WO2014016155A1 - Berührungsfeld zum elektrischen erfassen einer berührung - Google Patents

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WO2014016155A1
WO2014016155A1 PCT/EP2013/064904 EP2013064904W WO2014016155A1 WO 2014016155 A1 WO2014016155 A1 WO 2014016155A1 EP 2013064904 W EP2013064904 W EP 2013064904W WO 2014016155 A1 WO2014016155 A1 WO 2014016155A1
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WO
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touch
touchpad
multiplexer
signal
signal detector
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Ceased
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PCT/EP2013/064904
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English (en)
French (fr)
Inventor
Robert Elko
Lubos Hajduk
Marek Mondok
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BSH Hausgeraete GmbH
Original Assignee
BSH Bosch und Siemens Hausgeraete GmbH
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Publication date
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Ceased legal-status Critical Current

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    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING OR CALCULATING; COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/03—Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
    • G06F3/041—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means
    • G06F3/0416—Control or interface arrangements specially adapted for digitisers
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING OR CALCULATING; COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F2203/00—Indexing scheme relating to G06F3/00 - G06F3/048
    • G06F2203/041—Indexing scheme relating to G06F3/041 - G06F3/045
    • G06F2203/04104—Multi-touch detection in digitiser, i.e. details about the simultaneous detection of a plurality of touching locations, e.g. multiple fingers or pen and finger

Definitions

  • Touchpad for electrically detecting a touch
  • the present invention relates to a touch panel, in particular for a household appliance, for electrically detecting a touch.
  • the document EP 2 341 416 A2 describes a device for detecting several
  • a first plurality of conductors is arranged in a first direction and a second plurality of conductors is arranged in a second direction.
  • the signals measured at the individual conductors at a touch become over
  • the measurement router is powered by a
  • Position identification device controlled. Starting from the position identification device, a plurality of control lines to the conductor selection devices, the
  • Measurement relay and the signal measuring device required.
  • the technical structure and control of this device is therefore complex and technically difficult to implement.
  • the present invention is based on the finding that it is advantageous to improve the structure of a touch panel for electrically detecting a touch.
  • the object of the invention is achieved by a touch pad for electrically detecting a touch, with a plurality of
  • touch-sensitive elements arranged in rows and columns of a matrix; a first multiplexer, the electrical outputs of the columns with a first
  • Multiplexer output connects; a second multiplexer connecting electrical outputs of the series to a second multiplexer output, the first multiplexer output and the second multiplexer output being connected at a signal node; and a signal detector for detecting a signal amplitude at the signal node, wherein the Signal detector is designed to detect a touch point of the electrical touch panel based on the signal amplitude.
  • Touchpad can be detected.
  • simultaneous and direct connection of the first and the second multi-plexers with the signal node current signals can be easily merged and added without further circuit and added.
  • Touchpad for example, an input field for a household appliance can be realized.
  • the signal detector is designed to detect a current signal.
  • the advantage is achieved that a particularly suitable signal is used to detect a touch.
  • the signal detector is designed to compare the signal amplitude with a reference value.
  • the signal detector is designed to subtract the reference value from the signal amplitude.
  • the reference value is formed by a current signal when in contact with the first multiplexer output or the second multiplexer output.
  • the signal detector comprises an analog-to-digital converter for converting the measured signal amplitude into a digital value.
  • the signal detector comprises a
  • the advantage is achieved, for example, that a current intensity can be determined particularly precisely at the signal node.
  • the signal detector comprises a shunt resistor.
  • the advantage is achieved, for example, that a current at the signal node can be determined very precisely.
  • the touchpad comprises a
  • the advantage is achieved, for example, that the multiplexer can be controlled quickly and reliably.
  • the first multiplexer is designed to connect a single column of the matrix to the first multiplexer output.
  • the advantage is achieved, for example, that it can be detected whether there is a touch on a particular single column.
  • the second multiplexer is designed to connect a single row of the matrix to the second multiplexer output. As a result, the advantage is achieved, for example, that it can be detected whether there is a touch on a particular single column.
  • the first multiplexer is designed to connect the columns sequentially to the first multiplexer output.
  • the second multiplexer is designed to connect the rows sequentially to the second multiplexer output.
  • the touch-sensitive elements are electrically conductive areas on the touchpad.
  • the advantage is achieved, for example, that a contact can be measured capacitively via a current flow.
  • the touch-sensitive areas comprise a graphene layer.
  • the object is achieved by a display for optically displaying information with a touch panel according to the first aspect.
  • An indicator is for example a screen, monitor, display, smart display, a liquid crystal display or a TFT monitor.
  • a household appliance is a device that is used for household management. This may be a large household appliance, such as a washing machine, a tumble dryer, a dishwasher, a cooking appliance, a cooker hood or a refrigerator, such as a refrigerator, a freezer or achengefrierkombination. But that can also be one
  • Household small appliance such as a water heater, a
  • Fig. 1 is a schematic representation of a household appliance
  • Fig. 2 is a schematic representation of a touchpad
  • FIG. 3 is a schematic representation of a touch panel according to the invention.
