DE102023120008A1 - Operating an input device of a motor vehicle - Google Patents
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Abstract
Zum Betreiben einer Eingabevorrichtung (1) wird ein erster Betriebsmodus aktiviert, indem durch elektrisches Verbinden von Sensorelektroden (2a, 2b) eine Gesamtsensorelektrode (2a, 2b) gebildet wird, und zu einem ersten Messzeitpunkt ein erster Messwert (14) bestimmt wird, der von einer Gesamtkapazität der Gesamtsensorelektrode (2a, 2b) abhängt. Es wird abhängig von einer Differenz zwischen dem ersten Messwert (14) und einem ersten Referenzwert festgestellt, ob eine Berührung der Gesamtsensorelektrode (2a, 2b) vorliegt. Falls die Berührung vorliegt, wird ein zweiter Betriebsmodus aktiviert, indem die Verbindung aufgehoben wird, und zu einem zweiten Messzeitpunkt ein zweiter Messwert (16) bestimmt wird, der von einer Kapazität einer einzelnen Sensorelektrode (2a) abhängt. Es wird abhängig von einer Differenz zwischen dem zweiten Messwert (16) und einem zweiten Referenzwert (17) festgestellt, ob eine Berührung der Sensorelektrode (2a) vorliegt. Der erste Referenzwert (15) wird entsprechend einer ersten Zyklusdauer (t) und der zweite Referenzwert (17) entsprechend einer größeren zweiten Zyklusdauer (T) zyklisch aktualisiert. To operate an input device (1), a first operating mode is activated by forming an overall sensor electrode (2a, 2b) by electrically connecting sensor electrodes (2a, 2b), and at a first measuring time a first measured value (14) is determined which depends on a total capacitance of the overall sensor electrode (2a, 2b). Depending on a difference between the first measured value (14) and a first reference value, it is determined whether there is contact with the overall sensor electrode (2a, 2b). If there is contact, a second operating mode is activated by removing the connection, and at a second measuring time a second measured value (16) is determined which depends on a capacitance of an individual sensor electrode (2a). Depending on a difference between the second measured value (16) and a second reference value (17), it is determined whether there is contact with the sensor electrode (2a). The first reference value (15) is cyclically updated according to a first cycle duration (t) and the second reference value (17) according to a larger second cycle duration (T).
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Eingabevorrichtung eines Kraftfahrzeugs, welche eine berührungsempfindliche Sensorelektrode und wenigstens eine weitere berührungsempfindliche Sensorelektrode aufweist. Die Erfindung betrifft ferner ein entsprechendes Verfahren zur Detektion einer Benutzereingabe in einem Kraftfahrzeug. Die Erfindung betrifft außerdem eine Eingabevorrichtung für ein Kraftfahrzeug, aufweisend eine berührungsempfindliche Sensorelektrode und wenigstens eine weitere berührungsempfindliche Sensorelektrode sowie ein Kraftfahrzeug mit einer solchen Eingabevorrichtung. Die Erfindung betrifft auch entsprechende Computerprogrammprodukte.The present invention relates to a method for operating an input device of a motor vehicle, which has a touch-sensitive sensor electrode and at least one further touch-sensitive sensor electrode. The invention further relates to a corresponding method for detecting a user input in a motor vehicle. The invention also relates to an input device for a motor vehicle, having a touch-sensitive sensor electrode and at least one further touch-sensitive sensor electrode, and to a motor vehicle with such an input device. The invention also relates to corresponding computer program products.
Da sich die Kapazität einer Sensorelektrode gegenüber einem Referenzpotential, insbesondere Massepotential, verändert, je nachdem, ob ein Benutzer die Sensorelektrode berührt oder nicht, ändert sich bei einem Ladevorgang mit einer vorgegebenen Spannung die sich auf einem entsprechenden effektiven Kondensator, der durch die jeweilige Sensorelektrode und das Referenzpotential gegeben ist, gespeicherte Ladung. Durch Spannungsmessungen kann die Ladung direkt oder indirekt ausgelesen werden, sodass die Berührung der Sensorelektrode detektiert werden kann. Analog kann gegebenenfalls auch eine Annäherung an die Sensorelektrode, welche die Kapazität ebenfalls beeinflusst, detektiert werden. Solche Systeme können beispielsweise zur kapazitiven Erkennung von Benutzereingaben verwendet werden, insbesondere für Anwendungen im Innenraum von Kraftfahrzeugen, beispielsweise bei der Erkennung der Betätigung von berührungsempfindlichen Bedienfeldern oder Bedienelementen.Since the capacitance of a sensor electrode changes with respect to a reference potential, in particular ground potential, depending on whether a user touches the sensor electrode or not, the charge stored on a corresponding effective capacitor, which is given by the respective sensor electrode and the reference potential, changes during a charging process with a predetermined voltage. The charge can be read directly or indirectly using voltage measurements, so that touching the sensor electrode can be detected. Similarly, an approach to the sensor electrode, which also influences the capacitance, can also be detected. Such systems can be used, for example, for the capacitive detection of user inputs, in particular for applications in the interior of motor vehicles, for example when detecting the operation of touch-sensitive control panels or controls.
Zur konkreten Realisierung der Messung existieren verschiedene Konzepte. Im Dokument
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Die Messwerte bei solchen kapazitiven Eingabevorrichtungen können von der Umgebungstemperatur und dem Alterungszustand der Eingabevorrichtung abhängen. Damit es durch einen entsprechenden Drift der Messwerte nicht zu einer Fehlauslösung oder einem fehlerhaften Nichtauslösung bestimmter mit der entsprechenden Sensorelektrode verknüpfter Funktion kommt, kann eine Nulllinie, auch als Baseline bezeichnet, bereitgestellt werden. Die Berührung wird dann abhängig von dem sogenannten Berührungsdelta, auch als Touch-Delta bezeichnet, detektiert, also der Differenz zwischen dem Messwert und einem durch die Nulllinie gegebenen Referenzwert.The measured values for such capacitive input devices can depend on the ambient temperature and the aging state of the input device. To ensure that a corresponding drift in the measured values does not lead to a false triggering or a faulty non-triggering of certain functions linked to the corresponding sensor electrode, a zero line, also known as a baseline, can be provided. The touch is then detected depending on the so-called touch delta, i.e. the difference between the measured value and a reference value given by the zero line.
Um besonders kritische Situationen abzufangen, also beispielsweise sehr hohe Temperaturänderungsraten, kann die Nachführung der Nulllinie zyklisch mit einer Zyklusdauer von weniger als einer Sekunde erfolgen. Dazu ist jedoch eine dauerhafte oder zyklische Aktivierung der entsprechenden Steuerungselektronik, insbesondere eines entsprechenden Mikrocontrollers, erforderlich. Dies führt zu einem erhöhten Energieverbrauch, was insbesondere nachteilhaft sein kann, wenn sich die Eingabevorrichtung beziehungsweise das Kraftfahrzeug in einem Ruhebetrieb befinden, wenn also beispielsweise die Zündung des Kraftfahrzeugs deaktiviert ist. Mit anderen Worten wird der erforderliche Ruhestrom erhöht.In order to deal with particularly critical situations, such as very high rates of temperature change, the zero line can be tracked cyclically with a cycle time of less than one second. However, this requires permanent or cyclical activation of the corresponding control electronics, in particular a corresponding microcontroller. This leads to increased energy consumption, which can be particularly disadvantageous when the input device or the motor vehicle is in idle mode, for example when the ignition of the motor vehicle is deactivated. In other words, the required idle current is increased.
Dennoch kann es für verschiedene, durch die Berührung der Sensorelektrode ausgelöste oder gesteuerte Funktionen, wünschenswert oder erforderlich sein, dass diese auch im Ruhebetrieb zur Verfügung stehen, sodass eine vollständige Deaktivierung der Funktion nicht in Frage kommt.However, it may be desirable or necessary for various functions triggered or controlled by touching the sensor electrode to be available even in idle mode, so that complete deactivation of the function is not an option.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, bei einer kapazitiven Eingabevorrichtung für ein Kraftfahrzeug wie eingangs erläutert den erforderlichen Ruhestrom zu reduzieren und dabei insbesondere eine hohe Verfügbarkeit zu erhalten.It is an object of the present invention to reduce the required quiescent current in a capacitive input device for a motor vehicle as explained above and, in particular, to maintain a high level of availability.
Vorliegend wird diese Aufgabe durch den jeweiligen Gegenstand der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen und bevorzugte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.In the present case, this object is achieved by the respective subject matter of the independent claims. Advantageous further developments and preferred embodiments are the subject matter of the dependent claims.
