WO2016071114A1 - Bedienvorrichtung und bedienverfahren - Google Patents

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WO2016071114A1
WO2016071114A1 PCT/EP2015/074411 EP2015074411W WO2016071114A1 WO 2016071114 A1 WO2016071114 A1 WO 2016071114A1 EP 2015074411 W EP2015074411 W EP 2015074411W WO 2016071114 A1 WO2016071114 A1 WO 2016071114A1
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sensor
sensor device
line
angle
charge distribution
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PCT/EP2015/074411
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Dirk Beilker
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Aumovio Germany GmbH
Original Assignee
Continental Automotive Technologies GmbH
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Publication date
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    • H03K17/94—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the way in which the control signals are generated
    • H03K17/96—Touch switches
    • H03K17/962—Capacitive touch switches
    • H03K17/9622—Capacitive touch switches using a plurality of detectors, e.g. keyboard
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    • H03K2217/94036—Multiple detection, i.e. where different switching signals are generated after operation of the user is detected at different time instants at different locations during the actuation movement by two or more sensors of the same or different kinds
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    • H03K2217/96—Touch switches
    • H03K2217/96066—Thumbwheel, potentiometer, scrollbar or slider simulation by touch switch

Definitions

  • the invention relates to the technical field of vehicle technology.
  • the invention relates to an operating device, a vehicle with an operating device and a method for operating.
  • potentiometers tap changers, incremental encoders, or key assemblies are used as controls for electrical variable setters.
  • capacitive sensors with appropriate evaluation electronics, touchlists, touchwheels and touchpads have evolved from them.
  • Appropriate controls based on optical sensors are also common.
  • an operating device a vehicle having an operating device, and a method of operating are provided.
  • the subject of the invention is indicated by the features of the independent claims. Further embodiments of the invention will become apparent from the dependent claims and the following description.
  • an operating device which has a first sensor device, a second sensor device and an evaluation device.
  • the first sensor device and the second sensor device each have a surface.
  • the sensor devices are formed as a plate or bent plate made of conductive material.
  • the first sensor device and the second sensor device can be combined as a first sensor group.
  • the first sensor device and the second sensor device are arranged along an imaginary first line at a predeterminable distance, so that the surfaces of the sensor devices complement one another to form an interrupted circumferential surface of the first line.
  • the surfaces of the sensor device have a normal vector, which is aligned perpendicular to the course of the first line.
  • the surfaces complement each other to a total area with gaps. The gaps are provided to separate charges on the different sensor devices.
  • the first sensor device and the second sensor device are set up to pass on an electrical charge distribution as a function of the distance from a first object, which is moved substantially along the first line, to the evaluation device.
  • the evaluation device is set up, depending on the charge distribution, to determine a first angle of a point on a first circular arc such that the first line is a chord of the first circular arc.
  • the particular first angle may be to another component in the form of an analog voltage value which depends on the angle, or in the form of a corresponding digital value.
  • a vector observation may be used. The tip of the vector under consideration may essentially follow the arc of a circle.
  • the course of the amounts may play a subordinate role.
  • the fact that the tips of the vectors lie exactly on the circular arc may play a minor role.
  • it may be "extrapolated" to the circular bottom, ie, should a tip not lie on the circular arc, it is ideally assumed to lie on the arc of a circle temporal course of a fixed point on the turntable.
  • the sensor devices can be triangular in shape and engage with one another without touching each other.
  • the sensor means may be arranged in a herringbone pattern.
  • a vehicle and / or a dashboard is provided with an operating device according to the invention.
  • an operating method comprises detecting movement of a first object substantially along a first line.
  • a first sensor device and a second sensor device are arranged at a predeterminable distance, so that the surfaces of the sensor devices complement one another to form an interrupted outer surface of the first line.
  • the sensor devices have correspondingly shaped surfaces. Moving and / or approaching the first object to the sensor devices may essentially change and / or adjust a charge distribution on the sensor devices.
  • the method comprises passing on this electrical charge distribution and / or relaying the change in the charge distribution of the first sensor device and the second sensor device to an evaluation device, the charge distribution or the change of the charge distribution depending on the distance of the first sensor device and the second sensor device from the first object.
  • the evaluation device may determine the state of charge of the sensor devices.
  • the determined angle can be passed on for further processing. Instead of or in addition to determining a point on a circular arc and vectors can be determined, which are assigned to the individual sensor devices.
  • a program element which, when executed on a processor, instructs the processor to carry out the method of the invention.
  • the evaluation device may have such a processor.
  • a computer-readable medium is stored upon which is stored a program element that, when executed on a processor, directs the processor to perform the inventive method.
  • the described line, the chord, the vectors and / or the arc may be auxiliary quantities which are assumed to be the basis for the determination of the angle and have essentially no direct physical correspondence.
  • the Auxiliary quantities serve essentially the technical implementation of the method of determining the circular motion.
  • the line may be straight or curved and defined by the ends of the sensor devices, for example by their outer corners or edges.
  • the distances of the object to the sensor devices can be determined by measuring the charge distribution in the sensor devices. Converting the distances of the object relative to the sensor devices into a circular arc may allow a substantially linear movement that occurs along the sensor surfaces to be converted into a circular motion. In this way, a rotation angle, a proportional size part and / or a relative size may be determined, which may correspond to the position of the object to the linear sensor. It may be possible to model the behavior of a rotary encoder by determining appropriate quantities, but this is realized essentially without moving components. A linear motion may be converted into a motion on a plane, the magnitude of the charge and / or charge distribution being converted into a deflection perpendicular to the linear motion.
  • the vehicle is, for example, a
  • a motor vehicle such as a car, bus or truck, or even a rail vehicle, a ship, an aircraft, such as a helicopter or airplane, or, for example, a bicycle.
  • the operating device further comprises at least a third sensor device.
  • the at least one third sensor device is arranged along the first line in a predeterminable intermediate distance between the first sensor device and the second sensor device, so that the surfaces of the sensor devices complement one another to an interrupted lateral surface of the line. In other words, an interrupted circumferential surface is formed on the line.
  • the at least a third Sensor device is set up to pass on an electrical charge distribution as a function of the distance from the object moved parallel to the first line to the evaluation device.
  • the evaluation device is further set up to determine an orthogonal component of the angle of the point on the first circular arc as a function of the charge distribution of the at least one third sensor device.
  • the orthogonal component may also be referred to as a deflection from linear motion.
  • Determining an orthogonal component may allow the point on the arc to be determined.
  • Sensor device may increase the resolution of the angle determination.
  • an operating device which has a fourth sensor device and a fifth sensor device.
  • the fourth sensor device and the fifth sensor device can be regarded as a second sensor group and thus form a logical unit.
  • the fourth sensor device and the fifth sensor device are arranged along a second line substantially symmetrical to the first line.
  • the first sensor group and the second sensor group may thus be arranged substantially parallel.
  • the first sensor group and the second sensor group may be arranged essentially "back-to-back.”
  • the sensor groups may be referred to as sliders.
  • the two sensor groups are of essentially the same design and lie anti-parallel, point-symmetrical, rotationally symmetric, and / or axisymmetric, for example "back to back".
  • Such an axis of symmetry for the axis symmetry, for the point symmetry or for the rotational symmetry can be used as the origin for the Auxiliary size of the vectors are considered or as a circle center of the nachzurelienden circular arc.
  • the fourth sensor means and the fifth sensor means are arranged to give an electric charge distribution in Ab ⁇ dependence on the distance from a moving parallel to the second line the second object to the evaluation on.
  • the second object may be moved to the substantially ent ⁇ opposite direction of the first object.
  • the evaluation device is set up in dependence on the charge distribution to determine an angle of a point on a second circular arc such that the second line is a chord of the second circular arc.
  • the first circular arc and the second circular arc may be considered to be substantially symmetrical to each other.
  • the first line and the second line may also be a common line in one example.
  • the evaluation device is further configured to combine the first angle of the point on the first circular arc and the second angle on the second circular arc into a total angle of a rotary movement.
  • the operating device has a housing device that is set up, a direction of movement of the first object and / or the pretend second object and / or ensure a minimum distance between an object and a sensor device.
  • the housing device likes between the
  • the housing device can produce a pleasant feeling.
  • the housing means may include the sensor means, but may also be disposed between the sensor means.
  • the housing device may have an angular, a rounded and / or an oval shape.
  • the housing device can also have a lighting device and / or a shielding device.
  • the illumination device for example a lamp and / or a light guide, can enable the recognition of the operating device in the dark.
  • the shielding device may substantially permanently electrically shield the two sensor groups against each other, so that the sensor groups essentially do not influence one another.
  • the evaluation device is set up alternately to evaluate the first sensor group comprising the first, second and / or third sensor device and the second sensor group comprising the fourth, fifth and / or sixth sensor device.
  • the analysis can be changed by periodically activating and deactivating the corresponding sensor group. For example, switching between the sensor groups can be done in a rhythm of 10 ms.
  • the alternating evaluation can also reduce the mutual influence of the sensor groups. For example, to deactivate a sensor group, the corresponding sensor group after Ground to be switched.
  • the first object and / or the second object may be a finger that is moved to operate the operating device along the first and / or second sensor device.
  • the operating device may be designed so that it can be easily operated with your thumb and forefinger. While the sensors of one of the two sensor groups are read out, the sensors of the other sensor group are switched to a defined potential, for example to ground, GND, etc, in order to shield the fingers from each other.
  • FIG. 1 shows a detail of a dashboard with an operating device according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 shows a phase of a clockwise rotation according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 shows a phase of left turn according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • 4 shows the schematic structure of an operating device according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 shows a block diagram of sensor devices with an evaluation device according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • Fig. 6 shows various contours of a housing device according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 shows a flowchart for an operating method according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 shows a section of a dashboard 101 or a front panel 101 with an operating device 100.
  • the operating device is designed in the form of a coin and arranged at right angles to the dashboard 101.
  • the operating device protrudes from the dashboard 101, so that it can easily be touched on both sides with two fingers 201, 202, for example thumb 201 and index finger 202.
  • the operating device 100 is shaped so that an opposite or antiparallel movement can be performed with the two fingers 201, 202.
  • two sensor groups are arranged "back to back" in the interior of the operating device 100.
  • FIGS. 2 and 3 Two different phases of the sequence of the anti-parallel movement 203, 204, 303, 304 are shown in FIGS. 2 and 3.
  • Fig. 2 is a clockwise or clockwise rotation
  • Fig. 3 is a left-hand rotation or a counter-clockwise rotation shown.
  • a virtual right turn or a virtual left turn is meant, since in fact a corresponding linear movement is performed.
  • a clockwise rotation for example, an increase of a value to be set can be achieved, while with a counterclockwise rotation, a reduction of a speaking value can be achieved.
  • the meaning of the corresponding movement can be freely determined.
  • a value that can be set by means of the operating device is, for example, a volume value of a car radio, a temperature value for an air conditioning system or a selection position for a board computer.
  • the movements 203, 204, 205, 206 are linear movements.
  • FIG. 4 shows an operating device 100 with two sensor groups 403, 404.
  • the associated evaluation device is not shown in Fig. 4.
  • Each sensor group has three sensors 1, 2, 3, 4, 5, 6, three sensor devices 1, 2, 3, 4, 5, 6 or three sensor fields 1, 2, 3, 4, 5, 6, wherein the Both sensor groups 403, 404 are arranged "back to back.”
