereitgestellt ist .
12. System nach einem der Ansprüche 8 bis 11,
wobei das Tastsignal (Sb) in Abhängigkeit einer Betäti¬ gung des zweiten Schalters (S2) durch eine Person bereitgestellt ist.
13. System nach einem der Ansprüche 8 bis 12,
weiter aufweisend
einen dritten mechanischen Schalter (S3) , der innerhalb der ersten Elektrode (El) des Moduls (M) angeordnet ist und über einen Widerstand (R3) mit dem Bezugspotential- anschluss (10) verbunden ist, und
einen vierten mechanischen Schalter (S4), der innerhalb der zweiten Elektrode (E2) des Moduls (M) angeordnet ist und über einen weiteren Widerstand (R4) mit dem Bezugs- potentialanschluss (10) verbunden ist,
wobei das Tastsignal (Sc) in Abhängigkeit einer Aktivie rung des dritten und/oder vierten Schalters (S3, S4) durch eine Person bereitgestellt ist.
Verfahren zur Auswertung eines Moduls mit einem ersten mechanischen Schalter und einer Elektrode aufweisend folgende Schritte:
- Zuführen eines Ansteuersignais (Sa) zu der Elektrode (El) des Moduls zur Aussteuerung der Elektrode (El) als Elektrode eines kapazitiven Näherungssensors,
- Erfassen einer Änderung eines Kapazitätswerts (Sk) an dem Modul in Abhängigkeit einer Annäherung einer Person an das Modul (M) ,
- Bereitstellen eines Annäherungssignals (Sc) in Abhän¬ gigkeit der Änderung des Kapazitätswerts (Sk) ,
- Erfassen einer Änderung einer Amplitude eines Stromsignals (I) an dem Modul in Abhängigkeit einer Betäti¬ gung des Moduls (M) durch eine Person,
- Bereitstellen eines Tastsignals (Sc) in Abhängigkeit der Amplitudenänderung des Stromsignals (I).
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