Die Erfindung beruht auf der Idee, in einem ersten Betriebsmodus mehrere Sensorelektroden zu einer Gesamtsensorelektrode zu verbinden und, wenn die Berührung der Gesamtsensorelektrode detektiert wird, in einem zweiten Betriebsmodus die Verbindung aufzuheben und zu detektieren, ob eine der einzelnen Sensorelektroden berührt wird. Für beide Betriebsmodi wird die Nulllinie jeweils zyklisch aktualisiert, wobei die Aktualisierung für die Gesamtsensorelektrode häufiger erfolgt als die Aktualisierung für die einzelne Sensorelektrode.The invention is based on the idea of connecting several sensor electrodes to form an overall sensor electrode in a first operating mode and, when contact with the overall sensor electrode is detected, removing the connection in a second operating mode and detecting whether one of the individual sensor electrodes is touched. For both operating modes, the zero line is updated cyclically, with the overall sensor electrode being updated more frequently than the individual sensor electrode.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zum Betreiben einer Eingabevorrichtung, insbesondere einer kapazitiven Eingabevorrichtung, eines Kraftfahrzeugs angegeben. Die Eingabevorrichtung weist eine berührungsempfindliche Sensorelektrode, insbesondere kapazitive Sensorelektrode, auf sowie wenigstens eine weitere berührungsempfindliche Sensorelektrode, insbesondere kapazitive Sensorelektrode. Ein erster Betriebsmodus wird aktiviert, insbesondere mittels wenigstens einer Steuereinheit der Eingabevorrichtung. In dem ersten Betriebsmodus wird durch elektrisches Verbinden der Sensorelektrode und der wenigstens einen weiteren Sensorelektrode, insbesondere der Sensorelektrode und aller weiteren Sensorelektroden, miteinander eine Gesamtsensorelektrode gebildet. Zu einem ersten Messzeitpunkt während des ersten Betriebsmodus wird ein erster Messwert bestimmt, der von einer Gesamtkapazität der Gesamtsensorelektrode gegenüber einem vorgegebenen Referenzpotential, insbesondere einem Massepotential, abhängt. Es wird, insbesondere in dem ersten Betriebsmodus, festgestellt, insbesondere mittels der wenigstens einen Steuereinheit, ob zum ersten Messzeitpunkt eine Berührung der Gesamtsensorelektrode vorliegt, indem eine Differenz zwischen dem ersten Messwert und einem ersten Referenzwert mit einem vorgegebenen ersten Grenzwert verglichen wird.According to one aspect of the invention, a method for operating an input device, in particular a capacitive input device, of a motor vehicle is specified. The input device has a touch-sensitive sensor electrode, in particular a capacitive sensor electrode, and at least one further touch-sensitive sensor electrode, in particular a capacitive sensor electrode. A first operating mode is activated, in particular by means of at least one control unit of the input device. In the first operating mode, an overall sensor electrode is formed by electrically connecting the sensor electrode and the at least one further sensor electrode, in particular the sensor electrode and all further sensor electrodes, to one another. At a first measurement time during the first operating mode, a first measured value is determined which depends on a total capacitance of the overall sensor electrode with respect to a predetermined reference potential, in particular a ground potential. It is determined, in particular in the first operating mode, in particular by means of the at least one control unit, whether there is contact with the overall sensor electrode at the first measurement time by comparing a difference between the first measured value and a first reference value with a predetermined first limit value.
Falls die Berührung zum ersten Messzeitpunkt vorliegt, falls also festgestellt wird, dass zum ersten Messzeitpunkt die Berührung der Gesamtsensorelektrode vorliegt, so wird ein zweiter Betriebsmodus der Eingabevorrichtung aktiviert, insbesondere mittels der wenigstens einen Steuereinheit. In dem zweiten Betriebsmodus wird die elektrische Verbindung der Sensorelektrode mit der wenigstens einen weiteren Sensorelektrode aufgehoben, insbesondere mittels der wenigstens einen Steuereinheit. Zu einem zweiten Messzeitpunkt während des zweiten Betriebsmodus wird ein zweiter Messwert bestimmt, insbesondere mittels der wenigstens einen Steuereinheit, der von einer Kapazität der Sensorelektrode gegenüber dem Referenzpotential abhängt. Es wird festgestellt, insbesondere im zweiten Betriebsmodus, ob zum zweiten Messzeitpunkt eine Berührung der Sensorelektrode vorliegt, indem eine Differenz zwischen dem zweiten Messwert und einem zweiten Referenzwert mit einem vorgegebenen zweiten Grenzwert verglichen wird, insbesondere mittels der wenigstens einen Steuereinheit. Der erste Referenzwert wird, insbesondere mittels der wenigstens einen Steuereinheit, entsprechend einer ersten Zyklusdauer zyklisch aktualisiert und der zweite Referenzwert wird, insbesondere mittels der wenigstens einen Steuereinheit, entsprechend einer zweiten Zyklusdauer zyklisch aktualisiert. Die zweite Zyklusdauer ist dabei größer als die erste Zyklusdauer.If the contact is present at the first measurement time, i.e. if it is determined that the contact of the entire sensor electrode is present at the first measurement time, a second operating mode of the input device is activated, in particular by means of the at least one control unit. In the second operating mode, the electrical connection of the sensor electrode to the at least one further sensor electrode is removed, in particular by means of the at least one control unit. At a second measurement time during the second operating mode, a second measured value is determined, in particular by means of the at least one control unit, which depends on a capacitance of the sensor electrode with respect to the reference potential. It is determined, in particular in the second operating mode, whether there is contact with the sensor electrode at the second measurement time by comparing a difference between the second measured value and a second reference value with a predetermined second limit value, in particular by means of the at least one control unit. The first reference value is cyclically updated according to a first cycle duration, in particular by means of the at least one control unit, and the second reference value is cyclically updated according to a second cycle duration, in particular by means of the at least one control unit. The second cycle duration is greater than the first cycle duration.
Die Sensorelektrode und die wenigstens eine weitere Sensorelektrode stellen insbesondere jeweilige Eingabebereiche dar und können an verschiedenen Positionen des Kraftfahrzeugs, insbesondere im Innenraum beziehungsweise der Fahrerkabine des Kraftfahrzeugs, angeordnet werden.The sensor electrode and the at least one further sensor electrode in particular represent respective input areas and can be arranged at different positions of the motor vehicle, in particular in the interior or the driver's cab of the motor vehicle.
Der Zusammenhang zwischen der Gesamtkapazität der Gesamtsensorelektrode gegenüber dem Referenzpotential und dem ersten Messwert ist insbesondere bekannt und kann von der konkreten Ausgestaltung der Eingabevorrichtung und dem konkret verwendeten Messverfahren abhängen. Ebenso ist der Zusammenhang zwischen der Kapazität der Sensorelektrode gegenüber dem Referenzpotential und dem zweiten Messwert bekannt und kann von der konkreten Ausgestaltung der Eingabevorrichtung und dem konkret verwendeten Messverfahren abhängen. Der erste Messwert kann beispielsweise eine erste Spannung sein, die von der Gesamtkapazität der Gesamtsensorelektrode gegenüber dem Referenzpotential abhängt. Der zweite Messwert kann beispielsweise eine zweite Spannung sein, die von der Kapazität der Sensorelektrode gegenüber dem Referenzpotential abhängt.The relationship between the total capacitance of the entire sensor electrode with respect to the reference potential and the first measured value is known in particular and can depend on the specific design of the input device and the specific measuring method used. The relationship between the capacitance of the sensor electrode with respect to the reference potential and the second measured value is also known and can depend on the specific design of the input device and the specific measuring method used. The first measured value can, for example, be a first voltage that depends on the total capacitance of the entire sensor electrode with respect to the reference potential. The second measured value can, for example, be a second voltage that depends on the capacitance of the sensor electrode with respect to the reference potential.
Zum Bestimmen des ersten Messwerts und des zweiten Messwerts können verschiedene, insbesondere für sich bekannte, Verfahren angewendet werden. Zum Beispiel kann ein durch die Gesamtsensorelektrode und das Referenzpotential gebildeter effektiver Gesamtkondensator geladen werden und eine Ladungsmenge kann von dem Gesamtkondensator auf einen Messkondensator übertragen werden. Die übertragene Ladung oder, in manchen Ausführungsformen, die in mehreren aufeinanderfolgenden Messzyklen insgesamt übertragene Ladung, kann bestimmt werden, indem die über dem Messkondensator abfallende Spannung gemessen wird. Der erste Messwert kann diese gemessene Spannung sein. Diese hängt von der bekannten Kapazität des Messkondensators ab, sowie von der Kapazität des Gesamtkondensators, die sich wiederum abhängig davon unterscheidet, ob die Berührung vorliegt oder nicht. Die Kapazität des effektiven Gesamtkondensators kann dabei als Eigenkapazität der Gesamtsensorelektrode gegenüber dem Referenzpotential verstanden werden. Der zweite Messwert kann analog bestimmt werden, wobei hier die Kapazität eines effektiven Kondensators, der durch die Sensorelektrode und das Referenzpotential gebildet wird, an die Stelle der Kapazität des effektiven Gesamtkondensators tritt. Die Kapazität des effektiven Kondensators kann dabei als Eigenkapazität der Sensorelektrode gegenüber dem Referenzpotential verstanden werden.Various methods, in particular known per se, can be used to determine the first measured value and the second measured value. For example, an effective total capacitor formed by the total sensor electrode and the reference potential can be charged and an amount of charge can be transferred from the total capacitor to a measuring capacitor. The transferred charge or, in some embodiments, the total charge transferred in several consecutive measuring cycles, can be determined by measuring the voltage drop across the measuring capacitor. The first measured value can be this measured voltage. This depends on the known capacitance of the measuring capacitor, as well as on the capacitance of the total capacitor, which in turn differs depending on whether there is contact or not. The capacitance of the effective total capacitor can be understood as the inherent capacitance of the total sensor electrode compared to the reference potential. The second measured value can be determined analogously, whereby the capacitance of an effective capacitor, which is formed by the sensor electrode and the reference potential, takes the place of the capacitance of the effective total capacitor. The capacitance of the effective capacitor can be understood as the inherent capacitance of the sensor electrode compared to the reference potential.
Der erste Messwert beziehungsweise der zweite Messwert entspricht also beispielsweise dem Wert eines ersten Messsignals beziehungsweise eines zweiten Messsignals, zum Beispiel der Spannung über dem jeweiligen Messkondensator, zum ersten Messzeitpunkt. beziehungsweise zum zweiten Messzeitpunkt.The first measured value or the second measured value corresponds, for example, to the value of a first measuring signal or a second measuring signal, for example the voltage across the respective measuring capacitor, at the first measuring time or at the second measuring time.
Auch eine Annäherung beispielsweise eines Fingers des Benutzers kann die Kapazität des effektiven Kondensators beziehungsweise Kapazität des effektiven Gesamtkondensators beeinflussen. Hier und im Folgenden wird im Allgemeinen auf das Vorliegen einer Berührung der Gesamtsensorelektrode oder der Sensorelektrode abgestellt, wobei die Berührung auch eine Annäherung sein kann, die als Bedienhandlung angesehen wird.The approach of a user's finger, for example, can also influence the capacitance of the effective capacitor or the capacitance of the effective total capacitor. Here and in the following, the focus is generally on the presence of a touch of the total sensor electrode or the sensor electrode, whereby the touch can also be an approach that is viewed as an operating action.