  • FIG. 4 shows a schematic representation of a current profile when touched by a user
  • 5 shows a schematic representation of the touchpad with touch-sensitive elements
  • 6 shows a further schematic illustration of a current profile when touched by a user
  • Figure 7 is a schematic representation of the currents with simultaneous switching of the row and the column of the contact point.
  • Fig. 8 is a schematic representation of the procedure for determining
  • Fig. 1 1 is a schematic overview of the touchpad and a circuit diagram.
  • the refrigerator serves, for example, for cooling food and comprises a
  • Refrigerant circuit with an evaporator, a compressor, a condenser and a throttle body.
  • the evaporator is a heat exchanger in which after expansion the liquid refrigerant is absorbed by heat absorption from the medium to be cooled, i. the air inside the refrigerator is evaporated.
  • the compressor is a mechanically operated component, the refrigerant vapor from the
  • Evaporator sucks and ejects at a higher pressure to the condenser.
  • Condenser is a heat exchanger in which, after compression, the vaporized refrigerant is released by heat release to an external cooling medium, i. the ambient air is liquefied.
  • the throttle body is a device for the continuous reduction of the pressure by cross-sectional constriction.
  • the refrigerant is a fluid used for heat transfer in the cryogenic system which absorbs heat at low temperatures and low pressure of the fluid and releases heat at higher temperature and pressure of the fluid, usually including changes in state of the fluid.
  • the upper door 103 opens an upper refrigeration compartment, while the lower door 105, for example, opens a 0 ° C compartment. In the two subjects, different temperatures prevail. In order to operate the refrigerator efficiently, the cold air is circulated inside the refrigerator 100.
  • a touch panel 107 is arranged, via which a user can control the refrigeration device.
  • the touchpad 107 is part of a touch-sensitive display that is different to a user
  • the input of information via the touch-sensitive display by, for example, a keyboard is displayed on the display and the user touches the individual areas of the letters displayed with a finger.
  • the input of information on on the display symbols can be done.
  • Another way of entering information is to simultaneously touch the display with two fingers, for example, to enlarge an area on the display or to select and control a temperature range having upper and lower temperature limits.
  • the display should be able to clearly detect the two touch positions while touching with two fingers.
  • Fig. 2 shows a schematic representation of a touch pad 200, which is divided into a number of columns X1 to X15 and a number of rows Y1 to Y8.
  • Detection of a touch occurs via a measuring sensor 201, also referred to as a single-capacitance driver, which measures a current which is above the contact point of the sensor
  • Touch field to the user's body, over the ground and then to the sensor 201 flows.
  • the individual rows X1 to X15 and columns Y1 to Y8 are sequentially switched to the sensor 201 successively.
  • the positions are detected by scanning capacitance changes on the matrix with columns and rows.
  • FIG. 3 shows a schematic representation of a touch panel 300 according to the invention.
  • the touch panel 300 comprises a number of columns X1 to X15 and a number of rows Y1 to Y8.
  • the detection of a touch occurs via a measuring sensor 301 which measures a current or a capacitance change when the touch pad touches.
  • the touchpad 300 further includes a first multiplexer 303 and a second multiplexer 305.
  • the first multiplexer 303 is controlled by the microcontroller 307 such that the multiplexer 303 drives a particular column X1, ... X15 onto the output 309 of the multiplexer 303, depending on the drive sets.
  • the second multiplexer 305 is controlled by the microcontroller 307 in such a way that the multiplexer 305 places a specific row Y1,..., Y8 on the output 31 1 of the multiplexer 305, depending on the drive.
  • the two outputs of the multiplexers are permanently connected to a common signal node 313. This allows the current signals of the driven row and the driven column to add together at this point.
  • FIG. 4 shows a schematic representation of a current profile when touched by a user.
  • a current flows along the dashed line when the multiplexer 303 selects the column on which the touch point 403 lies.
  • the sensor 301 measures the current profile C shown in the lower part of FIG. 4 as a function of the time t.
  • the course has a peak 407, which has a certain
  • the amplitude and the course of the current depend on various factors, such as a sensitivity of the measuring sensor 301, a thickness of the glass or
  • Plastic disc and a structure and arrangement of the touch-sensitive areas are provided.
  • Fig. 5 shows a schematic representation of the touch panel 300 with
  • the touch-sensitive elements 501 are connected to each other so that they form the rows Y1, ..., Y8, while the touch-sensitive elements 503 are connected together so that they form the columns X1, ..., X15 ,
  • a touch point 403 should therefore have both an X direction touch sensitive element and a touch sensitive one
  • the touch-sensitive areas may be, for example, conductive areas formed by a transparent conductive material such as indium tin oxide (ITO) or graphene.
  • ITO indium tin oxide
  • FIG. 6 shows a further schematic representation of a current profile when touched by a user.
  • the current profile shown in FIG. 4 in the measurement of a column (left) is compared with the current profile in the measurement of a row.
  • the current flow through the second multiplexer 305 takes place.