  • the sensor groups may be sliders, Essentially, the sensors 1, 2, 3, 4, 5, 6 are electrically conductive platelets whose shape is in the Is substantially adapted to the shape of the housing means 7 or the sensor housing 7 which surrounds the sensors 1, 2, 3, 4, 5, 6.
  • the housing means 7 substantially closes the gaps 406, 406 ', 407, 407
  • the distances 406, 406 ', 407, 407' or gaps 406, 406 ', 407, 407' prevent a reciprocal exchange of charge between the sensors
  • the amounts of the distances are substantially the same, so that the sensor devices are arranged equidistantly
  • the shape of the individual sensors 1, 2, 3, 4, 5, 6 can be varied, such as quadrangular, triangular, jagged interlocking, herringbone interlocking, circular and / or diamond-shaped.
  • the shape of the individual sensor devices 1, 2, 3, 4, 5, 6 is essentially of importance for the physical shaping of the operating device. To a lesser extent, the shape of the individual sensor devices 1, 2, 3, 4, 5, 6 are used to adapt and optimize the linearity of the sensor groups 403, 404.
  • the number of sensors 1, 2, 3, 4, 5, 6 of a capacitive sensor group 403, 404 or a capacitive slider 403, 404 is greater than one.
  • the position of an object, in particular a finger, on or at a capacitive sensor groups 403, 404 can be determined by means of various calculation methods, such as e.g. Evaluate center of gravity calculation, averaging, vector calculation, tabular calculation, etc. When calculating the center of gravity, an increased effort may be necessary because the endpoints have to be treated separately.
  • both absolute values for example as a potentiometer function
  • increments can be generated, for example as an incremental encoder function.
  • the sensor devices 1, 2, 3, 4, 5, 6 are arranged substantially along the imaginary lines 408, 408 ', so that the surfaces 409, 409', 410, 410 ', 411, 411' of the sensor devices 1, 2, 3, 4, 5, 6 essentially form a discontinuous lateral surface along the first line 408 and the second line 408 '.
  • the lines 408, 408 ' may be straight or curved, for example, to emulate an oval shape.
  • the outer end 412 of the first sensor device 1 and the outer end 413 of the second sensor device 2 form the ends of the first line 408.
  • the outer end 412 'of the fourth sensor device 4 and the outer end 413' of the fifth sensor device 5 form the ends of the second line 408 ⁇ .
  • a virtual circular arc for calculating the angle is formed over these ends, so that the lines 408, 408 'serve as chords of the circular arcs.
  • a quarter circle, semicircle or full circle can be formed.
  • a first reference coordinate system 401 is defined.
  • a second reference coordinate system 402 is defined.
  • a direction + x corresponds to a charge distribution on the first sensor device 1, a direction + y of the charge distribution on the third sensor device 3 and a direction -x of the charge distribution on the second sensor device 2.
  • the direction + y is orthogonal to the directions + x and -x assumed.
  • the x direction may correspond to a cos value (cosine) of a circular arc while the y direction may correspond to a sin value (sine) of a circular arc.
  • the second reference coordinate system 402 corresponds to a
  • the direction -y is orthogonal to the directions + x ⁇ and -x ⁇ adopted.
  • the angular position can be easily calculated when using the virtual circle calculation by means of the evaluation of the "anti-parallel" sensor groups 403, 404.
  • the circular calculation can be carried out, for example, by means of a vector calculation or vector decomposition.
  • the calculation of the circular movement of an operating device may comprise the following steps.
  • two sensors 1, 2, 4, 5, for example offers a predetermined angular distance of 90 °.
  • other angular distances of angles smaller than 90 ° are arbitrary and not bound to the actual position of the sensors.
  • the charge on the at least two sensors belonging to one sensor group 403, 404 may be understood as the respective proportion of two vectors arranged at 90 ° to one another.
  • ADC Analog Digital Converter
  • S1 denotes the sensor 1
  • S2 the sensor 2
  • S3 the sensor 3
  • S4 the sensor 4.
  • the sensor number may correspond to the reference numeral used in FIG. 4 of the associated sensor device 1, 2, 3, 4, 5, 6.
  • the at least two sensors 4, 5 of the second sensor group 404 are to be considered.
  • the analog value ADC_S4 of sensor 4 is forwarded to an evaluation device 500 and a vector with the amount
  • This value ADC_S4 may correspond, according to its magnitude, to the deflection with respect to the line 408 'or the line 408', which is assumed to be 0 °.
  • the analog value ADC_S5 of sensor 5 is assigned to a vector with the amount ADC_S5 and a predetermined angle of 0 ° and thus corresponds to a component along a line 408 ⁇ or line 408 ⁇ . From both vectors, in particular from the vector values and the vector orientations, a sum vector for the second sensor group 404 is calculated.
  • the angle of the sum vector is 0 °.
  • the same analog values can result if an object or finger is located approximately in the middle of the sensors 4 and 5 and therefore in both Sensors 4, 5 generates the substantially same charge distribution.
  • the first sensor group 403 has at least the two sensors 1 and 2.
  • the analog value ADC_S1 of sensor 1 is assigned to a vector with the amount ADC_S1 and a predetermined angle of 0 ° relative to the line 408.
  • the analog value ADC_S2 of sensor 2 is assigned to a vector with the amount ADC_S2 and a predetermined angle of 90 ° relative to the line 408. From both vectors of the sensors 1, 2 of the first sensor group 403, a sum vector for the first sensor group 403 is calculated.
  • the angle of the sum vector for the first sensor group 403 is 0 ° with respect to the line 408.
  • an analog-to-digital conversion may take place in the evaluation device, so that only the digital representations of the analog values are used in the evaluation device.
  • another angle distribution and / or resolution may be achieved.
  • the nature of the sensor groups 403, 404 may be substantially equal and / or symmetrical.
  • the angle value 180 ° for the measured value ADC_S4 of the sensor 4 the angle value 90 ° for the measured value ADC_S6 of the sensor 6 and the angle value 0 ° for the measured value ADC_S5 of the sensor 5 of the second sensor group 404 are selected.
  • the angle value 0 ° is selected for the measured value ADC_S1 of the sensor 1, 90 ° for the measured value ADC_S3 of the sensor 3, and 180 ° for the measured value ADC_S2 of the second sensor of the first sensor group 403.
  • angular distances so that per sensor group 403, 404 results in a total angle of less than 180 °, are arbitrary and not tied to the actual position of the sensors. However, the angle values are permanently assigned to a sensor.
  • a total of two sum vectors can be formed corresponding to the variant with two sensors each consisting of three vectors.
  • the sum vector corresponding to the object distances is between 0 ° and 180 °, so that a total angle between 0 ° and 360 ° can be determined.
  • the percentages in the table are examples. For the angle consideration it depends on the ratios of the measured values to each other. The absolute measurements only change the magnitude of the vector, not the angle.
  • the total angle can be mapped by a factor to any angular position. Consequently, the resolution of the operating device 100 can be adjusted by selecting the predetermined assigned angle values to the sensors and / or an imaging factor.
  • a 3x3 selection matrix can assign a total angle value of 0 ° to column 1 and row 1 of the selection matrix and a total angle of 360 ° to column 3 and row 3 of the selection matrix.
  • the operating device 100 can be arranged directly on a dashboard 101 or on the electrical device 101 that is to be operated.
  • the operating device 100 is designed as a stationary operating element 100 or rigid component 100.
  • the sensor devices 1, 2, 3, 4, 5, 6 are designed as capacitive sensors.
  • a capacitive sensor 1, 2, 3, 4, 5, 6 is essentially an electrically conductive surface, on which a function of a distance of an object 201, 203 a
  • the values can be absolute values or relative values. An absolute value may correspond to an angular position while a relative value may correspond to an angular change.
  • a microcontroller 501, a processor 501 or an evaluation IC 501 for capacitive sensors the values can be electronically recorded and / or further processed.
  • sensor groups 403, 404 of the sensors are formed along a line 408, 408 '.
  • a first sensor group 403 detects the sensor devices 1, 2, 3 and a second sensor group 404 the sensor devices 4, 5, 6.
  • the two sensor groups 403, 404 are detected alternately. While one sensor group 403, 404 is detected, the other sensor group 403, 404 is connected to ground, ground, or GND so that thumb 201 and index finger 202 are shielded against each other while measuring the charge states.
  • this shield can also be realized by an additional ground plane, which is arranged between the sensor surfaces 409, 409 ⁇ , 410, 410 ⁇ , 411, 411 ⁇ .
  • Measured values are determined for the charge distributions on the sensor devices detected by the evaluation device 500.
  • different measured values result on the sensor devices, which are to be converted into a position of the object, for example into a finger position.
  • positions are determined on a circular arc.
  • For converting the measured values into a concrete one Finger position are the measured values of the individual sensors 1, 2, 3, 4, 5, 6 considered as vectors.
  • the vectors are related to a coordinate system 401, 402 of the corresponding sensor group 403, 404.
  • the sensor devices 1 and 2 or the sensor devices 4 and 6 are considered, which lie at the ends of the lines 408 and 408, respectively.
  • the vectors of the outer sensor devices 1, 2, 4, 5 are assumed to be opposite. This may mean that, for example, with respect to the coordinate system 401, the first sensor device 1 is regarded as the outermost point in the direction + x, while the second sensor device 2 is considered as the outermost point in the -x direction.
  • the separation between "+ x" and "- x" direction represents the third sensor device 3, which is arranged between the two sensor devices 1, 2.
  • This intermediate sensor device 3 essentially also determines the position of the orthogonal y-axis.
  • the fourth sensor device 4 may be regarded as the outermost point in the -x direction, while the fifth sensor device 5 is taken to be the extreme point in the + x direction.
  • the separation between "- ⁇ " and "+ ⁇ " direction represents the sixth sensor device 6, which is arranged between the two sensor devices 4, 5.
  • This intermediate sensor device 6 essentially also determines the position of the orthogonal axis y.
  • vectors which are determined from measured values of the sensor devices 3 and 6 are orthogonal to vectors which are determined from measured values of the sensor devices 1 and 2 or 4 and 5.
  • the opposite vector may be expressed by the sign of the associated coordinate axis.
  • measured values of the sensor devices which are arranged along a line 408, 408 ', can be converted to a circular arc and thus determine angle values.
  • Understood circular arc The arc may correspond to the course of a simulated by the operating device 100 rotary encoder.
  • the measured values determined from the charge distributions are assigned to vectors and the direction of the vectors is determined from the local position of the respective sensor within the operating device. From the vectors determined, a sum vector is formed and an angle for the position of the object relative to the coordinate system 401, 402 is derived from the sum vector.
  • a sum vector can be determined for a specific position of the object 201, 202 or for a specific finger position. from which the amount and the angle of the position of the object for each sensor group 403, 404 can be calculated. Depending on the perspective, the specific finger position is derived from the sum or difference of these angles.
  • the result ie the finger position
  • the result is independent of the sums of the sum vectors, since essentially only the ratios of the charge ratios of the sensor devices of a sensor group with one another are important.
  • a finger position can also be determined if the effect on the individual sensor devices is reduced, for example by wearing a glove. Namely, the reduction of the effect essentially affects all sensor devices in the same ratio.
  • Independent of Signal strength may be "extrapolated" to a circular arc that corresponds to a knob with the virtual line 408, 408 as a chord and / or as a diameter, depending on in which coordinate system the values are derived.