Das Vergleichen der Differenz zwischen dem ersten Messwert und dem ersten Referenzwert mit dem ersten Grenzwert beziehungsweise das Vergleichen der Differenz zwischen dem zweiten Messwert und dem zweiten Referenzwert mit dem zweiten Grenzwert kann jeweils direkt oder indirekt erfolgen. Das Vergleichen beinhaltet also insbesondere jeweils ein Bestimmen, ob die jeweilige Differenz größer ist als der jeweilige Grenzwert. Beispielsweise kann festgestellt werden, dass die Berührung zum ersten Messzeitpunkt vorliegt, wenn die Differenz zwischen dem ersten Messwert und dem ersten Referenzwert größer oder gleich dem ersten Grenzwert ist. Dementsprechend kann beispielsweise festgestellt werden, dass die Berührung der Sensorelektrode zum zweiten Messzeitpunkt vorliegt, erfolgen, wenn die Differenz zwischen dem zweiten Messwert und dem zweiten Referenzwert größer oder gleich dem zweiten Grenzwert ist.The comparison of the difference between the first measured value and the first reference value with the first limit value or the comparison of the difference between the second measured value and the second reference value with the second limit value can be done directly or indirectly. The comparison therefore includes in particular determining whether the respective difference is greater than the respective limit value. For example, it can be determined that contact occurred at the first measurement time if the difference between the first measured value and the first reference value is greater than or equal to the first limit value. Accordingly, it can be determined, for example, that contact with the sensor electrode occurred at the second measurement time if the difference between the second measured value and the second reference value is greater than or equal to the second limit value.
Wird beispielsweise festgestellt, dass zum zweiten Messzeitpunkt keine Berührung der Sensorelektrode vorliegt und beispielsweise auch in analoger Weise, dass keine Berührung einer der weiteren Sensorelektroden vorliegt, so kann beispielsweise wieder der erste Betriebsmodus aktiviert werden. Falls festgestellt wird, dass die Berührung der Sensorelektrode zum zweiten Messzeitpunkt vorliegt, so kann eine entsprechend der Sensorelektrode zugeordnete Funktion durchgeführt werden. Beispielsweise kann nach Einleitung der Funktion ebenfalls der erste Betriebsmodus wieder aktiviert werden.If, for example, it is determined that there is no contact with the sensor electrode at the second measurement time and, for example, in a similar manner that there is no contact with any of the other sensor electrodes, the first operating mode can be activated again. If it is determined that there is contact with the sensor electrode at the second measurement time, a function assigned to the sensor electrode can be carried out. For example, the first operating mode can also be activated again after the function has been initiated.
Hier und im Folgenden wird bezüglich des zweiten Betriebsmodus nur auf die Überprüfung auf eine Berührung der Sensorelektrode abgestellt. In analoger Weise kann im zweiten Betriebsmodus jedoch auch überprüft werden, ob eine der weiteren Sensorelektroden berührt wird. Insbesondere können die Sensorelektrode und die weiteren Sensorelektroden eine nach der anderen oder parallel überprüft werden, gegebenenfalls bis eine Berührung detektiert wurde.Here and in the following, the second operating mode only refers to checking for contact with the sensor electrode. In an analogous manner, however, the second operating mode can also be used to check whether one of the other sensor electrodes is being touched. In particular, the sensor electrode and the other sensor electrodes can be checked one after the other or in parallel, if necessary until contact is detected.
Im ersten Betriebsmodus sind die Sensorelektrode und alle weiteren Sensorelektroden der wenigstens einen weiteren Sensorelektrode elektrisch miteinander verbunden. Die Sensorelektrode und alle weiteren Sensorelektroden sind also elektrisch kurzgeschlossen. Im zweiten Betriebsmodus ist die elektrische Verbindung der Sensorelektrode und der wenigstens einen weiteren Sensorelektrode aufgehoben. Insbesondere ist die Sensorelektrode mit keiner der weiteren Sensorelektroden kurzgeschlossen und keine der weiteren Sensorelektroden ist mit einer anderen der weiteren Sensorelektroden kurzgeschlossen.In the first operating mode, the sensor electrode and all other sensor electrodes of the at least one further sensor electrode are electrically connected to one another. The sensor electrode and all other sensor electrodes are therefore electrically short-circuited. In the second operating mode, the electrical connection between the sensor electrode and the at least one further sensor electrode is removed. In particular, the sensor electrode is not short-circuited to any of the further sensor electrodes and none of the further sensor electrodes is short-circuited to any other of the further sensor electrodes.
Während des ersten Betriebsmodus kann die Eingabevorrichtung, insbesondere die wenigstens eine Steuereinheit, also nur feststellen, ob die Gesamtsensorelektrode berührt wird, jedoch nicht, welche der Sensorelektroden beziehungsweise der weiteren Sensorelektroden berührt wurde. Um dies festzustellen, wird bei einer detektieren Berührung der Gesamtsensorelektrode der zweite Betriebsmodus aktiviert. Dadurch kann der Ruhestrom gesenkt werden, da im Regelfall, also wenn keine Berührung der Gesamtsensorelektrode vorliegt, nur die Gesamtsensorelektrode entsprechend überprüft werden muss, nicht aber die einzelnen Sensorelektroden und weiteren Sensorelektroden. Nur wenn positiv bestätigt wurde, dass eine Berührung irgendeiner der Sensorelektrode und der weiteren Sensorelektroden vorliegt, wird die tatsächliche Messung auch durchgeführt.During the first operating mode, the input device, in particular the at least one control unit, can only determine whether the overall sensor electrode is touched, but not which of the sensor electrodes or the other sensor electrodes has been touched. To determine this, the second operating mode is activated when a contact with the overall sensor electrode is detected. This allows the idle current to be reduced, since normally, i.e. when there is no contact with the overall sensor electrode, only the overall sensor electrode needs to be checked accordingly, not the individual sensor electrodes and other sensor electrodes. The actual measurement is only carried out if it has been positively confirmed that there has been contact with any of the sensor electrodes and the other sensor electrodes.
Dementsprechend ist es zur Nachführung des zweiten Referenzwerts, also der Nulllinie für die Sensorelektrode, akzeptabel, dies entsprechend einer größeren Zyklusdauer durchzuführen, was ebenfalls zu einer reduzierten Ruhestromaufnahme führt.Accordingly, in order to track the second reference value, i.e. the zero line for the sensor electrode, it is acceptable to do this according to a longer cycle time, which also leads to a reduced quiescent current consumption.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform wird zum Aktualisieren des ersten Referenzwerts der erste Referenzwert um ein vorgegebenes Inkrement erhöht.According to at least one embodiment, for updating the first reference value the first reference value is increased by a specified increment.
Dazu wird beispielsweise zyklisch der erste Betriebsmodus aktiviert entsprechend der ersten Zyklusdauer, falls zum entsprechenden Zeitpunkt der erste Betriebsmodus nicht ohnehin aktiv ist. Die Erhöhung des ersten Referenzwerts um das Inkrement kann dabei von weiteren Bedingungen, insbesondere Plausibilisierungsbedingungen, abhängen. Insbesondere kann durch die Bedingungen beim Aktualisieren des ersten Referenzwerts sichergestellt werden, dass durch eine mögliche Erhöhung des ersten Referenzwerts um das Inkrement das erste Messsignal immer noch größer ist als der erste Referenzwert. Es kann also insbesondere überprüft werden, ob sich seit der letzten Erhöhung des ersten Referenzwerts um das Inkrement eine Erhöhung des ersten Messsignals, beispielsweise eine mittlere Erhöhung des ersten Messsignals, eingestellt hat und nur dann der erste Referenzwert um das Inkrement erhöht werden, falls dies der Fall ist. In analoger Weise kann in verschiedenen Ausführungsformen auch sichergestellt werden, dass der erste Referenzwert stets einen Mindestabstand von dem ersten Messsignal aufweist.For this purpose, for example, the first operating mode is activated cyclically according to the first cycle duration, if the first operating mode is not already active at the corresponding time. The increase in the first reference value by the increment can depend on further conditions, in particular plausibility conditions. In particular, the conditions when updating the first reference value can ensure that a possible increase in the first reference value by the increment means that the first measurement signal is still greater than the first reference value. In particular, it can be checked whether an increase in the first measurement signal, for example an average increase in the first measurement signal, has occurred since the last increase in the first reference value by the increment, and the first reference value can only be increased by the increment if this is the case. In an analogous manner, in various embodiments it can also be ensured that the first reference value always has a minimum distance from the first measurement signal.
Dadurch kann sichergestellt werden, dass der erste Referenzwert im Sinne einer Nulllinie für die Gesamtsensorelektrode nachgeführt wird und so beispielsweise Temperaturschwankungen oder Änderungen aufgrund der Alterung der Eingabevorrichtung wenigstens teilweise kompensiert werden. Beispielsweise kann der erste Referenzwert bei einem Neustart der Eingabevorrichtung oder des Kraftfahrzeugs auf einen initialen Referenzwert zurückgesetzt werden.This ensures that the first reference value is adjusted in the sense of a zero line for the entire sensor electrode and thus, for example, temperature fluctuations or changes due to the aging of the input device are at least partially compensated. For example, the first reference value can be reset to an initial reference value when the input device or the motor vehicle is restarted.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform wird zum Aktualisieren des ersten Referenzwerts der erste Betriebsmodus aktiviert und zu einem dritten Messzeitpunkt während des ersten Betriebsmodus wird ein dritter Messwert bestimmt, der von der Kapazität der Gesamtsensorelektrode gegenüber dem Referenzpotential abhängt. Die Erhöhung des ersten Referenzwerts um das Inkrement erfolgt abhängig von dem dritten Messwert.According to at least one embodiment, the first operating mode is activated to update the first reference value and at a third measuring time during the first operating mode a third measured value is determined which depends on the capacitance of the total sensor electrode with respect to the reference potential. The increase of the first reference value by the increment takes place depending on the third measured value.