  • Fig. 7 shows a schematic representation of the currents with simultaneous switching of a row and a column of the contact point. If the multiplexer 303 is placed on the column X4 of the touch point 403 and the multiplexer 305 on the row Y2 of
  • Touch point 403 add the two current paths shown in dashed lines at the signal node 313 so that a higher current is measured by the measuring sensor 301. Overall, the current peaks 407 and 409 add up to a total current peak 41 1. With this effect, ghost points can be distinguished from actual points of contact.
  • FIG. 8 shows a schematic representation of the procedure for determining touch points in the case of a multiple touch of the touchpad 300.
  • a first step all the columns X1,..., X15 of the touchpad 300 are sequentially applied to the output 309 by the multiplexer 303, also called serial scan, or single or soif capacitance touch control.
  • the multiplexer 303 also called serial scan, or single or soif capacitance touch control.
  • the multiplexer 303 also called serial scan, or single or soif capacitance touch control.
  • the multiplexer 303 also called serial scan, or single or soif capacitance touch control.
  • the multiplexer 303 also called serial scan, or single or soif capacitance touch control.
  • the multiplexer 303 also called serial scan, or single or soif capacitance touch control.
  • the multiplexer 303 also called serial scan, or single or soif capacitance touch control.
  • the multiplexer 303 also called serial scan, or single or soif capacitance touch control.
  • FIG. 10 shows a schematic representation of the further procedure for determining touch points in the case of a multiple touch of the touchpad 300.
  • the multiplexers 303 and 305 simultaneously and parallelly display the respective row and the respective column for all possible, previously determined coordinate pairs the outputs 309 and 31 1 laid so that their signals to the
  • Add signal node 313 (parallel scan).
  • these are the coordinate pairs (X4, Y2), (X7, Y2), (X4, Y5), (X7, Y5). If the combination is an actual point of contact A, such as in the coordinate pairs (X4, Y2) and (X7, Y5), the summation of the currents at this position results in a high amplitude current peak 41 1 the current path of both a row and a column is formed. If, on the other hand, there is no point of contact, as with the coordinate pairs (X7, Y2) and (X4, Y5), the result is only a current peak 409 with a low amplitude, since the current path is formed only by a row or a column.
  • a touch contact field must be scanned after a touch, but first a sequential scan can be performed, which provides a few pairs of coordinate pairs, which are then checked in a further step with a parallel scan.
  • Fig. 1 1 shows a schematic overview of the touch-sensitive touchpad and a circuit diagram.

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Description

Berührungsfeld zum elektrischen Erfassen einer Berührung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Berührungsfeld, insbesondere für ein Haushaltsgerät, zum elektrischen Erfassen einer Berührung.
Die Druckschrift EP 2 341 416 A2 beschreibt ein Gerät zum Erfassen mehrerer
Berührungspunkte. Eine erste Vielzahl von Leitern ist in einer ersten Richtung angeordnet und eine zweite Vielzahl von Leitern ist in einer zweiten Richtung angeordnet. Die an den einzelnen Leitern gemessenen Signale bei einer Berührung werden über
Leiterauswahlgeräte und ein schaltbares Messungsweiterleitungsgerät an ein
Signalmessgerät weitergeleitet. Das Messungsweiterleitungsgerät wird von einem
Positionsidentifikationsgerät gesteuert. Ausgehend von dem Positionsidentifikationsgerät sind eine Vielzahl von Steuerleitungen zu den Leiterauswahlgeräten, dem
Messungsweiterleitungsgerät und dem Signalmessgerät erforderlich. Der technische Aufbau und die Steuerung dieses Geräts ist daher komplex und technisch schwierig zu realisieren.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Berührungsfeld, insbesondere für ein Haushaltsgerät, mit einem einfacheren technischen Aufbau bereitzustellen. Diese Aufgabe wird durch Gegenstände mit den Merkmalen nach den unabhängigen Ansprüchen gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche, der Beschreibung und der Zeichnungen.
Die vorliegende Erfindung basiert auf der Erkenntnis, dass es vorteilhaft ist, den Aufbau einer Berührungsfeldes zum elektrischen Erfassen einer Berührung zu verbessern.
Gemäß einem ersten Aspekt wird die erfindungsgemäße Aufgabe durch ein Berührungsfeld zum elektrischen Erfassen einer Berührung gelöst, mit einer Mehrzahl von
berührungssensitiven Elementen, die in Reihen und Spalten einer Matrix angeordnet sind; einem ersten Multiplexer, der elektrische Ausgänge der Spalten mit einem ersten
Multiplexerausgang verbindet; einem zweiten Multiplexer, der elektrische Ausgänge der Reihen mit einem zweiten Multiplexerausgang verbindet, wobei der erste Multiplexerausgang und der zweite Multiplexerausgang an einem Signalknoten verbunden sind; und einem Signaldetektor zum Detektieren einer Signalamplitude an dem Signalknoten, wobei der Signaldetektor ausgebildet ist, einen Berührungspunkt des elektrischen Berührungsfeldes anhand der Signalamplitude zu erkennen. Dadurch wird beispielsweise der technische Vorteil erreicht, dass sich der Aufbau des Berührungsfeldes zum elektrischen Erfassen einer Berührung vereinfacht und eine gleichzeitige Berührung an zwei Stellen des
Berührungsfeldes erfasst werden kann. Durch die gleichzeitige und direkte Verbindung des ersten und des zweiten Multi plexers mit dem Signalknoten können Stromsignale einfach und ohne weitere Schaltung zusammengeführt und addiert werden. Durch solch ein
Berührungsfeld kann beispielsweise ein Eingabefeld für ein Haushaltsgerät realisiert werden.