  • the finger position can also be determined by means of a center of gravity calculation, wherein interferences of the amplitudes in the measured values, ie. H. of the amounts, weigh more than the vector consideration.
  • Fig. 6 shows possible embodiments of the operating element 100 in a plan view.
  • the control device 100 ⁇ ⁇ shows a rectangular contour.
  • the operating device 100 ⁇ shows a rounded contour.
  • the operating device 100 ⁇ shows an oval contour.
  • the operating device 100 ⁇ shows an oval contour.
  • the operating device 100 ⁇ ⁇ on a light guide 601, with the operating device 100 ⁇ ⁇ can be illuminated. Due to the parallel arrangement of the sensor groups 403 and 404, operating device 100 ⁇ ⁇ can be provided with the light guide in order to illuminate it.
  • the light guide is arranged between the sensor groups 403, 404, which are not shown in Fig. 6.
  • the operating device 100 ⁇ is an operating device in which the housing device 7 ⁇ ⁇ ⁇ between the sensor groups 1 ⁇ ⁇ ⁇ , 2 ⁇ , 3 ⁇ and 4 ⁇ ⁇ ⁇ , 5 ⁇ , 6 ⁇ is arranged.
  • a positioning of the sensor devices 1 '' is ⁇ , 2 ⁇ , 3 ⁇ , 4 ⁇ , 5 ⁇ , 6 ⁇ on the front panel 101 left and right of the housing device 7 ⁇ ⁇ ⁇ or around the housing device 7 ⁇ ⁇ ⁇ around possible.
  • the sensor devices do not have to be in the housing device 7 ⁇ ⁇ ⁇ are introduced, however, in this case both the housing device 7 ⁇ ⁇ ⁇ and front panel 101 with thumb 201 and index finger 202 must be touched.
  • the operating device 100 is disk-shaped and oriented vertically to a reference plane, for example, to a bezel 101 or to a dashboard 101.
  • the operating device in particular the housing device 7, allows linear and vertical guidance of the thumb and forefinger along the sensor devices.
  • the distance between jacket surface 409, 410, 403 and surface 414 or between jacket surface 409 ', 410', 411 'and surface 414' is correspondingly small in order to still produce sufficient charge changes in the sensor devices.
  • the arrangement of the sensor devices along a line enables the detection of a linear movement.
  • the number of sensor devices 1, 2, 3, 4, 5, 6 within the operating element 100 or the operating device 100 is selected such that a good vector generation becomes possible and thus the measured values can be regarded as vectors.
  • the operating feeling of a turntable can be generated without the use of movable components.
  • the height of the operating device essentially corresponds to the nail length of the thumb.
  • the operating device can be used in building technology, for example, as a light dimmer and also in mining with its high demands on explosion protection. It is also suitable for use in so-called.
  • White goods so for example for a stove, washing machine or dryer.
  • the operating device 100 is wear-free and, in one embodiment, can be made watertight and / or gas-tight in order to ensure a high IP (International Protection) degree of protection. It can also be operated with gloves.
  • IP International Protection
  • the type of protection indicates the suitability of electrical equipment, such as devices, luminaires and installation material, for various environmental conditions, in addition to the protection of people against potential hazards during their use.
  • the types of protection are regulated, for example, in the standards DIN EN 60529 (VDE 0470-1): 2014-09 Degrees of protection by housing (IP code).
  • the operating device 100 is gap-free and allows the development of a control panel from a harmonic combination of capacitive keys and capacitive pseudo turntables.
  • FIG. 7 shows a flow chart for a method for operating and, in particular, for evaluating the states of charge of the sensor devices 1, 2, 3, 4, 5, 6.
  • step S701 the movement of a first object along a first line is detected, wherein along the first line a first sensor device and a second sensor device are arranged at a predeterminable distance, so that the surfaces of the sensor devices complement one another to an interrupted circumferential surface of the first line.
  • the movement is detected for example by a change in charge on the sensor devices.
  • step S702 an electrical charge distribution of the first sensor device (1) and the second sensor device (2) is passed to an evaluation device (500), the charge distribution resulting from the removal of the first sensor device and the second sensor device from the first object.
  • the evaluation device queries the state of charge of the corresponding sensor devices.
  • step S703 a first angle of a point on a first virtual arc as a function of the charge distribution is determined such that the first line is a chord of the first arc is.
  • the specific angle value is passed on in order to allow further processing of the angle value.
  • the circular arc may correspond to the movement of the circumference of a rotary knob, the rotary knob being understood as a rotary knob having a diameter equal to the length of a line 408, 408 ', the length 408, 408' of the operating device 100 or the length 408, 408 ⁇ a sensor group 403, 404 corresponds.
  • “comprising” and “having” does not exclude other elements or steps, and "a” or “an” does not exclude a multitude. It should also be appreciated that features or steps described with reference to any of the above embodiments may also be used in combination with other features or steps of other embodiments described above. Reference signs in the claims are not to be considered as limiting.

Landscapes

  • Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)

Abstract

Es wird eine Bedienvorrichtung ( 100 ) beschrieben, aufweisend eine erste Sensoreinrichtung (1), eine zweite Sensoreinrichtung (2), eine Auswerteeinrichtung (500), wobei die erste Sensoreinrichtung (1) und die zweite Sensoreinrichtung (2) eine Oberfläche (409, 411) aufweisen; und wobei die erste Sensoreinrichtung (1) und die zweite Sensoreinrichtung (2) entlang einer ersten Linie (408) in einem vorgebbaren Abstand angeordnet sind, so dass sich die Oberflächen der Sensoreinrichtungen zu einer unterbrochenen Mantelfläche der ersten Linie (408') ergänzen und wobei die erste Sensoreinrichtung (1) und die zweite Sensoreinrichtung (2) eingerichtet sind, eine elektrische Ladungsverteilung in Abhängigkeit zu der Entfernung von einem entlang der ersten Linie (408) bewegten ersten Objekts (202) an die Auswerteeinrichtung (500) weiterzugeben, um einen Winkel zu bestimmen.

Description

Bezeichnung
Bedienvorrichtung und Bedienverfahren Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft das technische Gebiet der Fahrzeugtechnik. Insbesondere betrifft die Erfindung eine Bedienvorrichtung, ein Fahrzeug mit einer Bedienvorrichtung und ein Verfahren zum Bedienen.
Hintergrund der Erfindung
Üblicherweise werden als Bedienelemente für elektrische Geräte zur Einstellung variabler Werte Potentiometer, Stufenschalter, Inkrementalgeber oder Tastenanordnungen eingesetzt. Durch die Verwendung kapazitiver Sensoren mit entsprechender Auswerteelektronik, haben sich daraus Touchslider, Touchwheels und Touchpads entwickelt. Entsprechende Bedienelemente auf Basis optischer Sensoren sind ebenfalls üblich. Außerdem gibt es aufwendige Lösungen mit Kameras, die gänzlich berührungslos Gesten in der Luft erkennen.
Unter dem Link http://www.ti.com/lit/an/slaa363a/slaa363a.pdf ist ein Applikations-Bericht mit dem Titel„PCB-Based Capacitive Touch Sensing with MSP430", von Texas Instruments, SLAA363A, June 2007, Revised October 2007, Dallas, Texas verfügbar.
In der Norm DIN EN 60529 (VDE 0470-1) :2014-09 „Schutzarten durch Gehäuse" ist die Codierung für IP-Codes geregelt.
Insbesondere mechanische Potentiometer unterliegen bauartbedingt durch Reibung einem hohen Verschleiß. Zusammenfassung der Erfindung
Es mag gewünscht sein, eine effiziente und insbesondere eine verschleißfreie Bedienvorrichtung zu schaffen. Dementsprechend werden eine Bedienvorrichtung, ein Fahrzeug mit einer Bedienvorrichtung und ein Verfahren zum Bedienen bereitgestellt. Der Gegenstand der Erfindung wird von den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche angegeben. Weitere Ausführungsbeispiele der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Patentansprüchen und der folgenden Beschreibung.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird eine Bedienvorrichtung geschaffen, die eine erste Sensoreinrichtung, eine zweite Sensoreinrichtung und eine Auswerteeinrichtung aufweist. Die erste Sensoreinrichtung und die zweite Sensoreinrichtung weisen jeweils eine Oberfläche auf. Beispielsweise sind die Sensoreinrichtungen als Platte oder gebogenen Platte aus leitfähigem Material ausgebildet. Die erste Sensoreinrichtung und die zweite Sensoreinrichtung können als eine erste Sensorgruppe zusam- mengefasst werden. Die erste Sensoreinrichtung und die zweite Sensoreinrichtung sind entlang einer gedachten ersten Linie in einem vorgebbaren Abstand angeordnet, so dass sich die Oberflächen der Sensoreinrichtungen zu einer unterbrochenen Mantelfläche der ersten Linie ergänzen. In anderen Worten weisen die Oberflächen der Sensoreinrichtung einen Normalenvektor auf, der senkrecht zu dem Verlauf der ersten Linie ausgerichtet ist. Die Oberflächen ergänzen sich so zu einer Gesamtfläche mit Lücken. Die Lücken sind vorgesehen, um Ladungen auf den unterschiedlichen Sensoreinrichtungen voneinander zu trennen.
Die erste Sensoreinrichtung und die zweite Sensoreinrichtung sind eingerichtet, eine elektrische Ladungsverteilung in Abhängigkeit zu der Entfernung von einem im Wesentlichen entlang der ersten Linie bewegten ersten Objekts an die Auswerteeinrichtung weiterzugeben. Außerdem ist die Auswerteeinrichtung eingerichtet, in Abhängigkeit von der Ladungsverteilung einen ersten Winkel eines Punktes auf einem ersten Kreisbogen so zu bestimmen, dass die erste Linie eine Sehne des ersten Kreisbogens ist. Der bestimmte erste Winkel kann an eine weitere Komponente in Form eines analogen Spannungswertes, der von dem Winkel abhängt, oder in Form eines entsprechenden Digitalwertes weitergegeben werden. Zur Bestimmung des Winkels mag eine Vektorbetrachtung herangezogen werden. Die Spitze des be- trachteten Vektors mag im Wesentlichen dem Kreisbogen folgen. Da jedoch durch diese Hilfsbetrachtung im Wesentlichen nur die Winkelwerte von Interesse sind, mag der Verlauf der Beträge eine untergeordnete Rolle spielen, insbesondere mag die Tatsache eine untergeordnete Rolle spielen, dass die Spitzen der Vektoren genau auf dem Kreisbogen liegen . In anderen Worten mag zu dem Kreisboden „hochgerechnet" werden, d. h., sollte eine Spitze nicht auf dem Kreisbogen liegen, wird idealisiert angenommen, dass sie auf dem Kreisbogen liegt. Der angenommene Kreisbogen mag dem Verlauf eines durch die Bedienvorrichtung nachgebildeten Drehstellers entsprechen, insbesondere dem zeitlichen Verlauf eines festen Punktes auf dem Drehsteller.
Um einen Kreisbogen aus den gemessenen Ladungsverteilungen bilden zu können, können die Sensoreinrichtungen dreieckförmig ausgebildet sein und ineinander greifen, ohne sich zu berühren. Zum Ineinandergreifen mögen die Sensoreinrichtungen in einem Fischgrätmuster angeordnet sein.