Der dritte Messwert entspricht also insbesondere dem ersten Messsignal zum dritten Messzeitpunkt. Beispielsweise kann der erste Referenzwert nur dann um das Inkrement erhöht werden, falls der dritte Messwert wenigstens um einen vorgegebenen Minimalwert über einen historischen oder mittleren Wert des ersten Messsignals liegt.The third measured value therefore corresponds in particular to the first measurement signal at the third measurement time. For example, the first reference value can only be increased by the increment if the third measured value is at least a predetermined minimum value above a historical or average value of the first measurement signal.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform wird zum Aktualisieren des zweiten Referenzwerts der zweite Betriebsmodus aktiviert und zu einem vierten Messzeitpunkt während des zweiten Betriebsmodus ein vierter Messwert bestimmt, der von der Kapazität der Sensorelektrode gegenüber dem Referenzpotential abhängt. Der zweite Referenzwert wird zum Aktualisieren auf den vierten Messwert gesetzt. Nach der Aktualisierung ist der zweite Referenzwert mit anderen Worten gleich dem vierten Messwert.According to at least one embodiment, the second operating mode is activated to update the second reference value and a fourth measured value is determined at a fourth measuring time during the second operating mode, which depends on the capacitance of the sensor electrode with respect to the reference potential. The second reference value is set to the fourth measured value for updating. In other words, after the update, the second reference value is equal to the fourth measured value.
Der vierte Messwert entspricht insbesondere dem Wert des zweiten Messsignals zum vierten Messzeitpunkt. Durch das Gleichsetzen des zweiten Referenzwerts mit dem vierten Messwert wird also insbesondere eine Rekalibrierung oder Neukalibrierung der Sensorelektrode erreicht.The fourth measured value corresponds in particular to the value of the second measurement signal at the fourth measurement time. By equating the second reference value with the fourth measured value, a recalibration or new calibration of the sensor electrode is achieved.
Dabei wird insbesondere angenommen, dass zum vierten Messzeitpunkt keine Berührung der Sensorelektrode vorliegt. Diese Annahme ist insbesondere plausibel, da die zweite Zyklusdauer größer ist als die erste Zyklusdauer, sodass die Wahrscheinlichkeit, dass zum vierten Messzeitpunkt eine Berührung vorliegt, vergleichsweise gering ist. Falls zum vierten Messzeitpunkt jedoch zufällig eine Berührung der Sensorelektrode vorläge, so entspräche das Gleichsetzen des zweiten Referenzwerts mit dem vierten Messwert einer fehlerhaften Kalibrierung. Dies wäre jedoch nicht weiter problematisch, da eine sich daraus ergebende Vorzeichenumkehr der Differenz zwischen dem zweiten Messsignal und dem zweiten Referenzwert, wenn die Berührung nicht mehr vorliegt, durch die wenigstens Steuereinheit unmittelbar detektiert und durch eine erneute Rekalibrierung korrigiert werden kann.In particular, it is assumed that there is no contact with the sensor electrode at the fourth measurement time. This assumption is particularly plausible because the second cycle duration is longer than the first cycle duration, so that the probability that there is contact at the fourth measurement time is comparatively low. However, if there were to be contact with the sensor electrode by chance at the fourth measurement time, equating the second reference value with the fourth measured value would correspond to an incorrect calibration. However, this would not be a problem because a resulting reversal of the sign of the difference between the second measurement signal and the second reference value when there is no longer contact can be detected immediately by at least the control unit and corrected by recalibrating again.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform liegt die erste Zyklusdauer im Bereich [1 ms, 1 s], insbesondere im Bereich [5 ms, 500 ms].According to at least one embodiment, the first cycle duration is in the range [1 ms, 1 s], in particular in the range [5 ms, 500 ms].
Auf diese Weise lässt sich erreichen, dass eine Berührung der Gesamtsensorelektrode mit einer entsprechenden Zuverlässigkeit detektiert werden kann.In this way, it is possible to detect contact with the entire sensor electrode with a corresponding degree of reliability.
Beispielsweise liegt die zweite Zyklusdauer im Bereich [10 s, 1000 s], insbesondere im Bereich [100 s, 500 s].For example, the second cycle duration is in the range [10 s, 1000 s], in particular in the range [100 s, 500 s].
Durch die Wahl der zweiten Zyklusdauer in den entsprechenden Bereichen lässt sich eine signifikante Reduzierung des Ruhestroms erreichen.By selecting the second cycle duration in the appropriate ranges, a significant reduction in the quiescent current can be achieved.
Beispielsweise ist die zweite Zyklusdauer mindestens 100 mal der ersten Zyklusdauer, beispielsweise mindestens 1000 mal der ersten Zyklusdauer. Insbesondere ist die zweite Zyklusdauer gleich der ersten Zyklusdauer multipliziert mit einem Faktor, der im Bereich [100, 5000] liegt, beispielsweise im Bereich [200, 2000].For example, the second cycle duration is at least 100 times the first cycle duration, for example at least 1000 times the first cycle duration. In particular, the second cycle duration is equal to the first cycle duration multiplied by a factor that is in the range [100, 5000], for example in the range [200, 2000].
Gemäß zumindest einer Ausführungsform wird zum Bestimmen des ersten Messwerts der effektive Gesamtkondensator, der durch die Gesamtsensorelektrode und das Referenzpotential gebildet wird, mit einer Ladungsmenge geladen und wenigstens ein Teil der Ladungsmenge wird auf einen Messkondensator der Eingabevorrichtung übertragen. Der erste Messwert wird abhängig von einer nach der Übertragung über den Messkondensator abfallenden Spannung bestimmtAccording to at least one embodiment, to determine the first measured value, the effective total capacitor formed by the total sensor electrode and the reference potential is charged with a charge quantity and at least part of the charge quantity is transferred to a measuring capacitor of the input device. The first measured value is determined depending on a voltage dropping after the transfer across the measuring capacitor.
Beispielsweise ist das erste Messsignal gleich dieser Spannung. Wie oben bereits erwähnt, kann die Spannung nach dem einmaligen Übertragen einer entsprechenden Ladungsmenge erfolgen oder nach einer Vielzahl entsprechender Messzyklen beziehungsweise Ladungsübertragungszyklen uns so weiter.For example, the first measurement signal is equal to this voltage. As already mentioned above, the voltage can occur after the corresponding amount of charge has been transferred once or after a large number of corresponding measurement cycles or charge transfer cycles and so on.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform wird zum Bestimmen des zweiten Messwerts der effektive Kondensator, der durch die Sensorelektrode und das Referenzpotential gebildet wird, mit einer weiteren Ladungsmenge geladen und wenigstens ein Teil der weiteren Ladungsmenge wird auf den Messkondensator oder einen weiteren Messkondensator der Eingabevorrichtung übertragen. Der zweite Messwert wird abhängig von einer nach der Übertragung über den Messkondensator beziehungsweise weiteren Messkondensator abfallenden Spannung bestimmt oder als diese Spannung. Das zweite Messsignal entspricht also beispielsweise dieser Spannung.According to at least one embodiment, to determine the second measured value, the effective capacitor formed by the sensor electrode and the reference potential is charged with a further amount of charge and at least part of the further amount of charge is transferred to the measuring capacitor or a further measuring capacitor of the input device. The second measured value is determined as a function of a voltage dropping after the transfer via the measuring capacitor or further measuring capacitor or as this voltage. The second measurement signal therefore corresponds, for example, to this voltage.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform wird ein Ruhebetrieb der Eingabevorrichtung, insbesondere des Kraftfahrzeugs, erkannt, beispielsweise mittels der wenigstens einen Steuereinheit. Die Schritte des Aktivierens des ersten Betriebsmodus, des Feststellens, ob die Berührung der Gesamtsensorelektrode zum ersten Messzeitpunkt vorliegt, des Aktivierens des zweiten Betriebsmodus, des Feststellens, ob die Berührung der Sensorelektrode zum zweiten Messzeitpunkt vorliegt, des zyklischen Aktualisierens des ersten Referenzwerts und des zyklischen Aktualisierens des zweiten Referenzwerts werden während des Ruhebetriebs durchgeführt. Ein von dem Ruhebetrieb verschiedener Normalbetrieb der Eingabevorrichtung, insbesondere des Kraftfahrzeugs, wird erkannt, beispielsweise mittels der wenigstens einen Steuereinheit. Im Normalbetrieb wird der zweite Betriebsmodus aktiviert, also die elektrische Verbindung der Sensorelektrode und der wenigstens einen weiteren Sensorelektrode miteinander aufgehoben, und der zweite Referenzwert wird entsprechend einer weiteren zweiten Zyklusdauer, die kleiner ist als die zweite Zyklusdauer, zyklisch aktualisiert. Die weitere zweite Zyklusdauer kann insbesondere gleich der ersten Zyklusdauer sein.According to at least one embodiment, a rest mode of the input device, in particular of the motor vehicle, is detected, for example by means of the at least one control unit. The steps of activating the first operating mode, determining whether the overall sensor electrode is being touched at the first measurement time, activating the second operating mode, determining whether the sensor electrode is being touched at the second measurement time, cyclically updating the first reference value and cyclically updating the second reference value are carried out during the rest mode. A normal operation of the input device, in particular of the motor vehicle, which is different from the rest mode is detected, for example by means of the at least one control unit. In normal operation, the second operating mode is activated, i.e. the electrical connection between the sensor electrode and the at least one further sensor electrode is removed, and the second reference value is cyclically updated according to a further second cycle duration that is shorter than the second cycle duration. The further second cycle duration can in particular be equal to the first cycle duration.