In einer vorteilhaften Ausführungsform ist der Signaldetektor ausgebildet, ein Stromsignal zu detektieren. Dadurch wird beispielsweise der Vorteil erreicht, dass ein besonders geeignetes Signal zum Erfassen einer Berührung verwendet wird.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist der Signaldetektor ausgebildet, die Signalamplitude mit einem Referenzwert zu vergleichen. Dadurch wird beispielsweise der Vorteil erreicht, dass sich Berührungspunkte besonders zuverlässig erfassen lassen.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist der Signaldetektor ausgebildet, den Referenzwert von der Signalamplitude zu subtrahieren. Dadurch wird beispielsweise der Vorteil erreicht, dass auf einfache Weise ein Wert gebildet wird, der das Vorliegen eines Berührungspunktes anzeigt.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform wird der Referenzwert durch ein Stromsignal bei Berührung an dem ersten Multiplexerausgang oder dem zweiten Multiplexerausgang gebildet. Dadurch wird beispielsweise der Vorteil erreicht, dass der Referenzwert je nach einem anliegenden Strom gebildet wird.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform umfasst der Signaldetektor einen Analog- Digital-Umwandler zum Umwandeln der gemessenen Signalamplitude in einen digitalen Wert. Dadurch wird beispielsweise der Vorteil erreicht, dass der gewonnene Wert digital verarbeitet werden kann und für weitere Berechnungszwecke zur Verfügung steht.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform umfasst der Signaldetektor einen
Operationsverstärker. Dadurch wird beispielsweise der Vorteil erreicht, dass sich eine Stromstärke am Signalknoten besonders präzise ermitteln lässt. In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform umfasst der Signaldetektor einen Shunt- Widerstand. Dadurch wird beispielsweise ebenfalls der Vorteil erreicht, dass sich eine Stromstärke am Signalknoten besonders präzise bestimmen lässt. In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform umfasst das Berührungsfeld einen
Mikrocontroller zum Steuern des ersten Multiplexers und des zweiten Multiplexers. Dadurch wird beispielsweise der Vorteil erreicht, dass sich die Multiplexer schnell und zuverlässig steuern lassen. In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist der erste Multiplexer ausgebildet, eine einzelne Spalte der Matrix mit dem ersten Multiplexerausgang zu verbinden. Dadurch wird beispielsweise der Vorteil erreicht, dass erfasst werden kann, ob eine Berührung auf einer bestimmten einzelnen Spalte vorliegt. In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist der zweite Multiplexer ausgebildet, eine einzelne Reihe der Matrix mit dem zweiten Multiplexerausgang zu verbinden. Dadurch wird beispielsweise der Vorteil erreicht, dass erfasst werden kann, ob eine Berührung auf einer bestimmten einzelnen Spalte vorliegt. In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist der erste Multiplexer ausgebildet, die Spalten sequentiell mit dem ersten Multiplexerausgang zu verbinden. Dadurch wird beispielsweise der Vorteil erreicht, dass das gesamte Berührungsfeld spaltenweise nach Berührungen gescannt werden kann. In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist der zweite Multiplexer ausgebildet, die Reihen sequentiell mit dem zweiten Multiplexerausgang zu verbinden. Dadurch wird beispielsweise der Vorteil erreicht, dass das Berührungsfeld reihenweise nach Berührungen gescannt werden kann. In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform sind die berührungssensitiven Elemente elektrisch leitende Bereiche auf dem Berührungsfeld. Dadurch wird beispielsweise der Vorteil erreicht, dass eine Berührung kapazitiv über einen Stromfluss gemessen werden kann. In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform umfassen die berührungsempfindlichen Bereiche eine Graphen-Schicht. Dadurch wird beispielsweise der Vorteil erreicht, dass das Berührungsfeld biegsam und flexibel hergestellt werden kann, so dass das Berührungsfeld auf eine gewölbte Oberfläche, beispielsweise einer Bedienblende eines Haushaltsgerätes, aufgeklebt werden kann.
Gemäß einem zweiten Aspekt wird die Aufgabe durch eine Anzeige zum optischen Anzeigen einer Information mit einem Berührungsfeld nach dem ersten Aspekt gelöst. Eine Anzeige ist beispielsweise ein Bildschirm, Monitor, Display, Smart Display, ein Flüssigkristallbildschirm oder ein TFT-Monitor.