Gemäß einem anderen Aspekt der Erfindung wird ein Fahrzeug und/oder ein Armaturenbrett mit einer erfindungsgemäßen Bedienvorrichtung angegeben.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Bedienverfahren beschrieben. Das Bedienverfahren weist das Erkennen des Bewegens eines ersten Objekts im Wesentlichen entlang einer ersten Linie auf. Entlang der ersten Linie sind eine erste Sensoreinrichtung und eine zweite Sensoreinrichtung in einem vorgebbaren Abstand angeordnet, so dass sich die Oberflächen der Sensoreinrichtungen zu einer unterbrochenen Man- telfläche der ersten Linie ergänzen. Für diese Ergänzung weisen die Sensoreinrichtungen entsprechend geformte Oberflächen auf. Durch das Bewegen und/oder Annähern des ersten Objekts an die Sensoreinrichtungen mag sich im Wesentlichen eine Ladungsverteilung auf den Sensoreinrichtungen ändern und/oder einstellen. Das Verfahren weist das Weitergeben dieser elektrischen Ladungsverteilung und/oder das Weitergeben der Änderung der Ladungsverteilung der ersten Sensoreinrichtung und der zweiten Sensoreinrichtung an eine Auswerteeinrichtung auf, wobei sich die Ladungsverteilung bzw. die Änderung der Ladungsverteilung in Abhängigkeit der Entfernung der ersten Sensoreinrichtung und der zweiten Sensoreinrichtung von dem ersten Objekt ergibt. In anderen Worten mag die Auswerteeinrichtung den Ladezustand der Sensoreinrichtungen ermitteln. Mit der weitergegebenen Ladungsverteilung bzw. mit der weitergegebenen Änderung der Ladungsverteilung kann das Verfahren einen ersten Winkel eines Punktes auf einem ersten Kreisbogen in Abhängigkeit von der
Ladungsverteilung bzw. der Änderung der Ladungsverteilung derart bestimmen, dass die erste Linie eine Sehne des ersten Kreisbogens ist. Der ermittelte Winkel kann zur Weiterverarbeitung weitergegeben werden. Anstelle oder in Ergänzung zur Bestimmung eines Punktes auf einem Kreisbogen können auch Vektoren bestimmt werden, die den einzelnen Sensoreinrichtungen zugeordnet werden.
Gemäß einem anderen Aspekt der Erfindung wird ein Programmelement geschaffen, das, wenn es auf einem Prozessor ausgeführt wird, den Prozessor anleitet, das erfindungsgemäße Verfahren auszuführen. Die Auswerteeinrichtung mag einen solchen Prozessor aufweisen.
Gemäß noch einem anderen Aspekt der Erfindung wird ein computerlesbares Medium beschrieben, auf dem ein Programmelement gespeichert ist, das, wenn es auf einem Prozessor ausgeführt wird, den Prozessor anleitet, das erfindungsgemäße Verfahren auszuführen .
Bei der beschriebenen Linie, der Sehne, den Vektoren und/oder dem Kreisbogen mag es sich um Hilfsgrößen handeln, die als Grundlage für die Bestimmung des Winkels angenommen werden und im Wesentlichen keine direkte physikalische Entsprechung haben. Die Hilfsgrößen dienen im Wesentlich der technischen Umsetzung des Verfahrens der Bestimmung der Kreisbewegung. Die Linie mag gerade oder gekrümmt sein und von den Enden der Sensoreinrichtungen vorgegeben werden, beispielsweise durch deren äußere Ecken oder Kanten.
Die Abstände des Objekts zu den Sensoreinrichtungen können durch Messen der Ladungsverteilung in den Sensoreinrichtungen ermittelt werden. Das Umwandeln der Abstände des Objekts in Bezug auf die Sensoreinrichtungen in einen Kreisbogen, mag es ermöglichen eine im Wesentlichen lineare Bewegung, die entlang der Sensorflächen erfolgt, in eine kreisförmige Bewegung umzuwandeln. Auf diese Art und Weise kann ein Drehwinkel, eine proportionale Einsteilgröße und/oder eine relative Größe be- stimmt werden, der/die der Position des Objekts zu dem Linearsensor entsprechen mag. Es mag sich durch die Bestimmung entsprechender Größen das Verhalten eines Drehgebers nachbilden lassen, der jedoch im Wesentlichen ohne bewegliche Komponenten realisiert ist. Eine lineare Bewegung mag in eine Bewegung auf einer Ebene umgerechnet werden, wobei die Größe der Ladung und/oder Ladungsverteilung in einen Ausschlag senkrecht zu der Linearbewegung umgerechnet wird.
Bei dem Fahrzeug handelt es sich beispielsweise um ein
Kraftfahrzeug, wie Auto, Bus oder Lastkraftwagen, oder aber auch um ein Schienenfahrzeug, ein Schiff, ein Luftfahrzeug, wie Helikopter oder Flugzeug, oder beispielsweise um ein Fahrrad.
Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung weist die Bedienvorrichtung weiter zumindest eine dritte Sensoreinrichtung auf. Die zumindest eine dritte Sensoreinrichtung ist entlang der ersten Linie in einem vorgebbaren Zwischenabstand zwischen der ersten Sensoreinrichtung und der zweiten Sensoreinrichtung angeordnet, so dass sich die Oberflächen der Sensoreinrichtungen zu einer unterbrochenen Mantelfläche der Linie ergänzen. In anderen Worten wird eine unterbrochene Mantelfläche auf der Linie ausgebildet. Die zumindest eine dritte Sensoreinrichtung ist eingerichtet, eine elektrische Ladungsverteilung in Abhängigkeit zu der Entfernung von dem parallel zu der ersten Linie bewegten Objekt an die Auswerteeinrichtung weiter zu geben.
Die Auswerteeinrichtung ist weiter eingerichtet, in Abhängigkeit von der Ladungsverteilung der zumindest einen dritten Sensoreinrichtung eine orthogonale Komponente des Winkels des Punktes auf dem ersten Kreisbogen zu bestimmen. Die orthogonale Komponente kann auch als Ausschlag von der Linearbewegung bezeichnet werden.
Das Bestimmen einer orthogonalen Komponente mag es ermöglichen den Punkt auf dem Kreisbogen zu bestimmen. Durch das Vorsehen einer dritten und/oder auch noch zumindest einer weiteren
Sensoreinrichtung mag sich die Auflösung der Winkelbestimmung erhöhen lassen.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird eine Bedien- Vorrichtung geschaffen, die eine vierte Sensoreinrichtung und eine fünfte Sensoreinrichtung aufweist. Die vierte Sensoreinrichtung und die fünfte Sensoreinrichtung können als eine zweite Sensorgruppe aufgefasst werden und somit eine logische Einheit bilden. Die vierte Sensoreinrichtung und die fünfte Sensoreinrichtung sind entlang einer zweiten Linie im Wesentlichen symmetrisch zu der ersten Linie angeordnet. Die erste Sensorgruppe und die zweite Sensorgruppe mögen somit im Wesentlichen parallel angeordnet sein. In anderen Worten mögen die erste Sensorgruppe und die zweite Sensorgruppe im Wesentlichen „Rücken an Rücken" angeordnet sein. Die Sensorgruppen können als Slider bezeichnet werden. Die beiden Sensorgruppen sind im Wesentlichen gleich aufgebaut und liegen antiparallel, punktsymmetrisch, rotationssymmetrisch und/oder achssymmetrisch zueinander, beispielsweise „Rücken an Rücken". Solch eine Symmetrieachse für die Achssymmetrie, für die PunktSymmetrie oder für die Rotationssymmetrie kann als Ursprung für die Hilfsgröße der Vektoren angesehen werden oder als Kreismittelpunkt des nachzubildenden Kreisbogens.
Die vierte Sensoreinrichtung und die fünfte Sensoreinrichtung sind eingerichtet, eine elektrische Ladungsverteilung in Ab¬ hängigkeit zu der Entfernung von einem parallel zu der zweiten Linie bewegten zweiten Objekt an die Auswerteeinrichtung weiter zu geben. Das zweite Objekt mag in die im Wesentlichen ent¬ gegengesetzte Richtung des ersten Objekts bewegt werden. Die Auswerteeinrichtung ist eingerichtet, in Abhängigkeit von der Ladungsverteilung einen Winkel eines Punktes auf einem zweiten Kreisbogen so zu bestimmen, dass die zweite Linie eine Sehne des zweiten Kreisbogens ist. Der erste Kreisbogen und der zweite Kreisbogen mögen als im Wesentlichen symmetrisch zueinander liegend aufgefasst werden. Die erste Linie und die zweite Linie können in einem Beispiel auch eine gemeinsame Linie sein.
Gemäß einem anderen Aspekt der Erfindung ist die Auswerte¬ einrichtung weiter eingerichtet, den ersten Winkel des Punktes auf dem ersten Kreisbogen und den zweiten Winkel auf dem zweiten Kreisbogen zu einem Gesamtwinkel einer Drehbewegung zusammenzufassen .
Durch das Definieren eines Koordinatensystems mag sich das Bewegen des Objekts entlang einer Linie als eine Bewegung entlang eines Halbkreises auffassen lassen. Durch das antiparallele Betreiben der ersten Sensorgruppe und der zweiten Sensorgruppe kann aus den beiden Bewegungen entlang eines gegenläufigen Halbreises die Bewegung entlang eines Vollkreises ermittelt werden. In einem Beispiel mag jeder der beiden Kreisbögen einen Winkelbereich von 0° bis 180° abdecken, so dass sich in Summe oder bei entsprechender Betrachtung in Differenz ein Winkelbereich von 0° bis 360° bilden lässt. Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung weist die Bedienvorrichtung eine Gehäuseeinrichtung auf, die eingerichtet ist, eine Bewegungsrichtung des ersten Objekts und/oder des zweiten Objekts vorzugeben und/oder einen Mindestabstand zwischen einem Objekt und einer Sensoreinrichtung sicherzustellen . Insbesondere mag die Gehäuseeinrichtung die zwischen den
Sensoren vorhandenen Abstände auffüllen oder überbrücken, so dass eine einfache Gleitbewegung entlang der ersten Linie und/oder entlang der zweiten Linie und insbesondere parallel zu den Sensoroberflächen ermöglicht wird. Insbesondere beim Be- dienen der Bedienvorrichtung mit den Fingern kann die Gehäuseeinrichtung ein angenehmes Gefühl erzeugen. Die Gehäuseeinrichtung kann die Sensoreinrichtungen einschließen, kann aber auch zwischen den Sensoreinrichtungen angeordnet sein. Die Gehäuseeinrichtung kann eine eckige, eine abgerundete und/oder eine ovale Form aufweisen. Die Gehäuseeinrichtung kann auch eine Beleuchtungseinrichtung und/oder eine Abschirmeinrichtung aufweisen. Die Beleuchtungseinrichtung, beispielsweise eine Lampe und/oder ein Lichtleiter, kann die Erkennung der Bedienvorrichtung bei Dunkelheit ermöglichen. Die Abschirmeinrichtung mag die beiden Sensorgruppen im Wesentlichen permanent gegeneinander elektrisch abschirmen, so dass sich die Sensorgruppen im Wesentlichen nicht gegenseitig beeinflussen. Gemäß einem anderen Aspekt der Erfindung ist die Auswerteeinrichtung eingerichtet, abwechselnd die erste Sensorgruppe, aufweisend die erste, zweite und/oder dritte Sensoreinrichtung und die zweite Sensorgruppe, aufweisend die vierte, fünfte und/oder sechste Sensoreinrichtung, auszuwerten. Die Ab- wechslung der Auswertung kann durch periodisches Aktivieren und Deaktivieren der entsprechenden Sensorgruppe erfolgen. Beispielsweise kann ein Umschalten zwischen den Sensorgruppen in einem Rhythmus von 10ms erfolgen. Durch das abwechselnde Auswerten kann auch eine gegenseitige Beeinflussung der Sen- sorgruppen vermindert werden. Beispielsweise kann zum Deaktivieren einer Sensorgruppe die entsprechende Sensorgruppe nach Masse geschaltet werden.