Dadurch kann im Ruhebetrieb wie oben erläutert der Ruhestrom signifikant verringert werden, wohingegen im Normalbetrieb durch die häufigere Aktualisierung des zweiten Referenzwerts eine erhöhte Zuverlässigkeit der Detektion erreicht werden kann. Im Normalbetrieb ist die Reduzierung der Stromaufnahme dabei insbesondere nicht von vergleichbar großer Bedeutung wie die Reduzierung des Ruhestroms im Ruhebetrieb. Während des Normalbetriebs ist insbesondere eine Energiequelle des Kraftfahrzeugs aktiviert und kann zur Energieversorgung der Eingabevorrichtung, insbesondere der wenigstens einen Steuereinheit, genutzt werden, die im Ruhebetrieb nicht aktiviert ist. Diese Energiequelle kann beispielsweise einem Antriebsmotor des Kraftfahrzeugs entsprechen. Während des Ruhebetriebs kann die Eingabevorrichtung dagegen beispielsweise mit elektrischer Energie aus einer Kraftfahrzeugbatterie des Kraftfahrzeugs versorgt werden oder dergleichen.As a result, the quiescent current can be significantly reduced in idle mode, as explained above, whereas in normal mode, increased reliability of detection can be achieved by updating the second reference value more frequently. In normal mode, the reduction in current consumption is not as important as the reduction in the quiescent current in idle mode. During normal operation, an energy source of the motor vehicle is activated and can be used to supply energy to the input device, in particular the at least one control unit, which is not activated in idle mode. This energy source can, for example, correspond to a drive motor of the motor vehicle. During idle mode, however, the input device can, for example, be supplied with electrical energy from a motor vehicle battery of the motor vehicle or the like.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zur Detektion einer Benutzereingabe in einem Kraftfahrzeug angegeben. Dabei wird ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Betreiben einer Eingabevorrichtung durchgeführt. Falls die Berührung zum zweiten Messzeitpunkt vorliegt, wird eine der Sensorelektrode zugeordnete Funktion eingeleitet, insbesondere mittels der wenigstens einen Steuereinheit, und beispielsweise ausgeführt.According to a further aspect of the invention, a method for detecting a user input in a motor vehicle is specified. In this case, a method according to the invention for operating an input device is carried out. If the contact is present at the second measurement time, a function assigned to the sensor electrode is initiated, in particular by means of the at least one control unit, and is carried out, for example.
Zum Einleiten der Funktion kann die wenigstens eine Steuereinheit insbesondere abhängig von der Feststellung, dass die Berührung zum zweiten Messzeitpunkt vorliegt, wenigstens ein Steuersignal erzeugen. Die Ausführung der Funktion kann dann insbesondere durch Komponenten des Kraftfahrzeugs, welche von der Eingabevorrichtung verschieden sind, erfolgen.To initiate the function, the at least one control unit can generate at least one control signal, in particular depending on the determination that the contact is present at the second measurement time. The function can then be carried out in particular by components of the motor vehicle which are different from the input device.
Beispielsweise kann die Ausführung der Funktion eine Aktivierung einer Warnblinkanlage des Kraftfahrzeugs oder eine Verriegelung einer Türe oder Klappe des Kraftfahrzeugs oder eine Entriegelung der Türe oder Klappe des Kraftfahrzeugs oder ein Öffnen oder Schließen eines Fensters des Kraftfahrzeugs und so weiter beinhalten.For example, the execution of the function may include activating a hazard warning system of the motor vehicle or locking a door or hatch of the motor vehicle or unlocking a door or hatch of the motor vehicle or opening or closing a window of the motor vehicle and so on.
Bei solchen Funktionen ist die Erfindung besonders vorteilhaft, da die genannten Funktionen typischerweise einem Benutzer unabhängig davon zur Verfügung stehen sollen, ob sich das Kraftfahrzeug beziehungsweise die Eingabevorrichtung im Ruhebetrieb oder im Normalbetrieb befindet.The invention is particularly advantageous for such functions, since the functions mentioned are typically intended to be available to a user regardless of whether the motor vehicle or the input device is in idle mode or in normal operation.
Für Anwendungsfälle oder Anwendungssituationen, die sich bei einem erfindungsgemäßen Verfahren ergeben können und die hierin nicht explizit beschrieben sind, kann vorgesehen sein, dass gemäß dem Verfahren eine Fehlermeldung und/oder eine Aufforderung zur Eingabe einer Nutzerrückmeldung ausgegeben und/oder eine Standardeinstellung und/oder ein vorbestimmter Initialzustand eingestellt wird.For applications or application situations that may arise in a method according to the invention and which are not explicitly described herein, it may be provided that, according to the method, an error message and/or a request for user feedback is issued and/or a default setting and/or a predetermined initial state is set.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird eine Eingabevorrichtung für ein Kraftfahrzeug angegeben. Die Eingabevorrichtung weist eine berührungsempfindliche Sensorelektrode auf sowie wenigstens eine weitere berührungsempfindliche Sensorelektrode. Die Eingabevorrichtung weist eine Schaltvorrichtung auf, sowie wenigstens eine Steuereinheit.According to a further aspect of the invention, an input device for a motor vehicle is specified. The input device has a touch-sensitive sensor electrode and at least one further touch-sensitive sensor electrode. The input device has a switching device and at least one control unit.
Die wenigstens eine Steuereinheit ist dazu eingerichtet, einen ersten Betriebsmodus zu aktivieren und dazu die Schaltvorrichtung anzusteuern, die Sensorelektrode und die wenigstens eine weitere Sensorelektrode elektrisch miteinander zu verbinden, um eine Gesamtsensorelektrode zu bilden. Die wenigstens eine Steuereinheit ist dazu eingerichtet, einen ersten Messwert zu einem ersten Messzeitpunkt zu bestimmen, wobei der erste Messwert von einer Gesamtkapazität der Gesamtsensorelektrode gegenüber einem vorgegebenen Referenzpotential abhängt. Die wenigstens eine Steuereinheit ist dazu eingerichtet, festzustellen, ob zum ersten Messzeitpunkt eine Berührung der Gesamtsensorelektrode vorliegt, und dazu eine Differenz zwischen dem ersten Messwert und einem ersten Referenzwert mit einem vorgegebenen ersten Grenzwert zu vergleichen.The at least one control unit is designed to activate a first operating mode and to control the switching device to electrically connect the sensor electrode and the at least one further sensor electrode to one another in order to form an overall sensor electrode. The at least one control unit is designed to determine a first measured value at a first measurement time, wherein the first measured value depends on a total capacitance of the overall sensor electrode with respect to a predetermined reference potential. The at least one control unit is designed to determine whether there is contact with the overall sensor electrode at the first measurement time and to compare a difference between the first measured value and a first reference value with a predetermined first limit value.
Die wenigstens eine Steuereinheit ist dazu eingerichtet, falls die Berührung zum ersten Messzeitpunkt vorliegt, einen zweiten Betriebsmodus zu aktivieren, und dazu die Schaltvorrichtung anzusteuern, die elektrische Verbindung der Sensorelektrode und der wenigstens einen weiteren Sensorelektrode aufzuheben und zu einem zweiten Messzeitpunkt einen zweiten Messwert zu bestimmen, der von der Kapazität der Sensorelektrode gegenüber dem Referenzpotential abhängt. Die wenigstens eine Steuereinheit ist dazu eingerichtet festzustellen, ob zum zweiten Messzeitpunkt eine Berührung der Sensorelektrode vorliegt, und dazu eine Differenz zwischen dem zweiten Messwert und einem zweiten Referenzwert mit einem vorgegebenen zweiten Grenzwert zu vergleichen. Die wenigstens eine Steuereinheit ist dazu eingerichtet, den ersten Referenzwert entsprechend einer ersten Zyklusdauer zyklisch zu aktualisieren und den zweiten Referenzwert entsprechend einer zweiten Zyklusdauer, die größer ist als die erste Zyklusdauer, zyklisch zu aktualisieren.The at least one control unit is designed to activate a second operating mode if contact occurs at the first measurement time, and to control the switching device to remove the electrical connection between the sensor electrode and the at least one further sensor electrode, and to determine a second measured value at a second measurement time that depends on the capacitance of the sensor electrode with respect to the reference potential. The at least one control unit is designed to determine whether contact with the sensor electrode occurs at the second measurement time, and to compare a difference between the second measured value and a second reference value with a predetermined second limit value. The at least one control unit is designed to cyclically update the first reference value according to a first cycle duration and to cyclically update the second reference value according to a second cycle duration that is greater than the first cycle duration.
Die Schaltvorrichtung beinhaltet dabei eines oder mehrere Schaltelemente, beispielsweise Transistoren, die durch die wenigstens eine Steuereinheit ansteuerbar sind.The switching device includes one or more switching elements, for example transistors, which can be controlled by the at least one control unit.
Unter einer Recheneinheit kann insbesondere ein Datenverarbeitungsgerät verstanden werden, das einen Verarbeitungsschaltkreis enthält. Die Recheneinheit kann also insbesondere Daten zur Durchführung von Rechenoperationen verarbeiten. Darunter fallen gegebenenfalls auch Operationen, um indizierte Zugriffe auf eine Datenstruktur, beispielsweise eine Umsetzungstabelle, LUT (englisch: „look-up table“), durchzuführen.A computing unit can be understood in particular as a data processing device that contains a processing circuit. The computing unit can therefore in particular process data to carry out computing operations. This may also include operations to carry out indexed access to a data structure, for example a conversion table, LUT (English: "look-up table").