Gemäß einem dritten Aspekt wird die Aufgabe durch ein Haushaltsgerät mit einer Anzeige nach dem zweiten Aspekt gelöst. Unter einem Haushaltsgerät wird ein Gerät verstanden, das zur Haushaltsführung eingesetzt wird. Das kann ein Haushaltsgroßgerät sein, wie beispielsweise eine Waschmaschine, ein Wäschetrockner, eine Geschirrspülmaschine, ein Gargerät, eine Dunstabzugshaube oder ein Kältegerät, wie beispielsweise ein Kühlschrank, ein Gefrierschrank oder eine Kühlgefrierkombination. Das kann aber auch ein
Haushaltskleingerät sein, wie beispielsweise ein Warmwasserbereiter, ein
Kaffeevollautomat, eine Küchenmaschine oder ein Staubsauger. Weitere Ausführungsbeispiele werden Bezug nehmend auf die beiliegenden Zeichnungen erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Haushaltsgerätes; Fig. 2 eine schematische Darstellung eines Berührungsfeldes;
Fig. 3 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Berührungsfeld;
Fig. 4 eine schematische Darstellung eines Stromverlaufs bei Berührung durch einen Benutzer;
Fig. 5 eine schematische Darstellung des Berührungsfeldes mit berührungssensitiven Elementen; Fig. 6 eine weitere schematische Darstellung eines Stromverlaufs bei Berührung durch einen Benutzer;
Fig. 7 eine schematische Darstellung der Ströme bei gleichzeitiger Schaltung der Reihe und der Spalte des Berührungspunktes;
Fig. 8 eine schematische Darstellung der Vorgehensweise zum Bestimmen von
Berührungspunkten bei einer Mehrfachberührung des Berührungsfeldes;
Fig. 9 eine Darstellung von möglichen Berührungspunkten;
Fig. 10 eine weitere schematische Darstellung der Vorgehensweise zum Bestimmen von Berührungspunkten bei einer Mehrfachberührung des Berührungsfeldes; und
Fig. 1 1 eine schematische Übersicht des Berührungsfeldes und eines Schaltplans.
Fig.1 zeigt einen Kühlschrank mit einer oberen Kühlschranktür 103 und einer unteren Kühlschranktür 105 stellvertretend als Beispiel für ein allgemeines Haushaltsgerät 100. Der Kühlschrank dient beispielsweise zur Kühlung von Lebensmitteln und umfasst einen
Kältemittelkreislauf mit einem Verdampfer, einem Verdichter, einem Verflüssiger und einem Drosselorgan. Der Verdampfer ist ein Wärmeaustauscher, in dem nach der Expansion das flüssige Kältemittel durch Wärmeaufnahme von dem zu kühlenden Medium, d.h. der Luft im Inneren des Kühlschranks, verdampft wird.
Der Verdichter ist ein mechanisch betriebenes Bauteil, das Kältemitteldampf vom
Verdampfer absaugt und bei einem höheren Druck zum Verflüssiger ausstößt. Der
Verflüssiger ist ein Wärmeaustauscher, in dem nach der Kompression das verdampfte Kältemittel durch Wärmeabgabe an ein äußeres Kühlmedium, d.h. die Umgebungsluft, verflüssigt wird. Das Drosselorgan ist eine Vorrichtung zur ständigen Verminderung des Druckes durch Querschnittsverengung.
Das Kältemittel ist ein Fluid, das für die Wärmeübertragung in dem kälteerzeugenden System verwendet wird, das bei niedrigen Temperaturen und niedrigem Druck des Fluids Wärme aufnimmt und bei höherer Temperatur und höherem Druck des Fluids Wärme abgibt, wobei üblicherweise Zustandsänderungen des Fluids inbegriffen sind. Die obere Tür 103 öffnet ein oberes Kühlfach, während die untere Tür 105 beispielsweise ein 0 °C - Fach öffnet. In den beiden Fächern herrschen unterschiedliche Temperaturen vor. Um das Kältegerät effizient zu betreiben, wird die kalte Luft im Inneren des Kältegerätes 100 umgewälzt.
An der Vorderseite des Kältegerätes 100 ist ein Berührungsfeld 107 angeordnet, über das ein Benutzer das Kältegerät steuern kann. Das Berührungsfeld 107 ist beispielsweise ein Teil einer berührungsempfindliche Anzeige, die einem Benutzer unterschiedliche
Informationen darstellen kann, beispielsweise ein Steuerungsmenü für das Kältegerät oder ein Storage Guide.
Die Eingabe von Information erfolgt über die berührungsempfindliche Anzeige indem beispielsweise auf der Anzeige eine Tastatur dargestellt wird und der Benutzer die einzelnen Bereiche der dargestellten Buchstaben mit einem Finger berührt. Daneben kann die Eingabe von Information auf über auf der Anzeige dargestellte Symbole erfolgen.
Eine weitere Art der Informationseingabe besteht in der gleichzeitigen Berührung der Anzeige mit zwei Fingern, beispielsweise beim Vergrößern eines Bereiches auf der Anzeige oder zur Auswahl und Steuerung eines Temperaturbereiches mit einem oberen und einem unteren Temperaturgrenzwert. Zu diesem Zweck sollte die Anzeige in der Lage sein, die beiden Berührungspositionen bei gleichzeitiger Berührung mit zwei Fingern eindeutig zu erfassen.