Das erste Objekt und/oder das zweite Objekt kann ein Finger sein, der zum Bedienen der Bedienvorrichtung entlang der ersten und/oder zweiten Sensoreinrichtung bewegt wird.
Die Bedienvorrichtung mag so ausgestaltet sein, dass sie sich gut mit Daumen und Zeigefinger bedienen lässt. Während die Sensoren einer der beiden Sensorgruppen ausgelesen werden, werden die Sensoren der anderen Sensorgruppe auf ein definiertes Potential geschaltet, beispielsweise auf Masse, GND, etc, um die Finger voneinander abzuschirmen.
Kurze Beschreibung der Figuren
Im Folgenden werden weitere exemplarische Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung mit Verweis auf die Figuren beschrieben . Fig. 1 zeigt einen Ausschnitt eines Armaturenbretts mit einer Bedienvorrichtung gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
Fig. 2 zeigt eine Phase einer Rechtsdrehung gemäß einem ex- emplarischen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
Fig. 3 zeigt eine Phase einer Linksdrehung gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Fig. 4 zeigt den schematischen Aufbau einer Bedienvorrichtung gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung .
Fig. 5 zeigt ein Blockschaltbild von Sensoreinrichtungen mit einer Auswerteeinrichtung gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Fig. 6 zeigt verschiedene Konturen einer Gehäuseeinrichtung gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung . Fig. 7 zeigt ein Flussdiagramm für ein Bedienverfahren gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung .
Detaillierte Beschreibung von Ausführungsbeispielen
Die Darstellungen in den Figuren sind schematisch und nicht maßstäblich. In der folgenden Beschreibung der Fig. 1 bis Fig. 7 werden die gleichen Bezugszeichen für gleiche oder sich entsprechende Elemente verwendet.
Die Fig. 1 zeigt einen Ausschnitt eines Armaturenbretts 101 oder einer Frontblende 101 mit einer Bedienvorrichtung 100. Die Bedienvorrichtung ist münzförmig ausgebildet und rechtwinklig zu dem Armaturenbrett 101 angeordnet. Die Bedienvorrichtung steht aus dem Armaturenbrett 101 hervor, so dass sie leicht mit zwei Fingern 201, 202, beispielsweise Daumen 201 und Zeigefinger 202 beidseitig berührt werden kann. Die Bedienvorrichtung 100 ist so geformt, dass mit den beiden Fingern 201, 202 eine gegenläufige oder antiparallele Bewegung ausgeführt werden kann. Für die antiparallele Bewegung sind zwei Sensorgruppen „Rücken an Rücken" im Inneren der Bedienvorrichtung 100 angeordnet.
Zwei unterschiedliche Phasen des Ablaufs der antiparallelen Bewegung 203, 204, 303, 304 sind in den Figuren 2 und 3 dar- gestellt. In Fig. 2 ist eine Rechtsdrehung oder eine Bewegung im Uhrzeigersinn und in Fig. 3 ist eine Linksdrehung oder eine Drehung gegen den Uhrzeigersinn dargestellt. Hierbei ist eine virtuelle Rechtsdrehung bzw. eine virtuelle Linksdrehung gemeint, da tatsächlich eine entsprechende lineare Bewegung ausgeführt wird. Mit einer Rechtsdrehung kann beispielsweise eine Erhöhung eines einzustellenden Wertes erreicht werden, während mit einer Linksdrehung eine Erniedrigung eines ent- sprechenden Wertes erreicht werden kann. Jedoch kann die Bedeutung der entsprechenden Bewegung frei bestimmt werden. Ein Wert, der mittels der Bedienvorrichtung eingestellt werden kann, ist beispielsweise ein Lautstärkewert eines Autoradios, ein Temperaturwert für eine Klimaanlage oder eine Auswahlposition für einen Boardcomputer. Bei den Bewegungen 203, 204, 205, 206 handelt es sich um lineare Bewegungen.
Der Aufbau einer Bedienvorrichtung 100 ist in Fig. 4 dargestellt. Ohne Einschränkung der Allgemeinheit ist in Fig. 4 eine Bedienvorrichtung 100 mit zwei Sensorgruppen 403, 404 dargestellt. Die zugehörige Auswerteeinrichtung ist in Fig. 4 nicht dargestellt. Jede Sensorgruppe weist drei Sensoren 1, 2, 3, 4, 5, 6, drei Sensoreinrichtungen 1, 2, 3, 4, 5, 6 oder drei Sen- sorfelder 1, 2, 3, 4, 5, 6 auf, wobei die beiden Sensorgruppen 403, 404 „Rücken an Rücken" angeordnet sind. Bei den Sensorgruppen kann es sich um Slider handeln. Im Wesentlichen handelt es sich bei den Sensoren 1, 2, 3, 4, 5, 6 um elektrisch leitfähige Plättchen, deren Form im Wesentlichen an die Form der Gehäu- seeinrichtung 7 oder das Sensorgehäuse 7 angepasst ist, die/das die Sensoren 1, 2, 3, 4, 5, 6 umgibt. Die Gehäuseeinrichtung 7 schließt im Wesentlichen die Lücken 406, 406 `, 407, 407 `, die sich zwischen den beabstandeten Sensoreinrichtungen 1, 2, 3, 4, 5, 6 ergeben. Die Abstände 406, 406 `, 407, 407 ` oder Lücken 406, 406 `, 407, 407 ` verhindern einen gegenseitigen Ladungsaustausch zwischen den Sensoren. Die Beträge der Abstände sind im Wesentlichen gleich, so dass die Sensoreinrichtungen äquidistant angeordnet sind. Die Form der einzelnen Sensoreinrichtungen 1, 2, 3, 4, 5, 6 kann vielfältig sein, wie z.B. viereckig, dreieckig, zackig ineinander greifend, fischgrätförmig ineinander greifend, kreisförmig und/oder rautenförmig. Die Form der einzelnen Sensoreinrichtungen 1, 2, 3, 4, 5, 6 ist im Wesentlichen für die physikalische Ausformung der Bedienvorrichtung von Bedeutung . In geringem Masse kann die Form der einzelnen Sensoreinrichtungen 1, 2, 3, 4, 5, 6 zur Anpassung und Optimierung der Linearität der Sensorgruppen 403, 404 genutzt werden.
Die Anzahl der Sensoren 1, 2, 3, 4, 5, 6 einer kapazitiven Sensorgruppe 403, 404 oder eines kapazitiven Sliders 403, 404 ist größer eins.
Die Position eines Objektes, insbesondere eines Fingers, auf oder an einer kapazitiven Sensorgruppen 403, 404 lässt sich mittels verschiedenster Berechnungsverfahren wie z.B. Schwerpunktberechnung, Mittelwertbildung, Vektorrechnung, tabellarischer Berechnung etc. auswerten. Bei der Schwerpunktberechnung kann ein erhöhter Aufwand nötig sein, da die Endpunkte gesondert behandelt werden müssen.
Mit einer kapazitiven Sensorgruppen 403, 404 lassen sich sowohl absolute Werte, beispielsweise als Potentiometerfunktion, als auch Inkremente generieren, beispielsweise als Inkremental- geberfunktion .
Die Sensoreinrichtungen 1, 2, 3, 4, 5, 6 sind im Wesentlichen entlang der gedachten Linien 408, 408 ` angeordnet, so dass die Oberflächen 409, 409`, 410, 410`, 411, 411 ` der Sensoreinrichtungen 1, 2, 3, 4, 5, 6 im Wesentlichen eine unterbrochene Mantelfläche entlang der ersten Linie 408 und der zweiten Linie 408 ` bilden. Die Linien 408, 408 ` können gerade sein oder auch gekrümmt, um beispielsweise einen ovalen Verlauf nachzubilden. Das äußere Ende 412 der ersten Sensoreinrichtung 1 und das äußere Ende 413 der zweiten Sensoreinrichtung 2 bilden die Enden der ersten Linie 408. Das äußere Ende 412 ` der vierten Sensoreinrichtung 4 und das äußere Ende 413 ` der fünften Sensoreinrichtung 5 bilden die Enden der zweiten Linie 408 `. Über diese Enden wird ein virtueller Kreisbogen zur Berechnung des Winkels gebildet, so dass die Linien 408, 408 ` als Sehnen der Kreisbögen dienen. In Abhängigkeit von der Anzahl der Sensoren kann ein Viertelkreis, Halbkreis oder Vollkreis gebildet werden. Für die erste Sensorgruppe 403 ist ein erstes Bezugskoordinatensystem 401 definiert. Für die zweite Sensorgruppe 404 ist ein zweites Bezugskoordinatensystem 402 definiert. In dem ersten Bezugskoordinatensystem 401 entspricht eine Richtung +x einer Ladungsverteilung auf der ersten Sensoreinrichtung 1, eine Richtung +y der Ladungsverteilung auf der dritten Sensoreinrichtung 3 und eine Richtung -x der Ladungsverteilung auf der zweiten Sensoreinrichtung 2. Hierbei ist die Richtung +y orthogonal zu den Richtungen +x und -x angenommen. In anderen Worten mag die x-Richtung einem cos-Wert (Cosinus) eines Kreisbogens entsprechen während die y-Richtung einem sin-Wert (Sinus) eines Kreisbogens entsprechen mag. In dem zweiten Bezugskoordinatensystem 402 entspricht eine
Richtung -x ` einer Ladungsverteilung auf der vierten Sensoreinrichtung 4, eine Richtung -y ` der Ladungsverteilung auf der sechsten Sensoreinrichtung 6 und eine Richtung +x ` der Ladungsverteilung auf der fünften Sensoreinrichtung 5. Hierbei ist die Richtung -y ` orthogonal zu den Richtungen +x ` und -x ` angenommen. So können Ladungszustände in Koordinaten umgerechnet werden .
Verglichen beispielsweise mit der aufwendigen Schwerpunktbe- rechnung kann bei Einsatz der virtuellen Kreisberechnung mittels der Auswertung der "antiparallelen" Sensorgruppen 403, 404 die Winkelposition einfach berechnet werden. Die Kreisberechnung kann beispielsweis mittels einer Vektorrechnung oder Vektorzerlegung durchgeführt werden.
Ausgehend von zumindest zwei Sensoren 1, 2, 4, 5 je Slider oder je Sensorgruppe 403, 404 kann die Berechnung der Kreisbewegung einer Bedienvorrichtung die folgenden Schritte aufweisen. Für zwei Sensoren 1, 2, 4, 5 bietet sich beispielsweise ein vorbestimmter Winkelabstand von 90° an. Jedoch sind andere Winkelabstände von Winkelwerten kleiner 90° beliebig wählbar und nicht an die tatsächliche Position der Sensoren gebunden. Die Ladung auf den zumindest zwei zu einer Sensorgruppe 403, 404 gehörigen Sensoren mag als jeweiliger Anteil zweier um 90° gegeneinander angeordneter Vektoren verstanden werden.