Die Recheneinheit kann insbesondere einen oder mehrere Computer, einen oder mehrere Mikrocontroller und/oder einen oder mehrere integrierte Schaltkreise enthalten, beispielsweise eine oder mehrere anwendungsspezifische integrierte Schaltungen, ASIC (englisch: „application-specific integrated circuit“), eines oder mehrere feldprogrammierbare Gate-Arrays, FPGA, und/oder eines oder mehrere Einchipsysteme, SoC (englisch: „system on a chip“). Die Recheneinheit kann auch einen oder mehrere Prozessoren, beispielsweise einen oder mehrere Mikroprozessoren, eine oder mehrere zentrale Prozessoreinheiten, CPU (englisch: „central processing unit“), eine oder mehrere Grafikprozessoreinheiten, GPU (englisch: „graphics processing unit“) und/oder einen oder mehrere Signalprozessoren, insbesondere einen oder mehrere Digitalsignalprozessoren, DSP, enthalten. Die Recheneinheit kann auch einen physischen oder einen virtuellen Verbund von Computern oder sonstigen der genannten Einheiten beinhalten.The computing unit can in particular contain one or more computers, one or more microcontrollers and/or one or more integrated circuits, for example one or more application-specific integrated circuits (ASICs), one or more field-programmable gate arrays (FPGAs), and/or one or more single-chip systems (SoCs). The computing unit can also contain one or more processors, for example one or more microprocessors, one or more central processing units (CPUs), one or more graphics processing units (GPUs) and/or one or more signal processors, in particular one or more digital signal processors (DSPs). The computing unit can also contain a physical or virtual network of computers or other of the aforementioned units.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen beinhaltet die Recheneinheit eine oder mehrere Hardware- und/oder Softwareschnittstellen und/oder eine oder mehrere Speichereinheiten.In various embodiments, the computing unit includes one or more hardware and/or software interfaces and/or one or more memory units.
Eine Speichereinheit kann als flüchtiger Datenspeicher, beispielsweise als dynamischer Speicher mit wahlfreiem Zugriff, DRAM (englisch: „dynamic random access memory“) oder statischer Speicher mit wahlfreiem Zugriff, SRAM (englisch: „static random access memory“), oder als nicht-flüchtiger Datenspeicher, beispielsweise als Festwertspeicher, ROM (englisch: „read-only memory“), als programmierbarer Festwertspeicher, PROM (englisch: „programmable read-only memory“), als löschbarer programmierbarer Festwertspeicher, EPROM (englisch: „erasable programmable read-only memory“), als elektrisch löschbarer programmierbarer Festwertspeicher, EEPROM (englisch: „electrically erasable programmable read-only memory“), als Flash-Speicher oder Flash-EEPROM, als ferroelektrischer Speicher mit wahlfreiem Zugriff, FRAM (englisch: „ferroelectric random access memory“), als magnetoresistiver Speicher mit wahlfreiem Zugriff, MRAM (englisch: „magnetoresistive random access memory“) oder als Phasenänderungsspeicher mit wahlfreiem Zugriff, PCRAM (englisch: „phase-change random access memory“), ausgestaltet sein.A memory unit can be a volatile data storage device, such as a dynamic random access memory (DRAM) or a static random access memory (SRAM), or a non-volatile data storage device, such as a read-only memory (ROM), a programmable read-only memory (PROM), an erasable programmable read-only memory (EPROM), an electrically erasable programmable read-only memory (EEPROM), a flash memory or flash EEPROM, a ferroelectric random access memory (FRAM), a magnetoresistive random access memory (MRAM) or a Phase change random access memory, PCRAM (English: “phase-change random access memory”).
Auch eine Steuereinheit kann insbesondere eine Recheneinheit sein oder beinhalten.A control unit can also be or contain a computing unit.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform sind die Sensorelektrode und/oder die wenigstens eine weitere Sensorelektrode zur Anbringung an einem Lenkrad des Kraftfahrzeugs ausgestaltet. In manchen Ausführungsformen weist die Eingabevorrichtung das Lenkrad auf und die Sensorelektrode und/oder die wenigstens eine weitere Sensorelektrode ist an dem Lenkrad angebracht.According to at least one embodiment, the sensor electrode and/or the at least one further sensor electrode are designed for attachment to a steering wheel of the motor vehicle. In some embodiments, the input device has the steering wheel and the sensor electrode and/or the at least one further sensor electrode is attached to the steering wheel.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist die Sensorelektrode und/oder die wenigstens eine weitere Sensorelektrode zur Anbringung an einer Innenverkleidungskomponente des Kraftfahrzeugs ausgestaltet. Beispielsweise kann die Eingabevorrichtung die Innenverkleidungskomponente aufweisen und die Sensorelektrode und/oder die wenigstens eine weitere Sensorelektrode ist an der Innenverkleidungskomponente angebracht.According to at least one embodiment, the sensor electrode and/or the at least one further sensor electrode is designed for attachment to an interior trim component of the motor vehicle. For example, the input device can have the interior trim component and the sensor electrode and/or the at least one further sensor electrode is attached to the interior trim component.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist die wenigstens eine Steuereinheit eine Mikrocontrollereinheit auf. Die Mikrocontrollereinheit ist dazu eingerichtet, die Differenz zwischen dem ersten Messwert und dem ersten Referenzwert mit dem ersten Grenzwert zu vergleichen und/oder, die Differenz zwischen dem zweiten Messwert und dem zweiten Referenzwert mit dem zweiten Grenzwert zu vergleichen.According to at least one embodiment, the at least one control unit has a microcontroller unit. The microcontroller unit is configured to compare the difference between the first measured value and the first reference value with the first limit value and/or to compare the difference between the second measured value and the second reference value with the second limit value.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform beinhaltet die wenigstens eine Steuereinheit, insbesondere die Mikrocontrollereinheit, einen Analog-zu-Digital-Wandler zur Bestimmung des ersten Messwerts und/oder des zweiten Messwerts.According to at least one embodiment, the at least one control unit, in particular the microcontroller unit, includes an analog-to-digital converter for determining the first measured value and/or the second measured value.
Weitere Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Eingabevorrichtung folgen unmittelbar aus den verschiedenen Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens und umgekehrt. Insbesondere lassen sich einzelne Merkmale und entsprechende Erläuterungen sowie Vorteile bezüglich der verschiedenen Ausführungsformen zu dem erfindungsgemäßen Verfahren analog auf entsprechende Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Eingabevorrichtung übertragen. Insbesondere ist die erfindungsgemäße Eingabevorrichtung zum Durchführen eines erfindungsgemäßen Verfahrens ausgebildet oder programmiert. Insbesondere führt die erfindungsgemäße Eingabevorrichtung das erfindungsgemäße Verfahren durch.Further embodiments of the input device according to the invention follow directly from the various embodiments of the method according to the invention and vice versa. In particular, individual features and corresponding explanations as well as advantages relating to the various embodiments of the method according to the invention can be transferred analogously to corresponding embodiments of the input device according to the invention. In particular, the input device according to the invention is designed or programmed to carry out a method according to the invention. In particular, the input device according to the invention carries out the method according to the invention.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Kraftfahrzeug mit einer erfindungsgemäßen Eingabevorrichtung angegeben.According to a further aspect of the invention, a motor vehicle with an input device according to the invention is provided.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Computerprogramm mit Befehlen angegeben. Bei Ausführung der Befehle durch eine erfindungsgemäße Eingabevorrichtung, insbesondere die wenigstens eine Steuereinheit der Eingabevorrichtung, veranlassen die Befehle die Eingabevorrichtung dazu, ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Betreiben einer Eingabevorrichtung und/oder eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Detektion einer Benutzereingabe durchzuführen.According to a further aspect of the invention, a computer program with commands is specified. When the commands are executed by an input device according to the invention, in particular the at least one control unit of the input device, the commands cause the input device to carry out a method according to the invention for operating an input device and/or a method according to the invention for detecting a user input.
Die Befehle können beispielsweise als Programmcode vorliegen. Der Programmcode kann beispielsweise als Binärcode oder Assembler und/oder als Quellcode einer Programmiersprache, zum Beispiel C, und/oder als Programmskript, zum Beispiel Python, bereitgestellt sein.The instructions can be in the form of program code, for example. The program code can be provided, for example, as binary code or assembler and/or as source code of a programming language, for example C, and/or as a program script, for example Python.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein computerlesbares Speichermedium angegeben, das ein erfindungsgemäßes Computerprogramm speichert.According to a further aspect of the invention, a computer-readable storage medium is provided which stores a computer program according to the invention.
Das erfindungsgemäße Computerprogramm und das erfindungsgemäße computerlesbare Speichermedium stellen jeweils Computerprogrammprodukte mit den Befehlen dar.The computer program according to the invention and the computer-readable storage medium according to the invention each represent computer program products with the instructions.
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, den Figuren und der Figurenbeschreibung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen können nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen von der Erfindung umfasst sein. Es können insbesondere auch Ausführungen und Merkmalskombinationen von der Erfindung umfasst sein, die nicht alle Merkmale eines ursprünglich formulierten Anspruchs aufweisen. Es können darüber hinaus Ausführungen und Merkmalskombinationen von der Erfindung umfasst, die über die in den Rückbezügen der Ansprüche dargelegten Merkmalskombinationen hinausgehen oder von diesen abweichen.Further features of the invention emerge from the claims, the figures and the description of the figures. The features and combinations of features mentioned above in the description as well as the features and combinations of features mentioned below in the description of the figures and/or shown in the figures can be included in the invention not only in the combination specified in each case, but also in other combinations. In particular, the invention can also include embodiments and combinations of features that do not have all the features of an originally formulated claim. In addition, the invention can include embodiments and combinations of features that go beyond or deviate from the combinations of features set out in the references to the claims.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand konkreter Ausführungsbeispiele und zugehöriger schematischer Zeichnungen näher erläutert. In den Figuren können gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit denselben Bezugszeichen versehen sein. Die Beschreibung gleicher oder funktionsgleicher Elemente wird gegebenenfalls nicht notwendigerweise bezüglich verschiedener Figuren wiederholt.The invention is explained in more detail below using specific embodiments and associated schematic drawings. In the figures, identical or functionally equivalent elements may be provided with the same reference numerals. The description of identical or functionally equivalent elements is not necessarily repeated with respect to different figures.