Fig. 2 zeigt eine schematische Darstellung eines Berührungsfeldes 200, das in eine Anzahl von Spalten X1 bis X15 und eine Anzahl von Reihen Y1 bis Y8 untergliedert ist. Die
Erfassung einer Berührung erfolgt über einen Messsensor 201 , auch als Single Capacitance Driver bezeichnet, der einen Strom misst, der über den Berührungspunkt des
Berührungsfeldes zum Körper des Benutzers, über den Boden und dann zum Sensor 201 fließt. Zu diesem Zweck werden die einzelnen Reihen X1 bis X15 und Spalten Y1 bis Y8 sequentiell nacheinander auf den Sensor 201 geschaltet. Die Positionen werden durch ein Scannen von Kapazitätsänderungen auf der Matrix mit Spalten und Reihen erfasst.
Berührt ein Benutzer das Berührungsfeld mit zwei Fingern gleichzeitig ergeben sich unterschiedliche Kombinationen von Spalten und Reihen, die nicht alle einem tatsächlichen Berührungspunkt entsprechen. Berührt ein Benutzer beispielsweise das Berührungsfeld an den Punkten A1 mit den Koordinaten X4 und Y2 und den Koordinaten X7 und Y5, ergeben sich aufgrund des sequentiellen Scanvorgangs der Reihen und Spalten aus den
unterschiedlichen Kombinationen dieser Koordinaten vier mögliche Berührungspunkte D1 und D2. Von diesen Berührungspunkten entsprechen jedoch nur die Berührungspunkte D1 der tatsächlichen Position der Berührung A1. Die beiden anderen Punkte D2 werden als sogenannte Geisterpunkte, auch Ghost Points genannt, bezeichnet. Die Erfassung von mehreren Berührungspunkten kann daher nicht eindeutig zugeordnet werden. Daher ist diese Form des Berührungsfeldes auf die Erfassung einer einzelnen Berührung beschränkt. Fig. 3 zeigt eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Berührungsfeldes 300. Das Berührungsfeld 300 umfasst eine Anzahl von Spalten X1 bis X15 und eine Anzahl von Reihen Y1 bis Y8. Die Erfassung einer Berührung erfolgt über einen Messsensor 301 der einen Strom oder eine Kapazitätsveränderung bei einer Berührung des Berührungsfeldes misst. Weiter umfasst das Berührungsfeld 300 einen ersten Multiplexer 303 und einen zweiten Multiplexer 305. Der erste Multiplexer 303 wird von dem Mikrokontroller 307 derart gesteuert, dass der Multiplexer 303 je nach Ansteuerung eine bestimmte Spalte X1 , ... X15 auf den Ausgang 309 des Multiplexers 303 legt. Der zweite Multiplexer 305 wird von dem Mikrokontroller 307 derart gesteuert, dass der Multiplexer 305 je nach Ansteuerung eine bestimmte Reihe Y1 , ..., Y8 auf den Ausgang 31 1 des Multiplexers 305 legt. Die beiden Ausgänge der Multiplexer sind dauerhaft mit einem gemeinsamen Signalknoten 313 verbunden. Dadurch können sich die Stromsignale der angesteuerten Reihe und der angesteuerten Spalte an diesem Punkt addieren.
Fig. 4 zeigt eine schematische Darstellung eines Stromverlaufs bei Berührung durch einen Benutzer. Berührt ein Benutzer 401 einen Berührungspunkt 403 auf einer Scheibe 405 des Berührungsfeldes 300, fließt ein Strom entlang der gestrichelt gezeigten Linie, wenn der Multiplexer 303 diejenige Spalte auswählt auf der der Berührungspunkt 403 liegt.
Der Sensor 301 misst in diesem Fall den im unteren Teil der Fig. 4 gezeigten Stromverlauf C in Abhängigkeit der Zeit t. Der Verlauf weist eine Spitze 407 auf, die eine bestimmte
Maximalamplitude aufweist. Die Amplitude und der Verlauf des Stromes hängen von unterschiedlichen Faktoren ab, wie beispielsweise einer Sensitivität des Messsensors 301 , einer Dicke der Glas-oder
Plastikscheibe und einer Struktur und Anordnung der berührungssensitiven Bereiche.
Fig. 5 zeigt eine schematische Darstellung des Berührungsfeldes 300 mit
berührungssensitiven Elementen 501 und 503. Die berührungssensitiven Elemente 501 sind derart miteinander verbunden, dass diese die Reihen Y1 , ..., Y8 bilden, während die berührungssensitiven Elemente 503 derart miteinander verbunden sind, dass diese die Spalten X1 , ..., X15 bilden. Durch die in Matrixform angeordneten berührungssensitiven und entsprechend verschalteten Elemente 501 und 503 ist es möglich, eine Berührung sowohl in X-Richtung als auch in Y-Richtung aufzulösen. Ein Berührungspunkt 403 sollte daher sowohl ein berührungssensitives Element der X-Richtung als auch ein berührungssensitives
Element der Y-Richtung abdecken. Daher sollten die berührungssensitiven Elemente 501 und 503 entsprechend klein gestaltet sein. Die berührungssensitiven Bereiche können beispielsweise leitende Flächen sein, die durch ein durchsichtiges leitendes Material wie beispielsweise Indium-zinn-Oxid (ITO) oder Graphen gebildet sind.