Von den Sensoren mögen Analogwerte der Ladungen und/oder der Ladungsverteilung auf den Sensoren oder auf den Sensoreinrichtungen ermittelt werden. Diese Analogwerte mögen als ADC (Analog Digital Converter) bezeichnet werden. Um den jeweiligen Sensor zu indizieren mag jeder Wert als ADC_<Sensornummer> bezeichnet werden, wobei Sl den Sensor 1, S2 den Sensor 2, S3 den Sensor 3 und S4 den Sensor 4 bezeichnet. Die Sensornummer mag dem in Fig. 4 verwendeten Bezugszeichen der zugehörigen Sensoreinrichtung 1, 2, 3, 4, 5, 6 entsprechen.
Im Folgenden sollen die zumindest zwei Sensoren 4, 5 der zweiten Sensorgruppe 404 betrachtet werden.
Der Analogwert ADC_S4 von Sensor 4 wird an eine Auswerteein- richtung 500 weitergeleitet und einem Vektor mit dem Betrag
ADC_S4 und einem vorbestimmten Winkel von 90° zugeordnet. Dieser Wert ADC_S4 mag entsprechend seiner Größe dem Ausschlag gegenüber der Linie 408 ` oder der Geraden 408 ` entsprechen, die bei 0° angenommen wird.
Der Analogwert ADC_S5 von Sensor 5 wird einem Vektor mit dem Betrag ADC_S5 und einem vorbestimmten Winkel von 0° zugeordnet und entspricht somit einem Anteil entlang einer Linie 408 ` oder Geraden 408`. Aus beiden Vektoren, insbesondere aus den Vek- torwerten und den Vektororientierungen, wird ein Summenvektor für die zweite Sensorgruppe 404 berechnet.
Bei ausschließlicher Berührung von Sensor 4 ergibt der Winkel des Summenvektors 90° für die zweite Sensorgruppe 404. In diesem Fall beträgt der dem Ausschlag von 900 zugeordnete Vektorbetrag ADC_S4 = 100% und der dem linearen Verlauf entsprechende Vektorbetrag ADC_S5 = 0 %. Der Ausgangspunkt der Vektoren wird in einem Mittelpunkt der Linie 408 ` angenommen.
Bei ausschließlicher Berührung von Sensor 5 ergibt der Winkel des Summenvektors 0°. In diesem Fall beträgt der dem Ausschlag von 90° zugeordnete Vektorbetrag ADC_S4 = 0% der dem linearen Verlauf entsprechende Vektorbetrag ADC_S5 = 100%.
Bei gleichen Analogwerten, d. h. ADC_S4 = 50% und ADC_S5 = 50%, ergibt sich ein Summenwinkel von 45° für die zweite Sensorgruppe 404. Die gleichen Analogwerte können sich ergeben, wenn sich ein Objekt oder Finger etwa in der Mitte der Sensoren 4 und 5 befindet und daher in beiden Sensoren 4, 5 die im Wesentlichen gleiche Ladungsverteilung erzeugt.
Die erste Sensorgruppe 403 weist zumindest die beiden Sensoren 1 und 2 auf. Im Fall der ausschließlichen Verwendung von zwei Sensoren 1, 2 für die Sensorgruppe 403 wird der Analogwert ADC_S1 von Sensor 1 einem Vektor mit dem Betrag ADC_S1 und einem vorbestimmten Winkel von 0° bezogen auf die Linie 408 zugeordnet. Der Analogwert ADC_S2 von Sensor 2 wird einem Vektor mit dem Betrag ADC_S2 und einem vorbestimmter Winkel von 90° bezogen auf die Linie 408 zugeordnet. Aus beiden Vektoren der Sensoren 1, 2 der ersten Sensorgruppe 403 wird ein Summenvektor für die erste Sensorgruppe 403 berechnet.
Bei ausschließlicher Berührung von Sensor 1 ergibt der Winkel des Summenvektors für die erste Sensorgruppe 403 zu 0° bezogen auf die Linie 408. In diesem Fall beträgt der dem linearen Verlauf von 0° zugeordnete Vektorbetrag ADC_S1 = 100% und der dem Ausschlag von 90° zugeordnete Vektorbetrag ADC_S2 = 0 %.
Bei ausschließlicher Berührung von Sensor 2 ergibt der Winkel des Summenvektors 90°. In diesem Fall beträgt der dem linearen
Verlauf von 0° zugeordnete Vektorbetrag ADC_S1 = 0% und der dem Ausschlag von 90° zugeordnete Vektorbetrag ADC_S2 = 100 %. Bei gleichen Analogwerten, d. h. ADC_S1 = 50 % und ADC_S2 = 50 %, ergibt sich ein Summenwinkel von 45°. Durch die Addition beider Summenwinkel von erster Sensorgruppe 403 und zweiter Sensorgruppe 404 kann der sich ergebende Summenwinkel einen Gesamtwinkelbereich abdecken, der zwischen 0° und 180° liegt. Auf diese Weise wird ein Halbkreisbogen beschrieben, dessen Sehne im Wesentlichen von der Linie 408 und/oder von der Linie 408 ` gebildet wird. Der untere Wert von 0° wird beispielsweise eingenommen, wenn der Zeigefinger ausschließlich den Sensor 1 und der Daumen ausschließlich den Sensor 5 berührt oder beeinflusst. In diesem Fall liegen gleichzeitig ADC_S1 = 100 % und ADC_S5 = 100 % vor. Der obere Wert von 180° wird beispielsweise eingenommen, wenn der Zeigefinger ausschließlich den Sensor 2 und der Daumen ausschließlich den Sensor 4 berührt oder beeinflusst. In diesem Fall liegen gleichzeitig ADC_S2 = 100 % und ADC_S4 = 100 % vor. In einem anderen Beispiel, in dem andere Vorzeichen oder
Orientierungen der Winkelwerte angenommen werden, kann auch eine Subtraktion zum Gesamtwinkel der Sensorgruppen 403, 404 führen.
Auch wenn in der Beispielsbetrachtung von Analogwerten aus- gegangen wird, mag in der Auswerteeinrichtung eine Ana- log-Digital-Wandlung stattfinden, so dass in der Auswerteinrichtung nur mit den digitalen Repräsentationen der Analogwerte gearbeitet wird. Mit unterschiedlichen Anordnungen und Variation der Anzahl der Sensoren je Sensorgruppe mag sich eine andere Winkelaufteilung und/oder Auflösung erzielen lassen. Dabei mag die Beschaffenheit der Sensorgruppen 403, 404 im Wesentlichen gleich und/oder symmetrisch gewählt sein.
Im Folgenden soll alternativ zu dem Fall mit genau zwei Sensoren je Sensorgruppe ein Fall mit drei Sensoren je Slider 403, 404 oder je Sensorgruppe 403, 404 beschrieben werden. In dem Fall mit drei Sensoren wird ein anderer vorbestimmter Winkelwert gewählt, der jedem der drei Sensoren 1, 2, 3, 4, 5, 6 zugeordnet ist.
Beispielweise wird der Winkelwert 180° für den Messwert ADC_S4 des Sensors 4, der Winkelwert 90° für den Messwert ADC_S6 des Sensors 6 und der Winkelwert 0° für den Messwert ADC_S5 des Sensors 5 der zweiten Sensorgruppe 404 gewählt.
Außerdem wird der Winkelwert 0° für den Messwert ADC_S1 des Sensors 1, 90° für den Messwert ADC_S3 des Sensors 3 und 180° für den Messwert ADC_S2 des zweiten Sensors der ersten Sensorgruppe 403 gewählt.
Andere Winkelabstände, so dass sich pro Sensorgruppe 403, 404 ein Gesamtwinkel von kleiner 180° ergibt, sind beliebig wählbar und nicht an die tatsächliche Position der Sensoren gebunden. Die Winkelwerte sind jedoch feste einem Sensor zugeordnet.
Durch das Bilden von gewichteten Summenvektoren für jede Sensorgruppe unter Berücksichtigung der jeweiligen vorbestimmten Orientierung lassen sich entsprechend zu der Variante mit jeweils zwei Sensoren aus jeweils drei Vektoren insgesamt zwei Summenvektoren bilden. Für jede Sensorgruppe 403, 404 liegt der Summenvektor entsprechend der Objektentfernungen zwischen 0° und 180°, so dass ein Gesamtwinkel zwischen 0° und 360° ermittelt werden kann. Einige Winkelwerte für den 3-Sensor-Fall sind in Tabelle 1 dargestellt.
Figure imgf000020_0001
Bei den Prozentangaben in der Tabellel handelt es sich um Beispiele. Für die Winkelbetrachtung kommt es auf die Ver- hältnisse der Messwerte zueinander an. Die absoluten Messwerte verändern lediglich den Betrag des Vektors und nicht den Winkel.
Bei Bedarf kann der Gesamtwinkel durch einen Faktor auf beliebige Winkelpositionen abgebildet werden. Folglich kann durch die Wahl der vorgegebenen zugeordneten Winkelwerte zu den Sensoren und/oder einen Abbildungsfaktor die Auflösung der Bedienvorrichtung 100 eingestellt werden.
Außerdem lassen sich unterschiedliche Gesamtwinkel beliebigen Positionen zuordnen. Beispielsweise kann der Gesamtwinkel einer Position auf einer Linie, einer Position auf einem Bogen, einer Position auf einem Kreis, einer Position in einer Matrix oder einer Position in einer Tabelle zugeordnet werden. Auf diese Weise lassen sich beispielsweise Bedienungen von Menüs rea- lisieren, wie die Eingabe in ein Navigationssystem oder eines Boardcomputers. So kann beispielsweise eine 3x3 Auswahlmatrix einen Gesamtwinkelwert von 0° auf die Spalte 1 und Zeile 1 der Auswahlmatrix und einen Gesamtwinkel von 360° auf die Spalte 3 und Zeile 3 der Auswahlmatrix zuordnen. Mit der Bedienvorrichtung 100 kann ein Bedienelement ohne bewegliche Komponenten für elektrische Geräte zur Einstellung variabler Werte geschaffen werden. Bei dem Einstellen kann bei einem Bediener das Bediengefühl hervorgerufen werden, einen Drehsteller zu bedienen. Drehsteller mit Drehknöpfen von kleinen Durchmessern, beispielsweise Durchmesser, die kleiner als 15mm sind, können mit zwei Fingern 201, 202, beispielsweise Daumen 201 und Zeigefinger 202, in eine Rotation versetzt werden. Betrachtet man die Bewegung der Fingerspitzen bei einer
Drehbewegung, fällt auf, dass diese, begründet durch die Physis der Hand, eher eine lineare 203, 204, 303, 304 als eine rotierende Bewegung durchführen. Die linearen Bewegungen von Daumen 203, 303 und Zeigefinger 204, 304 sind bei dieser Bewegung vertikal entgegen gerichtet, d. h. antiparallel, punktsymmetrisch, rotationssymmetrisch und/oder achssymmetrisch. Zur Unterstützung der Linearbewegung wird eine erste Mantelfläche aus den Oberflächen 409, 410, 411 und eine zweite Mantelfläche aus den Oberflächen 409`, 410 `, 411 ` geschaffen. Durch entsprechend angeordnete Oberflächen 414, 414 ` der Gehäuseeinrichtung 7 kann diese Linearbewegung weiter unterstützt werden. Die Oberflächen der Bedienvorrichtung mag im Wesentlichen parallel zu den Mantelflächen verlaufen.