In den Figuren zeigen:
-
1 eine schematische Blockdarstellung einer beispielhaften Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Eingabevorrichtung; -
2 ein schematisches Ablaufdiagramm einer beispielhaften Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Betreiben einer Eingabevorrichtung; -
3a eine schematische Darstellung einer beispielhaften Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Eingabevorrichtung in einem Initialisierungszustand; -
3b eine schematische Darstellung der Eingabevorrichtung aus3a in einem Zwischenzustand; -
3c eine schematische Darstellung der Eingabevorrichtung aus3a und3b in einem Ladezustand; -
3d eine schematische Darstellung der Eingabevorrichtung aus in einem Übertragungszustand;3a bis 3c -
3e eine schematische Darstellung der Vorrichtung aus3a bis3d in einem Auslesezustand; -
4 ein Ablaufdiagramm eines Teils einer weiteren beispielhaften Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Betreiben einer Eingabevorrichtung; -
5 eine schematische Darstellung eines ersten Messsignals und einer zugehörigen ersten Nulllinie gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Betreiben einer Eingabevorrichtung; und -
6 eine schematische Darstellung eines zweiten Messsignals und einer zugehörigen zweiten Nulllinie gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Betreiben einer Eingabevorrichtung.
-
1 a schematic block diagram of an exemplary embodiment of an input device according to the invention; -
2 a schematic flow diagram of an exemplary embodiment of a method according to the invention for operating an input device; -
3a a schematic representation of an exemplary embodiment of an input device according to the invention in an initialization state; -
3b a schematic representation of the input device from3a in an intermediate state; -
3c a schematic representation of the input device from3a and3b in a charging state; -
3D a schematic representation of the input device from3a to 3c in a transfer state; -
3e a schematic representation of the device from3a until3D in a readout state; -
4 a flowchart of a part of another exemplary embodiment of a method according to the invention for operating an input device; -
5 a schematic representation of a first measurement signal and an associated first zero line according to a further exemplary embodiment of a method according to the invention for operating an input device; and -
6 a schematic representation of a second measurement signal and an associated second zero line according to a further exemplary embodiment of a method according to the invention for operating an input device.
In
Die Eingabevorrichtung 1 weist eine berührungsempfindliche Sensorelektrode 2a und wenigstens eine weitere berührungsempfindliche Sensorelektrode, im dargestellten, nicht beschränkenden Beispiel zwei weitere Sensorelektroden 2b, 2c, auf, sowie wenigstens eine Steuereinheit 5.The
Die Sensorelektrode 2a und die weiteren Sensorelektroden 2b, 2c stellen jeweils effektive Kondensatoren oder kapazitive Elemente dar, die als Eingabebereiche dienen können und zur Berührung durch einen Benutzer angeordnet und eingerichtet sind. Die Sensorelektrode 2a und die weiteren Sensorelektroden 2b, 2c können beispielsweise als berührungsempfindliche Folien oder berührungsempfindliche Sensorplättchen ausgestaltet sein. Der Benutzer kann eine Oberfläche der Sensorelektrode 2a oder der weiteren Sensorelektroden 2b, 2c beispielsweise berühren oder sich ihnen mit einem Finger nähern, um eine Benutzereingabe zu tätigen. Durch die Annäherung oder Berührung der Sensorelektrode 2a oder der weiteren Sensorelektroden 2b, 2c ändert sich die Kapazität des jeweiligen effektiven Kondensators. Die wenigstens eine Steuereinheit 5 ist dazu in der Lage, die Kapazität oder eine Veränderung der Kapazität zu bestimmen und basierend darauf auf das Vorliegen der Benutzereingabe in dem entsprechenden Eingabebereich zu schließen.The
Die Eingabevorrichtung 1 weist eine Schaltvorrichtung 4a, 4b mit entsprechenden Schaltelementen 4a, 4b auf, um die Sensorelektrode 2a und die weiteren Sensorelektroden 2b, 2c wahlweise miteinander elektrisch zu verbinden oder die Verbindung aufzuheben. Insbesondere weisen die Sensorelektrode 2a und die weiteren Sensorelektroden 2b, 2c jeweils einen Ausleseanschluss 3a, 3b, 3c auf. Ein Schaltelement 4a, 4b ist zwischen jeweiligen Paaren der Ausleseanschlüsse 3a, 3b, 3c angeordnet. Im gezeigten Beispiel der Sensorelektrode 2a und der zwei weiteren Sensorelektroden 2b, 2c ist beispielsweise ein Schaltelement 4a zwischen dem Ausleseanschluss 3a der Sensorelektrode 2a und Ausleseanschluss 3b der weiteren Sensorelektrode 2b angeordnet, und ein Schaltelement 4b ist zwischen dem Ausleseanschluss 3b der weiteren Sensorelektrode 2b und dem Ausleseanschluss 3c der weiteren Sensorelektrode 2c angeordnet. Dies lässt sich analog auf mehr als zwei weitere Sensorelektroden 2b, 2c erweitern.The
Mittels der erfindungsgemäßen Eingabevorrichtung 1 kann ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Betreiben der Eingabevorrichtung 1 durchgeführt werden. Ein schematisches Ablaufdiagramm einer beispielhaften Ausführungsform eines solchen Verfahrens ist schematisch in
Die wenigstens eine Steuereinheit 5 ist dazu eingerichtet ist, in Schritt 200 einen ersten Betriebsmodus zu aktivieren und dazu die Schaltvorrichtung 4a, 4b anzusteuern, die Sensorelektrode 2a und die wenigstens eine weitere Sensorelektrode 2b, 2c elektrisch miteinander zu verbinden, um eine Gesamtsensorelektrode zu bilden. Dazu werden insbesondere alle Schaltelement 4a, 4b geschlossen, sodass die Ausleseanschlüsse 3a, 3b, 3c kurzgeschlossen sind.The at least one
Die wenigstens eine Steuereinheit 5 ist dazu eingerichtet, in Schritt 220 während des ersten Betriebsmodus zu einem ersten Messzeitpunkt einen ersten Messwert zu bestimmen, der von der Gesamtkapazität der Gesamtsensorelektrode gegenüber einem vorgegebenen Referenzpotential 9 abhängt. Der erste Messwert ist insbesondere ein Wert eines entsprechenden ersten Messsignals 14 zu dem ersten Messzeitpunkt, wie in
Im letzteren Falle aktiviert die wenigstens eine Steuereinheit 5 einen zweiten Betriebsmodus, und steuert dazu die Schaltvorrichtung 4a, 4b an, die elektrische Verbindung der Sensorelektrode 2a und der weiteren Sensorelektroden 2b, 2c aufzuheben. Dazu werden insbesondere alle Schaltelement 4a, 4b geöffnet. In Schritt 260 bestimmt die wenigstens eine Steuereinheit 5 zu einem zweiten Messzeitpunkt während des zweiten Betriebsmodus einen zweiten Messwert, der von einer Kapazität der Sensorelektrode 2a gegenüber dem Referenzpotential 9 abhängt. Der zweite Messwert ist insbesondere ein Wert eines entsprechenden zweiten Messsignals 16 zu dem zweiten Messzeitpunkt, wie in
Im zweiten Betriebsmodus kann die wenigstens eine Steuereinheit 5 auch für die weiteren Sensorelektroden 2b, 2c entsprechende Messwerte bestimmen und in analoger Weise wie für die Sensorelektrode 2a feststellen, ob eine Berührung einer der weiteren Sensorelektroden 2b, 2c vorliegt. Beispielsweise kann so festgestellt werden, welche der Sensorelektrode 2a beziehungsweise der weiteren Sensorelektroden 2b, 2c berührt wird, was im ersten Betriebsmodus als Berührung der Gesamtsensorelektrode detektiert wurde. In the second operating mode, the at least one
Wie in
Wie in
Wie in
Die wenigstens eine Steuereinheit 5 kann entsprechend verschiedener Verfahren zur Berührungserkennung ausgelegt sein. Rein beispielhaft ist in den Figuren
Die Eigenkapazität der Sensorelektrode 2a gegenüber dem Referenzpotential 9 kann dabei als Kapazität eines effektiven Kondensators 6 aufgefasst werden, der einerseits mit dem Referenzpotential 9 und andererseits mit dem Ausleseanschluss 3a verbunden ist. In diesem Beispiel weist die Eingabevorrichtung 1, insbesondere die wenigstens eine Steuereinheit 5, einen Mikrokontroller 10 sowie einen Messkondensator 11 auf. Ein Anschluss des Messkondensators 11 ist mit dem Ausleseanschluss 3a verbunden, der andere Anschluss des Messkondensators 11 ist mit einem ersten Anschluss 7 des Mikrokontrollers 10 verbunden. Ein zweiter Anschluss 8 des Mikrokontrollers 10 ist mit dem Ausleseanschluss 3a verbunden.The inherent capacitance of the
Eingabevorrichtung 1, insbesondere die wenigstens einen Steuereinheit 5, weist auch einen Schaltkreis auf, der in den Figuren
Der Mikrocontroller 10 weist außerdem einen Analog-Digital-Wandler, ADC, 13 auf, der mit dem zweiten Anschluss 8 verbindbar ist. Insbesondere kann der Schaltkreis den ADC 13 je nach Zustand der Eingabevorrichtung 1 mit dem zweiten Anschluss 8 verbinden oder davon trennen.The
Zum Bestimmen des zweiten Messwerts werden die verschiedenen Zustände S0, S1, S2, S3, S4 zum Teil zyklisch beziehungsweise wiederholt durchlaufen, wie es beispielhaft in
Die Zustände S1 bis S3 bilden einen Messzyklus, wobei insbesondere eine Vielzahl aufeinanderfolgender Messzyklen durchgeführt wird. Wie sich