Fig. 6 zeigt eine weitere schematische Darstellung eines Stromverlaufs bei Berührung durch einen Benutzer. In der Fig. 6 ist der in Fig. 4 gezeigte Stromverlauf bei der Messung einer Spalte (links) dem Stromverlauf bei der Messung einer Reihe gegenübergestellt. Bei der Messung eine Reihe erfolgt der Stromfluss durch den zweiten Multiplexer 305.
Fig. 7 zeigt eine schematische Darstellung der Ströme bei gleichzeitiger Schaltung einer Reihe und einer Spalte des Berührungspunktes. Wird der Multiplexer 303 auf die Spalte X4 des Berührungspunktes 403 gestellt und der Multiplexer 305 auf die Reihe Y2 des
Berührungspunktes 403 gestellt, addieren sich die beiden gestrichelt gezeigten Strompfade an dem Signalknoten 313 so, dass von dem Messsensor 301 ein höherer Strom gemessen wird. Insgesamt addieren sich die Stromspitzen 407 und 409 zu einer Gesamtstromspitze 41 1 . Mithilfe dieses Effektes können Geisterpunkte von tatsächlichen Berührungspunkten unterschieden werden.
Fig. 8 zeigt eine schematische Darstellung der Vorgehensweise zum Bestimmen von Berührungspunkten bei einer Mehrfachberührung des Berührungsfeldes 300. Zunächst werden in einem ersten Schritt sequentiell alle Spalten X1 , ..., X15 des Berührungsfeld 300 von dem Multiplexer 303 auf den Ausgang 309 gelegt, auch serieller Scan, oder Single bzw. Seif Capacitance Touch Control genannt. Bei der Berührung an den gezeigten Punkten A kommt es in der Spalte X4 und X7 zu einem Signal. Danach werden in einem zweiten Schritt sequentiell alle Reihen Y1 , ..., Y8 des Berührungsfeldes 300 von dem Multiplexer 305 auf den Ausgang 31 1 gelegt. Bei der Berührung an den gezeigten Punkten A kommt es in der Reihe Y2 und Y5 zu einem Signal.
Nach diesen beiden Schritten kann bei der Mehrfachberührung jedoch noch nicht genau bestimmt werden, welche der Kombinationen aus den bestimmten X- und Y-Werten einem tatsächlichen Berührungspunkt entspricht.
Fig. 9 zeigt eine Darstellung von möglichen Berührungspunkten D1 und D2. Anhand der oben beschriebenen Schritte ist eine Berührung an den Positionen D1 und D2 möglich. Allerdings entsprechen in diesem Fall lediglich die beiden Punkte D1 den tatsächlichen Berührungspunkten A1. Daher ist nach den ersten beiden Schritten noch keine eindeutige Zuordnung der gemessenen Koordinaten zu tatsächlichen Berührungspunkten möglich.
Daher wird in einem nächsten Schritt der oben beschriebene Effekt der Signalerhöhung an einem Signalknoten 313 ausgenutzt, mit dem die beiden Multiplexer 303 und 305 verbunden sind.
Fig. 10 zeigt eine schematische Darstellung der weiteren Vorgehensweise zum Bestimmen von Berührungspunkten bei einer Mehrfachberührung des Berührungsfeldes 300. In einem dritten Schritt werden durch die Multiplexer 303 und 305 für alle möglichen, zuvor bestimmten Koordinatenpaare gleichzeitig und parallel die jeweilige Reihe und die jeweilige Spalte auf die Ausgänge 309 und 31 1 gelegt, so dass sich deren Signale an dem
Signalknoten 313 addieren (paralleler Scan). In diesem Fall sind das die Koordinatenpaare (X4, Y2), (X7, Y2), (X4, Y5), (X7, Y5). Handelt es sich bei der Kombination um einen tatsächlichen Berührungspunkt A, wie beispielsweise bei den Koordinatenpaaren (X4, Y2) und (X7, Y5), so ergibt sich durch die Addition der Ströme an dieser Position eine Stromspitze 41 1 mit einer hohen Amplitude, da der Strompfad sowohl einer Reihe als auch einer Spalte gebildet wird. Handelt es sich hingegen um keinen Berührungspunkt, wie beispielsweise bei den Koordinatenpaaren (X7, Y2) und (X4, Y5), so ergibt sich lediglich eine Stromspitze 409 mit einer niedrigen Amplitude, da der Strompfad lediglich von einer Reihe oder einer Spalte gebildet wird.
Anhand der gemessenen Amplitude können dann aus der begrenzten Anzahl möglicher Berührungspunkte diejenigen Punkte ausgewählt werden, die den tatsächlichen
Berührungspositionen entsprechen. Dies wird durch die Signaladdition der Signale an den Multiplexerausgängen 309 und 31 1 an dem Signalknoten 313 erreicht. Dabei kommt es nicht auf die gemessenen Absolutwerte an, sondern die tatsächlichen Berührungspunkte können alleine schon durch das Vorliegen einer höheren Stromspitze gegenüber einer anderen möglichen Koordinatenkombination bestimmt werden.