Die Bedienvorrichtung 100 kann direkt auf einem Armaturenbrett 101 oder auf dem elektrischen Gerät 101 angeordnet sein, das bedient werden soll. Die Bedienvorrichtung 100 ist als ein unbewegliches Bedienelement 100 oder starres Bauelement 100 ausgeführt. An den seitlichen Flächen 414, 414 ` können bei Berührung mit Daumen 201 und Zeigefinger 202 lineare Gleit- bewegungen 203, 204, 303, 304 durchgeführt werden.
Die Sensoreinrichtungen 1, 2, 3, 4, 5, 6 sind als kapazitive Sensoren ausgebildet. Ein kapazitiver Sensor 1, 2, 3, 4, 5, 6 ist im Wesentlichen eine elektrisch leitende Fläche, auf der sich in Abhängigkeit eines Abstandes eines Objektes 201, 203 eine
Ladungsverteilung einstellt, die ermittelt werden kann. Durch die Anordnung mehrerer kapazitiver Sensoren 1, 2, 3, 4, 5, 6 im Innern des Bedienelementes 100 können diese Bewegungen 203, 204, 303, 304 erfasst und mittels einer in Fig. 5 dargestellten Auswerteeinrichtung 500 in variable Werte umgesetzt werden, die dieser Bewegung entsprechen. Bei den Werten kann es sich um absolute Werte oder relative Werte handeln. Ein absoluter Wert kann einer Winkelposition entsprechen während ein relativer Wert einer Winkeländerung entsprechen kann. Mittels eines Mikro- controllers 501, eines Prozessors 501 oder eines Auswerte-ICs 501 für kapazitive Sensoren können die Werte elektronisch erfasst und/oder weiterverarbeitet werden.
Um die Anzahl der Sensoreinrichtungen 1, 2, 3, 4, 5, 6 gering und den Aufbau des Bedienelementes 100 einfach zu halten, wird die Werterfassung mit alternierenden Messungen der Ladungsver- teilung auf den Sensoreinrichtungen durchgeführt. Hierzu werden Sensorgruppen 403, 404 der Sensoren entlang einer Linie 408, 408 ` gebildet. Beispielsweise erfasst eine erste Sensorgruppe 403 die Sensoreinrichtungen 1, 2, 3 und eine zweite Sensorgruppe 404 die Sensoreinrichtungen 4, 5, 6. Die beiden Sensorgruppen 403, 404 werden abwechselnd erfasst. Während eine Sensorgruppe 403, 404 erfasst wird, ist die andere Sensorgruppe 403, 404 nach Masse, Erde oder GND geschaltet, sodass Daumen 201 und Zeigefinger 202 während eine Messung der Ladungszustände durchgeführt wird, gegeneinander abgeschirmt sind. Wahlweise kann diese Abschirmung auch durch eine zusätzliche Massefläche realisiert werden, die zwischen den Sensorflächen 409, 409`, 410, 410 `, 411, 411 ` angeordnet ist.
Für die mittels der Auswerteeinrichtung 500 erfassten La- dungsverteilungen auf den Sensoreinrichtungen werden Messwerte bestimmt. In Abhängigkeit von dem Abstand zu einem Objekt, beispielsweise von den Fingern 201, 202, ergeben sich auf den Sensoreinrichtungen unterschiedliche Messwerte, die in eine Position des Objekts umgerechnet werden sollen, beispielsweise in eine Fingerposition. Für die Umrechnung der Messwerte in eine konkrete Fingerposition werden Positionen auf einem Kreisbogen ermittelt. Für die Umrechnung der Messwerte in eine konkrete Fingerposition werden die ermittelten Messwerte der einzelnen Sensoren 1, 2, 3, 4, 5, 6 als Vektoren betrachtet. Die Vektoren werden auf ein Koordinatensystem 401, 402 der entsprechenden Sensorgruppe 403, 404 bezogen.
Im Folgenden mag eine weitere oder ergänzende Methode zur Winkelbestimmung beschrieben werden. Zur Bestimmung der Vektoren werden die Sensoreinrichtungen 1 und 2 bzw. der Sensoreinrichtungen 4 und 6 betrachtet, die an den Enden der Linien 408 bzw. 408 ` liegen. Bei dieser Betrachtung sind die Vektoren der äußeren Sensoreinrichtungen 1, 2, 4, 5 als entgegen gerichtet anzunehmen. Das mag bedeuten, dass beispielsweise bezogen auf das Koordinatensystem 401 die erste Sensoreinrichtung 1 als äußerster Punkt in der Richtung +x aufgefasst wird, während die zweite Sensoreinrichtung 2 als äußerster Punkt in der -x Richtung aufgefasst wird. Die Trennung zwischen ,,+x"- und ,,-x"-Richtung stellt die dritte Sensoreinrichtung 3 dar, die zwischen den beiden Sensoreinrichtungen 1, 2 angeordnet ist. Diese Zwi- schensensoreinrichtung 3 bestimmt im Wesentlichen auch die Lage der orthogonalen y-Achse. Bezogen auf das Koordinatensystem 402 mag die vierte Sensoreinrichtung 4 als äußerster Punkt in der Richtung -x ` aufgefasst werden, während die fünfte Sensoreinrichtung 5 als äußerster Punkt in der Richtung +x ` aufgefasst wird. Die Trennung zwischen „-χ` und „+χ` "-Richtung stellt die sechste Sensoreinrichtung 6 dar, die zwischen den beiden Sensoreinrichtungen 4, 5 angeordnet ist. Diese Zwischensen- soreinrichtung 6 bestimmt im Wesentlichen auch die Lage der orthogonalen y^Achse. Bei dieser Betrachtung liegen Vektoren, die aus Messwerten der Sensoreinrichtungen 3 bzw. 6 ermittelt werden orthogonal zu Vektoren, die aus Messwerten der Sensoreinrichtungen 1 und 2 bzw. 4 und 5 ermittelt werden. Die orthogonalen Vektoren, die sich aus den Messwerten der Sensoreinrichtungen 3 bzw. 6 ergeben sind als entgegengesetzt anzunehmen. Ein entgegengesetzter Vektor mag durch das Vorzeichen der zugeordneten Koordinatenachse zum Ausdruck gebracht werden. Durch das Betrachten der Messwerte als Anteil eines entsprechenden Vektors, lassen sich Messwerte der Sensoreinrichtungen, die entlang einer Linie 408, 408 ` angeordnet sind, auf einen Kreisbogen umrechnen und so Winkelwerte bestimmen. Bei dieser Umrechnung werden die Linien 408, 408 ` als Sehnen eines
Kreisbogens aufgefasst. Der Kreisbogen kann dem Verlauf eines von der Bedienvorrichtung 100 simulierten Drehgebers entsprechen. Die gedachten Linien 408, 408 ` können auch als Durchmesser eines Vollkreises aufgefasst werden.
In anderen Worten werden den aus den Ladungsverteilungen ermittelten Messwerten Beträge von Vektoren zugeordnet und die Richtung der Vektoren aus der örtlichen Lage des jeweiligen Sensors innerhalb der Bedienvorrichtung bestimmt. Aus den ermittelten Vektoren wird ein Summenvektor gebildet und aus dem Summenvektor einen Winkel für die Position des Objekts bezogen auf das Koordinatensystem 401, 402 abzuleiten. Durch die Zuordnung von Messwerten der einzelnen Sensoreinrichtungen 1, 2, 3, 4, 5, 6 zu Vektoren mit einer Ausrichtung in einem Koordinatensystem 401, 402 lässt sich für eine bestimmte Lage des Objekts 201, 202 oder für eine bestimmte Fingerposition ein Summenvektor bestimmen, aus dem der Betrag und der Winkel der Lage des Objekts für jeweils eine Sensorgruppe 403, 404 errechnet werden kann. Je nach Sichtweise leitet sich die konkrete Fingerposition aus der Summe bzw. Differenz dieser Winkel ab.
Durch die Betrachtungsweise als Vektoren ist das Ergebnis, d. h. die Fingerposition, von den Beträgen der Summenvektoren unabhängig, da es im Wesentlichen nur auf die Verhältnisse der Ladungsverhältnisse der Sensoreinrichtungen einer Sensorgruppe untereinander ankommt. So kann auch eine Fingerposition bestimmt werden, wenn die Wirkung auf die einzelnen Sensoreinrichtungen reduziert ist, beispielsweise durch das Tragen eines Handschuhs. Die Reduktion der Wirkung betrifft nämlich im Wesentlichen alle Sensoreinrichtungen im gleichen Verhältnis. Unabhängig von der Signalstärke mag auf einen Kreisbogen „hochgerechnet" werden, der einem Drehknopf mit der virtuellen Linie 408, 408 ` als Sehne und/oder als Durchmesser entspricht. Je nachdem, in welchem Koordinatensystem die Werte ermittelt werden leitet sich die Fingerposition aus der Summe bzw.
Differenz der ermittelten Winkel ab.
Alternativ zu der Vektorbetrachtung lässt sich die Fingerpo- sition auch über eine Schwerpunktberechnung ermitteln, wobei Störungen der Amplituden in den Messwerten, d. h. der Beträge, schwerer wiegen als bei der Vektorbetrachtung.
Fig. 6 zeigt mögliche Ausführungsbeispiele des Bedienelementes 100 in einer Draufsicht. In Fig. 6 sind somit die verschiedenen Konturen der Gehäusevorrichtung verschiedener Bedienvorrichtungen 100 `, 100``, 100```, 100```` dargestellt. Die Bedien¬ vorrichtung 100 ` zeigt eine eckige Kontur. Die Bedienvorrichtung 100`` zeigt eine abgerundete Kontur. Die Bedienvorrichtung 100``` zeigt eine ovale Kontur. Die Bedienvorrichtung 100```` zeigt eine ovale Kontur. Zusätzlich weist die Bedienvorrichtung 100 ` ` ` ` einen Lichtleiter 601 auf, mit dem die Bedienvorrichtung 100 ` ` ` ` beleuchtet werden kann. Durch die parallele Anordnung der Sensorgruppen 403 und 404 kann Bedienvorrichtung 100 ` ` ` ` mit dem Lichtleiter versehen werden, um es zu beleuchten . Der Lichtleiter ist zwischen den Sensorgruppen 403, 404 angeordnet, die in Fig. 6 nicht dargestellt sind.