Beispielsweise beinhaltet jeder Messzyklus einen Zwischenabschnitt, einen darauffolgenden Ladeabschnitt, einen darauf folgenden weiteren Zwischenabschnitt und einen darauf folgenden Übertragungsabschnitt. Dementsprechend wird die Eingabevorrichtung 1 während eines Messzyklus von einem mit S1 bezeichneten Zwischenzustand in einen mit S2 bezeichneten Ladezustand überführt, an den sich der Zwischenzustand S1 erneut anschließt, gefolgt von einem mit S3 bezeichneten Übertragungszustand. Nach Beendigung des Messzyklus wird mittels des Mikrocontrollers 10 überprüft, ob eine vorgegebene Anzahl von Messzyklen erreicht ist. Ist dies der Fall, so wird die Eingabevorrichtung 1 in den Auslesezustand S4 gebracht, anderenfalls folgt der nächste Messzyklus.For example, each measuring cycle includes an intermediate section, a subsequent charging section, a subsequent further intermediate section and a subsequent transfer section. Accordingly, during a measuring cycle, the
Im Zustand S0 verbindet die Steuerung mittels des Schaltkreises den ersten Anschluss 7 sowie den zweiten Anschluss 8 jeweils mit dem Referenzpotential 9. Damit sind beide Anschlüsse des effektiven Kondensators 6 und beide Anschlüsse des Messkondensators 11 jeweils mit dem Referenzpotential 9 verbunden. Dementsprechend werden während des Initialisierungszustands S0 sowohl der effektive Kondensators 6 als auch der Messkondensator 11 entladen. Im darauffolgenden ersten Zwischenabschnitt wird die Eingabevorrichtung 1 in den Zwischenzustand S1, der auch als Schaltzustand oder Umschaltzustand bezeichnet werden kann, gebracht. Hier werden die Anschlüsse 7 und 8 von dem Referenzpotential 9 getrennt. Die Eingabevorrichtung 1 bleibt während des Zwischenabschnitts für eine Zwischendauer, die beispielsweise kleiner als 1 µs ist, beispielsweise zwischen 0,1 µs und 1 µs liegt, in dem Zwischenzustand S1.In state S0, the controller uses the circuit to connect the
Danach überführt die Steuerung mittels des Schaltkreises die Eingabevorrichtung 1 in den Ladezustand S2. Im Vergleich zum Zwischenzustand S1 wird hier der zweite Anschluss 8 mit der Spannungsquelle 12 verbunden, um so den effektiven Kondensator 6 zu laden. Indem beispielsweise der erste Anschluss 7 intern auf eine hohe Impedanz gesetzt wird, ändert sich dabei die Ladungsmenge auf dem Messkondensator 11 nicht. Der Ladezustand S2 wird für eine vorgegebene Ladedauer beibehalten, die beispielsweise im Bereich von 1 µs bis 10 µs liegen kann. Danach wird die Eingabevorrichtung 1 während eines weiteren Zwischenabschnitts wieder in den Zwischenzustand S1 gebracht. Eine weitere Zwischendauer des weiteren Zwischenabschnitts kann beispielsweise gleich der Zwischendauer des Zwischenabschnitts sein.The control then uses the circuit to transfer the
Während eines darauffolgenden Übertragungsabschnitts wird die Eingabevorrichtung 1 durch die Steuerung des Schaltkreises in den Übertragungszustand S3, der auch als Transferzustand bezeichnet werden kann, gebracht. Hier wird der zweite Anschluss 8 der nun auf eine hohe Impedanz gesetzt, und der erste Anschluss 7 wird mit dem Referenzpotential 9 verbunden. Dadurch kann ein Ladungsausgleich zwischen dem effektiven Kondensator 6 und dem Messkondensator 11 stattfinden. Die Kapazität des Messkondensator 11 ist insbesondere um ein Vielfaches höher gewählt als die maximale Kapazität des effektiven Kondensator 6, so dass effektiv eine durch die beiden Kapazitäten bestimmte Ladungsmenge effektiven Kondensator 6 auf den Messkondensator 11 übertragen wird.During a subsequent transmission section, the
Eine Übertragungsdauer des Übertragungsabschnitts kann beispielsweise in einem Bereich von 0,5 µs bis 5 µs oder in einem Bereich von 0,5 µs bis 2 µs oder dergleichen liegen. Eine Auslesedauer des Auslesezeitraums kann beispielsweise in einem Bereich von 0,5 bis 5 µs oder einem Bereich von 0,5 µs bis 2 µs liegen.A transmission duration of the transmission section can, for example, be in a range from 0.5 µs to 5 µs or in a range from 0.5 µs to 2 µs or the like. A readout duration of the readout period can, for example, be in a range from 0.5 to 5 µs or a range from 0.5 µs to 2 µs.
Die Zustände S1, S2, S1, S3 werden in dieser Reihenfolge, wie in
Wie beschrieben, insbesondere bezüglich der Figuren, ermöglicht es die Erfindung, bei einer kapazitiven Eingabevorrichtung für ein Kraftfahrzeug den erforderlichen Ruhestrom zu reduzieren und dabei insbesondere eine hohe Verfügbarkeit zu erhalten.As described, in particular with reference to the figures, the invention makes it possible to reduce the required quiescent current in a capacitive input device for a motor vehicle and, in particular, to maintain a high level of availability.
Die kapazitive Sensorik für Schaltfunktionen in Kraftfahrzeugen ist beispielsweise abhängig von Temperatur und Alterung. Damit es durch einen Drift des Sensorsignals nicht zu einer Fehlauslösung einer bestimmten Schaltfunktion oder eines Nichtauslösens der Schaltfunktion kommt, kann die entsprechende Nulllinie nachgeführt werden. Die Nachführung kann beispielsweise in Stufen erfolgen. Hierbei kann zyklisch mit einer einstellbaren Zyklusdauer, zum Beispiel 10 ms, ein Inkrement beispielsweise einem Digitalwert des ADC nachgeführt werden. Zur Bestimmung der Zyklusdauer und des Inkrements können Temperaturkammertests durchgeführt werden, um Worst-Case Szenarios abdecken zu können.The capacitive sensors for switching functions in motor vehicles, for example, are dependent on temperature and aging. To ensure that a drift in the sensor signal does not lead to a certain switching function being triggered incorrectly or not being triggered at all, the corresponding zero line can be tracked. The tracking can be done in stages, for example. An increment, for example a digital value of the ADC, can be tracked cyclically with an adjustable cycle time, for example 10 ms. Temperature chamber tests can be carried out to determine the cycle time and the increment in order to be able to cover worst-case scenarios.
Im Normalbetrieb des Kraftfahrzeugs und der Eingabevorrichtung können auf diese Weise alle Sensorelektroden einzeln zyklisch nachgeführt werden. Im Ruhebetrieb dagegen, beispielsweise bei deaktivierter Zündung des Kraftfahrzeugs, können alle Sensorelektroden, die auch als Touchantennen bezeichnet werden, zu einer großen Gesamtsensorelektrode zusammengeschlossen werden. Dalls die Berührung der Gesamtsensorelektrode erkannt wird, dann können die einzelnen Sensorelektroden abgefragt werden, um zu ermitteln welche davon berührt wurde. Dies spart Ruhestrom im Kraftfahrzeug ein. Dementsprechend kann jedoch die Nulllinie der einzelnen Sensorelektroden nicht wie beschrieben zyklisch nachgeführt werden.In normal operation of the motor vehicle and the input device, all sensor electrodes can be individually cyclically tracked in this way. In idle mode, however, for example when the ignition of the motor vehicle is deactivated, all sensor electrodes, which are also known as touch antennas, can be connected together to form a large overall sensor electrode. If the overall sensor electrode is touched, the individual sensor electrodes can be queried to determine which of them was touched. This saves idle current in the motor vehicle. Accordingly, however, the zero line of the individual sensor electrodes cannot be cyclically tracked as described.
Um die Funktionalität der einzelnen Eingabebereiche zu gewährleisten und den Ruhestrom dennoch gering zu halten kann die Touchfunktion der Gesamtsensorelektrode regelmäßig, zum Beispiel alle 100 ms oder 200 ms aufgerufen werden. Bei diesem zyklischen Aufruf kann die Nulllinie für die Gesamtsensorelektrode nachgeführt werden. Um die Nulllinie für die einzelnen Sensorelektroden nachzuführen, können die einzelnen Sensorelektroden beispielsweise in größeren Zeitabständen, beispielsweise 5 min rekalibiert werden. Bei der Rekalibrierung wird die Nulllinie beispielsweise schlagartig auf den aktuellen Wert des Messsignals gesetzt. Damit ist kein stufenweises Nachführen in einem festen kleinen Zeitintervall notwendig, was zu einer höheren Ruhestromaufnahme des führen würde.In order to ensure the functionality of the individual input areas and still keep the quiescent current low, the touch function of the entire sensor electrode can be called up regularly, for example every 100 ms or 200 ms. With this cyclical call, the zero line for the entire sensor electrode can be adjusted. In order to adjust the zero line for the individual sensor electrodes, the individual sensor electrodes can be recalibrated at longer time intervals, for example every 5 minutes. During recalibration, the zero line is suddenly set to the current value of the measurement signal, for example. This means that step-by-step adjustment in a fixed, small time interval is not necessary, which would lead to a higher quiescent current consumption.
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- US 6,466,036 B1 [0003]US 6,466,036 B1 [0003]
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DE 10 2019 129 802 A1 [0004]
DE 10 2019 129 802 A1 [0004]
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Citations (4)
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| DE102019129802A1 (en) | 2019-11-05 | 2021-05-06 | Valeo Schalter Und Sensoren Gmbh | Capacitive sensor device, method for operating a capacitive sensor device, operating device and vehicle |
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2023
- 2023-07-27 DE DE102023120008.9A patent/DE102023120008A1/en active Pending
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