Dadurch wird der Vorteil erreicht, dass nicht alle einzelnen Punktepaare des
Berührungsfeldes nach einer Berührung gescannt werden müssen, sondern zunächst ein sequentieller Scan durchgeführt werden kann, der wenige Koordinatenpaarkombinationen liefert, die dann in einem weiteren Schritt mit einem parallelen Scan überprüft werden.
Dadurch vereinfacht sich das Verfahren einer Erfassung einer Mehrfachberührung des Berührungsfeldes erheblich, so dass insgesamt weniger Rechenleistung erforderlich ist.
Fig. 1 1 zeigt eine schematische Übersicht des berührungsempfindlichen Berührungsfeld und eines Schaltplans.
Alle in den Figuren gezeigten und in der Beschreibung erläuterten Einzelmerkmale können in beliebiger sinnvoller Art und Weise miteinander kombiniert werden, um gleichzeitig deren vorteilhafte Wirkungen zu erzielen.
BEZUGSZEICHENLISTE 00 Haushaltsgerät
103 Obere Tür
105 Untere Tür
107 Berührungsfeld
200 Berührungsfeld
201 Messsensor
300 Berührungsfeld
301 Messsensor/Signaldetektor
303 Multiplexer
305 Multiplexer
307 Mikrokontroller
309 Multiplexerausgang
31 1 Multiplexerausgang
313 Signalknoten
401 Benutzer
403 Berührungspunkt
405 Scheibe
407 Stromspitze
409 Stromspitze
41 1 Stromspitze
501 berührungssensitives Element
503 berührungssensitives Element

Claims

Patentansprüche
Berührungsfeld (300), insbesondere für ein Haushaltsgerät (100), zum elektrischen Erfassen einer Berührung (300) mit:
- einer Mehrzahl von berührungssensitiven Elementen (501 , 503), die in Reihen (Y1 , ...,Y8) und Spalten (X1 , ..., X15) einer Matrix angeordnet sind;
- einem ersten Multiplexer (303), der elektrische Ausgänge der Spalten (X1 , ..., X15) mit einem ersten Multiplexerausgang (309) verbindet;
- einem zweiten Multiplexer (305), der elektrische Ausgänge der Reihen (Y1 , ..., Y8) mit einem zweiten Multiplexerausgang (301 ) verbindet, wobei der erste
Multiplexerausgang (309) und der zweite Multiplexerausgang (31 1 ) an einem gemeinsamen Signalknoten (313) verbunden sind; und
- einem Signaldetektor (301 ) zum Detektieren einer Signalamplitude an dem
Signalknoten (313), wobei der Signaldetektor (301 ) ausgebildet ist, einen
Berührungspunkt des elektrischen Berührungsfeldes anhand der Signalamplitude zu erkennen.
Berührungsfeld (300) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der
Signaldetektor (301 ) ausgebildet ist, ein Stromsignal zu detektieren.
Berührungsfeld (300) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Signaldetektor (301 ) ausgebildet ist, die Signalamplitude mit einem Referenzwert zu vergleichen.
Berührungsfeld (300) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der
Signaldetektor (301 ) ausgebildet ist, den Referenzwert von der Signalamplitude zu subtrahieren.
Berührungsfeld (300) nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Referenzwert durch ein Stromsignal bei Berührung an dem ersten
Multiplexerausgang (309) oder dem zweiten Multiplexerausgang (31 1 ) gebildet wird.
Berührungsfeld (300) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Signaldetektor (301 ) einen Analog-Digital-Umwandler zum Umwandeln der gemessenen Signalamplitude in einen digitalen Wert umfasst.
7. Berührungsfeld (300) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Signaldetektor (301 ) einen Operationsverstärker umfasst.
8. Berührungsfeld (300) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass der Signaldetektor (301 ) einen Shunt-Widerstand umfasst.
9. Berührungsfeld (300) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass das Berührungsfeld einen Mikrocontroller (307) zum Steuern des ersten Multiplexers (303) und des zweiten Multiplexers (305) umfasst.
Berührungsfeld (300) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Multiplexer (303) ausgebildet ist, die Spalten (X1 , ... X15) sequentiell mit dem ersten Multiplexerausgang (309) zu verbinden.
Berührungsfeld (300) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Multiplexer (305) ausgebildet ist, die Reihen (Y1 , .. Y8) sequentiell mit dem zweiten Multiplexerausgang (31 1 ) zu verbinden.
Berührungsfeld (300) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die berührungssensitiven Elemente (501 , 503) elektrisch leitende Bereiche auf dem elektrischen Berührungsfeld sind.
Berührungsfeld (300) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die berührungsempfindlichen Bereiche (501 , 503) eine Graphen-Schicht umfassen.
Anzeige zum optischen Anzeigen einer Information mit einem Berührungsfeld (300) nach einem der Ansprüche 1 bis 13. 15. Haushaltsgerät (100) mit einem Berührungsfeld (300) nach einem der Ansprüche 1 bis 13 oder mit einer Anzeige nach Anspruch 14.
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