Bei der Bedienvorrichtung 100````` handelt es sich um eine Bedienvorrichtung, bei der die Gehäuseeinrichtung 7 ` ` ` ` ` zwischen den Sensorgruppen 1 `````, 2`````, 3````` und 4 ` ` ` ` ` , 5`````, 6````` angeordnet ist. Durch diese Ausbildung ist eine Positionierung der Sensoreinrichtungen 1`````, 2`````, 3`````, 4`````, 5`````, 6````` auf der Frontblende 101 links und rechts der Gehäuseeinrichtung 7 ` ` ` ` ` oder um die Gehäuseeinrichtung 7 ` ` ` ` ` herum möglich. Bei dieser offenen Ausführungsform müssen die Sensoreinrichtungen zwar nicht in die Gehäuseeinrichtung 7 ` ` ` ` ` eingebracht werden, jedoch muss hierbei sowohl die Gehäuseeinrichtung 7 ` ` ` ` ` als auch Frontblende 101 mit Daumen 201 und Zeigefinger 202 berührt werden. In einem Ausführungsbeispiel ist die Bedienvorrichtung 100 scheibenförmig ausgestaltet und vertikal zu einer Bezugsebene ausgerichtet, beispielsweise zu einer Fronblende 101 oder zu einem Armaturenbrett 101. Die Bedienvorrichtung, insbesondere die Gehäuseeinrichtung 7, ermöglicht eine lineare und vertikale Führung von Daumen und Zeigefinger entlang der Sensoreinrichtungen. Der Abstand zwischen Mantelfläche 409, 410, 403 und Oberfläche 414 bzw. zwischen Mantelfläche 409 `, 410 `, 411 ` und Oberfläche 414 ` ist entsprechend klein, um noch ausreichend Ladungsveränderungen in den Sensoreinrichtungen hervorzurufen. Die Anordnung der Sensoreinrichtungen entlang einer Linie ermöglicht die Erfassung einer Linearbewegung. Die Anzahl der Sensoreinrichtungen 1, 2, 3, 4, 5, 6 innerhalb des Bedienelementes 100 oder der Bedienvorrichtung 100 ist so gewählt, dass eine gute Vektorgenerierung möglich wird und so die Messwerte als Vektoren betrachtet werden können.
Mit der Bedienvorrichtung 100 kann ohne Verwendung beweglicher Komponenten das Bediengefühl eines Drehstellers erzeugt werden. Die Höhe der Bedienvorrichtung entspricht im Wesentlichen der Nagellänge des Daumens.
Die Bedienvorrichtung kann in der Gebäudetechnik beispielsweise als Lichtdimmer eingesetzt werden und auch im Bergbau mit seinen hohen Anforderungen an den Explosionsschutz . Sie eignet sich auch für den Einsatz in sog. Weißer Ware, also beispielsweise für einen Herd, Waschmaschine oder Trockener.
Die Bedienvorrichtung 100 ist verschleißfrei und lässt sich in einer Ausführungsform wasserdicht und/oder gasdicht ausges- talten, um eine hohe IP (International Protection) Schutzart zu gewährleisten. Sie kann auch mit Handschuhen bedient werden. Die Schutzart gibt die Eignung von elektrischen Betriebsmitteln, zum Beispiel Geräte, Leuchten und Installationsmaterial, für verschiedene Umgebungsbedingungen an, zusätzlich den Schutz von Menschen gegen potentielle Gefährdung bei deren Benutzung. Die Schutzarten sind beispielsweise in der Normen DIN EN 60529 (VDE 0470-1) :2014-09 Schutzarten durch Gehäuse (IP-Code) geregelt.
Die Bedienvorrichtung 100 ist spaltfrei und ermöglicht die Entwicklung einer Bedienblende aus einer harmonischen Kombi- nation aus kapazitiven Tasten und kapazitiven Pseu- do-Drehstellern .
In Fig. 7 ist ein Flussdiagramm für ein Verfahren zum Bedienen und insbesondere zum Auswerten der Ladezustände der Sensor- einrichtungen 1, 2, 3, 4, 5 ,6 dargestellt.
In Schritt S701 wird des Bewegen eines ersten Objekts entlang einer ersten Linie erkannt, wobei entlang der ersten Linie eine erste Sensoreinrichtung und eine zweite Sensoreinrichtung in einem vorgebbaren Abstand angeordnet sind, so dass sich die Oberflächen der Sensoreinrichtungen zu einer unterbrochenen Mantelfläche der ersten Linie ergänzen. Das Bewegen wird beispielsweise durch eine Ladungsänderung auf den Sensoreinrichtungen erkannt .
In Schritt S702 erfolgt das Weitergeben einer elektrischen Ladungsverteilung der ersten Sensoreinrichtung (1) und der zweiten Sensoreinrichtung (2) an eine Auswerteeinrichtung (500), wobei sich die Ladungsverteilung in Abhängigkeit der Entfernung der ersten Sensoreinrichtung und der zweiten Sensoreinrichtung von dem ersten Objekt ergibt. In anderen Worten fragt die Auswerteinrichtung den Ladezustand der entsprechenden Sensoreinrichtungen ab. Im Schritt S703 wird ein erster Winkel eines Punktes auf einem ersten virtuellen Kreisbogen in Abhängigkeit von der Ladungsverteilung derart bestimmt, dass die erste Linie eine Sehne des ersten Kreisbogens ist. Der Bestimmte Winkelwert wird weitergegeben, um eine Weiterverarbeitung des Winkelwertes zu ermöglichen. Der Kreisbogen mag der Bewegung des Umfangs eines Drehknopfes entsprechen, wobei der Drehknopf als ein Drehknopf aufgefasst wird, der einen Durchmesser aufweist, der der Länge einer Linie 408, 408 `, der Länge 408, 408 ` der Bedienvorrichtung 100 oder der Länge 408, 408 ` einer Sensorgruppe 403, 404 entspricht . Ergänzend ist darauf hinzuweisen, dass „umfassend" und „aufweisend" keine anderen Elemente oder Schritte ausschließt und „eine" oder „ein" keine Vielzahl ausschließt. Ferner sei darauf hingewiesen, dass Merkmale oder Schritte, die mit Verweis auf eines der obigen Ausführungsbeispiele beschrieben worden sind, auch in Kombination mit anderen Merkmalen oder Schritten anderer oben beschriebener Ausführungsbeispiele verwendet werden können. Bezugszeichen in den Ansprüchen sind nicht als Einschränkung anzusehen.

Claims

Patentansprüche 1. Bedienvorrichtung (100) aufweisend:
eine erste Sensoreinrichtung (1) ;
eine zweite Sensoreinrichtung (2) ;
eine Auswerteeinrichtung (500) ;
wobei die erste Sensoreinrichtung (1) und die zweite Sensoreinrichtung (2) eine Oberfläche (409, 411) aufweisen; und
wobei die erste Sensoreinrichtung (1) und die zweite Sensoreinrichtung (2) entlang einer ersten Linie (408) in einem vorgebbaren Abstand angeordnet sind, so dass sich die Oberflächen der Sensoreinrichtungen zu einer unterbrochenen Mantelfläche der ersten Linie (408`) ergänzen; wobei die erste Sensoreinrichtung (1) und die zweite Sensoreinrichtung (2) eingerichtet sind, eine elektrische Ladungsverteilung in Abhängigkeit zu der Entfernung von einem entlang der ersten Linie (408) bewegten ersten Objekts (202) an die Auswerteeinrichtung (500) weiterzugeben; wobei die Auswerteeinrichtung (500) eingerichtet ist, in Abhängigkeit von der Ladungsverteilung einen ersten Winkel eines Punktes auf einem ersten Kreisbogen so zu bestimmen, dass die erste Linie (408) eine Sehne des ersten Kreisbogens ist. 2. Bedienvorrichtung (100) nach Anspruch 1, weiter aufweisend zumindest eine dritte Sensoreinrichtung (3) ;
wobei die zumindest eine dritte Sensoreinrichtung entlang der ersten Linie (408) in einem vorgebbaren Zwischenabstand zwischen der ersten Sensoreinrichtung (1) und der zweiten Sensoreinrichtung (2) angeordnet ist, so dass sich die Oberflächen (409, 410, 411) der Sensoreinrichtungen (1,
2, 3) zu einer unterbrochenen Mantelfläche der Linie (408) ergänzen;
wobei die zumindest eine dritte Sensoreinrichtung (3) eingerichtet ist, eine elektrische Ladungsverteilung in Abhängigkeit zu der Entfernung von dem parallel zu der ersten Linie (408) bewegten ersten Objekt (202) an die AusWerteeinrichtung weiterzugeben;
wobei die Auswerteeinrichtung (500) weiter eingerichtet ist, in Abhängigkeit von der Ladungsverteilung der zumindest einen dritten Sensoreinrichtung eine orthogonale
Komponente des Winkels des Punktes auf dem ersten Kreisbogen zu bestimmen.
3. Bedienvorrichtung (100) nach Anspruch 1 oder 2, weiter aufweisend:
eine vierte Sensoreinrichtung (4) ;
eine fünfte Sensoreinrichtung (5) ;
wobei die vierte Sensoreinrichtung (4) und die fünfte Sensoreinrichtung (5) entlang einer zweiten Linie (408 `) im Wesentlichen symmetrisch zu der ersten Linie (408) angeordnet sind;
wobei die vierte Sensoreinrichtung (4) und die fünfte Sensoreinrichtung (5) eingerichtet sind, eine elektrische Ladungsverteilung in Abhängigkeit zu der Entfernung von einem parallel zu der zweiten Linie (408`) bewegten zweiten Objekts (201) an die Auswerteeinrichtung (500) weiterzugeben;
wobei die Auswerteeinrichtung eingerichtet ist, in Abhängigkeit von der Ladungsverteilung einen Winkel eines Punktes auf einem zweiten Kreisbogen so zu bestimmen, dass die zweite Linie (408`) eine Sehne des zweiten Kreisbogens ist .
4. Bedienvorrichtung (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Auswerteeinrichtung (500) weiter eingerichtet ist, den ersten Winkel des Punktes auf dem ersten Kreisbogen und den zweiten Winkel auf dem zweiten Kreisbogen zu einem Gesamtwinkel einer Drehbewegung zusammenzufassen.
5. Bedienvorrichtung (100) , nach Anspruch 3 oder 4 weiter aufweisend:
eine Gehäuseeinrichtung (7) ; wobei die Gehäuseeinrichtung eingerichtet ist, eine Bewegungsrichtung des ersten Objekts und/oder des zweiten Objekts vorzugeben.
6. Bedienvorrichtung (100) nach Anspruch 5,
wobei die Gehäuseeinrichtung eine eckige, eine abgerundete und/oder eine ovale Form aufweist.
7. Bedienvorrichtung (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Auswerteeinrichtung (500) eingerichtet ist, abwechselnd eine erste Sensorgruppe (403) , aufweisend die erste (1) , zweite (2) und/oder dritte Sensoreinrichtung
(3) ; und
eine zweite Sensorgruppe (404) , aufweisend die vierte
(4) , fünfte (5) und/oder sechste Sensoreinrichtung (6), auszuwerten .
8. Bedienvorrichtung (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei das erste Objekt (202) und/oder das zweite Objekt (201) ein Finger ist.
9. Fahrzeug (200) mit einer Bedienvorrichtung (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 8.
10. Bedienverfahren, aufweisend:
Erkennen des Bewegens eines ersten Objekts entlang einer ersten Linie;
wobei entlang der ersten Linie eine erste Sensoreinrichtung und eine zweite Sensoreinrichtung in einem vorgebbaren Abstand angeordnet sind, so dass sich die Oberflächen der Sensoreinrichtungen zu einer unterbrochenen Mantelfläche der ersten Linie ergänzen;
Weitergeben einer elektrischen Ladungsverteilung der ersten Sensoreinrichtung und der zweiten Sensoreinrichtung an eine Auswerteeinrichtung, wobei sich die Ladungsverteilung in Abhängigkeit der Entfernung der ersten Sensoreinrichtung und der zweiten Sensoreinrichtung von dem ersten Objekt ergibt;
Bestimmen eines ersten Winkels eines Punktes auf einem ersten Kreisbogen in Abhängigkeit von der Ladungsverteilung derart, dass die erste Linie eine Sehne des ersten
Kreisbogens ist.
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